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Paysages énergétiques
 
 
Eric Luyckx
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Un texte d’Eric Luyckx, Chercheur-associé ETOPIA, travaille chez MÉTADESIGN, impliqué dans les asbl NÉGAWATT, PASSEURS D’ÉNERGIE, TRAVAUX-PUBLICS.


Poser la question de l’énergie revient s’engager dans un dédale de considérations qui déroute plus d’un café du commerce. Energie consommée, disponible, accessible, négociable, soutenable…

Inévitablement, sur ces questions on croise le fer, souvent avec une vue partielle de la problématique. Comment dans ces conditions envisager un futur énergétique réaliste et soutenable ? Petit survol de ce paysage énergétique belgo-européen, histoire de créer une vue d’ensemble de quelques concepts.

Paysage énergétique.

Usages

Toute activité dans notre société présente une « signature » énergétique. L’énergie est une sorte de « traceur » (cumulatif) de l’activité. La sophistication constante des biens et services que nous consommons se traduit par une cascade de dépenses énergétiques.

En rouge : énergie consommée par l’utilisateur, en vert : énergie « grise »

Cette revue que vous lisez, suppose des matières premières mais surtout beaucoup d’énergie pour arriver entre vos mains. Vous la lisez peut-être sous un éclairage dédié… Elle finira sur une étagère où elle consommera de l’espace que vous chauffez jusqu’au jour où, obsolète, elle deviendra un déchet à traiter. Le fait de la lire implique donc deux concepts assez distincts, l’énergie grise « inscrite » dans le cycle de vie de l’objet, et l’énergie « directe  » au point de consommation (énergie finale) repérée par vos compteurs.

In fine, nous utilisons l’énergie pour quatre fonctions majeures : thermique (chauffage, cuisson, séchage…), mécanique (transport, machines…), électromagnétique (éclairage, électroménager, électronique…) et chimique (alimentation, engrais…).

Rapport de grandeur

L’énergie grise consommée par un ménage belge moyen représente deux fois l’énergie « directe ».

Si on se réfère à l’empreinte écologique idéale ( selon le WWF entre 1,6 et 1,8 hectare/habitant), on constate que la Belgique projette une empreinte 10 fois supérieure à sa surface réelle. Autrement dit, la ville de Bruxelles nécessite une superficie égale à la Belgique entière pour satisfaire « durablement » ses besoins (entre autres énergétiques). Outre la question de savoir à qui on emprunte les 9 dixièmes restants (générations futures, populations du globe), on se rend immédiatement compte que l’idée même d’autonomie énergétique belge ou wallonne tient, pour un certain temps encore, de l’utopie. Partant de ce constat, l’énergie verte doit être envisagée dans un contexte d’utilisation rationnelle de l’énergie et sur une aire plus étendue, celle de l’Europe par exemple. Et à l’échelle européenne, les avis s’accordent pour considérer qu’avec les technologies éprouvées et disponibles, le potentiel d’énergie verte est de plus ou moins 25% de l’énergie consommée aujourd’hui.

Filières énergétiques

L’impact de cette quantité d’énergie consommée est bien sûr fonction de l’efficacité de la chaîne de production tout au long du cycle de vie des produits et services mais aussi de celle de la « filière énergétique ».

Nous transformons l’énergie pour des usages précis (se chauffer, transporter, éclairer, manger…), la quantité d’énergie utilisée à ce stade est l’énergie finale, utile ou énergie consommée (donc juste avant l’ultime transformation). Cette transformation n’est malheureusement pas efficace à 100%, une partie de l’énergie se perd (la plupart du temps en chaleur). Une ampoule classique à incandescence ou halogène, par exemple, plafonne à 5-10 % de transformation utile (rayonnement lumineux) et dissipe le reste en chaleur.

En partant de ce point d’usage final, remontons la filière énergétique. A de rares exceptions près, l’énergie a été transformée en vecteur pour notre facilité (essence, électricité…), c’est l’énergie secondaire. Or, à chaque transformation : transports, stockage, extraction… correspond une perte. A la source de la filière, on obtient une consommation d’énergie primaire qui est le cumul de l’énergie finale et de toutes les pertes, c’est l’emprise réelle sur la ressource.

Equipements et comportements « end of pipe »

En remontant les filières on perçoit clairement l’effet démultiplié de la performance au point d’utilisation ou de la filière choisie sur la ressource.

