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Plénière du 10 novembre 2009
Changement climatique et crise énergétique

René IFFLY, membre du Cercle Ancien directeur Recherche et Développement d’un grand groupe industriel


mise en ligne: mercredi 12 mai 2010


Nos sociétés sont confrontées à un double défi : le changement climatique et la crise énergétique. Le premier est dû à l’effet de serre provoqué par les dégagements de CO2 et de méthane d’origine anthropique qui induisent une augmentation de température sur toute la planète. Le second est dû à une surconsommation des combustibles fossiles, hydrocarbures et charbon, conduisant à leur épuisement progressif

La crise énergétique est beaucoup moins grave que le changement climatique, d’une part parce que les réserves fossiles sont loin d’être épuisées (voir plus loin), à condition d’accepter une augmentation raisonnable de leurs coûts, et que le génie de l’homme devrait savoir, à terme, trouver des solutions de remplacement. En revanche, le changement climatique est beaucoup plus grave pour de nombreuses raisons. D’abord du fait de l’inertie de la machine climatique Terre : même si aujourd’hui on arrêtait toutes les émissions de GES la température continuerait de croître pendant des décennies et ne baisserait qu’après plusieurs siècles : en effet, du fait du long temps de résidence du CO2 dans l’atmosphère, il faut un temps dix fois plus long pour obtenir le retour à l’équilibre. Ensuite du fait de l’accroissement démographique, avec le passage de 6 milliards d’habitants en 2000 à 9 milliards en 2050, qui va nécessairement amplifier les émissions. Et aussi parce que l’Occident qui est responsable des émissions passées ne pourra pas s’opposer aux émissions futures et importantes des pays en développement, Chine en tête. Et parce que la consommation de charbon qui est l’énergie la plus polluante va connaître au cours de ce siècle une croissance particulièrement forte. Enfin, parce que les conséquences pratiques du changement climatique pour l’humanité sont les plus pénalisantes.


PREMIERE PARTIE : SUR LE CHANGEMENT CLIMATIQUE

La responsabilité de l’homme dans le changement climatique est indéniable, quoi qu’en disent quelques spécialistes isolés. Toutes les données scientifiques montrent la croissance extrêmement rapide de la température atmosphérique, en corrélation parfaite avec les Gaz à Effet de Serre (GES), et ce depuis l’époque industrielle, et avec une forte accélération à partir des années 1975. Les facteurs astronomiques influant sur le climat de la Terre présentent dans la période actuelle une stabilité remarquable et ne peuvent donc pas être invoqués pour expliquer cette augmentation. Dans un passé lointain, et en particulier aux époques géologiques, la Terre a déjà connu de nombreux changements climatiques dus, soit à des causes volcaniques, soit à des oscillations du mouvement de la Terre sur son orbite, soit encore pour d’autres raisons, et ces variations ont pu être beaucoup plus importantes que celle que nous connaissons actuellement, mais jamais elles n’ont été aussi rapides : elles se produisaient sur des milliers d’années et non pas sur des décennies comme maintenant. Et dans le passé, au cours des 100.000 dernières années, les populations humaines qui étaient infiniment moins nombreuses ont eu la possibilité de migrer pour s’adapter à ces changements. La signature humaine des variations actuelles est confirmée, entre autres, par les analyses isotopiques des gaz émis qui permettent de discerner que ces gaz viennent bien des combustibles fossiles. Même si à court terme la température de l’atmosphère pouvait marquer un palier, voire décroître légèrement, la tendance lourde sur le long terme est bien la croissance et elle ne peut être remise en cause.

Les GES d’origine anthropique proviennent à 64% du CO2, à 18% du méthane (ramenés en équivalent CO2), à 12% des CFC et à 6% des oxydes nitreux N2O (provenant des engrais azotés). Le méthane provient essentiellement des déjections des bovins, de la culture du riz et des décharges. L’ensemble représente actuellement 30 GT d’équivalent C02 par an ; en moyenne une T de combustible brûlé dégage 2,5 T de CO2. On estime qu’en 2030 les émissions seront de 40 à 45 GT de CO2 et qu’elles proviendront pour les deux tiers des pays en développement. La vapeur d’eau influe aussi sur l’effet de serre, mais elle n’est pas responsable des variations observées actuellement car son temps de résidence dans l’atmosphère est très bref : les émissions d’origine anthropique sont immédiatement recyclées.

