En écho à la COP 21, l’équipe de Boomer a décidé de s’intéresser pour son premier dossier à ce que nous réserve l’énergie de demain.

De multiples enjeux nous poussent aujourd’hui, nous citoyens du monde, à trouver des solutions énergétiques pour les décennies à venir. Le premier, d’une importance majeure, est climatique : trouver des énergies susceptibles de moins polluer. Cela passe notamment par moins d’émissions de CO2, le fameux gaz carbonique au centre de toutes les discussions. Le second enjeu se trouve au niveau des réserves : combien d’années avant que le pétrole et de gaz aient disparu ? Nous avons la réponse : environ 2050, après quoi ces derniers ne seront plus rentables du fait de leur complexité d’extraction.

Ces enjeux nous obligent à trouver des solutions énergétiques basées sur des technologies connues mais aussi à être créatifs en concevant des énergies nouvelles, économiquement viables, respectueuses de l’environnement et au rendement efficace. Vous l’aurez compris, l’innovation sera la clé pour un avenir prometteur.

Aujourd’hui 32% de la production mondiale d’électricité provient du pétrole, 26% du charbon, 19% du gaz, 10% des biomasses, 6% de l’hydraulique, 5% du nucléaire et 1 à 2% des énergies renouvelables. Cela veut donc dire que 77% de l’énergie produite est d’origine fossile ; en d’autres termes d’ici la fin du siècle, si nous ne faisons rien, nous ne pourrons plus produire trois quarts de l’électricité mondiale. Ces énergies fossiles sont, pour ne rien arranger, les plus polluantes en termes d’émissions de CO2.

C’est pour remédier à cela que la COP21 a été organisée. C’est une étape importante, puisqu’elle doit aboutir à un nouvel accord international sur le climat dont l’objectif est – non plus d’empêcher le réchauffement climatique – mais de le maintenir en deçà de 2°C. Notre pays va donc jouer un rôle de premier plan, puisqu’il préside l’évènement, en tentant de rapprocher les points de vue et en facilitant la recherche d’un consensus au sein des Nations unies et de l’Union européenne qui occupent une place importante dans les négociations sur le climat. La conférence de Paris a pour but de conclure un nouveau traité qui prendrait le relais du protocole de Kyoto et inclurait les gros pollueurs comme la Chine et les États-Unis. Il va aussi être question de deux volets, l’un concernant l’adaptation au réchauffement climatique, l’autre, traitant des aides à apporter aux pays qui subissent ou vont en subir les conséquences.

Pour trouver des solutions concrètes face au réchauffement climatique nous avons deux actions à mener : modifier nos comportements et nous tourner vers des énergies plus propres.

Bien avant le fait de trouver des solutions énergétiques plus propres, il faut d’abord penser à en consommer moins. Cela passe par des réflexes simples à mettre en place tels que :

• Consommer des produits qui ont été fabriqués à proximité de son lieu d’habitation afin d’économiser l’énergie pour le transport ;
• Isoler correctement son habitation, cela permet d’économiser jusqu’à 80% d’énergie (dans le cas d’un logement très énergivore) et par conséquent de faire des économies ;
• Éteindre les lumières (et autres appareils électriques) lorsque l’on ne s’en sert pas ;
• Privilégier le vélo ou les transports en commun, cela permet notamment de faire baisser les dépenses de carburant, d’assurance et d’entretien du véhicule.
  Certaines de ces actions peuvent paraître futiles mais pourtant, mises bout à bout, elles ont un impact réel sur la consommation totale. Ces comportements doivent être adoptés par les citoyens comme par les entreprises.

Dans ce contexte, et après avoir mis en place des comportements plus écoresponsables, des États comme la France cherchent à favoriser des énergies moins polluantes. Mais dans ce cas, avec toutes les énergies respectueuses de l’environnent que nous connaissons, pourquoi n’arrive-t-on pas à faire basculer notre mix énergétique au profit de solutions plus « vertes » ? Pour la simple raison que, malgré leurs qualités en termes de respect de l’air de notre planète, aucune de ces technologies n’est parfaite. Petit tour d’horizon.

