Les Énergies

Les Energies : Histoire, Enjeux, et devenir
Aborder le thème de l’énergie n’est pas des plus faciles, par le sens même du mot qui nous renvoie aux concepts complexes et variés de l’Energie.
Alors qu’en physique, l’énergie pourrait se définir comme la mesure unifiée des différentes formes de mouvement, dans le sens commun l’énergie désigne tout ce qui permet d’effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement. Les deux sens ne sont pas antagonistes, puisque la définition commune correspond plus à l’application pratique de son homologue physique. Pour la physique, l’énergie (dont l’unité est le Joule) est un concept permettant de quantifier les interactions entre des phénomènes, souvent très différents. Par exemple, l’intensité du déplacement d’un vélo (c’est-à-dire sa vitesse) dépend de l’intensité des réactions chimiques des muscles du cycliste qui le fait avancer, et qui peuvent être quantifiées (la quantité de sucre « brûlée » par la respiration, le métabolisme du muscle). Ainsi, le sens commun a fait de l’énergie toute force représentant une capacité à effectuer un travail.

L'Humanité et l'Energie

La première énergie utilisée par l’homme fut… la force musculaire humaine, puis on y ajouta la force de l’animal. Puis le vent fut utilisé comme énergie pour mouvoir des navires (les voiles remplaçant les rameurs sur les navires), ou faire tourner les ailes de moulins. La force de l’eau des rivières vint s’ajouter à cela. Dans le même temps l’homme utilisait le feu et le bois pour se chauffer, travailler les métaux, etc., sans réellement se rendre compte qu’il s’agissait, là aussi, d’énergie.
Au XVIIIe siècle, avec l’apparition de la machine à vapeur on découvrit que la chaleur peut produire de la force motrice. Mais la machine à vapeur avait besoin de matière première… le bois d’abord, puis la houille.
A la fin du XIXe siècle, l’électricité fit son appari-tion. L’électricité peut être considérée comme une forme intermédiaire d’énergie. Elle permet d’effectuer un travail, de produire chaleur et lumière, mais elle doit être produite par une autre énergie (de formes diverses). Les premières centrales électriques furent d’origine thermique, d’abord en utili-sant le charbon comme matière première, puis le pétrole. Un autre type de centrale électrique apparut également : les centrales hydrauliques.
Ces nouvelles formes d’énergies de la révolution industrielle vont entraîner un besoin de plus en plus croissant de ressources premières, au point que peu à peu, ces ressources (charbon, pétrole, puis gaz naturel en 1945) vont se voir qualifier elles-mêmes d’énergie, et, avec l’hydroélectricité, vont participer grandement au développement moderne. D’autres sources d’énergies ont ensuite été développées mais les volontés de les utiliser ne se sont portées que sur l’énergie nucléaire, oubliant souvent d’autres projets pourtant très prometteurs.

Le système énergétique moderne

Aujourd’hui, l’énergie consommée est soit l’électricité, soit le pétrole, soit le gaz naturel. L’uniformisation des systèmes de production d’énergie, et les difficultés rencontrées par ces derniers depuis plusieurs décennies, entraînent ce qu’on appelle une crise énergétique, c’est-à-dire la prévision des difficultés de continuer à produire de l’énergie dans les mêmes quantités.
Les systèmes de productions énergétiques sont aujourd’hui en crise. D’abord, les énergies liées au charbon, au pétrole et au gaz naturel, ne semblent pouvoir perdurer plus de une ou deux décennies. En effet, ces hydrocarbures sont à l’origine des dégagements de gaz à effet de serre, responsables du dérèglement climatique ; mais sont aussi en voie d’épuisement. Il apparaît donc qu’aujourd’hui, l’énergie provenant des hydrocar-bures doiy disparaître dans les années à venir.
L’une des solutions proposées (mais contro-versée) pour résoudre cette disparition future du pétrole est l’énergie nucléaire. C’est le choix que la France a fait dans les années 1970. Mais aujourd’hui, en France, les centrales nucléaires produisent 50 000 tonnes de déchets radioactifs, dont 0,5% sont très radioactifs et ont une durée de vie de dizaines de milliers d’années (pour info, les hôpitaux produisent aussi 5 000 tonnes de déchets radioactifs par an). C’est le problème de ces déchets radioactifs que dénoncent d’abord les anti-nucléaires, mais ils s’interrogent aussi sur les risques d’explosion des centrales, ou encore sur le manque de diversité de production.

D’autre part, il apparaît que le réseau électrique européen connaît de nombreuses failles, qui pourraient entraîner un black-out (l’arrêt total et instantané de la production). Voici un point sur ce réséau européen.
D’abord il s’agit bien d’un réseau européen, puisque tous les réseaux nationaux sont intercon-nectés dans le but de se porter mutuellement secours en cas de manque de production (ce qui permet aussi de mettre en concurrence les marchés à partir de juillet 2007), et beaucoup de points faibles existent dans ce réseau (l’Angleterre, par exemple, n’est connectée au continent que par un unique câble sous-marin installé il y a vingt ans). Mais le plus gros problème est la capacité de production trop faible en Europe, et la hausse de la consommation ; et pourtant les investisse-ments pour accroître la production sont en baisse depuis 2000. Enfin, l’un des autres problèmes est l’impossibilité de stocker l’électricité, et l’obligation pour beaucoup de centrales électriques (notamment nucléaires) de toujours produire, même quand la demande est nulle.

