Introduction
Le changement climatique entraîne des dommages économiques majeurs, notamment en raison des vagues de chaleur, de la modification des régimes pluviométriques, de l’élévation du niveau des mers et des perturbations subies par les écosystèmes et les sociétés
Les technologies propres ne se sont pas diffusées de manière uniforme, ni à la même vitesse selon les contextes. La figure 4.1 illustre le temps nécessaire aux technologies énergétiques pour passer du stade de prototype à une mise sur le marché et une adoption précoce, qui correspondant ici à une part de marché de 1%. Par exemple, l’énergie nucléaire est passée du stade de prototype à celui de l’adoption précoce en l’espace de 20 ans après son invention en France, alors qu’il a fallu 60 ans au minerai de fer préréduit pour atteindre cet objectif. Même les réussites récentes illustrent la lenteur des progrès : l’énergie solaire photovoltaïque a mis plus d’un demi-siècle pour s’imposer sur le marché.
L’expérience récente met en évidence plusieurs grandes tendances dans la diffusion des technologies propres. Des efforts précoces en recherche-développement, des subventions, des tarifs de rachat garantis et une production à grande échelle ont permis une baisse rapide des coûts, ce qui a permis d’accélérer considérablement les courbes d’apprentissage. La production et l’adoption se sont déplacées vers l’Asie, la stratégie industrielle de la Chine ayant redessiné les chaînes d’approvisionnement, fait baisser les prix et favorisé l’adoption de ces technologies dans les économies à revenu intermédiaire. Pourtant, la diffusion stagne en marge : les pays à faible revenu et les secteurs où la réduction des émissions est difficile restent loin derrière. L’enjeu politique est désormais double : mobiliser les capitaux, les infrastructures et les compétences afin que la baisse des coûts profite aux utilisateurs les plus pauvres, et faire progresser les technologies industrielles sur leur courbe de coûts grâce à une recherche-développement ciblée, à des démonstrations et à la création de marchés précoces.
Le présent chapitre examine comment les technologies propres se sont répandues, pourquoi leur adoption est inégale et ce que cela implique pour la prochaine phase de diffusion. L’accent est mis sur les technologies d’atténuation, en privilégiant leur déploiement au cours des deux dernières décennies plutôt que les premières découvertes scientifiques.
Dans un premier temps, les principales technologies d’atténuation sont identifiées et leur maturité évaluée selon les secteurs et les régions, une attention particulière étant accordée à la position influente de la Chine sur la scène mondiale. Trois études de cas instructives sont ensuite présentées : l’énergie solaire photovoltaïque, les véhicules électriques et l’hydrogène.
L’énergie solaire photovoltaïque illustre tout le parcours de diffusion d’une technologie, depuis les premières phases de la recherche-développement jusqu’au déploiement à l’échelle mondiale; les véhicules électriques montrent comment la concurrence technologique peut être régulée grâce à un soutien politique et à une coordination du secteur; et l’hydrogène met en avant des stratégies permettant de surmonter les défis complexes liés à la formation du marché, qui nécessitent un développement simultané des infrastructures et de la demande. Ces études de cas soigneusement sélectionnées révèlent des schémas communs ainsi que des spécificités dans la manière dont les technologies propres parviennent à surmonter les obstacles liés aux infrastructures, la résistance des acteurs en place et les difficultés de coordination. Cette analyse définit les facteurs clés de réussite, les mesures politiques envisageables et les approches stratégiques permettant de surmonter les obstacles à l’adoption. Enfin, ce chapitre examine les risques et les possibilités qui se profilent, notamment les tensions géopolitiques, les vulnérabilités de la chaîne d’approvisionnement et les enjeux financiers qui définiront la prochaine étape de la diffusion mondiale des technologies propres.
Pour atténuer le changement climatique, des innovations ciblées sont nécessaires dans le domaine des technologies permettant de réduire l’impact environnemental de l’activité économique. Les technologies propres, également appelées technologies à faible émission de carbone, remplissent plusieurs fonctions essentielles : réduire les émissions de gaz à effet de serre, améliorer l’efficacité énergétique, optimiser l’utilisation des ressources, minimiser la production de déchets et promouvoir la réutilisation et le recyclage. Ces technologies génèrent des émissions de CO2 nettement inférieures à celles des variantes conventionnelles fonctionnant aux combustibles fossiles
Pour comprendre quelles technologies propres sont indispensables, il convient d’examiner d’où proviennent les émissions mondiales de gaz à effet de serre, comment elles se répartissent entre les secteurs économiques et quelles technologies permettent de les réduire efficacement.
