Le blog de doc zaius

Voiture électrique, toujours des histoires d'autonomie.

24 Février 2024

La course à l'échalote vers des autonomies miraculeuses des voitures électriques contribue au contraire à ternir leur réputation. Les clients qui achètent un tel véhicule sur la foi des chiffres officiels d'autonomie WLTP mis en avant par les constructeurs de VE déchantent lorsqu'ils sont confrontés à la réalité du terrain.

Cela nuit à la réputation des VE qui sont, par ailleurs, d'excellentes voitures.

Ces petits « arrangements » publicitaires peuvent dégoûter l'automobiliste qui acquiert son premier VE et qui découvre l'angoisse de la panne sèche, contrariété qu'il n'imaginait pas devoir affronter régulièrement avec, en sus, un réseau de rechargement de batteries dont la fiabilité et la densité sont « perfectibles ».

Voici un exemple typique :

Tel modèle récent de « petite » voiture électrique équipée d'une batterie de 60 kWh annonce une autonomie WLTP de 470 km, suffisante pour décider un client à acquérir l'objet.

Mais dans le monde réel, hors des catalogues, règnent les lois de la physique et de la technologie, qui sont insensibles aux arguments de ventes les plus convaincants.

Les batteries au Lithium de la technologie actuelle sont très performantes à conditions de respecter certaines précautions d'utilisation sous peine de voir leur durée de vie compromise, ou leurs caractéristiques dégradées.

Par exemple ( entre autres ), ne jamais décharger la batterie en dessous de 5% de sa capacité nominale, ne jamais la surcharger au voisinage de sa tension maximale, ne jamais la charger si sa température est inférieure à 0°C, et toujours surveiller sa température de fonctionnement qui doit demeurer de préférence entre +10 et +50 °C, ses meilleures performances étant obtenues entre +20°C et 40°C, etc...

Ces conditions sont, en principe, respectées grâce d'une part au BMS de la voiture, et d'autre part au logiciel de la borne de chargement qui ne délivre la puissance demandée que si les conditions requises sont vérifiées.

D'autre part, dans le mode charge rapide, les bornes de charge limitent automatiquement le mode rapide à 80% de charge pour éviter une surchauffe de la batterie, en particulier si le système de refroidissement de la batterie n'est pas suffisamment dimensionné.

( Les batteries actuelles au Lithium à électrolyte liquide sont sujettes à l'emballement thermique si leur échauffement n'est pas promptement maîtrisé ).

Sur un trajet autoroutier, la partie utilisable de la batterie de 60 kWh sera donc de 45 kWh.

Par ailleurs, sur autoroute , à 120 km/h, la consommation d'une voiture électrique moyenne est autour de 20 kWh/100 km ( au mieux...).

Entre deux arrêts pour recharge, l'autonomie sera donc de 225 km.

C'est-à-dire moins de la moitié de l'autonomie annoncée dans le dépliant publicitaire.

Cet écart énorme, et systématique, dépasse l'entendement* et ce résultat devrait être clairement signalé à l'acheteur, ce qui n'est évidemment pas le cas, ou alors de manière très vague.

( Cet écart provient de la très grande différence de capacité énergétique spécifique entre l'essence et la batterie au Lithium :

14 kWh/ kg pour l'essence et seulement 0,2 kWh/ kg pour la batterie Lithium.

 Une batterie Li actuelle de 60 kWh pèse ainsi environ 300 kg, ce qui est un maximum de surpoids tolérable pour un véhicule de tourisme.

Malgré son meilleur rendement énergétique, le VE à batterie doit supporter ce handicap, en attendant l'aboutissement des recherches sur des technologies nouvelles...)

* ( cette faible autonomie sur autoroute est encore réduite si la climatisation est utilisée, et/ou en cas de vent contraire et/ou de profil montagneux de la route , et/ou de pleine charge du véhicule, et/ou d'ajout d'une remorque...).

L'autonomie annoncée par le dépliant correspond à des conditions d'utilisation définies par le protocole WLTP parfaitement officiel, mais qui correspondent à des usages qui n'ont rien à voir avec les conditions autoroutières.

Ceci devrait être clairement exposé à l'acheteur, ainsi que les problèmes qu'il rencontrera dans des conditions hivernales ou estivales, avec ou sans climatisation, avec ou sans remorque, ainsi que les conditions de recharge compatibles avec le modèle convoité ( Notamment le régime de charge rapide supporté par la batterie ).

A ce problème d'autonomie, inexistant pour les voitures thermiques, s'ajoute le problème de la charge rapide.

La charge d'une batterie peut s'effectuer à faible courant, typiquement C/0,1 qui correspond à une puissance de 6 kW pour une batterie de 60 kWh, dans le cas d'une charge sur un chargeur adéquat. La durée de la charge complète est alors de 8 à 10 heures.

C'est la configuration « charge à domicile », compatible avec les possibilités des contrats ENEDIS classiques, mais avec un chargeur dédié évidemment car le courant est quand même de 25 Ampères !

La charge peut également s'effectuer rapidement, voire très rapidement, sur une borne capable de délivrer un très fort courant, et donc une très forte puissance, à condition que la batterie soit spécifiée apte à supporter ce régime.

Pour un régime de charge à C 3 par exemple, notre batterie de 60 kWh sera rechargée à 80% en un quart d'heure sur une borne de 150 kW.

Mais le régime C 3 n'est pas accepté par toutes les batteries, les meilleures acceptent C2 dans cette gamme de produits.

( Car il y a aussi une échelle de performances pour les batteries. La capacité est une chose ; mais la fiabilité, les conditions de recharge, la résistance interne, la gamme de température, le cyclage, le système de refroidissement, etc, sont des paramètres qui font la différence entre une bonne batterie et une batterie lambda. Et le prix bien sûr...).

Il existe également des bornes de 350 kW, qui correspondent au futur marché de la charge rapide des batteries de 150kWh qui sont aujourd'hui dans le haut de gamme mais sont appelées à équiper le moyen de gamme dans quelques années. Ces bornes seront compatibles avec les deux standards ( 400 V et 800 V ).

Entre 6 kW et 350 kW il existe toute une famille de bornes de charge de puissances diverses. L'appellation «borne de charge rapide » est vague, elle désigne plus ou moins toute borne capable de délivrer plus de 50 kW en courant continu.

Dans notre exemple d'une batterie de 60 kWh, la partie utilisable en charge rapide est d'environ 45 kWh. Chaque recharge ( tout les 225 km sur autoroute ) sur une borne de 50kW durera donc une heure ( régime C1 ), soit trois heures « perdues » pour un parcours autoroutier de 700 km environ.

C'est évidemment inacceptable dans le cadre d'un usage fréquent.

Pour réduire ce temps de recharge à 20 minutes environ, il faut donc des bornes de 150 kW.

Mais encore faut-il que notre batterie soit capable de supporter le régime de charge C3 , ce qui n'est pas automatique ( en fait c'est plutôt rare, et cher ).

( sur les modèles de milieu de gamme, le régime de charge est au mieux limité à C2 , ce qui limite la puissance de charge à 100 kW pour notre batterie de 60 kWh) .

Par contre, en utilisation urbaine ou périurbaine, avec recharge au domicile sur un chargeur domestique, ce problème d'autonomie ne se pose pas, car les distances journalières et les vitesses pratiquées sont faibles et la récupération d'énergie au freinage est efficace. L'autonomie se rapproche alors de la valeur catalogue et tout va pour le mieux.

Mais pour des déplacements sur longues distances, il est nécessaire de programmer les recharges de la batterie et choisir l'itinéraire en conséquence, ce qui constitue une « charge mentale » supplémentaire que certaines personnes n'accepteront pas aisément.

La très grande dépendance de l'autonomie des VE aux conditions d'utilisation est donc un problème qui ne doit pas être glissé sous le tapis, tout au moins dans la perspective de l'interdiction de la vente de véhicules thermiques dès 2035.

Pour que ce vœux soit réalisable, il faudrait améliorer sérieusement quelques points :

- Doubler la capacité spécifique énergétique des batteries pour atteindre 100 kWh utiles pour un poids de 300 kg et 500 km d'autonomie sur autoroute.

- Garantir un régime de charge C3 pour une charge en 20 minutes sur des bornes de 300 kW.

- Réduire les coûts pour développer le marché hors subvention.

- Développer le réseau de stations de recharge dans une optique d'unification des procédés, d'augmentation des puissances vers 300 kW compatibles 400 et 800 V.

