L'utilisation croissante des sources d'énergie renouvelable est la pierre angulaire de la transition énergétique : grâce à une innovation continue, celles-ci deviennent de plus en plus efficaces et compétitives, tandis que de nouvelles technologies sont à l'horizon.

Non seulement elles génèrent de l'électricité sans émettre de gaz à effet de serre, mais elles sont aussi pratiquement inépuisables. Les énergies renouvelables sont la pierre angulaire de la transition énergétique. Pour être précis, l'énergie utilisée n'est jamais réellement renouvelée mais plutôt transformée en électricité. Ce sont des sources d'énergie comme le vent et la lumière du soleil qui se renouvellent indépendamment de l'utilisation qui en est faite, contrairement, par exemple, aux combustibles fossiles tels que le charbon et le pétrole.

Technologies matures : énergie hydroélectrique et géothermique

La méthode la plus ancienne de production d'électricité à partir de sources renouvelables est hydroélectrique (les premières centrales datent de la fin du XIXe siècle) et c'est aussi la plus grande, avec une capacité installée mondiale supérieure à celle de toutes les autres sources renouvelables combinées. Il s'agit d'une technologie mature qui ne se prête pas à des révolutions disruptives, mais de nouvelles technologies peuvent améliorer l'efficacité des centrales et prolonger leur durée de vie. De plus, dans de nombreux pays, notamment en développement, il existe encore un potentiel important de croissance en exploitant les ressources en eau du pays.

L'énergie géothermique est une autre technologie établie, datant du début du XXe siècle. La première centrale mondiale, à Larderello en Toscane, a été mise en service en 2011, mais les premières expérimentations remontent à 1904. Aujourd'hui, l'énergie géothermique joue un rôle secondaire au niveau mondial, en partie parce que seules certaines zones du monde disposent de ressources géothermiques significatives. Des technologies innovantes, telles que les centrales géothermiques à faible enthalpie peuvent toutefois notablement étendre le nombre potentiel de pays aptes au développement de l'énergie géothermique.

La croissance énorme de l'énergie solaire et éolienne

L'énergie solaire photovoltaïque, comme l'énergie éolienne, est le protagoniste de la transition énergétique en cours. Alors qu'il y a seulement quelques années, son rôle était considéré marginal, aujourd'hui elle connaît une croissance exponentielle : la capacité photovoltaïque mondiale est passée de 40 GW en 2010 à 580 GW en 2019. La réussite de cette évolution doit beaucoup aux avancées en innovation technologique, notamment dans le secteur des sciences des matériaux, qui ont rendu les centrales photovoltaïques économiquement compétitives par rapport aux combustibles fossiles. Selon l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA), le coût de production de l'électricité à partir du photovoltaïque a chuté de 82% au cours de la dernière décennie. Et les perspectives sont encore plus prometteuses : avec la technologie de dernière génération, il sera possible d'augmenter l'efficacité des panneaux solaires de 30% par rapport aux niveaux actuels et la productivité de plus de 20%.

La technologie a également fait d'énormes progrès dans le secteur de l'énergie éolienne: aujourd'hui, les éoliennes peuvent atteindre jusqu'à 200 mètres de diamètre et devraient encore augmenter. La productivité accrue a permis de réduire les coûts dans ce cas aussi : de 2010 à 2019, le coût de production de l'énergie éolienne terrestre a diminué de 39% et celui de l'offshore de 29%. La croissance a été spectaculaire : la capacité totale des parcs éoliens terrestres est passée de 178 GW en 2010 à 594 GW en 2019. Les centrales offshore ont connu une expansion plus lente avec seulement 28 GW installés en 2019, mais le potentiel de croissance est énorme.

Technologies émergentes : énergie marine, hydrogène et stockage

Parmi les sources d'énergie renouvelable les plus prometteuses pour l'avenir figurent nos mers et océans, avec leur potentiel immense : la façon la plus évidente de produire de l'électricité consiste à utiliser l'énergie générée par le mouvement des vagues, mais une autre méthode consiste à exploiter la puissance des marées, avec l'avantage qu'elles peuvent être prédites avec précision. D'autres méthodes incluent celles basées sur les différences de température entre l'eau de surface et l'eau profonde ou même celles basées sur les différences de salinité de différentes masses d'eau. La technologie pour exploiter ces sources n'est pas encore suffisamment mature pour faciliter leur utilisation commerciale à grande échelle, mais certains sites expérimentaux et prototypes ont déjà été créés et ont donné des résultats positifs, notamment ceux concernant l'énergie des vagues et l'énergie des marées. Le potentiel théorique est estimé à 700 GW et 200 GW, respectivement.

Une autre ressource qui mérite d'être mentionnée est l'hydrogène, qui n'est pas une source d'énergie mais plutôt un vecteur énergétique qui, si son extraction est alimentée par des énergies renouvelables, est 100% vert. Sa contribution peut être particulièrement précieuse pour rendre durables des secteurs difficiles à électrifier, tels que l'industrie lourde, le transport maritime, l'aviation et le transport routier. Les technologies pour l'hydrogène en sont encore à un stade initial et ne sont pas encore prêtes pour une utilisation à l'échelle commerciale, mais comparé à d'autres technologies, le temps nécessaire pour préparer cette technologie à une déploiement à grande échelle est beaucoup plus court.

Les systèmes de stockage d'énergie joueront également un rôle décisif car ils sont nécessaires pour compenser l'intermittence des sources d'énergie renouvelable telles que le soleil et le vent. Historiquement, la forme de stockage la plus importante était les centrales hydroélectriques de pompage, mais les progrès technologiques actuels ont permis un développement important des batteries, notamment les batteries lithium-ion, qui peuvent être situées indépendamment en tout lieu. La diffusion des installations de stockage d'énergie est encore limitée mais en croissance rapide grâce, là aussi, aux avancées de l'innovation technologique qui améliorent constamment la qualité et la performance des batteries et réduisent leurs coûts de production. Lorsque le stockage d'énergie sera pleinement intégré aux réseaux électriques, les centrales renouvelables intermittentes pourront alimenter le réseau en énergie à tout moment, indépendamment des conditions atmosphériques : il sera alors possible d'atteindre un mix de production électrique totalement décarboné. Un avenir qui n'est pas si éloigné.

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