Par secteur, les émissions mondiales de CO2 proviennent pour 40% de la production d’énergie et de l’industrie, pour 24% des transports, pour 20% des bâtiments et du secteur tertiaire, et de 16% pour le secteur agricole. La déforestation dans les zones tropicales a aussi sa responsabilité dans l’effet de serre, certains parlent d’un impact de 15%, mais il est difficile de le chiffrer car les avis sont très contradictoires ; la déforestation influe négativement surtout sur la préservation des sols et le régime des pluies. Le quart des émissions proviennent de la Chine, à peu près autant des USA. Par habitant les USA émettent annuellement 23T, l’Allemagne 11T, à peu près comme le reste de l’UE, et la France seulement 7T grâce à son parc électronucléaire. La Chine n’émet aujourd’hui que 5T par habitant mais ce chiffre devrait doubler d’ici 2030. En France les transports sont responsables de 39% des émissions, ce qui constitue pour nous le poste le plus important.

Les conséquences des émissions de GES

La concentration de CO2 dans l’atmosphère est restée stable avant l’ère industrielle autour de 280 ppm. Elle est maintenant de 390 ppm et pourrait atteindre 500 ppm en 2040 si des mesures radicales ne sont pas appliquées. L’augmentation de température est estimée à 6°C par 100 ans si aucune mesure n’est prise et à 3°C dans l’hypothèse de mesures conservatoires minimum. Ce chiffre n’est pas très élevé mais pourtant très suffisant pour provoquer de nombreux effets négatifs :

augmentation des canicules et de l’intensité des tornades, réduction des contrastes de température nocturne-diurne

augmentation des précipitations violentes avec inondations

élévation du niveau des océans de 3 mm par an (due à la dilatation de l’eau et à l’apport des glaciers fondus), provoquant l’immersion de basses terres littorales et des zones deltaïques ; l’ONU estime à 200 millions le nombre de déplacés climatiques d’ici à 2050

la surface de la banquise est passée de 7,5 M km2 à 4,5 M km2 en 30 ans
désertification des zones déjà arides, diminution des surfaces cultivables, tensions sur les ressources en eau potable

réduction de la biodiversité avec disparition de certaines espèces ; les habitats de nombreuses espèces animales et végétales sont modifiés
déplacement des zones de culture dont, seules, profiteront les régions septentrionales ; en 60 ans la date des vendanges a été avancée de 20 jours.

Toutes ces conséquences déjà constatées à des degrés divers, et qui vont s’aggraver d’après les prévisions du GIEC, ne tiennent pas compte d’effets amplificateurs (dits de rétroaction positive) qui vont accélérer les phénomènes :

fonte des glaces, donc diminution de l’albedo (pouvoir réflecteur des sols), donc plus fort réchauffement des sols

réchauffement des océans, et libération de gaz dissous amplifiant les GES
libération du CO2 et du CH4 piégés dans le permafrost et les tourbières
dans les forêts et à long terme la photosynthèse devrait être moins active.
Dans les faits, toutes les données récentes sur le comportement des glaciers, de l’Himalaya, de l’Arctique, sur les coraux, etc. confirment que le réchauffement est plus rapide que prévu : le changement climatique s’accélère. Le subtil équilibre physico-chimique et biologique qui régissait le climat de la Terre est donc déréglé. En quelque deux ou trois siècles, les hommes auront transformé en CO2 la plupart des ressources fossiles que la Terre avait mis plusieurs centaines de millions d’années à constituer.
Les mesures générales pour limiter le changement climatique

La meilleure mesure consisterait à adopter une consommation plus pondérée, à économiser au maximum l’énergie, à proscrire la civilisation du jetable : nous n’en prenons pas le chemin. Nos dirigeants, à de rares exceptions près, ne se soucient que du court terme, comme pour les questions économiques et financières, et ne raisonnent qu’en termes d’augmentation du PIB, c’est-à-dire tendent à pousser la consommation, alors qu’il faudrait faire le contraire. L’ambition des populations des nouveaux entrants dans l’Union Européenne, de même que celle des pays en voie de développement, est de calquer leur mode de vie sur le nôtre, c’est à dire d’entrer pleinement dans l’ère de la consommation. Il ne s’agit pas de limiter à tout prix la consommation, mais de consommer mieux, dans le cadre d’un développement durable. En France, le Grenelle de l’environnement a été une bonne chose, encore faut-il passer des paroles aux actes.

Plus généralement, il est impensable de laisser le marché seul régler la crise : la responsabilité de la puissance publique est engagée ; les solutions techniques existent, il suffit de les appliquer. Il faut noter que le rapport Stiglitz propose de compléter les indicateurs sur l’état de la nation par une évaluation de la soutenabilité du développement, prenant en compte les ressources tant économiques, sociales qu’environnementales que nous léguerons à nos descendants. La proposition est intéressante, mais sa mise en pratique n’est pas évidente.

