Dans un monde qui se réchauffe, la transition des énergies fossiles vers les énergies renouvelables s'accélère. Selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), la capacité mondiale de production d'énergie renouvelable croît plus vite qu'elle ne l'a fait au cours des trente dernières années. L'agence prévoit (lien externe à ibm.com) que d'ici 2025, les énergies renouvelables surpasseront le charbon pour devenir la principale source d'électricité dans le monde. La production d'énergie éolienne et solaire photovoltaïque (PV) devrait dépasser celle de l'énergie nucléaire en 2025 et 2026, respectivement. Et d'ici 2028, 68 pays (lien externe à ibm.com) compteront sur les énergies renouvelables comme principale source d'électricité.
L'accélération de la production d'énergie propre et renouvelable arrive à point nommé pour les décideurs politiques et les défenseurs de l'environnement préoccupés par le changement climatique, causé par les émissions de gaz à effet de serre.
Lors de la conférence des Nations Unies sur le changement climatique de
2023 (COP28), les gouvernements se sont fixés comme objectif de tripler a capacité mondiale des énergies renouvelables d'ici 2030. L'objectif est de faire progresser la décarbonisation, d'atténuer le changement climatique et d'atteindre le zéro émission nette, selon l'AIE (lien externe à ibm.com).
Pour soutenir le développement des technologies d'énergies renouvelables, les gouvernements adoptent diverses mesures de politique publique. Le Green Deal de l'Union européenne, les incitations à la production (PLI) en Inde et la loi sur la réduction de l'inflation (IRA) aux États-Unis sont des exemples de politiques visant à accélérer l'intégration des énergies durables. En Chine, des politiques économiques favorables ont permis d'accélérer les projets éoliens terrestres et solaires photovoltaïques, aidant le pays à atteindre ses objectifs nationaux pour 2030 bien avant la date prévue. Cela est crucial pour l'objectif global de tripler la capacité des énergies renouvelables, car la Chine représentera près de 60 % des nouvelles capacités mondiales d'énergies renouvelables mises en service d'ici 2028 (lien externe à ibm.com). De plus, l'évolution des réglementations sur les initiatives environnementales, sociales et de gouvernance (ESG) dans le monde entier stimule la demande d'énergies renouvelables dans le secteur privé, ce qui favorise encore leur croissance.
Malgré des mesures politiques générales, le soutien varie souvent selon le type d'énergie renouvelable. Examinons de plus près plusieurs types de ressources renouvelables et les tendances qui émergent dans chaque catégorie.
En 2023, selon l'AIE, l'énergie solaire photovoltaïque a représenté les trois quarts des nouvelles capacités de production d'énergie renouvelable dans le monde. La croissance de cette capacité s'explique à la fois par les centrales à grande échelle et l'adoption par les consommateurs de systèmes photovoltaïques distribués – des installations solaires sur site pour les foyers et les entreprises – qui représentent l'autre moitié (lien externe à ibm.com).
Le soutien continu des gouvernements à travers le monde reste le principal moteur de cette croissance. Par exemple, certains décideurs politiques incitent les particuliers et les entreprises à produire de l'énergie renouvelable via des programmes de comptage net, qui permettent aux clients des services publics de réinjecter l'excédent d'énergie produit dans le réseau en échange de crédits. D'autres mesures incitatives, telles que les tarifs de rachat, les crédits d'impôt et les ventes aux enchères où les fournisseurs d'énergie solaire se concurrencent sur les prix du marché de l'énergie, stimulent également la production et l'utilisation de l'énergie solaire.
L'expansion de la chaîne d'approvisionnement en énergie solaire photovoltaïque permet de répondre à la demande croissante de ce secteur. L'augmentation des capacités de production aux États-Unis, en Inde et dans l'Union européenne devrait aider à diversifier cette chaîne d'approvisionnement, bien que la Chine continue de dominer ce secteur. En 2022, la Chine représentait 95 % des nouvelles installations de fabrication de technologies solaires (lien externe à ibm.com). Les progrès technologiques dans le domaine des panneaux photovoltaïques permettent aujourd'hui de produire des panneaux plus légers, moins coûteux et plus efficaces (lien externe à ibm.com), ce qui augmentera encore la capacité de production dans les années à venir.
