100 % d’énergies renouvelables d’ici 2050 ? Un modèle mondial trace la voie à suivre.
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L'atteinte d'un équilibre parfait entre les émissions de gaz à effet de serre et leur absorption est considérée comme une étape cruciale pour limiter le réchauffement climatique et ses effets néfastes sur l'environnement terrestre. Cet objectif, appelé « zéro émission nette », impliquerait une compensation parfaite entre les émissions et l'absorption de gaz, aboutissant à des émissions totales de gaz à effet de serre nulles.
Pour ouvrir la voie à la neutralité carbone, de nombreux ingénieurs en énergie et dirigeants internationaux développent et facilitent le déploiement de technologies énergétiques permettant de produire, stocker et distribuer de l'électricité issue de sources renouvelables. Parmi ces technologies, les plus répandues sont les cellules solaires et les éoliennes, mais on compte également les centrales hydroélectriques, les systèmes de production d'hydrogène vert, les dispositifs de captage du dioxyde de carbone (CO₂ ) et diverses autres solutions énergétiques.
Des chercheurs de l'université Tsinghua et d'autres instituts ont récemment mené une étude visant à explorer la possibilité que le monde puisse fonctionner entièrement à l'électricité propre d'ici 2050. Leur article, publié dans Nature Energy , présente un modèle détaillé d'un système électrique mondial entièrement renouvelable, estimant les demandes d'énergie horaires dans différentes régions géographiques du monde et proposant une solution pour que les technologies d'énergies renouvelables puissent contribuer à répondre à ces demandes.
« Pour parvenir à des systèmes électriques mondiaux à zéro émission nette d’ici le milieu du siècle, il est indispensable de mettre en place des cadres intégrés qui abordent l’atténuation du changement climatique et l’accès équitable à l’énergie », écrivent Ziheng Zhu, Hanjie Mao et leurs collègues dans leur article. « Nous présentons un modèle de système électrique mondial à résolution spatio-temporelle (0,25° × 0,25°, 8 760 heures) qui optimise conjointement l’expansion des capacités et les stratégies opérationnelles. »
Cadre de scénarios et coût de l'énergie associé pour les systèmes électriques à zéro émission nette. Le panneau de gauche illustre la conception conceptuelle de 15 scénarios, qui divergent du scénario de référence selon les axes de croissance de la demande et de progrès socio-technologique (définition des scénarios dans le tableau 1 des données complémentaires). Le panneau de droite présente la ventilation du coût de l'énergie (en dollars américains par mégawattheure) par technologie et infrastructure de transport pour chaque scénario. Le coût de l'énergie est défini comme les dépenses annuelles d'investissement et d'exploitation divisées par la demande totale d'électricité, hors coûts de distribution et administratifs. UHV : ultra-haute tension ; DPV : photovoltaïque distribué ; UPV : photovoltaïque à grande échelle ; CCS : captage et stockage du carbone. Crédit : Zhu et al. (Nature Energy, 2026).
Modélisation d'un système électrique mondial entièrement renouvelable
L'objectif principal de cette étude récente était d'élaborer un modèle décrivant l'infrastructure énergétique et les technologies permettant à toutes les régions du monde de s'approvisionner en électricité à partir de sources renouvelables. Le modèle créé par les chercheurs simule les besoins en électricité de toutes les régions géographiques du globe sur une année, avec une ventilation horaire.
Le modèle a permis de prédire le déploiement de cellules solaires et de solutions éoliennes en fonction des terres disponibles, puis d'évaluer la proximité de ces technologies avec les zones habitées ayant besoin d'électricité. À l'aide de ce modèle, l'équipe a tenté de déterminer s'il est réellement possible pour le monde de dépendre exclusivement d'électricité issue de sources renouvelables.
« Nos résultats montrent que des systèmes électriques mondiaux à bilan carbone nul, capables de répondre aux besoins universels en électricité pour un niveau de vie décent, sont techniquement réalisables et nécessitent 15 à 20 TW d'énergies renouvelables variables (ERV) », écrivent Zhu, Mao et leurs collègues. « L'abondance des ressources en ERV offre un accès abordable à l'électricité dans les régions à faibles revenus, comme l'Afrique, favorisant ainsi la justice climatique. L'utilisation des terres est cruciale : le photovoltaïque à lui seul requiert plus de 9 millions d'hectares. Plus de 80 % des ERV sont situées à moins de 200 km des centres de consommation. »
Globalement, les analyses de l'équipe suggèrent qu'il est techniquement possible de réaliser un système électrique mondial à émissions nettes nulles. De plus, elles montrent que certaines régions géographiques, notamment certaines parties de l'Afrique, bénéficieraient grandement de l'introduction de technologies et de solutions d'énergies renouvelables plus abordables.
Déploiement optimisé des énergies renouvelables variables. Crédit : Nature Energy (2026). DOI : 10.1038/s41560-026-02054-1
Perspectives et implications pour les efforts en matière d'énergies renouvelables
Le modèle élaboré par les chercheurs met également en lumière certains des défis qui pourraient se poser lors de la mise en place d'un système énergétique mondial entièrement renouvelable. Il montre notamment que, pour y parvenir, il faudrait déployer des cellules solaires sur plus de 9 millions d'hectares, ce qui pourrait s'avérer non optimal, voire difficile à réaliser.
Les efforts de l'équipe ont également permis d'identifier des stratégies susceptibles de réduire les coûts d'un système électrique mondial à zéro émission nette. Parmi celles-ci figurent la gestion de la demande (c'est-à-dire des changements dans les habitudes de consommation d'électricité), l'extension des grandes lignes à haute tension qui transportent l'électricité entre les pays et la suppression des barrières commerciales (telles que les droits de douane, les taxes à l'importation et les restrictions commerciales).
« La gestion de la demande pourrait réduire les coûts du système de 6,5 % (environ 182 milliards de dollars US par an ) . L’expansion du réseau de transport international et la suppression des barrières commerciales aux technologies renouvelables pourraient réduire les coûts de 5,6 % (environ 157 milliards de dollars US par an ) et de 12,2 % (environ 345 milliards de dollars US par an ) , soulignant ainsi le rôle crucial de la collaboration internationale dans la construction de systèmes électriques inclusifs à bilan carbone nul », affirment les chercheurs.
Cette étude récente pourrait orienter les travaux des dirigeants et décideurs politiques internationaux qui s'efforcent de réduire les émissions du secteur énergétique. Elle pourrait, par exemple, les inciter à investir dans les infrastructures internationales de transport d'électricité, à réduire, voire supprimer, les taxes sur les énergies renouvelables et à s'attaquer à d'autres facteurs susceptibles de limiter les échanges d'énergies renouvelables entre les différentes régions du monde.
https://techxplore.com/news/2026-05-renewable-energy-global.html