Par Mark Z. Jacobson, Stanford University, le 27 décembre 2023

Cette infographie résume les résultats de simulations qui démontrent la capacité de 149 pays répartis dans 29 régions [15 régions multipays (Afrique-Est, Afrique-Nord, Afrique-Sud, Afrique-Ouest, Amérique centrale, Asie centrale, Chine, Europe, Haïti-République dominicaine, Inde, Moyen-Orient, Russie-Géorgie, Amérique du Sud-NO, Amérique du Sud-SE et Asie du Sud-Est) et 14 pays individuels (Australie, Canada, Cuba, Islande, Israël, Jamaïque, Japon, Madagascar, Maurice, Nouvelle-Zélande, Philippines, Corée du Sud, Taïwan et États-Unis)] à répondre à la demande énergétique globale en électricité et en chaleur provenant de l'éolien, de l'hydroélectricité et du solaire (WWS), au stockage et à la réaction de la demande en continu toutes les 30 secondes pendant trois ans (2050-2052). L'énergie à usage multiple sert à l'électricité, aux transports, aux bâtiments, à l'industrie, à l'agriculture/sylviculture/pêche et aux forces armées. Les résultats sont présentés pour l'ensemble des pays, qui émettent 99,75% du CO2 anthropique mondial. Le calendrier de transition idéal est de 100% WWS d'ici 2035, mais les résultats sont présentés pour 2050-2052, après une croissance démographique supplémentaire.

Les technologies de production d'électricité WWS comprennent les éoliennes terrestres et offshore, les panneaux solaires photovoltaïques (PV) sur les toits et dans les centrales électriques, les centrales solaires à concentration (CSP), les centrales géothermiques, les centrales hydroélectriques, les turbines à marée et les dispositifs à vagues. Les technologies de production de chaleur WWS comprennent les technologies géothermiques et solaires thermiques. Le stockage WWS comprend le stockage de l'électricité, de la chaleur, du froid et de l'hydrogène. Les options de stockage de l'électricité comprennent l'hydroélectricité, l'hydroélectricité pompée, les batteries, les CSP avec stockage et les piles à combustible à hydrogène. Les équipements WWS comprennent des véhicules électriques et à pile à combustible à hydrogène, des pompes à chaleur, des plaques de cuisson à induction, des fours à arc, des fours à induction, des fours à résistance, des tondeuses à gazon, etc. L'hydrogène vert est utilisé pour la production d'ammoniac et d'acier, le transport à longue distance et le stockage du réseau. Aucun combustible fossile, nucléaire, bioénergie, capture du carbone, captage direct du carbone ou hydrogène bleu n'est inclus.

Les résultats sont dérivés du modèle LOADMATCH en utilisant les données de demande nationale 2020 (BAU) par secteur énergétique et type de combustible (AIE, 2023), projetées sur 2050 puis converties en demande alimentée par l'électricité et la chaleur éoliennes, hydroélectriques et solaires (WWS). LOADMATCH utilise des données de demande WWS 2050 à résolution de 30 s et de chauffage/refroidissement des bâtiments calculées à partir du modèle de prévision météorologique GATOR-GCMOM.

Citation: Jacobson, M.Z., D. Fu, D.J. Sambor, and A. Mühlbauer, On the energy, health, and climate costs of “all-of-the-above” versus 100% Wind-Water-Solar (WWS) climate policies: Analysis across 149 countries, 2024. https://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/WWS-149-Countries.html

Résultats principaux. La transition de 149 pays vers 100% WWS pour tous les usages énergétiques…

• Maintient la stabilité du réseau toutes les 30 secondes pendant trois ans dans chaque région du réseau;

• Sauve 5,4 millions de vies par an de la pollution atmosphérique en 2050 parmi 149 pays;
  Élimine 55,3 milliards de tonnes d'équivalent CO2 par an en 2050 parmi 149 pays;

• Réduit les besoins énergétiques finaux à usage multiple de 54,4 % en 2050;

• Réduit les coûts énergétiques annuels des 149 pays en 2050 de 59,6 % (de 16,5 à 6,67 billions de dollars par an);

• Réduit les coûts annuels d'énergie, de santé et de climat globale de 91,8 % (de 81,2 à 6,67 billions de dollars par an);

• Coûte environ 58,2 billions de dollars au début pour la génération d'électricité, de chaleur et d'hydrogène WWS;

• Stockage d'électricité, de chaleur, de froid et d'hydrogène;

• Pompes à chaleur pour le chauffage urbain;
• Transmission à longue distance;
  Et distribution.

