Comment les Etats-Unis peuvent réduire de moitié leurs émissions de GES d'ici 2030.

Emissions de GES aux USA. | Publié le 13/06/2022 10:11

En 2021, les États-Unis ont relevé leur engagement climatique de Paris, s’engageant à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre (GES) de 50 à 52% par rapport aux niveaux de 2005 d’ici 2030. Pourtant, des questions demeurent quant aux mesures nécessaires pour atteindre cet objectif.

Dans un article publié dans Science, mes co-auteurs et moi-même appliquons six modèles énergétiques et économiques de pointe de l’offre et de la demande d’énergie aux États-Unis, afin d’identifier les voies à suivre pour atteindre cet objectif de 2030. Des études d’intercomparaison de modèles de ce type sont utilisées dans des domaines tels que la science du climat et la modélisation de l’énergie, pour identifier les résultats qui sont robustes entre les modèles et les hypothèses d’entrée – et ceux qui diffèrent.

Dans l’ensemble, nous constatons un consensus selon lequel il y aura des rôles clés à jouer dans la réalisation de l’objectif de 2030 en matière d’électricité à faible émission de carbone et d’électrification – en remplaçant l’électricité par des combustibles fossiles dans les transports, les bâtiments et l’industrie. Les modèles s’alignent également sur la nécessité d’un déploiement à grande échelle des énergies renouvelables, des véhicules électriques et d’autres technologies, par rapport aux niveaux historiques et aux scénarios où les politiques actuelles se poursuivent.

Les voies permettant de limiter le réchauffement à 1,5 ° C impliquent généralement de réduire de moitié les émissions mondiales de dioxyde de carbone (CO2) d’ici 2030 et d’atteindre des émissions nettes de CO2 nulles vers 2050. Cela signifie que notre étude peut être utile à d’autres pays lorsqu’ils envisagent des mesures immédiates pour atténuer les émissions.

Trajectoires d’émissions par secteur

Répondre à l’ambition accrue des États-Unis pour 2030 signifierait tripler le rythme des réductions historiques de GES dans le pays. À moins de huit ans de la fin, quelles mesures faudrait-il prendre pour atteindre cet objectif?

Nous constatons qu’environ 70 à 90% des réductions d’émissions d’ici 2030 proviennent des secteurs de l’énergie et des transports, comme le montrent respectivement les morceaux violet et vert clair de la figure ci-dessous. Ces secteurs sont actuellement les plus grands émetteurs et disposent d’options d’atténuation à moindre coût.

Comparaison entre les modèles de réduction des émissions de gaz à effet de serre aux États-Unis en 2030 par rapport aux niveaux de 2005. Émissions historiques de l’inventaire des émissions et des puits de gaz à effet de serre des États-Unis de l’EPA des États-Unis. Source : Bistline, et al. (2022).

Malgré cela, tous les secteurs contribuent toujours à l’objectif de 2030. Réduire les émissions de moitié d’ici 2030 nécessite toutes les flèches technologiques et politiques dans le carquois. L’efficacité énergétique, l’électricité plus propre et l’électrification rapide sont des stratégies centrales pour réduire les émissions à court et à long terme, selon notre étude.

Des efforts immédiats et soutenus sont nécessaires dans plusieurs domaines, qui dépassent les tendances récentes :

Les nouvelles capacités éoliennes et solaires augmentent deux à sept fois plus vite que les 10 dernières années. Le plus grand déploiement annuel de capacité éolienne et solaire à ce jour a été 2021 avec 27 gigawatts (GW), mais les voies pour atteindre l’objectif de 2030 impliquent généralement de doubler ou de tripler la quantité de capacité renouvelable construite chaque année.
Les mises hors service de la capacité de production de charbon augmentent jusqu’en 2030 et la production de charbon diminue de 90 à 100 % par rapport aux niveaux actuels.
L’adoption de l’électrification des transports s’accélère. Les véhicules électriques (VE) passent d’environ 4 % des ventes de véhicules légers neufs aujourd’hui à 34 à 100 % d’ici 2030, avec une moyenne de 67 % pour tous les modèles. Cela dépasse le rythme prévu avec les politiques actuelles (16-77% avec une moyenne de 38%).

Les changements dans le secteur de l’électricité qui ont eu lieu au cours des 10 dernières années sont présentés dans la colonne la plus à gauche de la figure ci-dessous, avec une croissance annuelle moyenne cette décennie dans les trajectoires atteignant l’objectif de 2030 indiqué pour chacun des six modèles dans les autres colonnes. Notamment, le taux de fermeture de la capacité d’énergie au charbon est constant dans tous les modèles, dépassant 20 GW par an jusqu’en 2030.

Comparaison par modèle C ross des ajouts et des retraits de capacité annuels moyens par technologie jusqu’en 2030. Source : Adapté de Bistline, et al. (2022).

Dans le secteur des transports, l’administration Biden a fixé un objectif de ventes de véhicules électriques de 50% d’ici 2030, mais les résultats de notre modèle suggèrent que le déploiement des véhicules électriques pourrait devoir dépasser ce niveau pour atteindre l’objectif d’émissions à l’échelle de l’économie.

Ceci est illustré dans la figure ci-dessous, qui compare les taux historiques d’adoption des VE (ligne jaune) et dans nos six voies conformes aux cibles (lignes brunes), avec l’objectif actuel de 50% de l’administration d’ici 2030. En moyenne, nos modèles suggèrent que les politiques actuelles conduiraient à ce que l’adoption des véhicules électriques atteigne environ 35% d’ici 2030, alors que les voies d’atteinte de l’objectif climatique global de 2030 impliquent un taux d’adoption moyen de 65%.

