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Énergies renouvelables: développe-t-on vraiment le solaire comme il le faudrait?

Reprise d’un excellent article, publié le mardi 21 avril 2015, sur l’excellent site Sortirdupetrole.com (site animé par Vincent Rondreux).


Doit-on débrancher des énergies concentrées telles que le pétrole et le charbon pour concentrer et brancher des énergies bien plus diffuses comme le solaire ? Pour l’expert américain du pic pétrolier, John Michael Greer, il serait autrement plus efficace de développer le solaire en valorisant et en optimisant ses propres atouts: produire localement de la chaleur, pour l’eau, le chauffage des logements, la cuisson, l’activité économique qui en besoin… Question de thermodynamique.

Force est de le reconnaître: si le nucléaire fait peur et si les énergies fossiles provoquent le réchauffement global et ses désordres climatiques, toutes les énergies, y compris les renouvelables, ont leurs défauts et leurs limites. Ainsi, comme l’explique en particulier l’ingénieur Philippe Bihouix (1), on ne sait pas encore comment recycler les puissantes éoliennes bourrées de technologies “high tech” alors que leur durée de vie est de quelques dizaines d’années. A l’instar des éoliennes, les énergies marines, qui en sont toujours au stade expérimental, nécessitent une grande quantité de matière première et d’énergie (fossile) pour leur mise en place. De la même manière, le solaire photovoltaïque est actuellement une source non négligeable d’émissions de gaz à effet de serre pendant sa construction et nécessite, du panneau à la batterie, des matériaux rares.

La concentration de l’énergie importe beaucoup plus que la quantité d’énergie disponible

De leur côté, les plus traditionnels barrages hydrauliques court-circuitent les cours d’eau et donc la continuité écologique, perturbant la faune, la flore, et peuvent également modifier les conditions climatiques locales. Quant à la combustion du bois d’un arbre, elle émet encore plus de CO2 que le charbon à l’instant T, ce qui n’est compensé qu’avec le développement complet d’un nouvel arbre identique et ce qui nécessite en plus de laisser sur place une partie des arbres abattus (feuilles, rameaux, branchages…) pour la pérennité du sol forestier. Ainsi, quid de la limite de la neutralité carbone du bois avec des marchés de la plaquette et du “granulé” ou “pellet” faisant feu de tout bois et connaissant un développement exponentiel, notamment avec les centrales biomasse et même certaines centrales initialement à charbon ?

Ces limites sont-elles autant de raisons pour ne pas utiliser toutes ces énergies renouvelables ? Bien sûr que non, mais l’idée est qu’elles doivent guider la manière dont on développe les énergies liées au soleil, au vent, à l’eau, à la biomasse, si l’on désire que les outils ainsi mis en place soient eux mêmes durables… Question de bon sens, non ? L’expert américain du pic pétrolier John Michael Greer va plus loin en développant une autre limite des énergies renouvelables dites “diffuses”, celle de la thermodynamique (2).

En effet, de manière générale “la quantité de travail que vous obtiendrez d’une source d’énergie dépend non pas de la quantité d’énergie contenue dans celle-ci, mais de la différence énergétique entre la source et l’environnement”, énonce ce scientifique. “Cette différence résulte de la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que l’énergie dans un système fermé évolue toujours des formes les plus concentrées aux formes les plus diffuses, en produisant du travail en cours de route”. Et “plus la différence est grande, plus il est possible d’effectuer du travail”, explique-t-il. Dit autrement, la concentration de l’énergie importe beaucoup plus que la quantité d’énergie disponible. Cela fait d’entrée, dans les conditions actuelles du monde industriel, toute la force du pétrole et des autres énergies fossiles (charbon, gaz) sur lesquelles s’appuient la construction et le fonctionnement de l’ensemble de la technostructure actuelle.

“La confusion entre la quantité d’énergie et la concentration imprègne toutes les discussions sur les énergies renouvelables”

Il est “également intrinsèque aux lois de la thermodynamique que la conversion d’énergie d’une forme à une autre soit hautement inefficace et entraîne une perte importante de l’énergie originale en chaleur diffuse”, poursuit John Michael Greer. Mais comme le pétrole est jusqu’alors toujours abondant, cette inefficacité ne pose pas de problème grave en termes de ressource. “Bien que 75 % de l’énergie contenue dans l’essence que vous brûlez soit convertie en chaleur diffuse éliminée par le radiateur, vous ne vous en faites pas puisqu’il en reste bien assez pour rouler à bonne allure”, illustre le scientifique.

Contrairement au pétrole, les énergies renouvelables comme le solaire, bien que disposant d’un gisement global très important, ne sont pas concentrées mais relativement “diffuses”. “La confusion entre la quantité d’énergie et la concentration imprègne toutes les discussions sur les énergies renouvelables”, relève John Michael Greer. “Par exemple, il est facile d’affirmer que la quantité d’énergie solaire tombant annuellement sur une petite partie du Nevada équivaut à la quantité d’énergie électrique utilisée aux États-Unis en un an, puis de sauter à la conclusion qu’en couvrant une centaine de kilomètres carré du Nevada de concentrateurs qui convertiront l’insolation en vapeur, tout ira pour le mieux”, lance-t-il.

