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Prospective énergétique : demain se pense aujourd'hui

C'est un casse-tête pour les politiques : comment répondre à une demande croissante en énergie ? Quelle combinaison optimale trouver entre pétrole / nucléaire / solaire / éolien sans pour antant épuiser les ressources ou mettre en péril la planète ? Aux prospectivistes de dresser le tableau des pires ou des meilleurs scénarios, pour leur permettre de décider.

Différentes sources d’énergieQuelle combinaison optimale trouver entre les différentes sources d'énergies pour satisfaire une demande croissante ? Comment évoluera cette demande ? Se préoccuper dès aujourd’hui des problématiques énergétiques de demain est un exercice difficile mais indispensable.
© Lamy JD - TOTAL / Maître C. - INRA / Getty

Changement climatique, fin programmée du pétrole, boom du secteur automobile dans les pays émergents, pressions sur l’environnement… Se préoccuper dès aujourd’hui des problématiques énergétiques n’est pas un luxe. Bien au contraire. Pourtant, le métier de prospectiviste prête toujours à sourire, suivant le réflexe du "cela fait 40 ans que l’on nous prédit la fin du pétrole dans 40 ans". La faute en revient en partie aux experts du Club de Rome, une ONG (organisation non gouvernementale) internationale réunissant scientifiques, humanistes, économistes qui au début des années soixante-dix annonçait sur un ton catastrophiste la fin des ressources énergétiques fossiles. C’est bien sûr plus compliqué que cela : leurs travaux sont plus subtils, ils ont en partie été mal résumés… La moquerie reste.

"Futurologue", terme plus familier utilisé pour prospectiviste, est un métier particulier. "Notre but n’est pas d’avoir raison ou tort, explique François Cattier, chef de projet au sein de la "Cellule prospective énergétique et appui stratégique" d’EDF. Il est de construire des scénarios qui prennent en compte les évolutions politiques, économiques et technologiques. Ils se révéleront rarement "justes" vu les incertitudes à un horizon de 30 ou 50 ans, mais ils permettent de mettre en évidence certaines des décisions politiques susceptibles de faire varier la consommation d'énergie".

Comment évoluera la demande ? Avec quelles sources d'énergie pourra-t-on y répondre ? Voici quelques-unes des questions auxquelles ces experts doivent répondre, en se livrant à différents exercices de prospectives. La réflexion porte aussi sur la délocalisation des productions et l'extension des réseaux d'énergie. Par exemple, on acheminerait l'hiver vers les pays au climat tempéré de l’énergie solaire produite toute l'année dans les zones ensoleillées.

01.Petit exercice de prospective

Bilan énergétique mondialÀ partir d'hypothèses sur l'évolution de la consommation énergétique par habitant, sur la croissance démographique, sur les sources d'énergies disponibles, les prospectivistes établissent des bilans énergétiques au niveau mondial, qui permettent notamment de savoir quand les énergies fossiles risquent d'être épuisées.
© B. Rogeaux et F. Cattier / "À quel horizon envisager le déclin des énergies fossiles ?"/ EDF R&D
Les paramètres à prendre en compte pour faire un exercice de prospective sont nombreux. Citons principalement : les types d'énergies consommées, la croissance démographique, l'activité économique, mais aussi des événements moins facilement mesurables comme les éventuels sauts technologiques (innovations techniques aboutissant à la mise au point de nouvelles façons de produire de l'énergie, ou permettant de consommer moins d'énergie par exemple).

Prenons donc une consommation d’énergie par habitant pour les pays en développement qui progresse modestement : 60 % d’ici 2050, soit 0,9 % par an. Soit un petit 8,6 % à l’horizon 2030 pour les pays industrialisés (hypothèse réaliste), qui va se stabilisant. Ajoutons une croissance démographique plutôt en retenue, qui culmine à 7,8 milliards de terriens en 2050. N’oublions pas la raréfaction progressive des énergies fossiles pétrole, gaz et charbon, mais une montée en puissance, à partir de 2020, des énergies renouvelables telles que le solaire ou l’éolien… Voilà quelques-unes des hypothèses de travail retenues dans un exercice de prospective récemment publié par François Cattier et son collègue Bernard Rogeaux, d’EDF Recherche et Développement. "Notre scénario tient surtout compte d’une croissance économique relativement modérée, précise François Cattier. C’est ce paramètre, avec celui de la démographie, qui dicte le plus fortement l’évolution de la demande en énergie. On détermine ensuite quel sera le "mix énergétique" : dans quelles proportions telles ou telles sources énergétiques permettront de répondre à la demande, compte tenu des évolutions technologiques." Le prix de l’énergie vient dans une moindre mesure influer leurs conclusions. Tout comme les sauts technologiques.

