Notre avenir énergétique

Ce dont les Verts français rêvent, les Allemands l'ont fait!

Outre-Rhin, à la suite de Fukushima, la part du nucléaire dans la production d'électricité est passée de 23% (en 2010) à 16% (en 2012). Simultanément, la part du renouvelable subventionné (solaire, éolien et biomasse) est passée de 12% à 18%.

Toutefois ce qui apparaît comme un beau succès du parterre ne doit pas empêcher de regarder l'envers du décor. Et dans les coulisses, quatre gros problèmes...

1- Problème financier: la loi impose de racheter toute l'énergie éolienne et solaire à des prix bien supérieurs au coût de production de l'électricité thermique ou nucléaire. C'est le consommateur qui supporte le poids de ces subventions. En Allemagne le prix de l'électricité est le double du prix français; entre 2010 et 2012, il a augmenté de 30%.

2- Problème technique: c'est sans doute le plus important. Les KWh éoliens et solaires sont parfois produits au moment où l'on n'en a pas l'usage; et ils ne sont pas toujours là lorsqu'on en a besoin. Pour être sûr d'éviter les coupures, il faut donc avoir assez de centrales thermiques (ou nucléaires ou hydrauliques) capables de répondre aux variations de la demande. Mais lorsque le solaire et l'éolien fonctionnent, l'obligation d'acheter leur électricité conduit souvent les électriciens à arrêter leurs centrales thermiques. Elles fonctionnent alors trop peu d'heures par an pour être rentables; leurs propriétaires les ferment, surtout les centrales au gaz. On assiste donc à ce paradoxe dramatique: plus l'électricité verte est abondante, plus les capacités d'électricité brune sont nécessaires, et moins elles sont rentables!

3- Problème écologique: L'électricité allemande, produite à 56% avec des combustibles fossiles (charbon et gaz), est une électricité sale. Le contenu en CO² du KWh allemand est cinq fois plus plus élevé que celui du KWh français. Le recours aux combustibles fossiles n'a pas diminué mais le gaz a reculé au profit du charbon, qui est deux fois plus polluant que le gaz, et les rejets de CO² allemands se sont accrus.

4- Problème industriel: Les grandes entreprises allemandes (Siemens, Bosch,..) se sont lancées à corps perdu dans la production d'équipements solaires et éoliens. Lorsqu'il a pris conscience de l'envolée des surcoûts, le gouvernement allemand a réduit - modérément - les subventions à l'électricité verte. La demande d'équipements a faibli. Ajoutez à cela la concurrence chinoise. Ces firmes ont perdu des milliards d'euro et des milliers d'emplois.

A l'exception des lobbyistes et des idéologues, la plupart des Allemands, à commencer par Mme Merkel, voient dans tout cela un fiasco plutôt qu'un exemple...

La transition énergétique allemande "Energiewende"  vise l'abandon du nucléaire en 2020 et celui des énergies fossiles en 2050, pour les remplacer par des énergies renouvelables.

A noter qu'en 2012, 60% de l'électricité allemande a été produite à partir de gaz, pétrole et charbon.

Peter Altmaier, ministre fédéral chargé de l'environnement, a déclaré le 19 février dernier que 1.000 milliards d'euro seront nécessaires à l'Allemagne d'ici 2030-2040, uniquement pour sortir du nucléaire.

Pour l'instant, l'Allemagne a réussi ce tour de force de faire rêver des activistes de l'environnement, tout en étant le plus gros émetteur de CO² d'Europe, avec des émissions actuellement en hausse. Mais des points de vue critiques apparaissent: ainsi, le journal "Die Welt" écrivait récemment: "Nous avons, sans analyse ni planification préalables, englouti des milliards dans les niches technologiques les moins rentables. Ce n'est pas ainsi que se présente un modèle de politique énergétique digne de ce nom."

(Extrait d'un article des Echos du 6 mai 2013)

Le gaz de schiste étant loin de faire l'unanimité, certains se tournent vers le gaz de charbon (ou gaz de houille, ou encore grisou, celui qui terrifiait les mineurs) pour lequel l'extraction ne nécessiterait pas de fracturation de la roche mère. On mettrait ici à profit le phénomène d'adsorption.

