Énergie et climat...... rien n’est simple

L’énergie est indispensable au fonctionnement de nos sociétés. Elle en est même le principal carburant. Mais, dans le même temps, elle joue aujourd’hui un rôle majeur dans les émissions de gaz à effet de serre. Ainsi, des « transitions énergétiques » sont promues dans chacun des pays en cohérence avec les objectifs de la Convention-cadre de l’ONU sur les changements climatiques visant à  « intensifier la réponse planétaire à la menace du changement climatique en maintenant l’augmentation de la température mondiale bien en dessous de 2 °C, et mener des efforts encore plus poussés pour limiter cette hausse à 1,5 °C au-dessus des niveaux préindustriels » [1]. En France, cette transition a fait l’objet d’une loi votée en 2015 devant permettre au pays « de renforcer son indépendance énergétique, de réduire ses émissions de gaz à effets de serre et de donner à tous des outils concrets pour accélérer la croissance verte » [2]. Elle instaure une « stratégie nationale bas carbone » avec un « plan climat » présenté en juillet 2017 qui fixe l’objectif de « neutralité carbone en 2050 » ¹, c’est-à-dire une réduction des émissions de gaz à effet de serre et une compensation des émissions résiduelles par stockage en quantités équivalentes [3]. Mais quels moyens est-il possible de mettre en œuvre ? La sortie complète des énergies fossiles est-elle vraiment réalisable en si peu de temps ? L’électricité nucléaire, pourtant très peu émettrice de dixoxyde de carbone (CO2), doit-elle voir sa place réduite ? Les énergies renouvelables sont-elles des « énergies gratuites », abondantes et sans impact ?

Le choix d’une stratégie énergétique dépend pour une très large part de considérations politiques et relève d’un choix de société. L’objectif de ce dossier n’est donc pas de dire ce qui devrait être fait. Plus modestement, les différents articles présentés ici visent à éclairer des questions complexes, mais aux enjeux fondamentaux, en apportant des éléments factuels permettant au lecteur de se forger son opinion.

L’énergie, source indispensable de progrès

De nos jours, l’énergie est omniprésente dans toutes les activités humaines : éclairage, chauffage, cuisson, communications, transports, eau potable, hôpitaux, assainissement, production industrielle, artisanat, agriculture… Sa disponibilité et sa facilité d’usage nous la rendent presque invisible et l’on finit par ne plus se rendre compte de son caractère indispensable.

Mais il n’en a pas toujours été ainsi. Il aura fallu des milliers d’années de civilisation pour passer « du muscle à l’atome » [4]. Dans l’Antiquité et au Moyen Âge, l’énergie mécanique provenait principalement des muscles humains (les esclaves et les serfs en partie) et accessoirement de ceux des animaux ainsi que, pour la navigation, du courant des fleuves et du vent. L’énergie thermique apparue avec la maîtrise du feu avait auparavant représenté une étape déterminante du progrès de l’humanité : elle a permis de se chauffer, de s’éclairer et de cuire les aliments… Mais le progrès ne pouvait véritablement démarrer tant que l’énergie mécanique n’était que faiblement disponible. En permettant de transformer l’énergie thermique en énergie mécanique, l’invention de la machine à vapeur au XVIII^e siècle a ouvert la porte à la révolution industrielle. De nos jours, l’énergie est partout présente où l’on en a besoin, que ce soit au travers de la prise de courant, à la pompe ou par le robinet du gaz.

Partout présente… du moins dans les pays économiquement développés. Dans de nombreuses régions, et pour de trop nombreuses personnes, elle représente encore un luxe. Ainsi, selon l’Agence internationale pour l’énergie [5], près d’un milliard de personnes n’ont toujours pas accès à l’électricité et 2,7 milliards dépendent du bois, du charbon ou des déchets animaux, qui sont une source majeure de pollution de l’air intérieur, pour la cuisson et le chauffage.

