Les carburants liquides au secours de l'électricité ?

Les carburants liquides au secours de l'électricité ?

29 Avril 2024

Depuis plus d'un siècle l'exploitation des réserves fossiles a ouvert l'accès à des quantités fabuleuses d'énergie qui ont permis le développement de la société actuelle des machines.

La nécessité de renoncer à ces fossiles place maintenant l'Humanité devant l'obligation de leur trouver des substituts sous peine d'avoir à gérer une situation catastrophique que personne ne souhaite.

La transition énergétique a pour but premier l'arrêt des émissions de CO2 fossile, qui ont déjà atteint des valeurs nocives.

Il serait irresponsable d'attendre que les réserves fossiles soient épuisées, il est désormais vital d'agir avec la plus grande urgence.

( Idéalement il faudrait même capturer et séquestrer le CO2 déjà présent en excès dans l'atmosphère, mais l'entreprise est colossale...).

Nos ancêtres se contentaient d'utiliser les sources naturelles d'énergie avec les moyens du bord : Du vent pour faire avancer les bateaux et tourner les ailes des moulins ; le courant de la rivière ou les courants de marées pour actionner la turbine des moulins ou le marteau de la forge ; du bois pour se chauffer et faire la cuisine, un âne ou un cheval pour les travaux pénibles, la force des bras pour les petits travaux et le Soleil pour faire pousser la végétation.

La notion même d'énergie était alors inconnue.

Ces méthodes rustiques pouvaient suffire, l'essentiel des besoins vitaux étant couverts ( pas toujours ) par des productions agricoles locales et un artisanat de proximité.

On ignorait ( du moins le peuple ) qu'il existait d'autres « besoins » que les besoins vitaux.

La découverte des réserves d'énergie fossile a changé tout cela en permettant le développement d'un monde de machines, lesquelles ont transformé les rêves en besoins désormais considérés comme un dû dans nos sociétés dites « développées ».

La société de consommation était née, sa prospérité étant assise sur toujours plus de besoins à satisfaire grâce à toujours plus de machines, lesquelles consomment toujours plus d'énergie.

( Mon grand père se rendait à la ville dans une charrette tirée par 1 cheval ; aujourd'hui, pour faire le même déplacement de la même maison à la même ville je fais appel à 136 chevaux...)

Les fossiles alimentent aujourd'hui 80 % de la consommation mondiale d'énergie.

Nous allons devoir nous en passer, alors que la population mondiale va croître de 8 Milliards en 2020 à 11 Milliards d'ici 2050.

Il n'est pas certain que cet aggiornamento puisse être mené à bien sans de profonds bouleversements sociétaux, qui viendront s'ajouter aux bouleversements engendrés par le réchauffement climatique désormais inéluctable...

Les sources d'énergie de substitution aujourd'hui identifiées peuvent être classées en deux groupes :

A- Les anciennes sources naturelles renouvelables traditionnelles de nos ancêtres:

- Les sources renouvelables décarbonées : Eolien, Rayonnement solaire, Hydraulique, Aéro-thermie, Géothermie.

- Les sources renouvelables à carbone recyclable : Biomasse.

B- Les nouvelles sources naturelles renouvelables:

- La fission de certains atomes radioactifs ( Energie nucléaire ).

( La fission des atomes d'Uranium est un phénomène naturel dans la croûte terrestre. Ce sont ces atomes qui, après concentration, sont placés dans les chaudières nucléaires ).

- L'Hydrogène naturel, identifié mais non encore validé ( nature de flux ou de réserves, quantités, exploitation ).

Ces sources naturelles sont déjà entrées en exploitation ( sauf l'Hydrogène naturel toujours en phase d'évaluation ), à une échelle modérée mais avec de grandes perspectives de croissance, grâce précisément à ces « machines » qui nous viennent du monde des fossiles, et qui ont permis de construire des convertisseurs d'énergie très efficaces :

Centrales thermiques, pour obtenir de l'électricité à partir de la biomasse et/ou de la fission de l'atome, ou de la géothermie profonde à haute température, ou du rayonnement solaire concentré.

Turbines à vapeur pour produire de l'électricité.

Turbine à eau réversibles pour transformer en électricité l'eau des barrages.

Moteurs « thermiques » par combustion de la biomasse.

Moteurs électriques pour obtenir de la force motrice à partir de l'électricité.

Brûleurs pour obtenir de la chaleur par combustion de biomasse.

Panneaux solaires pour obtenir de l'électricité à partir du rayonnement solaire.

Champ d'éoliennes, pour obtenir de l'électricité à partir du vent.

Barrages hydroélectriques, pour obtenir de l'électricité à partir de réserves d'eau.

Batteries électrochimiques pour le stockage de l'électricité.

Electrolyseurs, pour produire de l'Hydrogène à partir de l'électricité.

Piles à combustible, pour produire de l'électricité à partir de l'Hydrogène.

Pompes à chaleur réversibles, pour valoriser la chaleur disponible en climatisation des locaux.

Etc.

