Le monde pourrait-il fonctionner uniquement avec des énergies renouvelables?

Le monde pourrait-il fonctionner uniquement avec des énergies renouvelables?

La question paraît binaire : oui ou non? Les scénarios scientifiques répondent oui à une question technique, sous certaines hypothèses. Dès qu’on parle de toute l’énergie consommée et d’un système mondial réellement construit, les petites lignes reprennent leurs droits.

Cent pour cent, mais de quoi parle-t-on?

Une possibilité modélisée, pas un réseau existant

Les études régionales retenues ici ont été publiées en 2017, 2020 et 2024. Elles ne décrivent pas un monde déjà alimenté par le soleil, le vent, l’eau, la biomasse ou la géothermie. Elles testent, avec des modèles, la combinaison de moyens de production, de réseaux, de stockage et d’usages énergétiques capable de répondre à une demande donnée.

La différence est décisive. Un modèle peut vérifier qu’une production annuelle suffit tout en testant, heure par heure, les périodes où le vent baisse ou où la demande augmente. Un scénario à 100 % renouvelable est une simulation sous hypothèses, pas la photographie d’un réseau déjà construit.

Le périmètre varie aussi d’une étude à l’autre. Le travail consacré à l’Amérique du Sud et à l’Amérique centrale se concentre sur l’hydroélectricité, l’éolien et le solaire. Il ajoute un scénario avec dessalement et production de gaz de synthèse. L’étude irlandaise examine l’ensemble du système énergétique, notamment l’électrification et la bioénergie. En Turquie, le modèle inclut la biomasse, le solaire, l’hydroélectricité, la géothermie et l’éolien. Le chiffre 100 % change donc légèrement de contenu selon le scénario.

Électricité ou énergie totale, le piège du périmètre

Dire qu’un système produit 100 % d’électricité renouvelable ne revient pas à dire que toutes les consommations d’énergie le sont. Les bâtiments, les transports et l’industrie ne sollicitent pas les mêmes équipements ni les mêmes formes d’énergie. Une étude qui se limite au secteur électrique ne répond pas à la question d’un système énergétique complet.

Les modèles qui élargissent le périmètre doivent alors intégrer davantage d’électricité, des usages industriels et des vecteurs produits à partir de cette électricité. Dans l’étude sud-américaine, le power-to-gas fournit du gaz de synthèse et le système alimente aussi le dessalement de l’eau. Ces conversions ajoutent des équipements et des pertes. Atteindre 100 % d’électricité renouvelable ne signifie donc pas atteindre 100 % d’énergie renouvelable.

Les modèles ont une réponse, sous conditions

L’Amérique latine passe l’épreuve de l’heure par heure

Publié dans PLOS ONE en 2017, l’article Hydro, wind and solar power as a base for a 100% renewable energy supply for South and Central America modélise l’année 2030. Le territoire est divisé en 15 sous-régions et le calcul est réalisé heure par heure. Quatre scénarios testent différents niveaux de développement d’un réseau à haute tension, dont un scénario intégrant le dessalement et le gaz de synthèse.

Dans le scénario étudié, les renouvelables couvrent une demande électrique estimée à 1 813 TWh en 2030. Le système fournit aussi l’électricité nécessaire à 3,9 milliards de mètres cubes d’eau dessalée et à 640 TWh de gaz de synthèse. Les barrages hydroélectriques existants sont utilisés comme des réservoirs capables d’absorber une partie des variations du solaire et de l’éolien.

Le coût actualisé total de l’électricité varie de 62 à 56 euros par MWh selon le niveau de centralisation du réseau, en valeur 2015. Ces montants décrivent le résultat du modèle et de ses hypothèses. Ils ne constituent pas un tarif garanti pour les ménages. La source est solide pour ce qu’elle mesure, la cohérence d’un scénario régional, pas pour prédire à elle seule le prix d’un futur réseau mondial.

L’Asie du Sud confirme le rôle des interconnexions

L’article Electricity system based on 100% renewable energy for India and SAARCpublié dans PLOS ONE en 2017, applique une méthode comparable à l’Inde et aux pays de l’Association sud-asiatique pour la coopération régionale. Le modèle porte sur 2030, travaille heure par heure, divise la région en 16 sous-régions et teste trois niveaux de raccordement par lignes à haute tension.

Le coût actualisé simulé passe de 71,6 euros par MWh dans le scénario décentralisé à 67,2 euros par MWh dans le scénario avec réseau centralisé. Un autre scénario intègre la production de gaz industriel et le dessalement par osmose inverse. Il réduit de 5 % le coût total du système et de 1 % la production électrique totale selon les hypothèses de l’étude.

Ces résultats ne prouvent pas que chaque pays peut fonctionner seul avec des panneaux et des éoliennes. Ils montrent plutôt que la diversité géographique et les échanges entre régions font partie de la solution testée. La faisabilité dépend fortement du réseau, du stockage et des échanges entre territoires.