Le tableau 4.1 offre un aperçu complet de ces options d’atténuation. Il met en relation la part des émissions de chaque secteur avec les solutions technologiques existantes et émergentes, révélant que la transition mondiale vers les technologies propres a progressé de manière inégale ces 20 dernières années. Le tableau présente les niveaux de maturité technologique (TRL) afin d’indiquer le degré de maturité commerciale de chaque solution
L’innovation progresse rarement de manière linéaire à travers ces différentes étapes du TRL : les boucles de rétroaction, les revirements et les remaniements sont courants. Néanmoins, l’échelle TRL est utile car elle met en évidence les types d’obstacles qui surgissent généralement à différents stades. Aux niveaux TRL bas, les risques techniques et financiers prédominent; aux niveaux intermédiaires, la démonstration et l’adoption précoce dépendent des chaînes d’approvisionnement, de la certification et de la demande initiale; et aux niveaux avancés, les principaux défis concernent l’intégration dans les systèmes énergétiques, les infrastructures et les marchés.
La maturité technologique varie considérablement d’un secteur à l’autre
Premièrement, les technologies matures couvrent déjà une part importante des émissions, notamment dans la production d’électricité et le secteur du bâtiment, où les solutions ont été largement déployées sur le marché. La production d’électricité a été le fer de lance de cette transition, à commencer par l’énergie éolienne au milieu des années 2000, soutenue par des cadres politiques pionniers tels que les tarifs de rachat danois et les mesures de soutien à l’industrie. L’énergie solaire photovoltaïque a suivi plus tard, connaissant une croissance exponentielle après la fin des années 2000, à mesure que les coûts des modules chutaient de manière spectaculaire et que les mécanismes de soutien politique se développaient à l’échelle mondiale. Ensemble, l’éolien et le solaire ont dominé les ajouts de capacité renouvelable tout au long des années 2010, portés par les effets de l’apprentissage et des adjudications de plus en plus compétitives.
Deuxièmement, les secteurs difficiles à décarboner, comme l’industrie lourde et le transport longue distance, restent fortement tributaires de technologies qui en sont encore au stade du prototype, de la démonstration ou des premières applications, ce qui entraîne à la fois des besoins urgents en matière d’innovation et des risques d’investissement substantiels. L’industrie représente environ un tiers des émissions mondiales de CO2 et figure parmi les secteurs les plus difficiles à décarboner. Certaines avancées sont possibles grâce à des gains d’efficacité et à l’électrification de la chaleur à basse et moyenne température, qui est déjà disponible sur le marché. Mais la plupart des procédés à haute température, tels que ceux utilisés dans la sidérurgie, la cimenterie et l’industrie chimique, dépendent de technologies qui en sont encore au stade pilote ou de démonstration. Les options comprennent la sidérurgie à l’hydrogène, les liants alternatifs pour le ciment et les procédés électrifiés dans les secteurs de la chimie et de l’aluminium. Le captage et le stockage du carbone peuvent également jouer un rôle, bien qu’ils restent coûteux et nécessitent des infrastructures importantes. Dans l’ensemble, la réduction drastique des émissions industrielles dépend de l’avancement et de la mise à l’échelle de technologies qui ne sont pas encore pleinement commercialisées.
Troisièmement, les facteurs facilitateurs transversaux, tels que les infrastructures de réseau, le stockage d’énergie, l’hydrogène et les systèmes de gestion du carbone, jouent un rôle essentiel dans de multiples secteurs, mais présentent des niveaux de maturité technologique très variés, ce qui crée des interdépendances complexes dans le parcours de transition. Par exemple, la transition du secteur des transports a pris un retard considérable, les véhicules électriques restant marginaux jusqu’à la fin des années 2010. La croissance rapide qui a suivi a été principalement stimulée par des mesures réglementaires sur des marchés clés, notamment en Chine, en Europe et aux États-Unis d’Amérique. Au début des années 2020, les véhicules électriques avaient atteint des parts de marché à deux chiffres sur les principaux marchés, les constructeurs automobiles s’étant engagés à produire des plateformes de batteries à grande échelle.
Cette approche montre clairement qu’une décarbonation en profondeur nécessite à la fois la diffusion rapide d’options matures et un effort soutenu pour amener les technologies à faible niveau de maturité technologique (TRL) sur le marché. Cependant, les défis propres à chaque secteur sont très différents les uns des autres. Dans certains secteurs, le principal enjeu ne réside pas dans le coût de la technologie en soi, mais dans l’intégration des systèmes, qui couvre des niveaux de maturité technologique allant de l’adoption précoce au déploiement à grande échelle? La réduction drastique des émissions industrielles dépend de l’avancement et de la mise à l’échelle de technologies qui ne sont pas encore pleinement commercialisées.
