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Énergies renouvelables : entre réalités, mythes et vraies potentialités, Amar Bellal

Les énergies renouvelables représentent près de 13% de la consommation primaire d'énergie mondiale. L'essentiel de cette énergie est issue de l'hydraulique et de la biomasse.

Bilan mondial en énergie primaire :

Biomasse : 10% de l’énergie primaire dans le monde, l'essentiel de ce qu'on nomme « énergie renouvelable ». Cela concerne le bois, le charbon de bois, les déchets agricoles ou de l'industrie alimentaire, les déjections animales, les agrocarburants. Renouvelable car on considère que les plantes restockent le carbone dégagé par combustion grâce à la régénération de la biomasse par photosynthèse : ce qui n'est pas toujours le cas (déforestation sans reboisement, forêt française localement surexploitée, palmiers à huile se substituant à des forêts tropicales...).

Mais l'essentiel des 10% du bilan mondial cité est dû au bois de chauffe dans les pays développés et surtout au milliard de personnes qui utilisent exclusivement la biomasse comme énergie : ce n'est pas un signe de pratique écologique mais tout simplement de sous-développement, avec une espérance de vie faible. C'est le cas de l'Afrique où la biomasse (bois, excrément d'animaux) représente près de 50% de l'énergie primaire. Concrètement il s'agit pour les femmes et les enfants de consacrer chaque jour de longues heures à aller chercher du bois pour cuire les aliments : l’OMS estime à plus de deux millions de morts par an les victimes de l'inhalation des fumées de cuisson.
Hydraulique : 2% de l’énergie primaire mondiale, destinée exclusivement à la production électrique, correspond à 16% de l'électricité mondiale (contre 41% charbon, 21% gaz, 14% nucléaire, 5% pétrole et 2% solaire-éolien-géothermie). Il y a pratiquement saturation des capacités de production en Europe et en France. Par contre en Asie, Amérique du Sud, Russie et surtout en Afrique, il reste encore un très fort potentiel. Cependant, les investissements sont lourds même si après amortissement le prix de l'électricité est un des plus faibles : ce qui suppose, pour le continent africain notamment, des financements internationaux sur la base d'une véritable aide au développement. Si l'hydraulique dégage peu de CO2, cela pose d'autres problèmes : inondation de grandes surfaces, déplacement de population, écosystème fortement perturbé, risque de rupture. En France 11 % de l'électricité est produite par hydraulique. Cette énergie permet une production de base mais aussi de répondre aux périodes de pointe de consommation (avec le thermique), elle permet aussi par les STEP (station de transfert d'énergie par pompage) de stocker l'énergie produite par le nucléaire en surplus. La Suisse notamment stocke de l'eau en altitude grâce à des pompes alimentées par de l’électricité nucléaire française peu chère la nuit, puis elle revend cette électricité à l’Italie, le jour, au prix fort avec le label « vert » hydraulique... La privatisation en cours de l'hydraulique, s'avèrera catastrophique pour l'équilibre du réseau car les opérateurs privés pourront exercer un chantage au tarif en période de pointe.

 
Éolien, solaire thermique, solaire photovoltaïque, géothermie : au total cela ne représente que 0,7% de l'énergie primaire mondiale, 5,3% de la totalité des énergies renouvelables ou encore 2% de la production d’électricité. On le comprend, illustrer un article de presse qui traite de la place des énergies renouvelables, par une photo d'éolienne, ou une photo de panneau solaire, contribue à nous donner une fausse idée de la réalité.

 

Potentialités et limites de chacune de ces énergies :

Éolien : les plus grosses éoliennes ont une puissance de 4 MW, on parle maintenant pour l'offshore de prototype de 10 MW, de gros progrès ont été réalisés en terme de fiabilité et de puissance. Malgré cela le coût de l'électricité éolienne reste encore très cher et largement subventionné. Des obstacles physiques et techniques sérieux empêchent son déploiement comme moyen de production de masse. Le principal problème étant « l'intermittence », ou, dit autrement, le fait que le vent ne souffle pas « à la demande ». Ainsi pour produire la même quantité d'électricité qu'une centrale thermique de 1 300 MW (qui fonctionne à peu près 8 000 h par an) il faut installer quatre fois plus de puissance, soit 5 000 MW d'éolien. Le vent soufflant dans les meilleurs sites 25% du temps, c'est à dire 2 000 h par an, le reste (6 000 h) est comblé le plus souvent par des centrales à gaz à démarrage rapide (car le vent peut cesser en quelques minutes). Tant qu'il n'y a pas de moyen de stocker l'électricité en masse, l'éolien reste très lié à un développement des capacités en gaz. L'éolien représente 1,3% de l'électricité mondiale, 1,4% en France, 6,5% en Allemagne. Pour un petit pays comme le Danemark (l'équivalent d'une région française), il est encore possible de produire 20% de l'électricité par ce moyen et importer de l'électricité auprès des voisins quand il n'y a pas de vent. À l'échelle d'un grand pays, la limite des 10% semble difficile à franchir, pour des questions d'équilibre du réseau, c'est la situation de l'Allemagne qui atteint difficilement ce chiffre (solaire + éolien : moins de 9% en 2011) malgré les milliards investis et en ayant saturé tous les sites possibles.  Des usages futurs existent : le chargement de batteries pour les voitures électriques, ou des usines de fabrication de biocarburant seconde génération, qui peuvent être alimentées en électricité éolienne par temps de vent. Ce serait un des moyens possibles de stocker cette énergie et de pallier l’intermittence.