Malheureusement, la réalité est pour cet expert bien différente, parce que justement, comme le démontre la thermodynamique, il faut beaucoup d’énergie pour concentrer une énergie diffuse et qu’en plus, on en perd beaucoup à chaque transformation. “Avec les sources d’énergies alternatives, l’inefficacité devient problématique. C’est pourquoi la différence entre les énergies diffuse et concentrée importe autant”, répète-t-il. Ainsi, “des technologies spécifiques, mais aussi des classes entières de technologies dont dépend le monde industriel moderne comportent des inefficacités si grandes que les sources d’énergie diffuse ne pourront pas les faire fonctionner sans occasionner des pertes qui les rendront non économiques. Perdez 75 % de l’énergie dans un litre d’essence en chaleur inutile et il n’y aura pas de conséquence grave, mais perdez en chaleur 75 % de l’énergie recueillie par un panneau solaire et il est fort possible que vous ayez franchi le seuil où le panneau produit moins de travail que l’énergie et l’argent requis pour le produire et l’entretenir”, pronostique-t-il.

La bonne option consisterait donc “à apprendre à tirer le meilleur parti possible de l’énergie relativement diffuse tout en ménageant les stocks d’énergie hautement concentrée”

Sa conclusion claque: “La tentative de produire de l’énergie hautement concentrée à partir de sources diffuses est un pari perdu d’avance qui, dans les faits, accroît la ponction sur ce qu’il reste d’énergie concentrée (…) Au fur et à mesure que les carburants fossiles s’épuiseront, le système économique qui en dépend pour sa survie risque de se retrouver devant un dilemme très difficile à résoudre. Nos économies industrielles ont sans doute aggravé ce dilemme en utilisant ce qui reste de carburants fossiles pour concentrer des ressources diffuses aux mêmes concentrations qu’eux”.

John Michael Greer estime en fait que l’on ne développe pas les énergies renouvelables à leur bon niveau. Pour lui, il faudrait “utiliser le comportement de l’énergie en notre faveur. L’énergie se transforme très efficacement en chaleur diffuse, presque à 100 % dans certains cas, et vous pouvez profiter de cette propriété si vous entreprenez d’utiliser délibérément ce type de chaleur. Ainsi, chauffer de l’eau, de l’air, des aliments ou autre chose à une température inférieure à 200°C est parmi les choses les plus utiles que vous puissiez faire avec de l’énergie solaire, parce la meilleure utilisation de la chaleur diffuse implique habituellement de la laisser exister en tant que chaleur diffuse“, développe-t-il. Et de citer le Français Augustin Mouchot, pionnier de l’énergie solaire au XIXème siècle, inventeur entre autre d’un four de campagne solaire et pliant (utilisé pendant quelque temps par la Légion), d’un distillateur solaire…

La bonne option consisterait donc “à apprendre à tirer le meilleur parti possible de l’énergie relativement diffuse tout en ménageant les stocks d’énergie hautement concentrée restants en la réservant aux tâches pour lesquelles elle est nécessaire”, et en respectant, rajoutons-le, les quantités fixées par les scientifiques du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) pour que l’humanité reste dans la limite d’un réchauffement de + 2°C depuis l’époque préindustrielle.

“Passer à l’action pour satisfaire le plus de besoins énergétiques possible avec de l’énergie diffuse peut avoir un impact considérable sur la façon dont l’avenir se présentera”

Bonne surprise: cette approche offre des possibilités de recherche et de développement “inattendues”, car “plusieurs des tâches que nous faisons accomplir aux énergies concentrées pourraient plutôt être faites avec de l’énergie plus diffuse”, assure John Michael Greer. Par exemple, “il n’est pas nécessaire d’utiliser de l’énergie concentrée pour chauffer un réservoir d’eau à environ 50°C. On peut y arriver très efficacement avec de l’énergie diffuse comme celle du soleil (…) Etant donné qu’une grande partie de l’énergie que les gens utilisent dans leur vie de tous les jours est de la chaleur diffuse, suffisante pour chauffer de l’eau, réchauffer une maison, cuire un repas, etc., il tombe sous le sens d’un point de vue économique, dans une société pauvre en énergie, que les gens collectent la chaleur là où ils sont et la mettent au travail sur place plutôt que d’utiliser des sources d’énergie concentrée qui viennent de loin”. Le scientifique américain tire la même conclusion pour les procédés industriels qui utilisent ce type de chaleur diffuse, par exemple pour la purification de l’eau.

Toujours dans la perspective d’une “descente énergétique mondiale”, si John Michael Greer estime “qu’une grande part du superflu” devra de toute façon “disparaître”, il pense également que “passer à l’action pour satisfaire le plus de besoins énergétiques possible avec de l’énergie diffuse peut avoir un impact considérable sur la façon dont l’avenir se présentera” (…) “Quand l’énergie concentrée est rare, la production d’énergie diffuse pour une utilisation locale est une façon beaucoup plus viable de soutenir l’activité économique. Ceci permettrait de réserver les énergies hautement concentrées aux usages vraiment nécessaires tout en protégeant les communautés locales des conséquences d’un effondrement partiel ou total des réseaux énergétiques centralisées”, prévient-t-il.

Comme quoi les technologies qui utilisent des sources d’énergie diffuse “peuvent grandement contribuer à la satisfaction des besoins et des désirs humains”, mais elles supposent également “un fonctionnement économique très différent de celui que nous connaissons aujourd’hui, fondé sur les centrales, les réseaux et les raffineries centralisées (…) L’entropie devra prendre sa place partout dans la pensée économique”, présage John Michael Greer.


(1) Philippe Bihouix. L’Age des Low Tech. Vers une civilisation techniquement soutenable. Livre paru aux éditions du Seuil, collection Anthropocène. 2014.

(2) John Michael Greer. La fin de l’abondance. L’économie dans un monde post-pétrole. Livre paru aux éditions Ecosociété. 2013.

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