La principale solution au changement climatique est bien connue :arrêter de brûler des combustibles fossiles. Comment faire cela est plus compliqué, mais en tant qu'universitaire qui fait de la modélisation énergétique, Moi et d'autres voyons les contours d'un avenir post-combustible fossile :nous produisons de l'électricité avec des sources renouvelables et électrisons presque tout.

Cela signifie faire fonctionner les véhicules et les trains à l'électricité, chauffer des bâtiments avec des pompes à chaleur électriques, électrifier des applications industrielles telles que la production d'acier et utiliser de l'électricité renouvelable pour produire de l'hydrogène (semblable au gaz naturel) pour d'autres besoins. L'accent est donc mis sur l'alimentation du réseau électrique avec des sources renouvelables.

Il y a débat, bien que, quant à savoir si des systèmes électriques entièrement renouvelables sont réalisables et à quelle vitesse la transition peut être effectuée. Ici, je soutiens que la faisabilité est claire, donc seule la question de transition est pertinente.

Technologies connues

Mes recherches portent sur l'économie des énergies renouvelables. Démontrer la faisabilité et estimer le coût des systèmes d'électricité renouvelable, les chercheurs utilisent des modèles informatiques qui calculent la production potentielle de différentes technologies à chaque instant, en fonction des conditions météorologiques changeantes. Un modèle révèle quelle combinaison de sources d'électricité et de systèmes de stockage d'énergie a le coût le plus bas tout en répondant toujours à la demande.

De nombreuses études démontrent que les réseaux électriques entièrement renouvelables sont réalisables aux États-Unis, L'Europe , Australie et ailleurs. Mes collègues et moi avons récemment terminé une étude à petite échelle sur l'île-nation de Maurice. Les îles sont des lieux attractifs pour les premières transitions renouvelables en raison de leur petite échelle, relative simplicité et dépendance vis-à-vis des carburants importés.

Il existe plusieurs façons de produire de l'électricité renouvelable :l'hydroélectricité, vent, solaire photovoltaïque, géothermie et brûlage de diverses formes de biomasse (matière végétale), en plus d'améliorer l'efficacité pour utiliser moins d'énergie. Ce sont des technologies matures dont les coûts sont connus.

D'autres possibilités incluent la vague, énergie marémotrice et solaire à concentration, où les réflecteurs concentrent les rayons solaires pour produire de l'énergie. Bien que ceux-ci puissent être utilisés à l'avenir, la nécessité de lutter contre le changement climatique est urgente, et à mon avis, les technologies matures suffisent.

Les opinions sur l'énergie nucléaire sont fortes, ce qui est une autre conversation. Mais les modèles montrent que les États-Unis n'ont pas besoin de l'énergie nucléaire pour se retirer des combustibles fossiles.

La grille du futur

Les systèmes d'énergie renouvelable sont spécifiques à un emplacement :le meilleur système dépend des ressources d'un emplacement (est-ce qu'il y a du vent ?), son modèle temporel (combien de fois n'y a-t-il pas de vent ?) et la disponibilité de sources complémentaires (y a-t-il de l'hydroélectricité pour la sauvegarde ?). Malgré cette sensibilité géographique, des études menées dans des lieux disparates aboutissent à des résultats similaires.

Avoir une diversité de sources renouvelables peut réduire les coûts. En particulier, solaire et éolien sont complémentaires si la saison ensoleillée n'est pas la saison venteuse; les modèles constatent qu'une combinaison des deux est généralement moins chère que l'une ou l'autre seule.

Pour la plupart des technologies, une plus grande échelle réduit les coûts. Par exemple, aux Etats-Unis, les fermes solaires à grande échelle peuvent être plus de 1, 000 fois plus grand que les systèmes de toit résidentiels et environ la moitié du coût. Pour minimiser les coûts, nous construisons de grands systèmes.

Parce que les conditions solaires et éoliennes varient à travers le paysage, les coûts du système diminuent au fur et à mesure que la zone de production s'agrandit, il faut donc un réseau électrique robuste pour acheminer l'électricité des endroits où il y a de l'offre vers les endroits de la demande. Nous avons également besoin de plus d'électricité pour des applications comme le transport qui utilisent actuellement des combustibles fossiles. Cela signifie que la grille doit grandir.