Les impacts environnementaux

Le recours au bois pour alimenter les premières machines à vapeur a contribué à une déforestation déjà importante. L’exploitation du charbon, s’il a permis de soulager la pression sur les forêts, fut à l’origine de nouveaux et importants rejets de gaz à effet de serre. Et de nos jours, la combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel est identifiée comme la cause principale du réchauffement climatique (mais aussi d’autres pollutions : particules fines, dioxyde de soufre, oxyde d’azote) et motive donc la mise en œuvre d’une transition énergétique planétaire.

Cette transition énergétique rencontre cependant un faisceau de contraintes parfois contradictoires : les besoins croissants des pays en développement ², la démographie et les progrès technologiques (indispensables à cette transition) devraient accroître la demande en énergie dans un contexte où l’on souhaite réduire les émissions de gaz à effet de serre (voir l’article de Jacques Percebois, « La transition énergétique “bas carbone” : enjeux et contraintes »). Ainsi, « sortir des énergies fossiles » est une priorité évidente (voir l’article de François-Marie Bréon, « La problématique de l’énergie dans les rapports du GIEC »).

Pour autant, ce n’est pas si facile. La fin de l’usage du pétrole ne peut pas attendre l’épuisement de la ressource, d’autant plus que la découverte et l’exploitation de nouveaux gisements repoussent régulièrement l’échéance du fameux « pic pétrolier ». Dès lors, le « déclin du pétrole » sera peut-être déterminé par le contenu des politiques publiques et des réglementations environnementales qui seront mises en place (voir l’article de Denis Babusiaux et Pierre-René Bauquis, « Quel avenir pour le pétrole ? »).

Les transports (routiers, aériens et maritimes) représentent une part considérable de l’usage des hydrocarbures. Ils sont responsables de 24 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre liées à la combustion d’énergie ³ [7] (voir figure 1) et constituent donc un enjeu important. Cette fraction est plus importante dans les pays industrialisés, et en France en particulier (du fait de son faible niveau d’émission dans la production d’électricité) où elle est estimée à 38 % pour l’année 2016 [8].

L’électricité apparaît comme une alternative envisageable pour le véhicule terrestre. Mais, outre les difficultés propres à cette technologie (batteries, infrastructures de recharge), elle suppose une décarbonation des moyens de production d’électricité. Autrement, le problème n’est que déplacé : ce n’est pas la voiture en fonctionnement qui émet du CO2, mais la centrale électrique en amont (sans compter les émissions relatives au cycle de construction et recyclage des batteries). Ainsi, si un moteur diesel émet environ 130 grammes de CO2 par km, c’est 105 pour une voiture électrique alimentée par le mix électrique polonais et moins de 20 avec le mix électrique français [9]. Et qu’en est-il des transports maritimes et aériens où l’électrique n’est pas envisageable aujourd’hui ? (voir l’article d’Olivier Appert, « La transition énergétique dans le secteur des transports »).

Quant au charbon, il compte encore pour 27 % de l’énergie consommée dans le monde, mais intervient à hauteur de 44 % dans les émissions de CO2, le principal gaz à effet de serre généré par les activités humaines (voir figure 2).

Plus généralement, déterminer l’impact réel d’un mode de production d’énergie ou d’un usage donné n’est pas chose facile. Il faut prendre en compte l’ensemble du « cycle de vie » et des « externalités ». En d’autres termes, il faut intégrer dans l’analyse toutes les dimensions, de la conception au démantèlement, de l’extraction à l’éventuel recyclage, et calculer les effets induits pour la société (environnementaux, sanitaires, etc.). En mettant en œuvre ces analyses, on se rend compte que le débat est bien plus complexe qu’il en a l’air (voir encadré « Les métaux rares et la transition énergétique »). Ainsi, par exemple, les sources d’énergies renouvelables ne sont pas des « énergies gratuites » : elles impliquent, pour être exploitées, le recours à des ressources non renouvelables, parfois en de grandes quantités. Et elles nécessitent de l’énergie quand on considère l’ensemble du cycle de vie (construction des panneaux ou des éoliennes, recyclage, etc.).

