Les énergies renouvelables représentent près de 13 % de la consommation primaire d’énergie mondiale. L’essentiel de cette énergie est issue de l’hydraulique et de la biomasse.
BILAN MONDIAL EN ÉNERGIE PRIMAIRE
Biomasse. Elle représente 10 % de l’énergie primaire dans le monde, soit l’essentiel des énergies renouvelables. Elle comprend le bois, le charbon de bois, les déchets agricoles ou de l’industrie alimentaire, les déjections animales, les agro-carburants. Elle est renouvelable dans la mesure où les plantes restockent le carbone dégagé par combustion grâce à la régénération de la biomasse par photosynthèse. Mais ce n’est pas toujours le cas : il faut compter les déforestations sans reboisement, la surexploitation de la forêt, comme en France, les plantations de palmiers à huile se substituant à des forêts tropicales…
L’essentiel des 10 % mentionnés concerne le bois de chauffe dans les pays développés, et ailleurs dans le monde surtout le milliard de personnes qui utilisent exclusivement la biomasse comme énergie : ce n’est pas là un signe de pratique écologique mais tout simplement de sous-développement, avec une espérance de vie faible, comme en Afrique, où la biomasse (bois, excrément d’animaux) représente près de 50 % de l’énergie primaire. Concrètement, chaque jour les femmes et les enfants consacrent de longues heures à aller chercher du bois pour cuire les aliments ; par ailleurs, l’OMS estime à plus de 2 millions de morts par an les victimes de l’inhalation des fumées de cuisson.
Hydraulique. Elle représente 2,5 % de l’énergie primaire mondiale. Destinée exclusivement à la production électrique, elle correspond à 16 % de l’électricité mondiale (contre 40 % pour le charbon, 21 % le gaz, 14 % le nucléaire, 5 % le pétrole et 3,5 % le solaire, l’éolien et la géothermie). Il y a pratiquement saturation des capacités de production en France, et en Europe. Par contre, en Asie, Amérique du Sud, Russie et surtout Afrique, il reste encore un très fort potentiel. Cela dit, les investissements sont lourds – même si après amortissement le prix de l’électricité est un des plus faibles –, ce qui suppose, pour le continent africain notamment, des financements internationaux sur la base d’une véritable aide au développement. Si l’hydraulique dégage peu de CO2, d’autres problèmes se posent : inondation de grandes surfaces, déplacement de population, écosystème fortement perturbé, risque de rupture. En France 11 % de l’électricité est produite par hydraulique. Cette énergie permet une production de base, mais aussi de répondre (avec le thermique) aux périodes de pointe de consommation. Elle permet en outre, par les STEP (station de transfert d’énergie par pompage), de gérer le surplus d’énergie produite par le nucléaire. Ainsi, la Suisse, notamment, stocke de l’eau en altitude grâce à des pompes alimentées par de l’électricité nucléaire française, peu chère la nuit, puis vend son électricité à l’Italie, le jour, au prix fort et avec le label « vert » hydraulique…
La privatisation en cours de l’hydraulique s’avérera catastrophique pour l’équilibre du réseau, car les opérateurs privés pourront exercer un chantage au tarif en période de pointe.
Éolien, solaire thermique, solaire photovoltaïque, géothermie. Au total, ces sources ne représentent que 1,1 % de l’énergie primaire mondiale, 8 % de la totalité des énergies renouvelables ou encore 3,5 % de la production d’électricité. On le comprend, illustrer un article de presse qui traite de la place des énergies renouvelables par une photo d’éolienne ou de panneau solaire contribue à donner une fausse idée de la réalité.
POTENTIALITÉS ET LIMITES DE CHACUNE DE CES ÉNERGIES
Éolien. Les plus grosses éoliennes ont une puissance de 4 MW, on parle maintenant pour l’offshore de prototype de 10 MW. De gros progrès ont été réalisés en termes de fiabilité et de puissance. Malgré cela l’électricité éolienne reste très chère et est largement subventionnée.
Des obstacles physiques et techniques sérieux empêchent son déploiement comme moyen de production de masse. Le principal problème étant l’intermittence, autrement dit le fait que le vent ne souffle pas « à la demande ». Ainsi, pour produire la même quantité d’électricité qu’une centrale thermique de 1 300 MW (qui fonctionne à peu près 8 000 h/an), il faut installer 4 fois plus de puissance, soit plus de 5 000 MW d’éolien. Le vent soufflant dans les meilleurs sites 25 % du temps, soit 2 000 h/an, le reste (6 000 h) est comblé le plus souvent par des centrales à gaz à démarrage rapide (car le vent peut cesser en quelques minutes). Tant qu’il n’y a pas de moyen de stocker l’électricité en masse, l’éolien reste très lié à un développement des capacités en gaz.