Des études montrent que l'exploitation d'un réseau électrique avec des énergies renouvelables variables impliquera de ne pas utiliser, ou le déversement, un peu d'énergie parfois, une stratégie qui réduit les coûts par rapport au stockage permanent de l'énergie excédentaire.

Toujours, une certaine forme de stockage d'électricité est nécessaire. Les batteries fonctionnent bien pour lisser les fluctuations à court terme, mais pour stocker de l'énergie pendant plusieurs heures ou jours, le stockage hydroélectrique par pompage est moins cher. L'hydroélectricité pompée utilise toute énergie supplémentaire dans le réseau pour pomper l'eau en amont, et quand l'énergie est nécessaire, l'eau redescend pour générer de l'énergie dans une turbine. Les États-Unis ont quelques exemples existants et de nombreux emplacements possibles. Avec l'extension du réseau, le stockage peut être situé à distance des utilisateurs.

L'hydroélectricité et la biomasse sont disponibles à la demande, ainsi, les avoir dans un réseau électrique renouvelable réduit le besoin de stockage d'énergie et réduit les coûts. Les deux ont des effets environnementaux qui doivent être gérés.

L'hydroélectricité peut altérer les écosystèmes locaux. La combustion de la biomasse émet du dioxyde de carbone, mais une étude sur laquelle j'ai travaillé montre que les émissions de biomasse sont réversibles et sont clairement préférables en carbone aux émissions de combustibles fossiles. La durabilité dépend également de manière critique de la gestion des champs de biomasse et des forêts; le bilan humain à ce sujet n'a pas été stellaire.

Les systèmes d'énergie renouvelable nécessitent des terres. Une étude américaine montre que fournir toute l'électricité à partir du vent, l'eau et le solaire auraient besoin de 0,42 % de la superficie des terres, plus 1,6 % de la superficie du terrain pour l'espace entre les éoliennes. L'énergie de la biomasse nécessite beaucoup plus de terres que l'éolien ou le solaire, la biomasse doit donc être une petite partie de la solution d'énergie renouvelable.

Les vrais obstacles sont politiques et culturels

Un futur réseau électrique renouvelable avec électrification associée peut ou non réduire les coûts énergétiques. Mais éviter les pires effets du changement climatique, c'est abandonner les combustibles fossiles, si oui ou non cela permet d'économiser de l'argent. Toujours, la transition renouvelable sera plus rapide et politiquement plus facile si elle est moins chère.

A Maurice, notre étude constate que les coûts de l'électricité renouvelable sont similaires aux coûts actuels là-bas, sur la base des coûts d'investissement actuels pour les énergies renouvelables. Certaines études constatent également que les coûts de l'électricité renouvelable future sont inférieurs aux coûts actuels des combustibles fossiles, dans le cas probable où les coûts baissent à mesure que nous construisons davantage de systèmes d'énergie renouvelable et que nous nous améliorons.

Et c'est tout, d'un point de vue technique. Une combinaison de sources renouvelables et de stockage d'énergie - la combinaison spécifique en fonction des conditions et des préférences locales - peut fournir toute l'électricité nécessaire à un prix abordable, et réduira la pollution de l'air pour démarrer.

Mais des politiques gouvernementales sont nécessaires pour opérer une transition vers les énergies renouvelables. Le changement climatique est un coût externe, supporté par la société plutôt que par les producteurs d'énergie, de sorte que les forces du marché ne suffiront pas à elles seules à assurer la transition. En plus de mettre un prix sur le carbone (peut-être avec des dividendes rendus au public), gouvernement pourrait faciliter la construction de l'infrastructure nécessaire. Et le soutien public est nécessaire :par exemple, L'acceptation par le public des lignes de transmission pour acheminer l'électricité des grandes plaines venteuses aux centres-villes est un autre défi pour un réseau entièrement renouvelable.

Un projet à l'échelle de la transformation du système énergétique créera des emplois – de nombreux emplois – ce qui est peut-être la mesure économique la plus importante pour les citoyens.

Des recherches menées par moi et d'autres montrent que les réseaux électriques entièrement renouvelables sont réalisables avec la technologie actuelle aux prix actuels ; les obstacles à l'utilisation de l'électricité renouvelable sont plus politiques et culturels que technologiques ou économiques.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.