Les catalyseurs transversaux présentent une complexité particulière : leur diversité de niveaux de maturité souligne l’importance cruciale de mettre en place des infrastructures propices –, réseaux électriques, conduites de CO₂, bassins de stockage et réseaux d’hydrogène – sans lesquelles certaines technologies ne peuvent pas être déployées efficacement. Dans le secteur du bâtiment, en revanche, les principaux obstacles ne résident pas dans la faisabilité technique, mais dans les difficultés de diffusion, notamment les coûts initiaux, les codes de construction et les aspects logistiques liés à la rénovation. Dans le domaine agricole, bien qu’un large éventail d’outils techniques soit disponible, l’adoption de ces technologies dépend fortement du soutien politique, du comportement des consommateurs et des capacités institutionnelles plutôt que du développement technologique.
Les technologies propres au cours des 20 dernières années : où et dans quelle mesure?
Après avoir dressé un état des lieux des technologies d’atténuation disponibles et de leur niveau de maturité, la question est de savoir dans quelle mesure ces options se sont diffusées. Au cours des deux dernières décennies, les technologies propres sont passées de la marge au centre du système énergétique mondial (voir les figures 4.2 et 4.3). L’énergie photovoltaïque solaire, les éoliennes et les véhicules électriques sont passés de niveaux négligeables au début des années 2000 à des centaines de gigawatts de capacité installée et à des millions de ventes annuelles aujourd’hui (voir le chapitre 1).
Ces dynamiques parallèles de déploiement et d’innovation structurent cette sous-section.
La figure 4.4 met en évidence des disparités importantes quant à la rapidité avec laquelle les trajectoires des technologies vertes atteignent les territoires de destination, les délais variant de un à 17 ans. Les trajectoires des technologies propres d’Amérique latine se diffusent vers l’Asie et l’Europe en moins d’un an, mais la région subit des retards prolongés de 12 à 17 ans lorsqu’elle reçoit des technologies provenant de la plupart des autres territoires, le parcours Océanie-Amérique latine présentant le délai maximal de 17 ans. En revanche, l’Amérique du Nord fait preuve d’une capacité d’absorption toujours efficace, intégrant les trajectoires entrantes dans un délai de 2,6 à 5,5 ans, quelle que soit leur origine. Cela pourrait s’expliquer par l’existence de cadres institutionnels solides et de réseaux de collaboration bien établis.
La diffusion des technologies propres, depuis les publications scientifiques jusqu’aux brevets, prend entre 8 et 14 ans, avec des tendances régionales bien marquées (voir la figure 4.5). C’est au sein des régions que cette conversion est la plus rapide : les travaux scientifiques asiatiques débouchent sur des brevets asiatiques en 7,82 ans, tandis que ceux d’Amérique latine et d’Océanie se traduisent par des brevets nationaux en environ huit à neuf ans. Cela confirme l’importance de la proximité géographique
Les flux de connaissances interrégionaux sont systématiquement plus lents, nécessitant généralement entre 10 et 13 ans. L’Afrique est confrontée aux retards les plus importants, les articles scientifiques mettant entre 13 et 14 ans à être cités par des brevets africains, quelle que soit leur origine, ce qui suggère des liens faibles entre les infrastructures de recherche et d’innovation plutôt qu’une mauvaise qualité scientifique. En fait, la recherche africaine et latino-américaine est citée relativement rapidement par les brevets d’autres régions (neuf à 11 ans), ce qui indique que ces régions produisent des connaissances précieuses, mais manquent de la capacité institutionnelle nécessaire pour convertir rapidement la science externe en innovation locale. La science nord-américaine met le plus de temps à aboutir à des brevets dans les régions en développement (13 à 14 ans), ce qui reflète peut-être des écarts de pertinence ou des obstacles à l’accès.