Faute de quoi on peut craindre que l'objectif de 2035 ne sera pas réalisable ( 100% des ventes de voitures neuves ).

Compte tenu du « retard » actuel dans la réalisation des quatre conditions ci-dessus, il est plus que vraisemblable que Bruxelles devra reconsidérer sa position et repousser le délai fixant à 2035 l'interdiction des ventes de voitures thermiques.

D'autant plus que cette ukase élimine de facto la possibilité d'une solution complémentaire utilisant les biocarburants et/ou les e-fuels, qui auront leur rôle à jouer dans la transition énergétique.

La décision de Bruxelles, qui consiste à brûler ses vaisseaux pour éviter tour retour en arrière , revient à jouer aux dés le sort de l'industrie automobile européenne.

Une manœuvre de tripot.

Les élections auront lieu en Juin.

Qui acceptera de jouer aux dés le sort de l'Europe ?

Impact réel des voitures thermiques sur les émissions de CO2 mondiales.

03 Février 2024

Le Monde ( Pays développés ) s'est trouvé un bouc émissaire sur lequel se sont focalisées les autorités « responsables » de la mise en œuvre de la transition énergétique : Il s'agit des VP ( Véhicules particuliers ) dont la consommation d'énergie fossile « serait » une des principales causes du naufrage climatique dont nous sommes menacés.

Qu'en est-il exactement ?

Le parc mondial de VP à moteurs thermiques s'élève aujourd'hui à 900 Millions environ..

Il s'agit d'une moyenne de différentes évaluations, dont celle de l'IFPEN. On imagine sans peine la difficulté d'évaluer exactement ce parc dans lequel figurent des véhicules dont l'ancienneté et l'origine sont parfois douteuses, et dans des régions où les informations sont inexistantes.

Quoi qu'il en soit ce parc est en augmentation et le Milliard sera rapidement dépassé.

(Ici il faut faire une remarque :

les spécialistes de la démographie prévoient une population mondiale « plafonnant »  à 10 Milliards d'Humains d'ici 2050. Soit 50 % de plus qu'aujourd'hui.

D'autres spécialistes prévoient dans le même temps une amélioration des conditions de vie des pays en voie de développement.

Si ces deux prévisions se réalisent, elles s'accompagneront, entre autres, d'une très forte demande de mobilité individuelle, donc de voitures.

En rapprochant ces tendances, les économistes concluent que le parc de VP pourrait atteindre les deux Milliards dans le courant du prochain siècle.

A moins que quelque événement planétaire funeste ne vienne mettre un terme à cette frénésie démographique... Mais le pire n'est jamais sûr ).

Où en sommes-nous aujourd'hui ?

La consommation moyenne des VP thermiques est de 8 L/100 km, pour une moyenne de 12 000 km parcourus par an, soit 960 L par an et par véhicule.

Les 900 Millions de VP actuels consomment donc annuellement 864 GL ( Giga-litres ).

( Essence et Diesel confondus ).

Chaque litre de pétrole contient environ 10,7 kWh d'énergie, ce qui nous donne une consommation annuelle totale du parc mondial de VP de : 9 200 TWh. ( essentiellement des véhicules thermiques encore aujourd'hui ).

Par ailleurs, la consommation mondiale d'énergie toutes sources confondues s'élève à 167 000 TWh environ, dont 81,8% de fossiles, soit 136 000 TWh.

( 31,6% de pétrole, 26,7% de charbon, et 23,5% de Gaz naturel).

Avec une consommation de 9 200 TWh, les VP thermiques représentent donc 6,8 % du total des énergies fossiles consommées annuellement. Leurs émissions de CO2 sont donc à peu près dans le même rapport.

L'électrification complète du parc mondial de VP apporterait donc au mieux* une réduction de 6,8% des émissions de CO2 mondiales, ce qui ne résout qu'une faible partie du problème.

*Au mieux signifie à deux conditions :

- Que la totalité du parc de VP soit électrifiée.

- Que cette électricité soit décarbonée.

On peut alors se demander si ce relativement faible impact suffit à justifier la priorité absolue mise sur l'électrification du parc de VP, compte tenu des problèmes rencontrés ( Augmentation de la

consommation de cuivre et de matériaux rares, minage des matériaux spécifiques, rareté de certains d'entre eux, réseaux de recharge des batteries, bouleversement évident d'un secteur de marché mondial à forte main d’œuvre, etc.

( Bouleversement dont on peut déjà constater les effets sur les grands équilibres industriels et commerciaux du secteur automobile, alors que ce nouveau marché est encore en phase de lancement ).

L'énergie fossile consommée mondialement aujourd'hui par les VP ( 9200 TWh ) sera remplacée par de l'électricité à hauteur de 2500 TWh environ si l'on considère une amélioration du rendement d'un rapport quatre. ( 8 L/100 km d'un côté, et 20 kWh/100 km de l'autre ).

( Il faudra quand même l'équivalent de 200 réacteurs nucléaires de 1600 MW chacun pour produire cette énergie

Pour la France, 8 EPR « suffiraient » pour nos 40 Millions de VP actuels).

Grâce à quoi nous auront résolu le problème des VP, qui ne représentent aujourd'hui que 6,8% des émissions de CO2.

Il restera toutes les autres activités, qui représentent 93,2 % de la consommation mondiale de fossiles, donc 93,2% des émissions de CO2 pour 126 000 TWh d'énergie fossile consommée hors secteur des VP .

Et ces secteurs sont nombreux :

Centrales thermoélectriques.

Transports routiers de marchandises.

Transports routiers de voyageurs.

Transports maritimes de toutes natures.

Transports fluviaux.

Transports aériens de personnes et de fret.

Engins de chantiers.

Hauts fourneaux.

Industrie

Cimenteries.

Voies de communications.

Travaux publics.

Pétrochimie

Chauffage-climatisation de tous bâtiments.

Génération de chaleur industrielle.

Etc.

L'électrification des VP est donc l'arbre qui cache la forêt.

Le choix du secteur des VP pour imposer « à la hussarde » l'électrification s'est appuyé sur plusieurs arguments.

Certains sont consistants, d'autres sont plus discutables :

- En dehors des marchés de flottes, le marché des VP s'adresse à des individus, lesquels sont sensibles au démarchage publicitaire, et donc plus faciles à convaincre d'acheter un nouveau produit sur la foi d'arguments de vente simplistes, voire émotionnels.

- Le marché des VP est assimilable à un flux continu qui se renouvelle sur vingt ans environ. Il « suffit » donc d'introduire la motorisation électrique dans les nouveaux modèles pour obtenir en vingt ans un renouvellement complet du parc, comme ce fut le cas dans le passé pour des innovations comme les freins à disques, l'ABS, l'allumage électronique, l'injection, le pot catalytique, le système de navigation, etc.

- Cette opération apportera en sus une amélioration considérable du rendement énergétique.

- L'apparente facilité de l'opération : il « suffira » de remplacer un moteur thermique par un électrique et un réservoir en tôle par une batterie.

- Les solutions décarbonées d'énergie électrique fourniront naturellement l'électricité pour charger les batteries.

- Au plan des coûts de fabrication la différence sera minime, le surcoût de la batterie étant compensé par la « simplicité » de la motorisation électrique.

- L'automobiliste appréciera la réduction du coût de carburant apportée par le passage à l'électrique, et la facilité d'utilisation.

(Quelques « empêcheurs de tourner en rond » avaient bien rappelé le problème de la batterie, qui avait déjà dans le passé provoqué l'abandon de cette solution électrique, mais leurs avertissements ne furent pas pris en compte).

Dans la réalité le passage à l'électrique s'est révélé beaucoup plus compliqué que prévu, nécessitant de nouvelles conceptions de voitures pour améliorer les qualités aérodynamiques, gérer l'augmentation du poids due à la batterie, de nouvelles conceptions de pneus pour réduire la résistance à l'avancement, de nouveaux systèmes de climatisation de l'habitacle pour compenser l'absence de chauffage du thermique, un système de gestion de climatisation de la batterie, un renforcement du châssis qui est dorénavant conçu autour de la batterie, une isolation thermique de l'habitacle pour réduire les besoins de chauffage-climatisation, etc. Toutes choses qui font du passage à l'électrique une opération industrielle beaucoup plus complexe que prévue.