Les progrès ont eu à cet égard des effets contradictoires : d’une part l’évolution de la performance intrinsèque de la plupart des technologies permet d’atteindre une augmentation de l’efficacité énergétique réellement significative, mais d’autre part, trois phénomènes compensent largement cette évolution : la sophistication des produits et services qui pour une même fonction offrent nombre de caractérisitiques accessoires, l’amélioration des process qui fait baisser les coûts de production multipliant le nombre de consommateurs et enfin l’obsolescence programmée (jetable, phénomène de modes …) qui accélère le remplacement.

Du fait de l’impression d’une nature inépuisable et externalisée, la performance relative « toujours mieux » est culturellement moins valorisée que la performance absolue, « le toujours plus ». La finitude n’est perçue que par les visions globalisantes, la nôtre, homo-centriste et instrumentalisante, n’en explore même pas les rapports.

Réseaux

Les filières se déploient dans l’espace sous la forme de réseaux. Ces réseaux s’imbriquent, s’interconnectent les uns aux les autres (le réseau électrique domestique est relié au réseau éléctrique du distributeur, qui l’est à celui de la distribution de gaz pour ses centrales, mais aussi au réseau européen…). La structure (historique, technique, politique…) de ces réseaux influence en retour l’efficacité de la filière, sa stabilité d’approvisionnement, sa capacité à introduire des sources alternatives etc . En Belgique, le réseau électrique, par exemple, est pour des raisons historiques (opérateur d’état) et techniques (nucléaire) très centralisé. Les conséquences directes sont, entre autres, une difficulté d’accès au réseau pour d’autres opérateurs, des lignes à très hautes tensions qui sillonnent le pays, une fragilité structurelle (ex tempêtes de 99 en France)…

Vecteurs

Au travers des réseaux, l’énergie circule. Les quatre fonctions énergétiques ont des vecteurs correspondants : thermique (vapeur, eau chaude…), mécanique (ressorts, arbre moteur, fluides…), électromagnétique (électricité, lumière, magnétisme), chimique (carburants, aliments…). Cependant l’électricité et les vecteurs chimiques sont les plus utilisés. L’électricité pour ses vertus liées au transport (vitesse, silence…), les autres pour celles liées au stockage (composés assez stables). L’électricité, par exemple, est le vecteur idéal pour les énergies vertes « mécaniques  »  : l’éolien, l’hydraulique. Certaines filières passent successivement d’un vecteur à l’autre, par exemple pour le stockage.

Stockage

Sans aborder les effets de marché induits, le stock-tampon est un élément clef de la filière énergétique. Comme toute transformation il génère des pertes. Principaux types de stockage :

Performance du stockage : rendementstabilité
Energie mécanique
Retenue ou pompage hydraulique + +
Air comprimé - +
Volant d’inertie + -
> conversion électrique
Energie thermique
Inertie thermique de matériaux (eau, béton, pierre, terre…) + +/-
Changement de phase (sel, parafine…) - +
> conversion mécanique
Energie éléctrique
Condensateurs + -
Supraconducteurs  ?  ?
> conversion mécanique, chimique
Energie chimique
Biomasse (filière bois, biocarburants, biogaz…) + +
Hydrogène - +
Electrochimique (accumulateurs…) + -
> conversion thermique, électrique

Réponse à la demande

Illustration des interaction demande - offre. A noter que la logique est identique pour une offre contante (type nucléaire), les mêmes mécanismes entrent en jeu avec une certaine tendance à organiser une demande qui absorbe la surproduction des périodes (de demande) « creuses ». Fond d’image : courbe de la demande électrique, Elia.

Tous les processus, de la production à l’utilisation suivent leur propre cycle, leurs propres aleas. Dès lors, pour absorber ces différences, il faut diversifier, stocker, étendre les couvertures géographiques et donc les réseaux… ou modifier la demande elle-même. Si ces mesures relèvent de la précaution à l’échelle du particulier, elles deviennent stratégiques à l’échelle d’un pays (ou d’un grand groupe industriel). Avec la double contrainte de la culture du flux tendu (logique de marché pour laquelle la demande est prioritaire sur l’offre, d’où une très grande variabilité), et de la fragilité inhérente à tout réseau, la réponse actuelle privilégie la surcapacité. Du moins chez nous, ailleurs on hésite pas à « délester » tout un quartier de ville pour satisfaire un pic de demande industrielle par exemple.