L’adsorption (à ne pas confondre avec l’absorption) est un mode de piégeage des gaz sur les surfaces des solides à très petite échelle ; visuellement on peut se le représenter comme de la buée sur une vitre.

Le charbon a un énorme pouvoir d’adsorption et quasiment tout le gaz de houille est naturellement stocké dans la roche, naturellement fracturé, via ce processus.

Selon les experts, les bassins miniers de Lorraine et du Nord-Pas-de-Calais pourraient renfermer jusqu'à 430 milliards de m3 de méthane, soit plusieurs années de consommation de gaz en France.

Sans attendre une évolution de la législation française qui tarde à venir, Total, avec trois autres partenaires, est en train de développer un projet de production de gaz de houille à l'est de l'Australie. Il s'agit d'un projet intégré combinant la production, le transport et la liquéfaction d'une ressource en gaz estimée à 25 milliards de m3.

Le projet comprend le forage de plus de 5 000 puits pour extraire le gaz de charbon, un réseau de collecte complexe, des stations de traitement et de compression du gaz sur site, un gazoduc de plus de 400 km et une usine de liquéfaction d'une capacité annuelle de plus de 7,2 millions de tonnes.

La mise en production est prévue pour 2015. C'est une première pour le pétrolier français, une expérience qui sera certainement très riche en enseignements pour le futur.

La fracturation hydraulique fait peur à beaucoup, surtout à ceux qui ignorent que les pétroliers maîtrisent cette technique depuis des décennies pour améliorer le rendement de gisements secondaires (de pétrole ou de gaz conventionnels).

C'est l'argument de la fracturation hydraulique, qui pourrait être dangereuse, qu'a brandi le Président Hollande pour interdire l'exploration du GdS en France.

Des pistes alternatives sont donc explorées pour remplacer la fracturation hydraulique des roches-mère:

- la fracturation au gaz propane liquide (GPL). Avantages: pas d'utilisation d'eau, récupération et réutilisation du gaz. Inconvénients: coût du propane, difficultés d'acheminement, risque d'explosion aux fortes pressions, problèmes de stockage vis-à-vis des populations.

- la fracturation au dioxide de carbone (CO²) dans sa forme fluide, dite "supercritique". Avantages: pas d'utilisation d'eau. Inconvénients: l'approvisionnement en gaz carbonique reste compliqué et onéreux, le gaz pourrait conduire à une acidification des nappes phréatiques en cas de fuites, enfin cette technique laisse entier ler problème de l'utilisation de sable et d'adjuvants chimiques pour maintenir les fractures ouvertes.

- la fracturation pneumatique: l'idée est de désintégrer la roche mère grâce à de l'air comprimé. Avantages: pas d'utilisation d'eau. Inconvénients: nécessite une énorme quantité d'air pour en amener un volume suffisant à une pression permettant de fracturer la roche. Outre ce défi technologique, la question du sable et des adjuvants n'est, là non plus, pas résolue.

- la fracturation par arcs électriques: ce procédé fait actuellement l'objet de tests en laboratoire:il présente l'avantage de ne nécessiter ni eau, ni sable, ni adjuvants, mais il engendre des fissures encore trop petites pour être correctement exploité. Se pose en outre la question de la source d'énergie pour la production de ces arcs électriques.

On notera qu'il s'agit toujours de fracture de la roche-mère, quel que soit le procédé employé...

Alors que la Grande Bretagne et la Chine viennent de donner leur feu vert à l'exploration du GdS sur leur territoire, Total est associé à un pétrolier américain sur 2 permis d'exploration au Texas. Il est par ailleurs opérateur ( c'est lui qui procède aux forages même s'il a des associés financiers ou autres pétroliers dans le pays) sur un permis en Argentine.

Total a aussi des projets GdS au Danemark et en Pologne.

Présent en GB depuis des décennies, il cherchera certainement à profiter de l'ouverture du pays au GdS pour se placer sur ce nouveau créneau.