Plusieurs facteurs sous-tendent cette augmentation, notamment les changements structurels observés au cours des trois phases de développement de la stratégie chinoise en matière d’énergie solaire photovoltaïque
Ensuite, l’adoption de ces technologies en dehors des pays à revenu élevé est restée limitée jusqu’au début des années 2020, bien que les tendances récentes suggèrent que cela pourrait commencer à changer. Les nouvelles tendances en matière d’innovation reflètent cette transformation. L’adoption des technologies propres s’est concentrée dans les économies à revenu élevé et en Chine, les pays à revenu intermédiaire et faible jouant un rôle bien moindre. Ce déséquilibre commence à s’atténuer à mesure que les marchés à revenu intermédiaire déploient ces technologies grâce à des enchères, des aides financières à taux préférentiels et des investissements dans les réseaux électriques, et que certains pays à faible revenu voient naître leurs premiers projets. Les capacités de production excédentaires en Chine ont encore fait baisser les prix mondiaux de l’énergie solaire, rendant les panneaux solaires plus accessibles dans des régions telles que l’Afrique
Facteurs favorables et obstacles à la diffusion des technologies propres : le cas de l’énergie solaire photovoltaïque, des véhicules électriques et de l’hydrogène
De multiples facteurs interdépendants favorisent la diffusion des technologies propres : les caractéristiques technologiques intrinsèques, l’accessibilité financière et l’évolution des coûts; les réseaux d’infrastructures de soutien; la normalisation technique; les compétences de la main-d’œuvre; la capacité d’absorption organisationnelle; et les cadres institutionnels et réglementaires. Ces facteurs créent à la fois des cercles vertueux qui accélèrent l’adoption et érigent des obstacles qui entravent la pénétration du marché. La présente section examine comment ces facteurs influencent spécifiquement l’énergie solaire photovoltaïque, les véhicules électriques et l’hydrogène vert, en illustrant des voies de diffusion distinctes et en révélant des enseignements transposables pour accélérer la transition vers les énergies propres dans divers contextes technologiques et de marché.
Caractère abordable
Le déploiement de l’éolien, du solaire et des véhicules électriques est indissociable de la baisse massive des coûts qu’ont connue ces technologies. La baisse des coûts des technologies propres résulte de plusieurs mécanismes qui se renforcent mutuellement : la recherche-développement apporte des améliorations fondamentales; l’apprentissage par la pratique réduit les coûts à mesure que les entreprises acquièrent de l’expérience en matière de production; et les économies d’échelle font baisser les coûts unitaires à mesure que la production augmente. Ces processus, souvent amplifiés par la diffusion du savoir et la croissance des marchés, sont à l’origine de la courbe d’apprentissage très prononcée observée dans de nombreuses technologies propres. Néanmoins, l’un des inconvénients des effets d’apprentissage très rapides, tels que ceux observés dans le domaine des énergies renouvelables, est que les utilisateurs peuvent préférer adopter une attitude attentiste, retardant ainsi la diffusion s’ils anticipent que des produits moins chers et plus efficaces seront bientôt disponibles sur le marché.
Pour qu’une technologie se diffuse, elle doit répondre aux exigences de coût et de qualité d’utilisateurs et d’applications spécifiques, et rivaliser efficacement avec les alternatives existantes. Dans le domaine des technologies propres, ce qui importe pour leur diffusion, c’est de savoir si elles sont en mesure de rivaliser à armes égales avec les technologies polluantes (à base d’énergies fossiles). Dans la pratique, cependant, en raison des externalités environnementales non tarifées et de leur position dominante bien établie sur le marché, les acteurs historiques du secteur des énergies fossiles bénéficient d’un avantage concurrentiel. L’absence de tarification du carbone signifie que le coût social de la pollution n’est pas répercuté sur les prix du marché, ce qui fausse les décisions d’investissement.
Énergie solaire photovoltaïque
Pour l’énergie solaire photovoltaïque, par exemple, la production de masse destinée au marché chinois a contribué à accélérer l’apprentissage par la pratique et les économies d’échelle, ce qui a entraîné une baisse significative des prix du photovoltaïque solaire à mesure que la capacité cumulée augmentait, comme le montre le graphique. La rapidité et l’ampleur des économies d’échelle ont été grandement facilitées par la conception modulaire
S’agissant de l’énergie solaire photovoltaïque, les restrictions commerciales imposées par les États-Unis d’Amérique depuis 2014 et par l’Europe entre 2013 et 2018 ont entraîné une hausse du coût des importations de matériel photovoltaïque, ce qui a freiné l’adoption de cette technologie. Certaines données indiquent qu’à la suite de l’instauration des droits de douane américains en 2014, les prix du photovoltaïque solaire aux États-Unis d’Amérique ont augmenté d’environ 10% par rapport aux autres marchés, puis de 20% après l’instauration des droits de douane de 2018, ce qui a entraîné une baisse de l’adoption des panneaux solaires dans ce pays
Véhicules électriques
L’accessibilité financière reste l’un des principaux obstacles à l’adoption généralisée des véhicules électriques. Si les coûts sur l’ensemble du cycle de vie sont souvent avantageux, le prix d’achat des voitures électriques à batterie en Europe et aux États-Unis d’Amérique reste de 10 à 50% plus élevé que celui des modèles à moteur à combustion interne comparables, ce qui freine leur adoption en dehors des ménages à revenus élevés
Hydrogène
À l’inverse, les systèmes intégrés et propres à un site dans l’industrie lourde – comme la sidérurgie, la cimenterie ou les grands réacteurs – sont confrontés à des coûts d’investissement plus élevés, à des cycles de projet plus longs et à moins de possibilités d’itération, ce qui peut contribuer à expliquer leur diffusion plus lente et plus inégale.