Cycles

Le caractère renouvelable des énergies vertes est très étroitement lié à leur cycle. À titre de comparaison, les énergies fossiles sont consommées un million de fois plus vite que le temps qu’il a fallut pour les constituer. Il faut 10 jours pour renouveller l’eau dans l’atmosphère, 1 à 30 ans pour la biomasse…

Disponibilité, accès et dépendance

Le sujet même de ce dossier, « après le pétrole » laisse entendre la dimension cruciale de l’accès à l’énergie, de sa disponibilité, de notre dépendance, à fortiori quand cette énergie représente l’essentiel de notre consommation. A l’échelle nationale voire européenne, soulignons que à part quelques réserves de charbon, toutes les sources indigènes sont des énergies vertes. On écornera en passant l’idée d’un Uranium local qui nous assurerait une indépendance énergétique alors qu’il vient de l’autre côté de la planète. Par ailleurs, certaines énergies vertes garantissent une stabilisation du coût de l’énergie (solaire, éolien, hydraulique). Le prix du kWh étant fonction de l’investissement dans l’installation, de son entretien et non de la source d’énergie.

Un marché

Sujet aux influences croisées de tous ces concepts, un marché hautement stratégique et sensible pése à l’échelle mondiale… et locale. Du fait de notre dépendance (+de 95%) et de notre consommation énergétique élevée, notre économie y est particulièrement sensible. Notons le contexte particulier de la libéralisation des deux derniers marchés de l’énergie  : l’électricité et le gaz. On peut lire cette libéralisation comme une formidable opportunité pour les énergies vertes. Encore faut-il régler le risque de dumping de la part de SUEZ qui a sous le coude un parc industriel dont il jouit seul (alors que nous l’avons financé) et lui permet de vendre à un prix plus que compétitif tout en tirant des marges substantielles.

Energies vertes, on est nés sous une bonne étoile

L’énergie disponible sur Terre vient du rayonnement solaire (force électromagnétique issue de la fusion nucléaire au cœur du Soleil), de l’attraction universelle (force gravitationnelle liée à l’interraction entre elles des masses du Soleil, de la Terre, de la Lune et des corps à la surface de la Terre) et pour une part plus faible du rayonnement du noyau de la Terre (énergie thermique liée à la fission nucléaire au sein du noyau). Deux grands phénomènes sont issus des influences complexes de ces forces : d’une part un formidable « moteur climatique » (mécanico- et thermodynamique) et d’autre part une énorme « usine biochimique ».

Le moteur climatique produit les cycles marins, de l’eau, les vents ; il influence l’ensoleillement, la biomasse. L’usine biochimique produit la biomasse qui influence également le moteur climatique.

Sur l’échelle du temps, leurs cycles de renouvellement varient très fortement : semi-diurne pour les marées, diurne pour l’ensoleillement, saisonnier pour l’ensoleillement et la biomasse…

Une part du flux solaire se stocke naturellement, essentiellement sous forme hydraulique (en eau dans l’atmosphère et sur le relief), thermique (effet de serre naturel) et de biomasse (dans les tissus des végétaux).

Du fantasme à la rationnalité

Outre les aspects technologiques (voir l’article de Michel Huart), les énergies vertes comportent une dimension culturelle très riche, propre à faire vibrer la fibre pragmatique « ingénieur » largement répendue en Belgique et qui explique en partie la séduction liée à la «  maîtrise  » du nucléaire ou plus récement autour du projet ITER. Séduction largement exploitée dans l’argumentation pro-nucléaire.

Si depuis les années 70, le passionné « énergie verte » passait pour un indécrotable soixante huitard, il est depuis peu de plus en plus évident que parallèlement à l’argumentation chiffrée assez démonstrative des «  techno-convaincus  », se profile un comportement basé sur une valorisation sociale de la posture du «  pionnier énergétique  » basé sur une reconnaissance du geste sociétalement responsable (à l’instar du commerce équitable, du bio…).

Aussi, alors que la plupart des projections sur la part des énergies renouvelables sont plutôt «  conservatrices  » (technologies éprouvées, évaluations prouvées, projets engagés…), le modèle culturel émergeant pourrait doper les prévisions. Il n’est déjà, en effet, plus absurde de payer 3 fois le prix pour une chaudière verte ou d’investir 40000 euros dans du photovoltaïque avec un retour sur 15 ou 20 ans(les acteurs financiers s’intéressent d’ailleurs de près à ces nouveaux profils).

