L’énergie éolienne et solaire a connu une croissance plus rapide que ce que presque quiconque avait prévu, mais projeter leur expansion future reste étonnamment difficile. Des chercheurs de l’Université de technologie de Chalmers, en Suède, ont développé ce qu’ils appellent une « machine à voyager dans le temps » computationnelle – un modèle qui surpasse les méthodes de projection existantes en utilisant des techniques d’IA pour analyser les schémas de croissance historiques à travers les pays.
Leur prévision centrale montre que l’éolien terrestre devrait fournir environ 25 % de l’électricité mondiale d’ici 2050, et le solaire environ 20 %. Cela correspond à l’objectif de contenir à l’augmentation des températures de 2°C, mais est inférieur à ce qui est requis pour 1,5°C.
Prédire l’avenir est particulièrement difficile pour des technologies comme l’éolien et le solaire, où les baisses rapides des coûts sont compensées par des obstacles croissants tels que l’opposition publique, les contraintes d’infrastructures et les changements de politique.
« Les modèles existants sont très efficaces pour identifier ce qui doit être fait afin d’atteindre les objectifs climatiques, mais ils ne peuvent pas nous dire quels développements sont les plus probables. C’est le vide que nous voulions combler », explique Jessica Jewell, professeure à l’Université de technologie Chalmers.
Dans plus de 200 pays, les chercheurs ont identifié un schéma récurrent dans la croissance de l’énergie éolienne et solaire : de longues périodes d’expansion relativement régulière, ponctuées de poussées de croissance soudaines souvent déclenchées par des changements de politique.
« La plupart des modèles supposent une courbe de croissance en forme de S douce, mais ce n’est pas ainsi que cela se passe réellement dans le monde réel. La croissance se fait souvent par à-coups, et si l’on ignore cela, on peut mal évaluer la rapidité de l’expansion des technologies », explique Avi Jakhmola, doctorant à l’Université de technologie de Chalmers et premier auteur de l’article publié dans Nature Energy.
13 000 mondes virtuels pour l’avenir
Ainsi, dans le but d’améliorer les prédictions, Avi Jakhmola a créé un modèle construit sur 13 000 mondes virtuels. Dans chacun de ces mondes, l’énergie solaire et éolienne se développent de manière différente – de l’expansion la plus rapide possible à la plus lente – et tout ce qui se trouve entre les deux. Un algorithme d’apprentissage automatique a ensuite été entraîné sur tous ces mondes pour apprendre à prédire les résultats mondiaux à partir des premières tendances nationales.
« Lorsque nous appliquons le modèle à des données du monde réel, il peut nous dire quel est le résultat le plus probable pour l’ avenir – compte tenu de ce que nous avons vu jusqu’à présent et de tous les mondes virtuels qu’il a vus », explique Avi Jakhmola. D’ici 2050, le modèle prévoit que l’éolien terrestre atteindra environ 26 % de l’électricité mondiale (plage centrale : 20-34 %), et le solaire environ 21 % (15-29 %).
Cela correspond globalement aux voies compatibles avec 2°C mais est en deçà de ce qui est nécessaire pour 1,5°C. Les projections mettent également en perspective l’engagement de la COP28 de tripler la capacité des énergies renouvelables d’ici 2030. L’engagement se situe près du95e percentile, ce qui signifie qu’il nécessiterait des taux de croissance rarement observés.
« L’engagement de tripler les énergies renouvelables n’est pas impossible, mais il faudrait que tout se passe extrêmement bien dans tous les pays », confie Jessica Jewell. Les chercheurs ont également testé ce qui serait réellement nécessaire pour atteindre l’objectif de 1,5°C. « Si nous commençons maintenant, les taux de croissance requis sont exigeants mais pas sans précédent, comparables à ce que l’UE vise pour l’éolien avec REPowerEU et à ce que l’Inde prévoit pour l’énergie solaire », précise Avi Jakhmola. « Mais si nous retardons jusqu’en 2030, l’accélération nécessaire devient beaucoup plus abrupte. La fenêtre pour monter en puissance se referme rapidement. »
Revenir dans le temps pour garantir la fiabilité du modèle
Les chercheurs ont également utilisé le modèle pour tester la fiabilité de ses projections – en remontant dans le temps. « Nous voulions savoir si nos projections tiendront dans dix ou vingt ans. Lorsque nous avons fourni au modèle uniquement des données de 2015, nous avons constaté qu’il prédisait correctement ce qui s’est passé depuis. C’est ce que nous entendons par « machine à voyager dans le temps numérique » et cela nous donne une réelle confiance dans les projections à venir », explique Avi Jakhmola.
L’étude pointe vers une ambition plus large de développer des méthodes scientifiquement rigoureuses pour projeter les trajectoires de croissance les plus probables pour d’autres technologies bas carbone, pas seulement pour l’éolien et le solaire. Jessica Jewell conclut : « C’est depuis longtemps une blague de voir à quel point les prévisions technologiques sont mauvaises. Mais si vous êtes un décideur qui cherche à déterminer à quel point pousser pour le changement, il vous faut une base réaliste. Notre étude est la première étape vers le développement d’une vision aussi réaliste de l’avenir. »
