Neuf millions de km², peu d’habitants, peu de terres cultivées et des gisements importants de vents et d’ensoleillement… Et si le Sahara était l’endroit parfait pour implanter d’immenses fermes éoliennes et solaires ? C’est du moins la question que s’est posée une équipe internationale de chercheurs, chapeautée par l’université américaine du Maryland dans une étude parue jeudi dernier dans la revue Science. Ils ont calculé l’impact climatique qu’aurait de telles installations dans le Sahara et le Sahel, région semi-aride au sud qui fait la transition avec la savane africaine.

De la taille de pays entiers…

« Immenses » est le terme approprié. On parle ici de fermes solaires de la taille de pays entiers et qui seraient pavées de plusieurs millions d’éoliennes, dans le cas où l’on exploiterait au maximum les vents et l’ensoleillement du Sahara. De quoi produire chaque année 82 terawatts ​d’électricité, « quand la demande mondiale d’énergie, en 2017, était de 18 terawatts, précise Yan Li, l’un des principaux auteurs de l’étude. Ce serait alors le premier atout de ces immenses fermes éoliennes et solaires installées dans le Sahara : elle permettrait de réduire drastiquement nos recours aux énergies fossiles, en particulier en Europe et aux Moyen-Orient, deux régions proches et avec de fortes demandes en énergie, pointe l’étude.

Mais ce n’est pas le seul intérêt à planter des millions de mâts d’éoliennes et de panneaux solaires dans le plus grand désert du monde. Ces installations augmenteraient aussi les précipitations dans la région. C’est sur ce second avantage que s’attardent le plus Yan Li et ses collègues.

Ce n’est pas la première fois que des études montrent l’impact de centrales solaires et éoliennes sur le climat local. « Le mécanisme est complexe, prévient d’emblée François-Marie Bréon, chercheur au Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE). Les éoliennes, par leur structure physique, diminuent déjà la vitesse des vents. Ceux à la surface du sol deviennent plus faibles. Une forêt a exactement le même impact. » Les éoliennes augmentent également la turbulence et mélangent les flux d’air dans les basses couches. « L’impact est surtout marqué la nuit, poursuit François-Marie Bréon. A ce moment-là, la surface émet du rayonnement infrarouge et se refroidit fortement refroidissant du même coup l’air juste au-dessus avec lequel elle est en contact. Au petit matin, l’air est ainsi généralement beaucoup plus froid au sol qu’à 30 mètres de haut. Si vous ajoutez des éoliennes en masse, vous mélangez tous ces flux d’air. Vous n’avez plus cette couche d’air très froide au petit matin mais, au contraire, une température au sol qui augmente. »

L’effet est similaire avec les panneaux solaires. « Ils modifient l’albedo, cette capacité de la surface de la Terre à renvoyer le rayonnement solaire vers l’espace, poursuit toujours François-Marie Bréon. Les panneaux solaires étant beaucoup plus sombres que le sable, moins d’énergie solaire est réfléchie vers le ciel, ce qui augmente la température au sol. »

Pourquoi cela veut dire plus de pluie ?

D’accord, mais en quoi ces changements de la température au sol et des flux d’air provoquent plus de pluie sur le Sahara ? « La friction supplémentaire due aux éoliennes agit comme une montagne, poursuit Robert Vautard, spécialiste des simulations climatiques au LSCE. Elle provoque non seulement le ralentissement des vents, mais aussi leur ascendance [leur déplacement vers une altitude plus élevée] ce qui favorise la condensation puis la pluie. »

Pour le solaire, le processus est légèrement différent, indique la scientifique britannique Aloana Armstrong, spécialiste de l’environnement, dans The ConversationL’air chauffé par les panneaux, monte en altitude ce qui favorise la circulation de l’air et la condensation. » Et in fine la pluie. « La grande majorité du Sahara resterait extrêmement sèche, souligne Daniel Kirk-Davidoff, professeur de l’université du Maryland, interrogé par l’AFP. Tout de même, le modèle de simulation utilisée par les chercheurs montre que les précipitations passeraient de 0,24 à 0,59 mm par jour dans la région ».

Plus de végétation… et plus encore de pluie ?

Résultat ? Une hausse de la végétation, en particulier au Sahel où l’effet précipitation serait plus marqué selon le modèle de simulation pris en compte dans l’étude. Cela permettrait à davantage d’animaux de se nourrir mais cela apporterait également plus d’humidité dans l’air, favorisant un peu plus encore les pluies », pointent les chercheurs.

Une autre externalité positive donc à l’installation de ces immenses fermes éoliennes et solaires plantées dans le désert. L’étude en suggère une dernière : l’électricité renouvelable ainsi produite permettrait d’apporter l’énergie nécessaire à la dessalinisation et ainsi faciliter l’approvisionnement en eau des villes et de l’agriculture dans ces régions arides.

Un exercice purement théorique

Cela en fait des promesses. Mais les prévisions de Yan Li et son équipe restent bien un exercice purement théorique. Pas forcément en phase donc avec la réalité et qui le sera peut-être (sans doute même) jamais. « Nous avoisinons aujourd’hui les 240.000 éoliennes dans le monde, précise déjà Mattias Vandenbulcke, responsable communication de France énergie éolienne. Un parc moyen en France fait cinq ou six mâts et les fermes les plus importantes sont à ma connaissance au Texas et compte alors plusieurs centaines d’éoliennes. Quoi qu’il en soit, on est très loin des millions d’éoliennes imaginés dans le scénario de l’étude. La logique serait en outre de ne pas les concentrer au même endroit. »

Aloana Armstrong invite également à ne pas se focaliser uniquement sur les bienfaits environnementaux à l’heure de prendre une décision, surtout quand il s’agit de recouvrir des millions de km² de désert de panneaux photovoltaïques et d’éoliennes. « Si le Sahara est peu peuplé, des gens y vivent tout de même, avec leurs moyens de subsistances et en considérant certainement que les paysages actuels ont une valeur culturelle à leurs yeux…, note-t-elle notamment dans un article en réaction à l’étude paru dans The Conversation. Ce désert peut-il être "saisi" pour fournir de l’énergie à l’Europe et au Moyen-Orient ? »

« Tenir compte des conséquences imprévues de la transition énergétique »

L’étude s’est penchée par ailleurs sur les impacts locaux induits par ces immenses fermes éoliennes et solaires. Qu’en serait-il de conséquences plus globales de ces modifications de températures et de flux d’air ? Et que se passera-t-il lorsque ces fermes seront enlevées ? Voilà d’autres questions encore posées par Aloana Armstrong qui qualifie tout de même cette étude de l’université de Maryland comme intéressante. « Elle montre la nécessité de tenir compte des conséquences imprévues, négatives ou positives, de la transition énergétique », conclut-elle.