Dès lors, il convient de s’interroger sur la quantité d’énergie nécessaire pour rassembler ou capter une énergie que la société pourra utiliser, et ce, quel que soit le mode de production considéré. Pour cela, la mesure de rendement EROI (de l’anglais Energy Return On Energy Invested) est un bon indicateur du potentiel de chacune des sources d’énergie (voir l’article de Jacques Treiner, « Combien d’énergie pour produire de l’énergie ? »).

L’électricité, les énergies renouvelables et le nucléaire

Au niveau mondial, la production d’électricité représente 42 % du total des émissions de CO2 dues à l’utilisation de combustibles (figure 1). Ce très haut niveau s’explique par le fait qu’elle repose surtout sur l’utilisation d’énergies fossiles, principalement le charbon (figure 3).

Dès lors, « décarboner » la production d’électricité apparaît comme un enjeu majeur (du moins dans les pays où elle n’est pas déjà largement décarbonée). Ceci d’autant plus que cette énergie est appelée en substitution pour d’autres usages (véhicules électriques en particulier). Mais par quoi peut-on remplacer les énergies fossiles ?

La controverse est vive avec la mise en avant d’une opposition présentée comme radicale entre « énergies renouvelables » et « nucléaire ». Ainsi, des scénarios de production d’électricité « 100 % renouvelables » sont proposés. Quelles hypothèses font-ils ? Et quels sont leurs impacts réels ? Les principales sources d’énergies renouvelables considérées sont l’éolien et le solaire, des sources intermittentes au gré du vent et de la luminosité. Or l’électricité, aujourd’hui, ne se stocke pas bien (voir encadré) et le fonctionnement du système électrique est complexe et repose sur un équilibre entre production et consommation qui doit être assuré à chaque instant. Une intégration à des niveaux importants de sources intermittentes d’électricité pose de véritables défis technologiques qui ne sont pas encore bien résolus (voir l’article de Georges Sapy, « L’électricité intermittente met-elle en cause la stabilité des réseaux ? »).

Dès lors, les scénarios 100 % renouvelables font tous l’hypothèse d’une décroissance du niveau de consommation, avec des solutions qui méritent d’être explicitées et dont le réalisme technique et économique peut être questionné (voir les articles de Dominique Finon « Les conséquences d’un “tout renouvelable” pour la production d’électricité » et de Bertrand Cassoret, « Transition énergétique et réduction des consommations »). S’affranchir de cette hypothèse de décroissance suppose d’avoir recours à une certaine part de nucléaire, ou de mettre en œuvre à grande échelle des techniques de capture et de stockage du carbone (voir encadré).

Avec l’accident de Fukushima, trente-trois ans après celui de Tchernobyl, le recours à l’énergie nucléaire, pourtant fortement décarbonée, fait débat. Ce débat est légitime, mais il doit s’appuyer sur les faits, ce qui n’est malheureusement pas toujours le cas (voir l’article de Tristan Kamin, « Nucléaire : un débat qui doit écarter les mauvais arguments »).

La France a fait le choix, dans les années 1970, d’un programme d’électricité nucléaire. En 2018, sa production électrique a reposé à 72 % sur cette source d’énergie. Et avec l’hydro-électricité qui a pesé 12 %, elle présente une des productions électriques les moins émettrices de CO2 d’Europe (37 grammes par kWh) [11] – avec l’Islande qui bénéficie d’importantes sources hydrauliques et géothermiques, la Norvège et ses ressources hydrauliques et la Suède qui a également développé un important programme nucléaire et dispose d’un fort potentiel hydraulique ⁴. À l’inverse, l’Allemagne, malgré une production provenant à plus du tiers d’énergies renouvelables, émet 472 grammes de CO2 par kWh d’électricité produit. Ceci s’explique par la nécessaire présence d’une forte production à base de lignite et de charbon (25 %) ainsi que de gaz naturel et de pétrole (13 %) [12].

