Les ressources renouvelables sont des sources d'énergie naturelles qui sont reconstituées naturellement et peuvent être utilisées de façon durable. Différentes régions géographiques ont un accès variable à des types spécifiques de ressources renouvelables en fonction de leur climat, de leur topographie et de leur situation naturelle. La compréhension de ces points chauds contribue à la planification et au développement efficaces de projets d'énergie renouvelable.À mesure que la demande énergétique mondiale augmente et que l'urgence de décarboniser s'intensifie, l'identification et la valorisation des zones les plus riches en ressources deviennent une priorité stratégique pour les gouvernements, les services publics et les investisseurs.

L'importance des points chauds géographiques dans les énergies renouvelables

Les zones d'accès à l'énergie renouvelable sont des régions où une ressource renouvelable particulière est naturellement abondante et exploitable techniquement à des coûts compétitifs. Le développement de projets dans ces zones présente plusieurs avantages : des facteurs de capacité plus élevés, des besoins en terres plus faibles par unité d'énergie et souvent de meilleures possibilités d'interconnexion du réseau. Pour le solaire et l'éolien, la différence entre un site excellent et un site moyen peut signifier une production d'énergie de 30 à 50 % par mégawatt installé.

Points chauds de l'énergie solaire

L'énergie solaire est la ressource renouvelable la plus largement disponible, mais son intensité et sa cohérence varient considérablement dans le monde entier. Les régions proches de l'équateur et celles qui possèdent une irradiance normale directe élevée (DNI) sont les principaux candidats pour les systèmes photovoltaïques (PV) et solaires concentrés (CSP). Des pays comme l'Espagne, l'Inde, l'Australie, le Chili et le sud-ouest des États-Unis disposent de ressources solaires exceptionnelles.

Énergie solaire concentrée et photovoltaïque à échelle d'utilité

Les systèmes photovoltaïques (PV) sont maintenant la technologie solaire dominante, avec des coûts en baisse de plus de 80% au cours de la dernière décennie. Les points chauds pour les services publics de photovoltaïque comprennent les régions à faible couverture nuageuse, la pollution atmosphérique minimale et de vastes étendues de terres non développées. Le désert de Mojave en Californie, au Moyen-Orient (en particulier l'Arabie saoudite et les Émirats arabes unis), et le désert de Gobi en Chine sont tous des sites de projets solaires à grande échelle. L'énergie solaire concentrée, qui utilise des miroirs pour produire de la chaleur qui conduit une turbine, est le mieux adapté aux régions à forte DNI. L'Espagne a été un chef de file dans le CSP, bien que de nouveaux projets émergent au Maroc (Noor Complex), en Afrique du Sud et au Chili. L'avantage de CSP est sa capacité à intégrer le stockage d'énergie thermique, fournissant une énergie renouvelable expéditionable.

Solaire et production distribuée du toit

Alors que les projets d'utilité publique prennent les devants, le solaire sur les toits dans les bâtiments résidentiels et commerciaux est également géographiquement dépendant des niveaux d'insolation et des politiques locales. Des pays comme l'Allemagne (en dépit des ressources solaires modérées), le Japon et l'Australie ont une forte pénétration du photovoltaïque sur les toits en raison des tarifs d'alimentation et des compteurs nets.

Exemple de lien externe: IRENA – Énergie solaire

Les points chauds de l'énergie éolienne

L'énergie éolienne est une source renouvelable mature et compétitive qui repose sur des vitesses de vent constantes à des hauteurs de moyeu de 80 à 120 mètres. Les meilleurs sites éoliens terrestres se trouvent dans les plaines ouvertes, les zones côtières et les crêtes de montagne où le vent est entonné et accéléré. Les Grandes Plaines des États-Unis, qui s'étendent du Texas au Dakota du Nord, disposent de vents les plus forts et les plus constants du monde, ce qui en fait une centrale éolienne avec plus de 60 GW de capacité installée.