Contrairement à la géothermie domestique qui utilise des chaleurs peu intenses à faible profondeur pour chauffer un logement, la géothermie dite « haute énergie » est plus complexe. Elle utilise des fortes chaleurs couplées à des fortes pressions d’eau pour actionner des turbines. L’énergie contenue dans les roches exploitée par cette technologie est difficile à capter du fait de sa faible concentration et dans la plupart des cas les gisements exploités s’épuisent en une trentaine d’années environ du fait que ce ne soit pas une énergie renouvelable. Notons également que rares sont les zones riches en énergie géothermique (comme l’Islande). L’avantage indéniable et de cette technique est de ne pas polluer durant son exploitation.

En France la quasi-totalité du potentiel hydro-électrique est utilisé. C’est une énergie renouvelable, dans le sens où l’eau se renouvèle régulièrement dans l’enceinte des barrages, elle ne pollue pas et permet de répondre, de façon efficace et écologique, aux pics de consommation. En théorie, si tout le potentiel hydraulique mondial était exploité il permettrait de répondre à 90% de la demande en électricité mondiale. Mais dans la réalité c’est une autre affaire : les endroits propices à la construction de ces barrages sont souvent dans des endroits dépeuplés (notamment en Afrique) et les chantiers sont onéreux et délicats à mettre en place.

Grand avantage du vent : il est illimité. Grand défaut : il n’est pas continu. L’éolien ne peut donc qu’être une alternative qui prendrait le relais les jours de calme plat (faute de pouvoir, pour l’instant, stocker de façon efficace et en grande quantité l’électricité). En France le potentiel éolien classique et off-shore est estimé à 30% de la consommation électrique national. Si on souhaitait arriver à un tel résultat il serait nécessaire de couvrir la totalité des côtes françaises d’éoliennes (sur terre comme dans l’eau).

C’est l’énergie des superlatifs. Elle est inépuisable et en une journée la Terre reçoit 10.000 fois la quantité d’énergie que l’on consomme dans le monde entier. Malgré cela, seul 0,04% de l’électricité produite sur notre planète est d’origine solaire et ce pour plusieurs raisons. La première raison est économique. Le solaire est en moyenne est 5 à 10 fois plus chère que les énergies dites « conventionnelles » dû au coût de fabrication des panneaux en silicium. L’énergie consommée pour la fabrication des panneaux est le deuxième problème, en moyenne un panneau solaire produira en 5 ans ce qui lui aura été nécessaire à sa fabrication.

Cette énergie est généralement issue de la combustion de végétaux tels que le bois ou de déchets. Elle renouvelable tant que l’on brûle autant d’arbres que l’on en plante. Les émissions de CO2 sont quant à elle annulées par la photosynthèse des arbres plantés. Le souci de cette énergie est qu’elle prend de la place sur les terres agricoles dédiées à l’alimentation, elle n’est donc pas viable à grande échelle. Toutefois il existe des alternatives en brûlant certains déchets végétaux, alimentaires ou industriels.

Qu’on apprécie ou pas cette énergie elle est une alternative aux énergies fossiles. Elle a pour avantage de pouvoir produire une très grande quantité d’énergie, de façon régulière et à un tarif compétitif. Rajoutons que, contrairement au pétrole, les réserves d’uranium (dans l’état des technologies actuelles et des gisements connus à ce jour) nous laisse environ un siècle de production électrique. Enfin élément important, l’énergie nucléaire n’émet pas de dioxyde de carbone. Seuls bémols, non des moindres : les déchets nucléaires, le démantèlement des centrales et les risques liés. Hélas, pour l’instant, nous n’avons d’autres choix que de mettre la poussière sous le tapis en enfouissant nos déchets dans l’espoir de voir arriver de nouvelles découvertes scientifiques.

