Le monde dispose désormais de nombreux outils nécessaires pour contrôler le changement climatique, a rapporté le mois dernier l’équipe de recherche sur le climat des Nations Unies. Mais l’humanité devra encore en inventer de nouveaux et de meilleurs.
La question est de savoir dans quels types de recherche les gouvernements et les entreprises devraient investir.
Dans le dernier volet de sa dernière évaluation complète de la science du climat, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat des Nations Unies a examiné les tactiques d’atténuation du changement climatique. Mais pour la première fois dans les trois décennies d’histoire des rapports du GIEC, le panel a consacré des chapitres à l’innovation et au développement technologique.
Le rapport souligne comment l’énergie éolienne, l’énergie solaire et les technologies de batteries qui émettent peu ou pas de gaz à effet de serre ont fait d’énormes progrès en termes de performances et de coûts, ce qui rend plus possible que jamais d’éloigner le monde de la combustion de combustibles fossiles à un rythme plus rapide qu’auparavant. pensée. Ces développements “ont accru l’attractivité économique des transitions du secteur de l’énergie à faibles émissions jusqu’en 2030”, selon le rapport.
Cependant, les combustibles fossiles satisfont encore environ 80 % des besoins énergétiques mondiaux. Les émissions mondiales de gaz à effet de serre semblent être restées assez stables depuis une décennie maintenant, mais pour empêcher le monde de se réchauffer de plus de 1,5 degrés Celsius ou 2,7 degrés Fahrenheit ce siècle, ces émissions doivent diminuer de moitié par rapport à leurs niveaux actuels d’ici 2030.
Ainsi, malgré les avancées, le rythme de déploiement des énergies propres est encore bien trop lent pour contenir des niveaux de réchauffement plus dangereux. Pour suivre le cours, il faudra probablement des versions encore moins chères, plus efficaces et plus performantes des outils dont nous disposons actuellement. Mais cela exigera également des avancées dans les technologies propres naissantes, comme la capture du dioxyde de carbone directement dans l’air.
Dans le même temps, l’argent et la volonté politique pour faire face au changement climatique se font rares dans le monde, compte tenu des demandes concurrentes de la pandémie de Covid-19, de l’inflation et des conflits internationaux. Avec un temps et un argent limités, il est essentiel de déterminer quelles recherches produiront les innovations les plus percutantes pour contrer le changement climatique.
Il est difficile de prédire quels investissements mèneront à des percées, mais certains chercheurs affirment qu’il existe des moyens d’améliorer les chances. Cela nécessite de réfléchir attentivement à la manière dont les innovations potentielles pourraient évoluer et attirer des investissements, mais exige également des politiques visant à créer les conditions d’une révolution encore plus importante de l’énergie propre.
Comment l’énergie solaire, éolienne et les batteries sont devenues si bon marché
Pour comprendre où aller ensuite dans l’innovation en matière d’énergie propre, il est utile de commencer par déballer certains des progrès extraordinaires déjà réalisés.
Le prix de l’électricité solaire a chuté de 89 % depuis 2010 et l’efficacité des panneaux solaires au silicium est passée de 15 % à plus de 26 % au cours des 40 dernières années. Les coûts de l’énergie éolienne terrestre ont chuté de 70 % au cours de la dernière décennie. Les batteries lithium-ion ont vu leur prix baisser de 97 % au cours des trois dernières décennies, tandis que leur densité énergétique a presque triplé en 10 ans.
Les énergies renouvelables sont désormais devenues la source la moins chère de nouvelle production d’électricité dans le monde. Dans la moitié du monde, l’installation d’une nouvelle énergie éolienne ou solaire est moins chère que l’exploitation de centrales électriques à combustibles fossiles existantes.
Ces développements ont été stimulés par d’importants investissements publics et des politiques énergétiques, avec un certain soutien du secteur privé. Les panneaux photovoltaïques, par exemple, ont bénéficié des premières recherches aux États-Unis, des entreprises japonaises développant des applications pour l’énergie solaire, d’une incitation tarifaire de rachat agressive en Allemagne et d’une augmentation massive de la production en Chine. Le processus de développement a duré des décennies, avec les premiers panneaux solaires inventés dans les années 1950 et la recherche fondamentale commençant dans les années 1970. Les gouvernements ont également contribué à créer une demande d’énergie propre, en fixant des objectifs de déploiement et en subventionnant leurs prix d’achat.
