L’énergie d’hier et d’aujourd’hui

Energies et développement des sociétés modernes

L’énergie a joué un rôle décisif dans le développement des civilisations humaines, de la découverte du feu il y a 250 000 ans jusqu’à l’avènement de la machine à vapeur et de l’électricité. L’invention de la machine à vapeur par James Watt en 1769 a marqué le début d’une nouvelle ère. Bien que la biomasse, notamment le bois, ait été la principale source d’énergie jusqu’au milieu du XIXe siècle, elle a peu à peu laissé place à une ressource bien plus efficace et moins coûteuse : le charbon. Ensuite est apparu le pétrole, dont la consommation s’est accrue de manière exponentielle avec l’arrivée des moyens de transport modernes (maritime, routier, et enfin aérien), et enfin le gaz et l’uranium pour les centrales nucléaires et la production d’électricité.

Répartition des sources d’énergie dans le mix énergétique mondial depuis le milieu du XIXe siècle

- International Institute for Applied Systems Analysis at Cambridge University Press (2012) – From Global Energy Assessment: Towards a sustainable future
- International Institute for Applied Systems Analysis at Cambridge University Press (2012) – From Global Energy Assessment: Towards a sustainable future

Depuis, l’introduction de l’électricité et sa propagation rapide durant le XXe siècle ont révolutionné le secteur énergétique et conditionné le développement de services basés sur une économie moderne. Comportant de nombreux avantages (par exemple en termes de transport et de distribution), l’électricité s’est répandue dans des domaines variés : l’éclairage, le chauffage, la climatisation, les transports, l’industrie etc… Cela a permis d’importants progrès dans beaucoup de domaines (y compris la santé et l’éducation) et ouvert la voie à une nouvelle ère basée sur les technologies de communication et d’information.

Ces révolutions énergétiques successives ont permis le développement des sociétés modernes telles que nous les connaissons. Et l’accroissement de la demande semble aujourd’hui sans limites, favorisée par les facteurs économiques et démographiques. Toutefois, si cette croissance provenait historiquement des pays industrialisés, les pays émergents (en tête, la Chine, l’Afrique du Sud, l’Inde ou le Brésil) sont maintenant en première ligne. (Voir figure ci-dessous)

Consommation d'énergie primaire par région, en Millions de tonnes équivalent pétrole

source IEA, key World energy statistics
source IEA, key World energy statistics

Une richesse vitale dans un monde aux ressources limitées

L’énergie est présente dans tous les aspects de nos activités, que ce soit dans le domaine de l’habitation, du commerce, de l’industrie, de transports, des secteurs de l’agriculture, dans l’urbanisme, la construction, pour pourvoir aux besoins primaires tels que le chauffage, la cuisine etc…

Les prévisions de BP dans « Energy Outlook 2035 » montrent que l’industrie restera le principal secteur énergivore, et comptera pour 13% de la hausse de la consommation énergétique d’ici 2035. Les autres secteurs (principalement le secteur résidentiel et l’agriculture) connaîtront également une croissance soutenue dans un proche avenir, comme montre la figure ci-dessous.

Prévisions de la consommation énergétique par secteur d’ici 2035 (en milliards de tonnes équivalent pétrole)

According to BP’s Energy outlook 2035

Mais cette croissance ne sera pas sans conséquences : la majorité de la demande énergétique (plus de 85%) provient encore des combustibles fossiles, notamment le charbon, le gaz et le pétrole. Non seulement ceux-ci ne sont pas renouvelables, c’est-à-dire que leur consommation nous mène à un épuisement rapide des ressources disponibles, mais ils sont aussi source de pollution et d’émissions massives de gaz à effet de serre, à l’origine du réchauffement et du changement climatique.

Total des émissions de Gaz à effet de serre d'origine anthropique, par gaz, 1970-2010

Source International Panel on Climate Change
Source International Panel on Climate Change

Comme en attestent les preuves scientifiques, il n’y a plus guère de doutes sur le fait que le changement climatique est un des plus grands défis de l’histoire de l’humanité. Depuis plus de deux décennies, des négociations internationales sur le climat ont été tenues sous couvert de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) et un accord a été adopté durant la 21ème Conférence des Parties (COP21) à la CCNUCC à Paris en Décembre 2015. A travers cet accord, la communauté internationale fixe comme objectif une limitation du réchauffement de la température mondiale bien en deçà de 2°C d’ici 2100 ; concrètement, cela imposerait de laisser au moins les 2/3 des réserves actuelles de combustibles fossiles inexploitées.

