Le 2ème défi de la transition énergétique : l’efficacité

Rédigé par Jean-Marie, le 19 Sep 2012, à 18 h 08 min

Faisons suite à notre revue des défis liés à la transition énergétique : après avoir constaté que la consommation d’énergies fossiles ne baisse pas alors que la demande énergétique mondiale explose, le premier défi de la révolution énergétique concerne l’habitat, appelé à devenir un producteur d’énergie, économe, propre et délocalisé. Le second défi concerne l’efficacité des énergies renouvelables. Explications

Deuxième défi énergétique : produire des énergies renouvelables efficaces et rentables

Le défi de l’efficacité

Le défi majeur des énergies  renouvelables, c’est celui du coût de revient et donc de l’efficacité qui consiste à produire l’énergie de manière rentable. Autrement dit, il faut que les technologies de production d’énergie renouvelable continuent à progresser pour assurer leur diffusion à grande échelle.

Pourtant, la technologie ne pourra pas tout !
Car  ce sont nos comportements qui en contrebalancent parfois les éventuels bénéfices. « Une grande partie des progrès sont effacés par l’augmentation de la taille des appareils », regrette Thierry Salomon. C’est par exemple le cas des écrans plats, plus sobres à taille égale que les tubes cathodiques, mais dont la consommation réelle s’envole car les consommateurs préfèrent les écrans géants. C’est aussi le cas des réfrigérateurs, qui grandissent presque aussi vite qu’ils font des progrès en terme de consommation. C’est aussi le cas des avions, dont les progrès sont effacés par la frénésie de déplacements.

« L’évolution des modes de vie – l’augmentation du nombre de divorces et de célibataires, le fait que les grands-parents ne vivent plus avec leurs enfants, par exemple – augmente la surface moyenne que chacun d’entre nous utilise, ce qui accroit les besoins de chauffage ou d’éclairage. Et les efforts – réels – de réglementation ne concernent que le neuf, soit 1 % seulement du parc immobilier chaque année », conclut Thierry Salomon.

A quoi ressemblera la production énergétique dans vingt-cinq à quarante ans ?

Probablement à ce qu’elle est aujourd’hui : encore beaucoup de pétrole et de gaz, bien que les futurs gisements, bien plus complexes et onéreux à exploiter, ne permettront pas de compenser la baisse des anciens puits où l’or noir et le gaz coulaient à flot. Mais aussi de charbon, au risque d’aggraver la surchauffe du climat. Avec un zeste de nucléaire.

Restent les énergies renouvelables, soleil et vent en tête, les seules capables d’assouvir complètement nos besoins énergétiques. D’ici 2050, on doit espérer qu’elles auront enfin pris la place qui leur revient, même si leur développement reste plus que jamais lié à l’audace des politiques publiques. L’Allemagne s’est engagée avec volontarisme dans la voie de l’énergie propre : elle prévoit de doubler la part des énergies renouvelables à 35 % de sa consommation en 2020, 50 % en 2030, 65 % en 2040 et 80 % en 2050.

Est-ce possible ?
L’exemple des Etats-Unis le laisse croire. Une étude très complète identifie précisément les conditions du basculement énergétique au sein de la première économie mondiale.(1) Elle détaille la faisabilité technique du déploiement de la production des énergies renouvelables (biomasse, géothermie, hydroélectricité, solaire, éolien…) avec différents scénarii de consommation et de production.


Conclusion
 : cette analyse suggère qu’un avenir à haute production d’énergie renouvelable est possible, et qu’une transformation du système électrique sera nécessaire. Pour y parvenir, les Etats-Unis devront :

  • se doter d’un réseau de distribution électrique intelligent longues distances («supergrid») capable de transporter l’énergie et de réguler l’offre et la demande d’un bout à l’autre du territoire,
  • être capable d’absorber les surcapacités de production pour répondre aux pics de demande quand la production renouvelable ne suit pas,
  • déployer des capacités de stockage de l’électricité (de 20 GW en 2010 à 100-152 GW en 2050) notamment par de nouvelles installations de stockage de gaz naturel, ainsi qu’une capacité d’effacement (de 15,6 GW en 2009 à 48 GW en 2050),
  • Inciter les habitants et surtout l’industrie à consommer en période de faible demande.