La première prise de conscience mondiale du problème date de 1990 (Sommet de la Terre à Rio). Elle a conduit au protocole de Kyoto en 1997 qui prévoit, pour les pays développés, une réduction de leurs émissions de 5% entre 2008 et 2012 par rapport au niveau de 1992, et de 8% pour l’Union Européenne ; ni la Chine ni l’Inde n’en font partie. Il est évident que cet objectif ne sera pas tenu, bien que la plupart des pays développés aient signé le protocole de Kyoto en 2005. Les USA ne l’ont toujours pas ratifié mais la situation pourrait changer rapidement avec B.Obama. Les accords de Kyoto ont prévu des outils comme les quotas d’émission : chaque Etat dispose d’un quota qu’il répartit au mieux. Il a prévu aussi des marchés d’échange de CO2 sur la base d’un prix de la tonne de CO2 encore très évolutif (actuellement autour de 15 € la T) : ce marché permet aux entreprises économes en CO2 de vendre leurs droits, et aux plus polluantes d’acheter des droits pour continuer à produire. Dans le cas des PVD ce marché devrait permettre aux entreprises de moderniser leurs installations. L’instauration d’une taxe carbone en Europe va dans le bon sens à condition d’établir des compensations pour les plus défavorisés. Et elle n’aura de sens que si les produits importés en provenance des pays en développement sont taxés à leur entrée en Europe, ce qui revient à instaurer un certain protectionnisme ; mais les sommes ainsi recueillies pourraient être reversées aux pays qui acceptent de modifier leurs équipements.

La Conférence, qui doit se tenir en Décembre prochain à Copenhague, se donne comme objectif de stabiliser les émissions en 2020 pour limiter le réchauffement à 2°C et de les réduire de moitié d’ici à 2050. Elle doit surtout s’efforcer de clarifier la responsabilité et les devoirs respectifs des pays développés et des pays en développement. Les efforts de chaque Etat doivent-ils dépendre de leur part de responsabilité dans les émissions et/ou de leur capacité à financer les efforts de réduction ? La question est ultra sensible et une situation de blocage est à craindre, tant sont forts les égoïsmes de chaque Etat. Pour l’instant aucun organisme de contrôle n’est prévu. Pour cette raison et parce que même les Européens ont adopté des positions timorées, les retombées de cette Conférence devraient être limitées.
Dans beaucoup de pays la volonté politique de sensibilisation des citoyens à la gravité du problème fait encore défaut. Il s’agit pourtant de modifier en profondeur les mentalités, de changer les pratiques de consommation, sans hésiter à édicter des mesures impopulaires. Des incitations fiscales sur les économies d’énergie s’imposent. En France la politique du bonus-malus sur les automobiles est excellente : il faudrait l’étendre à tous les équipements domestiques et informatiques, y compris aux matériels industriels. Il y a encore énormément à gagner en matière d’efficacité énergétique dans tous les domaines : habitat, automobiles, chauffage, éclairage, etc. Il faut rendre l’agriculture plus écologique : moins d’engrais, de pesticides et de serres, moins de lisiers, et une meilleure gestion de l’eau qui va devenir une denrée aussi rare que les hydrocarbures.

La taxation de l’énergie fossile est nécessaire pour réduire son impact sur l’environnement, mais elle doit être accompagnée de mesures compensatoires pour les couches de population les plus démunies, non seulement en vertu du principe de solidarité, mais surtout parce que ce sont ces populations qui sont le moins responsables de cette crise et qui vont en souffrir le plus dans le futur. Le changement climatique va nécessairement entraîner des coûts supplémentaires, et rendre nos sociétés encore plus inégalitaires.

Note : Nous contestons la position défendue par certains lobbies consistant à dire : « pourquoi être plus vertueux que les autres qui ne font rien et qui refusent le Protocole de Kyoto ?, d’autant que nos rejets de CO2 par tête d’habitant sont déjà parmi les plus faibles au monde et qu’ils ne représentent que 1% des rejets totaux ». Nous estimons que notre situation de pays développé nous oblige à une position exemplaire face aux pays en développement. Ensuite que nos efforts et investissements actuels seront source d’économies à plus long terme. Enfin qu’il y a là matière à création d’emplois et à développer de nouvelles technologies qui pourront être valorisées à l’étranger.