Il ne s'agit plus d'un « simple » changement de moteur, mais bien de fabriquer un nouveau produit industriel, nécessitant de nouvelles technologies, de nouvelles compétences, de nouvelles usines, de nouvelles machines, de nouveaux processus industriels, de nouveaux matériaux, et surtout de nouveaux problèmes à résoudre, dans des technologies de pointe inhabituelles dans l'industrie automobile : La batterie bien sûr, mais aussi l'électronique de gestion de la commutation de puissance à haute fréquence nécessitant des semiconducteurs de pointe, et les moteurs électriques à très haut régimes de rotation ( 18 000 tr min et plus) , le tout sous des tensions inédites dans le monde de l'automobile ( 400 V, puis 800V), qui font du VE actuel un objet de très haute technologie, donc très cher.

De plus, l'usage du VE, sensé être aussi simple qu'un jouet d'enfant, s'est révélé au contraire très exigeant au plan de la gestion de l'autonomie, qui demande une attention particulière pour éviter la panne sèche, attention qui rebute une partie de la clientèle, et qui de toutes façons, ne fait que tenter de masquer le problème de l'autonomie insuffisante.

( Il existe même des stages de formation pour apprendre à gérer l'autonomie d'un VE!!!)

Cette insuffisance de l'autonomie, connue dès d'origine, avait été sous-estimée au prétexte que les progrès de la technologie des batteries y remédieraient rapidement.

Hélas, pour augmenter l'autonomie il a fallu augmenter la capacité de batterie, ce qui en augmentait son poids et son coût déjà élevés, tout en augmentant le temps de charge que la technologie peine à améliorer.

Et bien sûr les baisses de coût de production des batteries sont compensées par l'augmentation des capacités, qui dépassent maintenant les 50 kWh et 80kWh pour les berlines, voire même davantage..

( Il faut près de 200 kWh de batterie pour égaler l'autonomie d'un VP thermique équipé d'un simple réservoir en tôle de 70L).

Quant aux réseaux de recharge des batteries, ils peinent à suivre l'évolution constante des besoins et des normes.

Le coût de la recharge de batterie est impossible à prévoir, il varie selon le gestionnaire des bornes, selon le type de charge demandé, selon la durée de l'opération, selon la puissance disponible, et même selon l'heure...

Les prix sont fantaisistes puisque la station ne vend pas des kWh, mais un service.

Le mode « charge au domicile » n'est pas disponible ( sauf exception) dans l'habitat collectif et/ou lorsque la voiture est garée sur la voie publique.

Les aides des états ont permis de démarrer le marché, mais ce système de financement ne peut pas se poursuivre pour des quantités significatives, pour des raisons évidentes.

( Il ne correspond à aucun modèle économique, il est insoutenable sur la durée ).

Tous ces problème (de jeunesse?) ne sont pas propices à une croissance dynamique du marché.

( Ceci n'est pas un plaidoyer contre la voiture électrique, au contraire. Identifier les problèmes pour mieux les résoudre, n'est-ce pas le rôle de la médecine ? ).

Dans ce contexte, la décision de Bruxelles d'interdire de facto la commercialisation des VP neufs thermiques dès 2035 est saugrenue et revient à casser le thermomètre pour faire tomber la fièvre.

Nous devrons donc très probablement conserver les VP thermiques très au-delà de 2035.

Si l'on veut malgré tout réduire leurs émissions de CO2, il faut trouver une solution pour décarboner ces moteurs.

La solution technique de décarbonation est le remplacement des carburants fossiles par des biocarburants.

S'ils n'apportent aucune amélioration des rendements dans les moteurs thermiques, au moins ils ont l'avantage d'être neutres en Carbone, ce qui est quand même le but ultime de la transition énergétique.

Mais, à terme, cette solution suppose une prise en compte de la pollution liée au moteur à combustion interne.

D'autre part, on sait ( On devrait savoir ) que la compensation de l'intermittence des renouvelables ( Eolien et Solaire ) nécessite de disposer d'un parc de relève de base et pilotable capable d'intervenir dans des délais de quelques minutes. Seules des centrales thermiques en sont capables.

Et ces centrales devront évidemment être alimentées ( certaines le sont déjà ) par une source neutre en carbone, donc issue de la Biomasse ( Du Biogaz en l'occurrence, dans des CCCG à haut rendement ).

Par ailleurs cette même biomasse est déjà largement utilisée dans la génération de chaleur basse température dans de nombreuses applications, et sans déranger personne ( pour le moment...).

Les Biocarburants en font partie. Pourquoi ne pourraient-ils pas remplacer les carburants fossiles dans nos voitures ( Ce qu'ils font déjà à petite échelle ), dès lors qu'ils auront, de toutes façons, un rôle important à jouer, car l'électricité ne pourra pas tout ?

A cette condition la voiture électrique pourra se développer à son rythme, et prendre des parts de marché normalement sans avoir à recourir à des ukases stupides qui ne peuvent que déstabiliser un marché fragilisé par ce tsunami technologique.

Bien sûr ces biocarburants ont des défauts. Mais ces défauts sont déjà moins gênants si l'on utilise la deuxième génération, et pourquoi pas la troisième ?

( « On » n'a pas hésité à lancer un marché mondial de la voiture électrique, sachant que la technologie de batteries n'est pas au point, mais en postulant des améliorations à venir, qui résoudraient tous les problèmes.

Pourquoi refuser de faire de même avec les biocarburants?)

Les quatre volets de la transition énergétique.

18 Janvier 2024

La transition énergétique est, au sens propre, l'affaire du siècle. De sa réussite ou de son échec dépendent les conditions dans lesquelles nos descendants vivront le prochain siècle.

Avec un tel enjeu, les débats sur l'opportunité de planter des éoliennes ou construire des centrales nucléaires est une sorte de guerre picrocholine, puisque aussi bien nous savons que nous aurons besoin des unes et des autres pour suppléer à l'abandon des fossiles.

Le problème n'est donc plus de savoir avec quoi nous allons remplacer les fossiles, mais plutôt comment nous allons réussir à changer le Monde pour permettre à notre civilisation de continuer à exister sans eux, ce qui est un challenge d'une autre ampleur.

Lorsque ces fossiles, qui sont encore le sang qui maintient nos sociétés en vie, ne seront plus qu'un mauvais souvenir ( 2050, 2080 ? ), l'énergie qui fera fonctionner le monde d'après sera issue de deux types de sources:

Des sources renouvelables décarbonées: Eolien, Solaire, Hydraulique, Géothermie, Nucléaire.

Des sources renouvelables à carbone recyclable : Biomasse solide, liquide, gazeuse.

( Certains souhaitent bannir le nucléaire de la liste des sources d'énergie éligibles, en raison des risques associés. D'autres, parfois les mêmes, souhaitent bannir la biomasse, au motif que sa production massive viendra contrarier les productions vivrières.

Ce mouvement d'opposition larvée constitue un problème à part entière, susceptible de perturber l'établissement d'un consensus planétaire sur un programme commun de développement des renouvelables et sur les investissements correspondants.

A ce mouvement vient s'ajouter l'absence d'un consensus solide sur la responsabilité des fossiles dans l'accroissement du taux de CO2 atmosphérique, ces « négationistes » n'étant pas forcément les mêmes que les opposants au nucléaire et/ou à la biomasse.

Il résulte de tout cela que le mouvement vers les énergies nouvelles n'est soutenu que par un « consensus mou », que les gouvernements ont beaucoup de mal à transformer en « élan planétaire ».

En témoignent les brillants résultats de la COP28.

Il appartiendra à chaque Etat de décider sur ces points en toute souveraineté, et d'en subir les conséquences éventuelles...L'aspect « électoral » n'étant pas la moindre des préoccupations).

Malgré ces quelques réserves, la transition énergétique aura lieu « par la force des choses » puisque les réserves fossiles s'épuiseront inexorablement et qu'il faudra alors faire feu de tout bois, au sens propre.

Il est probable que leur présence sur les marchés demeurera significative au moins jusqu'à la fin du présent siècle, sauf circonstances « imprévisibles » susceptible d'abréger leur emploi.

Cette énergie renouvelable et/ou à carbone recyclable sera, comme aujourd'hui, utilisée pour produire de la chaleur, de la force motrice, de l'éclairage, et alimenter des processus chimiques, des processus de traitement de l'information, de transmission et de stockage de données.

Tous les scénarios sont ( doivent être ) basés sur une population de Dix Milliards d'habitants, voire davantage, avec des niveaux de vie alignés sur ceux des pays actuellement développés.

( Sauf erreur ces conditions sont implicitement incluses dans tous les scénarios ).

