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mercredi 25 mai 2022

Le journal des étudiant.e.s de Lyon 3

Dossier – L’enjeu énergétique français (parties 1 et 2)

Partie 1 : Introduction au sujet des énergies renouvelables : (avec) les recherches de Guillaume Pitron

Le documentaire « La face cachée des énergies vertes de GRAND ANGLE PRODUCTION et ARTE France avec la participation de public Sénat » sera le support principal de cette introduction. Le livre « LA GUERRE DES MÉTAUX RARES de Guillaume Pitron La face cachée de la transition énergétique et numérique, Les Liens qui Libèrent, 2018 » permettra de préciser certaines données.

Comme précisé précédemment, le documentaire s’amorce sur cette phrase : « Les citoyens exigent des décisions concrètes de leur dirigeant. » – Narratrice

Les citoyens, face aux conséquences du réchauffement climatique attendent des réactions concrètes de la part des gouvernements. Face à ces demandes : « En 2015, la COP 21 est un accord historique. Les pays signataires s’engagent à réduire les émissions de gaz à effet de serre. » – Narratrice

Aujourd’hui, les pays signataires ont décidé de s’adapter et ont imposé des conditions écologiques aux différentes entreprises afin de répondre aux attentes des citoyens : « Nous devons respecter les objectifs de réduction des émissions de CO2, ils sont imposés par la commission européenne à tous les constructeurs automobiles. Ces objectifs sont de plus en plus contraignants, si nous ne les respectons pas, nous aurons des pénalités et bien sûr c’est ce que nous voulons éviter. » – Nathalie Bauters, responsable de la communication en Europe ; BMW

La narratrice nous précise alors plusieurs informations assez surprenantes : 

« La transition écologique est avant tout une transition économique, pour s’en convaincre, il suffit de sillonner les allées d’un grand salon automobile. » ; « L’ère du tout-pétrole est révolue, l’électrique est à la mode » ; « Les industriels utilisent l’argument écologique pour se réinventer. » – Narratrice

Selon ce documentaire et Guillaume Pitron, l’économie semble prendre l’avantage sur l’écologie. 

Après ces explications, le documentaire nous présente deux personnes précisant leur opinion sur les énergies vertes. 

« Les utilisateurs de véhicules électriques croient au développement durable, ils veulent agir en faveur de l’environnement et participer à la réduction de la pollution dans les villes. » Nathalie Bauters, responsable de la communication en Europe ; BMW

« Comme il est chic et raisonnable d’acheter de l’alimentation bio, demain on va vouloir avoir une voiture propre et c’est la voiture électrique. » Thierry Lespiaucq, président du directoire Volkswagen ; France

La COP 21 a influencé les décisions des industriels. Aujourd’hui, ceux-ci répondent à la demande des consommateurs en s’adaptant aux conditions fixées par les Etats et les consommateurs eux-mêmes.

« À écouter les industriels, les voitures électriques ne présenteraient que des avantages. » – Narratrice

« Ce serait donc une technologie miracle. » – Narratrice

 

Cependant, une deuxième partie nous renseigne sur les éléments qui ont remplacé le pétrole : « Mais dans un véhicule électrique, d’autres matières premières devenues indispensables l’ont remplacé, il s’agit des métaux rares. » – Narratrice

Philippe Bihouix précise alors :

« Les métaux rares, essentiellement, c’est un critère géologique, ils sont rares car ils sont moins abondants dans la croûte terrestre […] comme l’europium, le samarium, le gadolinium et ces métaux rares ont des particularités chimiques et physiques qui leur permettent de faire fonctionner une voiture électrique. » – Philippe Bihouix, ingénieur ; Membre de l’institut MOMENTUM

Mais certaines personnes du documentaire se moquent de cette affirmation. En effet :

« Les métaux rares sont déjà présents partout dans les véhicules à essence. » – Narratrice

Une liste ci-dessous précise la présence partielle des différents métaux rares dans une voiture

  • Dans les capteurs, nous avons de l’Yttrium
  • Les écrans projettent des couleurs et deviennent tactiles grâce à l’europium et à l’indium
  • Le pare-brise est anti-UV grâce au Cérium
  • Dans les composants électroniques du bismuth et du tantale
  • La vision nocturne est permise grâce à du germanium
  • Dans les miroirs du lanthane
  • Dans les phares du néodyme
  • Dans le châssis du tungstène

