Le monde pourrait être alimenté en électricité grâce au solaire et aux batteries

 (nworbmot.org)
3 points par GN⁺ 25 일 전 | Aucun commentaire pour le moment. | Partager sur WhatsApp
  • Les coûts ont suffisamment baissé pour que la majeure partie de la population mondiale puisse bénéficier d’une électricité bon marché fournie uniquement par une combinaison solaire + batteries
  • En 2030, 80 % de la population pourrait atteindre 90 % d’autonomie électrique pour 80 €/MWh ou moins, et en 2050 86 % pour 60 €/MWh ou moins
  • Dans les régions de haute latitude, le manque d’ensoleillement hivernal augmente les coûts de secours, mais cela peut être atténué par l’éolien et l’hydraulique
  • 90 % de la population mondiale vit dans une zone située à ±45° de l’équateur, où l’efficacité du solaire est élevée et où les coûts de réseau peuvent être minimisés
  • Les systèmes solaire + batteries sont considérés comme une technologie clé pour une autonomie électrique propre sans combustibles fossiles

Possibilité d’alimenter le monde en électricité grâce au solaire et aux batteries

  • La baisse des coûts du solaire et des batteries permettrait à la majorité de la population d’accéder à une électricité bon marché
    • À l’horizon 2030, 80 % de la population pourrait obtenir 90 % de son électricité via une combinaison solaire + batteries pour 80 €/MWh ou moins
    • L’ajout de sources d’énergie d’appoint comme l’éolien ou l’hydraulique permettrait de réduire encore davantage les coûts
  • Dans les régions de haute latitude, le manque d’ensoleillement en hiver renchérit les coûts de secours, mais l’éolien et l’hydraulique peuvent compenser
  • En 2050, 86 % de la population pourrait obtenir 90 % de son électricité pour 60 €/MWh ou moins
  • Dans la plupart des régions, les systèmes solaire + batteries pourraient devenir la technologie dominante pour une électricité bon marché et propre

Principales conclusions

  • Le solaire et les batteries peuvent devenir le principal moyen de fourniture d’électricité dans la plupart des régions du monde
  • Là où l’espace est suffisant, il est possible de produire l’électricité directement à proximité de la demande, ce qui réduit au minimum les coûts de réseau
  • Les régions nordiques de haute latitude nécessitent un complément d’éolien et d’hydraulique en raison de la variabilité saisonnière
  • Les 5 à 10 % finaux de la demande électrique peuvent être couverts à court terme par des combustibles fossiles, puis à long terme par du stockage longue durée ou des e-biocarburants

Détails techniques

  • Le modèle repose sur model.energy et exclut le stockage par hydrogène
  • Coût d’installation du solaire : 384 €/kWp en 2030, 293 €/kWp en 2050
  • Coût d’installation des batteries lithium-ion : 157 €/kWh en 2030, 83 €/kWh en 2050
  • Coût des onduleurs : 177 €/kW en 2030, 66 €/kW en 2050
  • Rendement des batteries : 96 %, coût du capital : 5 %, rendement des générateurs de secours : 50 %
  • Coût du combustible de secours : 30 €/MWhth, coût des équipements de secours : 1000 €/kWel
  • Le coût de contribution du secours est d’environ (11.5 + 0.6x) €/MWh selon une part de secours de x %
  • Les calculs ont été réalisés sur 9 196 mailles de 1°×1° comptant chacune plus de 10 000 habitants, couvrant 99,86 % de la population mondiale
  • 90 % de la population vit à moins de 45 degrés de l’équateur, où l’efficacité du solaire est élevée