Nous pouvons diviser les énergies de demain en trois catégories : les énergies actuelles « améliorées » pouvant devenir demain des alternatives sérieuses au pétrole ; les énergies « nouvelles » qui fonctionnent en phase de test ; et les énergies que l’on pourrait qualifier de « futuristes » dont on ne possède que les théories. Il est difficile de prédire à ce jour les énergies d’avenir tant il y a de recherches en cours à travers le monde, néanmoins certaines ont plus de chances que d’autres de faire leurs preuves. Dans cette quête de l’énergie nouvelle il ne faut pas non plus oublier la demande mondiale qui va encore croitre dans les décennies à venir, et ce, à la limite de l’exponentiel.

Commençons par les panneaux solaires. Comme nous l’avons vu précédemment, malgré l’énergie considérable et continue émise par le soleil, les panneaux photovoltaïques possèdent encore de sérieux défauts de coûts. La recherche avance et des gens se battent pour améliorer et prouver l’intérêt de cette technologie, comme en témoigne l’aventure extraordinaire de Solar Impulse menée par Bertrand Piccard et André Borschberg en partenariat avec le fabricant Sun Power. Pour que les panneaux solaires deviennent réellement intéressants les ingénieurs tentent de faire diminuer les coûts de fabrication, d’augmenter leur durée de vie, de trouver une alternative au silicium, d’augmenter leur rendement (aujourd’hui de 20%) et ce même par temps couvert en captant toutes les longueurs d’onde de la lumière. D’ici à 2030 on peut espérer un rendement de 50%, ce qui ouvrirait des perspectives nouvelles pour les logements et les transports.

Du côté des bio-carburant les recherchent avancent également. Le bioéthanol, utilisé aujourd’hui par certaines voitures, peine à décoller pour la simple raison que, malgré être industrialisé, il fait concurrence à l’agriculture alimentaire car il est obtenu à base de canne à sucre, de betterave, de céréales, de colza, de maïs ou de tournesol. Des tests concluants ont été effectués à base de déchets agricoles et de résidus forestiers ce qui pourrait permettre une commercialisation d’ici 2015-2020 afin de lancer une 2ème génération de biocarburant. Mais les ingénieurs de s’arrêtent pas là, des recherches sont en cours concernant un éthanol fabriqué à partir d’algues. Les algues ont pour avantage d’avoir une croissance plus rapide que les plantes poussant à l’air libre et se nourrissent de CO2 (émis par ce même carburant) : un carburant prometteur pour les transports de demain.

Tout comme le vent, l’océan est une formidable source d’énergie par ses vagues et ses courants qu’il produit. L’usine marémotrice de La Rance en est la preuve. Cette usine située en Bretagne exploite la différence de hauteur d’eau entre les marées pour produire de l’électricité comme le ferait un barrage. Mais si cet ouvrage datant de 1966 est un exemple, il n’est hélas pas possible de le reproduire dans beaucoup d’endroits du fait du caractère exceptionnel des marées dans la région de St Malo.

D’autres technologies sont en plein développement pour capter la force des courants marins (hydroliennes) ou encore l’amplitude de la houle (houlomotrices). Leur technologie se rapprochent de celle des éoliennes à ceci près que leur environnement est beaucoup plus hostile : l’eau salée provoque la corrosion, des micro-organismes se fixent sur les installations (algues, coquillages), les tempêtes fragilisent les structures et enfin le visuel : les houlomotrices, sorte de gros flotteurs, ne seraient pas forcément très bien accueillis par les habitués du bord de mer. La France possède un bon potentiel en termes de courants marins, notamment au large des côtes bretonnes, ce qui pourrait laisser envisager de belles perspectives aux hydroliennes. Reste à solutionner les problèmes que suscite l’environnement marin.

Parlons à présent d’une technologie qui pourrait intéresser les constructeurs automobiles : la pile à hydrogène. Le principe de pile à combustible est connu depuis 1839, aujourd’hui nous maîtrisons cette technologie qui a pour avantage d’avoir un rendement énergétique proche de 60% et qui ne rejette que de l’eau. Le seul problème de cette pile à l’heure actuelle c’est l’hydrogène. L’hydrogène est un gaz rare qui demande beaucoup d’énergie pour être produit, ce qui veut dire que le rendement globale de la pile à hydrogène n’est pour l’instant que médiocre. La technique la plus économique est actuellement réalisée par Air Liquide à base de gaz naturel (méthane). Les recherches portent donc principalement sur l’efficacité de la production d’hydrogène, sans solution innovante de ce côté-là la pile à hydrogène n’est pas prête d’envahir le marché. Autre alternative possible : développer des piles à combustibles fonctionnant avec d’autres carburants.