Du geste adapté aux nouveaux mythes

Si la réalité nous rappelle prosaïquement que la logique de l’économie du geste adapté reste la seule approche réellement durable, elle nous transmet aussi en héritage les travers d’une posture largement dispensieuse. Nos pionniers énergétiques font encore le grand écart entre leurs nouveaux mythes et le terrain. Mais soit, ils assument et c’est là, le nouveau message. S’ils assument, c’est qu’un feedback leur parvient, et donc que ce feedback leur est lui-même socialement construit.

Lors de la présentation d’un exercice d’atelier d’écriture, un professeur fut surpris par cette récente évolution. L’exercice consistait à rédiger un communiqué de presse annonçant que Philippe et Mathilde choisissaient de construire une maison bioclimatique. Présentation des arguments princiers, technologiques, sociaux etc. Sur une cinquantaine d’étudiants, la grande majorité a cru l’événement réel. L’essentiel n’est pas qu’ils aient cru la chose possible mais qu’ils aient adhérés à l’idée de force de l’exemple, du modèle.

A l’extrême, apparaissent aussi des projets, parfois exentriques, revisitant le sport, la culture, la science, l’industrie avec un message (de valorisation ?) écologique. Anyway, ils participent au faisceau de convergences qui favorise le changement de comportement.

Projet Venturi Astrolab, véhicule autonome « hybride électrosolaire » (venturi.fr)

Quelques scenarii… Postures complémentaires.

Axe 1 - la culture

  • Les énergies vertes comme moteur de changement comportemental

Dans le contexte du changement, le soutien de la motivation (réflexive) vis-à-vis des choix portés passe par l’image plus ou moins positives que ceux-ci arrivent à faire résonner dans la sphère sociale. Dès lors la promotion des énergies renouvelables et leur image positive peut constituer le point de départ d’un changement de comportement assumé. L’autovalorisation engageant le processus du next step, on prêchera un(e) convaincu(e) pour les étapes suivantes même si rationnellement on aurait dû commencer par celles-ci. L’exemple du chauffe-eau solaire est caractéristique  : quel est l’intérêt rationnel de se pencher prioritairement sur moins de 3 % de sa consommation d’énergie ? Comportementalement pourtant, il construit peu à peu une conscience énergétique entraînant, entre autre une attitude économe…

-Information, réseaux de partage de bonne pratique, construction de nouvelles identités

Le repérage des nouvelles identités culturelles, de l’information adéquate… n’est pas évident pour le quidam puisqu’elles se projètent dans une sphère qui interfère peu avec la sienne.

Dès lors, il faut lui offrir des points d’entrée explicites (ex : thématiques intégrées dans les media, gesticulateurs de premier plan —A. Gore, N. Hulot, A. Hubert, primes, publications officielles, salons, réseaux…) et organiser derrière ceux-ci l’information, les relais, le partage de bonnes pratiques, des argumentaires de supports vulgarisés…

Axe 2 - l’énergie grise

  • Intensité énergétique : gestion de la demande et efficacité énergétique (structurelle et technologique)

C’est le gisement des négawatts et c’est le plus instable aussi. L’analyse de l’évolution des comportements montre une érosion cyclique des réflexes d’économie d’énergie sans doute face à l’apparition de nouveaux produits ou contextes de consommation. D’autre part, l’efficacité énergétique, elle, se cumule dans le temps… pour autant que de nouveaux comportements ne la réduise à néant.

