Energie durable

• I. Les contraintes du monde moderne
  
  
  • A. Effet de serre
    • a.Principes
    • b.Equation de Kaya
      
      
  • B. Quelles énergies pour le future ?
    • a. Pénurie des énergies fossiles
    • b. Développement de nouvelles énergies
      
      

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Avant d’analyser en détail le dispositif des Certificats d’Economies d’Energie, il convient de comprendre le contexte de leur création et le besoin auquel ils répondent.

Depuis la moitié du 19e siècle où le premier litre de pétrole a été découvert, nos sociétés actuelles n’ont cessées de s’appuyer sur les énergies fossiles pour asseoir leur développement économique et technologique. Ce sont sans conteste ces ressources géologiques facilement exploitables et riche en énergie qui ont permis une transition si rapide entre l’agriculture mécanisée et la conquête spatiale en moins de 200 ans.

Depuis ce temps, la sécurité énergétique est un enjeu majeur pour tous les pays développés. Comment imaginer une croissance du PIB positive sans continuité de l’approvisionnement en énergie ?
Comment imaginer de bonnes conditions sanitaires, une production alimentaire de masse, une capacité à se déplacer aussi grande sans énergie ?

Et pourtant, aujourd’hui se profilent deux limites à notre modèle actuel :

• D’une part nous savons que les ressources fossiles sont limitées, prédisant une déplétion des réserves inéluctable.
  
  
• D’autre part nous voyons se profiler de plus en plus nettement de nombreux troubles environnementaux dont un en particulier, l’effet de serre, qui menace notre climat à l’échelle mondiale.
  
  

Voilà en matière d’énergie les défies qui s’imposent à l’échelle de notre génération.
Comment se développer durablement en créant des richesses sans détruire ou transformer sur le long terme, d’une façon qui nous est dommageable, la biosphère qui nous permet de vivre.

De plus en plus conscient de ces deux limites qui hypothèquent notre avenir la France s’engage doucement dans les premières initiatives en la matière. D’un côté, au niveau international, le protocole de Kyoto est un premier pas qui vise à amorcer une dynamique mondiale contre l’effet de serre.
De l’autre, au niveau national et européen, cette dynamique est relayée petit à petit de façon de plus en plus construite et contraignante en passant d’une démarche d’encouragement aux économies à la mise en place d’entraves législatives.

En premier lieu, il s’agit de comprendre quelle est la relation entre l’effet de serre et notre économie car cette relation est la source des nouvelles réglementations qui apparaissent aujourd’hui.

Enfin, pour comprendre pourquoi la diffusion de certaines énergies sont encouragées dans une réglementation pour les « économies d'énergies », il conviendra d’examiner rapidement ces différents cas.

L’effet de serre, dont le principe est décliné plus bas, est engendré par l’émission de GES (gaz à effet de serre). Bien souvent donné en GES équivalent CO2, car le dioxyde de carbone n’est pas le seul GES anthropique (d'origine humaine) responsable de l’effet de serre mais le premier et le plus connu. Cette partie permet de poser les bases scientifiques et économiques des réflexions qui suivrons en matière de réglementation.
Comprendre la nature de ce phénomène et identifier les relations de causes à effet qui interagissent avec notre modèle de société actuel est une clef pour la compréhension et la bonne interprétation des mesures prises pour tenter de sauvegarder notre environnement.

Environ 10 % du rayonnement qui nous vient du soleil parvient à pénétrer dans l’atmosphère pour se réfléchir sur le sol terrestre en réchauffant notre planète. Une fois « absorbé » par le sol, ce rayonnement se transforme et il est renvoyé sous forme « d’infrarouges ».
Ce rayonnement avec une longueur d’onde plus courte restera en partie prisonnier à la surface de notre planète en fonction de la quantité de gaz à effet de serre présent dans l’atmosphère.

source : Mission Interministérielle de l'Effet de Serre (MIES) - Lien direct

L’effet de serre à proprement parlé est un phénomène essentielle pour que la vie se développe sur terre. Sans ces gaz la température globale sur terre serait de -18°C au lieu de 15°C actuellement.

Le bilan thermique de la planète étant le résultat d’un équilibre fragile, le problème actuel est de ne pas amplifier cette effet naturel à moins de courir le risque d’un changement brutal du climat.

Pour donner un chiffre représentatif de la fragilité de ces équilibres climatiques, il faut savoir que la différence de température au niveau de la planète, entre la dernière ère glaciaire et notre ère inter-glacière actuelle, est seulement de 5°C. A cette époque la banquise recouvrait Londres.

