Énergie et climat, Jean-Louis Bobin*

Concilier préservation du climat et réponse aux besoins énergétiques, pour une planète qui comptera bientôt 9,5 milliards d’êtres humains, constitue un vrai défi. Certains scénarios permettent d’y répondre en utilisant de multiples leviers pré- conisés par le GIEC.

*Jean-Louis Bobin est  professeur émérite à université Pierre-et-Marie-Curie et membre de Sauvons le climat.

Il est maintenant bien établi que depuis les débuts de l’ère industrielle – fin du XVIIIe siècle – les activités humaines ont modifié la composition de l’atmosphère. Les concentrations de gaz à effet de serre (GES) ont considérablement augmenté par rapport à la plage de variation qui a prévalu pendant les 800 000 ans précédant notre époque1. Cet effet permet d’expliquer le réchauffement observé à la surface de la Terre pendant la seconde moitié du XXe siècle et fait craindre pour l’avenir proche une élévation encore plus grande des températures.

L’augmentation de GES est due pour 30 % aux changements dans l’utilisation des sols, à l’agriculture et à l’élevage, et pour le reste aux sources d’énergie indispensables au développement de nos sociétés. À 80 %, notre énergie provient de la combustion de fossiles (charbon, pétrole et gaz naturel), qui dégage des quantités considérables de dioxyde de carbone (CO2) et d’autres GES. Pour prévenir des conséquences catastrophiques sur le climat, il convient donc de réduire les émissions de ces gaz.

TRAJECTOIRES D’ÉMISSION

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Figure 1. Trajectoires d’émission (Representative Concentration Paths [RCP]) pour différentes valeurs positives de forçage radiatif (en W/m2 ) susceptibles d’entraîner un réchauffement. Les émissions sont comptabilisées en milliards de tonnes (Gt) de CO2 par an et les concentrations en parties par million (ppm).

Dans ses rapports, qui paraissent à des intervalles de trois à cinq ans2 , le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), travaillant pour le compte des Nations unies, procède à une revue de toute la littérature scientifique relative au climat. Celle-ci inclut la modélisation sur ordinateur qui, ajustée sur les observations du passé, permet de se projeter vers l’avenir. Il faut pour cela élaborer des scénarios reposant sur des hypothèses relatives aux évolutions de l’économie comme du système énergétique. Ainsi, à partir d’une situation à une date donnée et de la tendance correspondante, il est possible de tracer un faisceau de trajectoires d’émission, dont la figure 1 donne un aperçu. À partir de prévisions démographiques et économiques et en tenant compte de modifications du mix énergétique, les modèles conduisent pour la fin du siècle à des concentrations de CO2 dont on déduit des valeurs de forçage radiatif : déséquilibre (dans un sens ou dans l’autre) par rapport au flux d’énergie apporté par le rayonnement solaire qui entretient le régime permanent de la machinerie climatique. D’après la figure, emprunter la voie qui limite à 400 ppm la concentration de CO2 et à 2,6 W/m2 le forçage exige d’agir sans attendre. Ce devrait être une recommandation forte de la COP21.

LE DÉFI

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Figure 2. Évolutions comparées de la production d’énergie et des émissions de GES telles qu’on les souhaite au cours du XXIe siècle.

Peut-on réduire les émissions du système énergétique sans contrarier le développement économique de nos sociétés, en particulier celles des pays émergents ? Si l’on rejette le principe de la décroissance3, laquelle bloquerait le développement en réduisant sévèrement la disponibilité de l’énergie, il reste qu’il convient de satisfaire une demande croissante en limitant les émissions de GES selon le schéma général de la figure 2. Pour y parvenir, il faut apporter des réponses aux quelques questions importantes apparaissant sur ce graphique. Les tendances de la première décennie du siècle conduisent à des niveaux de production d’énergie et d’émissions insoutenables. Une production de 30 Gtep (milliards de tonnes équivalent pétrole) en 2050 dépasserait vraisemblablement les capacités industrielles de l’humanité et elle pourrait même s’avérer incompatible avec la disponibilité des ressources. Les scénarios raisonnables visent plutôt un niveau de 20 Gtep en 2050. Cependant, en raison de la multiplication des innovations aussi bien dans la production que dans l’utilisation de la puissance électrique, la part de l’électricité est appelée à grandir.