Le coût est la principale contrainte à la diffusion de l’hydrogène propre. L’hydrogène renouvelable et les autres formes d’hydrogène à faible empreinte carbone restent nettement plus chers que l’hydrogène produit à partir de combustibles fossiles non décarbonés (l’hydrogène ‟gris”), ce qui entraîne un ‟surcoût écologique” persistant (le coût de production plus élevé de l’hydrogène à faible empreinte carbone par rapport à l’hydrogène gris). Cet écart s’explique par trois grands facteurs : i) les prix de l’électricité et le taux d’utilisation des électrolyseurs, ii) l’intensité en capital et la durabilité des piles, et iii) les coûts intermédiaires liés à la compression, au stockage et au transport. L’électricité est la principale composante des coûts, mais des données récentes indiquent également que les coûts des électrolyseurs sont plus élevés que prévu. Si la baisse des coûts des énergies renouvelables améliore les perspectives à long terme, la chute des prix du gaz naturel après 2022 a réduit les coûts de l’hydrogène gris et bleu, creusant l’écart de coûts à court terme. Il faudra plus que de simples subventions pour surmonter ce surcoût : des efforts soutenus de recherche-développement sont nécessaires pour améliorer l’efficacité, la durabilité et la conception des catalyseurs; des programmes de démonstration sont indispensables pour mettre sur le marché des filières émergentes telles que la pyrolyse du méthane et l’électrolyse nucléaire; et une montée en puissance de la fabrication et de l’intégration des systèmes est requise pour tirer parti des effets d’apprentissage et des économies d’échelle. Dans le cas de l’hydrogène vert, plus de 99% de l’hydrogène mondial est actuellement produit à partir d’hydrogène gris, tandis que les filières ‟bleues” à faible émission de carbone et ‟vertes” renouvelables en sont encore au stade de la démonstration ou à un stade précoce de commercialisation
Infrastructure
Dans la diffusion des technologies propres, des “défaillances systémiques”
En effet, l’absence de technologies et d’infrastructures complémentaires constitue un frein à la diffusion de l’énergie solaire, qui est pourtant indispensable pour garantir la fiabilité du réseau électrique. De nombreux investissements complémentaires dans les lignes de transport à haute tension, les réseaux de transport (c’est-à-dire l’amélioration des interconnexions avec d’autres régions), les équipements assurant la stabilité du réseau (par exemple, les dispositifs de contrôle de tension, les onduleurs avancés), les systèmes de facturation nette (par exemple, lorsque les politiques en faveur des producteurs-consommateurs permettent aux consommateurs d’injecter leur surplus d’énergie dans le réseau), ainsi que l’amélioration des réseaux de distribution (par exemple, réseaux intelligents, capteurs) sont nécessaires pour gérer localement les fluctuations de l’offre et de la demande. La lenteur des investissements dans les infrastructures du réseau entrave l’intégration efficace des systèmes photovoltaïques solaires.
Dans les pays en développement, l’absence d’infrastructures complémentaires permettant d’intégrer les énergies renouvelables dans le réseau électrique constitue un défi particulier. Avec une population croissante ayant accès à des biens énergivores, la demande en électricité dans les pays en développement devrait augmenter fortement au cours des prochaines décennies, et les choix en matière d’infrastructures énergétiques opérés aujourd’hui par ces pays auront des implications significatives tant sur le développement économique que sur le changement climatique mondial
Les véhicules électriques nécessitent un réseau dense d’infrastructures de recharge avant de pouvoir être adoptés à grande échelle, mais les opérateurs de recharge hésitent à investir faute d’un nombre suffisant de véhicules en circulation. Les infrastructures de recharge constituent un obstacle majeur à la généralisation des véhicules électriques. Comme le montre la figure 4.7, le parc mondial de bornes de recharge publiques est passé de moins d’un million en 2018 à plus de cinq millions en 2024. La majeure partie de cette croissance concerne les chargeurs lents, bien que les options rapides et ultra-rapides se développent rapidement. Les chargeurs ultra-rapides (> 150 USD/kW) se généralisent, avec une croissance d’environ 50% en 2024, mais ils ne représentent encore qu’environ 10% des chargeurs rapides publics dans le monde. Les comparaisons entre pays montrent que les marchés dotés d’un réseau de recharge plus dense affichent des parts de véhicules électriques plus élevées, ce qui souligne le rôle central des infrastructures dans la promotion de ces véhicules. Comme le montre le graphique, le succès de la Norvège s’explique par des mesures d’incitation généreuses et des investissements soutenus dans les bornes de recharge publiques.