Cet arsenal de machines, construites grâce aux énergies fossiles, permettra de tirer le meilleur parti possible des sources naturelles d'énergie, mais sans avoir la certitude que cela suffira aux besoins des sociétés « modernes ».

L'électricité jouera un rôle très important, mais ne pourra pas suffire sans la participation de la Biomasse.

Et même alors, le challenge ne pourra être relevé qu'avec l'appoint d'un programme drastique d'économies d'énergie.

Les outils pour mettre en œuvre cette grande mutation énergétique sont donc déjà disponibles. Il s'agit essentiellement de remplacer les fossiles par de l'électricité ou de la biomasse dans toutes les applications, en tâchant au passage de réduire les pertes énergétiques car « il n'y en aura pas pour tout le monde ».

Tous les secteurs sont concernés, à des degrés divers.

Mais celui qui focalise l'attention est le secteur des transports, pour plusieurs raisons :

- Il est le plus visible,

- Il représente une part très importante de la consommation de fossiles et donc des émissions de CO2,

- Il intéresse tous les autres secteurs d'activités,

- Il est la principale source de pollution atmosphérique par les rejets d'échappements,

- Son rendement énergétique est le plus mauvais et, cerise sur le gâteau,

- Le pétrole qu'il consomme est une denrée stratégique qui pèse lourdement sur les relations internationales.

Donc de multiples raisons de s'en débarrasser...

D'autant plus que, sur le papier, la solution est simple  : il « suffit » de remplacer les moteurs thermiques par des moteurs électriques. Les rendements sont multipliés par trois, et il « suffira » de quelques éoliennes bien placées pour obtenir le courant nécessaire...

C'est du moins ce qu'on peut penser à première vue.

( Hélàs à seconde vue également, à en croire certaines études prospectives...)

Car il y a loin de la coupe aux lèvres.

Le pétrole possède deux énormes qualités qui lui ont permis de conquérir le Monde :

La première est son énorme capacité énergétique spécifique, 11,6 kWh/kg

( Contre 0,2 kWh/kg pour une batterie au Lithium d'automobile ...)

La seconde qualité est qu'il est à l'état liquide dans les conditions normales de température et de pression, donc aisément transportable et simple à distribuer.

( Un réservoir en tôle de 60 L permet à une voiture de parcourir 1 000 km).

Pas de problème d'approvisionnement : Une petite camionnette peut livrer 300 L de fuel au fin fond de la brousse.

Aucun autre combustible ne possède ces qualités, et de loin.

L'électricité est bien loin de cette rusticité et de cette commodité d'emploi.

Elle n'est disponible que s'il existe un réseau de distribution, et pas n'importe quel réseau ; la puissance disponible doit être en rapport avec le besoin des différentes bornes de charge qui y sont raccordées.

Le véhicule électrique doit embarquer une batterie de plusieurs centaines de kg pour une autonomie de quelques centaines de km. Autonomie qui peut être drastiquement réduite si les conditions de route sont dégradées. Et l'itinéraire doit être équipé de bornes de recharge convenablement disposées.

De vastes zones de certains territoires ne pourront pas gérer un parc de voitures électriques.

Ce problème est déjà perceptible dans nos régions développées, on imagine sans peine la situation dans les régions à faible densité de peuplement et/ou dépourvues d'infrastructures adéquates.

De plus l'entretien et la maintenance de ces véhicules requiert des précautions particulières et des compétences qui ne sont pas disponibles partout.

Concernant les transports lourds, les transports maritimes, fluviaux, et aériens, l'électricité ne convient pas pour les mêmes raisons, mais en pire.

Il existe donc une grande part du secteur des transports, y compris transports légers, qui ne pourra pas être électrifiée, et qui devra trouver ailleurs les solutions de sa décarbonation.

Plusieurs voies sont explorées, voire même déjà en exploitation :

Les biocarburants, le biogaz, les e-fuels, l'Hydrogène avec pile à combustible, dont certaines conviendraient également aux véhicules légers à moteurs thermiques.

Compte tenu des besoins et des enjeux, nul doute que ces solutions seront l'objet de recherches et de développements très actifs dans les prochaines années.

Dans ce contexte, les moteurs thermiques auront encore leur place et rempliront au moins la partie la plus importante du contrat : l'arrêt des émissions de CO2 fossile.

D'autant plus que quand il s'agira d'électrifier des centaines de millions de VPL et de VUL, la production d'électricité ne suffira peut-être pas.

( Le parc mondial de véhicule particuliers dépasse le Milliard...)

La messe n'est donc pas dite en matière de moteurs thermiques, et il est peut-être temps de trouver la vraie place de la voiture électrique qui devrait pouvoir cohabiter avec sa consœur thermique, mais pas avec les mêmes ambitions, ni les mêmes prix évidemment.

Dans l'état actuel de la technologie des voitures, des batteries, des structures de distribution d'électricité, et des réseaux de rechargement, il est prématuré de prendre des décisions définitives et d'imposer des choix technologiques aux industriels alors que ces choix n'ont pas été validés par le marché.