• Le temps de retour sur investissement dû aux économies annuelles sur les coûts de l'énergie WWS par rapport au BAU est de 5,9 ans;

• Celui dû aux économies annuelles des coûts d'énergie+santé+climat est de 0.8 ans;

• Environ 9,8 % de la capacité nominale des générateurs WWS nécessaires ont été installés;

• Les nouvelles installations WWS nécessitent 0,13 % de la terre des 149 pays pour l'empreinte, 0,37 % pour l'espacement;

• Crée 22,9 millions d'emplois à temps plein à long terme de plus que ceux perdus (sans compter l'augmentation des emplois dans la production d'appareils électriques, de véhicules et de machines).

Table des matières

Tableau 1. Réduction de la demande finale d'énergie lors d'une transition du BAU vers le WWS

Tableau 2. Demande finale WWS en 2050 par secteur

Tableau 3. Demande finale WWS par type de demande

Tableau 4. Masse d'hydrogène nécessaire pour l'acier, l'ammoniac et le transport à longue distance

Tableau 5. Capacités nominales nécessaires d'ici 2050 et installées en 2020

Tableau 6. Facteurs de capacité des générateurs WWS

Tableau 7. Pourcentage de la demande satisfaite par différents générateurs WWS

Tableau 8. Caractéristiques du stockage permettant de faire correspondre la demande à une offre WWS à 100 %

Tableau 9. Résumé du budget énergétique permettant d'assurer la stabilité du réseau

Tableau 10. Détails du budget énergétique permettant d'assurer la stabilité du réseau

Tableau 11. Décomposition des coûts énergétiques nécessaires pour maintenir le réseau stable

Tableau 12. Coûts énergétiques, de santé et climatiques du WWS par rapport au BAU

Tableau 13. Mortalités dues à la pollution de l'air, émissions de dioxyde de carbone et coûts associés

Tableau 14. Surfaces requises

Tableau 15. Changements dans l'emploi

Références

Matériel de fond supplémentaire sur 100% WWS

Tableau 1. Réduction de la demande finale d'énergie lors d'une transition du BAU vers le WWS

Scénario	(a) Demande finale annuelle moyenne (GW)	(b) Résidentiel (% du total)	(c) Commercial (% du total)	(d) Industrie (% du total)	(e) Transport (% du total)	(f) Agricul./Bois/Pêche (% du total)	(g) Militaire/Autres (% du total)	(h) % de variation de la demande finale avec WWS due à un meilleur rapport travail/énergie	(i) % de variation de la demande finale avec WWS due à l'élimination de l'amont	(j) % de variation de la demande finale avec WWS due à une efficacité dépassant le BAU	(k)% de variation globale de la demande finale avec WWS	(l)WWS : Demande d'électricité BAU
149 pays	---	---	---	---	---	---	---	---	---	---	---	---
BAU 2020	12 571,5	21,80	8,00	39,80	26,40	2,25	1,71
BAU 2050	18 930,3	20,40	7,80	39,70	28,40	2,07	1,63
WWS 2050	8 627,5	18,00	9,90	53,90	14,30	1,84	2,02	-36,83	-10,85	-6,74	-54,43	1,85

Les réductions de la colonne (h) sont dues principalement à l'efficacité des véhicules électriques et à hydrogène à pile à combustible par rapport aux véhicules à moteur à combustion interne, à l'efficacité des pompes à chaleur pour le chauffage de l'air et de l'eau par rapport aux radiateurs à combustion et électriques, et à l'efficacité de l'électricité plutôt que de la combustion pour les températures élevées.

Tableau 2. Demande finale WWS en 2050 par secteur

Pays ou région	Demande finale électrique et thermique moyenne annuelle (GW)	Résidentiel (GW)	Commercial (GW)	Transport (GW )	Industrie (GW)	Agricul./Bois/Pêche (GW)	Militaire/autre (GW)
149 pays	8 627,5	1 553,7	850,7	4 653,0	1 236,4	158,9	174,7

Suite des tableaux:
https://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/149Country/24-WWS-149Countries.pdf