Notre système énergétique doit aujourd’hui être reconstruit. Nous devons remplacer l’hégémonie du pétrole, reconstruire notre réseau électrique européen, remplacer et construire de nouvelles centrales électriques. Il est important que les choix de développement prennent en compte les enjeux environnementaux, et se dirigent vers ce qu’on appelle les énergies alternatives (encore appellées renouvelables, vertes, durables, ou nouvelles).

Les énergies de demain


Il s’agit avant tout de trouver de nouvelles sources énergétiques, et il en existe beaucoup :
La géothermie consiste à récupérer la chaleur fournie par la terre, sous forme d’eau chaude. L’importance de l’énergie géothermique est variable en fonction des sols. Elle est surtout utilisée pour le chauffage individuel ou collectif. La production électrique par géothermie n’est possible que dans des zones volcaniques actives.
Le solaire peut servir au chauffage individuel, mais aussi à la production d’électricité en moyenne ou grande quantité. Il s’agit alors de concentrer le rayonnement solaire pour obtenir une température équivalente à n’importe quelle centrale thermique. L’électricité photovoltaïque consiste, elle, dans la transformation directe des rayons solaires par des photophiles (les panneaux solaires). Ce système donne de bons résultats entre l’équateur et le 45e parrallèle, notamment pour les lieux où il n’existe pas de réseau de distribution électrique.
La biomasse est la combustion d’éléments biologiques (bois principalement) pour produire de la chaleur. Le dégagement de CO2 occasionné est compensé lors de la croissance des plantes.
L’éolien est l’énergie du vent. Elle est aujourd’hui utilisée pour produire de l’électricité. Une éolienne fonctionne avec un vent soufflant entre 20 Km/h et 90 km/h. Mais la puissance fournie par les éoliennes peut variée rapidement. Aussi l’électricité éolienne ne peut être utilisée qu’en complément d’autres sources d’énergie.
Les biocarburants sont des produits de l’agriculture pouvant se substituer à l’essence, au gazole, et au fioul. Il en existe trois grands types : l’alcool, l’ETBE (éthyl-tertiobutyl éther), les EMVH (esters méthyliques d’huiles végétales). Mais la production de ces biocarburants semble demander beaucoup d’énergie, et surtout nécessiter une production agricole intensive.
Les piles à combustibles produisent de l’électricité à partir de la recombinaison de l’hydrogène et de l’oxygène de l’air. Elles sont les seules sources d’énergie électrique à la fois mobiles et puissantes. Ainsi, l’hydrogène, combi-né avec les piles à combustible, devrait remplacer le pétrole dans les transports. Reste à améliorer les systèmes de fabrication de l’hydrogène, et à développer les réseaux de distribution jusqu’au consommateur final.

Les enjeux énergétiques de demain


Il existe des enjeux scientifiques liés à l’énergie. D’abord, le transport de l’énergie, qui a toujours été un grand enjeu, et qui a favorisé l’utilisation des hydrocarbures (ressource facile-ment transportable), ainsi que le développement de l’électricité. Transporter l’énergie facilement est une des priorités pour le développement.
De même le stockage de l’énergie est un grand défi pour demain. Aujourd’hui, il n’existe que des parades pour arriver à mettre de l’énergie en réserve pour une utilisation future. Actuellement l’énergie électrique ne peut être stocké, si ce n’est en la convertis-sant (par exemple en énergie chimique – pile et accumulateur). On peut aussi utiliser l’électricité produite pour réaliser une action (compresser de l’air, ou pomper de l’eau) qui permettra de reproduire de l’électricité en cas de besoin (entraînement de turbine électrique par l’air précédemment comprimé, ou l’eau précédemment pompée).
Face à cette difficulté, il semble que les piles à combustible permettent de stocker facilement de l’énergie, et ainsi d’augmenter considérablement l’autonomie de nombre d’appareils portables (ordinateur, téléphone, appareil téléguidé, etc.).
Trouver un moyen de stocker réellement l’électricité permettrait : de conserver l’énergie produite la nuit, de résoudre une partie des problèmes de distribution, de constituer des réserves pour éviter toutes ruptures.

L’autre grand enjeu énergétique actuel est la diminution de la consommation. Il semble qu’utiliser l’énergie avec réflexion et modération permettrait une diminution de la production de près de 40%. Il s’agit pour cela de baisser la consommation des appareils électriques, de changer des habitudes de vie, d’améliorer l’isolation et le chauffage des habitations.
Il s’agit aussi de parvenir à améliorer le rendement énergétique lors de la production, qui entraîne souvent des pertes énormes, notamment sous forme de chaleur qui pourrait être récupérée (pour des chauffages communautaires par exemple).

Le système énergétique actuel est saturé et polluant (pétrole, gaz, charbon) et souvent remis en question par les populations (nucléaire, hydroélectrique). Ce système devra être rempla-cé dans les années à venir, il s’agit de s’y préparer et de savoir quel type d’énergies l’on désire pour demain. Mais surtout il s’agit enfin de comprendre que l’énergie est une richesse que l’on ne peut produire que par une bonne gestion de notre planète.

William Cherbonnier