Selon le scénario de l'AIE « Net Zero Emissions by 2050 » ou NZE (zéro émission nette d’ici 2050), si les taux de croissance actuels se maintiennent jusqu'en 2030, l'énergie solaire photovoltaïque devrait atteindre une capacité annuelle d'environ 8 300 térawattheures (TWh) d'ici la fin de la décennie (lien externe à ibm.com). De plus, l'énergie solaire photovoltaïque devrait devenir la principale source pour la production d'hydrogène vert ou à faibles émissions. Cet hydrogène, produit sans recourir aux combustibles fossiles, pourrait accélérer les efforts de décarbonisation (lien externe à ibm.com) dans des secteurs tels que la sidérurgie ou la production d'ammoniac, où l'hydrogène est utilisé à des fins industrielles.
Comme pour l'énergie solaire, les politiques publiques ont joué un rôle clé dans l'expansion de l'énergie éolienne, mais les prévisions de croissance varient selon les régions. En 2023, la Chine a enregistré une augmentation de 66 % de sa capacité éolienne et prévoit d'importants ajouts dans les années à venir. Cependant, en Europe et en Amérique du Nord, le développement des projets a été plus lent que prévu. Les projets d'éoliennes en mer ont été particulièrement touchés : En 2023, aux États-Unis et au Royaume-Uni, les développeurs ont annulé des projets offshore (lien externe à ibm.com) d'une capacité totale de 15 gigawatts (GW).
De récentes politiques publiques pourraient néanmoins soutenir le secteur pendant cette période difficile. En 2023, l'Union européenne a dévoilé son Plan d'Action pour l'énergie éolienne, incluant des mesures visant à simplifier les processus d'autorisation, à améliorer les enchères et l'accès au financement, ainsi qu'à renforcer la formation du personnel (lien externe à ibm.com). La même année, neuf pays européens ont annoncé leur intention d'augmenter la capacité éolienne offshore à plus de 120 GW d'ici 2030 et à plus de 300 GW d'ici 2050 (lien externe à ibm.com). Aux États-Unis, le gouvernement investit également dans le développement de parcs éoliens flottants. Le déploiement de parcs éoliens flottants d’une capacité de 15 GW est prévu d’ici 2035 (lien externe à ibm.com).
Pour que l'énergie éolienne atteigne les objectifs du scénario NZE de l'AIE, la croissance annuelle moyenne devra atteindre ou dépasser 17 % par an jusqu'en 2030 (lien externe à ibm.com).
Actuellement, l'hydroélectricité génère plus d'énergie — atteignant 4 300 TWh en 2022 — que toutes les autres sources d'énergie propre réunies, et elle devrait rester la plus grande source jusqu'en 2030, selon l'AIE. Malgré une croissance modeste mais continue et une fiabilité prouvée, les nouvelles installations hydroélectriques devraient diminuer de 23 % (lien externe à ibm.com) au cours de la prochaine décennie en raison des ralentissements de développement en Europe, en Chine et en Amérique latine.
Au cours des 20 dernières années, l'accent du secteur énergétique s'est déplacé de l'hydroélectricité vers les énergies solaire et éolienne, la plupart des pays concentrant leurs politiques et incitations sur ces dernières. Aujourd’hui, moins de 30 pays (lien externe à ibm.com) disposent de politiques de soutien au développement de nouvelles centrales hydroélectriques et à la rénovation des installations existantes, contre plus de 100 pays ayant mis en place des politiques pour soutenir l'énergie éolienne et solaire photovoltaïque.
Pour atteindre les objectifs du scénario NZE, l'hydroélectricité devrait croître à un rythme annuel d'au moins 4 % (lien externe à ibm.com).
L'expansion mondiale des biocarburants est en plein essor, en grande partie grâce aux politiques gouvernementales favorables dans des économies émergentes comme le Brésil, l'Inde et l'Indonésie. La demande est principalement tirée par le secteur des transports dans ces pays, tandis que l'offre est facilitée par la disponibilité des matières premières issues de la biomasse. Le Brésil mène cette expansion, représentant à lui seul 40 % de la croissance prévue d'ici 2028 (lien externe à ibm.com).