Le prospectiviste essaie de rester insensible aux effets d’annonce d’où qu’ils viennent. Il doit identifier les évolutions possibles et à quel horizon de temps. Ainsi, même si certains ingénieurs et autres experts pétroliers fondent beaucoup d’espoirs, par exemple sur l'exploitation des schistes bitumineux (roches sédimentaires qui contiennent une part d’hydrocarbures), François Cattier voit surtout "les incertitudes économiques et techniques liées à ces nouvelles sources pétrolières." Il ne les a donc pas prises en considération.

Ce type d’exercice de prospective entre dans la famille des scénarios dits exploratoires, à opposer aux scénarios normatifs où l’on se fixe un objectif : atteindre les obligations imposées par le protocole de Kyoto par exemple. À savoir, pour l’Union européenne, réduire d’ici 2012 les gaz à effet serre de 8 % par rapport à 1990.

Mais revenons à notre exercice. Même avec des hypothèses de départ peu alarmistes, l’horreur énergétique est finalement au rendez-vous ! L’offre ne rencontrant pas la demande… Cela dès 2040. Et malgré un recours massif à l'électricité d'origine nucléaire : "L’offre reste insuffisante bien que dans ce scénario, précise François Cattier, nous triplons le parc nucléaire d’ici à 2050 !" Et il est à noter que le "scénario de référence" de l’Agence internationale de l’énergie ne table que sur une multiplication par 1,2 de ce parc. C’est dire l’urgence de la situation.

"Notre but avec cet exercice est de pointer la problématique de la ressource, conclut François Cattier. Plus globalement, notre quotidien au sein de la cellule de prospective est de sensibiliser EDF sur toutes les questions relatives à l’énergie, toutes - et pas forcément l’énergie électrique -, qu’elles soient d’origine fossile, nucléaire ou renouvelables."

02.Saura-t-on répondre à la demande ?

Consommation énergétique finale par secteurSchéma présentant, au niveau européen, l’évolution de la demande en énergie des différents secteurs d'activité (transport, services, industrie, agriculture et résidentiel).
© "European Energy and Transport - Trends to 2030 - update 2005" - Commission européenne 2006
Le monde occidental a quasiment triplé sa consommation énergétique entre 1945 et 1975. C’était le boom économique de l’après-guerre, les Trente Glorieuses. La production énergétique devait, à cette époque, être à l’unisson de la demande de l’industriel pour ses machines, ou de l’individu pour sa voiture, sa maison,… Pourquoi la Chine ou l’Inde (et bientôt d'autres pays), connaissant la même folle dynamique, ne seraient-elles pas tentées de penser elles aussi croissance économique plutôt que modération énergétique ? Il est en fait déjà trop tard pour se poser cette question : entre 2001 et 2004, la moitié de la croissance énergétique mondiale était tirée par la Chine… À ce rythme, la demande mondiale sera rapidement insoutenable (voir chapitre 3). L’énergie étant devenue une denrée rare, donc chère, s’approvisionner deviendra, pour les industries et les individus, un véritable défi.

En Europe, la situation sera peut-être moins difficile pour certains pays que pour d’autres. En Espagne par exemple, le gouvernement de José Luis Zapatero a décidé que, dorénavant, chaque nouvelle construction, individuelle ou collective, devrait couvrir une partie (30 à 70 % selon la région) de ses besoins d’eau chaude sanitaire à partir de capteurs solaires thermiques, ou de sa consommation d’électricité à partir de capteurs photovoltaïques (bâtiments tertiaires uniquement). Grâce à cette décision purement politique, la demande énergétique (une partie seulement : l’eau chaude représente 20 % des consommations du résidentiel) des Espagnols devrait être satisfaite en rejetant moins de CO2. Et en respectant l’objectif souhaité par l’Union européenne : 21 % d’énergies produites qui soient d’origine renouvelable.

