Préparez-vous pour la course aux technologies propres !
Tobias Schmidt se rappelle très bien avoir participé à la Conférence des Nations unies sur le changement climatique de 2009 à Copenhague en tant que doctorant. À l'époque, dit-il, il croyait naïvement que le but premier des politiciens présents à la conférence était de sauver le monde de la crise climatique qui se profilait à l'horizon. Son enthousiasme s'est vite transformé en déception lorsqu'il a vu que le seul résultat des négociations était une déclaration politique non contraignante basée sur un consensus minimal. «À un moment donné, ça a fait tilt pour moi», explique Tobias Schmidt, aujourd'hui professeur adjoint de politique énergétique à l'ETH Zurich. «J'ai réalisé que la politique climatique était devenue beaucoup plus une question de compétitivité industrielle que de climat.»
Rétrospectivement, le professeur Schmidt pense que le fiasco diplomatique de Copenhague était principalement dû à la crainte de pertes économiques. Plus tôt cette année-là, le cabinet de conseil en gestion McKinsey & Company avait publié la deuxième de ses courbes de coûts marginaux de réduction tant vantées. Celle-ci prédisait ce que coûterait l'évitement d'une tonne d'équivalent CO2 en 2030 sur la base de diverses technologies. «Certaines des prévisions étaient beaucoup plus pessimistes que ce qui s'est réellement produit», souligne Tobias Schmidt.
Par exemple, les auteurs ont supposé que l'e-mobilité resterait un marché de niche jusqu'en 2030 au moins. Depuis lors, cependant, plus de 8,5 millions de véhicules électriques ont été vendus - une tendance qui continue à augmenter fortement. De même, le coût prévu des modules photovoltaïques (PV) en 2030 a été sous-estimé il y a des années.
Dans les années 1990, le coût d'un système photovoltaïque permettant d'éviter la production d'une tonne de CO2 s'élevait à plusieurs milliers de francs suisses. Aujourd'hui, la production photovoltaïque génère souvent des revenus pour l'électricité qu'elle produit, de sorte que dans certains cas, les coûts pour éviter les émissions de carbone sont déjà négatifs. «Ils ont massivement sous-estimé les innovations en matière de technologies propres», explique Tobias Schmidt. Cela a eu des conséquences importantes : «Aucun des hommes politiques présents à la conférence de 2009 ne s'est engagé à développer cette technologie soi-disant coûteuse, car ils craignaient que leur pays ne perde son avantage concurrentiel.»
Comment la technologie oriente la politique
Six ans plus tard, lors de la conférence de Paris sur le changement climatique, le professeur Schmidt a constaté exactement le contraire. Entre-temps, divers pays avaient mis en place des programmes de financement pour la recherche et le développement dans le domaine des technologies d'énergie renouvelable. Par exemple, les tarifs de rachat prévus par la loi allemande sur les sources d'énergie renouvelables ont favorisé l'expansion de l'énergie solaire et de la production éolienne. Et la Chine investit des milliards dans sa propre industrie photovoltaïque. «De nombreux responsables politiques présents à la conférence de Paris ont réalisé que les technologies à faible teneur en carbone devenaient de plus en plus compétitives et qu'elles étaient susceptibles de créer de nouvelles industries employant des milliers de personnes», s'enthousiasme Tobias Schmidt.
Dans un commentaire très acclamé publié dans Nature Energy, il affirme que c'est l'une des raisons principales qui a finalement conduit 195 pays à accepter de limiter l'augmentation de la température moyenne mondiale à bien moins de 2 degrés Celsius par rapport aux niveaux préindustriels. En d'autres termes, l'innovation technologique peut également alimenter l'ambition politique.
Pour corroborer cette thèse, le groupe du professeur Schmidt a analysé le débat politique sur la transition énergétique au sein du Parlement allemand. Les scientifiques ont utilisé les méthodes d'analyse des réseaux discursifs pour étudier plus de 800 pages de textes issus des débats sur la politique énergétique qui se sont tenus entre 1983 et 2013. Les résultats ont montré comment les positions des partis politiques sur la transition énergétique de l'Allemagne avaient changé au cours de cette période. La sécurité de l'approvisionnement en énergie, l'augmentation de la rentabilité et la réduction de la charge environnementale étaient autant d'arguments clés dans le discours parlementaire - mais le souhait d'établir une industrie solide et compétitive fournissant de nouvelles technologies énergétiques l'était également.
Tobias Schmidt estime que cette importante conclusion pourrait contribuer à combler les fossés politiques : «Plus les gouvernements comprennent qu'une politique énergétique à faible émission de carbone crée de nouvelles opportunités économiques, plus ils sont disposés à relever leurs ambitions climatiques pour aider les entreprises nationales à acquérir un avantage concurrentiel.»
Selon Tobias Schmidt, la Chine - actuellement le pays ayant les plus fortes émissions annuelles de CO2 - offre un bon exemple des mécanismes de rétroaction entre l'élaboration des politiques et la technologie que son groupe a étudiés dans plusieurs articles. Ces dernières années, le gouvernement chinois a progressivement durci ses objectifs climatiques. Dans le même temps, il a eu recours à des prêts bon marché pour alimenter la création de la plus grande industrie photovoltaïque du monde. Pékin a également annoncé des plans à moyen terme visant à convertir entièrement le trafic routier aux véhicules électriques, et il a stimulé la production de piles à batteries en apportant un soutien ciblé à toute une série de systèmes. En septembre, la Chine a stupéfié le monde en annonçant son intention de devenir neutre en carbone d'ici 2060.