Dans l’hypothèse où l’on souhaite agir sur l’émission des gaz à effet de serre (GES), le législateur se demandera quels sont les leviers sur lesquels il est possible d’agir pour changer les choses significativement.

La mise en équation de ce problème est attribué au Dr Kaya, chercheur Japonais qui propose de poser le problème en ces termes.

GES/NRJ :
En France, en 2003 nous avons consommé 3 144 000 000 MWh d’énergie. Afin de produire cette énergie nous avons émis 510 693 000 tonnes de GES équivalent CO2 (source : MIES). GES/NRJ nous donne la quantité de GES que nous émettons pour produire 1 unité d’énergie. Soit en 2003 : 162 kilo de GES pour produire 1 MWh.

GES/NRJ représente l’émissivité en CO2eq de l'énergie consommée en France.


NRJ/PIB :
Le PIB de la France en 2003 est de 1 550 milliards d’euros (source : industrie.gouv). Pour créer cette richesse nous avons utilisé 3 144 000 000 MWh. NRJ/PIB nous donne la quantité d’énergie nécessaire pour créer 1 unité de richesse. Donc en 2003, 2 MWh sont nécessaires pour créer 1 000 € de PIB.

NRJ/PIB représente l’intensité énergétique.


PIB/POP :
Enfin, la France compte en 1999, 60 185 831 d’habitants (source : INSEE). Le terme PIB/POP nous donne la quantité de richesse créée par un habitant français moyen. Soit en 2003 environ 26 000 € de richesse par habitant.

A titre indicatif voici la quantité de GES émise par habitant en France :
162 * 2 *26 = 8,424 Tonnes de GES équivalent CO2 par habitant soit 2.31 tonnes équivalent carbone (l'équivalent CO2 et l'équivalent carbone sont deux unités employées couramment).

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A retenir :

Le but de cette démonstration est de mettre en relief et de quantifier les deux leviers sur lesquels jouent les législations en vigueur.

Le protocole de Kyoto vise à diminuer la densité de CO2 émis par unité d’énergie produite, soit le terme GES/NRJ (produire de l’énergie moins émissive en CO2).

La législation sur les CEE vise quant à elle l’augmentation de l’efficacité énergétique pour une activité humaine donnée soit le terme NRJ/PIB (produire la même quantité de richesse avec moins d’énergie).

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Intervenir sur le terme PIB/POP est pour l’instant proscrit par nos sociétés actuelles mais prôné par d’autres comme Yves Cochet. Cela revient à dire : il faut accepter de ne plus voir notre pays PIB croître mais de le diminuer si nous voulons agir efficacement.

La seconde interrogation sur les énergies fossiles concerne leur disponibilité. Le renchérissement du prix, rapide et élevé, de ces ressources constitue une raison supplémentaire d’accélérer le sevrage car de telles tensions sur les prix de l’énergie mettront à mal l’économie mondiale.
Donc, face à cela quelles sont les pistes de solutions exploitables qui nous permettrons de changer de mode de développement ?
Là aussi c’est un point crucial pour comprendre une des idées directrices de la réglementation des CEE.

Le Dr Marion King Hubbert à démontré dans les années 50 que la production des énergies fossiles passeraient par un pic (voir pic de hubbert).Ce pic serait suivi d’un renchérissement constant du prix d’acquisition de ces ressources dû à un écart de plus en plus grand entre une demande croissante et une production décroissante.

Pour l’heure la survenue de ce pic pétrolier et gazier est attendue entre 2005 et 2030 (l’hypothèse basse venant d’experts indépendants et l’hypothèse haute des compagnies pétrolières ou bien de l’AIE).

Le cas du charbon est différent car il reste pour plus de 2 siècles de production (source : Jean-Marc JANCOVICI) au rythme actuel d’exploitation. Reste à savoir si ces réserves seront exploitées et comment le seront-elles, au regard de leur impact sur le climat.

La question n’est plus « quand est-ce que cela arrivera ? » mais plutôt « comment peut-on s’y préparer ? ».

C’est dans cette optique que le dispositif des CEE encourage l’utilisation de certaines énergies nouvelles. Remplacer une production d’énergie émissive en CO2 contre une production non-émissive pourra constituer une « économie d’énergie » car ces énergies répondent au double problème de l’émission de GES et du sevrage aux énergies fossiles.