Vent terrestre : Grandes plaines, Patagonie et au-delà

Au-delà des États-Unis, les points chauds du vent terrestre comprennent les steppes ventuses de l'Asie centrale (Kazakhstan, Mongolie), les vastes plaines de l'Argentine (Patagonia) et les plateaux de haute altitude de la Chine (Mongolie intérieure, Xinjiang). L'Inde est le pays côtier du sud et de l'ouest (Tamil Nadu, Gujarat) qui a également d'excellents régimes éoliens. La mesure clé d'un bon site éolien est un facteur de capacité supérieur à 30 % – de nombreux sites de premier rang dépassent maintenant 40 % avec des turbines modernes.

Vents offshore : la prochaine frontière

L'éolien offshore s'accroît rapidement en raison de la vitesse accrue et plus constante des vents, de la réduction des conflits d'utilisation des terres et de la capacité de construire des turbines massives (de 12 à 15 MW chacune). La mer du Nord demeure le point chaud principal, le Royaume-Uni et le Danemark étant les premiers à avoir une capacité cumulative. Toutefois, de nouveaux points chauds émergent : la côte est des États-Unis (du Massachusetts à la Virginie), la mer Baltique, le détroit de Taiwan et les eaux côtières du Japon.

Exemple de lien externe : NREL Wind Resource Maps

Points chauds de l'énergie hydroélectrique

L'hydroélectricité est la plus ancienne et la plus importante source d'électricité renouvelable, en s'appuyant sur l'eau courante pour tourner les turbines. Elle fournit environ 60% de l'énergie renouvelable mondiale. Les meilleurs sites hydroélectriques ont un débit d'eau élevé et une chute verticale importante (tête). Les régions montagneuses à fortes précipitations ou fonte des neiges – comme l'Himalaya, les Andes, les Rocheuses et les Alpes – sont des points chauds naturels.

Barrages à grande échelle par rapport au cours de la rivière

Les grands projets hydroélectriques classiques comportent des barrages et la création de réservoirs, qui fournissent une source d'énergie et une source d'énergie expéditable, mais qui soulèvent des problèmes environnementaux et sociaux (dérèglement des habitats, émissions de méthane, réinstallation).Les projets de ruissellement des rivières ont une empreinte plus réduite et sont viables dans de nombreuses régions montagneuses.L'hydroélectricité de stockage des pompes, une forme de stockage d'énergie à l'échelle du réseau, est de plus en plus importante pour l'intégration de sources d'énergie renouvelables variables comme l'énergie solaire et l'énergie éolienne.

Marchés émergents de l'énergie hydroélectrique

L'Afrique dispose d'un énorme potentiel hydroélectrique inexploité, en particulier dans le bassin du fleuve Congo (le projet Grand Inga pourrait dépasser 40 GW), le Nil et les Zambèzes. Cependant, les obstacles politiques et financiers retardent les projets. L'Asie du Sud, en particulier le Népal et le Bhoutan, sont en train de développer des projets de pointe pour exporter de l'électricité vers l'Inde.

Exemple de lien externe: Association internationale de l'énergie hydroélectrique

Points chauds de l'énergie géothermique

L'énergie géothermique tire la chaleur de la surface terrestre, la plus accessible aux limites des plaques tectoniques où le magma est proche de la surface – le Pacific Ring of Fire est le point chaud prédominant. Des pays comme l'Islande (plus de 25% de l'électricité de la géothermie), les Philippines (plus de 15%), l'Indonésie (le plus grand potentiel, mais sous-développé), le Kenya (qui s'étend rapidement dans la vallée du Rift) et les États-Unis (surtout la Californie) sont les leaders mondiaux.