 

 
Les énergies solaires :

Le solaire thermique : utilisation directe de la chaleur du soleil, il permet de fournir de l'eau chaude avec un rendement énergétique très intéressant. Très peu développé car il dégage peu de marge de profit pour le capitalisme. Les chauffe-eau solaires seraient pourtant très efficaces pour réaliser des économies d'énergie en évitant le recours au gaz, un vrai potentiel industriel en France pour généraliser ce type d'énergie à des millions de logements. C'est ce que fait activement la ville de Barcelone par exemple. D'autres applications existent notamment dans la production électrique.

 

Le solaire photovoltaïque : très approprié pour fournir des quantités d'électricité dans des endroits éloignés du réseau électrique ou pour constituer un appoint aux productions centralisées. Par contre sa contribution reste très marginale : 0,1% de l'électricité mondiale (France : 0,03%, Allemagne : 1,1%).

 

Sortir du nucléaire avec le solaire et l'éolien ?

 

Certes le vent et le soleil, sont d'accès gratuit et une seule fraction de ces deux énergies pourrait subvenir aux besoins de l'humanité tout entière. Le problème est que ces deux énergies sont diffuses : pour produire l'équivalent d'un seul réacteur nucléaire (il y en a 58 en France), il faudrait 5 000 éoliennes de 100m de haut soit 800 000 m3 de béton pour les seules fondations, l'équivalent de dix viaducs de Millau. De plus il faut trouver 250 km2 de surface, et pas n'importe où, dans des endroits où il y a assez de vent ! Pour le solaire, le chiffre est de l'ordre de plusieurs millions de m2 de panneaux. On le comprend, face à ces chiffres, il est absurde de fonder un scénario de sortie du nucléaire avec ces énergies. La sortie du nucléaire ne peut se faire qu'avec un recours massif au gaz ou au charbon, c'est ce que fait aujourd'hui l'Allemagne, c'est ce que démontre en creux des scénarios comme Négawatt en France. Par ailleurs, vu la quantité de matériaux en jeu, se pose la question de l'énergie grise, celle qui est nécessaire à la production de ces milliers d'unités : si les panneaux photovoltaïques sont produits en Chine, et si les éoliennes sont produites en Allemagne, deux pays dont l'électricité est produite à 80% au charbon et au gaz, on ne résout pas vraiment le problème. Ce qui milite pour une relocalisation de cette production avec une vraie filière industrielle utilisant l'électricité hydro-nucléaire française très peu carbonée, ce qui milite pour un mix nucléaire/énergie renouvelable. Enfin, chose peu connue, les aimants des rotors d'éolienne étant constitués de matériaux très rares, la demande correspondant à de tels chantiers sera bientôt incompatible avec les ressources disponibles sur terre.

 

Intermittence et réseaux : une autre façon de pallier le problème de l'intermittence est de relier les sites de production entre eux : par exemple, quand il n'y a pas de vent en Bretagne, il peut y en avoir dans la vallée du Rhône, ce qui compense*. Cependant cela nécessite de construire des centaines de kilomètres de lignes hautes tensions. L’Allemagne va devoir construire 4 000 km de lignes électriques pour rapatrier l’électricité produite par les parcs éoliens offshore en mer du Nord vers le sud de l’Allemagne où se situent les besoins. Il est donc important d'inclure le coût de la construction du réseau pour transporter ce type d'électricité. Il y a en effet une fausse idée à dissiper qui va à l'encontre du sens commun : l'étalement dans le territoire des moyens de production de très petite taille impose en réalité de multiplier de quatre à cinq fois la taille des réseaux de transport, contrairement aux systèmes très concentrés et centralisés.

 

 
Géothermie :

 

La géothermie profonde haute température permet de produire de l'électricité, encore très marginale et à l'état de démonstration, limitée également par les obstacles techniques et les atteintes à l'environnement (technique analogue à l'exploitation des gaz de schistes).

 

La géothermie moyenne basse température permet une utilisation en chauffage de logements, associée à une pompe à chaleur, pour les basse températures, elle offre une démultiplication de la puissance électrique (pour 1 kW d’électricité alimentant la pompe à chaleur on extrait 4 kW de chaleur), ce qui pourrait être appliqué à des millions de logements en France. Un vrai enjeu industriel et une vraie solution de substitution au chauffage électrique par effet joule.

En conclusion, on peut dire qu’hormis l'hydraulique, technologie mature, les autres énergies nécessiteront des sauts technologiques majeurs et la construction de vraies filières industrielles pour espérer sortir d'une application encore marginale et confidentielle (éolien, solaire thermique et photovoltaïque, géothermie avec pompe à chaleur, agrocarburant seconde et troisième génération). Se pose ainsi la question des moyens pour la recherche appliquée, mais surtout fondamentale : en effet c'est certainement dans la recherche fondamentale en physique que des découvertes se feront pour augmenter les possibilités de stockage d'électricité ou améliorer le rendement photovoltaïque. n

* En réalité, on constate qu'y compris pour de grands espaces comme l'Europe, on a des variations trés importantes et l'effet de compensation (foisonnement) ne se traduit guère : http://www.manicore.com/documentation/eolien.html

 

*Amar Bellal est ingénieur, membre
de la commission écologie du PCF

 

La Revue du Projet, n°15, mars 2012

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