Il est impossible de dire précisément aujourd'hui quelle sera la part des renouvelables décarbonées et la part de la Biomasse dans le mix énergétique mondial à la fin de ce siècle, à plus forte raison dans le prochain.

«  On » considère généralement que la production des renouvelables décarbonées, essentiellement de l'électricité, permettra de convertir à l'électrique une grande partie des applications de force motrice et de génération de chaleur, avec au passage le bénéfice d'un fort accroissement du rendement énergétique grâce au moteurs électriques, aux pompes à chaleur, et aux travaux visant à réduire les pertes énergétiques dues à une mauvaise isolation thermique et à une mauvaise conception des matériels.

La biomasse serait alors utilisée dans les applications  non convertibles à l'électricité:

- Pour les applications de force motrice qui ne peuvent être électrifiées soit pas manque de réseau électrique, soit à cause du poids excessif des batteries, ou pour toute autre raison.

- Pour produire de l'électricité afin de compenser l'intermittence des renouvelables ( Centrales à Biogaz CCCG )

- Ou tout simplement parce que la production d'électricité ne sera pas suffisante pour couvrir tous les besoins.

Ce bouleversement énergétique concernera tous les aspects des activités humaines puisque c'est notre façon d'utiliser l'énergie qui se trouve remise en cause.

On peut décrire cette tâche immense en quatre volets :

- Le premier concerne le remplacement des énergies fossiles par des énergies renouvelables.

- Le second concerne l'adaptation du monde des « machines » à la ou aux nouvelles formes d'énergie qui remplaceront les fossiles.

- Le troisième concerne la mise en œuvre d'un vaste programme d'économie d'énergie, puisqu'il est désormais admis que les renouvelables ne suffiront pas à elles seules à fournir les futurs besoins dans les conditions actuelles de prodigalité.

- Le quatrième volet concerne la gestion de tous les problèmes environnementaux, présents ou à venir, causés par le changement climatique déjà à l’œuvre et dont les premiers effets sont constatables.

( Il y aurait peut-être lieu d'ajouter un cinquième volet qui concernera la gestion des grands mouvements de populations sous la pression de conditions climatiques devenues intolérables. Mais le pire n'est jamais sûr...).

Le problème de la recherche des éventuelles sources d'énergie de remplacement nous sera épargné puisqu'elles existent déjà :

Eolien, Solaire, Hydraulique, Géothermique, Biomasse, Nucléaire, tout cela tourne déjà de manière satisfaisante, il « suffit » de pousser les feux au niveau requis ( QSP ) pour réaliser l'aggiornamento qui nous portera vers un monde décarboné.

( Dans le même temps seront poursuivies les recherches pour la seconde génération des énergies renouvelables : Filière Hydrogène naturel, biocarburants de troisième génération, Géothermie profonde, filières nucléaire « propre s», fusion nucléaire) .

Le premier volet ne pose donc pas de problème de fond puisque les technologies existent, les sources d'énergie verte existent partout, ont été expérimentées partout, et les coûts d'exploitation ne sont pas prohibitifs. On peut même parler retour sur investissement et taux de réactualisation, ( Certains investisseurs ont déjà gagné beaucoup d'argent avec les renouvelables... )

Ces nouvelles énergies, déjà en exploitation à des niveaux plus ou moins élevés, devront faire l'objet d'investissements très lourds, qui doivent être validés en fonction d'une programmation sur plusieurs décennies.

L'objectif planétaire ultime est de maintenir le taux de CO2 atmosphérique en-dessous de la valeur convenue lors des réunions internationales ( COPxx ).

Cet objectif planétaire se traduit pour chaque pays par la nécessité d'un plan de réduction de son empreinte carbone, dont la valeur est convenue au cours des mêmes réunions.

Les résultats sont collationnés périodiquement, et les programmes ajustés s'il y a lieu.

Ce système de pseudo contrôle est évidemment perfectible, mais il a le mérite d'exister.

Pour chaque pays, ou région regroupant plusieurs pays dans un consortium économique, il est clair que la décision d'investir dans tel ou tel système de production d'énergie renouvelable, doit être prise dans le cadre d'un plan national ou régional sous peine de résultats chaotiques et peu en rapports avec les vrais besoins.

Pour le deuxième volet, l'adaptation du monde des machines aux nouvelles formes d'énergie, il existe encore une inconnue, qui est l'importance future qui sera accordé à la biomasse.

Contrairement à l'éolien, au solaire, à la géothermie, ou au nucléaire, qui fournissent de l'électricité et de la chaleur sans combustion, donc sans CO2, la Biomasse fournit de l'énergie ( chaleur ) par une combustion qui dégage du CO2.

Ce CO2 est considéré comme neutre en raison de son caractère recyclable.

Pour cette raison la biomasse est admise parmi les sources d'énergie décarbonée, sous ses diverses formes : Solide ( Bois bûche, granulés, sciure, copeaux, déchets organiques solides, bois de recyclage, etc ), liquide ou gazeux ( Biocarburants, Biogaz ).

Ces produits issus de la biomasse peuvent être utilisés dans les machines qui utilisent aujourd'hui des combustibles fossiles. Ils peuvent également être transportés et distribués comme les fossiles.

Les seules raisons qui pourraient justifier leur mise à l'écart pour la transition énergétique sont d'une part leur mauvais rendement énergétique dans les moteurs à combustion interne et d'autre part leur caractère de concurrents des cultures vivrières .

Mais il peuvent constituer un recours, provisoire ou pas, pour alimenter les machines mobiles qui, pour des raisons diverses, ne pourraient pas être convertie à l'électricité avec les technologies actuelles ou pour toute autre raison ( Absence de réseau électrique, poids excessif des batteries..) .

Il existe donc une incertitude sur le sort futur de la biomasse, qui pourrait se voir limitée dans son développement pour l'une ou l'autre de ces raisons. Elle serait alors réservée à certains usages particuliers.

Cette incertitude est un obstacle à l'établissement de prévisions fiables pour la répartition entre électricité et biomasse pour les décennies prochaines.

( D'autant plus que la biomasse sera très utile pour produire de l'électricité en relève de l'intermittence des renouvelables....)

Le troisième volet, les économies d'énergie, se trouve heureusement couplé aux précédents :

L'électrification des applications de mobilité et de climatisation ( pompes à chaleur ) induira dans son principe des gains considérables d'efficacité énergétique.

Les travaux de rénovation thermique des bâtiments et le durcissement des règles de construction ( Bâtiments « zéro énergie » ) réduiront également significativement les besoins.

La mise œuvre du « réseau intelligent » incluant la participation des consommateurs à la gestion du réseau ( Gestionnaire d'énergie, batterie domestique, installation de charge de batterie, production domestique d'électricité ( panneaux solaires...) permettra d'optimiser le parc de production d'énergie afin d'éviter des excès de puissance installée mal utilisée.

La part d'autoproduction des utilisateurs est appelée à augmenter grâce aux panneaux solaires photovoltaïques et/ou thermodynamiques, éventuellement éoliennes en cluster avec stockage communautaire.

Par ailleurs, une rationalisation du secteur des transports collectifs et une meilleure gestion de l'urbanisation des sols, devraient permettre à terme une maîtrise de la mobilité et donc de la consommation d'énergie.

D'autres sources d'économie d'énergie impliquent des changements dans les structures de l'industrie et des services, notamment les transports routiers, maritimes, fluviaux, aériens, les réseaux d'approvisionnement, les échanges internationaux, la relocalisation de certains produits, les circuits courts, etc, tout cela conduira à une baisse de la demande d'énergie.

Le quatrième volet, la mitigation des conséquences catastrophiques du changement climatique, est une obligation qui incombe aux Etats, les prémices en sont déjà perceptibles :

- Impacts sur le régime des eaux et donc sur l'agriculture, l'élevage, la foresterie, les sécheresses.

- Accroissement des catastrophes « naturelles » : tempêtes, incendies de forêts, inondations, grêle...

- Elévation du niveau de la mer : Atteintes sur les activités humaines sur les littoraux exposés.

Etc...

Certains pays sont déjà confrontés dramatiquement à ces menaces, dont la gestion pose d'ores et déjà des problèmes de financement et surtout de mouvement de populations.

L'ampleur, et le coût, de ce vaste programme n'est pas encore réellement entré dans les esprits. Il ne s'agit plus de Milliards, mais de milliers de Milliards qui devront être dépensés non pas pour réaliser des bénéfices, mais simplement pour survivre et permettre aux générations futures de perpétuer un mode de vie pas trop dégradé.

