Changement climatique - Toujours suivre le soleil

Dübendorf, St. Gallen und Thun, 20.10.2022 - Limiter le réchauffement de la planète à 1,5 degré nécessite une transformation aussi rapide que possible du système énergétique. Mais la vitesse de cette transformation est physiquement limitée. Une étude de l'Empa calcule désormais l'influence des accumulateurs d'énergie sur la vitesse maximale possible de la transition - et donc aussi sur la probabilité de maîtriser avec succès la crise climatique.

La construction d'infrastructures pour un système d'énergie renouvelable, comme les panneaux solaires et les batteries, nécessite elle-même beaucoup d'énergie. Au début de la transition vers une société respectueuse du climat, celle-ci ne peut provenir que du système énergétique existant, essentiellement fossile, et génère donc des émissions de CO2. Mais plus on « investit » d'énergie fossile et donc des émissions au début, plus la transition se fait rapidement et, plus important encore, moins de gaz à effet de serre sont émis dans l'environnement finalement.

Dans les scénarios de transformation de l'économie énergétique, le stockage joue un rôle important - des batteries aux carburants synthétiques issus de sources renouvelables en passant par les centrales de pompage-turbinage. Si on les construit et les exploite en plus de l'infrastructure solaire sur les toits et les façades, les besoins en énergie pour la transition augmentent. Des scénarios élaborés par des chercheurs du département « Technologie et société » de l'Empa montrent maintenant que plus on construit de réservoirs, plus la transformation du système est longue et plus les émissions totales de gaz à effet de serre sont élevées - en fonction, bien sûr, des technologies utilisées et des progrès technologiques.

Calculs des chances de succès

Prenons un exemple : Si nous voulions conserver nos habitudes actuelles en matière d'utilisation de l'énergie, il faudrait stocker environ 60 % de la production d'énergie solaire dans le monde entier - et, en fin de compte, les réservoirs devraient être suffisamment grands pour fournir l'ensemble des besoins énergétiques du monde pendant environ trois semaines. Même avec des hypothèses extrêmement optimistes, il y a au moins 50 % de chances que l'objectif de 1,5 degré soit dépassé dans ce scénario.

Le besoin de stockage peut toutefois être considérablement réduit par des mesures techniques. Par exemple, l'électrification du chauffage des bâtiments et les commandes intelligentes des appareils permettent dans de nombreux cas de flexibiliser l'évolution des besoins sans devoir modifier le comportement énergétique. Un tel scénario pourrait déjà réduire de moitié environ le besoin de stockage.

Pour l'objectif de 1,5 degré, cela signifierait : Dans le meilleur des cas, il ne sera dépassé qu'avec une probabilité de 14 pour cent - à savoir si l'on utilise surtout des centrales de pompage-turbinage efficaces et à haut rendement pour le stockage de l'énergie. En revanche, si l'on stockait beaucoup d'énergie dans des carburants synthétiques au niveau technique actuel avec un faible rendement, l'objectif ne serait guère atteignable. A titre de comparaison, une économie énergétique qui n'a pratiquement pas besoin de stockage pourrait réduire la probabilité de dépasser les 1,5 degrés à 3 pour cent.

Le tournesol comme modèle

Le stockage d'énergie a donc une influence fondamentale sur la dynamique de la transition et ses conséquences climatiques : Moins il y aura de stockage, plus vite nous pourrons nous passer des énergies fossiles. Cela nécessite bien sûr un changement de paradigme : il faut s'éloigner d'un système énergétique basé sur la demande, dans lequel chacun peut utiliser l'énergie quand il le souhaite et aller vers un système énergétique qui s'oriente en fonction de la course du soleil.

L'idée de base de cette «société du tournesol» est la suivante : les consommateurs tels que l'industrie, les transports, les ménages et les institutions publiques concentrent, dans la mesure du possible, leurs activités à forte consommation d'énergie vers midi et en été. En revanche, elles sont réduites au minimum la nuit et en hiver.

Des mesures envisageables consisteraient par exemple à remplacer les besoins énergétiques «actifs» par des besoins «passifs». En d'autres termes, il s'agirait de promouvoir des isolations efficaces des bâtiments plutôt que des chauffages dont l'impact est particulièrement négatif en hiver. La fabrication de ces isolations nécessite certes de l'énergie, mais elles pourraient être produites en période de surplus d'énergie. Ou passer à des moyens de transport tels que les trolleybus, qui ne nécessitent pas de stockage. De simples changements de comportement peuvent également apporter une contribution, par exemple en faisant fonctionner la machine à laver à l'heure du déjeuner.

Conclusion : mise en œuvre de manière cohérente, la société du tournesol aurait le potentiel de minimiser nettement les risques climatiques et d'accélérer considérablement la transformation du système énergétique. Cela contribuerait non seulement à la protection du climat, mais permettrait également de préserver les ressources et de réduire les coûts, car les accumulateurs d'énergie sont par ailleurs gourmands en matériaux et coûteux.

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Étude : « Sunflower society »

L'étude de l'Empa a examiné la transformation globale du système énergétique en tenant compte des rétroactions dans le bilan énergétique. Dans le modèle développé, le système énergétique global a ainsi été résumé par le calcul en deux parties, appelées machines : une machine fossile, c'est-à-dire le système énergétique actuel, et une machine solaire, le système futur, y compris le stockage de l'énergie. Les deux machines fournissent de l'énergie à la société. Mais la machine solaire doit d'abord être créée ou construite en utilisant de l'énergie supplémentaire. En fonction du montant de l'investissement fossile, du réinvestissement de l'énergie solaire pendant la transition, de la technologie de stockage en tenant compte des progrès techniques ainsi que de la taille du réservoir nécessaire, on obtient des scénarios avec des phases de transition plus ou moins rapides et des émissions de CO2. L'étude a été financée par le Fonds national suisse (FNS) dans le cadre du projet «Laboratory for Applied Circular Economy» du Programme national de recherche (PNR) 73 «Economie durable».

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Dr. Harald Desing
Technology and Society
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