Photovoltaïque 2050 : Coûts, potentiel et défis de la transition énergétique

Une analyse approfondie de 60 études scientifiques dresse un avenir radieux pour les énergies renouvelables. D’ici le milieu du siècle, le solaire photovoltaïque et l’éolien pourraient fournir jusqu’à 100% de l’électricité mondiale. Cependant, une nouvelle recherche met en garde : les projections sont souvent faussées par des hypothèses trop prudentes sur les coûts et une modélisation simplifiée, sous-estimant ainsi le véritable potentiel du solaire.

Une baisse spectaculaire des coûts d’investissement à prévoir

Une étude majeure de l’Université de Lappeenranta-Lahti (LUT) en Finlande, publiée dans Renewable and Sustainable Energy Reviews, révèle que le coût d’investissement (Capex) du photovoltaïque pourrait chuter de manière significative. Les chercheurs estiment qu’en 2050, ce coût pourrait se situer dans une fourchette allant de 166 € à 720 € par kilowatt (kW).

Christian Breyer, professeur d’économie solaire à LUT, précise : « La valeur de 166 €/kW correspond à la convention standard en euros 2019, tandis que celle de 720 €/kW est basée sur des euros 2017. Pour tenir compte de l’inflation récente, toutes les valeurs de coûts antérieures à 2022 ont été ajustées à la hausse de 20%. » Cette large fourchette souligne l’importance des hypothèses de départ et du contexte économique dans les modèles de projection.

Pourquoi les modèles sous-estiment-ils souvent le solaire ?

L’étude de LUT identifie plusieurs biais récurrents dans les scénarios énergétiques :

• Hypothèses de coûts pessimistes : « De nombreuses études reposent sur des projections de Capex supérieures aux niveaux actuels du marché, certaines estimations pour 2050 dépassant même les coûts déjà atteints aujourd’hui », explique Christian Breyer.
• Modélisation trop générique : Le PV est souvent représenté comme une technologie unique, ignorant la diversité des solutions comme le photovoltaïque flottant, bifacial ou l’agrivoltaïque. Cette simplification occulte des opportunités majeures de déploiement et de réduction de l’usage des sols.
• Résolution spatiale et temporelle insuffisante : Une modélisation peu fine peut biaiser l’évaluation de la production et de l’intégration du solaire dans le réseau électrique.

Méthodologie : un filtrage rigoureux pour des scénarios crédibles

Pour garantir des conclusions solides, les chercheurs ont procédé à une revue systématique de la littérature avec des critères stricts :

• Seules les études visant au moins 95% d’électricité renouvelable d’ici 2050 (hors nucléaire) ont été retenues.
• La sélection a privilégié les modèles d’optimisation reflétant une transition réaliste et économiquement efficace.
• Les études devaient couvrir les secteurs couplés de l’électricité, de la chaleur et des transports.
• Les travaux à portée géographique limitée ou aux données insuffisantes ont été écartés.

Ce processus a permis de constituer une base de 60 études offrant un panorama complet des scénarios de transition hautement renouvelables.

Le duo solaire-éolien, pilier de l’électricité mondiale en 2050

Malgré des différences dans les hypothèses et méthodes, les études convergent vers un constat majeur : le photovoltaïque et l’éolien pourraient assurer ensemble entre 80% et 100% de la production mondiale d’électricité en 2050. Les parts plus faibles s’expliquent généralement par la présence importante d’autres renouvelables comme l’hydroélectricité, la géothermie ou par des importations d’énergie.

L’analyse confirme un lien direct entre les coûts et le déploiement : des hypothèses de Capex plus basses conduisent systématiquement à une part projetée plus élevée pour le photovoltaïque. Les facteurs géographiques sont également déterminants : les régions très ensoleillées tendent à s’appuyer davantage sur le solaire, tandis que les pays riches en hydroélectricité ou géothermie lui accordent une part moindre.

Le rôle clé des technologies power-to-x

L’étude souligne que les filières « power-to-X » (transformation de l’électricité en hydrogène, carburants synthétiques, etc.) seront essentielles. Elles permettront de stocker l’énergie solaire intermittente, d’alimenter des secteurs difficiles à électrifier directement (comme l’industrie lourde ou l’aviation) et ainsi de renforcer la valeur systémique du photovoltaïque dans un mix 100% renouvelable.

Défis et incertitudes sur la route de 2050

Si la trajectoire est prometteuse, elle n’est pas exempte d’obstacles. Christian Breyer met en avant deux points de vigilance :

• Chaînes d’approvisionnement et géopolitique : Les coûts dépendent de la stabilité des chaînes d’approvisionnement mondiales. La montée des risques géopolitiques ajoute de l’incertitude à court terme. Cependant, l’expérience montre que les chaînes de valeur photovoltaïques peuvent se déployer rapidement dans de nouvelles régions avec des surcoûts modérés, laissant présager une gestion possible des risques à moyen terme.
• Matériaux critiques : Les inquiétudes concernant les matières premières, comme l’argent utilisé dans les cellules, sont jugées limitées. Des technologies de substitution attendues dès 2026 devraient lever ce potentiel goulot d’étranglement, selon l’étude.

En conclusion, cette méta-analyse de l’université LUT offre une vision à la fois ambitieuse et réaliste. Elle démontre que l’objectif d’un système électrique mondial quasi-intégralement alimenté par le solaire et l’éolien est techniquement et économiquement envisageable d’ici 2050. Pour y parvenir, elle appelle à adopter des modèles de projection plus fins et plus audacieux, capables de saisir toute l’innovation et le potentiel de réduction des coûts de l’énergie solaire.