Pour les pays de l’Union européenne, la demande en énergie augmente pour l’instant de 0,5 % par an. Elle varie suivant les pays ( 2,9 % pour l’Espagne, 1,1 % pour la France, 0,6 % pour le Royaume-Uni,…), mais surtout en fonction des secteurs : selon la Direction générale "Énergie et transport" de l’Union européenne, les "services", c'est-à-dire le secteur tertiaire, devraient connaître d’ici 2030 une explosion de 49 %. C’est énorme car, même s'il démarre de très bas (10 % de la demande globale), ce secteur vient s’ajouter à d’autres plus gourmands encore en énergie, et qui ne ralentissent pas leur expansion depuis des décennies, telle l’industrie ( 19 %) qui engloutit à elle seule un quart de l’énergie produite. Seule bonne nouvelle, les transports (passagers et marchandises représentent actuellement un quart de la demande globale), tendent à décélérer leur augmentation, se limitant à un maigre 18 % ! Tout de même…

Au-delà de ces chiffres, la question est de savoir comment satisfaire cette demande en augmentation. En allant trouver d'autres énergies ailleurs (voir chapitre 3). Ou en limitant la consommation de façon draconienne : tout kWh non consommé n’est pas à produire. Mais attention aux présentations trop idylliques, annoncées comme étant la panacée. Patrice Nogues, prospectiviste à EDF, raconte : "Il faut bien voir où se trouvent les gisements d’économies. Si demain, un gouvernement volontariste décidait d’autoriser uniquement la construction de logements "0 chauffage", c’est-à-dire parfaitement isolés au point de ne consommer pour se chauffer que des systèmes renouvelables, cela aurait malgré tout un impact limité sur la consommation globale d’énergie : 10 % d’ici 50 ans." La raison : le tempo extrêmement lent du renouvellement des logements (1% par an). Et Patrice Nogues de conclure : "Il faut donc tout de même agir fortement sur les nouvelles constructions, ce qui a un effet d’entraînement sur le secteur, mais le gros des économies viendra de la rénovation des bâtiments existants." On pourrait ainsi multiplier les exemples. Il faut en fait jouer sur tous les secteurs. Et tout de suite.

C’est dans cette logique que s’inscrivent les promoteurs du projet négaWatt : multiplier les actions. Deux exemples de "comportements énergétiquement sobres" accessibles à tous : penser à éteindre les appareils en veille, changer ses ampoules. Un lecteur de DVD qui fonctionne en moyenne trois fois par semaine consomme trois fois plus d’énergie durant le temps où il n'est pas utilisé. Un éclairage halogène, avec des ampoules de 300 W, consomme trois fois plus qu’une ampoule classique, sept fois plus qu’une ampoule dite "basse consommation". Attention aux ordres de grandeur cependant ! Mettre des lampes basse consommation dans un logement qui est une passoire thermique et se dire qu’on est vertueux est rapide : dans l’ancien, le chauffage représente 75 % des consommations finales. En prolongeant sur tous les secteurs (transports, chauffage,...) ce type de raisonnement et en prenant des mesures fiscales incitatives, comme le crédit d’impôt sur l’isolation thermique des vieux appartements ou le remplacement de sa vieille chaudière murale, la demande doit pouvoir être considérablement maîtrisée.

Les experts ont à peu près tous le même avis : cette maîtrise viendra directement des citoyens. Et indirectement, c'est aux citoyens de faire pression sur leurs élus pour que l’on change de paradigme : les pouvoirs publics investissent cinq fois plus, selon les experts de l’Union européenne, sur les énergies fossiles, sur les techniques d’extraction des hydrocarbures, sur l’amélioration dans la formulation des carburants, etc., que sur l’efficacité énergétique. À savoir, mettre au point des moteurs moins gourmands en essence, des appareils électriques moins énergétivores, etc., selon les experts de l’Union européenne. Le facteur devrait passer à sept en 2050. Il est temps d'arrêter la machine à alimenter l'effet de serre !

03.La soupe à l'énergie

Panneaux solaires dans le sud de l’EspagneInstallation des miroirs de la centrale thermosolaire à Aldeire dans la région de Grenade (Espagne). Il s'agit de la plus importante centrale thermosolaire d’Europe (la seconde du monde), qui devrait être opérationnelle en 2008. Elle sera capable de générer une puissance de 50 mégawatts et approvisionnera en électricité 45 000 foyers.
© IEA Solar PACES
D’où viendra notre énergie dans 30 ou 50 ans ? Les techniciens parlent de "mix énergétique" : plus ou moins d'énergies renouvelables, d'électricité issue du nucléaire, du pétrole ? Les réponses dépendent en partie des solutions technologiques existantes. Une ressource comme le vent est bien mieux exploitée aujourd’hui qu’il y a vingt ans : le rendement des éoliennes a doublé en dix ans, la puissance des machines est passée de 0,1 à 5 mégawatts (MW) pour les dernières installations réalisées au nord-est de l’Écosse... Résultat : en Espagne, la part de l’éolien dans la production électrique est passée de 1 à 9 % en cinq ans. Par comparaison, cette part reste ridiculement basse en France : 0,2 %.

