Universite · Section Environnement

Energies
Renouvelables

La revolution energetique — soleil, vent, eau, geothermie, biomasse

30%electricite mondiale 2023
−90%cout solaire depuis 2010
3 700 GWcapacite installee
13,7 Memplois mondiaux

01 — Panorama mondial

Les energies renouvelables designent les sources d’energie se reconstituant naturellement a l’echelle humaine. En 2023, elles representent 30 % de la production electrique mondiale et battent chaque annee des records d’installation. L’IRENA recense 3 700 GW de capacite installee, avec une acceleration sans precedent portee par la chute des couts.

500 GW

Nouvelles capacites en 2023 (record)

90%

Nouvelles capacites electriques = renouvelables

8,4 T$

Investissements cumules 2000–2020

2030

Objectif COP28 : tripler les capacites

Part dans l’electricite mondiale

Hydraulique
16%
Eolien
7,8%
Solaire PV
5,5%
Biomasse
2,4%
Geothermie
0,5%

02 — Energie solaire

Le solaire photovoltaique (PV) est la technologie dont le cout a le plus chute dans l’histoire : −90 % depuis 2010, de 350 USD/MWh a moins de 25 USD/MWh dans les meilleures conditions. C’est aujourd’hui l’electricite la moins chere jamais produite dans de nombreuses regions du monde.

Solaire PV (photovoltaique)

Cellules en silicium convertissent la lumiere en electricite par effet photovoltaique. Rendement commercial : 20–24%. Record en laboratoire : 47% (multi-jonction). Duree de vie : 25–30 ans. 1 500 GW installes mondialement fin 2023. Chine : 750 GW seule.

Solaire thermique a concentration (CSP)

Miroirs concentrent le soleil pour produire de la chaleur puis de l’electricite. Avantage cle : stockage thermique molten-salt possible (6–15h). Projets majeurs : Noor au Maroc (580 MW), Ivanpah en Californie. Cout encore plus eleve que le PV mais valeur de flexibilite.

Solaire thermique (chaleur)

Chauffe-eau solaires : 700 millions de m² installes dans le monde. Chine domine (70%). Reduit la consommation d’energie fossile pour l’eau chaude sanitaire de 60–80%. Tres rentable des la premiere annee dans les pays ensoleilles.

Agrivoltaisme

Panneaux solaires et agriculture sur la meme parcelle. Les panneaux ombragent les cultures, reduisant l’evaporation de 20–30%. Productivite totale (agriculture + energie) superieure de 60%. Regulations en cours en France (loi APER 2023).

Leaders mondiaux en capacite installee (2023)

Chine
750 GW
Europe
260 GW
Etats-Unis
180 GW
Inde
73 GW

03 — Energie eolienne

L’energie eolienne convertit la force du vent en electricite via des turbines. Avec 2 100 GW installes fin 2023, c’est la deuxieme source renouvelable. Le cout de l’eolien terrestre a baisse de 70% depuis 2010 ; l’eolien offshore se developpe rapidement.

Eolien terrestre (onshore)

Turbines de 2–6 MW. Hauteur moyeu : 80–160 m. Rotor : 80–170 m de diametre. Cout : 25–50 USD/MWh. Facteur de charge : 25–35%. Leaders : Chine (420 GW), Etats-Unis (145 GW), Allemagne (66 GW). France : 22 GW en 2023 mais retards administratifs (6–10 ans de procedure).

Eolien en mer (offshore)

Turbines de 10–20 MW. La Haliade-X de GE atteint 14 MW. Facteur de charge : 40–60%. Cout en baisse : 80 USD/MWh en 2023. Europe leader : 30 GW (Royaume-Uni, Danemark, Pays-Bas). Premier parc francais : Saint-Nazaire (480 MW, 2023). Eolien flottant : technologie d’avenir pour fonds >60 m.

04 — Hydraulique

L’energie hydraulique est la plus ancienne et la plus installee des renouvelables : 1 400 GW dans le monde, fournissant 16% de l’electricite mondiale. Sa capacite de stockage par barrages-reservoirs en fait un outil essentiel de flexibilite du reseau electrique.

Grands barrages

Trois Gorges (Chine) : 22 500 MW, plus grande centrale mondiale. Itaipu (Bresil/Paraguay) : 14 000 MW. Impacts : deplacements de populations, modifications des ecosystemes fluviaux, sedimentation. Seismes induits possibles.

Petite hydraulique

Centrales < 10 MW. Impact moindre. Adaptee aux rivieres de montagne. France : 2 500 petites centrales (2 GW total). Solution pour l’electrification rurale en Afrique et en Asie.

STEP (pompage-turbinage)

Stockage d’energie : pompage d’eau vers un reservoir superieur lors des surplus, turbinage lors des pics de demande. Efficacite 80–95%. 200 GW installes mondialement. France : Grand’Maison (1 800 MW). Solution incontournable pour equilibrer le reseau.

Vulnerabilite climatique

La fonte des glaciers et la variabilite des precipitations menacent les debits. Au lac Mead (Etats-Unis), la secheresse a reduit la production du barrage Hoover de 40%. L’hydraulique reste vulnerable aux aleas climatiques croissants.

05 — Autres sources renouvelables

Biomasse & biogaz

Combustion de matiere organique (bois, residus agricoles, dechets). 120 GW electriques installes. Biogaz : fermentation anaerobie produisant du methane injectable dans le reseau. En France : 4 000 installations de methanisation en 2023. Enjeu : durabilite des approvisionnements et competition avec les usages alimentaires.