Mais la réalité est évidemment plus sombre :

« Dans une voiture électrique, le rôle des métaux rares est beaucoup plus important, il touche aux fonctions vitales du véhicule. » – Narratrice

Pourtant, les métaux rares sont aujourd’hui la ressource clef des voitures électriques :

« Le néodyme sert à fabriquer des aimants, ces aimants sont utilisés dans des moteurs électriques et vont permettre de transformer l’énergie électrique en énergie mécanique et donc de faire avancer la voiture. » – Philippe Bihouix, ingénieur ; Membre de l’institut MOMENTUM

« La batterie est le cœur d’une voiture électrique, elle pèse jusqu’à la moitié du poids du véhicule et contient entre autres, du cobalt et du graphite. Mais pas seulement. » – Narratrice

« Dans une batterie vous allez trouver un certain nombre de métaux rares, en particulier le lithium, le lithium est le plus léger des métaux qui permet d’échanger des électrons donc de stocker ou de libérer de l’énergie. » – Philippe Bihouix, ingénieur ; Membre de l’institut MOMENTUM

« L’industrie automobile est donc devenue dépendante de ces matières premières. » – Narratrice

« Des matières premières que l’on retrouve dans la plupart des énergies vertes. » – Narratrice

 

Par ces lignes une question s’impose : On quitte le pétrole mais vers quoi nous emmène cette transition énergétique ?

Un problème majeur apparait :  nous quittons une industrie polluante pour une autre industrie moins connue. Certes la nouvelle industrie ne pollue pas lors de l’utilisation du produit, l’électrique promettant zéro émission, mais l’extraction de métaux rares est-elle sans conséquences ? Est-ce que cette industrie peut être décrite comme verte ?

Un des passages du livre « LA GUERRE DES MÉTAUX RARES de Guillaume Pitron La face cachée de la transition énergétique et numérique, Les Liens qui Libèrent, 2018 » nous indique alors ceci :

« La facture risque même d’être très salée. L’enquête de Guillaume Pitron l’emmène dans un village du nord-est de la Chine où 90 % des habitants ont dû quitter leurs terres. La raison de cet exode ? Des rizières devenues infertiles à cause des rejets de produits chimiques utilisés pour purifier les minerais. Loin de prévenir la pollution des sols, les autorités locales se contentent de dédommager les villageois pour leur départ. Avec une somme « qui ne satisfait pas les agriculteurs car le prix des appartements en ville reste largement prohibitif ». Les rivières et les fleuves connaissent le même sort que les sols. Les stations d’épuration sont quasi inexistantes dans l’Empire du milieu, or il faut 200 m3 d’eau pour purifier une tonne de terres rares. » – pages 90 à 92.

La Chine est le producteur majoritaire de métaux rares, plus de 90% de la production mondiale provient de leur pays (6). Dans ce pays, l’extraction de métaux rares est polluante et déverse de nombreux produits chimiques dans les sols et les nappes phréatiques (3). Le raffinage des métaux, lui aussi pollue, et a un impact sanitaire majeur sur certaines régions chinoises propageant des maladies comme le cancer (3). Certains arguments précisent que l’extraction chinoise est gérée d’une mauvaise manière essayant d’atteindre un profit maximal sans prendre en compte la santé de la planète, impliquant donc que l’extraction et le raffinage des métaux rares soient moins polluants dans des pays développés. Cependant, cette affirmation est fausse. Les métaux rares engendrent un dégagement de CO2 conséquent peu importe la façon dont ils sont extraits (4). On remplace simplement une industrie par une autre, l’exploitation minière produit automatiquement de la pollution. 