Il existe un courant de pensée préconisant un retour à des modes de vie plus économes en énergie et moins dépendants du machinisme. Rien ne permet de penser à priori que cette vision du futur est utopiste. A nous de démontrer ( ou pas ) qu'il existe une voie intermédiaire susceptible d'être partagées par quinze Milliards d'Humains....

Car la perpétuation du mode de vie actuel machiniste et énergivore n'est pas garantie pour le prochain siècle, les utopistes d'aujourd'hui sont peut-être les prophètes de demain...

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Les énergies décarbonées, oui, mais lesquelles ?

28 Novembre 2023

Le pétrole et le gaz nous ont habitués à disposer d'une énergie facile d'accès, disponible en tous lieux en quantités illimitées, et sans installations encombrantes, disgracieuses, voire polluantes, susceptibles de nous gâcher le paysage puisque ces produits proviennent de contrées lointaines qui se chargent de l'arrière-cuisine. Nous n'avions que la peine d'ouvrir les robinets des gazoducs, des oléoducs, ou vidanger les tankers ... Et payer la petite note bien entendu.

( Et assumer une dépendance énergétique vis à vis de sources d'approvisionnement souvent discutables...)

Mais cette vie de château ne saurait durer encore bien longtemps puisque d'une part ces sources vont se tarir bientôt ( Le « peak oil » serait déjà derrière nous selon les « experts » ) et d'autre part les émissions de CO2 associées à leur utilisation sont nuisibles à la stabilité du climat de la Planète et donc doivent cesser le plus vite possible.

Deux raisons donc de cesser de consommer ces produits dont nous sommes devenus les esclaves.

( Biens d'autres malédictions nous menacent à terme, mais chaque chose en son temps, l'urgence est mise sur la chasse au CO2 dont les dégâts sont déjà constatables ).

Cette nécessaire transition énergétique pose à l'Humanité un problème inédit :

Les civilisations « modernes », et donc l'humanisme qui les sous-tend, se sont développées sans aucune espèce de préoccupation concernant l'avenir de la Planète et donc la permanence des ressources qu'elle nous procure, et des paramètres qui définissent l'environnement ( Températures, niveau des océans, données climatologiques, etc...).

Dans les temps préhistoriques, l'adéquation entre les besoins des sociétés humaines et les ressources naturelles appelées à les satisfaire s'effectuait naturellement comme on peut le voir ( encore...) actuellement pour les espèces « sauvages » dont la population s'ajuste à la quantité de ressources disponibles, qu'il s'agisse de proies animales ou de végétaux.

La « civilisation », celle de l'Histoire, a permis à l'Homme de rompre cette équation par un contrôle de son environnement grâce à la domestication du feu, puis l'invention de l'outil, la domestication animale, et l'utilisation des forces de la nature, force du vent, force de l'eau des rivières.

La découverte récente ( Deux siècles sont une seconde pour le cosmos ) à la fois de la machine à vapeur, du pétrole, du moteur à combustion, et de l'électricité, a provoqué une explosion du machinisme qui, en s'appuyant sur l'énergie inépuisable des fossiles, a permis l'explosion démographique que l'on sait, accompagnée d'une explosion de la consommation d'énergie et du pillage des ressources de la Planète.

( Oui, cela fait beaucoup d'explosions ; gardons-nous de l'explosion ultime qui mettrait fin à l'expérience...).

Pour les deux raisons citées plus haut, et d'autres qui en sont les conséquences ( Pollution de l'environnement, destruction de la biodiversité...) il semble que le temps soit venu de mettre fin à cette insouciance et de prendre des mesures afin de garder cette Planète habitable pour nos descendants.

( La lutte contre le CO2 n'est que la face visible de l'iceberg ).

Les préoccupations écologiques sont longtemps demeurées l'apanage d'une minorité éloignée des centres de décisions, et les notions de préservation de la Planète ont longtemps été confinées dans des ouvrages lus essentiellement par les seuls écologistes.

Cet aveuglement collectif, qui nous a amenés à glisser sous le tapis tous les indices témoignant d'une catastrophe en gestation au profit d'une « rentabilité économique » immédiate, nous place aujourd'hui en situation d'avoir à résoudre tous les problèmes à la fois, c'est le coup de pied dans la fourmilière.

La réalité fait désormais sortir l'écologie de son placard académique vers son nouvel état de grande cause humanitaire, que les investisseurs ne sont pas préparés à traiter car il faudra investir beaucoup pour n'en recueillir les fruits que dans les générations futures, ce qui est contraire aux usages actuels plutôt du genre « I want my money back as soon as possible... ».

Les politiques ( c'est-à-dire les décideurs ? ), sont devant la transition énergétique comme la poule qui aurait couvé un œuf de canard; qu'est-ce que c'est, que vais-je pouvoir faire avec ce truc, en quoi cela peut-il servir ma carrière et accroître ma popularité ?...

Les industriels tâchent de naviguer à vue entre les « business plans » des technocrates, les réglementations multiples et locales plus ou moins contraignantes, en utilisant au mieux l'argent distribué par l'Etat ( Les Etats...) aux fins de réaliser des démonstrateurs qui n'aboutiront à rien parce que la réglementation aura changé, tout en essayant de maintenir à flot des outils de production qui seront peut-être à mettre au pilon dans six mois parce que la phase d'industrialisation aura été « externalisée » pour des raisons de rentabilité financière.

( Voir l'exemple des panneaux solaires...)

L'ennemi principal étant le CO2 émis par la combustion des fossiles dans le but essentiel d'obtenir de l'énergie, deux solutions sont donc envisageables simultanément : réduire notre consommation d'énergie, et satisfaire les besoins restants avec de l'énergie provenant de sources décarbonées ou neutres en carbone.

( Il ne s'agit pas de deux options, mais d'une double obligation).

Le problème est que le monde est devenu une gigantesque machine dont le sang est constitué d'énergies fossiles à plus de 80%. Notre challenge consiste à remplacer ce sang par un autre dont on ne connaît pas bien la composition ni la source, et ceci sans arrêter la machine.

N'importe quel ingénieur vous rirait au nez devant une prétention aussi saugrenue.

Mais nos décideurs politiques ne sont pas des ingénieurs, et leur horizon est limité par la durée de leur mandature, ce qui les rend inopérants pour traiter des projets de très long terme. De plus, leur « terrain » d'action est le territoire national, éventuellement régional au sens large, alors que la transition énergétique doit être une affaire planétaire.

Pour toutes ces raisons, le passage du flambeau allumé par l'IPCC vers les décideurs politiques ne

peut s'effectuer de manière satisfaisante.

(Rappelons que l'IPCC ( GIEC ) N'a aucun pouvoir de décision sur quoi que ce soit, pas plus que les COP xx ).

Les relations internationales se sont établies sur la base d'affrontements de divers blocs dans le but de conquérir des territoires, s'assurer la suprématie, agrandir ses richesses, garantir son accès à l'énergie, aux richesses du sous-sol, et asseoir sa puissance et sa domination.

Mais la transition énergétique est une affaire planétaire qui nécessite une stratégie commune pour défendre des intérêts communs, le contraire de ce qui existe aujourd'hui.

Faute d'une gouvernance mondiale, que personne ne souhaite par ailleurs, chaque Etat, ou groupe d'Etats, tente de définir SA politique de transition énergétique, avec comme préoccupations principales la défense de ses intérêts, sa place sur l'échiquier mondial, son indépendance énergétique ( Bien souvent imaginaire ), ses sources d'approvisionnement, son PIB, et bien sûr l'état de ses finances, l'état de son opinion, le tout dans une perspective nécessairement électorale c'est-à-dire court-termiste.

Tout cela n'est pas propice à l'établissement d'un programme de transition énergétique solide, documenté, avec des financements identifiés, des moyens industriels établis, et une visibilité très au-delà d'une législature.

Il en résulte des décisions contradictoires, voire contre-productives.

( On a pu « apprécier » par exemple en France la valse hésitation du Nucléaire dont l'existence même était remise en cause avec une urgence variable au gré des résultats électoraux, pour revenir sur le devant de la scène à la faveur d'une ambiance politique mieux disposée, sans assurance de ne pas subir un revirement aux prochaines élections...

On a pu également assister au déploiement explosif de l'éolien en Allemagne, contrainte maintenant de recourir à des centrales à fossiles pour compenser l'intermittence du vent, détail qui avait semble-t-il été « oublié »...).

