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Effet de serre : les marges de manoeuvre

Benjamin DESSUS, Directeur de recherches au CNRS, Président du comité d'expertise auprès de la Mission Interministérielle de l'Effet de Serre

"Il y a plus d'espace marin dans une subtile sauce au fenouil qu'entre le port de la Rochelle et les indes orientales" - Jean Giono

En admettant la réalité des menaces qui pèsent sur le climat de la planète du fait de l'augmentation massive des émissions de gaz à effet de serre que peut entraîner la poursuite du développement des pays industrialisés et l'accès à celui des pays actuellement moins avancés au développement dans un contexte de forte croissance démographique, on est amené à essayer de faire la part, dans le lot des solutions possibles, des contraintes et des marges de manoeuvre dont dispose l'humanité au cours du 21ème siècle.

Tout d'abord, c'est bien sur cette période de temps d'une petite centaine d'années que se concentrent nos problèmes puisque c'est dans ce laps de temps que les démographes nous annoncent la maturité démographique de la planète vers 8 ou 9 milliards d'habitants pour les uns, vers 11 ou 12 pour les autres.

Dans tous les cas on va voir arriver à cette échéance 3 à 5 milliards d'être humains supplémentaires sur notre planète, principalement dans les pays actuellement en développement. Ils habiteront pour une grande part des villes qui ne sont pas encore construites. C'est donc au cumul de quatre phénomènes qu'on se trouve confronté dans les décennies qui viennent :

* la croissance démographique des pays du Sud

* l'accès des habitants de ces pays au développement

* l'urbanisation croissante probable du tiers monde avec les modes de consommation correspondants

* la poursuite du mode d'un développement plus ou moins intensif en biens et services matériels des pays du Nord (avec en particulier le dérapage potentiel des transports)

On sait que les systèmes énergétiques, qui sont indispensables au développement, sont et resteront sans doute pour le siècle prochain le premier pourvoyeur d'émissions de gaz à effet de serre (GES). C'est le premier secteur responsable des émissions de CO2 qui sont consubstantielles à la combustion du carbone, alors que les autres gaz à effet de serre (CH4, N2O etc) ne présentent pas (ou en tous cas à des degrés bien moindres) ce caractère d'inéluctabilité.

C'est pour cette raison que nous nous intéressons uniquement ici aux contraintes et aux marges de manoeuvre dont nous pouvons disposer dans la construction ou l'extension des systèmes énergétiques, en considérant que les enseignements tirés de l'analyse pourront être largement extrapolés aux secteurs plus marginaux qui contribuent au réchauffement climatique.

Le réseau des contraintes globales d'environnement

L'actuelle focalisation de l'opinion internationale sur les problèmes du climat, même si elle apparaît comme parfaitement légitime, ne doit pas faire oublier d'autres contraintes environnementales majeures à caractère global qui viennent très sérieusement borner les marges de manuvre du domaine de l'énergie.

Les risques de raréfaction et d'épuisement des ressources fossiles, les risques associés au nucléaire civil (accidents, prolifération, déchets hautement radioactifs à longue durée de vie), les risques de concurrence d'usage des sols entre les besoins liés à la production alimentaire et ceux liés à la production d'énergie, viennent compléter le réseau de contraintes auxquels les systèmes énergétiques sont et resteront durablement soumis. Il faut en effet garder à l'esprit que ces risques ne sont pas indépendants et que la diminution de l'un peut avoir pour conséquence de renforcer l'un ou plusieurs des autres.

C'est ainsi par exemple que pour lutter contre le réchauffement du climat, on peut envisager de réduire le recours aux énergies fossiles. Ce faisant on repousse l'échéance de l'épuisement des ressources fossiles en même temps qu'on ralentit les émissions de gaz à effet de serre responsables du réchauffement. Mais si, pour faire face aux besoins, on augmente considérablement le recours à l'énergie nucléaire ou aux énergies renouvelables, on augmente d'autant les risques qui leur sont associés.

Bien entendu, s'ajoutent à ces contraintes globales des contraintes d'environnement local, mais qui ne présentent généralement pas le même caractère d'irréversibilité temporelle. On pense par exemple aux pollutions atmosphériques locales des transports qui s'atténuent très vite avec l'arrêt du trafic et sur lesquelles le progrès technique permet de progresser par sauts d'un ordre de grandeur (par exemple avec le piège à particule pour le diesel ou le pot catalytique pour l'essence).

C'est donc à l'aune de ces quatre grands risques de nature globale qu'il me semble pertinent de jauger les marges de manuvre dont dispose l'humanité pour se développer sans obérer gravement et irréversiblement ce développement par son activité même.