Quant à la Chine, avec ses 2 sociétés pétrolières nationales Petrochina et Sinopec, elle manque encore d'expertise dans ce type d'exploration: les réserves se situent dans des zones géologiquement complexes et elle ne possède pas les outils sophistiqués, notamment en matière de sismique et de micro-sismique qu'ont développés les pétroliers occidentaux. Total se mettra là aussi sur les rangs.

Rappel: la France et la Bulgarie sont les deux seuls pays au monde où l'exploration de GdS est interdite...

Denis Edeline, directeur du four solaire de Montlouis (Pyrénées), est persuadé que notre avenir énergétique est dans le solaire, ressource inépuisable.

Et pour justifier l'utilisation de cette ressource naturelle, il tient les propos suivants que l'on pourra méditer:

" L'humanité en est au stade de l'adolescence, un âge où on fait n'importe quoi. On se croit supérieurs à la nature, or la nature est infiniment plus forte que nous. L'humanité ne pourra pas gagner en allant contre la nature, le seul avenir de l'humanité c'est d'aller avec la nature et non plus contre elle."

Le projet PELAMIS (serpent de mer, en grec): ce sont d'immenses flotteurs d'acier de 180m de long qui suivent le mouvement permanent des vagues.

Actuellement au nord des îles Orcades (Ecosse), ces tubes sont reliés cinq par cinq les uns aux autres et fixés aux fonds marins de façon à être en permanence perpendiculaires au sens de propagation des vagues.

Les cinq cylindres sont reliés entre eux par des articulations mobiles. Sous l'action des vagues les modules bougent les uns par rapport aux autres. Dans les articulations des pistons hydrauliques transforment l'énergie des vagues en énergie mécanique qui injecte de l'huile sous pression dans des accumulateurs. L'énergie produite étant fluctuante, ces accumulateurs ont pour fonction de la distribuer régulièrement au moteur, lequel entraîne le générateur,...qui produit de l'électricité.

La difficulté est d'optimiser en permanence le fonctionnement de la machine par rapport à l'état de la mer.

Le Pelamis parvient à transformer jusqu'à 80% de l'énergie des vagues en électricité. En revanche, par temps calme, il fonctionne au 1/4 de sa puissance maximum de 750kW. Lesd promoteurs du projet envisagent dans un avenir proche des fermes houlomotrices produisant de 1,5 à 2 méga W. Une centaine de millions d'euro ont déjà été investis, et actuellement le prix de revient du Mwh est de l'ordre de 400 €, ce qui serait très compétitif par rapport à l'éolien....

Un autre système pour produire de l'électricité à partir des mouvements de la mer est d'ores et déjà en cours d'expérimentation dans le Pays Basque espagnol.

Les vagues s'engouffrent dans des caissons construits en bordure du rivage, le niveau de l'eau monte et descend et au-dessus, l'air est alternativement chassé et aspiré par une ouverture, comme si la centrale inspirait et expirait. Le courant d'air fait tourner une turbine qui entraîne à son tour un générateur. Avantage ici aussi: ni la turbine, ni le générateur ne sont en contact direct avec l'eau de mer. Evidemment, le rendement est variable en fonction des marées, mais on produit de l'électricité en continu.

Chez nos amis Espagnols, ce sont 7 turbines qui produisent 300 kW pour alimenter 250 foyers. Bien modeste résultat ou début prometteur? Le mur de béton qui accueille les turbines ne fait pas bien joli sur la côte!...

Si on veut respecter dès 2020 l'objectif que s'est donné l'UE de produire 20% de son énergie à partir de sources renouvelables, il n'y a pas de temps à perdre!