Le solaire photovoltaïque progresse

Régulièrement sont publiés à un bout ou l’autre de la planète des  communiqués de laboratoires qui battent le record d’efficacité pour les cellules photovoltaïques : en 2008, le record de 40,8 % de rendement a été atteint par le laboratoire national sur les énergies renouvelables de Golden au Colorado et faisait suite à celui de Boing-spectrolab qui était de 40,7 %.

Depuis, Sharp a annoncé une efficacité de 43,5 %… Très récemment, une équipe vient d’annoncer avoir atteint un record de conversion avec une cellule photovoltaïque organique (9,31 %), un nouveau domaine de recherche !*

A très court terme, deux phénomènes peuvent masquer cette évolution inéluctable.

gaz de schisteTout d’abord, le recours accru à de l’électricité importée produite dans des centrales à gaz ou à charbon par l’Allemagne qui a brutalement renoncé au nucléaire en 2010. Puis, plus marquant encore, la soudaine “impression d’abondance” que donne l’explosion des carburants fossiles non conventionnels : outre les désastreux sables bitumineux, on pense aux énormes réserves de gaz de schiste.  Il y a une quinzaine d’années, on ignorait comment exploiter ce gaz contenu dans ces formations géologiques. Ce gaz est aujourd’hui extrait en grande quantité aux États-Unis où il représentait déjà 12 % de la production locale de gaz contre seulement 1 % en 2000.  Au cours de la dernière décennie, la mise en exploitation des gaz de schiste a permis une augmentation de 25 % de la production américaine de gaz naturel. Et cela change complètement les perspectives énergétiques de la première puissance économique mondiale.

Vers 2030, l’Amérique du Nord prévoit d’être autosuffisante sur le plan énergétique. Et au grand désarroi des défenseurs de l’environnement, les États-Unis exporteront même du gaz naturel ! Ils ne dépendront plus des pays producteurs du Moyen-Orient ou de la Russie. En avril 2011, l’Agence d’information sur l’énergie, un organisme public américain, a publié ses estimations sur les réserves exploitables de gaz de schiste. Plusieurs pays ont le potentiel pour devenir de grandes puissances gazières : le Canada, l’Argentine, l’Afrique du Sud, l’Australie, la Chine, la France, la Pologne, l’Ukraine. La géographie mondiale de l’énergie pourrait s’en trouver complètement bouleversée.

Mais en Europe et notamment en France, l’évaluation de ce type de ressources (non renouvelables) démarre à peine. Selon certains experts, les réserves mondiales de gaz de schiste seraient 4 fois plus importantes que les ressources en gaz conventionnel. (2) De quoi attiser bien des appétits notamment dans les pays à l’économie flageolante. Le gaz de schiste va donc contrarier les espoirs de ceux qui veulent passer le plus vite possible au « tout énergie verte ». Dans la production de gaz, les gaz non conventionnels, constitués par les gaz de réservoir compact « tight gas », les gaz de schistes et les gaz de charbon appelés « coal-bed methane » (CBM), sont amenés à occuper une place de plus en plus importante. Ils ne représentent que 13 % de la production mondiale de gaz en 2009, mais atteindront près du quart de la production mondiale en 2035.

*

* Cette publication a été faite dans la revue Nature Photonics.

Suite > La montée en puissance du gaz

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Jean-Marie Boucher est le fondateur de consoGlobe en 2005 avec le service de troc entre particuliers digitroc. Rapidement, il convertit ses proches et sa...

