Le monde change mais pas assez vite. Le réchauffement de la Terre, causée par l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre, a suscité suffisamment d'inquiétude parmi les dirigeants politiques du monde pour qu'ils prennent enfin des mesures. L'Accord de Paris, désormais ratifiée par 168 États membres au sein de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC), s'est fixé l'objectif ambitieux de réduire radicalement les émissions de gaz à effet de serre jusqu'au milieu de ce siècle. L'objectif est de limiter l'augmentation des températures moyennes mondiales à moins de 2 °C au-dessus des niveaux préindustriels, et peut-être seulement 1,5 °C. Mais les scientifiques avertissent que les émissions de gaz à effet de serre continuent d'augmenter et continueront de le faire pendant quelques années à venir - peut-être à tel point que la limite de 2 °C sera impossible à maintenir et que des températures moyennes sensiblement plus élevées seront atteintes.

Cependant, l'humanité change son mode de vie non durable et quelles que soient les solutions développées et mises en œuvre, une chose est évidente :nous vivons une période de transition. Sur le plan économique et technologique, et au niveau des conséquences géo-historiques, nous vivons au début de l'Anthropocène, une ère dans laquelle l'action humaine a des effets planétaires durables et qui est actuellement considérée comme une nouvelle période géologique. Les prochaines décennies verront des changements dramatiques dans la production industrielle avec de nouveaux cycles de matériaux, nouvelles formes de travail, coopération mondiale nécessaire, échange de technologie et, en particulier, dans la production d'énergie. Un futur système énergétique est d'une importance cruciale pour tous les autres processus et leur impact sur le système Terre.

Les implications sociétales et culturelles des développements dans le secteur de l'énergie et des ressources sont mal comprises. Il est trop souvent visible que les sciences humaines d'une part et les sciences naturelles et de l'ingénieur d'autre part vivent dans des mondes différents. Trop souvent, les scientifiques passent peu de temps en dehors du domaine de leur propre discipline. Dans de nombreux cas, techniquement, cela pourrait fonctionner. Mais lorsqu'il s'agit de défis à l'échelle historique et géohistorique, l'absence d'une large perspective historique peut également limiter considérablement les possibilités de gérer correctement le processus de transition. Une compréhension plus approfondie du contexte historique des processus de transformation de l'énergie n'a pas seulement une valeur académique, c'est le seul moyen d'acquérir une compréhension claire de la dimension du développement continu.

Pour cette raison, la section des sciences humaines de la société Max Planck explore la possibilité de mettre en place une nouvelle initiative de recherche. Un projet pilote, un département, ou même un institut entièrement nouveau pourrait être construit autour d'une question simple mais de grande envergure :comment les changements technologiques dans les régimes énergétiques interagissent-ils avec les conditions sociétales et culturelles et, en particulier, avec des systèmes de connaissances ? La nouvelle initiative Max Planck adoptera une large perspective historique et systématique sur des scénarios entre le néolithique et le présent. Il impliquera des experts de différents domaines universitaires pour établir de nouvelles méthodes pour la recherche historique sur la transformation de l'énergie. L'importance d'une large perspective historique sera le premier principe fondateur. Le second sera la conviction que la transition énergétique en cours interagit avec le cœur de notre système sociétal. Cela appelle une approche réflexive largement conçue puisque des concepts modernes de base comme la liberté individuelle, la richesse et le progrès ont coévolué avec le régime actuel des énergies fossiles. Le troisième principe concerne les processus de transformation de l'énergie, qui doit être analysé dans le contexte matériel des installations industrielles, districts miniers et cycles mondiaux de production, consommation et pollution.

De nouvelles formes d'analyse et de description doivent se concentrer sur les interactions historiques entre des microsphères spécifiques et la macrosphère planétaire. Pas des moindres, l'Anthropocène et la recherche sur l'Anthropocène associée seront un principe directeur de l'effort scientifique interdisciplinaire dans la nouvelle initiative de recherche.

Fidèle à la tradition de la Société Max Planck, les chercheurs impliqués dans l'initiative Max Planck auront amplement d'espace pour développer leurs propres idées et travailler sur des problèmes de recherche fondamentale. Ce type d'environnement de travail aidera à comprendre les défis sociétaux de la dynamique de l'énergie et des ressources derrière le changement climatique. Les jeunes chercheurs auront de grandes opportunités et une grande liberté, mais fera également partie d'une atmosphère de travail véritablement interdisciplinaire.