Les mesures particulières à prendre dans les différents secteurs
Transports (24% des émissions mondiales de CO2 et 39% en France)
En matière d’urbanisme un effort doit être fait pour réduire les trajets inutiles : domicile-lieu de travail, dispersion des résidences, … La consommation d’énergie pour les transports est proportionnelle à la dispersion de l’habitat. Il conviendrait donc de développer le télétravail et les visioconférences. La question se pose tout particulièrement pour le transport des marchandises qui donne lieu à des transits à travers toute l’Europe et la Méditerranée, du lieu de production des matières et matériels au lieu de distribution en passant par les lieux d’assemblage, et ce pour optimiser les coûts de production. La part du transport dans le prix des marchandises est faible, entraînant une inflation d’échanges de produits entre tous les continents avec deux conséquences graves : une augmentation de la pollution de l’air et des délocalisations d’activités vers des pays à main d’œuvre bon marché. Il serait donc judicieux de taxer fortement les transports de marchandises pour réduire ces échanges nuisibles. D’autre part, doit-on continuer à consommer des oranges d’Amérique du sud en été ou des fruits de Nouvelle Zélande en hiver ?

Il faut développer le transport maritime et ferroviaire bien que les investissements nécessaires soient très élevés ; en France, le ferroutage des camions est entièrement à repenser. Etendre le réseau TGV et améliorer les interconnexions entre réseaux ferrés européens. Développer des véhicules automobiles plus sobres et plus légers : précisons qu’une automobile émet au cours de sa vie vingt à trente fois son poids de CO2. Il y a encore beaucoup à gagner en matière de rendement des moteurs : utiliser des véhicules hybrides-essence et développer des véhicules hybrides-diesel ; ajouts d’agro-carburants de première génération (diester), d’un intérêt modeste toutefois (cf. plus loin) ; recherches sur les batteries électriques plus compactes et plus économiques.
Il existe peu de solutions de remplacement pour le transport aérien très énergétivore et en pleine croissance. La seule mesure envisageable est la mise en place d’une taxe sur le kérosène.
L’hydrogène et la pile à combustible semblent de peu d’intérêt pour le transport, du moins à moyen terme.

Bâtiment et secteur tertiaire (20% des émissions mondiales de CO2 et 26% en France).

C’est de tous les secteurs celui qui présente le plus fort potentiel de progrès technologiques. Les actions à lancer sont nombreuses :

Isolations généralisées avec matériaux nouveaux pour l’habitat :

actuellement le chauffage consomme 70% de l’énergie et une bonne partie est perdue. Or on sait construire des immeubles qui consomment cinq fois moins d’énergie que les immeubles haussmanniens, avec panneaux isolants à changement de phase en fonction de la température ou à particules non conductrices, vitrage renforcé, ventilation à double flux (l’air chaud sortant sert à chauffer l’air froid entrant), éclairage par diodes ou fibres optiques, toitures végétalisées, compteurs intelligents pour piloter la consommation d’électricité, etc. Toute nouvelle construction devrait respecter ces règles, tandis que l’habitat ancien devrait être progressivement rénové en commençant par l’isolation des murs, des vitrages et des toitures, par une révision des installations de chauffage et par le remplacement des équipements électroménagers trop gourmands en énergie. Il faut pour cela durcir la réglementation et introduire des incitations fiscales.

Le bois reste un moyen de chauffage économique et peu polluant car le CO2 dégagé pendant la combustion est compensé par celui absorbé par la photosynthèse. Des pompes à chaleur peuvent être associées à de la géothermie basse et moyenne énergie là où c’est possible. Il faut poursuivre les recherches sur des matériaux nouveaux pour le bâtiment, étendre le solaire voltaïque. Quelques éoliennes peuvent être implantées sur les sites isolés. Des possibilités de développement de la géothermie haute énergie existent en Alsace, Bretagne, Massif Central.

Agriculture (16% des émissions mondiales de CO2 et 8% en France + 10% équivalent CO2 provenant du méthane d’origine agricole).
On ignore souvent en effet qu’un bovin libère en moyenne autant d’équivalent CO2 qu’une automobile (2,5 T/an).

On retrouve les actions basiques : économies d’énergie, isolation des bâtiments, lutte contre les pollutions, etc. Malheureusement il est à craindre que le surcroît de population dans les prochaines décennies pousse les agriculteurs à utiliser encore davantage d’engrais. Nos habitudes alimentaires seraient aussi à revoir : la consommation de viande rouge qui n’a cessé de croître devrait être freinée car l’élevage intensif est source de pollution et demande énormément de terres agricoles, d’eau et de protéines végétales.
Deuxième partie : sur les questions énergétiques

Alors que les questions environnementales appellent des mesures qui pour beaucoup relèvent du domaine législatif et réglementaire, celles concernant l’énergie relèvent plutôt du domaine technique.