4 commentaires Donnez votre avis
  1. Bonsoir jean-Marie,
    Comme je l’ai déjà dit, précédemment, on se rend compte que les articles, écrits par vous, tiennent mieux la route, que les autres ! Normal, puisque c’est vous le patron !
    Pour répondre plus précisément à votre article, je suis, globalement d’accord, avec vous. Et, je pense qu’on en arrivera, inévitablement, au gaz de schiste ! Que les verts, le veuillent, ou non ! Parce que tt simplement les centrales thermiques les plus rentables, sont les centrales thermiques au gaz naturel ! Le rendement théorique (j’ai bien dit “théorique”!) maximal, d’une centrale thermique, qu’elle soit chimique ou nucléaire est donné par la fameuse formule de Carnot (Sadi, de son prénom ! Tt le monde connaît le Sadique Arnaud ! Cette formule est la suivante :
    R(théo. max.) = 1 – T1/T2
    où T2 est la t° de la source chaude (la chaudière), exprimée en K (Kelvin, et non °C! La relation de passage de l’une à l’autre est tte simple, il suffit d’ajouter 273, aux °C, pour obtenir,les K !), et T1, la t° de la source froide, tj, exprimée en K ! Il faut bien refroidir la machine, car selon le 2ème principe de la thermodynamique, il est impossible de transformer de la chaleur, en travail, la chaleur apparaissant, comme la forme dégradée, de l’énergie ! Carnot, l’avait pressentit, mais ceci ne fut énoncer clairement, que par Lord Kelvin (il le méritait bien, rien que pour ça d’être anobli par la Reine Victoria, au milieu des années 1800 ! Les Beattles l’ont bien été, pour qq chansons ! Et, Lord Kelvin, de son vrai nom : William Thomson, a découvert, bien d’autres choses, encore ! Il y a aussi J.J. Thomson, qui a découvert l’électron, puis le fils de J.J. ! Une sacrée lignée de physiciens !
    A partir de cette formule (que j’apprenais, aux élèves de 1ère L, autrefois, mais qu’on ne fait plus maintenant ! D’ailleurs, on ne leur fait plus de physique ! Il vaut mieux les abêtir avec le football ! Que veut le peuple : du pain et des jeux ! Rien n’a changé depuis les Romains ! Et, après, ils joueront aux écolos !), il est facile de voir que le rendement est d’autant meilleur, que T1 est petit, et T2 est gd ! Ou, encore, plus simplement, plus on peut chauffer l’eau, ds la chaudière, et plus on peut la refroidir, après la turbine électrique, meilleur est le rendement ! Mais, on est limité, par des contraintes physiques et économiques : en général, on prend, pour refroidir la centrale, une gde masse d’eau (mer, lac, fleuve,…) dt la t° est la +pte possible, et la + cste possible : mettons 15°C, allez, je vous fais un prix à 17, qd on ajoutera 273, ça fera un compte rond, c-à-d, allez, 300 K ! Ça, vous va ? Et pour la t°, de la chaudière, ce qui compte c’est la sécurité ! Donc, pour une nucléaire, on devra chauffer moins fort, que pour une chimique ! On n’est qd même pas fou ! Donc, le rendement d’une centrale nucléaire, est + petit que celui d’une centrale au gaz ! 50%, pour une nucléaire, et 70%, pour une au gaz ! Mais, attention, ça c’est “théorique max. !”, en pratique, il y a des frottements, des pertes de chaleur, etc, etc ! Donc, en réalité, ça fait du 30%, pour une nucléaire, et du 50%, voire un peu mieux, pour une au gaz ! Qd, en plus, on fabrique, une petite centrale au gaz, en cycle combiné, pour chauffer par ex., la ville qui est à côté, tt est bénef. ! qd, je pense que j’ai un copain écolo, qui a refusé ds sa commune une petite centrale au gaz, à cycle combiné, et que c’était en Bretagne, il y a de quoi se flinguer ! IL préfère aller chercher l’électricité, ds les Alpes, avec ttes les pertes que ça occasionne ! Il préfère avoir constamment des coupures d’électricité, et des sautes de tension ! Gd bien lui fasse ! Mais pendant ce temps-là, qui paie, les pertes ds les lignes ? Eh bien, tt le monde !
    A demain !
    Je vais maintenant aller dormir ! J’habite à côté de la centrale nucléaire de Gravelines,et là, ça crache de l’électricité, pas chère !

    • Jean-Marie

      Merci Patrick de vos commentaires éclairés 🙂
      Si vous avez envie de proposer une tribune sur un de vos sujets de prédilections;…. dites-le nous. Bonne nuit ou bonne journée.

  2. Énergie renouvelable avec des éoliennes et panneaux solaire, l’électricité payée a prix d’or pour encore une fois engraisser des cochons (producteur et fabricants de matériel)de plus ce n’est avec ça que l’on va faire rouler nos TGV à 300KMS heure, et plus nous construirons d’éoliennes et de panneaux solaire plus nous aurons besoin de centrale thermiques ou autre pour pallier au manque de soleil ou de vent, récupérons le méthane dans nos déchets et dans l’agriculture, ce sera plus plus intelligent.

  3. Super intrressant …. Vive le gaz ?

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