Le développement de l’hydrogène nécessite la construction de nouveaux gazoducs, tandis que l’énergie solaire et éolienne ne peuvent se développer à grande échelle que si elles s’accompagnent d’investissements dans la flexibilité du réseau, le stockage et le transport. Les gazoducs, les installations de stockage et les infrastructures portuaires dédiés sont rares. Sur les 56 pays dotés d’une stratégie en matière d’hydrogène, 43 considèrent que les infrastructures constituent le principal obstacle
Capital humain et compétences
L’adoption des technologies dépend de la disponibilité de main-d’œuvre qualifiée, d’ingénieurs et de techniciens qui permettent aux entreprises d’assimiler les connaissances tacites inhérentes aux innovations. Les données montrent que la mobilité des scientifiques facilite la diffusion des technologies.
Au-delà des scientifiques et des ingénieurs, le déploiement des technologies propres nécessite une main-d’œuvre qualifiée pour l’installation, la maintenance et la réparation. La diffusion de l’énergie solaire photovoltaïque aux États-Unis d’Amérique ne s’est accélérée qu’après l’apparition d’installateurs qualifiés
Les programmes de formation, l’enseignement professionnel, la reconversion professionnelle et les politiques de transition de la main-d’œuvre contribuent grandement à élargir le vivier de travailleurs dans les secteurs des technologies propres. Dans le contexte des pays en développement, le principal défi consiste à constituer une base de compétences qui permettrait à ces pays de passer directement à l’adoption des technologies propres. Cependant, l’attrait des emplois verts dépendra essentiellement de la qualité de l’emploi (c’est-à-dire du niveau d’informalité, de l’exposition à la pollution et des salaires) et pourrait nécessiter des changements institutionnels complémentaires en matière de réglementation du travail, ainsi que la mise en place d’établissements d’enseignement et de formation spécifiques
Le comportement des utilisateurs joue un rôle crucial dans la diffusion des technologies propres
Des données empiriques révèlent des différences substantielles dans les profils sociodémographiques des groupes d’adopteurs de l’énergie solaire photovoltaïque et des véhicules électriques, qui façonnent à leur tour des schémas de diffusion régionaux distincts. Les disparités géographiques ont des implications significatives pour l’intégration des systèmes énergétiques intelligents. Les scénarios examinant l’intégration régionale des véhicules électriques et du photovoltaïque montrent que les systèmes ‟véhicule-réseau” (V2G) ne sont pas forcément viables dans toutes les régions, car la répartition géographique de l’adoption des véhicules électriques ne correspond pas nécessairement aux zones à fort déploiement photovoltaïque. Cela souligne la nécessité d’adopter des approches adaptées au contexte local qui tiennent compte des caractéristiques des adoptants, des contraintes d’infrastructure et de la configuration du système énergétique lors de la conception de politiques visant à soutenir la diffusion des technologies propres.
La propriété intellectuelle
La propriété intellectuelle est une arme à double tranchant dans la diffusion des technologies propres. Les brevets et les droits connexes incitent les entreprises à s’engager dans des activités de recherche-développement coûteuses en leur offrant une protection monopolistique temporaire, mais ils restreignent aussi l’accès par nature. Dans le contexte climatique, ce compromis est particulièrement criant : chaque année de retard dans la diffusion se traduit par une augmentation des émissions cumulées de gaz à effet de serre (GES). L’asymétrie réside moins dans l’urgence de l’action climatique, qui est grande partout, que dans la répartition géographique de la propriété et des ressources. La plupart des brevets sur les technologies propres sont détenus par des entités situées dans des pays à revenu élevé, tandis que les pays à faible et moyen revenu ont grandement besoin d’un soutien financier et d’une assistance technologique pour mettre en œuvre des mesures d’atténuation et d’adaptation à grande échelle. Ce déséquilibre a fait de la propriété intellectuelle un sujet de discorde récurrent dans les négociations internationales sur le climat.