Les images mondiales dont nous disposons pour 2050

Quand on observe les scénarios prospectifs que nous proposent les énergéticiens, on s'aperçoit très vite qu'on peut les classer en deux grandes catégories :

Les premiers proposent une vision de l'avenir construite sur un modèle productiviste de " développement par l'abondance énergétique " avec des options contrastées de participation des différentes sources primaires au bilan mondial.

Ces scénarios admettent les risques comme inéluctables ("on ne fait pas d'omelette sans casser d'oeufs"), les cumulent à des niveaux élevés et se différencient par la diminution ou l'augmentation d'un des risques par rapport aux trois autres. Pour ne pas risquer d'avoir trop chaud (effet de serre) dit l'un acceptons le risque nucléaire ! Non, répond un autre, je préfère avoir trop chaud et ne pas laisser le problème des déchets nucléaires à mes petits enfants.

Les seconds proposent un "développement par la sobriété énergétique" qui tente de rééquilibrer les politiques énergétiques en accordant une priorité forte à la maîtrise de l'évolution de la demande d'énergie. Partant d'une analyse détaillée des besoins finaux d'énergie du développement, ils affichent la volonté de repousser simultanément les principaux risques dans le temps et de favoriser un développement des pays du Sud en comptant sur la moindre absorption de capitaux pour le développement des systèmes énergétiques.

Ils supposent une profonde révolution culturelle puisqu'ils ambitionnent une forte déconnexion du lien croissance économique / consommation énergétique. Ils impliquent en particulier un élargissement de la sphère d'intervention de la politique énergétique à l'ensemble des secteurs d'activité structurant la demande (transports, construction, urbanisme, biens d'équipements, etc.). En effet, les déterminants principaux de la demande énergétique sont souvent étroitement et durablement liés aux grandes infrastructures d'urbanisme, de transport, et des différents réseaux de distribution de fluides (énergie, eau, etc.). C'est un sujet sur lequel on reviendra plus loin.

Pour illustrer ces propos on peut comparer 7 des scénarios énergétiques mondiaux à long terme produits depuis le début des années 90, d'une part par l'IIASA pour le compte du Conseil mondial de l'énergie et par le CNRS d'autre part (scénario NOE).

Ces scénarios explorent l'avenir énergétique du monde en découpant le monde en 11 régions géographiques et en adoptant des perspectives démographiques communes ( 8 milliards d'habitants en 2020, 10 milliards en 2050). Par contre ils affichent des taux de croissance légèrement différents, mais surtout décrivent des modes de développement très différents du point de vue de l'intensité énergétique (l'intensité énergétique est la quantité d'énergie nécessaire à l'obtention d'une unité monétaire de valeur ajoutée) de leur croissance économique.

La figure ci dessous en donne les résultats principaux en 2050.

Fig 1 : Consommation annuelles d'énergie pour 2 familles de scénarios contrastées en 2050 : " les scénarios d'abondance et de maîtrise de l'énergie pour le développement " . Les chiffres sont en milliards de tep ou Gtep.

La tep - tonne équivalent pétrole - et ses multiples sont les unités des énergéticiens pour mesurer avec une seule unité des énergies d'origine différentes en les ramenant à l'énergie équivalente à celle de la combustion d'une tonne de pétrole. Une tep vaut à 44,8 gigajoules ou encore 11,6 MWh

Il apparaît très clairement que c'est bien plus par le volume d'énergie que par l'appel plus ou moins grand à tel ou tel type de ressources énergétiques que se différencient les scénarios. Alors que les scénarios abondants supposent la mobilisation annuelle de l'ordre de 25 Gtep dès 2050 (3 fois plus qu'en 2000), les scénarios sobres se contentent de 12 à 15 Gtep à la même date. Cinquante ans plus tard, en 2100, la divergence entre les scénarios dépasse un facteur 5.

Pour apprécier les conséquences de ces deux types de scénarios sur les risques cités plus haut, et en particulier sur la concentration des gaz à effet de serre, le cumul des déchets nucléaires et la raréfaction des sources fossiles, il est indispensable de raisonner en stock et non plus seulement en flux en intégrant sur la période les divers flux de déchets, d'émissions de GES (gaz à effet de serre), de consommations fossiles.

1990 - 2050   A1 A2 A3 C1 C2 Noé
Cumul Énergie Gtep 970 972 966 692 692 608
Cumul nucléaire Gtep 78 42 79,5 36 58,5 25,5
Cumul renouvelables Gtep 182 188 233 180 168 183
Cumul charbon Gtep 201 279 153 125 125 124
Cumul pétrole Gtep 306 254 240 177 176 124
Cumul gaz Gtep 204 210 258 177 176 153
Cumul fossile Gtep 711 743 651 479 477 401
Cumul carbone Gtonne 568 608 500 373 371 315

Tableau 1 : Cumul des différentes contributions à l'approvisionnement énergétique mondial des différents scénarios et des émissions de carbone de 1990 à 2050.
On a indiqué en rouge gras les valeurs maximales des cumuls pour chaque ressource et en bleu gras les valeurs minimales

Une part minoritaire des écarts est due à des hypothèses de croissance économique différente entre les scénarios les plus consommateurs et les moins consommateurs. C'est ainsi que par exemple, sur les 364 Gtep d'écart entre le scénario A2 et le scénario Noé, 128 sont attribuables aux différences de taux de croissance de l'économie et 236 sont imputables aux différences d'intensité énergétique.