La croissance de la demande énergétique entre 2008 et 2030 est estimée à 55 %, passant de 11 à 17 Gtep, toutes énergies confondues, le poids des pays émergents passant de 32 à 51 %. Dans le même temps les émissions de CO2 devraient croître de 27 à 40 GT, les deux tiers de ces émissions provenant du charbon. En 2008 les 11 Gtep consommés dans le monde se répartissent ainsi : 35 % pour le pétrole, 27 % pour le charbon, 22 % pour le gaz naturel, 6 % pour le nucléaire et 10 % pour l’hydraulique et les énergies renouvelables. C’est le charbon qui connaît la croissance la plus forte (4% par an). Actuellement la consommation d’énergie par habitant est de 8 Tep/an aux USA, de 4 en France et de 1,7 en moyenne dans le monde. Le développement des nouvelles productions demandera d’énormes investissements dans tous les secteurs : d’ici à 2030 seulement ils sont estimés à plus de 10.000 G$. Il est vraisemblable que beaucoup d’Etats ne pourront pas suivre. La situation par type de produit est développée ci-dessous.

Le Cas du Pétrole

La plupart des prévisionnistes estiment que l’ère du pétrole s’achèvera dans une quarantaine d’années, les ressources récupérables étant en voie d’épuisement. Cette opinion est plausible si l’on considère qu’il s’agit du pétrole provenant des zones actuellement exploitées et au prix actuel du brut. Mais nous pensons qu’elle minore très largement la réalité car il convient de raisonner en considérant globalement le couple réserves-prix du marché. La notion de pic de production n’a pas beaucoup de sens car ce pic recule ou avance en fonction du prix du brut et des nouvelles découvertes. En tablant sur un prix supérieur ou égal à 100 $/baril, hors tout effet de spéculation totalement imprévisible, nous estimons que les réserves devraient satisfaire les besoins de la planète pendant de nombreuses décennies encore, et probablement nous conduire à la fin de ce siècle, même en tenant compte de la croissance de la population, mais ceci ne veut surtout pas dire que nous pouvons conserver nos modes de consommation actuels.

Cette opinion est fondée sur les faits suivants :

de nombreuses provinces pétrolières n’ont pas encore été explorées (off­shore profond, arctique, plusieurs deltas, forages terrestres très profonds)
l’amélioration des techniques est continue, aussi bien en exploration qu’en production des gisements, les méthodes sismiques repèrent de mieux en mieux les structures, le taux de récupération ne cesse de s’améliorer (il est actuellement de 35 %), on fore de plus en plus profond, et on sait orienter les forages dans toutes les directions pour atteindre l’objectif

les réserves des sables bitumineux encore très peu exploitées sont immenses, aussi bien au Venezuela qu’au Canada, mais dans ce dernier cas leur l’exploitation en carrière pose de sérieux problèmes environnementaux non réglés.

Quoi qu’il en soit le pétrole devrait désormais être réservé pour les transports où ses qualités de compaction énergétique le rendent irremplaçable, et dans une moindre mesure pour la pétrochimie.

Le Cas du Gaz Naturel

Les réserves de gaz naturel sont relativement abondantes et devraient satisfaire sans problème majeur les besoins mondiaux jusqu’à la fin de ce siècle. Elles sont localisées principalement au Moyen-Orient (Iran, Qatar), en Russie, en Norvège, en Amérique du Nord, en Amérique latine et dans l’Arctique. La consommation mondiale de gaz s’élève actuellement à 3 GTep et elle devrait croître de 70 % d’ici à 2030, à condition que les investissements nécessaires au développement des champs soient réalisés. Le prix du gaz restera toujours aligné sur celui du pétrole.

Deux fois moins polluant que le charbon, le gaz devrait se substituer à ce dernier dans de nombreuses centrales. Sur les sites de production très éloignés des sites de consommation on devrait assister au développement d’unités de transformation du gaz en carburant liquide.

Le Cas du Charbon

Compte tenu de l’importance des réserves mondiales de charbon (de 1000 à 3000 GT selon les estimations, soit de 700 à 2000 GTep) représentant plusieurs siècles de consommation au rythme actuel, il est normal que celui-ci devienne l’énergie phare du XXI siècle.