La transition énergétique est ainsi devenue une arène dans laquelle se cristallisent tous les conflits financiers de la Planète, et où s'affrontent les grands blocs et se définissent les futurs leaders de ce formidable marché du siècle dans lequel les taux boursiers compteront plus que le taux de CO2.

Il faut reconnaître que le passage d'une rente de situation où la seule difficulté consistait à choisir entre pétrole ou gaz naturel, voire charbon, vers une « terra incognita » où il faudra extraire soi-même l'énergie convoitée d'un environnement pas forcément favorable, constitue un choc civilisationnel auquel nous n'étions pas préparés.

Pourtant les sources possibles de remplacement des fossiles sont nombreuses :

Eolien terrestre, Eolien offshore, Solaire photovoltaïque, Solaire à concentration, Hydroélectrique, Géothermie, Biomasse solide, Biogaz, Biocarburants de première, deuxième, troisième génération, Electronucléaire, n'en jetez plus, c'est l'enfant devant la vitrine de Noël, lequel choisir ?

( Sans parler d'un certain Hydrogène naturel, qui pourrait bien s'ajouter à la liste et bouleverser l'échiquier ).

Et d'abord, qui doit choisir ? Et sur quels critères ?

En France, la majorité de l'opinion reconnaît la nécessité d'abandonner les fossiles au profit des renouvelables. Par contre, personne n'en veut dans son jardin.

( Réflexe « NIMBA », Not In My BAckyard...)

Les raisons de cette méfiance sont diverses :

Le Nucléaire est connoté Tchernobyl et Fukushima, et contamination radioactive de longue durée.

L'hydroélectrique est très bien jugé, mais SVP pas de barrage dans ma vallée...

L'Eolien est parfait, mais plutôt dans le département d'à côté, et surtout pas en face de ma plage....

Et puis çà fait tourner le lait des vaches....

Le solaire, c'est bien au Sahara, mais disgracieux dans ma commune...

Le bois, c'est bucolique, mais pas touche à ma forêt.

Les biocarburants, pourquoi pas, mais sur quels terrains les cultiver, et il paraît que Bruxelles veut tuer les moteurs thermiques, alors pourquoi des biocarburants, et pour quels moteurs ?

( La saga des désastres provoqués par l'affaire de l'huile de palme est dans tous le journaux...).

Reste le biogaz, qui remplacerait le gaz naturel dans les mêmes usages, les mêmes réseaux, les même installations de stockage que le gaz fossile. Il apporterait une solution pour la compensation de l'intermittence de l'éolien et du solaire grâce aux centrales à Gaz , mais son potentiel sera-t-il suffisant ?

Les énergies renouvelables sont ainsi jugées à la fois la meilleure et la pire des choses. Les études d'utilité publiques et les analyses d'impacts sur la biodiversité et l'environnement, qui retardent les dossiers d'instruction de tout projet de renouvelables, jettent un doute sur le potentiel réel de production dans un domaine aussi controversé.

En attendant que les français se décident à faire des concessions et acceptent les milliers d'éoliennes off-shore, les dizaines de milliers d'hectares de panneaux solaires, les centaines de STEP, qui seront nécessaires pour produire une quantité suffisante ( peut-être ) d'électricité verte et compenser l'intermittence de la production, il faut bien que l'Etat se préoccupe sérieusement de maintenir un outil de production capable de soutenir les besoins d'un pays qui n'accepterait pas de se contenter d'une énergie sporadique.

L'éolien et le solaire ne sont ni stables ni pilotables, ils fournissent une énergie électrique intermittente; sur ce point au moins il n'y a plus de débat ( bien que le consensus soit récent ).

Quant à L'Hydroélectrique, il peut être assimilé à une source de base dans les pays bien pourvus en réserves d'eau exploitables, comme en Norvège. Ce n'est pas le cas de la France où l'hydroélectrique ne peut intervenir que pour de courtes durées.

( Quant à noyer quelques vallées supplémentaires pour produire davantage d'Hydroélectricité, il ne faut même pas y penser …).

Dans ce contexte pas très glorieux, la seule source d'énergie à la fois stable, pilotable, et décarbonée, est l'électronucléaire.

( S'il en existe une autre, son inventeur est bien discret...)

Ce constat est factuel, et déconnecté des problèmes réels ou imaginaires posés par les risques de cette technologie.

On peut décider de renoncer au nucléaire, mais il faudra accepter les inconvénients d'une production instable qui nous rendra dépendants de fournisseurs étrangers qui auront d'ailleurs les mêmes problèmes.

Cette technologie déjà ancienne a au moins le mérite d'exister* et d'offrir de bonnes perspectives d'évolution vers plus d'efficacité et moins de nuisances dues aux déchets.

*( Le nucléaire est présent dans 14 pays de l'Europe des 27 , et produit 22% de l'électricité européenne.

( Source Eurostat ).

Le choix du ou des types d'énergies décarbonées à développer n'est donc pas simple, sachant que les investissements seront très lourds et viendront s'ajouter aux autres investissements liées à la transition énergétique : Modernisation des réseaux électriques, électrification des nombreux secteurs utilisant aujourd'hui des fossiles, etc.

( Il faut deux décennies pour remettre sur pieds un parc nucléaire, il suffit de quelques années pour construire un parc éolien ou solaire...)

Il n'y a pas de critère universel permettant de choisir de développer telle ou telle méthode d'exploitation des énergies décarbonées.

Il existe par contre certains critères d'exclusion en rapport avec les spécificités régionales :

On ne fera pas d'Hydroélectrique dans les régions désertiques, on y fera plutôt du Solaire.

On ne fera pas de Solaire en Europe du Nord, mais plutôt de l'Eolien et/ou de l'hydroélectrique lorsque le relief et le climat s'y prêtent.

On ne fera pas d'électronucléaire dans les régions politiquement instables.

Dans les régions développées fortement urbanisées et à vocation touristiques, on pourra faire

du Nucléaire.

L'Eolien offshore sera largement exploité sur les littoraux peu peuplés et peu touristiques.

Etc...

Les productions intermittentes devront dans tous les cas voisiner avec des productions de base pilotables et des liaisons inter-régionales devront être développées pour compenser les fluctuations d'offre et de demande.

Le système électrique européen se développe dans ce sens et les liaisons transfrontalières voient leurs capacités d'échange accrues dans de fortes proportions, y compris par câbles sous-marins.

Quelles que soient les solutions adoptées par les différents pays européens, l'existence de ce réseau inter-régional est un passage obligé, comme le sera le réseau « intelligent » sans lequel tout cela ne pourra pas fonctionner convenablement.

Aujourd'hui le Monde utilise encore à 80% les énergies fossiles, les énergies renouvelables intervenant pour 20% ( Biomasse, déchets, Hydraulique, Nucléaire, Eolien, Solaire, Géothermie ).

L'éolien et le solaire ne représentent encore que 3% du total.

Nous partons donc de très loin et l'ennemi à éliminer se porte encore très bien, malgré les annonces de mort imminente du pétrole.

S'il est vrai que le pétrole dit « conventionnel » a vécu son heure de gloire et décline depuis 2008 selon les experts, par contre le pétrole non conventionnel, genre schistes bitumineux, fait de la résistance et ne semble pas disposé à quitter le champ de bataille facilement...

Quand au charbon et au gaz naturel, çà va encore très bien, merci...

Un temps on a pu penser que les fossiles seraient « encouragés » à quitter la scène sous le poids des « taxes carbone » qui semblaient alors l'arme ultime.

Comme on a pu le voir, il n'en a rien été. Taxer les fossiles équivaut à taxer l'économie mondiale, ce qui revient à se tirer une balle dans le pied, au moment où justement démarre la course à la transition énergétique...

Certains on cru pouvoir utiliser la manière forte en interdisant l'usage des fossiles purement et simplement.

Autant édicter un règlement interdisant la guerre...

Il nous faudra donc vivre encore avec les fossiles, la seule façon de les éliminer sera de démontrer la faisabilité économique de la transition énergétique, et son aptitude à couvrir les besoins actuels et futurs...

Les énergies renouvelables qui tiennent le devant de la scène ( à tort ou à raison...) fournissent de l'électricité. On sait les mettre en œuvre, les technologies existent, il suffit d'investir et de multiplier les éoliennes, les parcs solaires, les barrages hydroélectriques, les centrales nucléaire, les STEP...

