5 Janvier 2015
Le remplacement futur des énergies fossiles par des énergies renouvelables semble aller de soi tant est grande la confiance que nous plaçons dans la technologie, laquelle est tant décriée par ailleurs, et souvent par les mêmes!
Mais il n’est peut-être pas inutile de se demander d’où peut venir cette énergie dite renouvelable et qui semble sortir du chapeau d’un magicien à point nommé pour nous tirer d’embarras. De quelles quantités pourrons-nous disposer, et d’où proviendra-t-elle ?
Il existe bien sous nos pieds et dans les océans une réserve d’énergie absolument considérable, si énorme qu’à l’échelle humaine elle peut être considérée comme inépuisable, il s’agit de l’énergie nucléaire que l’Homme a d’ailleurs entrepris d’exploiter mais qui n’est plus en odeur de sainteté. ( Sauf dans une de ses manifestations naturelles comme la Géothermie profonde).
Il nous faut donc chercher ailleurs des sources d’énergie à la fois propres, renouvelables, accessibles, et neutres par rapport à l’environnement et à la biodiversité.
Heureusement nous vivons à l’intérieur d’un système thermodynamique ouvert, qui peut échanger de l’énergie avec l’espace qui l’entoure. Et dans cet espace il y a notamment le Soleil, qui nous envoie en permanence un flux considérable d’énergie qu’il ne tient qu’à nous d’exploiter intelligemment.
(N’oublions cependant pas notre amie la Lune, qui contribue au phénomène des marées dont l’énergie peut être en partie exploitée; nous y reviendrons).
Le Soleil rayonne un flux constant d’énergie dont la valeur à la distance du Globe terrestre (150 millions de kilomètres) est de 1 367 Watt par mètre carré, que l’on nomme « Constante solaire » car ses variations dans le temps sont minimes. La planète Terre intercepte une partie de ce flux à proportion de sa section qui est celle d’un disque de 6 370 km de rayon. La puissance radiante interceptée est ainsi de 173 000 Milliards de Kilowatts. (Ce qui ne fait jamais que 340 W/m2 en moyenne).
Environ 30% de ce flux est réfléchi par les nuages, l’Atmosphère et la Terre, et se perd dans l’espace. L’autre partie (# 70%) est absorbée par l’Atmosphère, la Terre, les Océans (# 20% par l’Atmosphère et #50% par le Sol et les Océans).
L’énergie solaire ainsi captée chaque année par l’Atmosphère, la Terre et les Océans est égale au produit de la puissance du rayonnement par le temps ( 8 760 heures),
soit 1,515 Milliards de Milliards de kWh. Ou encore : 130 millions de Mtep.
A titre de comparaison l’énergie fossile primaire consommée annuellement dans le monde entier atteint 11 000 Mtep, soit 12 000 fois moins que l’énergie reçue du Soleil dans le même temps.
Il suffirait donc de « détourner » environ 1/10 000 è de l’énergie solaire reçue pour remplacer l’énergie des sources fossiles.
A première vue l’affaire semble donc raisonnablement possible et nous pouvons dormir tranquilles.
A première vue seulement car, avant de pouvoir disposer de cette énergie, il faut pouvoir la capter, la transformer pour la rendre utilisable par notre technologie, la transporter car les besoins ne sont pas nécessairement proches des lieux de captage, et la stocker pour en différer l’usage. Le prélèvement des diverses formes d’énergie « éligibles » nécessite des installations spéciales qui ne peuvent être mises en œuvre n’importe où, et leur rendement est souvent assez faible. La zone exploitable de la troposphère se réduit à une mince couche de quelques centaines de mètres d’épaisseur, constituée de la couche basse de l’Atmosphère, des couches superficielles des océans, et du sous-sol. Par ailleurs la multiplication des installations se traduira par une emprise sur l’environnement (Terrestre, maritime, ou aérien) source de conflit avec les autres activités humaines telles que l’agriculture, la pêche, les transports maritimes et aériens, les loisirs, le tourisme. Sans parler des conflits d’intérêts.
Les micro-conflits actuels au sujet de l’implantation de quelques dizaines d’éoliennes offshore n’est qu’un pâle exemple de ce qui nous attend demain quand il s’agira d’en implanter plusieurs dizaines de milliers…
Prélever la dix-millième partie du flot d’énergie solaire reçue risque donc de s’avérer une entreprise très ardue. Certains n’hésitent pas à la considérer comme impossible, et prônent le développement de la production nucléaire en soutien des énergies nouvelles.
Sans aller jusque là, il ne faut pas sous estimer l’ampleur et les difficultés de la tâche qui nous attend au cours de ce siècle et même après. Sachant qu’il nous faudra gratter dans tous les coins pour débusquer cette énergie gratuite, il faut nous attendre à devoir multiplier les procédés et les installations.
