Résumé technique : Étude sur la réduction des émissions de carbone liées au refroidissement domestique (Hainan, Chine)

1. Énoncé du problème

Avec un développement économique rapide, la consommation d'énergie liée au refroidissement en Chine augmente de manière exponentielle, représentant plus de 15 % de la consommation totale d'électricité sociale et environ 60 % des pics de charge estivaux. Cette poussée entraîne des émissions de carbone significatives, contribuant au réchauffement climatique. La province de Hainan, située dans la zone de mousson tropicale de la Chine avec des étés longs et une forte demande de refroidissement, fait face à une pression urgente pour contrôler ces émissions afin de respecter les objectifs nationaux de « double carbone » (pic d'émissions de carbone et neutralité carbone). L'étude vise à identifier des voies efficaces pour réduire les émissions de carbone spécifiquement issues de la consommation d'énergie pour le refroidissement résidentiel dans cette région.

2. Méthodologie

La recherche utilise le modèle LEAP (Long-range Energy Alternatives Planning) combiné à une analyse de simulation de scénarios pour projeter la consommation d'énergie et les émissions de carbone de 2021 à 2035. L'étude se concentre sur la province de Hainan et utilise les sources de données et paramètres suivants :

• Lieu d'échantillonnage : Province de Hainan, caractérisée par un climat d'été chaud et d'hiver doux, avec une saison de refroidissement moyenne d'environ 140 jours et une intensité de refroidissement quotidienne élevée.
• Projections de la population : Basées sur le Plan de développement de la population de la province de Hainan (2030) et le 14e Plan quinquennal, le modèle suppose une population permanente de 13,03 millions d'habitants et un taux d'urbanisation de 65 % d'ici 2035.
• Paramètres des scénarios : Trois dimensions principales ont été simulées :
  1. Propreté de l'énergie : Projections de l'intensité carbone du réseau électrique, supposant une réduction de 381 g/kWh (2021) à 270 g/kWh (2035) grâce à l'augmentation de l'énergie non fossile (solaire, éolien, nucléaire).
  2. Pénétration des équipements : Prévisions pour la possession de climatiseurs et de réfrigérateurs pour 100 ménages, projetant la possession de climatiseurs de passer de 170,1 (2021) à 356,1 (2035).
  3. Efficacité énergétique : Deux scénarios distincts ont été modélisés :
     • Scénario de référence : S'aligne sur les objectifs nationaux du « Plan d'action pour la réfrigération verte et efficace ».
     • Scénario d'ascension (Promotion) : Basé sur les exigences spécifiques de développement à faible émission de carbone de Hainan, supposant un virage de marché plus agressif vers des produits à plus haute efficacité énergétique (ex: augmentation de la part des produits de classe 1).
• Cadre de calcul : Les émissions de carbone ($C$) ont été calculées en utilisant la formule $C = Q \times EF$, où $Q$ est la consommation d'électricité et $EF$ est le facteur d'émission de carbone par unité d'électricité.

3. Contributions clés et résultats

3.1 Impact de la propreté de l'énergie

Les simulations indiquent que le découplage de la consommation d'énergie et des émissions de carbone via un réseau plus propre est très efficace.

• D'ici 2035, sous le scénario de propreté de l'énergie, les émissions totales de carbone résidentielles à Hainan devraient tomber à 4,38 millions de tonnes (contre 6,10 millions de tonnes en 2021).
• Plus précisément pour le refroidissement, les émissions devraient tomber à 2,19 millions de tonnes d'ici 2035, ce qui représente une réduction totale de 6,95 millions de tonnes par rapport aux niveaux de 2021, en supposant que le volume de consommation reste constant.

3.2 Impact de l'efficacité énergétique et du contrôle des fluides frigorigènes

L'amélioration de l'efficacité des équipements de refroidissement et le contrôle des types de fluides frigorigènes offrent un potentiel de réduction significatif.

• Gains d'efficacité : Sous le « Scénario d'ascension », les émissions de carbone du refroidissement résidentiel en 2035 sont estimées à 1,05 million de tonnes inférieures au scénario de référence. Sur la période de 15 ans (2021–2035), ce parcours pourrait réduire les émissions cumulées de 12,44 millions de tonnes.
• Contrôle des fluides frigorigènes : La restriction des fluides frigorigènes à haut GWP (potentiel de réchauffement global) (GWP > 150) est identifiée comme une mesure critique. Le contrôle des types de fluides frigorigènes devrait réduire les émissions de 16 millions de tonnes sur 15 ans.
• Effet combiné : La combinaison de l'amélioration de l'efficacité énergétique et du contrôle des fluides frigorigènes permettrait de réduire les émissions de CO2 d'un total de 22,3 millions de tonnes au cours des 15 prochaines années.

3.3 Disparités urbain vs rural

L'étude met en évidence des modes de consommation distincts :

• Ménages urbains : Caractérisés par une forte possession d'appareils énergivores (climatiseurs et réfrigérateurs), une consommation d'énergie élevée et des émissions de carbone élevées.
• Ménages ruraux : Présentent des taux de possession plus faibles et une consommation globale moindre. Cependant, en raison du pouvoir d'achat limité et d'une acceptation plus faible des produits économes en énergie à prix élevé, le potentiel de réduction via les mises à niveau d'efficacité est plus contraint que dans les zones urbaines.

4. Voies de développement bas-carbone proposées

Sur la base des résultats de simulation, l'article propose deux principales voies bas-carbone adaptées à différents types de ménages :

Pour les ménages urbains

1. Adoption d'énergies propres : Promouvoir l'utilisation d'énergies propres provenant du réseau et encourager l'installation d'installations photovoltaïques (PV) domestiques pour découpler la demande de refroidissement de la production basée sur les combustibles fossiles.
2. Mises à niveau de l'efficacité : Inciter à l'achat et à l'utilisation de climatiseurs et de réfrigérateurs à haute efficacité pour réduire la consommation totale d'énergie.

Pour les ménages ruraux

1. Propreté du réseau : S'appuyer principalement sur la décarbonation du réseau électrique et encourager les installations photovoltaïques sur les toits pour répondre aux besoins de refroidissement avec une électricité à faible émission de carbone.
2. Efficacité ciblée : Bien que les mises à niveau de l'efficacité soient notées, l'article suggère qu'elles sont moins viables comme moteur principal en raison des contraintes économiques ; ainsi, l'accent reste mis sur la décarbonation du côté de la source (réseau propre/PV).

5. Signification de l'étude

L'article affirme que la réduction des émissions de carbone issues du refroidissement domestique est cruciale pour atteindre les objectifs de neutralité carbone de la Chine. L'étude démontre que :

• Stratégie à double voie : Une transition bas-carbone réussie nécessite une double approche : la décarbonation du côté de la source (nettoyage de l'offre énergétique) et la gestion de la demande (amélioration de l'efficacité des équipements et contrôle des fluides frigorigènes).
• Spécificité contextuelle : Les stratégies doivent être différenciées entre les populations urbaines et rurales en raison des disparités dans la possession d'appareils, l'intensité de la consommation et la capacité économique.
• Pertinence politique : Les conclusions soutiennent la mise en œuvre du « Plan d'action pour la réfrigération verte et efficace » et fournissent une base quantitative pour la planification spécifique du développement bas-carbone de Hainan, montant que des réductions d'émissions significatives sont réalisables grâce à l'application combinée des transitions énergétiques propres et des normes d'efficacité.