Pour comprendre comment s’articulent les solutions alternatives, on peut distinguer 3 grands types d’énergies « nouvelles » dont le développement est encouragé.

• Les énergies renouvelables qui comprennent les énergies dites biomasses.
  
  
• Les énergies fatales ou encore appelées « de récupération »
  
  
• Et les énergies de cogénération.
  
  

Les énergies renouvelables :

Définition de l'ADEME : énergies de flux, produites par différents processus naturels (rayonnement solaire, vent, végétaux, chutes d'eau). Contrairement aux énergies fossiles, ces énergies sont inépuisables et n’émettent pas de gaz à effet de serre

On parle d’énergies renouvelables pour toutes les énergies dont la source est inépuisable et sans émissions de GES fossiles.
C'est-à-dire que s’il y a émission de GES (comme lorsque l’on brûle du bois), ce ne sont pas des GES qui viendront amplifier l’effet de serre car ils font partis du cycle naturel des gaz présents dans la biosphère à la surface de la terre (le CO2 qui se dégage de la combustion d’un arbre sera réutilisé par un autre arbre en croissance que l’on aura bien sûr replanté pour prévenir l’accroissement de la quantité de CO2 globale, dans ce cas là, il s’agit du cycle du carbone).
On retrouvera l’énergie solaire, éolien, hydraulique, la géothermie (voir typologie des énergies durables), etc. parmi les énergies renouvelables.
Enfin, une énergie est biomasse lorsque sont renouvellement est assurée par des cycles naturels végétaux ou animaux présent dans notre biosphère. C’est le cas du bois, des biogaz, des biocarburants, etc.

Les énergies « fatales » ou « de récupération » :

Certaines des activités humaines entrainent la production d’énergie et en générale cette production s’accompagne de dégagements de chaleur.
C’est le cas d’une Usine d’Incinération d’Ordures Ménagères (une UIOM) par exemple.

Sachant que l’incinération des déchets est obligatoire en France certains fournisseurs d’énergie comme certains chauffages urbains proposent de valoriser la chaleur dégagée par les fours pour chauffer leurs clients.

Le combustible à l’origine de la production de cette énergie est en grande partie non renouvelable. Il y a bien sûr une part de déchets organiques (donc biomasse) mais il y a aussi beaucoup de matières plastiques et autres composés chimiques (qui émettent des GES et bien d’autres gaz toxiques). Cependant comme l’incinération est obligatoire pour traiter les déchets, autant utiliser cette chaleur pour éviter de mettre en route une centrale thermique supplémentaire qui émet des GES supplémentaires.

Donc ces énergies de récupérations sont tout sauf propre mais elles sont « fatales » pour l’activité humaine, donc autant les « récupérer » pour minimiser les émissions néfastes globales.

Note : Les déchets ménagers représentent en France plus de 25 millions de tonnes par an, dont 40% sont traités par incinération. Il s'agit d'une source d'énergie fatale qui en l'absence de récupération serait rejetée dans l'atmosphère. La vapeur produite en utilisant la chaleur de combustion des déchets dans les usines d'incinération d'ordures ménagères est récupérée soit pour alimenter les réseaux de chauffage urbain, soit pour fabriquer de l'électricité, soit les deux à la fois.

Les énergies de cogénération (pour en savoir plus) :

Lorsque l’on produit de l’électricité environ 60% à 70% de l’énergie est perdue sous forme de chaleur (en fonction du rendement de l’équipement).

L’idée simple est de récupérer cette chaleur pour du chauffage.
Dans le cas d’une turbine à gaz, on émettra toujours autant de GES mais produisant plus d’énergie utile. Donc le nombre de GES émis pour une unité d’énergie diminue et l’on devient plus efficace.

Le bilan de ces nouvelles solutions :

Il est primordiale de distinguer le différent poids sur l’environnement à long terme de ces techniques.

1. Une énergie renouvelable est donc prioritaire car avec un effet neutre sur le climat de la planète.
   
   
2. Si l’on a besoin de plus d’énergie, il convient donc de se tourner vers les énergies de récupération (quitte à produire de l’énergie autant utiliser celle que l’on produit sans l’exploiter).
   
   
3. Enfin si malgré tout, il y a tout de même besoin d’énergies fossiles alors autant en utiliser le moins possible grâce à des équipements à hauts rendements et faibles émissions comme c’est le cas pour la cogénération.
   
   

Voilà l’ordre des priorités que l’on retrouve chez le législateur.