Les énergies renouvelables peuvent-elles vraiment alimenter le monde ?

Sur une plaine plate et caillouteuse du désert du Thar, au Rajasthan, à environ 200 kilomètres de la frontière pakistanaise, près de dix millions de panneaux photovoltaïques sont boulonnés à des cadres en acier et reliés à des boîtes de raccordement qui s'étendent sur quelque 56 kilomètres carrés de terrain. C'est le parc solaire de Bhadla, mis en service par étapes entre 2018 et 2020, et à plein régime il atteint une puissance nominale d'environ 2 250 mégawatts. Avec une marge confortable, c'est l'une des plus grandes installations solaires uniques de la planète. Ce qui le rend remarquable, ce n'est pas seulement sa taille mais sa banalité : le monde construit désormais l'équivalent d'un Bhadla entier tous les quelques jours.

Ce rythme impose une question qui semble simple mais qui se révèle avoir une réponse précise et calculable. Les énergies renouvelables peuvent-elles vraiment alimenter le monde ? Non pas au sens d'un slogan, mais au sens où l'entendrait un géographe : avec une capacité installée réelle, des coûts réels par unité d'électricité, des terres réelles et la physique embarrassante consistant à tirer de l'énergie du soleil et du vent uniquement lorsque le soleil brille et que le vent souffle. La réponse honnête exige quelques outils, et une fois que vous les avez, presque n'importe quel titre sur l'énergie propre devient lisible.

L'ampleur déjà atteinte par les renouvelables

Il est utile de commencer par tout ce qui a déjà été construit, car les chiffres sont plus élevés que la plupart des gens ne le supposent. Fin 2024, la capacité renouvelable installée dans le monde a franchi les 4,1 térawatts. Le photovoltaïque solaire menait la marche avec environ 1 560 gigawatts, l'hydroélectricité se situait à près de 1 410 gigawatts, et l'éolien à environ 1 020 gigawatts, dont l'éolien en mer contribuait à hauteur de 75 gigawatts. Le flux annuel de nouvelles constructions est encore plus révélateur que le stock. Rien qu'en 2024, les nouveaux ajouts ont été dominés par le solaire avec environ 450 gigawatts, l'éolien arrivant loin derrière avec environ 115 gigawatts.

Pour mettre cela en perspective, les 450 gigawatts de solaire ajoutés en une seule année représentent deux cents fois la capacité de Bhadla. La technologie qui se remarquait à peine sur le réseau mondial il y a deux décennies est désormais la plus grande source de nouvelle capacité de production installée où que ce soit, sous quelque forme que ce soit, quelle que soit l'année. C'est la toile de fond sur laquelle le reste de la discussion doit se dérouler : les renouvelables ne sont plus une niche ni un projet pilote. Elles sont ce que le monde construit par défaut lorsqu'il construit de nouvelles capacités électriques.

Pourquoi le déploiement s'implante là où il s'implante

Le premier réflexe d'un géographe est de demander non pas combien, mais où, et l'emplacement des gigantesques parcs solaires du monde n'a rien d'aléatoire. Le solaire à l'échelle des services publics se concentre dans des lieux qui partagent quatre caractéristiques : un terrain plat, un fort ensoleillement (la quantité d'énergie solaire arrivant par mètre carré), une faible densité de population pour que la terre soit bon marché et non disputée, et un corridor de transmission aménageable pour acheminer l'électricité là où les gens vivent réellement. Bhadla possède ces quatre atouts, ce qui explique précisément pourquoi il se trouve dans le désert du Thar plutôt qu'en un lieu plus commode pour une ville.

La même logique explique d'un coup d'œil la carte mondiale des grands sites solaires. Le Rajasthan, le désert de Mojave dans le sud-ouest américain, l'Atacama au Chili et le plateau de Tabuk dans le nord-ouest de l'Arabie saoudite abritent les plus grands parcs solaires de la planète, tandis que Hambourg, couverte de nuages, et Manaus, enveloppée par la forêt tropicale, n'en abritent pas, peu importe à quel point ces villes pourraient désirer de l'énergie propre. La géographie n'est pas un destin pour les renouvelables, mais elle en fixe les conditions. Un lieu doté d'un soleil fort et fiable et de terres vides et constructibles possède un avantage structurel qu'aucune politique ne peut entièrement fabriquer ailleurs. C'est pourquoi une si grande part de la transition énergétique est, sous la technologie, une histoire de paysages précis.