Pourtant, l’exclusivité crée également des obstacles. Les négociations de licences sont coûteuses, l’accès est restreint et la mise en œuvre peut être retardée. Pour les pays en développement, ces difficultés sont aggravées par des ressources financières et une capacité d’absorption limitées. Le secteur solaire illustre bien les implications puisque, à mesure que les marchés ont mûri et que la concurrence s’est intensifiée, les litiges concernant des innovations progressives mais précieuses se sont multipliés. Les récentes poursuites judiciaires engagées par First Solar contre ses concurrents pour violation présumée des brevets relatifs à la “TOPCon cell” sont emblématiques d’une augmentation générale du nombre de litiges
Les engagements en matière de brevets suscitent également l’intérêt en tant qu’alternative aux pratiques d’exclusion traditionnelles, mais leur impact concret sur la diffusion reste incertain. L’annonce faite par Tesla en 2014, selon laquelle l’entreprise n’engagerait pas de poursuites contre les utilisateurs de bonne foi de ses brevets relatifs aux véhicules électriques, en est l’exemple le plus marquant. Bien que saluée comme une initiative audacieuse visant à accélérer la croissance du marché, la question de savoir si de tels engagements constituent de véritables promesses, une stratégie de marque ou des tentatives visant à imposer sa propre technologie comme norme dominante fait l’objet d’un débat parmi les spécialistes
La plupart des innovations écologiques de ces 20 dernières années se sont concentrées sur la production d’électricité, le stockage et les réseaux, avec une croissance particulièrement forte dans les technologies des batteries et des réseaux intelligents qui sous-tendent à la fois l’énergie et les transports. À l’inverse, l’innovation dans les secteurs où la réduction des émissions est difficile reste modeste : le nombre de brevets dans le domaine du captage et stockage du carbone, bien qu’en hausse, se maintient à environ 100 familles de brevets par an, et l’activité liée à l’hydrogène, relativement forte au début des années 2000, a décliné une fois que les batteries lithium-ion sont devenues dominantes dans le secteur des transports.
Institutions, réglementations et concurrence
La diffusion des technologies propres ne se fait pas dans un vide politique. Comme elles supplantent des industries bien établies, les technologies propres créent à la fois des gagnants et des perdants, ce qui incite les acteurs puissants à soutenir le changement ou à s’y opposer. Les acteurs historiques du secteur des combustibles fossiles ont tout intérêt à défendre leurs sources de revenus existantes et à protéger leur capital immobilisé. Les services publics, les producteurs de charbon et les grandes compagnies pétrolières et gazières ont, par le passé, exercé des pressions contre la tarification du carbone, les normes d’émissions et la suppression des subventions
Les répercussions environnementales et sur l’aménagement du territoire des grands parcs solaires compliquent encore davantage leur déploiement, en particulier dans les régions densément peuplées où l’opposition locale s’exprime à travers des mouvements de type ‟Pas chez moi”
Économie politique et commerce
Les facteurs politiques et industriels influencent également le degré d’adoption des véhicules électriques. Aux États-Unis d’Amérique, l’adoption des véhicules électriques est très polarisée, ce qui signifie qu’elle se concentre dans certaines zones politiques. Environ la moitié de tous les véhicules électriques neufs immatriculés entre 2012 et 2023 l’ont été dans les 10% des comtés les plus favorables aux démocrates. Un tiers d’entre eux l’ont été dans les 5% des comtés les plus favorables aux démocrates
La surcapacité mondiale en matière de véhicules électriques commence à perturber les marchés. L’expansion agressive en Chine a poussé la production au-delà de la demande intérieure, déclenchant une concurrence acharnée sur les prix. Début 2024, les prix de vente moyens des véhicules électriques ont chuté d’environ 10%, Tesla et BYD ayant baissé leurs prix pour préserver leurs parts de marché. Si cela profite aux consommateurs à court terme, des guerres des prix prolongées pourraient nuire à la rentabilité et décourager les investissements dans l’innovation
Nouveaux outils politiques : pôles et équité
Les technologies telles que les panneaux solaires sur les toits et les véhicules électriques étant généralement acquises par les ménages aux revenus élevés, les premiers programmes de subventions ont profité de manière disproportionnée aux plus aisés. La conception des politiques doit donc anticiper les conséquences en matière de répartition des bénéfices. Aux États-Unis d’Amérique, la loi sur la réduction de l’inflation (Inflation Reduction Act) a remédié à ce problème en liant les crédits d’impôt pour les véhicules électriques à des seuils de revenus et de prix des véhicules, tandis que la réforme des tarifs de l’électricité ou les mécanismes de soutien aux énergies renouvelables dans les pays en développement doivent également trouver un équilibre entre équité et faisabilité politique.
Les pôles hydrogène sont apparus comme une idée politique de premier plan, mais davantage en théorie que dans la pratique. Selon ce concept, le regroupement des installations de production, des infrastructures intermédiaires et des utilisateurs finaux au sein d’une même région pourrait accélérer le déploiement. En synchronisant les calendriers d’investissement et en partageant les actifs, les pôles devraient aider les projets à passer du stade pilote à l’échelle commerciale. Dans ce cadre, le pôle sert de dispositif de coordination : il réduit le risque lié au statut de précurseur et offre un cadre propice à l’apprentissage technologique.