L'expansion des biocarburants est plus limitée dans l'UE, aux États-Unis, au Canada et au Japon, en raison des coûts élevés et de la popularité croissante des véhicules électriques. Les principaux segments de croissance dans ces pays concernent le diesel renouvelable et les carburants biojets. Dans l'ensemble, les biocarburants comme le bioéthanol et le biodiesel, combinés aux véhicules électriques, ont le potentiel de compenser l'équivalent de quatre millions de barils de pétrole d'ici 2028. Cependant, malgré ces progrès, l'AIE prévoit (lien externe à ibm.com) que l'expansion des biocarburants ne suffira pas à atteindre les objectifs NZE de 2030 (lien externe à ibm.com).croissance prévue de 40 % d'ici 2028.
Biogaz : bien que le secteur du biogaz ait commencé à croître dans les années 1990, les deux dernières années ont vu une augmentation du soutien politique pour cette alternative au gaz naturel. Actuellement, près de la moitié de la production mondiale de biogaz provient d'Europe, avec 20 % de cette production réalisée en Allemagne (lien externe à ibm.com).
Historiquement, le biogaz a été utilisé dans des centrales électriques et thermiques. Plus récemment, les gouvernements ont encouragé l'utilisation du biométhane, un biogaz qui, comme son nom l'indique, contient une forte concentration de méthane, dans les secteurs industriels et des transports. Depuis 2022, 13 pays ont adopté de nouvelles politiques ambitieuses en faveur du biogaz, et l'AIE prévoit (lien externe à ibm.com) que la croissance de la production de biogaz s'accélérera jusqu'en 2028.
Les avancées technologiques ouvrent la voie à l'extension de l'énergie géothermique dans de nouvelles régions. Par exemple, avec les systèmes géothermiques améliorés, un fluide est injecté dans le sous-sol des zones dépourvues de sources d'eau chaude naturelles. Ce fluide se réchauffe sous terre avant d'être pompé à la surface, où il génère de l'électricité (lien externe à ibm.com). Divers projets géothermiques sont prévus ou déjà en cours à travers le monde, notamment en Amérique du Nord, en Europe et en Asie.
Cependant, malgré ces progrès, les défenseurs de l'énergie géothermique estiment que des politiques sont nécessaires pour profiter pleinement de ce potentiel encore largement inexploité. Les coûts initiaux élevés et les frais de financement des projets géothermiques peuvent en effet représenter un frein. Le développement des économies d'échelle et la poursuite des avancées technologiques pourraient contribuer à réduire ces coûts, mais pour l'instant, l'AIE estime que seulement 1 % de l'énergie renouvelable proviendra de la géothermie d'ici 2030.23
À mesure que les énergies renouvelables se développent, la technologie jouera un rôle clé dans le maintien de l'approvisionnement tout en garantissant la sécurité énergétique et la stabilité des réseaux électriques.
Les sources d'énergie renouvelables, en particulier l'éolien et le solaire, étant sensibles aux conditions environnementales, il est crucial d'assurer une production et une distribution optimales pour garantir un approvisionnement en électricité stable et résilient. Les prévisions en matière d'énergies renouvelables deviennent rapidement un outil essentiel dans la transition énergétique. Par exemple, des solutions comme la plateforme IBM Renewables Forecasting dans IBM Environmental Intelligence Suite permettent de fournir des prévisions éoliennes et solaires jusqu'à deux jours à l'avance avec une précision de 92 %.
Améliorer le stockage de l'énergie contribuera également à renforcer la résilience des systèmes électriques. L'énergie solaire, éolienne et hydroélectrique nécessitent toutes des systèmes de stockage d'énergie (SSE) pour garantir une alimentation continue. À mesure que la technologie des batteries à l'échelle du réseau progresse, les fournisseurs d'énergie pourront stocker l'électricité sur le long terme afin de mieux gérer la demande durant les périodes de faible ou de non-production. Par exemple, les batteries à flux, actuellement en développement, constituent une solution évolutive et économique pour le stockage d'énergie à long terme à l'échelle du réseau.
Qu'il s'agisse de batteries ou de panneaux solaires, la gestion efficace des actifs est cruciale pour soutenir la transition vers une énergie propre. La gestion intelligente des actifs et la maintenance prédictive permettent de surveiller l'état des équipements et de prolonger leur durée de vie. Par exemple, la New York Power Authority (NYPA) optimise sa gestion des actifs avec IBM Maximo Application Suite. L'objectif est de numériser l'infrastructure énergétique de l'État et de la transformer en un système propre, fiable, résilient et abordable au cours des dix prochaines années.
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