Mais ce tableau apporte d'autres enseignements utiles comme le montre le résumé suivant :

  Max Min
Besoin cumulé d'énergie en Gtep 972 (A2) 608 (Noe)
     
Fossiles en Gtep 743 (A2) 401 (Noe)
% du Scénario 76% 58%
     
ENR en Gtep 233 (A3) 168 (C2)
% du Scénario 24% 26%
     
Nucléaire en Gtep 80 (A3) 25 (Noe)
% du Scénario 8% 3,7%
     
Cumul carbone (Gtonnes) 608 (A2) 315 (A2)

Sur la période et dans tous les scénarios envisagés les énergies fossiles restent largement dominantes (de 58 à 76% des bilans cumulés), les ENR apportent une contribution cumulée de l'ordre de 19 à 26% des bilans selon les scénarios, le nucléaire reste marginal avec 4 à 9% du bilan cumulé sur la période.

Le tableau 3 ci dessous permet d'apprécier les conséquences de ces scénarios en terme de risques

HORIZON 2050
Réponse aux risques A1 A2 A3 C1 C2 NOE
Cumul des émissions de carbone (Gtonnes)

545

610

470

356

350

320

Augmentation de la concentration de CO2

40%

50%

33%

23%

23%

20%

Ponction des ressources de pétrole connues

104%

85%

81%

60%

60%

50%

Déchets nucléaires à stocker (ind. 100 1990)

1700

900

1800

800

1300

550


Tableau 3 : Impact des différents scénarios sur les risques étudiés

Nota : Pour calculer la concentration du carbone dans l'atmosphère, on a tenu compte d'une absorption de 3 Gtonnes par an de carbone par l'océan.

Dans tous les scénarios la concentration de GES augmente, de +20% en 2050 dans le plus sobre à 50% dans le plus abondant. En 2100 la concentration de CO2 a plus que doublé dans les scénarios A et s'est stabilisée autour de +25% par rapport à 1990 dans les scénarios C et Noe. Les déchets nucléaires de haute activité et à longue durée de vie (à technologie inchangée) sont multipliés par un facteur 5,5 par rapport à 1990 dans le scénario le plus sobre en énergie nucléaire et par 18 dans le scénario le plus élevé en nucléaire.

Voilà donc un tableau général des images que les énergéticiens nous proposent pour l'avenir énergétique du monde à horizon de 50 ans.

Les enjeux et les marges de manoeuvre

La toile de fond que nous dressent les scénarios mondiaux permet de mieux cerner les enjeux et les risques globaux des 50 prochaines années. Bien entendu , pour aller plus loin, il faut entrer plus avant dans le détail, dans la mesure où les situations sont très différentes pour les pays industrialisés, les pays en transition et les pays les moins avancés . Il n'en reste pas moins qu'un certain nombre points se dégagent à l'examen de ces scénarios.

Les tableaux précédents montrent en effet clairement qu'il existe une hiérarchie assez claire des enjeux et des marges de manoeuvre :

I - L'efficacité énergétique :

C'est la marge principale de manoeuvre, et cela pour deux raisons :

* d'abord parce qu'en termes quantitatifs c'est elle dont on peut attendre les effets les plus importants (plus de 230 Gtep sur la période) et les plus homogènes dans toutes les régions du monde développé et en développement, comme le montre les scénarios,

* ensuite parce qu'en termes de risques, c'est la seule série de mesures qui permette de repousser dans le temps l'ensemble des risques globaux cités, sans en privilégier un par rapport aux autres, comme le montre bien le tableau 3.

II - Les énergies renouvelables

C'est la seconde marge de manoeuvre dont on dispose. Elle se situe à un niveau un peu plus faible que la première mais reste très significative (de 170 à 230 Gtep selon les scénarios) avec cependant un problème de concurrence d'usage des sols qui se profile nettement pour les scénarios qui affichent les contributions les plus élevées d'énergies renouvelables en 2050 comme le montre le tableau 4.