Comme pour la demande en énergie, "les décisions politiques influencent beaucoup la composition du mix énergétique, parfois plus que les avancées technologiques dans l’exploitation de telles ou telles ressources", note Patrice Nogues. Au Danemark, c’est l'État qui a décidé de développer les réseaux de chaleur : 15 % de l’énergie consommée l’est avec ce système qui permet de récupérer une partie de la chaleur dégagée lors de la production d’électricité et de l’acheminer dans les maisons sous forme d’eau chaude.

Si l’on prend de la hauteur, ces particularités nationales s’effacent. Les grosses masses apparaissent. Et chaque prospectiviste, qu’il soit d’un ministère de l’Énergie, français ou américain, d’un organisme de recherche, d’une ONG internationale,… y va de ses chiffres. Certains tablant sur un retour au charbon, d’autres espérant du côté de la fusion nucléaire avec le projet Iter, d’autres encore croyant au tout renouvelable. Citons ceux de l’Union européenne, un compromis entre une certaine "real politique" et les progrès actuels. Ces données sont sorties d’un modèle – Primes - piloté par l’université technique nationale d’Athènes et compilées dans un rapport : "Tendances pour 2030". Résultats : Une éolienneUne éolienne est un dispositif qui utilise la force motrice du vent. L’énergie éolienne est présentée par ses défenseurs comme une énergie durable et propre, qui ne produit pas de déchets.
© MAITRE Christophe/INRA
avec les politiques existantes, nos consommations provenant du pétrole, du charbon et du nucléaire devraient baisser, pour atteindre des parts respectivement de 34 %, 16 % et 11 %, contre actuellement 38 %, 19 % et 14 %. Celles issues du gaz ou des énergies renouvelables grimpant l’une et l’autre de 23 à 27 % et 6 à 12 %.

Projeter de telles évolutions passe bien évidemment par une estimation au préalable des ressources restantes dans les décennies à venir : suivant les écoles de prospective, l’on peut compter sur 20 à 40 ans de pétrole, 30 à 60 ans de gaz, un peu plus encore pour le charbon et l’uranium.

L’éventail des hypothèses extrêmement large que l'on trouve à la base de tout discours sur le mix énergétique vient également du prix que nous sommes prêts à mettre pour continuer à faire rouler notre voiture ou à rester en chemisette dans notre salon en plein hiver. Les dernières hausses faramineuses du prix du carburant montrent en effet que le temps d’"encaisser" la nouvelle, la consommation repart de plus belle. Corollaire de tout cela : les Total, BP et autres Exxon savent qu’ils peuvent investir davantage dans des pistes qu’ils pensaient économiquement peu viables. Comme le procédé Fischer Tropsch qui consiste à faire du pétrole à partir de charbon, en suivant un processus long, complexe et très polluant. Celui-ci ne ferait que repousser l’échéance où les kWh proposés aux consommateurs ne seraient plus noirs, mais verts.

04.Délocaliser la production de kWh

Réseau électriqueReprésentation schématique d’un potentiel réseau électrique étendu. Il serait divisé en dix-neuf régions couvrant un territoire de 1,1 milliard d’habitants.
© G. Czisch / "Least-Cost European - Transeuropean Electricity Supply Entirely with Renewable Energies (ISET) / Université de Kassel
Aujourd’hui la plupart des chemises nous viennent de Chine, la plupart des vins d’Australie ou du Chili,… demain ce seront les kWh qui seront importés du Maghreb. Voilà ce que nous prévoient deux experts allemands, Gerhard Knies et Franz Trieb, dont le travail a été remis au gouvernement de la chancelière Angela Merkel fin novembre 2006. Selon eux, il suffirait de tirer une ligne haute tension, qui courrait sur les fonds de la mer Méditerranée et récupérerait ainsi l’énergie produite sur des sites installés dans le désert saharien. Une production, qui plus est, issue d’énergies renouvelables… donc non-pourvoyeuse en gaz à effet de serre.