Le véritable problème est ailleurs.

Cette électricité va devoir remplacer les fossiles dans un parc de « machines » au sens large, dont la plupart ne sont pas conçues pour utiliser de l'électricité.

Il faudra donc les remplacer par d'autres machines, ce qui représente des investissement fabuleux qui viendront s'ajouter à ceux qui doivent déjà être mobilisés pour fabriquer cette électricité.

Et ce remplacement fera apparaître des problèmes nouveaux de dépendance pour les approvisionnements en métaux rares, indispensables pour les batteries, les piles à combustibles, et les semiconducteurs...

De plus, les réseaux de distribution d'énergie électrique devront être modifiés pour s'adapter à ces nouveaux besoins, et étendus aux zones non encore desservies.

Toutes les « machines » ne pourront pas être converties à l'électricité de réseau, tout simplement parce que de nombreuses régions du Globe ne possèdent pas de réseau...En particulier les transports maritimes lourds, les transports aériens, fluviaux, mais aussi certaines régions terrestres défavorisées.

Il existera donc, pendant longtemps encore, un besoin de carburants de type conventionnel pour assurer ces applications.

( N'oublions jamais par exemple que la sécurité de l'alimentation électrique d'une centrale nucléaire, d'un hôpital, ou d'un centre de données, est assurée par des génératrices actionnées pas des moteurs diesel....)

Nous assistons ainsi à l'émergence ( Plutôt redécouverte ) d'une sous-catégorie d'énergies décarbonée issues de la Biomasse solide, liquide, ou gazeuse, qui fournit déjà 10 % de la consommation mondiale d'énergie, et pourrait bien supplanter les renouvelables « nobles » dans de nombreux domaines, voire même produire de l'électricité.

Ces sources d'énergie à carbone recyclable offrent plusieurs avantages :

Les produits énergétiques obtenus sont directement substituables aux fossiles, ils sont transportables, stockables, et directement utilisables dans les installations existantes, y compris pour produire de l'électricité.

- Ils sont très performants ( 50 litres de biocarburant contiennent autant d'énergie qu'une batterie au Lithium de 2,2 tonnes !).

Mais leur développement est freiné par plusieurs aspects jugés négatifs :

- Leur production est considérée comme concurrentielle de la production de denrées alimentaires, et/ou du développement du couvert forestier capteur de CO2.

( Cela peut changer avec les e-fuels ).

- Leur utilisation en substitution des produits fossiles n'apporte aucune amélioration des rendements énergétiques, contrairement à l'électricité qui permet des gains de l'ordre de 50% voire davantage.

Ces inconvénients, réels ou imaginaires, seront un frein à leur développement, mais la demande mondiale sera là et pourra encourager la recherche de solution pour en atténuer la portée.

Quant au biogaz ou au syngaz, ils seront indispensables au moins pour alimenter les centrales thermiques CCCG nécessaires à la compensation de l'intermittence des renouvelables. La querelle autour du Biogaz ou du syngaz est donc stérile et n'a pas lieu d'être .

Quand on fait le tour des besoins futurs, on s'aperçoit ainsi que toutes les énergies renouvelables auront leur rôle à jouer, à proportion des spécificités des régions en ressources naturelles décarbonées évidemment, et des besoins locaux en énergie.

La transition énergétique comporte plusieurs volets :

- Le remplacement des fossiles par des sources d'énergie décarbonée ou à carbone recyclable.

- L'adaptation du monde des machines aux nouvelles formes d'énergie.

- La gestion des dégâts matériels et humains causés par le changement climatique inévitable et dont les effets sont déjà perceptibles.

- L'adaptation de l'habitat et des usages aux nouvelles contraintes imposées par ces nouvelles énergies.

- La réorganisation des circuits commerciaux d'approvisionnement, d'échange, et de distribution des nouvelles énergies.

- La réorganisation des moyens de stockage de sécurité par des capacités appropriées spécifiques.

- La gestion de la cohabitation entre les énergies traditionnelles et les énergies nouvelles pendant la durée nécessaire au basculement, durée généralement très sous-estimée.

- Etc...

Toutes ces tâches seront semées d'embûches et exigeront beaucoup de discernement pour être menées à bien sans créer de désordres sociaux ingérables qui viendraient s'ajouter au désordre climatique désormais inéluctable..

La transition énergétique, un coup de pied dans une fourmilière...

9 Octobre 2023

Le Monde dit « développé » fonctionne encore essentiellement grâce aux réserves d'énergies fossiles, qui sont limitées par définition.

L'épuisement inéluctable de ces réserves nous impose donc de leur trouver une ou des solutions de remplacement pérennes et/ou renouvelables.

Jusqu'à une date récente, « nous » pensions pouvoir disposer d'un délai confortable ( un siècle ou deux ) pour procéder « tranquillement » à cette substitution, sans urgence particulière.

( Tout au plus y avait-il dans l'air un semblant de préoccupation se traduisant par de molles incitations à réduire nos appétits énergétiques. Mais la courbe de croissance de la consommation mondiale d'énergie a montré, s'il en était besoin, l'inefficacité de ces recommandations ).

Cette insouciante époque a pris fin avec le constat de l'effet pernicieux du dégagement de CO2 fossile sur le climat de la Planète, et a mis un terme à la relative béatitude qui régnait dans le monde de l'énergie.

Après analyse par les experts, il s'est avéré que le délai pour procéder au remplacement de ces fossiles n'est plus de deux siècles, mais de quelques décennies seulement, autant dire demain matin, si l'on veut échapper à un hiroshima climatique.

Et de plus, même dans l'hypothèse d'une transition énergétique rapide et efficace, nous ne pourrons pas échapper aux premières manifestations de ce réchauffement dévastateur...

L'effet de ce constat fut celui d'un coup de pied dans une fourmilière.

La chasse aux émissions de CO2 devenait, toutes affaires cessantes, la condition de notre survie.

( Le « notre » en question concerne, du moins on l'espère, la totalité des espèces vivantes )

Le développement des sociétés humaines est fondé sur le machinisme, donc sur la consommation d'énergie puisque le mouvement perpétuel n'a toujours pas été inventé. Nous utilisons des quantités colossales d'énergie, dont aucun chiffre ne peut donner l'idée.

Aujourd'hui cette énergie est à 80% fossile, donc émettrice de CO2. C'est donc la quasi totalité de la structure machiniste de la Planète qui doit être réformée et convertie à des sources d'énergie « propre » au sens de non perturbatrice du climat.

( Car, en matière de propreté dans les utilisations des différentes sources d'énergie, il y aurait beaucoup à dire...)

Cette conversion doit être réalisée si possible sans abandonner le principe de généralisation de nos modes de vie « occidentaux » au reste du Monde, dans le respect de l'égalité des chances pour les sociétés humaines, et dans la perspective de la croissance démographique portant à 10,5 Milliards la population mondiale en 2100, selon les Nations Unies.

( C'est du moins la doxa prêchée ici et là et non remise en question jusqu'à présent...)

L'énormité de ce challenge est apparue progressivement, à mesure de l'avancement des programmes destinés à l'accomplissement de cette transition.

Contrairement aux apparences, Le problème n'est pas de chercher les nouvelles énergies « propres » qui pourraient remplacer les énergies carbonées.

En effet, nous les connaissons déjà depuis longtemps :

Hydraulique, Solaire, Eolien, Nucléaire, Géothermie, Biomasse solide, liquide ou gazeuse, sont des domaines déjà expérimentés et porteurs d'un potentiel énorme pour la production d'énergie décarbonée ou à carbone recyclable.

Ces sources d'énergie renouvelable sont déjà mises en œuvre et expérimentées depuis des décennies, mais à une échelle encore modeste par rapport aux fossiles.

( On pourrait même en ajouter deux autres, qui pourraient contribuer à moyen et long terme : L'Hydrogène naturel, porteur d'un potentiel énorme, mais encore à confirmer, et la fusion nucléaire qui prendrait la suite de la fission ).

Il n'y a donc pas d'impossibilité technologique majeure susceptible d'empêcher la mise en œuvre de la transition énergétique.

( sinon quelques soucis du côté des sources d'approvisionnement de certains minéraux, mais qui devraient pouvoir se résoudre grâce aux progrès de la recherche ).

Les vrais problèmes sont d'un autre ordre :

- Le premier est évidemment le financement, car des milliers de Milliards devront être investis chaque année pour mettre en œuvre cette transition, alors que le retour sur investissements n'est pas encore tout à fait démontré ( c'est un euphémisme ).