Le nucléaire, bien qu’étant une énergie très complexe à maîtriser, semble une technologie aux potentiels infinis. Deux axes semblent intéressants. Le premier concerne l’évolution technologique des réacteurs que nous connaissons actuellement et le second la fusion nucléaire.

Les centrales nucléaires actuellement en service en France sont de 2ème génération, l’EPR (Réacteur Pressurisé Européen) étant la 3ème génération. C’est d’ailleurs un démonstrateur qui est en ce moment même en construction à Flamanville. Bien que plus évoluée, cette troisième génération n’apporte pas de rupture technologique puisque les améliorations sont majoritairement sécuritaires. La 4ème génération dite « surgénérateur » consisterait à l’utilisation de thorium, élément beaucoup plus abondant que l’uranium 238. En plus d’avoir des stocks de combustibles bien plus importants, les surgénérateurs ont normalement un bien meilleur rendement énergétique, ce qui permettrait de rejeter moins de déchets radioactifs. Toutefois ces projets de recherche sont très critiqués, car même s’ils peuvent être à l’origine de formidables découvertes ils peuvent aussi mener à des impasses malgré plusieurs milliards d’euros investis.

Le deuxième axe est la fusion nucléaire. Contrairement à la « fission » nucléaire pratiquée aujourd’hui, la fusion nucléaire est l’assemblage de deux noyaux atomiques légers pour former un noyau plus lourd. La réaction est naturelle dans le soleil, mais elle reste difficile à reproduire sur Terre. Cette énergie permettrait de produire de l’énergie en quantité colossale et de façon presque infinie. Le projet ITER travaille sur le sujet, mais il faudra sans doute attendre 50 ans, voire plus, avant d’aboutir à des résultats prometteurs.

L’énergie de demain sera une énergie respectueuse de l’environnement possédant un bon rendement. Nous avons la chance de maîtriser des énergies renouvelables qui nous permettront d’effectuer une transition énergétique. A nous à présent de les développer et de les rendre incontournables dans la production électrique de demain. L’innovation et la créativité sont les clés de notre avenir énergétique, elles devront nous permettre non seulement d’améliorer nos technologies existantes mais aussi d’en développer de nouvelles.

Si nous devions parier sur une énergie d’avenir à moyens termes, ce serait sur la pile à hydrogène. Quoi de mieux qu’un moteur qui n’émettrait que de l’eau ? Cette technique pourrait révolutionner nos transports et rendre nos villes plus respirables. Mais pour l’instant, reste à trouver une solution efficace et peu onéreuse pour la fabrication de l’hydrogène.

Le stockage est l’autre véritable défi de l’énergie. Les batteries que nous connaissons en 2015 sont encore limitées. Limitées en quantité d’énergie stockée et limitées en temps d’utilisation. C’est d’ailleurs, pour l’instant, ce qui empêche de faire décoller les ventes de voitures électriques tant l’autonomie est inférieure aux voitures à essences. De même, nous ne savons pas, pour le moment, stocker la production d’une éolienne pour la redistribuer au moment des pics de consommation. Nous sommes obligés de faire fonctionner les alternateurs en fonction de la demande. Toutefois, les initiatives sont nombreuses. Tesla qui s’en est désormais fait une spécialité, fait avancer la technologie à grands pas. Le CEA et le RS2E font par ailleurs des recherches pour développer une batterie à ions sodium, alternative aux ions lithium, qui serait un bon candidat pour le stockage massif d’électricité à l’échelle d’un réseau.

En dernier lieu, production et stockage seront réellement optimisés lorsque les smartgrids, ces systèmes de répartition de l’énergie électrique en réseau seront une réalité. Chacun alors pourra être alternativement producteur ou consommateur d’énergie, dans une logique de décentralisation. Pour des énergies plus vertes, à moindre coût.