Les quatre piliers et le coût qui a tout changé

L'électricité renouvelable repose sur quatre piliers technologiques établis, chacun avec sa propre physique, sa géographie, son échelle et son coût. Le photovoltaïque solaire convertit directement les photons en courant électrique sans aucune pièce mobile. Les éoliennes extraient l'énergie cinétique de l'air en mouvement. L'hydroélectricité convertit l'énergie potentielle de l'eau retenue derrière un barrage, et elle constitue le socle de l'électricité renouvelable depuis les grands barrages des années 1930. La géothermie exploite le flux de chaleur régulier qui remonte de l'intérieur de la Terre, ancrant une part faible mais durable de la production dans des lieux comme l'Islande et l'ouest des États-Unis. Le solaire domine les nouvelles constructions, l'éolien se place juste derrière, l'hydraulique est le vieux socle, et le stockage est la pièce manquante que le reste de cette décennie doit construire.

Ce qui a transformé ces technologies, de simples expériences méritoires en l'électricité la plus bon marché de l'histoire, se résume à un seul indicateur : le coût actualisé de l'énergie, ou LCOE. Le LCOE est le coût de production par mégawattheure moyenné sur toute la durée de vie de l'actif, incluant le capital nécessaire à sa construction, le coût de son exploitation et de son entretien, et tout combustible qu'il brûle. La banque d'investissement Lazard publie l'estimation annuelle de référence du secteur, et sa mise à jour de 2024 est frappante. Le solaire à l'échelle des services publics, sans subvention, se situe entre 29 et 92 dollars le mégawattheure, et l'éolien terrestre entre 27 et 73 dollars le mégawattheure. Tous deux sont bien en dessous du gaz naturel à cycle combiné neuf, que Lazard situe entre 45 et 108 dollars le mégawattheure. Le fait décisif concernant les renouvelables dans les années 2020 est que, dans de bons emplacements et sans subvention, elles sont tout simplement l'électricité neuve la moins chère disponible.

Pourquoi un mégawatt n'est pas un mégawattheure

C'est ici que la plupart des lectures hâtives de l'actualité énergétique se trompent, et où un géographe gagne le droit d'être sceptique. L'idée fausse la plus tenace concernant le déploiement des renouvelables est qu'un mégawatt de capacité solaire installée fournit un mégawatt de puissance en continu, et produit donc 8 760 mégawattheures sur une année (puisqu'une année compte 8 760 heures). Ce n'est pas le cas, et l'écart compte énormément.

Le pont entre la capacité installée et l'énergie livrée est une grandeur appelée facteur de charge, le rapport entre l'énergie qu'une centrale livre réellement au cours d'une année et le maximum qu'elle pourrait théoriquement livrer si elle fonctionnait à plein régime tout le temps. Une centrale d'un mégawatt produisant la totalité des 8 760 mégawattheures aurait un facteur de charge de 100 pour cent, mais rien de réel n'atteint cela. Le solaire tourne à environ 22 pour cent parce que le soleil se couche chaque nuit et que les nuages passent durant la journée. L'éolien terrestre atteint à peu près 35 pour cent, l'hydroélectricité environ 40 pour cent, et le nucléaire, conçu pour fonctionner en continu, atteint environ 92 pour cent. Ainsi, une centrale solaire typique d'un mégawatt à l'échelle des services publics ne produit pas 8 760 mégawattheures par an. Elle en produit plutôt près de 1 927, parce que le soleil ne brille tout simplement pas toujours sur elle.

Cette seule correction remodèle chaque comparaison. Lorsque vous lisez qu'un pays a installé un gigawatt de solaire et un gigawatt de nucléaire, vous n'avez pas appris qu'il a ajouté des quantités égales d'électricité. La centrale nucléaire, fonctionnant à près de 92 pour cent, livrera environ quatre fois l'énergie annuelle de la ferme solaire fonctionnant à près de 22 pour cent. Rien de tout cela ne fait du solaire un mauvais investissement, puisque les chiffres de coût en tiennent déjà compte, mais cela signifie que les titres qui comptent les mégawatts installés comptent la mauvaise chose si ce qui vous importe est l'électricité livrée. Le facteur de charge est la pièce manquante qui transforme un chiffre trompeur en un chiffre honnête.

Le problème du stockage que la décennie doit résoudre

Les facteurs de charge mettent en lumière le défi le plus profond auquel font face les renouvelables, qui n'est ni le coût ni la géographie mais le moment. L'électricité renouvelable est intermittente. Le solaire ne produit que lorsque le soleil est levé, et l'éolien ne produit que lorsque l'air est en mouvement, alors qu'un réseau électrique doit équilibrer l'offre et la demande seconde par seconde, parce que l'électricité est consommée à l'instant même où elle est produite. Un réseau fonctionnant majoritairement aux renouvelables a donc besoin d'un endroit où placer l'énergie lorsque le soleil est haut et le vent fort, et d'un endroit où la puiser lorsqu'ils ne le sont pas. Cet endroit, c'est le stockage, et c'est la charnière autour de laquelle pivote un réseau entièrement renouvelable.