De plus, chaque KWh de batterie produirait de 150 à 250 kilogrammes de CO2 (5) et il faudrait rouler entre 25 000 et 150 000 kilomètres pour que la voiture électrique devienne moins polluante qu’une voiture fonctionnant au diesel ou à l’essence (5). On est donc bien loin de la technologie miracle vendue par les industriels. En plus de cela, un autre problème sous-jacent se développe sournoisement, être dépendant des batteries électriques amène une dépendance économique à la Chine (6)

Certaines personnes parlent alors d’hydrogène naturel comme de la nouvelle solution pour faire rouler les véhicules. Cette énergie est pour la plupart des consommateurs le futur décarboné du transport. Cependant, plus de 95% de l’hydrogène est issu du pétrole, du charbon et du méthane (9). Et si certains pensent qu’il faut attendre que l’on produise l’hydrogène de manière écologique, ce n’est énergétiquement pas possible : « À la demande de Reporterre, une équipe de chercheurs de l’Atelier d’écologie politique a calculé combien d’électricité serait nécessaire pour faire rouler les camions grâce à de l’hydrogène produit par électrolyse avec de l’électricité non fossile. Résultat : pour alimenter cent mille camions de plus de seize tonnes parcourant une moyenne de 160.000 km/an, il faudrait 92,4 TWh/an (térawattheures par an), soit quinze réacteurs nucléaires ou 910 km² de panneaux solaires. Et si on cherchait à remplacer la totalité du parc de poids lourds en faisant rouler trois millions de camions à l’hydrogène, il faudrait alors l’équivalent de 156 réacteurs nucléaires ou environ 10.000 km2 de panneaux solaires, soit environ la taille de l’Île-de-France ! » (9)(10)

Cette citation nous montre bien l’impossibilité de pouvoir alimenter tous les véhicules à l’aide de l’hydrogène décarboné, la demande énergétique serait démentielle. 

Quant à l’alternative des véhicules au gaz, c’est encore une fois remplacer une pollution par une autre (11) (12) (13). Le camion roulant au gaz émet 13,4% de plus d’émission de gaz à effet de serre en vingt ans qu’un camion diesel (13). Au niveau du pot d’échappement, le véhicule alimenté au gaz émet certes moins de CO2 mais les émissions provoquées en amont par celui-ci dépassent largement celles du véhicule diesel (13). Par ailleurs, le nombre moyen de particules ultrafines libérées par le véhicule alimenté au gaz dépasse largement l’émission moyenne de particules fines du véhicule diesel (13). Les véhicules alimentés au gaz sont donc évidemment à bannir à leur tour.

 

L’alimentation énergétique des véhicules dits « verts » semble déjà problématique et sujette à de lourds débats. Comme on vient de le montrer, remplacer le véhicule diesel/essence par une autre énergie revient à remplacer une industrie polluante par une autre industrie polluante : La pollution est alors seulement délocalisée et le rendement énergétique devient moindre. 

Face à toutes ces problématiques, vient donc une question : Qu’en-est-il donc des énergies dites vertes ?

Le documentaire précise ceci :

« Il n’y a pas que la voiture électrique qui a besoin de métaux rare, dès lors que l’on va avoir besoin des aimants, par exemple, pour les moteurs d’éoliennes ou de tout ce qui est métaux qui vont permettre de fabriquer les cellules des panneaux solaires, toutes les cellules photovoltaïques, on a besoin de métaux rares. Donc pour produire une énergie verte, une énergie renouvelable, on a besoin des métaux rares. » – Karine Samuel, Professeure ; Institut Polytechnique de Grenoble

L’alimentation énergétique des véhicules dits « verts » semble déjà problématique et sujette à de lourds débats. Comme on vient de le montrer, remplacer le véhicule diesel/essence par une autre énergie revient à remplacer une industrie par une autre industrie : La pollution est alors seulement délocalisée et le rendement énergétique devient moindre. 

Face à toutes ces problématiques, vient donc une question : Qu’en-est-il donc des énergies dites vertes ?