Le rayonnement solaire a pour résultat d’augmenter l’énergie interne du système thermodynamique constitué par l’Atmosphère, la surface du Globe et les Océans. Ce surcroît d’énergie interne se manifeste de différentes façons:
- Par un accroissement de l’énergie cinétique microscopique, qui n’est pas autre chose que la température ( Chaleur sensible), et qui concerne l’Atmosphère, le sol et les océans, dont la température s’élève de 33 °C.
- Par l’énergie cinétique macroscopique, constituée par les déplacements de masses d’air (Vents, ouragans, tornades), et les déplacements d’eau (cours d’eau, courants marins ).
- Par l’énergie gravitationnelle ( mouvements verticaux des masses d’air, des masses d’eau océaniques, énergie thermo haline, énergie des glaciers).
- Par l’énergie thermodynamique ( Chaleur latente, évaporation, condensation).
- Par l’énergie chimique qui concerne en particulier les processus de la vie. ( La vie peut être perçue entre autres comme un procédé de stockage de l’énergie solaire).
C’est donc dans ces différents domaines que l’Homme peut tenter de « détourner » à son profit un peu d’énergie pour ses besoins.
Ce qu’il a fait depuis la nuit des temps, un peu comme Monsieur Jourdain faisait de la prose sans le savoir: Soit directement pour se chauffer au Soleil, ou indirectement en puisant dans le stock de la biomasse ( Bois de feu, bois de construction) et en utilisant le vent pour propulser ses embarcations, puis ses moulins également actionnés par les courants des rivières ou des marées. Récemment il a découvert en creusant le sol un stock d’énergie solaire constitué il y a des millions d’années et disponible aujourd’hui sous forme de Charbon, de pétrole et de Gaz. On sait que l’utilisation inconsidérée de ce stock crée des nuisances insupportables, à l’origine de la décision de mettre en œuvre d’autres sources énergétiques avant la survenue d’une catastrophe climatique.
Il s’agit de revenir aux bonnes vieilles méthodes du passé, mais avec les améliorations permises par la Science et le progrès technique. Divers procédés ont été mis au point, d’autres sont à l’étude, et on sait maintenant recueillir une partie de l’apport solaire d’énergie interne au système thermodynamique Atmosphère-Terre-Océans:
- Le rayonnement solaire direct est mis à profit pour obtenir de la chaleur à basse température ( Chauffe-eau solaire) ou à haute température (Centrales solaires thermodynamiques).
- Pour puiser dans la réserve d’énergie cinétique microscopique on sait mettre en œuvre des pompes à chaleur capables d’extraire le précieux fluide de l’air, de l’eau des rivières, des réservoirs souterrains géologiques, de la Mer, et même du Sol qui est en lui-même un système de stockage de l’énergie solaire.
- Le prélèvement indirect est effectué grâce aux panneaux photovoltaïques déjà largement répandus.
- Pour récupérer de l’énergie cinétique macroscopique, on exploite déjà la force des vents ( Eoliennes), la force des courants des cours d’eau, des marées, et on étudie la possibilité d’exploiter les courants marins.
- La composante d’énergie gravitationnelle résultant du rayonnement solaire est exploitée dans les centrales hydroélectriques de hautes et basses chutes, les centrales au fil de l’eau, les centrales aérothermiques.
- L’exploitation de la composante d’énergie chimique concerne la fonction Chlorophyllienne (Biomasse), déjà mise à profit par l’Homme des cavernes ( Bois de feu) et fortement modernisée aujourd’hui grâce aux procédés de transformation et de synthèse de combustibles liquides et gazeux. Les biocarburants de première génération sont déjà répandus, ceux de deuxième génération sont proches de l’industrialisation (2017), et ceux de troisième générations sont à l’étude (Algocarburants).
L’Homme dispose donc d’ores et déjà d’une large panoplie de moyens technologiques lui permettant de détourner une part suffisante d’énergie solaire pour ses besoins sans affecter le bilan radiatif du Globe.
Mais les gisements accessibles ne représentent qu’une très faible partie de l’apport solaire. Par exemple la formidable énergie des courants marins tels que le Gulf Stream, partie du circuit thermo halin entretenu par l’énergie solaire, ne pourra pas être exploitée avec les moyens identifiables aujourd’hui. Pas plus que celle des courants aériens de haute altitude comme le Jet Stream, ou les courants aériens de surface comme les Alizés. Non plus que le gradient de température entre les eaux profondes et les eaux de surface des océans, dont l’exploitation ne pourra être que ponctuelle et très localisée. L’énergie de la houle, tant convoitée, restera longtemps inaccessible à une grande échelle. Etc…
Par ailleurs, si l’on tient compte d’une part de l’accroissement prévisible de la demande énergétique ( Sauf à maintenir les trois quarts de l’humanité dans l’état de précarité énergétique), et d’autre part du rendement global des installations, ce n’est pas le dix millièmes de l’énergie solaire qu’il faudra prélever, mais plutôt le millième, voire même quelques centièmes.
