Enjeux énergétiques

Sciences & Santé

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La demande énergétique au niveau mondial est de plus en plus importante d’année en année, mais les ressources naturelles en pétrole, gaz et charbon s’épuisent… L’énergie est donc un enjeu majeur à court terme, afin que tout le monde puisse continuer à y avoir accès. Comment évoluera la consommation énergétique mondiale ? Y a-t-il une énergie parfaite qui s’imposera dans le futur ? Nous allons essayer de répondre à toutes ces questions !

Graphique représentant l’évolution de la consommation énergétique mondiale et la répartition des différentes sources énergétiques. Nous pouvons remarquer que dès 2020-2030, la production énergétique ne répondra plus aux besoins, il est donc nécessaire de trouver une nouvelle source énergétique. 

 

D’où vient l’énergie ?

La première question à se poser est bien celle-ci. On parle d’énergie, de besoins énergétiques, mais à quoi fait-on référence ?

Toute l’énergie disponible proviendrait du « Big Bang », à l’origine de la formation de l’univers. Cette énergie peut se présenter sous différentes formes :

 – Thermonucléaire du Soleil (solaire, éolien, biocarburants, combustibles fossiles, hydraulique…)

– Radioactivité ou instabilité nucléaire stockée à l’intérieur de la Terre (nucléaire de fission et de fusion, géothermie)

 – Mécanique du système solaire (marées)

L’énergie peut se mesurer en tep, qui est la tonne équivalente pétrole (1 tep = 12 000 kWh). Un Français consomme en moyenne 4,4 tep par an : il y a un gaspillage énergétique énorme, car certaines études estiment que cette consommation pourrait être réduite de moitié. Pour produire 1 tep d’énergie, il faut :

– La combustion de 1,2 tonnes de pétrole/charbon/gaz

– Capturer l’énergie solaire sur 1 m² pendant 12 000 heures (500 jours)

– Condenser 18,7 tonnes d’eau

– 0,53 grammes d’uranium 235 par fission dans une centrale

– 0,065 grammes d’hydrogène par fusion dans le Soleil

 Pourquoi l’énergie est un problème d’actualité?

Actuellement, l’énergie est un enjeu majeur, car elle est utilisée dans tous les aspects de la vie quotidienne : alimentation, habitat, transport, production industrielle et agricole, santé…

La production énergétique obéit à de nombreuses contraintes à tous les niveaux :

– Scientifique : l’énergie ne se crée pas, il faut donc la transformer en une forme que nous pouvons utiliser ; des problèmes de stockage peuvent se poser, nécessitant d’importantes recherches pour disposer d’énergie dès que celle-ci est nécessaire ; le rendement de transformation d’énergie n’est pas toujours important et doit être optimisé.

– Économique et social : le coût de production d’énergie ne doit pas être trop élevé, car il se répercute sur le consommateur. Le but étant que tout le monde ait accès à l’énergie, ce coût doit être limité.

– Environnemental : la production énergétique peut engendrer des pollutions, des déchets ou encore la libération de gaz à effet de serre (CO2, méthane, oxyde d’azote, par exemple), très néfastes pour l’environnement et qui doivent donc être contrôlés.

– Politique : l’indépendance énergétique est un enjeu important, car les pays importateurs d’énergie deviennent dépendants des pays exportateurs (exemple : l’organisation des pays exportateurs de pétrole ou OPEP peut faire pression sur les pays importateurs de pétrole en jouant sur le prix du baril) et peut être un moyen de pression ; lobbying des groupes investissant dans les énergies fossiles, pour ralentir la recherche et le développement d’autres types d’énergie.

– Sociologique : toutes les sources énergétiques ne sont pas bien acceptées par le public (exemple : débat autour du nucléaire).

Perspectives d’évolution de la consommation énergétique

Les besoins énergétiques vont augmenter

Des économies énergétiques sont nécessaires afin que toute la population mondiale continue à avoir accès aux ressources énergétiques. En effet, il est prévu que la population mondiale double au cours des 50 prochaines années. Cette pression démographique aura nécessairement un impact sur la consommation énergétique.