  A1 A2 A3 C1 C2 NOE
Milliers de km2 occupés 8.000 8.000 13.000 8.000 7.000 8.000


Tableau 4 : surfaces occupées par la biomasse énergie dans les différents scénarios en 2050
(rappel : la surface de la France est de 550 milliers de km2 ; les surfaces ci-dessus représentent donc de 15 à 24 fois la France)

Par contre cette solution a l'avantage de repousser à la fois les risques nucléaires, les risques d'épuisement des fossiles et les risques de réchauffement du climat.

III - L'énergie nucléaire

Avec 25 à 80 Gtep cumulées d'ici 2050, l'énergie nucléaire apparaît comme relativement marginale dans le bilan énergétique cumulé à l'échelon mondial. Cependant son développement dans les scénarios qui y font le plus appel (un facteur 6 d'augmentation par rapport à 1990) ne va pas sans un renforcement important du cumul des déchets et des risques de prolifération comme le montre la fig 5 qui donne une indication de la dissémination des centrales nucléaires en 1990, 2020 et 2050 dans le scénario IIASA A1.

Figure 2 : Dissémination régionale des centrales nucléaires dans le scénario IIASA A1

En terme de lutte contre l'effet de serre, la contribution du nucléaire à la diminution des émissions dans le même scénario A1 est de l'ordre de 12 à 13% (en faisant l'hypothèse favorable que le nucléaire se substitue uniquement à du charbon) ce qui n'est pas négligeable mais montre bien que ce n'est pas une solution à la mesure du problème de réchauffement du climat.

Ces quelques ordres de grandeur rappelés, on peut maintenant apporter quelques précisions quantitatives et qualitatives sur ces 3 domaines d'action.

Efficacité énergétique du développement

L'efficacité énergétique du développement d'une société dépend de son état initial, de sa structure démographique, de sa géographie et du climat de son territoire, du progrès technique, etc.

Traditionnellement, la prospective énergétique, axée essentiellement sur la production d'énergie, confère un poids très nettement prépondérant à l'évolution technologique des outils parmi les éléments susceptibles de faire évoluer rapidement le rendement des systèmes énergétiques. Cette tendance se retrouve assez systématiquement dans la prospective des usages de l'énergie où l'on pense naturellement d'abord au progrès technique à travers l'amélioration des rendements d'usage des outils fournissant des services finaux.

C'est ainsi que dans le domaine des transports, le progrès d'efficacité énergétique et la réduction des émissions de GES sont très largement assimilés à celui que l'on peut envisager grâce aux progrès de la motorisation ou de l'aérodynamique des voitures, des camions ou des locomotives, voire à des substitutions de carburants. La rapidité et l'amplitude de ce progrès au cours des trente dernières années expliquent largement cette vision.

Le rôle dominant des infrastructures et de l'organisation

Cette vision est pourtant très réductrice car elle fait implicitement l'impasse sur les conditions dans lesquelles les objets en question sont utilisés pour remplir un service donné, ici le transport d'un point à un autre d'un passager ou d'un chargement de marchandises.

On sait en effet que la consommation spécifique du transport routier de marchandises est de l'ordre de 100g/tonne*km alors que celle du transport par rail est de l'ordre de 25g /tonne*km. De même celle des voitures est de l'ordre de 50 à 60g/V*km alors que celle du rail est de l'ordre de 20g/V*km.

A technologie constante, le transfert d'une tonne de marchandises de la route au rail est donc équivalent à un gain d'un facteur de l'ordre de quatre sur l'efficacité énergétique du camion et le transfert d'un passager de la route vers le rail à un facteur 2,5 de gain d'efficacité énergétique de la voiture.

On voit sur cet exemple l'importance qu'il faut accorder au choix des infrastructures puisqu'elles vont avoir une influence majeure (souvent nettement supérieure au progrès technique sur les outils) sur l'efficacité énergétique du service final rendu et cela pour de très longues périodes, souvent supérieures à une cinquantaine d'années.

Ce raisonnement s'applique à toutes les infrastructures lourdes, qu'il s'agisse du mode d'urbanisme, de l'industrie lourde, des logements ou des infrastructures de communication.

La figure 3 en est une illustration désormais classique.

Figure 3 : Urbanisme et consommation d'énergie des transports.
Source : Newman and Kenworthy, " Cities and automobile dependance ", Gower, 1989


Elle montre que la consommation énergétique nécessaire à un londonien un parisien ou un viennois pour effectuer ses transports quotidiens est 5 à 6 fois moins importante que celle d'un habitant de Phnix ou de Detroit.

Mais une autre illustration à caractère rétrospectif nous vient de l'habitat.

On sait que le progrès technique et la réglementation thermique qui s'en est suivie ont permis de faire chuter la consommation de chauffage des logements d'un facteur supérieur à 2 depuis une vingtaine d'années, de plus de deux tep à moins d'une tep par an en 2000. Si l'on se projette jusqu'en 2050, l'apport de ces nouvelles technologies (pour un rythme de construction de 200.000 logements par an, soit 14 millions de logements entre 1980 et 2050) restera encore modeste en termes de consommation d'énergie sur le bilan global de l'habitat.

