L’énergie mondiale du futur : le problème est simple; la solution est évidente mais nécessite un accord mondial équitable et efficace

Publié le 15 juin 2015 dans Energie du futur

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Mai 2015, François Lempérière

1) Le problème

Les présentations usuelles relatives à l’Energie font référence à l’Energie Primaire (13 milliards de TEP/an en 2015, c’est-à-dire 150 000 TWh) ou à ce qu’on appelle à tort l’ « Energie Finale » (100 000 TWh/an). Elles additionnent l’Energie Réellement Utilisée (50.000 TWh en 2015) avec tout ou partie des énormes pertes d’énergie fossile (100 000 TWh) survenant dans les centrales électriques ou moteurs thermiques, chaudières, foyers ; comme ces pertes sont très variables suivant les sources d’énergie, les comparaisons sont peu compréhensibles pour les non spécialistes et pénalisent les énergies renouvelables.

Le problème réel peut être présenté simplement dans un tableau de l’Utilisation Réelle d’Energie excluant les pertes.

On admet généralement que de 2015 à 2050 le Produit Mondial doublera au moins mais que l’utilisation Réelle d’Energie augmentera seulement de 30 à 50 %. Le tableau ci-dessous compare donc l’utilisation des sources d’énergie à ces deux dates avec 40% d’augmentation des besoins.

Utilisation Réelle d’Energie (TWh/an : 1 TWh = 1 milliard kWh)

Sources d’énergie20152050
Pétrole, Gaz, Charbon40 00020 000
Uranium, Bois,…6 00010 000
Solaire, Eolien, Hydro…4 00040 000
TOTAL50 000 TWh70 000 (+40%)

– 40.000 TWh proviennent en 2015 du pétrole, gaz et charbon dont l’utilisation doit être divisée par 2 en 2050 pour diviser par 2 l’émission de CO2.

– 6.000 TWh proviennent en 2015 d’autres ressources limitées, principalement de l’uranium et du bois. Pour des raisons de coût, ressource et acceptation, leur contribution en 2050 semble limitée à 10.000 TWh.

Le problème est donc simple : en 2050 environ 40 000 TWh doivent provenir d’énergies réellement renouvelables : il s’agit essentiellement des Energies du soleil (solaire, éolien, hydroélectricité). Cette solution parait nécessaire ; est-elle réaliste ?

2) La solution : Les Energies du Soleil

Plus de mille fois supérieures aux besoins, les Energie du soleil peuvent être utilisées essentiellement sous forme électrique. Pour tenir compte de pertes correspondantes entre production et utilisation, la production devra être de l’ordre de 50 000 TWh pour une utilisation réelle de 40 000 TWh. Quelle répartition réaliste peut-on prévoir entre solaire, éolien et hydroélectricité ?

–   Les progrès récents et remarquables de l’énergie solaire en font une solution miracle encore très sous estimée. Celle-ci bénéficiera d’un cout compétitif de l’ordre de 60 $/MWh, d’une mise en œuvre simple et rapide et d’une grande disponibilité en toutes saisons pour 6 Milliards d’habitants en 2050 à moins de 3 000 km de l’Equateur. Elle peut aussi être un appoint important pour l’Europe et la Chine, plus éloignées de l’Equateur.

–   L’Energie Eolienne peut être largement disponible à 70 $/MWh à terre et 100 $/MWh en mer, pour au moins 50% de la population mondiale, en particulier à plus de 3 000 km de l’Equateur.

–   L’Energie Hydraulique bénéficie d’un coût compétitif et d’une utilisation flexible. Sa production est limitée à 8 000 TWh/an (énergie marine incluse) mais elle est un atout essentiel pour stocker l’Electricité et assurer la qualité des réseaux électriques.

Les Energies du Soleil sont donc bien réparties mondialement, sauf dans quelques pays où uranium et bois auront plus d’importance. La production nécessaire réelle peut être assez différente de l’évaluation de 50 000 TWh, mais la solution est parfaitement adaptable à un besoin sensiblement différent. Il est peu probable qu’il soit très réduit, ce qui permet d’évaluer l’investissement minimal nécessaire.