L’éolien représente 3 % de l’électricité mondiale, 4 % en France, 8 % en Allemagne. Pour un petit pays comme le Danemark (l’équivalent d’une région française), il est encore possible de produire plus de 30 % de l’électricité par ce moyen et importer de l’électricité des pays voisins quand il n’y a pas de vent. À l’échelle d’un grand pays, la limite des 10-15 % semble difficile à franchir durablement, pour des questions d’équilibre du réseau. C’est la situation de l’Allemagne, qui atteint difficilement ce chiffre (solaire + éolien : moins de 12 % en 2012) malgré les milliards investis et en ayant saturé tous les sites possibles. Des usages futurs existent : le chargement de batteries pour les voitures électriques, ou des usines de fabrication de biocarburant seconde génération, qui peuvent être alimentées en électricité éolienne par temps de vent. Ce serait un des moyens possibles de stocker cette énergie et de pallier l’intermittence.
LES ÉNERGIES SOLAIRES
Le solaire thermique. Il se définit comme l’utilisation directe de la chaleur du soleil. Il permet d’obtenir de l’eau chaude avec un rendement énergétique fort intéressant, mais reste très peu développé car il dégage peu de marge de profit pour le capitalisme. Les chauffe-eau solaires seraient pourtant d’une grande efficacité pour réaliser des économies d’énergie en évitant le recours au gaz ; en plus il y aurait là un vrai potentiel industriel en France pour étendre ce type d’énergie à des millions de logements, comme le fait activement la ville de Barcelone par exemple. D’autres applications existent, notamment dans la production électrique.
Le solaire photovoltaïque. Très approprié pour fournir des quantités d’électricité dans des endroits éloignés du réseau électrique ou pour constituer un appoint aux productions centralisées. Cela dit, sa contribution reste très marginale : 0,1 % de l’électricité mondiale.
INTERMITTENCE ET RÉSEAUX
Une autre façon de pallier le problème de l’intermittence est de relier les sites de production entre eux : par exemple, quand il n’y a pas de vent en Bretagne, il peut y en avoir dans la vallée du Rhône, ce qui pourrait compenser, mais cela reste encore à démontrer (voir fig. 1). De plus, cela nécessite l’installation des centaines de kilomètres de lignes haute tension. L’Allemagne va devoir construire 4 000 km de lignes électriques pour acheminer l’électricité produite par les parcs éoliens offshore en mer du Nord vers le sud de l’Allemagne, là où se situent les besoins. Il est donc important d’inclure le coût de la construction du réseau pour transporter ce type d’électricité.
Il y a donc une croyance répandue à dissiper, car elle va à l’encontre du sens commun : en effet, dans la réalité, l’étalement dans le territoire des moyens de production de très petite taille impose de multiplier par quatre à cinq l’importance des réseaux de transport par rapport à ceux que requièrent les systèmes très concentrés et centralisés.
LA GÉOTHERMIE
La géothermie profonde haute température permet de produire de l’électricité, encore très marginale et à l’état de démonstration, limitée également par les obstacles techniques et les atteintes à l’environnement (technique analogue à l’exploitation des gaz de schistes).
La géothermie moyenne-basse température permet une utilisation en chauffage de logements ; associée à une pompe à chaleur, pour les basses températures, elle offre une démultiplication de la puissance électrique (pour 1 kW d’électricité alimentant la pompe à chaleur, on extrait 4 kW de chaleur), ce qui pourrait être appliqué à des millions de logements en France. Un vrai enjeu industriel et une vraie solution de substitution au chauffage électrique par effet Joule.
CONCLUSION
On peut dire qu’hormis l’hydraulique, technologie mature, les autres énergies nécessiteront des sauts technologiques majeurs et la construction de vraies filières industrielles pour espérer sortir d’une application encore marginale, voire confidentielle (éolien, solaire thermique et photovoltaïque, géothermie avec pompe à chaleur, agrocarburant seconde et troisième génération). Se pose ainsi la question des moyens pour la recherche appliquée, mais surtout fondamentale : en effet, c’est certainement dans la recherche fondamentale en physique que des découvertes se feront pour augmenter les possibilités de stockage d’électricité ou améliorer le rendement photovoltaïque.