Comprendre les changements énergétiques et sociétaux

Réfléchissant aux événements du début de l'ère de l'industrialisation, il est concevable que les prochaines années et décennies soient également des tournants dans l'histoire de l'humanité. L'invention de la machine à vapeur a changé la face du monde. La possibilité de déplacer des objets quasiment inamovibles grâce à la puissance de la chaleur et de la vapeur, et la possibilité d'augmenter la production en usine avec des machines à des niveaux sans précédent a propulsé notre espèce dans l'ère moderne. A l'aube de l'ère industrielle, le charbon était le vecteur énergétique qui alimentait les moteurs à vapeur, puis les centrales électriques. Avec l'acier, le charbon a permis la construction de chemins de fer, usines à grande échelle, et l'électrification des villes.

Depuis, les nouveaux matériaux et technologies ont fait leur part pour changer la face du monde - et les humains, trop. On considère qu'un atome d'azote sur trois dans notre corps provient des usines industrielles Haber-Bosch pour l'ammoniac et les engrais. Les procédés industriels chimiques ont eu un impact global sur l'agriculture, biologique, processus culturels et politiques.

Après le charbon est venu le pétrole, puis les plastiques, puis le silicium. Les circuits intégrés avancés basés sur les propriétés électroniques de cet élément ont donné aux ordinateurs une puissance sans précédent pour calculer et simuler toutes sortes de problèmes. L'ère de l'informatique a conduit à l'ère d'Internet avec tous les phénomènes culturels étonnants que nous vivons aujourd'hui. Mais bien que nous ayons encore du mal à comprendre les implications culturelles mondiales de l'ère d'Internet, avec l'échange mondial d'idées, des avis, mode ou musique, nous sommes confrontés à l'urgence d'intégrer nos idées dans l'image plus large de la façon dont l'humanité vivra à l'avenir. Le bien-être des générations futures dépendra de nos décisions, comme la façon dont nous partageons les connaissances et les rendons productives.

Nous sommes à la croisée des chemins mais nos cartes des zones à venir sont en partie vierges. Et ce n'est pas seulement dû à la nécessité de poursuivre les recherches sur la chimie fondamentale, processus physiques et biologiques du système Terre. Il est également vrai que nous ne savons pas assez comment les sociétés humaines interagissent avec ce système et comment elles feront face aux défis du changement climatique et autres transformations de notre environnement planétaire. On ne sait pas quelle politique, les mesures économiques et technologiques nous conduiront vers un avenir plus durable. La recherche nous aidera à déterminer le moyen le plus rapide et le plus efficace de mettre en œuvre des réseaux sécurisés et fiables pour les sources d'énergie renouvelables, qui sont plus sujettes aux fluctuations que les centrales fossiles ou nucléaires conventionnelles. De nombreuses questions politiques sont liées à ces problèmes. Si l'on regarde une entité régionale intégrée telle que l'Union européenne, avec toutes ses opinions et ses intérêts différents, on se fait une idée de la difficulté de trouver des accords mondiaux sur les étapes vers un avenir durable dans la production d'énergie.

Paris n'est que le début

Des investissements mondiaux massifs dans la production d'énergie renouvelable sont nécessaires pour éviter un réchauffement excessif de l'environnement. La limite de 2 °C n'est pas une décision arbitraire. Le consensus parmi les scientifiques est que même des températures plus élevées auront des conséquences dramatiques pour de nombreuses régions de notre monde, dont certains que nous voyons déjà aujourd'hui. Les régimes mondiaux de précipitations vont changer, provoquant une sécheresse sévère à certains endroits et de violents orages dans d'autres. Les systèmes météorologiques modifiés entraîneront des changements généralisés dans l'agriculture et augmenteront la possibilité de famines, ce qui à son tour provoquera des migrations et vraisemblablement des conflits armés dans de nombreuses parties les plus pauvres de notre planète. L'augmentation de la température atmosphérique ne sera pas uniformément répartie et certaines régions deviendront en fait plus froides. Autres endroits, comme la région du golfe Persique ou certaines parties de l'Afrique, connaîtra des températures extrêmes beaucoup plus élevées, surtout pendant les mois d'été, ce qui peut signifier que les gens doivent rester à l'intérieur pendant les périodes de chaleur intense. Les pays sous-développés souffriront le plus du réchauffement climatique, bien qu'ils soient les moins préparés à y faire face et qu'ils n'y aient pas contribué. De loin, la plus grande part des gaz à effet de serre a été émise par les régions industrialisées, en particulier l'Europe et les États-Unis, mais la Chine et d'autres pays industrialisés rejoignent désormais le club.