Si la moitié d'entre eux viennent remplacer des logements existants et l'autre moitié s'y ajouter, la consommation totale du parc sera de 40 Mtep en 2050, dont 26 millions de tep encore attribuables aux logements construits avant 1980 et 14 millions de tep attribuables aux logements postérieurs à 1980. C'est dire l'inertie du système. Une politique d'économie d'énergie dans le bâtiment résidentiel ne pourra donc pas éviter, pour être véritablement efficace, d'accorder une place majeure à la réhabilitation des logements anciens qui représenteront sinon encore 65% de la consommation de chauffage en 2050.

Ces quelques exemples montrent qu'au delà du progrès technique, les choix d'infrastructure dans lesquelles ce progrès technique s'applique ont des conséquences majeures et à long terme sur notre capacité à maîtriser la consommation d'énergie et donc les émissions de gaz à effet de serre.

C'est évidemment vrai pour les pays développés où des décisions de renouvellement et plus modestement de développement de nouvelles infrastructures se présentent tous les jours. C'est encore beaucoup plus vrai pour les pays en développement qui construisent leurs infrastructures de base, qu'il s'agisse de l'urbanisation des mégapoles ou des réseaux de communication et de voiries diverses. La pertinence des choix initiaux est dans ce cas fondamentale. Il suffit d'imaginer la Chine se développant uniquement avec un réseau de transport routier pour imaginer les conséquences énergétiques à moyen terme d'un tel choix initial à caractère très irréversible.

Dans un pays comme la France, il faut également prendre conscience que l'industrie consomme moins de 30% de l'énergie dépensée et de plus avec une forte proportion d'électricité (près de 50%) d'origine non fossile. Les 70% de consommation restants (habitat tertiaire et transports) sont très largement tributaires des modes d'aménagement du territoire et de la nature des infrastructures de base (urbanisme, réseaux de transport, qualité des logements).

Le second point sur lequel il me semble nécessaire d'insister, quand on réfléchit aux marges potentielles d'efficacité énergétique concerne l'organisation du système énergétique.

L'exemple le plus frappant est celui de la cogénération. La fourniture simultanée de chaleur et d'électricité permet en effet de faire passer de 40 ou 45% à 85 ou 90% le rendement d'usage d'un combustible fossile, à la condition bien entendu de trouver preneur simultanément de la chaleur et de l'électricité. Là encore, le progrès technique n'est pas spectaculaire dans les deux domaines de la production d'électricité et de chaleur.

Le véritable gain provient de la co-fourniture des deux vecteurs énergétiques, avec les contraintes d'organisation que cela induit. Dans un tel cas, le progrès technique se traduira non pas tellement par une augmentation de rendement de production de l'électricité et de la chaleur que dans l'adaptabilité du système énergétique au besoin du consommateur final (taille, souplesse d'utilisation, etc).

On voit bien qu'il existe là un potentiel considérable de progrès d'efficacité dont la limite est certainement plus organisationnelle que technique. Le gain de rendement s'effectue en effet au détriment de l'indépendance des acteurs dont la coordination avec les producteurs des différents vecteurs énergétiques doit se renforcer.

On pourrait faire la même analyse pour la production d'un vecteur énergétique à partir de co-combustibles (par exemple des déchets, du bois et du charbon) où les gains potentiels en terme d'efficacité vis à vis des émissions par exemple (introduction de renouvelables fatales dans le système) dépendent au premier chef de l'organisation d'un approvisionnement stable.

A travers ces deux exemples de co-génération et de co-combustion se profilent les enjeux mais aussi les limites du concept d'écologie industrielle qui s'appuie sur une analogie avec les écosystèmes vivants où l'ensemble de la matière organique est recyclé par une organisation poussée d'un grand nombre d'acteurs diversifiés.

Bien évidemment ces deux points sur lesquels nous venons d'insister n'enlèvent rien à la validité d'une action volontariste de progrès d'efficacité énergétique des outils de transformation et d'usage de l'énergie. Pour les outils de production et de transformation, des gains significatifs de rendement sont encore possibles. C'est le cas pour les centrales thermiques avec l'émergence des turbines à cycle combiné, pour le nucléaire avec les réacteurs à haut rendement (HTR par exemple dont on attend un rendement de 48% au lieu des 33% actuels des REP), mais aussi pour les filières plus nouvelles comme l'éolien ou le photovoltaïque.

