A propos de transition énergétique... ou d'énergie tout court.

Difficile d'aborder un tel sujet pour des gens qui peinent à fixer leur attention sur plus de 140 caractères sur twitter ou pas plus de 2-3 minutes de lecture ce qui est annoncé dès le titre de l'article. Mieux vaut des vidéos. C'est pourtant un sujet qui mérite réflexion dans le contexte du changement climatique, du développement durable, de l'agriculture nourricière dite biologique ou non....

Selon François Roddier astrophysicien, l'énergie est le seul invariant de l'univers (lien vidéo). Et depuis la révolution industrielle commencée avec l'invention de la machine à vapeur à la fin du 18è siècle, c'est l'énergie du charbon, puis du pétrole et du gaz qui a permis la croissance exponentielle de tout, y compris des connaissances (voir ce lien et *). Et cette croissance exponentielle a toutes les chances de continuer.... quoique ... des civilisations avant nous se sont effondrées et ont disparu - Pasquans, Maya, Anasazi, Pitcain. On dira qu'ils n'avaient pas notre savoir et notre degré d'interconnexion planétaire, et donc que cela ne peut pas nous arriver!

Mais la théorie des états critiques de Per Bak physicien danois nous explique que c'est possible, comme l'explique aussi François Roddier. Pour le commun des mortels, le bon sens dit qu'on ne peut pas croître indéfiniment de manière exponentielle sans qu'il y ait un jour une rupture. Voir cet article du NYT. publié après son décès d'une grave maladie en 2002.

(*) vidéo de l'économiste Alessandro Giraudo sur l'histoire économique de l'humanité

L'énergie aujourd'hui ce sont les transports et l'électricité, du moins ce que l'on voit le plus. Mais c'est aussi la construction et les énormes engins de travaux publics qui servent à construire les bâtiments et les infrastructures... et ceux-ci sont les petits frères des énormes machines qui ont été développées pour extraire les matières premières minières dans différentes parties du monde: fer, bauxite, plomb, zinc, cuivre, manganèse, nickel, tungstène, chromite... et phosphates ... pour n'en citer que quelques uns; et en plus il y a les combustibles fossiles charbon, pétrole, gaz et l'uranium (pour la production d'électricité nucléaire). Tous ces minerais sont extraits - actuellement - dans quelques parties du monde qui en sont richement pourvues et sont transportés par mer vers les parties du monde qui les utilisent pour produire tous les biens de leur consommation effrénée et croissante: Etats-Unis, Europe, Chine et Japon. A eux quatre, ces pays produisent 70% du PIB mondial (lien). Mais il ne faut pas se focaliser sur la situation actuelle qui reflète le passé car les recherches, l'exploration jusqu'à la mise en exploitation prend de 20 à 30 ans. Il y a du potentiel partout voir cette carte pour les gisements sédimentaires contenant du cuivre (source USGS).

Appareils et machines électriques, transports terrestres maritimes et aériens, engins pour la production et l'enrichissement des minerais, engins de travaux publics, sidérurgie et métallurgie, cimenteries. industries chimiques agriculture intensive ... sont donc les principaux utilisateurs d'énergie sous ses formes: électricité et surtout aujourd'hui combustibles fossiles. La croissance économique exponentielle que nous connaissons et en corrélation étroite avec celle de l'énergie (corrélation à coefficient 99%).

L'électricité a été produite, depuis la fin de la 2è guerre mondiale en Europe et en France, dans de grandes centrales thermiques qui ont remplacé les petites centrales locales - sociétés privées ou régies municipales - non interconnectées entre elles. On produisait aussi le gaz de ville dans les mêmes conditions. La croissance de la consommation et la concentration de la production en grandes unités a nécessité la construction d'un vaste réseau filaire cuivre reliant les centres de production et tous les utilisateurs d'énergie électrique. Un turbo-alternateur doit fonctionner à vitesse constante pour assurer la qualité de courant électrique requise par les appareils: 50 Herz en Europe (60 Herz en Amérique du Nord); soit 50 cycles d'une sinusoïde par seconde. Un alternateur c'est une machine tournante constituée d'un rotor avec des pôles. L'ensemble de tous les turbo alternateurs qui alimentent un réseau électrique doivent fonctionner à vitesse constante à tout moment où ils sont utilisés, pour assurer cette qualité du courant. Production et consommation sont donc la même chose: une identité.