Mais les technologies elles-mêmes ont des traits communs qui les ont aidées à s’améliorer si rapidement. D’une part, ils augmentent ou diminuent facilement. Un panneau solaire peut être suffisamment petit pour tenir dans un sac à dos. De plus grands panneaux peuvent éclairer les maisons et des milliers de panneaux reliés entre eux peuvent alimenter une ville. Les parcs éoliens peuvent aller de plusieurs éoliennes à des centaines. Les cellules lithium-ion peuvent tout alimenter, des téléphones aux avions. Cela signifie que de minuscules gains de performances et des baisses de prix s’additionnent rapidement. Les échelles plus petites créent également une barrière de moindre coût, de sorte que les gens sont plus disposés à expérimenter ces technologies et à leur trouver des utilisations, ce qui accélère leur adoption généralisée. Et à mesure que ces systèmes modulaires se développent, ils réalisent des économies d’échelle et les coûts commencent à baisser.
Comparez cela avec les technologies énergétiques à grande échelle comme les centrales nucléaires, qui nécessitent des milliards de dollars au départ et prennent des années à construire. Aux États-Unis, le nucléaire est l’une des rares technologies énergétiques dont le coût a augmenté avec le temps.
Le succès de l’éolien, du solaire et des batteries est “vraiment contre-intuitif par rapport à ce qu’on m’a enseigné à l’université”, a déclaré Gregory Nemet, auteur du GIEC et professeur d’affaires publiques à l’Université du Wisconsin à Madison. La sagesse conventionnelle a longtemps soutenu qu’un gros problème comme le changement climatique exigeait des solutions à grande échelle. “Ce que nous avons appris, c’est que les technologies à petite échelle se révéleront probablement plus évolutives que les technologies à grande échelle”, a déclaré Nemet.
Donc, pour l’énergie propre, il est avantageux de commencer petit et d’aller plus loin plutôt que de commencer grand et d’aller plus loin.
Comment penser à investir dans la prochaine génération d’énergie propre
Les auteurs du GIEC disent souvent qu’ils ne prescrivent aucune politique particulière ou ne recommandent pas de plan d’action spécifique sur le changement climatique ; ils se contentent de mettre en commun et d’évaluer la force du corpus de recherche.
Pourtant, le dernier rapport révèle que certaines stratégies énergétiques sont plus rapides et plus rentables que d’autres. Parmi les différentes technologies d’énergie propre disponibles actuellement, l’éolien et le solaire resteront les moyens les moins chers et les plus rapides de réduire les émissions de dioxyde de carbone du secteur de l’électricité d’ici 2030, selon le GIEC.
“Si nous allons nous concentrer sur quoi que ce soit et ne disons pas” tout ce qui précède “, ce sont les technologies qui comptent”, a déclaré Nemet. “Nous ratons une opportunité si nous ne profitons pas de ce que nous avons maintenant.”
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La technologie elle-même peut encore être améliorée, mais ce qu’il faut, ce n’est pas tant une meilleure éolienne ou un meilleur panneau solaire que des changements de politique plus larges qui encouragent une adoption plus large. Pour l’énergie solaire résidentielle, plus de 70% du prix est dû aux «coûts accessoires» – des choses comme les permis, les inspections, l’installation et le financement plutôt que le coût du matériel lui-même. Le solaire pourrait encore devenir beaucoup moins cher, avec des coûts en baisse de 50% supplémentaires d’ici 2050 selon certaines estimations, mais cela nécessitera de réduire cette bureaucratie.
Bien qu’elle ne soit souvent pas considérée comme une technologie, l’efficacité énergétique est une autre méthode bon marché, évolutive et prête à être déployée pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Le rapport du GIEC note que les 18 pays qui ont maintenu des réductions d’émissions pendant plus d’une décennie l’ont fait en faisant plus avec moins. “Les réductions étaient liées à la décarbonisation de l’approvisionnement énergétique, aux gains d’efficacité énergétique et à la réduction de la demande d’énergie, qui résultaient à la fois des politiques et des changements dans la structure économique”, selon le rapport.
Par exemple, le simple fait d’améliorer l’isolation des bâtiments pourrait réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre en réduisant la demande d’énergie. Selon le Natural Resources Defense Council, l’amélioration de l’efficacité énergétique résidentielle est la plus grande intervention de réduction du dioxyde de carbone aux États-Unis.
Quant aux technologies d’énergie propre qui en sont encore à leurs balbutiements, il y a plusieurs critères à considérer, a déclaré Erin Baker, directrice de la faculté de l’Energy Transition Initiative à l’Université du Massachusetts à Amherst. La formule clé pour évaluer un investissement est la probabilité de succès multipliée par le bénéfice potentiel. Les systèmes d’énergie propre qui sont évolutifs et ont de faibles coûts d’entrée sont, encore une fois, les mieux placés pour décoller. Mais il est également important de jeter un filet aussi large que possible plutôt que de pulvériser une lance à incendie sur une technologie particulière jusqu’à ce qu’elle fonctionne.
