Énergies de renouvellement | L'expansion de l'énergie solaire réduirait des millions de tonnes d'émissions de CO2, révèle une étude

La production d'énergie solaire peut aider à réduire considérablement les effets du dioxyde de carbone (CO2) et de la chaîne de plomb qui transcendent les bordures électriques. Les avantages climatiques, immédiats et retardés pourraient être énormes, mais ils ne seraient pas les mêmes dans tous les domaines.

Une augmentation de 15% de la génération d'énergie solaire aux États-Unis pourrait réduire les émissions de CO2 à 8,54 millions de tonnes par an, selon une enquête menée par la Harvard's School of Public Health.

L'étude, publiée le 30 juillet dans «Science Advances», a analysé les données temporelles pendant cinq ans pour quantifier comment l'adoption de cette énergie propre a un impact sur les émissions, mettant en évidence des variations significatives entre les régions et les effets de la chaîne qui transcendent les frontières électriques.

« Il s'agit d'une étude passionnante car elle profite du pouvoir de la science des données pour offrir des informations aux législateurs et aux parties intéressées sur la façon dont nous pouvons atteindre les objectifs de réduction du CO2 », explique Francesca Dominici, auteur principal de l'œuvre. La recherche fournit des preuves quantitatives pour guider les investissements dans les infrastructures solaires où ils généreraient de plus grands avantages climatiques.

Maladies respiratoires et décès prématurés

Actuellement, le système électrique américain dépend de 60% des combustibles fossiles (charbon, gaz naturel et pétrole), tandis que l'énergie solaire ne fournit que 3,9%, selon la Energy Information Administration (EIA).

Cette disproportion a des conséquences essentielles: les usines thermoélectriques sont responsables de 99% des 1 650 millions de tonnes de CO2 émises par le secteur en 2022, en plus de contribuer à la pollution de l'air liée aux maladies respiratoires et aux décès prématurés.

Pour mesurer l'impact réel de l'expansion solaire, l'équipement a compilé la production d'électricité, la demande et les données sur les émissions de CO2 entre juillet 2018 et juin 2023. L'analyse couvrait 13 régions interconnectées, de la Californie à la Nouvelle-Angleterre, en utilisant un modèle statistique avancé qui évalue à la fois les effets immédiats et le retard, un aspect ignoré dans les études précédentes.

Pour la première fois, il a été quantifié comment l'excédent solaire dans une heure spécifique réduit les émissions des heures plus tard, même dans les régions voisines par le biais d'échanges d'énergie.

Disparités notables

Les résultats ont révélé des disparités notables. Une augmentation modeste de 15% de la génération solaire a produit des réductions substantielles du CO2 en Californie, en Floride, à Medium Atlantic, Medium West, Southwest et au Texas. En revanche, des domaines tels que la Nouvelle-Angleterre, le Centro et le Tennessee ont montré des impacts minimaux, même avec des augmentations de 20%.

Cette divergence est attribuée à des différences dans les infrastructures électriques locales, le mélange d'énergie et le potentiel solaire de base. Par exemple, au Tennessee, une expansion de 20% en capacité solaire ne réduirait que 0,06 tonne de CO2, tandis qu'en Californie, le même investissement éviterait 42,7 tonnes par jour.

L'étude a également montré que les avantages climatiques transcendent les limites administratives. Lorsque la Californie a augmenté sa génération solaire de 15%, les émissions ont diminué de 913 tonnes par jour dans le nord-ouest et 1 942 tonnes au sud-ouest, interconnectées avec son réseau.

Cet «effet de déversement» souligne l'importance de la collaboration interétatique: développer des projets solaires dans des zones à forte rayonnement et à faible coût, puis transmet l'énergie aux régions avec des émissions plus élevées, maximiserait l'efficacité climatique.

Moment critique

L'enquête a approfondi la dynamique temporelle des réductions. En Californie, une augmentation de 15% de l'énergie solaire à midi a réduit les émissions dans 147,18 tonnes de CO2 au cours de la première heure, suivie d'une diminution supplémentaire de 16,08 tonnes huit heures plus tard.

Ce décalage est lié au rôle du stockage d'énergie et à la flexibilité du réseau, ce qui permet de reprendre le surplus solaire la nuit. Les modèles ont confirmé que les batteries à une échelle industrielle, avec des durées de 4 à 12 heures, sont essentielles pour prolonger les avantages.

« Nos recherches offrent aux législateurs et aux investisseurs une feuille de route pour diriger les investissements solaires où les réductions des émissions sont plus choquantes et où les infrastructures peuvent générer les plus grands rendements », explique Arpita Biswas, l'auteur principal de l'étude.

Les résultats arrivent à un moment critique. L'Agence de protection de l'environnement (EPA) demande de réduire 1 380 millions de tonnes de CO2 du secteur de l'électricité d'ici 2042, tandis que l'Agence internationale de l'énergie (AIE) aspire à ne pas avoir d'émissions nettes zéro d'ici 2050.

Double stratégies

L'étude de Harvard indique que l'expansion solaire contribuerait 12,38% de l'objectif annuel requis (69 millions de tonnes) si une croissance de 15% est atteinte en génération. Ces avancées dépendent des incitations continues. La baisse des coûts des panels solaires, liée aux chaînes d'approvisionnement mondiale et aux crédits d'impôt est essentielle.

Le modèle suppose une relation linéaire entre la demande électrique et les émissions, ce qui pourrait varier si d'autres énergies renouvelables compensent les augmentations futures de la consommation. De plus, les projections sont basées sur des niveaux moyens de génération solaire de 2022; Des scénarios plus ambitieux nécessiteraient d'ajuster les paramètres.

Les chercheurs mettent en garde contre les biais possibles dans les estimations des Carolines, du Sud-Est et une demi-atlantique en raison d'incohérences dans les données de convergence régionale.

Malgré cela, le travail ressent un précédent méthodologique. « Nos résultats démontrent la puissance d'utiliser des données énergétiques à grande échelle et une haute résolution pour générer des informations processeurs », ajoute Biswas. La transition vers un système électrique décarbonisé nécessite deux stratégies: des investissements axés sur les régions à fort impact et une plus grande intégration des réseaux interrégionaux.