Deux technologies portent l'essentiel de ce poids. Le pompage-turbinage, qui pousse l'eau en amont dans un réservoir lorsque l'électricité est abondante et la relâche à travers des turbines lorsqu'elle est rare, demeure de loin la plus grande ressource d'énergie stockée de la planète. Le nouveau venu en forte croissance est la batterie lithium-ion, la même chimie que dans un ordinateur portable ou une voiture électrique, mais portée à l'échelle du réseau. Les chiffres 2024 de Lazard situent le coût actualisé d'un système de batteries de quatre heures à l'échelle des services publics entre 170 et 296 dollars le mégawattheure, bien au-dessus du coût du solaire ou de l'éolien qui le charge. Cette prime est le véritable prix de l'intermittence, et c'est pourquoi le stockage est la pièce que le reste des années 2020 doit construire. Le problème de la production est en grande partie résolu ; la question de savoir quand cette production est disponible ne l'est pas.

Terres, minéraux et concentration du déploiement

Construire à l'échelle du térawatt se heurte au monde physique de deux autres façons qu'il vaut la peine de nommer honnêtement. La première est la terre. Un gigawatt de photovoltaïque solaire nécessite environ 5 à 10 kilomètres carrés de sol, une emprise réelle qui doit bien venir de quelque part, ce qui explique en partie pourquoi les déserts sont si attrayants. Un gigawatt d'éolien terrestre nécessite une surface totale encore plus grande, mais avec une différence cruciale : les turbines n'occupent que de petites emprises, de sorte que le terrain en dessous peut rester en usage agricole, avec des cultures ou du bétail autour des bases. La seconde contrainte concerne les minéraux. Les deux technologies dépendent de chaînes d'approvisionnement en minéraux critiques, en particulier le lithium pour les batteries qui stockent leur production et les aimants en terres rares qui se trouvent à l'intérieur des éoliennes. La transition énergétique est, en partie, une histoire d'exploitation minière, et la géographie de ces mines est un sujet à part entière.

Ces contraintes aident à expliquer pourquoi le déploiement est si concentré géographiquement. La Chine à elle seule détenait environ 887 gigawatts de solaire et 520 gigawatts d'éolien fin 2024, dominant à la fois la fabrication et l'installation à un degré qui façonne les prix et la politique partout ailleurs. La transition énergétique est mondiale dans son ambition mais déséquilibrée dans son exécution, fortement ancrée dans la base industrielle d'un seul pays. Cette concentration est à la fois une véritable vulnérabilité et une véritable source d'efficacité, et des personnes raisonnables peuvent diverger sur ce qui importe le plus.

Points clés à retenir

Alors, les renouvelables peuvent-elles alimenter le monde ? La réponse honnête est que les pièces sont réelles et pour la plupart abordables, mais que l'arithmétique doit être faite avec soin. Fin 2024, le photovoltaïque solaire avait atteint environ 1 560 gigawatts de capacité installée dans le monde, l'éolien environ 1 020 gigawatts, et l'hydroélectricité environ 1 410 gigawatts, le solaire ajoutant à lui seul près de 450 gigawatts en une seule année et l'ensemble du parc renouvelable franchissant les 4,1 térawatts. Les chiffres 2024 des coûts actualisés de Lazard placent le solaire à l'échelle des services publics, sans subvention, entre 29 et 92 dollars le mégawattheure et l'éolien terrestre entre 27 et 73, tous deux confortablement en dessous du gaz à cycle combiné neuf, ce qui explique pourquoi les renouvelables sont désormais la construction neuve par défaut plutôt qu'un luxe subventionné. Le piège, c'est le moment, pas le coût : le facteur de charge (environ 22 pour cent pour le solaire, 35 pour cent pour l'éolien, 40 pour cent pour l'hydraulique et 92 pour cent pour le nucléaire) est le pont essentiel entre les mégawatts installés et les mégawattheures livrés, de sorte qu'une centrale solaire d'un mégawatt produit autour de 1 927 mégawattheures par an plutôt que les 8 760 naïfs, et l'intermittence impose un déploiement coûteux du stockage (batteries des services publics entre 170 et 296 dollars le mégawattheure, aux côtés du pompage-turbinage mondial). Ajoutez l'emprise au sol, la dépendance au lithium et aux terres rares, et les 887 gigawatts de solaire et 520 d'éolien que commande la Chine, et vous disposez de tout ce qu'il faut pour lire un titre sur les renouvelables comme le fait un géographe : comme une question de lieux précis, de technologies précises, d'électricité précise réellement livrée et de coûts d'intégration précis, où les arbitrages sont réels mais, surtout, calculables.