L’intermittence du solaire et de l’éolien est un inconvénient qui n’est nullement prohibitif contrairement à des critiques parfois caricaturales. En effet cet inconvénient peut être compensé par la flexibilité de la production hydraulique, par les énergies fossiles conservées pour 20% de l’électricité et par le stockage, notamment avec la solution éprouvée du pompage entre deux lacs ; ce stockage est déjà disponible pour 5% de l’électricité actuelle et son importance peut décupler. Le surcout du solaire et de l’éolien lié à l’intermittence est inférieur à 20 $/MWh.

Les Energies du Soleil seront donc disponibles en 2050 pour produire 50 000 TWh et beaucoup plus si nécessaire, à un coût total inférieur à 100 $ / MWh. Ce coût par MWh, bien que supérieur au coût actuel, sera très acceptable parce que l’utilisation d’énergie augmentera d’ici 2050 beaucoup moins que le Produit Mondial, le poids de l’Energie dans l’Economie variant donc peu.

3) Un Accord Mondial souhaitable

Le cout des Energies du Soleil apparaissait très élevé il y a 10 ans mais en fait l’investissement nécessaire d’ici 2050 pour produire 50 000 TWh renouvelables est voisin de un pour cent du produit mondial brut ; c’est un peu supérieur au coût d’utilisation de gaz ou de charbon, qui est la solution de facilité dangereuse et à éviter. D’où la nécessité d’un engagement mondial commun de l’investissement nécessaire en énergies renouvelables et d’une répartition équitable du surcoût modéré correspondant ; il parait en effet difficile d’imposer un surcoût aux 4 Milliards d’habitants des pays qu’on peut appeler les Pays du Sud qui émettent actuellement en moyenne moins de CO2 que l’objectif de 2050, il est donc souhaitable de répartir le surcoût parmi les 3 Milliards d’habitants des Pays du Nord (OCDE, Chine, …) qui émettent 5 fois plus de CO2 que l’objectif et qui ont 80% de la richesse mondiale.

Un exemple d’Accord correspondant est esquissé ci-dessous.

Esquisse d’Accord mondial sur le changement climatique

  1. Chaque pays doit limiter en 2050 son émission de CO2 à 2 t par habitant. Dans ce but chaque pays consacrera d’ici là au moins 0,5% de son Produit Brut aux investissements locaux d’énergies renouvelables.
  2.  

  3. Les pays émettant par habitant plus de CO2 que la moyenne mondiale consacreront environ 3 $ par t en excédent de cette moyenne à des investissements d’énergies renouvelables dans les pays émettant moins de CO2 que la moyenne. Et les pays ayant un Produit Brut par habitant supérieur à la moyenne mondiale consacreront environ 0,3% de leur part de Produit Brut supérieur à cette moyenne à des investissements d’énergies renouvelables dans les pays de Produit Brut inférieur à la moyenne. Ces aides peuvent se faire par coopérations entre deux pays.
  4.  

  5. Cet accord s’appliquera à partir de 2018. Les chiffres suggérés ci-dessus peuvent être optimisés à la Conférence de 2015 et revus en 2030 et 2040.

Un tel accord peut compléter efficacement les Engagements à moyen terme déjà pris par des pays très émetteurs de CO2, engagements peu précis à court terme et probablement insuffisants. Il pourra être accepté par les pays du Sud peu émetteurs de CO2 et permettra leur développement par les Energies du Soleil et non par l’emploi moins couteux du charbon ou du gaz. Il sera efficace car les investissements renouvelables une fois réalisés sont peu coûteux d’exploitation et remplaceront surement gaz et charbon. Il est facilement contrôlable. Il peut s’adapter facilement en 2030 et 2040 aux besoins mieux précisés alors.

Un tel investissement est indispensable car un effort très important d’économies d’énergie ne changera pas l’ordre de grandeur des besoins évalués ci-dessus pour 2050.

Conclusion

Un investissement mondial important en énergies renouvelables est la condition indispensable et suffisante du succès. Il a un surcoût modéré par rapport à l’utilisation excessive d’énergies fossiles. Il nécessite donc un accord mondial sur l’engagement commun de cet investissement et sur la répartition équitable de son surcoût en fonction des émissions de CO2 par habitant et de la richesse des différents pays.

Cet accord permet de garantir l’énergie nécessaire au progrès économique tout en réduisant la part de l’énergie fossile au niveau souhaitable :

–   Sans surcout pour les pays émettant peu de CO

– Avec pour les autres pays un surcoût équivalent à quelques heures de travail par an.

Emissions de CO2 (milliards de t/an)

Energie mondiale, Energies Renouvelables

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