Mais un autre facteur important est à prendre en compte : le développement de « pays émergents ». Il s’agit de pays qui ont atteint une croissance importante et certaines caractéristiques économiques (rôle économique de l’État, Produit National Brut, investissements étrangers…) de pays développés, sans toutefois atteindre leur niveau. Les BRICS (Brésil, Russie, Inde, Chine et Afrique du Sud) vont donc voir leur niveau de vie augmenter, de même que leur consommation électrique. Ces différents éléments pourraient faire passer la consommation mondiale de 11 Gtep/an, actuellement, à 20 ou 25 Gtep/an en 2050.

Cependant, la consommation énergétique est très hétérogène dans le monde. Des efforts venant de tous permettraient-ils de réduire la consommation énergétique totale ?

 Peut-on réduire la consommation totale ?

Au niveau mondial, ça n’est pas possible. Les perspectives démographiques et de croissance économique des pays émergents rendent une réduction de la consommation irréaliste.

Cependant, cette consommation n’est pas égale partout dans le monde et, dans plusieurs pays, une réduction est possible. En France, une réduction de moitié est envisageable en agissant sur le chauffage (par une isolation optimale des habitations) et la climatisation (utilisée raisonnablement), mais aussi sur le choix des équipements (lampes basse consommation, ne pas garder les appareils inutilisés en veille…) et sur certains choix concernant les moyens de transport et les lieux d’habitation (privilégier les transports en commun, ne pas prendre toujours sa voiture, avoir des lieux de vie et de travail proches…). Il est nécessaire de sensibiliser le public aux questions d’économie d’énergie et de gaspillage.

Ainsi, la réduction de la consommation nécessiterait un effort exceptionnel d’isolation et un changement de mentalité. Les efforts les plus importants doivent être concentrés sur le secteur résidentiel, qui consomme plus de 40% de l’énergie totale en France (viennent ensuite le transport à un peu plus de 30%, l’industrie à presque 25% et l’agriculture à moins de 5%).

Afin d’arriver à une production énergétique répondant aux besoins mondiaux dans les meilleures conditions (énergie présentant peut d’inconvénients, mais un rendement intéressant, un coût faible…), il est nécessaire d’évaluer l’impact de chaque forme d’énergie. Comment peut-on mesurer cette balance « avantages-inconvénients » ?

À quoi ressemblerait l’énergie parfaite ?

L’énergie parfaite respecterait le « défi des trois E » :

– Energy Security of Supply (Sécurité de l’approvisionnement), qui prend en compte le volume des réserves, mais aussi leur disponibilité naturelle et leur localisation.

– Economic Efficiency (Efficacité économique), basée sur le coût répercuté au consommateur, la logistique mise en place, les retombées, l’investissement nécessaire et les conditions de mise en œuvre/disponibilité/stockage.

– Environment Protection (Protection de l’environnement), considérant la production de gaz à effet de serre ou d’autres polluants, l’impact environnemental et la nature des risques.

L’efficacité économique, les besoins et les disponibilités en matière première, le temps de production, mais aussi l’impact environnemental sont différents suivant le type d’énergie. Aucune énergie ne remplit totalement ce « défi des trois E » : un équilibre entre les différentes formes d’énergie est nécessaire.

Sources d’énergies actuelles

Il existe deux grands types d’énergies :

– Les non renouvelables qui sont répartis en deux types : fossiles (pétrole, gaz, charbon) et fissiles (fission d’un noyau atomique pour l’énergie nucléaire)

– Les renouvelables : hydroélectrique, éolien, solaire thermique et électrique, biomasse, géothermie, marées/hydroliennes.

Plus de 80% de l’énergie consommée actuellement dans le monde est non-renouvelable, mais cette situation ne peut durer : le pétrole et le gaz vont devenir rares et toutes les énergies nécessitant une combustion provoquent un effet de serre problématique. Le pétrole étant aujourd’hui encore la principale source énergétique, quelles pourront être les conséquences de son épuisement ?