 

Partie 2 : Energies renouvelables en France

« Il n’y a pas que la voiture électrique qui a besoin de métaux rare, dès lors que l’on va avoir besoin des aimants, par exemple, pour les moteurs d’éoliennes ou de tout ce qui est métaux qui vont permettre de fabriquer les cellules des panneaux solaires, toutes les cellules photovoltaïques, on a besoin de métaux rares. Donc pour produire une énergie verte, une énergie renouvelable, on a besoin des métaux rares. » – Karine Samuel, Professeure ; Institut Polytechnique de Grenoble

Les éoliennes et les panneaux solaires seraient vendus, dans cette dernière citation, comme utilisateurs principaux des métaux rares. Beaucoup de consommateurs, outrés, ont alors déclaré que l’énergie solaire ne consomme pas de « terres rares » (14) afin de pouvoir vendre cette technologie comme verte (7). C’est pourquoi, il convient maintenant de faire la distinction entre terres rares et métaux rares :

Comme on peut le voir, les terres rares appartiennent à la famille des métaux rares. L’argument utilisé pour définir les panneaux solaires comme dénués de « terres rares » a pour but de dédiaboliser l’énergie solaire. Le livre et le documentaire étudiés ont fait beaucoup de bruit et beaucoup de mouvements écologistes emploient le terme de « terres rares » afin de faire oublier le reste des métaux polluants constituant la plupart des énergies dites « vertes ».

 

A) Panneaux solaires

Car même si 96% des panneaux solaires ne contiennent aucune terre rare (7). Ils sont tous composés de silicium et donc de métaux rares (7). Et évidemment :

« En revanche, tout comme les autres minerais, le silicium a un processus d’extraction et de traitement énergivore et un impact environnemental non négligeable. Entre 7 et 12 kg de CO2eq sont émis par kg de silicium raffiné. » (7)

L’énergie solaire n’est donc pas une énergie miracle et propre. Celle-ci fait partie d’une industrie et pollue comme toute autre : « l’ADEME évalue l’empreinte carbone de la filière photovoltaïque à 55g CO2eq/kWh. » (60)

De plus, l’énergie solaire s’accompagne d’autres problématiques. Une grande surface est requise afin d’assurer une grande production d’énergie, sans oublier que cette production varie selon le climat, et que donc la productivité est réduite (15) (16) (17). Sans soleil, en hiver ou bien face aux nuages, les panneaux solaires perdent tout leur intérêt. Ajoutez à cela qu’un champ de panneaux solaires, ne peut s’installer sur toutes les surfaces d’un territoire et qu’il s’agit d’une énergie instable, coûteuse et peu performante. Pour remplacer l’efficacité d’une seule centrale nucléaire, il faudrait en moyenne 32 millions de panneaux solaires (16). Il faut aussi préciser que l’énergie solaire est une énergie très chère. En effet, celle-ci est une des plus chères du marché avec un prix moyen de production de 142€ le MWH (77).

L’énergie solaire est donc du fait de son instabilité, de sa non-productivité, de son prix et de sa demande en espace, non rentable à elle seule pour la France. Cette énergie coûterait beaucoup trop cher pour alimenter un pays (18). L’énergie solaire a besoin d’être accompagnée d’une autre énergie, c’est une énergie support qui ne peut à elle seule permettre une alimentation régulière et stable de la demande énergétique de la France (16) (17). Certes moins polluantes que le charbon ou le pétrole, cette énergie pourrait être intéressante en tant que support. Mais ce n’est en rien une énergie propre et miraculeuse ou même une énergie autonome. Et encore une fois, la Chine domine encore une fois ce marché (19) avec approximativement 60% de la production photovoltaïque dans le monde (20).

 

B) Eoliennes

Les éoliennes sont elles aussi des énergies renouvelables fort connues par le public. Nous allons cette fois-ci préciser les deux types d’éoliennes pouvant fournir de l’énergie car les deux modèles sont énergétiquement radicalement différents.

 

1) Eolienne onshore (éolienne dite terrestre)