Geothermie

Chaleur interne de la Terre. Geothermie profonde (>3 000 m) pour l’electricite (Islande 30% de l’electricite nationale, Kenya, Italie). Geothermie de surface pour le chauffage via pompes a chaleur (tres repandu en Suisse, Suede). 14 GW electriques installes mondialement.

Energies marines

Houles, marees, courants, energie thermique des mers. Secteur emergent. Marais de La Rance (France, 240 MW depuis 1966). Hydrolien : turbines sous-marines. Potentiel theorique enorme mais couts encore eleves. Premiers projets commerciaux au Royaume-Uni et en Canada.

Hydrogene vert

H² produit par electrolyse de l’eau avec electricite renouvelable. Vecteur energetique pour industrie lourde (acier, chimie), aviation, marine. Cout actuel : 4–6 USD/kg ; objectif 1–2 USD/kg d’ici 2030. Plans massifs : Europe (55 Mrd€), Maroc, Chili, Australie.

06 — Stockage & integration reseau

Le defi majeur des EnR variables (solaire, eolien) est leur intermittence. La production ne coincide pas toujours avec la demande. Le stockage et la gestion intelligente du reseau sont indispensables pour atteindre des taux eleves de penetration.

Batteries Li-Ion

Cout divise par 10 en 10 ans : 130 USD/kWh en 2023. Adaptees au stockage court terme (4–8h). Tesla Megapack, CATL dominent. Gigafactories : 1 TWh de capacite de production par an en 2023. Ressources en lithium, cobalt et nickel : enjeux d’approvisionnement.

Stockage longue duree

Batteries fer-air, zinc-air, vanadium flow batteries. Stockage saisonnier via hydrogene ou methane synthetique. STEP hydraulique (dominant : 200 GW). Cavernes de sel (air comprime). Stockage thermique (chaleur). Indispensable pour la neutralite carbone.

Reseaux intelligents

Smart grids : IA pour equilibrer offre et demande en temps reel. Effacement industriel. V2G (vehicle-to-grid) : les voitures electriques comme batteries du reseau. Agregateurs de flexibilite. En France : experimentation en cours avec Enedis et RTE.

Interconnexions

Reseaux electriques transfrontaliers lissent les pics et creux locaux. Lignes HVDC (courant continu haute tension) pour longues distances (perte <3%/1 000 km). Projet Xlinks (Sahara vers Royaume-Uni, 3 800 km). Europe : renforcement des interconnexions prioritaire.

07 — Transition energetique mondiale

COP28 (2023)

Tripler les capacites renouvelables d’ici 2030 (de 3 400 a 11 000 GW). Doubler le rythme d’amelioration de l’efficacite energetique. Signe par 130 pays. Premiere mention de la sortie des combustibles fossiles.

Pacte Vert europeen

REPowerEU : 45% EnR dans le mix electrique europeen d’ici 2030. Net-Zero Industry Act. 300 Mrd€ mobilises. 740 GW installes d’ici 2030. Objectif neutralite carbone en 2050.

Inflation Reduction Act (USA)

369 Mrd USD sur 10 ans. Credits fiscaux pour solaire, eolien, vehicules electriques, hydrogene. Boom industriel : 270 GW de projets annonces en 2023. Retour de la fabrication aux Etats-Unis.

Plan energetique chinois

Objectif 1 200 GW solaire + eolien en 2030 depasse des 2023 ! La Chine installe 2/3 de la capacite solaire mondiale. Domine la chaine de valeur : 80% des panneaux solaires mondiaux produits en Chine.

Defis et limites

Matieres premieres critiques (lithium, cobalt, neodyme). Impacts environnementaux des mines. Acceptabilite locale. Financement dans les pays a faible revenu. Gestion des dechets (panneaux et eoliennes en fin de vie).

Couts et emplois

Les renouvelables creent 3x plus d’emplois par million investi que les fossiles. 13,7 millions d’emplois en 2022 (IRENA). Solaire PV : 4,9 M. Eolien : 1,4 M. Revenus supplementaires pour les agriculteurs hebergeant panneaux et eoliennes.

08 — La France

La France a longtemps retarde sur les EnR du fait de son parc nucleaire. En 2023, les renouvelables representent 27% de la consommation electrique (hors nucleaire, lui-meme bas-carbone a 75%).

Hydraulique

25,6 GW — 1er parc d’Europe. 12–15% de l’electricite nationale. Debat sur les concessions (renouvellement EDF vs concurrence europeenne).

Eolien terrestre

22 GW (2023). Objectif PPE : 33–35 GW en 2028. Retards lies aux recours juridiques et delais administratifs parmi les plus longs d’Europe.

Solaire PV

21 GW (2023). +4 GW/an. Objectif : 100 GW en 2050. Developpement des ombrieres de parking, toitures, agrivoltaisme. Parc au sol en forte croissance.

Eolien offshore

Premier parc : Saint-Nazaire (480 MW, 2023). 7 parcs en construction. Objectif : 40 GW offshore en 2050. Fort retard vs Royaume-Uni et Danemark.

Biomethane

4 000 installations de methanisation (2023). Objectif : 10% du gaz consomme en 2030. Debouches : chauffage, camions GNV, aviation durable.

Geothermie & thermique

Reseau de chaleur geothermique en region parisienne. Pompes a chaleur : 1er marche europeen (900 000 installees en 2022). Solaire thermique : 500 000 m²/an.