Problème du pétrole

Les découvertes de pétrole sont en chute libre depuis les années 1960, malgré des investissements en hausse. Il est donc incontestable que d’ici 20 ans au maximum, le pic de production de pétrole sera atteint et sa production ne cessera de diminuer. Certains pays ont tenté de ne pas dévoiler trop d’informations sur les réserves pétrolières dont ils disposaient et la découverte de nouveaux gisements est encore possible. C’est pour ces raisons que les prévisions les plus optimistes prévoient une augmentation de la production pétrolière pendant encore 20 ans, avant de diminuer aux alentours de 2030.

Ceci pourrait avoir des conséquences importantes : des pays comme l’Indonésie, actuellement exportateurs de pétrole (consommation intérieure inférieure à la production totale), pourraient devenir déficitaires et avoir besoin d’importer du pétrole. Des études effectuées prévoient un report de la consommation de pétrole vers le charbon, qui pourrait devenir la source énergétique principale au niveau mondial, en 2040-2050. Cependant, le charbon pose de nombreux problèmes, en particulier au niveau environnemental.

Les conséquences environnementales de chaque source énergétique devront être étudiées afin de prévoir au mieux quelles énergies doivent être mises en avant dans le futur.

Conséquences environnementales

Aucune source d’énergie ne respecte le « défi des trois E », dont l’un des enjeux est l’environnement. Détaillons un peu cet aspect.

L’une des conséquences de la production d’énergie peut être la pollution de l’environnement. À ce niveau, le charbon fait office de mauvais élève, à cause de la libération de poussières, d’oxydes d’azote (gaz à effet de serre), mais aussi de radioactivité (molécules radioactives contenues dans les gisements de charbon). Afin de limiter cet impact, des recherches au niveau des filtres pour restreindre la pollution sont nécessaires. Le pétrole n’est pas bien mieux, car il pose le problème des transports, très polluants.

Au niveau de l’effet de serre, c’est aussi le charbon qui est le plus problématique. Il est en effet à l’origine de 18% des émissions totales de CO2 dans le monde. L’effet de serre pourrait avoir des conséquences dramatiques pour l’humanité (montée du niveau des mers, augmentation de la désertification, développement de catastrophes naturelles…) et est donc très surveillé. Afin de diminuer l’effet de serre, il est nécessaire de réduire la consommation énergétique, mais aussi de privilégier les sources à faible effet de serre (le solaire thermique, l’hydroélectricité et le nucléaire sont les énergies émettant le moins de gaz à effet de serre). Il faut aussi effectuer des recherches pour capter et séquestrer le CO2. En effet, celui-ci est non seulement un gaz à effet de serre, mais peut également avoir d’autres conséquences, en particulier au niveau des océans qui s’acidifient en absorbant une partie du dioxyde de carbone atmosphérique. Ceci a des conséquences, à la fois sur les espèces vivant dans les océans, mais aussi sur les courants marins.

Graphique représentant l’impact environnemental de diverses sources énergétiques. Plus la barre est haute, plus l’utilisation de cette source énergétique rejette du gaz à effet de serre. À gauche sont représentées les énergies fossiles et à droite les énergies renouvelables.

Finalement, la production d’énergie peut aussi créer des déchets. Dans cette catégorie, la production de déchets par le nucléaire est problématique : ces déchets sont radioactifs et ne peuvent être détruits, il est donc nécessaire de les stocker en toute sécurité. Cependant, cette difficulté n’est pas insoluble et la recherche peut aussi apporter, sur ce plan, des solutions.

La consommation mondiale d’énergie va augmenter, il est ainsi nécessaire de faire des efforts à propos de la gestion de l’énergie. Cependant, aucune source énergétique n’est parfaite. Le petit zoom sur les conséquences environnementales montre que le charbon, le pétrole et le nucléaire posent de nombreux problèmes. Or, ces énergies sont les plus répandues. Cela illustre bien le problème qui se pose actuellement. Pour compléter cet article, n’hésitez pas à lire celui-là : sur quelle énergie pouvons-nous compter ? Selon vous, quelle énergie doit être privilégiée ? Les énergies renouvelables n’ont-elles que des avantages ? Les énergies non renouvelables sont-elles nécessaires ?

Ursuline

Sources texte et images:

Cours développement durable, Université Claude Bernard Lyon 1, 2011-2012