Ces réserves sont localisées principalement aux USA, en Russie, en Australie, en Chine et en Afrique du sud. Actuellement le charbon est responsable de 39 % des émissions de gaz à effet de serre et ce taux risque de croître fortement. La situation est particulièrement alarmante en Chine qui en consomme présentement 1,3 GTep par an (43% de la consommation mondiale) et devrait en consommer le double d’ici à 2030, d’autant que les centrales sont généralement petites avec de mauvais rendements.
95% du parc mondial de centrales se contentent de brûler le charbon pulvérisé sur un lit fixe avec de l’air chaud pour produire de la vapeur ou des gaz sous pression qui alimentent une turbine, laquelle actionne un alternateur électrique. Les résidus de combustion sont traités sommairement avant d’être rejetés dans l’atmosphère. Le rendement ne dépasse guère 35 %. Les centrales à lit fluidisé brûlent le charbon pulvérisé à une pression élevée ; le rendement est meilleur mais le CO2 dégagé reste important. Arrivent sur le marché des centrales dites « supercritiques » fonctionnant à haute température (600°C) et à haute pression (jusqu’à 300 atmosphères) conduisant à des rendements de 45 %. Le procédé de cogénération permet de produire de l’électricité et de récupérer la chaleur. D’autres procédés dits « à cycle combiné » sont à l’étude pour améliorer encore le rendement.
Quel que soit le type de centrale on ne peut éviter une production importante de CO2, plus de deux fois plus qu’avec les hydrocarbures. La récupération de ce CO2 séparé des autres gaz de combustion, puis son élimination, s’imposent donc. La solution, appelée séquestration, à laquelle réfléchissent de nombreuses équipes consisterait à l’injecter dans une couche souterraine, soit dans anciens gisements d’hydrocarbures (ce qui se pratique déjà couramment mais qui représente une capacité de stockage limitée), soit dans des aquifères profonds d’eau salée. Mais c’est sous-estimer dans ce dernier cas les très nombreux travaux de reconnaissance des aquifères que nécessiterait cette dernière opération dont le coût sera en toute hypothèse très élevé (doublement du coût de l’électricité produite), et sans même parler des risques de fuite de ce gaz : le principe est séduisant mais son potentiel reste à notre avis très limité. Finalement il est à craindre que l’on continue encore longtemps à rejeter la majorité du CO2 dans l’atmosphère.

Le Cas du Nucléaire

La France assure actuellement 80 % de sa production d’électricité à partir d’une soixantaine de réacteurs à eau pressurisée âgés d’une trentaine d’années, brûlant de l’uranium 235 enrichi à 5 %. La production, qui permet d’économiser l’équivalent de 100 MT de pétrole par an, se fait à un coût intéressant sans dégager de CO2, mais conduit à des déchets qui posent de sérieux problèmes : la plus grande partie à très faible activité est traitée et stockée, une autre partie est recyclée, mais subsistent 2% de déchets à haute activité et longue durée de vie qui devraient être stockés de manière réversible dans des galeries souterraines en attendant d’être repris dans des réacteurs de quatrième génération, mais ce, pas avant 2030.

Note : Les Français devraient se convaincre que l’énergie électronucléaire, sans être la meilleure solution, est en tous cas la moins mauvaise pour produire notre électricité. Bien sûr elle ne doit pas être mise entre toutes les mains : elle nécessite du personnel très compétent pour son exploitation et EDF doit rester totalement nationalisée. Bien sûr la question des déchets n’a pas reçu pour le moment de solution satisfaisante. Et on peut regretter l’opacité des responsables du nucléaire, mais la référence à Tchernobyl souvent invoquée par les opposants au nucléaire n’est pas recevable : cette centrale de conception obsolète a été conduite en dépit du bon sens, rendant l’accident inévitable. Les victimes de l’industrie nucléaire sont infimes en comparaison de celles de l’industrie chimique ou minière (5000 décès par an dans les mines chinoises). L’Allemagne qui veut sortir du nucléaire commet à notre avis une erreur, car elle met son économie en position de dépendance vis-à-vis de la Russie et de son gaz.

Par rapport aux réacteurs actuels, le réacteur EPR, dit de troisième génération, est basé sur le même principe mais avec une architecture simplifiée, qui, en principe, devrait apporter une sécurité accrue, une meilleure utilisation du combustible et moins de déchets. Mais il faudra attendre les générateurs de quatrième génération qui ont déjà donné lieu à des opérations pilotes (avec le réacteur Phénix en France) et qui devraient être opérationnels vers 2030 pour assister à une véritable mutation : très faible consommation de combustible (cinquante fois moins qu’avec les EPR), très peu de déchets et rendement élevé. Dans le cadre d’un forum international auquel participent douze nations, la France s’intéresse plus particulièrement aux réacteurs à neutrons rapides ralentis par du sodium fondu ou par un gaz, et aux réacteurs à neutrons thermiques à 1000°C ralentis par du graphite et utilisant l’hélium comme fluide caloporteur.

Les Energies Renouvelables

L’hydroélectricité assure actuellement 15 % de la production française, mais les possibilités d’extension sont très limitées. C’est une énergie propre et bon marché, une fois les investissements réalisés, et qui se combine bien avec l’électronucléaire pour absorber les pointes de consommation. Par contre ses perspectives de développement dans les pays émergents sont nombreuses, de grands barrages pouvant assurer production d’électricité et irrigation des terres agricoles, à condition de disposer des fonds pour leur construction.