Ce qui, compte tenu des restrictions d’accès citées plus haut, donne une image inquiétante de l’avenir radieux des énergies renouvelables.
Donc oui les énergies renouvelables sont disponibles en quantités importantes, et oui nous avons déjà les technologies nécessaires pour les exploiter, mais il existe un gros point d’interrogation concernant l’importance du gisement disponible avec les moyens d’exploitation dont nous disposons aujourd’hui.
Ces considérations renforcent l’urgence de la mise en œuvre de la première phase de la transition énergétique. Cette première phase permettra de valider les technologies, d’identifier les problèmes de terrain, de trouver le ou les bons modèles économiques, d’amorcer les changements nécessités par le nouveau modèle énergétique, et d’avoir une meilleure évaluation du flot d’énergie récupérable.
Or cette première phase piétine, malgré les nombreuses initiatives prises ici et là, qui ont surtout pour résultat de révéler le manque de cohérence, l’absence de concertation, voire les conflits d’intérêts, le principal étant généré par la bonne santé insolente du secteur les énergies fossiles qui continuent de fournir 80% des besoins au mépris des menaces de catastrophe climatique, dont le moins que l’on puisse dire est qu’elles n’empêchent aucun décideur de dormir.
Sur le terrain les difficultés ne manquent pas. Le problème surgit à l’occasion d’un télescopage entre d’une part l’urgence annoncée de la menace climatique qui exige des actions correctrices quasi immédiates, et d’autre part l’impossibilité de mettre en place à l’échelon mondial ces actions dans les délais souhaités en raison de l’importance des bouleversements géopolitiques et socio-économiques nécessaires.
L’erreur serait de croire qu’un tel bouleversement peut s’accomplir en quelques décennies, alors qu’un siècle ou deux seront probablement nécessaires à ce qui devra être un changement de paradigme.
Une politique de transition énergétique peut certes se décider à l’échelon national, voire régional, mais pour qu’elle soit efficace à l’échelle de la Planète elle doit recueillir l’adhésion effective de tout les pays, ce qui n’a jamais encore été accompli dans l’Histoire de l’Humanité sur quelque sujet que ce soit.
Faute d’un tel consensus ce sont les marchés qui se chargeront du problème énergétique. Et l’ont sait l’importance qu’ils accordent aux considérations écologiques.
Le combat contre le réchauffement climatique intéressera Wall-Street le jour où il permettra de dégager de confortables plus-values. Il semble que cela ne soit pas encore le cas aujourd’hui…
Le pétrole, le Gaz naturel, le Charbon et le Nucléaire se portent bien, merci. Beaucoup de pays producteurs d’énergies fossiles doivent leur stabilité économique et leur position stratégique à ces précieuses denrées. Peu d’entre eux sont prêts à abandonner leur rente énergétique pour un nouveau modèle économique dont l’efficacité n’est pas assurée.
Quant à imaginer une gouvernance mondiale capable de fixer un cap et de faire respecter des mesures contraignantes, il n’y faut même pas rêver.
Faute de pourvoir gérer le Monde à notre guise, faisons déjà en sorte de gérer notre propre boutique Européenne. Développons les outils de la transition énergétique, inventons le modèle économique qui va avec, prenons des positions sur les futurs marchés, découvrons les problèmes de cohabitation avec les énergies fossiles encore présentes pour longtemps, apprenons à vivre avec ces énergies nouvelles merveilleuses mais aussi capricieuses et souvent évanescentes.
Ne croyons pas au père Noël, les marchés ne feront pas de cadeaux, l’écologie ne nous dispensera pas du souci de rentabilité.
Quelle que soit la suite de l’histoire, il est un socle commun qui sera la base de toute stratégie future, c’est la mobilisation pour les économies d’énergie. Cette croisade mobilise chacun d’entre nous; elle concerne les logements, les transports, toutes les applications énergétiques, l’aménagement du territoire, l’organisation du travail, les communications, les loisirs. C’est l’affaire de plusieurs générations, et vouloir accélérer le mouvement ne ferait que créer une confusion contre productive.
Quelques éoliennes ici, quelques panneaux solaires là, quelques ampoules basse consommation, un peloton de voitures électriques, ne suffiront pas à faire une révolution énergétique. Il faudra beaucoup plus que cela, une redistribution des cartes, une autre façon d’occuper le territoire, d’autres modes de communication entre les peuples, des modes de vie repensés. Mais aussi une formidable opportunité de redéfinir une société planétaire bâtie sur un objectif commun plutôt que sur des affrontements stériles.
Ca vaut le coup d’essayer.
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