Loin d'être uniquement motivés par une soudaine révélation environnementale, ces objectifs ambitieux reflètent également la détermination de la Chine à devenir la première puissance industrielle dans le secteur des technologies propres, affirme le professeur en politiques énergétiques : «À court terme, les politiciennes et politiciens sont beaucoup plus intéressés par l'emploi et la compétitivité que par la réalisation des objectifs climatiques.» Pékin adopte une approche intelligente du financement des technologies en menant ce que Tobias Schmidt appelle une «politique technologiquement intelligente». Cette stratégie nuancée utilise différents instruments pour soutenir différentes technologies, en fonction de leur complexité, de leur courbe d'innovation et de l'évolution des prix. Cela contraste avec l'approche plus dispersée adoptée par de nombreux pays en Europe.
Les défis du stockage de l'énergie
Jusqu'à présent, la Suisse a choisi de faire avancer la transition énergétique par le biais de la rétribution à prix coûtant du courant injecté (RPC) et de subventions d'investissement uniques pour les projets d'énergie renouvelable. Elle a également mis en place des programmes de rénovation des bâtiments et de promotion de la recherche et de l'innovation. Malgré ces mesures, l'énergie verte (hors hydroélectricité) ne représente qu'environ 4 % du bouquet énergétique actuel de la Suisse. Le gouvernement suisse insiste sur le fait que cette part augmentera considérablement au cours des prochaines années pour compenser l'arrêt des centrales nucléaires et pour répondre à la demande supplémentaire d'électricité due à l'augmentation du nombre de véhicules électriques.
Les expertes et experts affirment que le plus grand potentiel de développement des énergies renouvelables réside dans les systèmes photovoltaïques. Pourtant, l'alimentation du réseau électrique avec de grandes quantités d'énergie solaire pose de nouveaux défis. Avec le soutien de l'Office fédéral de l'énergie, les scientifiques de l'ETH Zurich utilisent la plateforme de simulation Nexus-e pour modéliser la manière dont le réseau devra être conçu à l'avenir et les facteurs économiques et politiques qui auront un impact sur la mise en œuvre. «Le plus grand défi est de devoir maintenir en permanence l'équilibre entre la production et la consommation d'électricité», explique Gabriela Hug, cheffe de projet Nexus-e et professeure au Laboratoire des systèmes d'énergie. «La production photovoltaïque dépend des conditions météorologiques, il est donc probable que nous ayons besoin de technologies qui puissent fournir des solutions abordables pour le stockage de l'énergie à long terme.»
Les panneaux solaires produisent plus d'électricité en été qu'en hiver, donc sans stockage saisonnier - et après l'abandon progressif de l'énergie nucléaire - le réseau devrait importer beaucoup plus d'électricité en hiver, lorsque la consommation des ménages est la plus élevée. Les options de stockage saisonnier comprennent les centrales hydroélectriques avec des réservoirs artificiels, dont la Suisse dispose déjà de plusieurs. D'autres pourraient être installées dans des endroits où les glaciers de vallée reculent en raison du réchauffement climatique. Une autre option est celle des technologies «power-to-X» (P2X), qui transforment l'électricité en vecteurs énergétiques plus facilement stockables, comme l'hydrogène et les combustibles synthétiques tels que le méthane.
Pourtant, nombre de ces technologies sont relativement immatures et coûteuses. Les consommatrices et les consommateurs d'électricité pourraient même assumer eux-mêmes un rôle d'équilibrage de la charge en adaptant l'utilisation des véhicules électriques et des machines à laver aux exigences de stabilité du réseau. Cela devient possible grâce aux développements rapides des technologies de l'information et de la communication et à l'accessibilité croissante des données des utilisatrices et utilisateurs. Pourtant, les véhicules électriques et les machines à laver ne peuvent stocker l'énergie excédentaire que pendant une courte période, et certainement pas de l'été à l'hiver. Selon la professeure Hug, la seule façon de garantir la stabilité du réseau avec une forte proportion d'énergie renouvelable est de s'assurer que la Suisse est correctement intégrée dans le réseau électrique européen.
La technologie de contrôle constitue un autre défi à cet égard : lorsque l'électricité est produite avec les générateurs synchrones utilisés dans les centrales nucléaires, hydroélectriques et à charbon, cela laisse plus de temps pour moduler les déséquilibres à court terme entre l'offre et la consommation. En revanche, les systèmes photovoltaïques provoquent des changements de fréquence plus rapides, ce qui augmente le risque de pannes de courant. C'est un autre domaine dans lequel le groupe de recherche de Gabriela Hug cherche actuellement des solutions.
Changements dans le spectre politique
Malgré les défis techniques et les menaces que représente une récession économique provoquée par la pandémie de COVID-19, Tobias Schmidt fait preuve d'un optimisme prudent quant à la transition énergétique mondiale : «L'accord de Paris, il y a cinq ans, a déclenché une course au développement de technologies énergétiques vertes - et même la décision de Donald Trump de retirer les États-Unis de l'accord sur le climat ne peut rien y changer.» Il constate également des changements de plus en plus importants dans l'éventail politique, y compris en Suisse. «En 2018, le PLR essayait encore de diluer la loi sur le CO2 au Conseil national.» Pourtant, cet automne, la loi a été adoptée par l'ensemble du Parlement suisse, à la seule exception du groupe parlementaire de l'UDC. «Je pense que cela montre que la plupart des partis sont maintenant arrivés à la même conclusion», pense Tobias Schmidt. «Il est temps de se préparer à la course aux cleantech !»