La voie vers la transition énergétique : la nécessité de redéfinir nos modes de consommation

Toute activité, ou tout travail requiert une certaine quantité d’énergie, qui peut revêtir diverses formes : chimique, mécanique, thermique ou électrique. En pratique, l’énergie que nous finissons par utiliser, arrive rarement sous sa forme originelle : elle est passée par une ou plusieurs transformations. Par exemple, dans un moteur à vapeur, le combustible est brûlé, libérant une énergie thermique qui est ensuite transformée en énergie mécanique. L’énergie peut donc être définie selon sa place dans la « chaîne énergétique »

  • Energie Primaire

Fait référence aux sources d’énergie telles que l’on peut les trouver à l’état naturel : gaz naturel ; pétrole brut ; biomasse ; rayonnement solaire ; l’énergie éolienne ou hydraulique ; etc…

  • Energie secondaire

Désigne l’énergie obtenue après conversion de l’énergie primaire en énergie utilisable, qui doit ensuite être transportée aux consommateurs.

  • Energie Finale 

Désigne l’énergie disponible pour les consommateurs. Par exemple, il peut s’agir de l’essence que vous utilisez pour votre voiture, de l’électricité ou du gaz que vous utilisez chez vous, ou au travail.

  • Energie utile

Indique la quantité réelle d’énergie utilisée pour fournir le service prévu. La différence entre l’énergie finale et l’énergie utile dépend de la performance de l’appareil.

Des pertes peuvent se produire aux différentes étapes de la chaîne (voir ci-dessous).

Energy losses between primary energy and useful energy

(ENERGIES 2050)

Pour en revenir à la transition énergétique, la priorité pour les citoyens européens est non seulement de soutenir le développement des technologies d’énergies renouvelables, mais aussi, principalement, de réduire notre demande en énergie primaire :

  • Limiter notre demande d’énergie à l’énergie utile : ce que l’on appelle la maitrise de l’énergie, qui dépend de nos modes de consommation et de nos comportements ;
  • Réduire les pertes dans toute la chaîne, c’est-à-dire les pertes liées au processus de transformation, de production, de transport et d’utilisation de l’énergie. C’est ce qu’on appelle « l’efficacité énergétique », qui est fortement tributaire des progrès technologiques et des investissements dans des infrastructures adéquates.

La maitrise de l’énergie est la priorité. Cela implique de réduire la demande énergétique en réduisant le gaspillage et la surconsommation – de telles économies peuvent souvent être faites rapidement à un coût faible ou même nul (c’est pourquoi nous appelons cela une « solution à portée de main »).

Réduire toute consommation inutile paraît logique, mais la distinction entre les besoins essentiels et superflus est subjective et dépend fortement du contexte et du mode de vie de chacun. Par exemple, la nécessité d’avoir une voiture semble moins évidente dans les zones urbaines que dans les zones rurales où il n’existe pas de transports publics efficaces. Bien que ce jugement soit propre à chacun, il est encore nécessaire de se poser la question globale de l’essentiel et du superflu. À ce propos, l’Organisation à but non lucratif « négaWatt » propose par exemple, dans son Manifeste, d’adapter la réglementation en fonction du classement des besoins énergétiques suivants (voir figure ci-dessous).

Besoins énergétiques et réglementations

source Manifesto NégaWatt, 2012

Sobriété énergétique

Avant tout, et peu importe la législation, chacun doit remettre en question son propre rapport à l’utilisation de l’énergie : est-ce vital ? Comment puis-je réduire ma consommation ? Est-ce que je gaspille de l’énergie dans mes habitudes quotidiennes ? Par exemple, est-ce que je laisse les fenêtres ouvertes alors que le chauffage est en marche ?

Cette approche devrait également inclure l’énergie utilisée indirectement pour produire les biens et services que nous consommons. L’adoption de comportements éclairés et conscients est essentiel à la durabilité, en particulier dans les pays industrialisés où la consommation par habitant reste bien au-dessus de la moyenne mondiale. Dans ce contexte, le projet C4ET a fixé des objectifs ambitieux non seulement pour sensibiliser à ces enjeux, mais aussi pour construire un chemin vers des modes de consommation responsables.

Efficacité énergétique 

Contrairement à la maîtrise de l’énergie qui se concentre sur le fait de réduire la consommation de services fournis par l’énergie, l’efficacité énergétique vise à réduire la quantité d’énergie nécessaire pour atteindre un niveau de service équivalent.

Pour ce faire, il est nécessaire de minimiser les pertes tout au long de la chaîne énergétique, de haut en bas. Cela signifie réduire les pertes dans la production, le transport, les procédures et améliorer l’efficacité de l’équipement. En tant que citoyen, il peut s’agir, par exemple, d’avoir des habitations éco-efficaces (par exemple l’isolation pour éviter les pertes thermiques), et des appareils économes en énergie (Télé, électro-ménagers, etc.), l’éclairage, etc.