L'Accord de Paris est d'une importance cruciale mais a aussi ses inconvénients. Il n'est pas contraignant; aucune sanction ne peut être invoquée contre les pays qui ne tiennent pas leurs promesses de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Même les méthodes de mesure des émissions de dioxyde de carbone ne sont pas acceptées sans équivoque par de nombreux gouvernements. Au lieu, ils sont la cause des discussions en cours et à venir.

La production d'électricité, le stockage et la distribution ne sont que l'un des problèmes clés de la lutte contre le changement climatique. Les émissions de toutes sortes de trafic - par voie terrestre, véhicules maritimes et aériens – sont encore plus difficiles à remplacer par des sources d'énergie durables que la production d'électricité. Il en va de même pour les émissions de l'agriculture, chauffage et procédés industriels.

L'état des lieux de la politique climatique

Encore, il y a des raisons d'être optimiste. Dans une économie mondialement compétitive, les prix de l'énergie sont des contributeurs majeurs à la compétitivité de toute nation. Grâce à des décennies de travail dévoué de scientifiques du monde entier, le coût de la production d'électricité par les sources d'énergie renouvelables est arrivé à peu près au niveau des combustibles fossiles. Les prix de l'énergie éolienne dans les régions riches en vent sont compétitifs depuis un certain temps. Et ces dernières années ont vu une diminution rapide du coût de production d'électricité photovoltaïque. Dans certaines zones à fort ensoleillement, les centrales photovoltaïques sont déjà la source d'énergie la moins chère disponible – tant que le soleil brille. Stocker de la chaleur ou de l'électricité pour la nuit ou les jours de pluie coûte cher et présente des défis scientifiques et technologiques de base. Intégrer l'électricité volatile dans des systèmes énergétiques constitués à la fois de vecteurs d'énergie électrique et moléculaire, il ne suffit pas de considérer les énergies renouvelables et le stockage comme des solutions « drop-in ». Nous devons repenser l'ensemble du système d'approvisionnement énergétique et matériel. La refonte comprend des aspects techniques, économique, aspects réglementaires et sociétaux et doit reposer sur une compréhension rigoureuse de l'interrelation entre les interactions techniques et sociétales médiées par des mesures économiques et réglementaires. Dans cette optique, il est temps de commencer par un examen holistique des structures et des concepts de nos systèmes énergétiques. Les marchés de l'énergie évoluent à une vitesse croissante. Ce n'est peut-être pas un pur hasard si l'Accord de Paris a été signé en 2015 - la même année où la capacité d'énergie électrique renouvelable nouvellement construite a dépassé pour la première fois dans l'histoire l'ajout de centrales fossiles. On ne saurait trop insister sur l'importance de ces avancées technologiques et économiques. Les investisseurs et les compagnies d'assurance commencent à penser à investir dans des packages d'énergies renouvelables à très grande échelle.

Pour réduire les risques d'investissement, les acteurs des marchés financiers essaient de trouver les meilleurs moyens de mettre en œuvre d'énormes packages d'investissement, où l'échec – technologique ou politique – d'un grand projet ne mettra pas en péril l'ensemble de l'investissement. Ces considérations sont particulièrement importantes car de nombreuses opportunités d'investissement se trouveront dans des parties du monde qui ne sont pas politiquement, socialement ou économiquement stable. Les négociations à Paris visaient principalement à trouver un accord que presque tous les pays seraient prêts à signer. Un an plus tard, au sommet sur le climat de Marrakech, Maroc, de nombreuses discussions ont porté sur les nouvelles solutions technologiques et les opportunités d'affaires.