Le débat sur les énergies renouvelables et le changement climatique suit généralement un scénario bien connu. Brûler des combustibles fossiles réchauffe la planète. Un réchauffement planétaire modifie les régimes de vent et la couverture nuageuse. Ces changements réduisent la production des éoliennes et des panneaux solaires. Ainsi, le changement climatique sape l’infrastructure même construite pour le combattre. La logique est intuitive, largement répétée et, selon une étude publiée le 24 juillet dans Nature Communications, ne représente que la moitié de l’histoire.
L’autre moitié concerne les ratios, pas les ressources. L’étude, dirigée par Jingyun Li et Dan Tong de l’université Tsinghua, pose une question d’une simplicité trompeuse que la plupart des modèles de systèmes énergétiques n’ont jamais correctement abordée : étant donné que le climat futur sera différent du passé, quel est le bon équilibre entre capacités solaire et éolienne dans chaque région du monde ? Et combien coûte une erreur dans cet équilibre ?
La réponse à la seconde question constitue le résultat le plus frappant de l’étude : la pénalité économique liée au choix d’un mauvais ratio solaire-éolien peut être sensiblement plus élevée que le coût direct de la réduction, sous l’effet du changement climatique, de l’ensoleillement et du vent disponibles. Le décalage entre ce que les planificateurs énergétiques construisent et ce dont le climat futur a réellement besoin impose un fardeau économique qui éclipse les seules pertes directes dues à l’évolution des conditions météorologiques. Cette conclusion redéfinit l’ensemble du débat. Le problème n’est pas que le changement climatique rendra les énergies renouvelables peu fiables. Le problème est que nous construirons les mauvais types de capacités renouvelables si nous planifions à partir de données climatiques inadéquates.
Un cadre pour les latitudes
L’équipe de Tsinghua a développé ce qu’elle appelle un cadre d’optimisation du ratio solaire-éolien (SWR) piloté par le climat, couplant des projections climatiques multi-modèles à un modèle intégré d’investissement et de dispatch pour les systèmes électriques. Cette approche permet de calculer, pour chaque région, la répartition optimale en termes de coûts entre capacités photovoltaïques et éoliennes selon différents scénarios climatiques, puis de comparer ces optima à ceux qui résulteraient d’une planification reposant uniquement sur des données climatiques historiques.
Le premier constat est peu surprenant mais important : les ratios solaire-éolien optimaux varient énormément selon la latitude. Les régions de haute latitude favorisent naturellement l’éolien, qui fonctionne relativement bien dans les forts gradients de pression des zones polaires et subpolaires. Les régions de basse latitude penchent vers le solaire, où l’ensoleillement est abondant et les variations saisonnières modérées. Entre les deux se trouve un continuum de mix optimaux qui reflètent le climat local, la géographie et les schémas diurnes et saisonniers des ressources éolienne et solaire.
Lorsque les chercheurs ont effectué leurs projections selon des scénarios climatiques futurs, ils ont constaté que les SWR optimaux se déplacent effectivement, mais de manière modeste. Le changement climatique à lui seul ne bouleverse pas radicalement la géographie mondiale de la ressource renouvelable la mieux adaptée à chaque endroit. Le déplacement est réel mais graduel, ce qui pourrait sembler une bonne nouvelle. Il n’en est rien, car des déplacements modestes du ratio optimal peuvent entraîner de très lourdes pénalités lorsque la capacité réellement construite s’en écarte.
La pénalité du décalage
La variable clé, montrent les auteurs, n’est pas la quantité de vent ou de soleil que le futur offrira, mais si le ratio solaire-éolien inscrit dans les plans de construction actuels correspondra au ratio qui minimise le coût du système dans les conditions futures. Lorsque cet appariement est mauvais , lorsqu’une région construit une capacité essentiellement solaire en partant du principe que les régimes météorologiques historiques persisteront, tandis que le climat futur déplace l’optimum de coût vers l’éolien, ou inversement , les conséquences économiques ne sont pas linéaires par rapport à l’évolution de la ressource. Elles sont amplifiées par la structure même du système électrique.