Mais les gains potentiels les plus spectaculaires sont à attendre des technologies "end of pipe" pour la fourniture de services domestiques ou industriels au client final, éclairage, froid, séchage, audiovisuel, communications, etc.. Le passé récent montre que, dans ce domaine, les ruptures technologiques sont fréquentes et permettent souvent de gagner des facteurs très importants ( de 5 à 10) sur l'efficacité énergétique de fourniture d'un service. C'est le cas par exemple pour l'éclairage, la télévision, les ordinateurs etc.

C'est malheureusement moins vrai pour la voiture où les progrès techniques actuels sur les véhicules hybrides ou les piles à combustibles permettent d'imaginer des gains de rendement encore significatifs, mais limités à 30 ou 40 % par rapport à l'existant, si l'on tient compte de l'ensemble de la chaîne des rendements de la mine à l'échappement de la voiture, comme le montre le tableau 5.

Filières Rendement groupe propulseur Rendement filière carburant Rendement total
Essence 2005 inj directe 25% 81% 20%
Diesel 2005 inj common rail 33% 84% 28%
Véhicule electrique (CCG) 85% 50% 43%
Pile à combustible H (gaz nat) 55% 60% 33%
P. A. C. H (reformeur méthanol) 44% 60% 26%
Hybride essence 2005 40% 81% 32%
P. A. C. H (électrolyse) 55% 19% 10%
Tableau 5 : Rendement global de différentes motorisations de véhicules automobiles
Source : automobile et développement durable, Stéphane His , les Cahiers du CLIP numéro 9

Quand on applique ce progrès technique au parc automobile français avec une hypothèse de croissance de ce parc de 25 à 35 millions de véhicules en 50 ans on obtient dans le meilleur des cas une réduction de l'ordre de 20% des émissions de CO2. Pour aller plus loin il faut jouer soit sur la réduction du trafic soit sur le rééquilibrage modal. Dans ce dernier cas les chiffres indiqués plus haut montrent qu'il faut faire basculer en faveur des transports guidés 4% du trafic voiture pour obtenir 10% d'économie d'énergie supplémentaire et au moins autant d'économie de CO2.

On voit à l'issue de ce chapitre que l'efficacité énergétique, enjeu majeur de la lutte contre le réchauffement climatique et de la protection contre d'autres risques globaux, suppose la mise en uvre de moyens d'action très diversifiés, à la fois :

* dans le domaine des infrastructures

* dans le domaine de l'organisation sociale et productive

* et dans le domaine technique.

Le cas Français

Pour la France on peut raisonner en examinant les différents postes qui contribuent à la consommation et aux émissions de CO2.
Le tableau 8 résume la situation en 1995 . On y trouve le bilan global, la consommation par habitant et les émissions par habitant des différents secteurs d'activité.

Répartition 1995 Mtep % du total kep/habitant kg C/habitant % du total
Habitat 50 26% 845 305 17%

dont confort thermique (1)

44 22% 740 305 17%

dont electroménager

1 1% 35 - -

dont produits bruns

5 3% 70 - -
Tertiaire 30 15% 505 195 11%

dont confort thermique

25 13% 415 185 10%

dont usages spécifiques

5 2% 90 10 1%
Alimentation 22 11% 360 190 10%
Industrie 47 24% 775 355 20%

dont production intermédiaire (2)

38 19% 625 265 15%

dont biens d'équipt & conso

9 5% 150 90 5%
Transports (4) 49 25% 805 755 42%

dont personnes

30 15% 490 460 26%

dont marchandises

19 10% 315 295 16%
TOTAL 198 100% 3290 1800 100%
Tableau 6 : Consommation d'énergie finale et émissions en France en 1995

NB : Mtep = millionsde tonnes équivalent pétrole, kep = kilo équivalent pétrole

(1) comprend la climatisation, le chauffage et l'eau chaude sanitaire

(2) production d'acier, de plastique, de ciment, etc

(3) les chiffres des transports incluent la dépense énergétique et les émissions de CO2 des raffineries.

Habitat, industrie et transports représentent chacun un quart de la consommation, tertiaire et alimentation (y compris froid et cuisson) le reste. Par contre les transports contribuent à eux seuls à plus de 40% des émissions de CO2. Sur les 3,3 tep consommées par habitant 1,3 sont consommés sous forme d'électricité (5.800 KWh/hab/an)

Pour avoir une idée des possibilités de réduction des émissions on peut dresser le même tableau en faisant l'hypothèse de parcs neufs (y compris dans l'habitat) disposant des meilleures technologies disponibles en 1995 sur le marché.