Le génie humain n'ayant pas de limites, voici comment Allemands et Britanniques cherchent à utiliser la force des courants formés par les marées:

1- Irlande du Nord: des sortes d'éoliennes de 40m de haut, mais dont les pales sont immergées. Ce sont en fait des rotors de 16m de diamètre, actionnés par le courant des marées qui peut ici atteindre 2,5m.par seconde. Le procédé est séduisant car avec le calendrier lunaire il est possible de programmer les appoints en électricité (venant du gaz par exemple) nécessaires à un approvisionnement en continu de l' énergie. Quelques menus problèmes restent cependant à résoudre:a) une seule "hydraulienne" n'est pas rentable; alors qu'elle peut appovisionner 1 500 foyers, cela reste insuffisant pour convrir les frais de fonctionnement.Il faudrait les construire par groupes de quatre. b) les rotors immergés sont directement exposés à la corrosion marine, ce qui augmente les frais d'entretien. c) et chez les amis des animaux, il faut veiller par radar interposé et surveillance continue, à ce qu'aucun phoque ne risque de venir se blesser en heurtant une des pales. Dès que l'une de ces bêtes s'approche à moins de 30m de l'hydraulienne, la centrale est arrêtée!

 2- Un ingénieur allemand travaille à un autre aspect des ressouces énergétiques de la mer: celle produite par les vagues et non plus par les marées. Des flotteurs sont maintenus à la surface de la mer par des filins qui les relient aux fonds marins. Ils sont actionnés en permanence par les vaques et transmettent l'énergie produite à des générateurs. Deux avantages: a) les générateurs et toutes les parties fragiles sont hors de l'eau et donc à l'abri de la corrosion. b) c'est un système secondaire qui pourrait être associé à une éolienne, ce qui permettrait d'uniformiser le rendement total de l'installation. Un défi reste à relever: comment automatiser  le système pour qu'il s'adapte en permanence aux différences d'amplitude des vagues? Les recherches en labo se poursuivent...

(à suivre...)

(Synthèse d'une émission récente vue sur Arte)

Nos amis allemands, motivés par leur prochain désengagement total du nucléaire, ne lésinent pas sur la recherche d'énergies de substitution.

C'est ainsi qu'un consotium de 55 entreprises, parmi lesquelles les plus grands groupes industriels allemands, se sont associés au sein de "Désertec" pour un projet pharaonique de production d'électricité à base d'énergie solaire produite par les déserts africains.

Cette électricité approvisionnerait les Etats africains mais serait également exportée vers l'Europe (l'Allemagne en priorté?) par des câbles en sortie de centrales thermo-solaires à installer au Maroc, en Algérie, en Egypte, puis dans un deuxième temps en Arabie Saoudite.

Une centrale thermo-solaire est composée de centaines voire de milliers de miroirs cylindro-paraboliques recouverts d'une couche d'argent qui captent et concentrent les rayons solaires. Les panneaux sont associés à un réseau de tubes en verre remplis d'un fluide caloporteur dont la température se trouve portée à 400°C. En se refroidissant le fluide produit de la vapeur d'eau qui entraîne une turbine, qui à son tour produit de l'électricité. Une des différences importantes avec les panneaux photovoltaïques, c'est que le fuide caloporteur parvient à faire touner les turbines de jour comme de nuit.

De nombreux problèmes restent à résoudre:

- Désertec en est au tout début du projet et des accords avec chacun des Etas concernés restent à établir. Comment convaincre l'Etat-hôte qu'il sera prioritaire dans l'attribution des kW par rapport aux quantités exportées? Comment le convaincre que l'énergie produite sera suffisante alors que les projections démographiques montrent des besoins de plus en plus importants en énergie produite localement? Comment le convaincre (c'est au moins le cas du Maroc) d'arrêter de construire de nouvelles centrales électriques au charbon?

- car les questions de prix de revient du kW thermo-solaire sont prépondérantes: le prix de revient d'une installation solaire de ce type est grevé par le prix élevé de l'argent qui couvre les capteurs. Le coût de la maintenance est aussi plus important que pour les autres sources d'énergies nouvelles. Par ailleurs, les capteurs doivent être régulièrement nettoyés de la poussière qui vient s'y déposer, entraînant  d'importantes pertes de rendement. Pour cela il faut de l'eau, beaucoup d'eau, qui est pompée dans des nappes...fossiles!

Décidément, l'écologie, ça n'est pas quelque chose de simple, essayons de ne pas la traiter de façon simpliste!