La raison en est que le solaire et l’éolien sont complémentaires dans leur variabilité. Le solaire atteint son maximum pendant les heures de jour et tombe à zéro la nuit ; le vent peut souffler à toute heure mais est moins prévisible. La valeur d’ajouter un panneau solaire à un système qui dispose déjà d’un fort parc éolien n’est pas la même que celle de l’ajouter à un système majoritairement solaire, car la contribution de l’unité marginale à la satisfaction de la demande de pointe et au maintien de la stabilité du réseau dépend du mix existant. Un système optimisé pour le mauvais ratio doit compenser par des capacités supplémentaires, du stockage ou une production de secours, autant d’éléments qui augmentent les coûts. L’étude quantifie cet effet dans plusieurs régions et avec différents modèles climatiques, et le constat est cohérent : la pénalité économique due au décalage du SWR dépasse systématiquement le coût de la dégradation des ressources renouvelables directement causée par le climat.
C’est cette inversion qui importe. La planification conventionnelle considère le changement climatique comme une menace pour la productivité d’actifs individuels : une turbine qui tourne moins vite, un panneau qui capte moins de soleil. L’étude suggère que la menace la plus grande est d’ordre architectural. Construire le mauvais type de parc renouvelable, dimensionné et équilibré pour un climat qui n’existe plus, verrouille des décennies d’inefficacité qu’aucune amélioration technologique des composants individuels ne pourra rattraper.
Planifier pour une cible mouvante
L’implication pratique est directe, même si sa mise en œuvre est difficile. Les plans énergétiques nationaux, les stratégies d’investissement dans les réseaux et les mécanismes d’enchères pour les renouvelables sont généralement élaborés à partir de données météorologiques historiques, parfois ajustées par des projections linéaires simples de l’évolution des ressources. Le modèle de Tsinghua montre que cette approche est systématiquement moins performante qu’une stratégie qui intègre dès le départ une optimisation régionale du SWR fondée sur les modèles climatiques.
Les travaux mettent également en lumière un problème de coordination plus profond. Les investissements dans le secteur électrique ont des durées de vie de plusieurs décennies. Un parc solaire construit aujourd’hui sera très probablement encore en exploitation dans les années 2050, alors que le climat sera sensiblement différent de celui que ses développeurs avaient supposé lors de la planification du projet. Obtenir le bon ratio dès la phase de planification est bien plus important que d’effectuer des adaptations ultérieures, car le coût du décalage est intégré au système pour toute la durée de vie des actifs.
Les auteurs prennent soin de mentionner les limites de leurs travaux. Le modèle opère à une échelle régionale et ne capture pas la variabilité locale fine qui détermine les ratios optimaux au niveau de la distribution. Les projections climatiques comportent leurs propres incertitudes, en particulier pour les régimes de vent, qui restent plus difficiles à prévoir que la température ou les précipitations. Enfin, le cadre n’intègre pas encore le stockage, la gestion de la demande ou l’interconnexion des réseaux à la résolution nécessaire pour une planification nationale.
Mais l’idée centrale est suffisamment solide pour changer la manière dont la planification des énergies renouvelables est menée. Le coût du changement climatique pour les énergies renouvelables ne réside pas seulement dans la ressource qui sera perdue. Il se trouve dans l’infrastructure qui sera construite sur de mauvaises hypothèses. L’erreur la plus coûteuse qu’un planificateur d’énergies renouvelables puisse commettre n’est pas de ne pas construire assez de solaire ou d’éolien. C’est de construire le mauvais équilibre entre les deux.
Référence : Li, J., Tong, D., Zheng, D., Lin, Y., Xu, Y., Zhang, Q. (2026). Navigating optimal solar-wind trade-offs under climate change. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-75879-9.
Traduit par Lydie