France kep/habitant moyenne 1995 kep/habitant meilleure techno disponible Commentaires kg C/habitant meilleure techno disponible
Habitat 845 360 - 170

dont confort thermique (1)

740 300 ens. du parc aux normes bât. neufs 170

dont electroménager

35 25 meilleurs équipements 1995 -

dont produits bruns

70 35 optimisat° des systèmes de veille -
Tertiaire 505 250 - 100

dont confort thermique

415 200 mêmes normes que l'habitat 100

dont usages spécifiques

90 50 optimisation veilles -
Alimentation 360 250 50% de gains sur froid et cuisson 130
Industrie 775 580 - 270

dont production intermédiaire

625 450 eco-prodécés & recyclage 190

dont biens d'équipt & conso

150 130 - 80
Transports (4) 805 450 - 400

dont personnes

490 250 voitures 4 l/100 & 13.000 km/an 230

dont marchandises

315 200 réduct° puissance camions, TR... 180
TOTAL 3290 1890 - 1070


Tableau 7: Une France équipée systématiquement des meilleures technologies de 1995 (y compris pour les parcs de logement).
Source : Les défis du long terme , Commission énergie 2010-2020, Commissariat général du Plan

Dans une telle hypothèse la consommation finale d'électricité par habitant tomberait à 0,8 tep/an, soit 3.600KWh.

Ce tableau, bien qu'évidemment très grossier, montre cependant les enjeux et les difficultés de réduction des émissions.

En effet si la réduction des émissions proposée pour l'industrie a de bonnes chances de se produire assez naturellement avec la dématérialisation de l'activité industrielle, l'effort à faire dans l'habitat est considérable puisqu'il revient à mettre l'ensemble du parc de logements aux normes des habitations neuves.

La plus grande inconnue reste cependant la contribution des transports. La réduction envisagée suppose en effet à la fois une adoption rapide des meilleures technologies actuelles pour les transports routiers (marchandises et passagers) mais aussi un début de transfert de la route vers le rail, c'est à dire une inversion de la tendance actuelle. Mais la plus forte inconnue réside dans le contrôle de la croissance des trafics, aussi bien de passagers que de marchandises. C'est là que les politiques d'urbanisme, d'emploi, d'organisation industrielle prennent une importance majeure.

Malgré toutes ces incertitudes le tableau montre néanmoins à quoi pourrait ressembler la consommation d'énergie et les émissions de CO2 d'un individu disposant des mêmes services qu'en 1995 et n'émettant qu'environ 1 tonne de carbone par an s'il disposait des meilleures technologies aujourd'hui disponibles.

Rapportée à la France la consommation finale serait de l'ordre de 115 Mtep dont 225 TWh d'électricité (à grande majorité hors fossile comme en 1995) avec la structure suivante :

  Mtep meilleure techno Gain/1995 MT carbonemeilleure techno Gain/1995
 
Habitat 22 56% 10,2 43%
Tertiaire 15 50% 6,2 46%
Alimentation 15 32% 7,8 33%
Industrie 35 26% 16,4 24%
Transports 27 45% 24 48%
Total 114 42% 64,6 40%

Les énergies renouvelables

On a vu ci-dessus que le développement des énergies renouvelables représente la seconde marge de manoeuvre importante vis à vis des problèmes de réchauffement, d'épuisement des fossiles et des risques nucléaires. Quand on examine de plus près les scénarios proposés plus haut on constate que les principales contributions attendues sont d'une part la biomasse et d'autre part l'hydraulique .

Mais le développement actuel de l'éolien dans les pays du Nord (qui reste très sous estimé en France) pourrait bien conduire dès 2020 ou 2030 à une contribution au moins égale à celle des barrages hydrauliques en Europe, surtout si le concept d'éolien off-shore, encore à l'état de démonstration aujourd'hui, tient ses promesses.

Le photovoltaïque reste a priori quantitativement plus limité en Europe dans les trente ans qui viennent même s'il a un rôle majeur à jouer dans le décollage du développement des pays les moins avancés, en particulier en zone rurale.

En France les études prospectives récentes montrent que le bois énergie pourrait contribuer dès 2015 ou 2020 à une quinzaine de Mtep dont les 2/3 en énergie thermique et 3 Mtep à 5 Mtep (15 à 25TWh) sous forme d'électricité (cogénération et électricité seule), sans créer de concurrence d'usage avec la pâte à papier ou l'industrie du bois.

L'éolien quant à lui pourrait atteindre au delà de 2020-2030 30 à 50 TWh (100 GW installés en Europe et 200 TWh en 2020) et le photovoltaïque quelques TWh.

Au total on peut raisonnablement tabler dans les 30 ans qui viennent sur la mobilisation de 15 Mtep à 20 Mtep d'énergie thermique renouvelable (10 de bois, 10 de déchets, de géothermie et de solaire thermique direct (eau chaude et chauffage) et de 125 à 165 TWh d'électricité renouvelable (75 d'hydraulique, 15 à 25 d'électricité bois ou déchets, 30 à 50 d'éolien, 5 de photovoltaïque, et de 0 à 10 TWh de géothermie des roches fracturées).