Systèmes géothermiques améliorés

Au-delà des ressources hydrothermales classiques, les systèmes géothermiques améliorés (EGS) sont une technologie émergente qui peut étendre la géothermie aux régions non volcaniques. En fracturant des roches chaudes sèches à des profondeurs de 4 à 6 km, EGS peut accéder à la chaleur presque partout. Les premiers projets de démonstration en France (Soultz-sous-Forêts), en Australie (Bassin du Cooper) et aux États-Unis (Forge) se révèlent réalisables sur le plan technique.

Défis et possibilités

La géothermie a des coûts de forage et des risques de ressources très élevés (tous les sites promis ne fournissent pas un flux commercial) mais une fois construite, elle fournit une énergie sans carbone et sans carbone avec des coûts d'exploitation et d'entretien très faibles. Le système de Rift en Afrique de l'Est (Kenya, Éthiopie, Tanzanie) est une zone de développement majeure, avec le Programme environnemental des Nations Unies pour l'exploration.

Points chauds de l'énergie de la biomasse

L'énergie de biomasse – matière organique brûlée ou transformée en biocarburants – est géographiquement liée aux ressources agricoles et forestières. Les points chauds comprennent des régions à grande échelle de canne à sucre, de maïs, de soja et de plantations de bois. Le Brésil est le leader mondial du bioéthanol de canne à sucre, avec une productivité élevée et une faible intensité de carbone. Les États-Unis produisent de grandes quantités d'éthanol de maïs et se développent en biomasse cellulosique à partir de résidus agricoles et de cultures énergétiques spécialisées comme la culture de tourbières.

Centrales de biomasse et biogaz

Les centrales à biomasse dédiée sont courantes au Royaume-Uni (brûlure de granulés de bois des États-Unis et du Canada), dans l'ouest des États-Unis et dans certaines parties du Japon. Le biogaz provenant des décharges, du fumier et des déchets alimentaires est un segment en croissance, avec des points chauds en Allemagne (digestion anaérobie prolongée), aux États-Unis et en Inde (par l'intermédiaire du programme de transport abordable de l'alternative durable).

Orientations futures

Les biocombustibles avancés (p. ex., les algues) et la bioénergie avec capture et stockage du carbone (BECCS) pourraient créer des émissions négatives, mais demeurer coûteux.

Exemple de lien externe: IEA – Bioénergie

Technologies émergentes et nouveaux points chauds

La technologie des énergies renouvelables évolue constamment, créant de nouvelles opportunités géographiques. Des panneaux solaires flottants sur des réservoirs et des barrages débloquent de l'espace où la terre est rare; la Chine, le Japon et le Brésil sont en tête. L'énergie des marées et des vagues est en phase initiale mais prometteuse pour les côtes à marées fortes (Royaume-Uni, Canada, Corée du Sud, Inde). La production d'hydrogène vert – utilisant l'électricité renouvelable pour diviser l'eau – crée une demande pour des centres intégrés de énergies renouvelables dans des régions ensoleillées et venteuses comme l'Australie, le Chili, l'Arabie saoudite et le Maroc.

Défis et considérations liés au développement de points chauds renouvelables

Même le meilleur point d'accès géographique ne peut pas fournir d'énergie propre sans s'attaquer aux obstacles de transmission, de stockage et de réglementation. De nombreux sites renouvelables de premier plan sont éloignés des centres de population, nécessitant des lignes à haute tension à longue distance. Par exemple, le meilleur vent aux États-Unis. Great Plains est loin des centres de chargement côtiers; les lignes de transmission TransWest Express et SunZia proposées visent à les relier. Le stockage à l'échelle du réseau (lithium-ion, batteries à débit, air comprimé) est de plus en plus déployé pour une production variable en douceur.

Les points chauds des énergies renouvelables dans le monde offrent une riche carte des possibilités. En comprenant les forces géographiques du solaire, de l'éolien, de l'hydroélectricité, de la géothermie et de la biomasse, les intervenants énergétiques peuvent prendre des décisions éclairées qui maximisent le rendement énergétique, réduisent les coûts et accélèrent la transition vers un avenir énergétique durable.