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Figure 3. Objectifs de décarbonisation comparés à l’évolution des émissions évaluées en gigatonnes de carbone (GtC) envoyées par an dans l’atmosphère (courbe en trait plein). Les trajectoires d’émission (en tiretés) indexées par leurs valeurs de stabilisation correspondent aux travaux de Wigley, Richels et Edmonds (WRE)5.

Quant aux émissions, la figure 3 montre que malgré le protocole de Kyoto, qui n’intéressait qu’un nombre limité de pays développés, la trajectoire réelle s’est considérablement écartée du chemin menant à une concentration de CO2 limitée à 450 ppm. Rejoindre celui-ci à partir de la situation actuelle ne pourrait se faire que de façon assez brutale (moins de vingt ans) selon une approche par le budget carbone4.

STRATÉGIES

La transition énergétique qu’il convient d’assurer doit faire passer progressivement de 80 % de sources d’énergie fossiles à 80 % de sources sans émissions de GES. Outre une incitation générale à une meilleure utilisation de l’énergie, une première possibilité technologique est de retenir le CO2 à la source (captage et séquestrations du carbone). Une seconde est la mise en service massive de modes de production décarbonés. Une stratégie de réduction des émissions de GES proposée par Socolow et Pacala consiste à définir des « coins » à enfoncer6. Enfoncer un coin consiste à effacer progressivement les émissions de CO2 pour parvenir à les réduire de 1 Gt de carbone par an. Ils listent ainsi une quinzaine de coins technologiques. En mobilisant pleinement sept coins, nous arriverions à stabiliser les émissions dans les limites fixées par le GIEC. Tous les scénarios de décarbonisation conçus à l’échelle planétaire (Agence internationale de l’énergie) ou locale (ANCRE) ou encore par secteur d’activité suivent ce type de schéma. Le tableau ci-dessus précise l’effort qui devrait être accompli pour que chaque catégorie d’économies d’énergie et chaque technologie considérée soit à même d’enfoncer au moins un coin au cours des prochaines décennies7. Le choix est suffisamment vaste pour laisser de la souplesse aux politiques de l’énergie. Mais, pour garantir une production au niveau de 20 Gtep en 2050, il faudra faire appel à toutes les sources d’énergie disponible, sans en exclure aucune pour des raisons idéologiques8.

Table

La nécessité de réduire les émissions de GES impose qu’une transition énergétique soit mise en œuvre au cours des décennies qui viennent. Dans son rapport de synthèse adopté fin 2014, le GIEC9 préconise de faire reposer la transition sur les technologies suivantes : captage et séquestration du carbone pour toutes les installations fixes à flamme, y compris celles qui brûlent de la biomasse ; électronucléaire ; éolien et solaire. Accompagnées par un effort de sobriété énergétique, les nécessaires transformations à venir impliquent, au-delà de la technologie, de nouveaux modes d’organisation et de développement des sociétés. Il convient de s’y préparer sans tarder.


1. Jean Poitou, Pascale Braconnot et Valérie Masson-Delmotte, Le Climat : la Terre et les hommes, EDP-Sciences, 2015, p. 162.

2. Les derniers rapports du GIEC sont téléchargeables.

3. Serge Latouche, Le Pari de la décroissance, Fayard, 2006.

4. Jacques Treiner, « Jouer avec les chiffres du climat : une approche par budget carbone », in Reflets de la physique, no 43, 2015, p. 46.

5. T.M.L. Wigley, R. Richels, et J.A. Edmonds, «Economic and environmental choices in the stabilization of atmospheric CO2 concentrations», in Nature, no 379, 1996, p. 240-243.

6. Stephen Pacala et Robert Socolow (Science, no 305, 2004, p. 968) ont introduit les mitigation wedges ou l’art d’enfoncer des coins.

7. Commission Énergie Environnement de la Société française de physique, La Situation énergétique en 2015, choix politiques et conséquences, sous presse.

8. Pour cette raison, les scénarios militants, par exemple Greenpeace, Energy-Revolution – 2015, visant 100 % d’énergies renouvelables en 2050, prennent pour hypothèse une production d’énergie limitée au niveau de l’année 2000, soit 10 Gtep.

9. IPPC, Climate change 2014, Synthesis report, téléchargable: http://www.ipcc.ch/pdf/assessmentreport/ar5/syr/AR5_SYR_FINAL_SPM.pdf

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