Cette tendance à vouloir chercher ailleurs nos kWh est portée par une réalité chiffrée : si la demande en énergie pour l’Union européenne est estimée à 25 % d’ici 2030, elle est surtout portée par les besoins en électricité : 58 % ! Aussi, plus d’un expert est convaincu qu’il faut travailler sur la façon dont sont organisés les réseaux électriques qui la transportent.

Gregor Czisch, professeur à l’université allemande de Kassel et spécialiste des systèmes énergétiques, est de ceux-là. Surfant sur les règles de l’économie libérale, où les frontières commerciales n’existent plus (ou, quand elles existent, ne le devraient plus), il propose un super réseau électrique unifiant un territoire allant, du Nord au Sud, de la Scandinavie au Sahel. Et, de l’Ouest à l’Est du Maroc/Espagne à l’Arabie saoudite/Turquie/Russie. Soit un territoire rassemblant 1,1 milliards d’habitants, découpé en 19 zones. Et à chaque zone de ce marché, sa spécialité : les grosses usines de production utilisant le solaire thermodynamique au Sud, l’éolien à l’Ouest ou au Nord avec des "fermes" de plusieurs centaines de mégawatts, les myriades de petites unités de biomasse dans les zones agricoles de la Turquie ou de la Russie, etc.

En poussant le système aussi loin, Gregor Czisch résout LE problème majeur de ce type de scénario : satisfaire la demande à tout moment malgré l’intermittence de ces sources d’énergies renouvelables. Aussi, quand le vent vient par exemple à manquer au Maroc, il souffle en Norvège. Même constat pour le solaire : quand le ciel se couvre sur le nord du Sahara, l’ouest de l’Arabie saoudite est dégagé.

Mais il faudra encore résoudre au moins deux problèmes. Celui de l'intermittence de la production d'énergie d'abord. Et, dans une moindre mesure, celui des pertes en lignes. En effet, 5 à 7 % de l’énergie produite par les centrales n’atteint pas les consommateurs ; elle est perdue lors de son transport sur les lignes électriques. Par ailleurs, malgré les directives européennes favorisant la mise en place de marchés concurrentiels, en Europe les marchés en électricité sont encore majoritairement nationaux. Aussi, un tel réseau ne pourra voir le jour sans une réelle volonté, de la part des pays concernés, de mise en place de ce marché continental. Le problème se pose, avec d'autant plus d'acuité, pour les pays comme la Russie ou l'Arabie saoudite.

D’autres scénarios prospectifs existent. Moins optimistes sur les potentialités du renouvelable. Tous par contre insistent sur la nécessité de repenser le réseau électrique. Et certains, plutôt que de délocaliser, suggèrent de décentraliser. Plusieurs raisons à cela : le prix du kWh s’envole dès qu’il y a un coup de froid, une tempête qui fait chuter les lignes, ou une canicule (celle de 2003 a fait grimper les prix de 2 000 % !)… La construction de nouvelles lignes est devenue socialement inacceptable en Europe, à cause de la défiguration du paysage que cela entraîne (les lignes peuvent être enterrées, mais cela coûte excessivement cher). Pourtant, elle sera nécessaire si demain on met en route de nouvelles centrales de plusieurs milliers de MW pour satisfaire la demande.

Enfin, décentraliser les sites de production implique de favoriser les énergies renouvelables puisque ce sont de petites installations qui répondent le mieux à cette logique de décentralisation. Profitant par ailleurs du réseau basse tension (quand on achemine sur une petite distance, on évite le détour par des lignes haute tension), elles font l’économie du coût prohibitif de l’acheminement du transport sur le réseau "haute et moyenne tension" : 35 % du prix du kWh français.

L'Europe croit à l’avenir de la décentralisation. Après deux ans de gestation, s’est tenue en avril 2006 la première assemblée générale de la Plateforme technologique pour le réseau électrique du futur, un groupe de travail sous tutelle de la Direction générale de l’énergie. Qu’y a-t-il été dit ? Principalement que l’avenir de la décentralisation passera par l’informatique. Et plus précisément par un système fonctionnant de manière interactive entre le producteur, qui met en ligne le type de source qu’il vend et son prix, et la centrale d’achat qui représente un groupe plus ou moins gros de consommateurs. L’éolien ou le solaire pourraient ainsi être mieux valorisés.

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