La question centrale est de savoir si les pôles s’avéreront efficaces pour surmonter les obstacles décrits ci-dessus. Ils sont en principe conçus pour réduire les coûts de production grâce au partage des infrastructures, créer des signaux de demande crédibles via des acheteurs de référence, accélérer la construction de gazoducs et d’installations de stockage, et apporter une plus grande clarté réglementaire au moyen de démonstrations et d’une certification. Dans l’état actuel des choses, les données factuelles sont toutefois peu nombreuses. La plupart des pôles en sont encore au stade de l’annonce ou des premières phases de mise en œuvre, et il est trop tôt pour savoir si ces mécanismes fonctionneront dans la pratique ou à grande échelle.
Ces incertitudes soulignent la nécessité d’une évaluation systématique à mesure que les pôles passent du stade conceptuel à celui de la mise en œuvre. Une conception minutieuse sera essentielle : impliquer les communautés, garantir une comptabilisation transparente des émissions et aligner les projets sur les objectifs de décarbonation à long terme. Des données comparatives entre les régions seront particulièrement précieuses pour évaluer si les pôles tiennent leurs promesses ou s’ils ne font que reformuler les obstacles existants sous une nouvelle forme.
Les études de cas sur l’énergie solaire photovoltaïque, les véhicules électriques et l’hydrogène illustrent les mécanismes communs, ainsi que les spécificités, de la diffusion de ces technologies. La recherche-développement précoce et les politiques ciblées de stimulation de la demande sur les marchés pilotes ont initié la diffusion. La stratégie industrielle de la Chine a ensuite permis d’augmenter la production, entraînant de fortes réductions de coûts. Les intrants complémentaires (réseaux, infrastructures de recharge, financement et compétences) ont été essentiels pour soutenir l’adoption. Les obstacles liés à la conjoncture politique et économique ont ralenti le progrès, mais ne l’ont pas empêché là où des cadres politiques crédibles étaient en place.
Perspectives d’avenir : enjeux et risques pour la prochaine phase de diffusion
Ce chapitre a examiné la manière dont les technologies propres se sont répandues, les raisons pour lesquelles leur adoption a été inégale, ainsi que les implications pour la prochaine phase de diffusion. Quatre faits marquants se dégagent.
Le déploiement a été rapide dans les secteurs de l’électricité et du transport léger, mais reste limité dans les secteurs où la réduction des émissions est difficile.
La Chine est devenue le principal acteur tant en matière d’innovation que de déploiement.
La modularité a joué un rôle décisif dans la baisse des coûts et la mise à l’échelle.
Si le potentiel est important, l’adoption en dehors des économies à revenu élevé n’a commencé que récemment.
Les études de cas sur l’énergie solaire photovoltaïque, les véhicules électriques et l’hydrogène révèlent des schémas communs ainsi que des spécificités dans la manière dont les technologies propres parviennent à surmonter les obstacles liés aux infrastructures, la résistance des acteurs en place et les enjeux de coordination.
Des défis urgents vont façonner la prochaine phase de diffusion des technologies propres. Outre l’urgence d’accélérer l’adoption dans les pays en développement, plusieurs risques se profilent. Les vulnérabilités accrues de l’approvisionnement en minéraux critiques suscitent de nouvelles inquiétudes quant aux coûts et à l’accessibilité financière, tandis que l’incertitude entourant les effets transformateurs – et potentiellement perturbateurs – de l’intelligence artificielle (IA) ouvrent à la fois des perspectives et soulèvent des risques pour l’innovation et le déploiement des technologies propres. Dans le même temps, les tensions géopolitiques redéfinissent le paysage mondial et pourraient réorienter la trajectoire de la diffusion des technologies propres de manière imprévisible.
À l’avenir, cette diffusion dépendra moins des avancées technologiques que de la gestion des risques systémiques. La pénurie de minéraux, l’expansion de l’IA et les vents contraires politiques pourraient faire grimper les coûts et fragmenter les marchés, mais l’innovation, la diversification et des politiques crédibles peuvent les compenser. L’équilibre est incertain : dans certains contextes, ces pressions peuvent ralentir l’adoption, dans d’autres, elles peuvent catalyser de nouveaux investissements et une meilleure coordination. La capacité des technologies propres de continuer de se développer au rythme requis dépendra de l’efficacité avec laquelle les institutions assureront la stabilité, l’ouverture et la résilience.