Compte tenu des pertes du réseau (de l'ordre de 15%) il faudrait pour produire l'électricité nécessaire (255 TWh) produire de 90 à un peu moins de 130 TWh supplémentaires, soit avec du nucléaire soit avec des énergies fossiles. Si cette électricité est produite par des turbines à gaz à cycle combiné (CCG, hypothèse de rendement 60%) cela conduirait dans l'hypothèse basse à une émission supplémentaire de 8 Mt de carbone et dans l'hypothèse haute à 12 Mt de carbone.

Le nucléaire

On a vu ci dessus que la contribution de nucléaire au bilan carbone d'ici à 2050 proposée par les scénarios prospectifs reste relativement modeste même pour les plus optimistes d'entre eux. Néanmoins en flux le nucléaire atteint dans les scénarios les plus optimistes près de 3 Gtep/an en 2050.

Cette dernière hypothèse, qui correspond à une relance importante du nucléaire à partir de 2020 ou 2030, n'est guère vraisemblable si les deux problèmes majeurs que sont les risques de prolifération et la limitation du stock de déchets à haute activité et très longue durée de vie n'ont pas trouvé de solutions plus satisfaisantes qu'aujourd'hui. Si en effet le nucléaire doit, dans la seconde moitié du siècle, apporter une contribution significative au bilan énergétique mondial, il lui faut, du fait de la dissémination considérable à laquelle il sera confronté, résoudre de façon satisfaisante ces deux problèmes qui entravent fondamentalement son développement aujourd'hui.

On peut prendre conscience de l'ampleur du problème en examinant l'évolution des stocks de plutonium contenu dans les déchets du parc français, dans l'hypothèse d'un simple maintien du parc actuel (sans nouvelle construction), avec une durée de vie moyenne de 40 ans des centrales construites, et différentes solutions pour l'aval du cycle. On voit en effet que quelle que soit la solution adoptée pour l'aval du cycle (avec moxage maximal ou arrêt du retraitement), dans l'état actuel des techniques, le stock de Pu sera multiplié par un facteur de 4,7 à 5,7 en France. En cas de relance, on se trouvera donc devant des stocks très rapidement croissants de déchets à longue durée de vie.

Figure 4 : Plutonium contenu dans le combustible irradié du parc actuel jusqu'à son obsolescense (40 ans) dans diverses configurations de retraitement.

Au delà des recherches indispensables à un bouclage satisfaisant de l'aval du cycle, dont personne ne peut aujourd'hui affirmer qu'elles conduiront au succès ni surtout quand elles y aboutiront, il paraîtrait judicieux d'appliquer aux déchets la même stratégie de précaution qu'au CO2 en proposant un "Kyoto des déchets" permettant de limiter au niveau mondial la quantité de déchets, tant qu'on n'a pas de solution acceptable et acceptée pour le stockage ou l'élimination de ces déchets.

Cette proposition pragmatique , par opposition au "tout ou rien" d'aujourd'hui laisserait un espace important à la mise au point de filières nettement plus économes en combustibles fissiles (meilleur rendement thermodynamique, taux de combustion plus élevés, etc.) qui permettraient dans un premier temps de diminuer la quantité de déchets dangereux par kWh produit.



A l'issue de cette rapide analyse, on voit que la vraie question d'aujourd'hui est bien de savoir quelles stratégies adopter, pour se diriger dans la direction suggérée par les scénarios de développement sobre plutôt que de consacrer l'essentiel de ses forces à la spirale qui consiste à développer toujours plus vite et sans limite des filières énergétiques en même temps que les technologies susceptibles d'en limiter les dégâts potentiels.

L'avenir dépendra certes très largement des modes de développement que vont privilégier les pays en voie de développement, mais aussi de la capacité des pays riches à reconnaître et appuyer la diversité des démarches plutôt que de tenter d'imposer un modèle unique dont les effets pervers à moyen et long terme apparaissent de plus en plus clairs.

Dans nos pays les marges de manoeuvre sont importantes comme nous l'avons vu. Mais sans l'exemple de nos sociétés riches, les efforts des pouvoirs publics, des compagnies énergétiques, des industriels producteurs de biens et de service, comment imaginer que des continents en développement comme l'Asie, l'Amérique Latine ou l'Afrique adopteront au vingt et unième siècle des modes de développement qui ne remettent pas en cause gravement l'avenir de l'homme sur la planète?

Le défi auquel nous sommes confrontés n'est donc pas d'abord technique, il est culturel, il est politique. Si l'horreur écologique n'est pas inéluctable, à nous, citoyens du monde, de réagir, et de développer les outils d'une solidarité planétaire au service d'un développement équilibré et durable de l'ensemble des sociétés humaines.

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