“Dans la mesure où vous pouvez faire les choses de manière agnostique, c’est toujours bien, car nous ne savons pas d’où viendra la prochaine percée”, a déclaré Baker.
Il existe cependant certains besoins spécifiques en énergie propre qui doivent être soutenus immédiatement, à savoir des outils pour stocker, répartir et maintenir la qualité de l’électricité sur le réseau électrique. “La plus grande catégorie est celle des éléments qui rendent le réseau fiable”, a déclaré Baker. “Une partie de cet investissement concerne les technologies, mais une partie de cet investissement concerne davantage les processus, les modèles commerciaux et les réglementations.”
Un domaine clé dans lequel le monde doit investir davantage est l’élimination du dioxyde de carbone (CDR), où le dioxyde de carbone est extrait directement de l’atmosphère. Bien qu’il y ait des craintes que cela puisse créer un aléa moral, dans des secteurs comme l’aviation, le transport maritime et l’industrie lourde, les émissions pourraient ne jamais tomber à zéro. Ainsi, pour atteindre les objectifs climatiques internationaux, il faudrait trouver un moyen de retirer ces émissions.
“Le déploiement du CDR pour contrebalancer les émissions résiduelles difficiles à réduire est inévitable si le zéro net de CO2 ou [greenhouse gas] les émissions doivent être atteintes », selon le rapport du GIEC.
Plusieurs entreprises travaillent actuellement sur les technologies CDR, mais cela reste coûteux et énergivore. Un groupe d’entreprises technologiques, dont les sociétés mères de Google et Facebook, a récemment décidé de s’attaquer au CDR d’une autre manière, en créant une demande pour celui-ci. Les entreprises ont lancé Frontier, qu’elles décrivent comme un «engagement de marché avancé», mettant en commun près d’un milliard de dollars pour garantir les achats d’élimination permanente du dioxyde de carbone.
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Ces types d’engagements pourraient devenir un autre moyen d’accélérer le développement de technologies propres, mais les incitations conventionnelles telles que les subventions et les allégements fiscaux restent également essentielles. Et lorsqu’il s’agit de changement climatique, l’une des politiques les plus importantes consiste à mettre un prix sur les émissions de dioxyde de carbone. « Sur la base d’une évaluation sectorielle détaillée des options d’atténuation, on estime que le coût des options d’atténuation [$100 per ton of CO2] ou moins pourrait réduire les émissions mondiales de GES d’au moins la moitié du niveau de 2019 d’ici 2030 », selon le rapport du GIEC.
Le changement climatique, cependant, impose des contraintes de temps. Empêcher les températures moyennes mondiales de dépasser 1,5 degré Celsius nécessiterait non seulement de réduire de moitié les émissions actuelles au cours des huit prochaines années, mais aussi d’atteindre zéro émission nette d’ici 2050 et de produire négatif émissions par la suite – c’est-à-dire en éliminant plus de dioxyde de carbone de l’atmosphère que le monde n’en injecte. Ainsi, une stratégie de recherche, de développement et de déploiement doit avoir plusieurs horizons : accélérer l’éolien et le solaire aujourd’hui tout en investissant dans des technologies comme le nucléaire, l’hydrogène et le CDR à long terme, et même faire des paris à long terme sur l’énergie de fusion nucléaire et enquêter sur la géo-ingénierie .
Et bien qu’une meilleure technologie soit nécessaire pour atténuer le changement climatique, elle n’est pas suffisante. La plus grande percée ne signifiera pas grand-chose si personne ne l’achète ou ne l’utilise. Les innovations en matière d’énergie propre ne résoudront pas non plus l’injustice fondamentale du changement climatique : les personnes qui ont le moins contribué au problème risquent de souffrir le plus. Pendant ce temps, ceux qui ont produit le plus de gaz à effet de serre ont la richesse de s’adapter au réchauffement inévitable qui les attend.
Ainsi, pour éviter les scénarios de changement climatique les plus dangereux, il faut plus que de meilleures batteries, panneaux solaires et modèles commerciaux. Cela nécessite de s’attaquer aux inégalités et aux mauvaises habitudes qui ont créé la situation en premier lieu. Cela aussi nécessitera des innovations dans la manière dont le monde répartit les coûts du changement climatique et les avantages d’une transition vers une énergie plus propre.