D’après l’AIE, seulement 30 % de la capacité hydroélectrique mondiale serait utilisée. Ces barrages peuvent toutefois altérer la biodiversité (entre autres par rétention des alluvions qui font défaut pour la culture et la pêche) et entraîner des déplacements importants de population. Le cas du barrage des Trois Gorges (produisant 6 GW) construit en Chine sur le Yang-Tsé est exemplaire de ce point de vue.

Les agrocarburants comprennent le bioéthanol obtenu par fermentation du sucre provenant du blé, des betteraves ou de la canne à sucre, qui peut être additionné à l’essence. Sauf dans le cas de la canne à sucre qui donne d’excellents rendements en particulier au Brésil, le bioéthanol présente à notre avis peu d’intérêt : le rendement énergétique est faible si l’on tient compte de toutes les étapes de sa fabrication, depuis les engrais et pesticides jusqu’à la transformation, d’autant que son contenu énergétique ne représente que 70 % de celui de l’essence. De plus il revient cher et nécessite des subventions. Sa justification en France répond essentiellement à la pression du lobby des grands céréaliers.

Plus intéressant est le bioester, huile fabriquée par simple pression à partir du colza, du tournesol ou de l’arachide, et qui peut être mélangée au diesel dans les moteurs après adaptations mineures. Les émissions de CO2 dans toute la chaîne de fabrication-utilisation de ce produit sont réduites d’un facteur 3 par rapport au diesel, contre un facteur 2 pour les bioéthanols. Sa rentabilité est pratiquement assurée au prix actuel du brut. On peut penser à utiliser des OGM pour cette application particulière. Toutefois son développement risque d’empiéter sur les terres agricoles qui feront cruellement défaut pour les cultures alimentaires : en Europe il faudrait sacrifier 17% de ces terres pour produire l’équivalent de 5% de notre consommation de carburant, ce qui entraînerait de surcroît une hausse du coût des produits agricoles.

Potentiellement intéressants sont les agrocarburants de seconde génération obtenus à partir de résidus végétaux de toute nature ou de bois, en transformant, soit par fermentation et dégradation bactérienne, soit par voie thermique à 1300°C, toute la plante dans ce cas, et pas seulement l’épi ou les graines. On obtient ainsi un bioéthanol et le bilan CO2 est très favorable. Le procédé n’est pas encore opérationnel, en particulier parce que la dégradation de la matière ligneuse soulève quelques difficultés.
Note : développer des forêts sans les exploiter diminue peu le CO2 atmosphérique car celui absorbé par la photosynthèse est pratiquement compensé par la respiration des arbres et par la dégradation bactérienne des résidus dans le sol. Il est souhaitable de renouveler régulièrement les arbres.
Les éoliennes sont pour certains bruyantes et elles enlaidissent le paysage, peut-être. Mais les principales faiblesses des éoliennes sont autres : leur fonctionnement, nécessairement intermittent, est limité à une plage de vents telle qu’elles ne fonctionnent qu’à 25 % environ de leur potentiel ; elles doivent donc être associées à une autre source d’énergie ou à des batteries de stockage. Leur puissance est faible (1 à 3 MW) : ainsi l’Allemagne avec ses milliers d’éoliennes n’assure que 7 % de son électricité. Leur coût est élevé et elles ne se justifient que sur des sites isolés pour des utilisations domestiques. Leur développement en France répond souvent à une chasse aux subventions de la part des municipalités. Les éoliennes off-shore, plus hautes et plus puissantes (jusqu’à 8 MW), ont un coût très élevé et leur entretien pose des problèmes de corrosion et de tenue des structures.
L’énergie solaire comprend le solaire thermique et le solaire photovoltaïque. Le premier est maintenant largement utilisé pour le chauffage de l’eau et éventuellement la climatisation des maisons. L’apport de chaleur peut éventuellement être renforcé par une pompe à chaleur. Les capteurs sont très simples : plaque de verre peinte en noir ou plaque sous vide avec absorbants sélectifs. Grâce aux aides fiscales cette technologie connaît un développement important, surtout pour les constructions neuves.
La technologie du capteur photovoltaïque, basé sur l’effet photoélectrique, est encore peu compétitive mais elle est appelée à connaître un développement très important pour la génération d’électricité de petite puissance. Les capteurs sont à base de silicium et leur rendement est encore faible (15 %), mais les recherches en cours sur divers conditionnements du silicium ou d’autres métaux devraient permettre d’abaisser nettement les coûts et d’augmenter le rendement. On estime que d’ici à une quinzaine d’années ces capteurs devraient alimenter la plupart des constructions neuves, à condition de développer des batteries plus performantes pour stocker l’énergie fabriquée pendant les périodes ensoleillées.