Comparison de la part des ventes de véhicules électriques des voitures et camions légers américains en 2030 parmi les modèles. Les valeurs historiques sont tirées des Perspectives mondiales des véhicules électriques 2021 de l’Agence internationale de l’énergie. Source : Adapté de Bistline, et al. (2022).

En plus de ces grandes similitudes, il existe plusieurs différences clés entre les modèles. Il s’agit notamment des niveaux d’électrification (et de croissance de la demande d’électricité), des parts de la capacité éolienne et solaire, de l’étendue de la nouvelle capacité d’électricité au gaz et du niveau de déploiement des infrastructures (telles que les réseaux de transport d’électricité).

Les modèles sont également en désaccord sur le rôle du captage et du stockage du carbone (CSC), où trois des six modèles participants déploient du gaz avec un CSC jusqu’à une capacité de 70 GW d’ici 2030. Les modèles sans CSC déploient généralement plus de capacité au gaz sans CSC et stockage d’énergie.

Répercussions sur les politiques

Les modèles s’accordent à dire que des politiques habilitantes supplémentaires sont nécessaires pour faciliter la transition vers l’atteinte de l’objectif de 2030. La comparaison de ces scénarios avec ceux avec les politiques et les tendances technologiques actuelles révèle des lacunes dans la mise en œuvre, que des politiques et des incitations supplémentaires devraient combler.

Les politiques climatiques existantes ne devraient réduire le CO2 lié à l’énergie que de 6 à 28 % par rapport aux niveaux de 2005 d’ici 2030, comme le montrent les différentes colonnes de la figure ci-dessous. Cela signifie que ces politiques actuelles seraient bien en deçà de l’objectif de 50 à 52 % pour 2030 (ligne horizontale).

Comparaison intermodèle des émissions de GES des États-Unis en 2030 par secteur dans un scénario de référence (« politiques actuelles »). Source : Adapté de Bistline, et al. (2022).

Les modèles incluent différentes politiques pour combler cet écart. Certains utilisent des mesures ascendantes propres à un secteur pour refléter les propositions de politiques, tandis que d’autres utilisent des approches descendantes pour identifier les voies d’atténuation « les moins coûteuses » en utilisant principalement un plafond de GES à l’échelle de l’économie. Les politiques comprennent des crédits d’impôt pour l’énergie propre, des normes du secteur de l’énergie, des remises sur l’équipement d’utilisation finale, la tarification du carbone et des combinaisons de ces options.

Les coûts marginaux de la réduction des émissions de CO2, qui sont égaux aux coûts associés à la dernière tonne de CO2 réduite, varient de 36 à 155 $ la tonne en 2030 dans tous les modèles participants. Cette large gamme est due aux différences dans les hypothèses des modèles concernant les politiques et les coûts technologiques.

Bien que des questions subsistent quant aux politiques et aux incitations politiquement attrayantes et durables, ces scénarios illustrent que de nombreuses combinaisons différentes de politiques pourraient être utilisées par les décideurs pour réduire de moitié les émissions d’ici 2030.

Le Sénat américain débat actuellement de plus de 500 milliards de dollars de crédits d’impôt pour les énergies renouvelables, les véhicules électriques et les technologies à faibles émissions, mais le sort de ces incitations – et leur maturité pour réduire l’écart d’émissions de 2030 – reste incertain.

Avantages et coûts

Les mesures visant à atteindre l’objectif de 2030 génèrent une gamme d’avantages. Les dommages climatiques mondiaux évités par ces politiques sont estimés par un modèle participant à environ 140 milliards de dollars par an. Les réductions localisées des polluants atmosphériques, tels que le dioxyde de soufre, les oxydes d’azote et les particules, présentent également des avantages connexes, qui peuvent avoir des avantages significatifs et immédiats pour la santé humaine.

Parmi les autres avantages, citons la création d’emplois, la stimulation de l’innovation, l’augmentation de la compétitivité internationale et l’amélioration des résultats en matière d’équité pour les ménages à faible revenu – tous des facteurs qui dépendent des détails de la mise en œuvre des politiques.

En termes de coûts des politiques, les modèles peuvent calculer les augmentations des dépenses du système énergétique pour atteindre l’objectif de 2030 (y compris les dépenses en carburants, l’entretien et les coûts en capital des technologies du côté de l’offre et de la demande) par rapport aux niveaux de référence sans ces politiques.

Ces coûts supplémentaires s’élèvent à 90 à 280 milliards de dollars par an d’ici 2030, bien que les progrès technologiques dans les énergies renouvelables et les véhicules électriques aient considérablement réduit ces coûts de décarbonisation, même par rapport à il y a quelques années.

Prochaines étapes

Notre article montre que les prochaines étapes pour atteindre l’objectif climatique américain de 2030 sont plus claires et de plus en plus abordables, mais nécessitent de nouvelles politiques de soutien pour y parvenir. Les mesures prises pour atteindre cet objectif impliquent probablement le déploiement à grande échelle des technologies existantes, qui tirent parti des changements technologiques et des politiques connexes des périodes antérieures.

Les ressources importantes et rapides, dépassant les niveaux atteints dans un passé récent, suggèrent que l’innovation institutionnelle pourrait être nécessaire pour accroître l’adoption à un rythme plus rapide, y compris l’accélération de l’implantation et l’autorisation de projets à faibles émissions.

Notre étude fournit des projections plus détaillées, des informations exploitables et une plus grande confiance dans les politiques et le déploiement de technologies nécessaires pour atteindre les objectifs climatiques à court terme. Ces actions peuvent jeter les bases d’une transition vers une énergie propre abordable, fiable et équitable.

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