Afin d’encourager l’efficacité énergétique, divers outils politiques ont été utilisés :

  • Réglementations et normes
  • Accords volontaires
  • Taxes et motivations financières
  • Informations sur les bonnes pratiques, et leur diffusion
  • Label

Il convient de rappeler ici que l’efficacité énergétique est complémentaire à l’économie d’énergie : Les bâtiments à basse consommation ne seront réellement efficaces que si les utilisateurs adoptent un comportement adapté. De même, le développement de systèmes et d’équipements plus efficaces n’aura pas l’effet escompté si en parallèle, les décisions d’achat ne sont pas orientées vers des solutions plus sobres en énergie. Là encore, la sensibilisation et l’éducation des citoyens, ainsi que la mise à disposition d’informations claires pour orienter leurs choix, revêtent une importance cruciale.

Energies renouvelables

La troisième étape de la transition énergétique sera le développement de ressources à faible émission de carbone, respectueuses de l’environnement, économiques et résilientes, permettant à tous les êtres humains l’accès à des services énergétiques modernes. De nombreuses technologies ont prouvé leur efficacité (technique et économique) et génèrent des externalités positives en termes de sécurité énergétique ou d’emploi durable, par exemple.

Les énergies renouvelables modernes peuvent être classées en 6 catégories principales :

  • Energie solaire

Cela inclut à la fois la production d’électricité (panneaux photovoltaïques, panneaux de concentration solaire) et la production thermique (panneaux solaires). Ce secteur est maintenant bien établi et possède un fort potentiel d’expansion, en Europe mais aussi dans les pays en voie de développement où la ressource est abondante.

  • Energie éolienne

A terre ou sur mer les éoliennes peuvent être utilisées pour la production d’électricité. Cette ressource a aussi fait ses preuves malgré certaines préoccupations concernant la fluctuation dans la production. Tout comme l’énergie solaire, l’énergie éolienne possède un fort potentiel de développement.

  • L’Hydro-électricité

L’hydro-électricité qui utilise la force du courant pour produire de l’électricité à travers une turbine et un générateur demeure la principale source d’énergie renouvelable dans le monde : selon REN21 Rapport d’état global des énergies renouvelable 2015, cela représentait 3,9% de la consommation mondiale d’énergie en 2013. Le potentiel d’expansion de ces technologies est également important, bien que certaines questions environnementales et économiques liées aux barrages hydro-électriques aient été soulevées. Cela comprend l’impact sur les écosystèmes, le déplacement de la population, l’impact sur les flux d’eau pour les pays situés en aval (par exemple, la Chine construit des barrages sur le Mékong, impactant l’agriculture et les modes de vie au Vietnam ou au Cambodge)

  • Energie géothermique

L’énergie géothermique est basée sur l’exploitation de la chaleur naturelle dans la croûte terrestre. C’est une solution qui peut être plus coûteuse à développer, et qui n’est disponible que dans des endroits spécifiques où il y a une importante activité géothermique.

  • Energies marines

Ce secteur englobe une large gamme de technologies et d’exploitation de l’énergie des marées, de l’énergie des vagues, de l’énergie thermique de l’eau (due à la différence de température entre les eaux de surface et profonde), des courants océaniques et de l’énergie osmotique (liée à la différence de salinité entre Eau douce et eau salée).

  • Biomasse moderne

La biomasse moderne comprend les combustibles organiques qui peuvent provenir de matériaux solides (bois, paille) liquides (bio-carburants) ou gazeux (biogaz), y compris les déchets organiques. Contrairement à la biomasse traditionnelle, principalement utilisée pour les besoins de chauffage et de cuisson dans les pays en développement, ayant une faible efficacité et des impacts négatifs sur la santé, la biomasse moderne a recours à des technologies efficaces, bien conçues et propres. Remarque importante : la définition de la « biomasse moderne » comme ressource renouvelable présuppose qu’elle provienne de ressources gérées de manière durable.

Un mix de ces solutions devrait permettre de pourvoir aux besoins d’énergie qui ne pourront être réduits par la maitrise et l’efficacité énergétiques, et ainsi permettre le développement de sociétés plus résilientes et à faible émission de carbone. L’Europe est consciente du défi : la Commission européenne s’est fixé l’objectif de 27% des énergies renouvelables dans le mix énergétique d’ici à 2030, avec une amélioration de l’efficacité énergétique de 27% par rapport aux niveaux de 1990.

Continuer sur la trajectoire actuelle n’est pas possible d’un point de vue durable et des changements importants sont nécessaires. Toutefois, considérer la transition énergétique comme une nécessité imposée par les problèmes climatiques et l’épuisement des ressources serait erroné : c’est aussi une opportunité historique de redéfinir nos modèles de développement et nos modes de consommation et de production avec des avantages non seulement environnementaux mais aussi économiques et sociaux.

©2017 C4ET 

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