Pendant que les yeux de la planète sont rivés sur la COP26, à Glasgow, en Écosse, les stratégies pour décarboniser les infrastructures en matière d’énergie sont un sujet tout à fait d’actualité. Malgré tout, les détracteurs des énergies renouvelables remettent en question la fiabilité des systèmes qui s’appuient sur des ressources intermittentes. Une nouvelle étude, effectuée par des chercheurs de l’Université de la Californie à Irvine, s’attaque à cette question de front.
Les travaux en question, publiés dans Nature Communications, révèlent que la demande actuelle en énergie des nations industrialisées peut être comblée avec une combinaison d’énergie éolienne et d’énergie solaire. Mais cette conclusion positive est accompagnée d’un bémol conséquent: des efforts supplémentaires seront nécessaires pour complètement répondre aux besoins de ces pays.
Les systèmes les plus stables, qui sont dominés par l’énergie éolienne, peuvent répondre aux besoins dans les pays étudiés, et cela dans une proportion de 72 à 91 %, même sans stockage d’énergie, selon l’étude. Avec l’ajout d’une capacité de stockage de 12 heures d’énergie, c’est le solaire qui prend la tête des moyens les plus efficaces, et ces systèmes peuvent répondre à la demande dans 83 à 94 % des heures d’une journée.
« L’éolien et le solaire pourraient répondre à plus de 80 % de la demande à plusieurs endroits, sans disposer de gigantesques systèmes de stockage d’énergie, ou en comptant sur une capacité de surproduction, ce qui est le point essentiel », affirme le coauteur de l’étude Steve Davis, professeur à l’Université de Californie à Irvine.
« Mais en fonction du pays, il pourrait y avoir des périodes de plusieurs jours de l’année où il faudra répondre à une partie de la demande avec du stockage d’énergie et d’autres sources ne provenant pas des combustibles fossiles, dans un avenir sans émissions carbone. »
Plus de difficultés loin de l’équateur
L’équipe de chercheurs a analysé 39 années de demande énergétique provenant de 42 pays pour évaluer l’efficacité des sources éolienne et solaire afin de répondre aux besoins. Ils ont constaté qu’une conversion complète vers des sources renouvelables peut être plus aisée pour les pays de plus grande taille et situés à des latitudes plus faibles, qui peuvent s’appuyer sur l’énergie solaire à longueur d’année.
Les scientifiques ont évoqué l’Allemagne comme un exemple d’un pays relativement petit, en termes de grandeur du territoire, et à des latitudes plus élevées, ce qui peut compliquer l’utilisation de l’éolien et du solaire pour répondre aux besoins.
« Les données historiques démontrent que les pays qui sont plus loin de l’équateur peuvent parfois vivre des périodes appelées « moments sombres », pendant lesquels l’énergie solaire et l’énergie éolienne sont moins disponibles », mentionne la principale autrice des travaux, Dan Tong. « L’une des occurrences récentes de phénomène, en Allemagne, a duré deux semaines, ce qui a forcé le pays à s’appuyer sur les sources d’énergie portatives, ce qui, dans bien des cas, dépend des combustibles fossiles. »
Parmi les approches proposées par les chercheurs pour amoindrir ce problème, ils suggèrent de développer une capacité de production d’énergie qui dépasse la demande annuelle, concevoir des capacités de stockage à long terme, et mettre en commun les ressources de plusieurs pays sur un même continent.
« L’Europe offre un bon exemple », mentionne Mme Tong. « Il pourrait y avoir beaucoup de constance et de fiabilité en utilisant un système qui comprend les ressources solaires de l’Espagne, de l’Italie et de la Grèce, en plus du vent en abondance des Pays-Bas, du Danemark et de la région baltique. »
Toujours selon les chercheurs, combiner l’éolien et le solaire pourrait subvenir à 85 % de la demande en énergie des États-Unis, et que cette proportion pourrait aussi être augmentée en développant une surcapacité de production, en plus de piles et d’autres méthodes de stockage, tout en se connectant aux autres partenaires nationaux en Amérique du Nord.
« À travers le monde, il existe des contraintes géophysiques à nos capacités de produire de l’énergie sans émissions de carbone », souligne M. Davis. « Au final, c’est une question de différence entre la difficulté et l’impossibilité. Il sera difficile de complètement éliminer les combustibles fossiles de nos réseaux de production d’énergie, mais nous pouvons atteindre cet objectif lorsque les volontés technologiques, économiques et sociopolitiques convergent. »