L'attitude du financier et/ou du décideur à l'égard de cette révolution énergétique est celle d'une poule qui aurait couvé un œuf de canard..

( On voit par exemple dans « certains » pays avancés qu'il existe encore des querelles sur le type de renouvelables à développer, sur les mérites respectifs de l'eolien, du solaire, du nucléaire, et où existe la plus grande confusion entre les cinq ou six sortes d'Hydrogène auxquelles on a même attribué des couleurs, sans très bien savoir à quels usages ils seront destinés...Sans parler de la Biomasse à laquelle on accorde un fort potentiel, mais sans très bien savoir si son carbone recyclable autorisait à la classer dans les énergies décarbonées ou bien dans les énergies de substitution des fossiles, ce qui n'est tout à fait la même chose ).

En clair, on sait qu'il faut investir dans la transition énergétique, mais on ne sait pas très bien dans quel domaine, ni où trouver les sous …

Une particularité de notre « civilisation » machiniste est de reposer sur un échafaudage financier dont les ressorts s'appellent taux d'intérêt, taux d'actualisation, valeur boursière, durée d'amortissement, taux d'imposition, retour sur investissement, parts de marché, concurrence, etc, sans qu'il soit à aucun moment question du bien-être des peuples, préservation des valeurs de progrès social, ou autres considérations humanitaires à l'égard des générations actuelles, et encore moins des futures...

Pour passer outre ces blocages, on faisait autrefois appel à l'Etat. Aujourd'hui on cherche plutôt à l'évincer car suspecté d'être un «  empêcheur de financer en rond ».

(A ce sujet il n'est pas inutile de se référer à l'époque ancienne où furent réalisés les grands travaux qui dotèrent la France de parcs nucléaires et hydroélectriques qui n'auraient jamais pu être réalisés par les méthodes de gouvernance financière actuelles).

Il semble que certains penseraient à remette le rôle de l'Etat au premier plan, acceptons-en l'augure..

- Le second problème tient à la multiplicité des axes à développer simultanément pour réaliser la transition :

Jusqu'à présent l'énergie fossile s'obtenait soit en perçant des trous dans le sol pour les pays pourvus de réserves, soit en signant des chèques pour l'acheter ailleurs, et en se faisant livrer par bateau ou par une tuyauterie adéquate, après avoir signé des accords sur un fond géopolitique douteux sans trop regarder l'aspect indépendance énergétique, et dont on constate aujourd'hui les effets néfastes.

Cette époque est révolue. Désormais il faudra « fabriquer » soi-même son énergie, ce qui signifie créer de toutes pièces une industrie dédiée, ce qui n'est pas à la portée du premier pays venu, surtout dans un contexte de désindustrialisation, lubie très à la mode dans certain milieu...y compris chez nous.

- Un autre problème tient à la nature même des énergies renouvelables.

Les fossiles fournissent congénitalement de la chaleur, qui est devenue prépondérante sous diverses formes, notamment les moteurs thermiques aujourd'hui sur la sellette. L'électricité elle-même doit beaucoup aux fossiles grâce aux centrales thermiques. Elle est encore à 70% un sous-produit du charbon, du pétrole et du gaz, et ne représente que moins de 20% de la consommation mondiale d'énergie..

A contrario, les renouvelables, qui constituent le peloton de tête dans les futurs projets, fournissent essentiellement de l'électricité : Eolien, Solaire, Hydraulique, Nucléaire, vont ainsi prendre la place des fossiles, la chaleur devenant un sous-produit de l'électricité.

Il s'agit donc d'un changement de paradigme qui entraînera la nécessité d'adapter à l'électricité les applications qui aujourd'hui utilisent des fossiles.

Ce volet, indispensable, de la transition énergétique, sera au moins aussi coûteux et perturbant que la production de l'électricité elle-même.

( Nous en voyons un premier exemple dans le cas des transports routiers, maritimes, fluviaux, aériens, pour lesquels « l'électrificabilité » n'a pas encore été démontrée, le problème du stockage restant entier, même pour les véhicules légers qui sont pourtant les moins exigeants...)

D'autre part, l'électricité ne peut remplacer les fossiles que dans les zones équipées d'un réseau électrique (!), ou doit être fabriquée sur place en l'absence de réseau. Ceci représente une contrainte dans de nombreuses régions du monde où l'habitat est très dispersé.

- Autre difficulté : certaines sources renouvelables, le solaire, l'éolien, et l'hydraulique, sont intermittentes et/ou non pilotables. Elles ne pourront donc être efficaces que si elles sont couplées à des moyens de production pilotables qui, eux-mêmes, devront être alimentés par des sources décarbonées, et/ou soutenus par des moyens de stockage suffisants. Là aussi les investissements nécessaires sont colossaux, et souvent « oubliés » dans les analyses.

(Aujourd'hui l'intermittence de ces renouvelables est compensée par une production complémentaire obtenue grâce à des centrales thermiques à Gaz fossile, voire même au charbon. Ceci n'est évidemment pas acceptable sur le long terme, mais la solution pérenne décarbonée n'est toujours pas identifiée, au sens industriel du terme ) .

On « parle » de STEP ( Stations de Transfert d'Energie par Pompage ), mais sans programme établi. On évoque également le stockage sous forme d'Hydrogène obtenu par électrolyse et pile à combustible, ou sur batteries, mais tout ceci demeure encore assez théorique .

- Par ailleurs, Le nucléaire est une source d'énergie décarbonée, mais d'une part sa mise en œuvre se heurte souvent à une opposition de principe des opinions, et d'autre part c'est une technologie extrêmement complexe qui ne peut être disséminée n'importe où comme des éoliennes ou des panneaux solaires. Elle ne peut être mise en œuvre et exploitée que par du personnel hautement qualifié, qui n'est évidemment pas disponible n'importe où et que l'on ne peut mobiliser que pour des installations de très forte puissance. Sans parler des problèmes de sécurité liée à l'instabilité politique de certaines régions.

(Le projet de mini réacteurs ( SNR ) est destiné à résoudre une partie de ce problème, mais ce n'est encore qu'un projet).

Quelques autres questions complètent la panoplie des incertitudes et justifient plus ou moins le manque d'enthousiasme des décideurs, peu enclins à entraîner leurs actionnaires dans un voyage financier au long cours sans savoir si au bout se trouve la toison d'or ou le naufrage :

- La biomasse solide, liquide, ou gazeuse, n'est qu'un pis-aller puisqu'elle ne fait que recycler du carbone déjà présent dans l'atmosphère, et sa production massive dédiée est suspectée d'entrer en conflit avec les productions vivrières. Deux raisons suffisantes pour faire reculer les investisseurs.

Sans parler des impacts sur la biodiversité et la déforestation...

- L'Hydraulique n'est utilisable que là où il y a de l'eau ( ! ), ce qui exclut de nombreuses régions du Globe qui sont, ou seront, frappées par la sécheresse. D'autres régions, mieux pourvues en eau, rencontrent des oppositions locales au nom de la préservation de la biodiversité.

A ces problèmes liés à la production des énergies nouvelles vient s'ajouter la nécessité de faire face aux premiers « dégâts » causés par le changement climatique, quelles qu'en soient les causes par ailleurs :

Augmentation des températures, perturbation du régime des précipitations, multiplication des épisodes climatiques violents, montée du niveau des océans, épisodes violents de sécheresses, canicules, stress hydrique, inondations, fonte des glaciers, tarissement de certains cours d'eau, submersion, recul du trait de côte, avec des conséquences sur l'agriculture, les forêts, l'élevage, l'habitabilité de certaines régions, les incendies, les dégâts causés aux constructions, la perturbation des activités humaines, les mouvements de populations, etc.

Toutes ces malédictions doivent faire l'objet d'une prise en compte systématique, les dispositions actuelles n'étant plus à la hauteur de ces sinistres dont l'ampleur ne peut qu'augmenter dans le futur.

La tâche à accomplir ne consiste donc pas « seulement » à remplacer une source d'énergie par une autre, mais véritablement à changer le monde lui-même, ce qui est une autre paire de manche.

Ce bouleversement doit être accompli en tenant compte des enjeux humains, économiques, politiques, financiers, souvent contradictoires, et ceci dans une perspective séculaire puisqu'il s'agit de préserver un cadre de vie pour le prochain siècle, peut-être au détriment de notre « petit » confort d'aujourd'hui, ce qui sera sûrement le plus dur à avaler...