Le solaire et l’éolien ont progressé plus vite que presque toutes les prévisions, mais projeter leur expansion future reste étonnamment difficile. Des chercheurs de l’Université de technologie de Chalmers, en Suède, ont développé ce qu’ils appellent une « machine à remonter le temps » computationnelle – un modèle qui surpasse les méthodes de projection existantes en utilisant des techniques d’IA pour analyser les schémas historiques de croissance à travers les pays. Leur projection centrale montre que l’éolien terrestre est susceptible de fournir environ 25 pour cent de l’électricité mondiale d’ici 2050, le solaire atteignant environ 20 pour cent. Ceci est compatible avec l’objectif de 2°C, mais est insuffisant pour atteindre celui de 1,5°C.
Prédire l’avenir est particulièrement difficile pour des technologies comme l’éolien et le solaire, où la baisse rapide des coûts est compensée par des obstacles croissants tels que l’opposition du public, les contraintes d’infrastructure et les changements politiques.
« Les modèles existants sont très bons pour identifier ce qui doit se passer pour atteindre les objectifs climatiques, mais ils ne peuvent pas nous dire quels développements sont les plus probables. C’est le vide que nous voulions combler », explique Jessica Jewell, professeure à l’Université de technologie de Chalmers.
Sur plus de 200 pays, les chercheurs ont identifié un schéma récurrent dans la croissance de l’éolien et du solaire : de longues périodes d’expansion relativement stable entrecoupées de poussées de croissance soudaines, souvent déclenchées par des changements politiques.
« La plupart des modèles supposent une courbe de croissance en S régulière, mais ce n’est pas ainsi que cela se passe dans le monde réel. La croissance survient souvent par à-coups, et si vous ignorez cela, vous pouvez mal évaluer la rapidité avec laquelle les technologies se développeront », déclare Avi Jakhmola, doctorant à l’Université de technologie de Chalmers et premier auteur de l’article publié dans Nature Energy.
13 000 mondes virtuels pour le futur
Ainsi, dans le but d’améliorer les prédictions, Jakhmola a créé un modèle basé sur 13 000 mondes virtuels. Dans chacun de ces mondes, le solaire et l’éolien se développent de différentes manières – de l’expansion la plus rapide possible à la plus lente – et tout ce qu’il y a entre les deux. Un algorithme d’apprentissage automatique a ensuite été entraîné sur tous ces mondes pour apprendre à prédire les résultats mondiaux à partir des tendances nationales précoces.
« Lorsque nous appliquons le modèle aux données du monde réel, il peut nous dire quel est le résultat le plus probable pour l’avenir – compte tenu de ce que nous avons vu jusqu’à présent et de tous les mondes virtuels qu’il a vus », indique Jakhmola.
D’ici 2050, le modèle projette que l’éolien terrestre atteindra environ 26 pour cent de l’électricité mondiale (fourchette centrale : 20-34 %), et le solaire environ 21 pour cent (15-29 %). Ceci s’aligne globalement avec les trajectoires compatibles avec 2°C, mais est inférieur à ce qui est nécessaire pour 1,5°C.
Les projections replacent également l’engagement de la COP28 de tripler la capacité renouvelable d’ici 2030 en perspective. Cet engagement se situe près du 95e percentile, ce qui signifie qu’il nécessiterait des taux de croissance rarement observés.
« L’engagement de triplement des renouvelables n’est pas impossible, mais il exigerait que tout se passe extrêmement bien dans tous les pays », affirme Jewell.
Les chercheurs ont également testé ce qui serait réellement requis pour atteindre l’objectif de 1,5°C.
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« Si nous commençons maintenant, les taux de croissance requis sont exigeants mais pas sans précédent, comparables à ce que l’UE vise pour l’éolien avec REPowerEU et à ce que l’Inde a prévu pour le solaire », explique Jakhmola. « Mais si nous retardons jusqu’en 2030, l’accélération nécessaire devient beaucoup plus forte et bien plus abrupte. La fenêtre pour augmenter la cadence se referme rapidement. »
Retour dans le temps pour assurer la fiabilité du modèle
Les chercheurs ont également utilisé le modèle pour tester la fiabilité de ses projections – en revenant dans le passé.
« Nous voulions savoir si nos projections tiendront dans dix ou vingt ans. Lorsque nous avons nourri le modèle uniquement avec des données de 2015, nous avons constaté qu’il prédit correctement ce qui s’est passé depuis. C’est ce que nous entendons par une « machine à remonter le temps computationnelle » et cela nous donne une réelle confiance dans les projections à venir », déclare Jakhmola.
L’étude vise une ambition plus large : développer des méthodes scientifiquement rigoureuses pour projeter les trajectoires de croissance les plus probables pour d’autres technologies bas carbone, pas seulement l’éolien et le solaire.
Jessica Jewell souligne : « Cela fait longtemps que c’est une blague, à quel point les prévisions technologiques sont mauvaises. Mais si vous êtes un décideur, essayant de déterminer à quel point il faut pousser pour le changement, vous avez besoin d’une base de référence réaliste. Notre étude est un premier pas vers l’élaboration d’une vision réaliste de l’avenir. »
En savoir plus sur la recherche :
L’article ‘Probabilistic projections of global wind and solar power growth based on historical national experience‘, a été publié dans Nature Energy. Les chercheurs ont également créé un outil de visualisation en ligne des résultats, disponible sur le site Energy Technology and Policy. Les auteurs sont Avi Jakhmola, Jessica Jewell, Vadim Vinichenko et Aleh Cherp. Les chercheurs sont actifs à l’Université de technologie de Chalmers et à l’Université de Lund en Suède, à l’Université de Bergen en Norvège, à l’Institut international d’analyse des systèmes appliqués et à l’Université d’Europe centrale en Autriche.
En savoir plus sur les objectifs et l’Accord de Paris sur le climat :
L’Accord de Paris sur le climat est un traité international juridiquement contraignant sur le changement climatique. Il a été adopté par 196 Parties lors de la Conférence des Nations Unies sur le climat (COP21) à Paris, France, le 12 décembre 2015 et est entré en vigueur le 4 novembre 2016. Son objectif global est de maintenir « l’augmentation de la température moyenne mondiale bien en dessous de 2°C par rapport aux niveaux préindustriels » et de poursuivre les efforts « pour limiter l’augmentation de la température à 1,5°C par rapport aux niveaux préindustriels ».
Article : Probabilistic projections of global wind and solar power growth based on historical national experience – Journal : Nature Energy – Méthode : Computational simulation/modeling – DOI : Lien vers l’étude
Source : Chalmers U.