Le vent ne signe pas de feuille de présence

Le stockage déplace le problème dans le temps

Le soleil ne produit pas la nuit et l’éolien varie d’une heure à l’autre. Une production annuelle suffisante ne garantit donc pas l’équilibre du réseau à chaque instant. Additionner des capacités sur un tableau ne fait pas apparaître de l’électricité lorsque la demande augmente et que plusieurs sources produisent moins.

Les scénarios utilisent plusieurs leviers. Les réservoirs hydroélectriques peuvent absorber une partie des excédents du solaire et de l’éolien. Le power-to-gas transforme aussi une électricité disponible en gaz de synthèse destiné à certains usages. Les interconnexions déplacent enfin l’électricité d’une région à une autre lorsqu’elles ne connaissent pas les mêmes conditions de production.

Chaque levier implique des infrastructures et des hypothèses de coût. Le gaz de synthèse n’apparaît qu’après une conversion, tandis qu’une ligne à haute tension doit être construite entre les zones de production et de consommation. Le stockage ne supprime pas la variabilité, il organise la manière de la gérer.

Le réseau devient la pièce maîtresse

Dans les deux études de 2017, le niveau d’interconnexion modifie le coût simulé. Les auteurs ne comparent donc pas seulement des technologies de production. Ils testent aussi la taille et l’architecture du réseau. La géographie entre dans le calcul, et le mythe du panneau installé dans chaque jardin perd déjà une partie de son autonomie.

Une étude publiée en 2024 dans Environmental Science and Pollution ResearchSite selection optimization for 100% renewable energy sourcesexamine les 81 provinces de Turquie. Elle utilise des données réelles, estime la consommation jusqu’en 2050 avec une méthode regARIMA et optimise l’implantation des sources renouvelables avec un modèle de programmation par objectifs pondérés intégrant une analyse des risques.

Cette publication répond à une question précise : où placer les installations dans un territoire donné? Elle ne démontre pas qu’un système mondial est déjà réalisable. Elle rappelle surtout qu’un scénario énergétique dépend aussi de la localisation, des distances et des choix d’infrastructure.

Une carte, des arbitrages et quelques angles morts

L’Irlande élargit l’enquête

Publié le 15 septembre 2020 dans la revue Energyl’article Least cost energy system pathways towards 100% renewable energy in Ireland by 2050 utilise le modèle Irish TIMES. Il ne se limite pas aux centrales électriques : il étudie des trajectoires de l’ensemble du système énergétique jusqu’en 2050 et construit de nombreux scénarios pour tester les incertitudes.

Les hypothèses sur les importations de bioénergie et sur la variabilité maximale acceptée dans la production modifient fortement le bouquet énergétique. Le niveau d’électrification change lui aussi. Les trajectoires étudiées retiennent l’exploitation complète du potentiel de bioénergie indigène. Ici, le 100 % n’est donc pas une recette unique, mais une famille de combinaisons qui réagit aux paramètres choisis.

L’étude apporte une réserve importante. Par rapport à des trajectoires de décarbonation qui autorisent des options de captage du carbone, viser une pénétration renouvelable maximale sans ces options est moins efficace du point de vue du coût de réduction des émissions. Le 100 % renouvelable est un objectif technique et politique, pas une conséquence automatique de la seule baisse des émissions.

Le foncier n’est pas une case vide

Les modèles doivent aussi compter les sites disponibles. L’étude sur l’Inde et les pays de l’Association sud-asiatique pour la coopération régionale précise que le coût des terrains n’est pas inclus dans ses calculs de coût actualisé de l’électricité. Ce choix ne rend pas le scénario incohérent, mais il limite ce que l’on peut conclure sur son coût complet.

La modélisation turque traite, elle, la localisation des sources dans les 81 provinces et associe prévision de demande, implantation et risque. Les deux approches ne répondent pas exactement à la même question. L’une teste un système régional et son coût électrique, l’autre cherche une répartition territoriale. Un chiffre de coût sans ses hypothèses est une pièce à conviction incomplète.

Pourquoi le chiffre rond résiste aux nuances

Le biais de confirmation pousse à retenir le scénario qui correspond déjà à son intuition : certains ne voient que le potentiel du solaire et de l’éolien, d’autres seulement les contraintes du réseau. L’effet de répétition fait ensuite paraître familière l’affirmation « 100 % renouvelable », même lorsque le périmètre ou l’année du modèle disparaît. La chambre d’écho préfère les pourcentages ronds aux notes de bas de page.

Le mécanisme est simple : une possibilité modélisée devient une promesse, puis la promesse est reprise comme un fait établi. À chaque partage, les mots « dans ce scénario », « à l’horizon 2030 » ou « pour cette région » peuvent s’effacer. La légende ne naît pas forcément d’un hoax. Elle peut venir d’un résultat sérieux mal découpé.

Les études disponibles permettent donc de distinguer deux affirmations. Oui, des chercheurs ont construit des scénarios régionaux cohérents où les renouvelables couvrent la demande modélisée. Non, ces travaux ne constituent pas une feuille de route mondiale unique et ne garantissent ni le coût ni la sécurité d’approvisionnement d’un système réel. Le chiffre est solide quand ses hypothèses restent attachées.