Les impacts sanitaires

La pénurie d’énergie est une cause majeure de risques sanitaires car l’énergie est à la base des infrastructures publiques et des systèmes sanitaires. Mais ce sont davantage les accidents liés à la production d’énergie qui attirent l’attention et suscitent les craintes. Produire de l’énergie ne va pas sans risque pour l’être humain. Les accidents nucléaires de Tchernobyl et de Fukushima ont marqué les esprits. Les nombreux accidents dans les mines de charbon (aujourd’hui principalement en Chine) ou les conflits autour de l’accès aux champs de pétrole semblent parfois plus lointains. Et comment prendre en compte des effets à venir, en termes de santé publique, du réchauffement climatique causé par la dispersion massive du dioxyde de carbone dans l’atmosphère ? Là aussi, il convient d’analyser rigoureusement les chiffres à notre disposition. Aucune énergie n’est totalement  «  propre  » et, loin des représentations caricaturales, le nucléaire apparaît comme une des sources d’énergie les moins dangereuses (voir l’article de Gérard Grunblatt « L’impact sur la santé des différentes sources de production d’énergie »).

Énergie, climat et idéologie

La science du climat nous dit que la planète se réchauffe et que les activités humaines y ont un rôle majeur. Il s’agit là d’un consensus scientifique qui permet de comprendre la situation et les perspectives auxquelles nous sommes confrontés et qui éclaire les différents scénarios envisageables. Mais ce constat ne dicte pas ce que la société doit faire. Mettre comme point de départ à la discussion une posture particulière (sur le nucléaire, les renouvelables, la croissance, la décroissance ou l’agriculture) relève de l’idéologie. Restaurer les conditions d’un débat démocratique, c’est aussi séparer plus nettement l’état des connaissances et refuser qu’une conclusion particulière soit imposée « au nom de la science ».

Des sources de données d’accès facile

Voici plusieurs sources de données en libre accès relatives à l’énergie et disposant d’outils de consultation interactifs.

Énergie et climat

Le portail de données du Shift Project [1] propose des données sur le climat et l’énergie avec de nombreuses statistiques associées, par région ou par pays. L’Agence internationale de l’énergie propose également un accès facile à ses sources de données [2].

La production d’électricité

Plusieurs sites mettent à disposition en temps réel des informations relatives à la production d’électricité et aux émissions de CO2. Le projet Electricity Map [3] affiche ses résultats sur une carte interactive. Sont représentés : le mix de production instantané, la part des importations et des exportations et, surtout, le contenu carbone de chacun de ces éléments. Plus la couleur d’un pays tire vers le vert, moins sa production instantanée est « carbonée ». À l’inverse, une couleur marron ou noire signifie un fort contenu carbone. Les sources de données sont explicitées (pour la France, ce sont les données de RTE, le gestionnaire du système électrique).

À titre d’illustration, voici les données pour le dimanche 2 juin 2019 à 14 h 19. La fenêtre (1) détaille le mix de production en France. La fenêtre (2) celui de l’Allemagne. C’est une journée bien ensoleillée en France et en Allemagne. Mais malgré cela, l’intensité carbone en Allemagne reste de 131 grammes par kWh, malgré une très forte production solaire (47 % de l’électricité disponible). En France, elle est de 31 grammes par kWh, assez stable sur les 24 heures, alors qu’en Allemagne, elle est montée jusqu’au-dessus de 200 grammes par kWh le soir et la nuit du 1^er au 2 juin – fenêtre (3).

Pour la France, RTE propose son propre site avec des données détaillées par source de production et par région (application Eco2mix) [4].

---

Références

1 | tsp-data-portal.org
2 | iea.org/statistic
3 | electricitymap.org
4 | rte-france.com