Passer du super concentré chez nous à du super dilué c'est la transition énergétique vers laquelle on veut aller. Ailleurs - cad. dans les pays moins développés où les habitants n'ont pas encore l'électricité ou pas assez - le super dilué pour commencer c'est mieux que de faire du super concentré. Et pas de miracle: pour produire quelle qu'énergie que ce soit; il faut du soleil. Soit du soleil concentré en bouteille par la vie de la biosphère soit dilué dans l'air et dans les deux cas il faut des matières premières extraites du sous sol pour fabriquer les machines nécessaires. Seule l'énergie nucléaire échappe à la biosphère, car c'est de l'énergie du big bang pas encore stabilisée - des atomes instables qui libèrent l'énergie par la fission..

La transition énergétique dont on nous parle c'est réduire la consommation d'électricité, par l'isolation thermique des bâtiments, augmenter la production des énergies dites renouvelables - hydraulique, solaire, éoliennes, photovoltaïque, géothermie et biomasse, modifier nos façons d'habiter, de nous nourrir et de nous déplacer - et réduire la part du nucléaire dans le mix de production d'électricité (voir ce lien). De 58 réacteurs répartis sur 23 sites en France, Nicolas Hulot nous parle d'en fermer jusque 19 (carte). Donc passer d'un réseau hyper concentré de production et hyper disséminé pour la consommation. Je n'entrerai pas dans la discussion concernant les moyens techniques de maintenir la qualité du courant à 50Herz dans un système de production aussi déconcentré. Mais il est une mesure du système qu'il faut avoir à l'esprit: c'est l'empreinte carbone de chacune de ses composantes.

Un réacteur thermique nucléaire de 600MW peut fonctionner plus de 80% des 8760h de l'année soit au moins 7000 heures et donc produire 4200GWh. Un parc photovoltaïque de 7MW peut fonctionner 1400heures et donc produire 9.8GWh. Une éolienne de 3MW qui fonctionnerait 1800heures par an produirait 5.4GWh. Ce ne sont pas du tout les mêmes ordres de grandeur.

Voir mon dossier sur le nucléaire en France. ...... Et ce fil rss

Le nucléaire ne produit pas de CO2 lors de la production de l'électricité; c'est la gestion des déchets et l’acceptabilité sociale qui pose problème. Mais au niveau mondial les recherches se poursuivent en vue de réduire l'impact des déchets, innover dans la technologie des réacteurs, voire construire des réacteurs qui produisent plus de combustible qu'ils n'en consomment. Voir ce document de l'agence internationale de l'énergie. Je note que le nucléaire est peu compétitif par rapport au charbon et au gaz, mais c'est sans taxe carbone. Si la taxe carbone était en vigueur et avec un tarif dissuasif pour les énergie fossiles de l'ordre de 100€/tonne, le nucléaire serait très compétitif (cf. les calculs de l'AIE en fin de document pré-cité).

Cela dit puisque l'énergie est l'invariant de l'univers, c'est bien le bilan carbone total qu'il faut examiner puisqu'au stade actuel comme mentionné plus haut, c'est la forme d'énergie la plus utilisée. Donc depuis les gisements d'extraction de toutes les matières premières qui entrent dans le processus de production.

Je trouve d'abord sur site de MidAmerican Energy Company cette vidéo sur la construction d'une éolienne (voir).... Cela ne concerne que le chantier de montage et il est dit que cela représente environ 70% du coût d'une éolienne.

Je trouve ensuite sur le site de la Banque Mondiale cette étude sur la flambée des besoins en matières premières que demanderait la transition énergétique (lien).

Et je rappelle ici les données relatives à la consommation d'espace d'une centrale nucléaire comparé à l'éolien et au photovoltaïque par kWh produit (lien).

L'empreinte carbone d'une centrale nucléaire est l'objet d'études données ici (lien). Un chercheur de Singapour trouve 66g CO2/kWh pour une moyenne mondiale tandis que l'Ademe et un conseil Suisse trouvent 6g CO2/kWh, et l'AIE donne 10g/kWh ceci en raison de l'énorme production.