Avertissements et limites

  • Variabilité de la demande non prise en compte : le modèle suppose une demande électrique constante toute l’année
    • La demande de climatisation correspond bien au solaire, mais la demande de chauffage peut entraîner un déficit en hiver
  • Forte sensibilité au coût des batteries : une nouvelle baisse réduirait encore le coût total du système
  • Avec l’évolution de la répartition de la population, une hausse de la population aux basses latitudes augmenterait la part des zones à bas coût
  • Décalage entre demande électrique et population : les industries très électro-intensives comme les data centers pourraient se déplacer vers les régions les moins coûteuses
  • La réponse de la demande et les interconnexions régionales pourraient permettre des réductions de coûts supplémentaires
  • Les coûts de réseau ne prennent en compte que 50 €/kW, avec des écarts selon les régions
  • Les panneaux sont supposés installés à un angle fixe de 35 degrés ; des systèmes avec suivi solaire pourraient encore réduire les coûts
  • Les petits systèmes résidentiels coûtent 2 à 3 fois plus cher que les grandes installations
  • Contraintes foncières : dans les zones densément peuplées, l’approvisionnement local peut être difficile et nécessiter du transport depuis des régions voisines
  • Les données d’irradiation proviennent de la réanalyse ECMWF ERA5, avec une marge d’erreur possible
  • Les coûts sont exprimés en euros 2020 ; en équivalent 2026, ils augmenteraient de 20 à 25 %
  • Le coût du combustible de secours est basé sur le gaz fossile à 30 €/MWhth, sans inclure les externalités (dommages climatiques, etc.)
    • Avec un coût social du carbone de 300 €/tCO₂, il faut ajouter 60 €/MWhth
    • En 2026, l’attaque de l’Iran par les États-Unis et Israël a fait monter le prix du gaz à 50–60 €/MWhth
  • Le coût du capital (WACC) varie selon les régions et est plus élevé, par exemple, en Afrique

Code et données publiés

Utilisation des terres et des ressources

  • Si 8 milliards d’habitants consomment 10 MWh par personne et par an, il faut au total 80 000 TWh
  • Pour fournir 90 % de cette électricité via solaire + batteries, il faudrait en 2050 69 TWp de solaire et 72 TWh de batteries
  • 70 TWp de solaire occuperaient 1 400 000 km² (environ 1 % des terres émergées), soit 3,7 % des pâturages
  • Dans les zones denses, le manque de terrain impose un acheminement depuis des régions voisines
  • La capacité de fabrication du solaire dépasse 1 TWp par an, principalement concentrée en Chine
  • La capacité de production de batteries lithium-ion est attendue à 7 TWh/an en 2030 (IEA, 2023)
  • Les volumes d’extraction de minerais pour les énergies renouvelables restent bien inférieurs à ceux des combustibles fossiles
  • Le silicium est abondant, l’usage de l’argent a été divisé par 7 entre 2005 et 2020, et il peut être remplacé par du cuivre ou de l’aluminium

  • Technologies de substitution pour les matériaux des batteries

    • Cobalt → lithium-fer-phosphate (LFP)
    • Graphite → remplacement partiel par du silicium
    • Les batteries sodium-ion sont prometteuses pour le stockage stationnaire

Résultats supplémentaires

  • Densité de population et coût du système

    • La majorité de la population vit dans la bande ±45° autour de l’équateur, où un système solaire + batteries seul peut rester peu coûteux
    • Dans les régions situées au-delà de 45 degrés de latitude, l’ajout d’éolien réduit sensiblement les coûts

  • Scénario 2050 avec batteries bon marché

    • L’hypothèse de base est de 83 €/kWh, mais l’adoption des batteries sodium-ion pourrait ramener ce coût à 29–52 €/kWh
    • Cela devrait entraîner une nouvelle baisse du coût total du système

  • Évolution des coûts sans éolien

    • En 2030, l’exclusion de l’éolien augmente le coût du système, en particulier dans les régions septentrionales de haute latitude

  • Cartes par scénario et coûts cumulés

    • Des cartes sont fournies pour les scénarios solaire seul et solaire + éolien en 2030 et en 2050
    • Elles incluent une comparaison des coûts cumulés entre un scénario 90 % solaire-batteries en 2050 et un scénario 99 % solaire-éolien-batteries (batteries bon marché)
    • Résumé :
    • Avec la chute rapide des coûts du solaire et des batteries, la majeure partie de la population mondiale pourrait, dès 2030, être alimentée par une électricité bon marché et propre via cette combinaison. Les régions de haute latitude auront besoin d’un complément éolien ou hydraulique, mais dans l’ensemble, la possibilité d’un système électrique autosuffisant sans dépendance aux combustibles fossiles se confirme.

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