Axe 3 - le marché

  • Substitution (de filière et/ou de vecteur) par effet de marché

Aujourd’hui, l’énergie fossile offre le kWh à un prix qui reste exceptionnellement bas. Les énergies alternatives sont difficilement concurrentielles. Mais le marché est très sensible. Une variable est perturbée (ex statut des réserves…) et le rapport peut changer. Le premier « réflexe  » est le remplacement du vecteur concerné par le substitut le plus proche, une forme d’adéquation structurelle qui permet de maintenir le réseau de distribution. D’où l’engouement sur la biomasse dans le contexte de pénurie pétrolière qui tient au fait que les vecteurs (biocarburants) supposent relativement peu de modification de la filière aval. Le développement s’engage sur un marché potentiel indépendement des capacités réelles en amont : superficie disponible à la production, concurrence sur les sols, impact sur la biodiversité (culture intensive, ogm)…

3. Substitution (de filière et/ou de vecteur) plannifiée, régulée

Si le seuil de rentabilité paraît trop éloigné, on peut modifier les paramêtres artificiellement (choix politiques) : aides, (dé)taxation, internalisation de coûts « colatéraux », certificats verts, lois… Ainsi le nucléaire est devenu concurrentiel car l’état a injecté des ressources financièresénormes en recherche, soutien industriel, couverture de risques… de même, la loi de sortie du nucléaire (ré)ouvre le champs à d’autres sources d’énergie (pas forcément vertes d’ailleurs).

Axa 4 - la technologie

  • Décentralisation, « déconcentration » (réseaux)

Pour le développement, une question récurrente est l’intégration des énergies vertes aux réseaux existants, créant une tension entre « taux de charge » sur la ressource locale et leur utilisation « in situ ». L’avantage des réseaux résidant dans l’effet d’échelle (géographique et diversité) sur la production, le stockage… par contre, leurs contraintes financières ou techniques peuvent amener au développement de solutions « off-grid ».

Avec la libéralisation, l’internalisation de tous les coûts, les incitants, l’évolution technologique… on pourrait voir apparaître de nouveaux effets de seuil en faveur de l’autoproduction (particulière, industrielle…) ou de micro-réseaux à l’échelle d’un quartier

-La « recombinaison fonctionnelle » au point d’utilisation (analyse systémique de la demande)

Très souvent, l’approche (analytique) classique nous conduit à choisir des réponses ponctuelles, segmentées, partielles : quelle énergie pour le chauffage, puis idem pour l’éclairage, le déplacement… Or l’analyse systémique de la demande permet de changer le périmêtre de réflexion  : chauffage + eau chaude… puis + éclairage… + transport… + alimentation… + traitement des déchets… etc.

La cogénération, production combinée d’électricité et de chaleur, la tri-génération (électricité+ chaleur + froid) sont des applications de cette logique qui commence à être connues. Elles permettent de s’affranchir de limites technologiques ou physiques. D’autres sont plus confidentielles comme celles mises en œuvre dans les éco-quartiers (BedZed, Friburg, EcoZac…) permettent en analysant les rapports « toutes consommations  » / « toutes ressources » / « tous dispositifs », en recombinant les fonctions et leurs interactions, de minimiser les intrants et les rejets, et donc augmenter l’autonomie du « périmêtre ».

-La technologie appropriée

La recherche industrielle offre aujourd’hui, comme en retour, aux technologies des énergies vertes des outils de développement inspirés par l’écologie : éco-conception, éco-design, analyse du cycle de vie, modèles de simulation des impacts (financiers, environnementaux, sociaux)…

Dans le modèle actuel, la technologie risque de pièger l’utilisateur en l’asservissant au dispositf de production et/ou de suivi, le résultat. Les Etats-Unis, par exemple, possèdent la majorité des brevets sur les énergies vertes, le marché des technologies vertes est bien en passe de devenir une foire d’empoigne. Dès lors qu’il faut un PC pour règler une simple chaudière à bois, on peut se demander quel accès à l’autonomie nous réserve le nécessaire renouvellement du parc des systèmes énergétiques utilisés. Doit-on alors soutenir l’autoconstruction qui met dans la balance plus d’autonomie et moins de rendement ?

-La recherche comme vecteur culturel

Bouclons la boucle, la recherche est un formidable vecteur de communication dans notre société. Des professeurs « Tournesol » à d’autres plus émérites, de la recherche fondamentale à celle (plus) appliquée, le monde des énergies vertes est en éffervescence. Qui le sait ? Des moyens, certes démesurément faibles comparé au nucléaire, sont engagés dans tous les labos de la planète. Qui en rapporte ? Des dépôts de brevets, des découvertes, des constructions de prototypes ont lieu chaque semaines. L’avez-vous su ? Or, toutes ces informations recèlent un parfum d’avenir, d’espoir autrement plus engageant qu’ITER par exemple, non ?

Extraits d’une veille sur internet des infos (en français) sur l’énergie verte (et sujets connexes)


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