Une autre source d’énergie renouvelable, insuffis O. Jacobilisée en France, est constituée par la géothermie. La géothermie à basse énergie consiste à pomper de l’eau dans le sol à quelques centaines de mètres de profondeur, eau dont la température varie de 40 à 90°C, pour chauffer les habitations, puis à la réinjecter par un puits voisin. Dans le Bassin Parisien 170.000 logements sont chauffés par ce procédé. La géothermie à haute énergie consiste à prélever par un puits implanté à plus grande profondeur dans une zone volcanique ou réputée très chaude de l’eau à température élevée qui, après circulation dans des échangeurs, permet d’alimenter des générateurs d’électricité. Une opération pilote est en cours en Alsace, à Soultz-sous-Forêts où l’eau à 140°C est prélevée à 3600 m de profondeur. Une variante consiste à fracturer des roches profondes réputées très chaudes et à y injecter de l’eau qui est ensuite re-pompée. Des applications sont envisageables en France en Auvergne, en Limagne, dans le fossé rhénan et en plaine d’Alsace.

Parmi les énergies renouvelables n’oublions pas la filière bois utilisable pour le chauffage et aussi dans les centrales pour produire de l’électricité. Avec 15 millions d’hectares de forêt la France dispose d’une ressource bois importante qui déjà permet d’économiser 10 MTep par an.

Ajoutons qu’il est important de souligner qu’il ne peut pas y avoir une solution énergétique universelle applicable à tous les Etats. La solution optimale doit être élaborée au cas par cas : elle dépend des conditions climatiques locales, des besoins spécifiques du pays, de son niveau de développement et de ses ressources minières, de son niveau technologique et de ses possibilités de financement. Dans chaque cas il existe un compromis optimal pour satisfaire les besoins de l’industrie lourde d’une part, et ceux des usages domestiques et tertiaires d’autre part. Dans le cas de la France, une combinaison cohérente comprend, pour la grosse énergie, le nucléaire, l’hydraulique et quelques centrales au gaz ; pour les transports, le pétrole et quelques compléments de bioester ; pour le tertiaire, l’électricité, le solaire, le bois et la géothermie.

Conclusion

Les actions prioritaires pour la France devraient être :
D’accroître partout les économies d’énergie sans hésiter à durcir la réglementation ; améliorer le rendement thermique de tous les matériels
De développer des véhicules moins gourmands et plus propres en repensant la taxe carbone ; taxer le transport routier de marchandises pour réduire les déplacements inutiles et développer les transports en commun et les modes de transports plus « doux » (maritime et fluvial)

D’investir massivement dans l’isolation des bâtiments et repenser l’urbanisme des grandes cités

De poursuivre le développement du nucléaire et d’accélérer les recherches sur les centrales de quatrième génération et le traitement des déchets
D’accélérer les recherches sur les capteurs pour le solaire photovoltaïque et sur des batteries électriques plus performantes et plus économiques
De relancer la géothermie, y compris à haute énergie, et de ne pas négliger la filière bois

De mettre au point des agro-carburants de seconde génération.

En revanche, les voies suivantes nous paraissent d’un intérêt plus limité pour la France :

énergie éolienne et agro-carburants de type éthanol

carburants à base d’hydrogène et piles à combustible pour le transport
séquestration et réinjection du C02 (intérêt fort mais potentiel très limité)

Il n’est que temps que la France s’investisse massivement dans toutes ces nouvelles technologies créatrices d’emploi et acquière le savoir-faire correspondant pour satisfaire ses besoins et pour le valoriser à l’extérieur.

Texte

Sigles et glossaire

G : milliard 1 GT : 1 milliard de Tonnes
M  : million 1 MT : 1 million de Tonnes
ppm : particules par million

Références

« L’homme face au climat », ouvrage collectif sous la direction de E. Bard. Editions O. Jacob et Collège de France, février 2006.
« Comprendre le changement climatique », J.-L. Fellous et C. Gautier, Editions O. Jacob, 2007.

« Changement climatique et transition énergétique », Office parlementaire des choix scientifiques et technologiques. Rapport n° 3197, 2006.
« Les nouvelles technologies de l’énergie et la séquestration du CO2 », Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques. Rapport n° 2965, mars 2006.

« Vers la voiture sans pétrole », F. Roby. EDP Sciences, 2006.

« Halte au changement climatique », B. Tissot. Editions

« Energies alternatives », Ouvrage collectif sous la direction de J. Bonal et P. Rossetti. Omniscience, 2007.

CLEFS, Revue du Commissariat à l’Energie Atomique, n° 51, hiver 2005, n° 59, hiver 2006, et, surtout, n° 55, été 2007, consacré aux centrales de quatrième génération.

« La nouvelle donne du charbon », F. Kaladjian. Editions Technip, décembre 2008.

Synthèse par Michel CABIROL

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