Premièrement, l’éolienne onshore est une énergie qui ne consomme majoritairement pas de métaux ou de terres rares (21). En effet, la plupart d’entre elles sont constituées de 600 tonnes de béton coulés dans le sol, de 20 à 45 tonnes d’acier, de 600 kg de cuivre, sans oublier les matières plastiques, la fibre de verre, l’aluminium et d’autres métaux (22). Les éoliennes onshore polluent donc via cette demande énergivore de matériaux mais cette pollution est moindre. La véritable problématique des éoliennes onshore vient de leur instabilité énergétique « Les éoliennes produisent une énergie variable dans le temps. C’est notamment le cas de celles à axe de rotation horizontal, qui sont des éoliennes qui ne peuvent exploiter tous les vents : elle s’arrêtent lorsqu’il n’y en a pas assez ou, au contraire, lorsqu’il y en a trop. L’énergie éolienne doit donc être utilisée en complément d’une autre source d’énergie » (23). Cependant, cette fois-ci cette instabilité a de plus lourdes conséquences que pour l’énergie solaire. Une étude sur l’analyse de la problématique éolienne belge montre que la variabilité de cette production rend l’éolienne polluante. (Car malgré les faibles émissions de CO2 des éoliennes onshore (de l’ordre de 12 grammes de CO2 par kWh [kilowattheure] sur l’ensemble du cycle de vie) (27)) En étudiant le cas d’une éolienne belge accrochée à un réseau non intégré, ces résultats tombent : « L’espérance globale de dépollution, compte tenu de l’ensemble des 4 cas avec leur probabilité respective est donc : 0- 23,26 + 0 + 27,36 – 10 = -5,9 kg/MWh [kilogramme par mégawattheure] autrement dit défavorable en ce qui concerne l’onshore à taux de charge de 18% qui augmente donc les GES plutôt que de les réduire. » (24). De plus :

 « Il semble donc infondé d’affirmer que l’éolien est une voie prometteuse pour diminuer les émissions de CO2 en France. Cet avis semble d’ailleurs partagé par le Japon qui vient de lancer en mars 2008 un vaste programme de réduction des émissions de CO2 « Cool Earth-Innovative Energy Technology Program » comportant 21 axes d’action parmi lesquels l’éolien ne figure pas. » (24).

« En résumé on peut dire qu’un MWh [mégawattheure] éolien présente un surcoût pour la collectivité de 92 € (prix actuel du CV) alors que ce MWh produit par cogénération ne « coûte » que 14,28, ou 63 €. L’éolien est donc une des SER les plus chères. » (24).

Cette étude de 2010 est évidemment un exemple pris sur une éolienne précise non raccordée mais cette expérience en dit déjà long sur les éoliennes onshore. Cette énergie apparaît donc comme chère et variable. Cette variabilité est en plus la cause d’une production d’électricité peu décarbonée (28), ce qui entraîne certains pays à ne pas en vouloir. En plus de cette expérience, on peut aussi alors constater ces informations : 

« Les chiffres montrent par ailleurs que les pays qui ont investi massivement dans l’éolien, comme le Danemark, n’ont pas beaucoup changé la structure de leur approvisionnement énergétique, ni leurs émissions de gaz à effet de serre. » (28)

« Si la première priorité pour l’avenir est de diminuer les émissions de gaz à effet de serre, il y a bien plus efficace à faire que de mettre des éoliennes partout. » (28)

L’énergie éolienne onshore est aujourd’hui considérée comme une énergie peu propre, du fait de sa variabilité, et comme un gouffre financier (25) (29). Pour imager cela, le 13 septembre 2021, le Royaume-Uni, qui tire 25% de son électricité d’éoliennes, a vu le coût de l’électricité dépassé les 467 euros le MWH (sachant que le coût moyen pour un consommateur domestique en France est compris entre 130 et 150 euros le MWH (38) et que le coût de production moyen d’une éolienne onshore est de 90€ le MWH (77)) car le calme du vent est intervenu durant un moment où le prix des autres sources d’énergie fut très élevé (39). Une trop grande dépendance à l’énergie éolienne peut alors avoir ce genre de conséquence économique, d’où l’importance de préciser qu’elle ne peut être que support.

Sans oublier que le secteur de l’éolienne onshore est encore une fois soumis à une dépendance à la Chine et à d’autres acteurs économiques : 

« En 2015, près de 68% du marché mondial était détenu par les 10 principaux fabricants d’éoliennes selon FTI Consulting :

  • Goldwind (Chine) avec 12,6% de parts de marché mondial ;
  • Vestas (Danemark) avec 11,9% ;
  • GE Wind (États-Unis) avec 9,6% ;
  • Siemens (Allemagne) avec 8,1% ;
  • Gamesa (Espagne) avec 5,4% ;
  • Enercon (Allemagne) avec 5,0% ;
  • United Power (Chine) avec 4,9% ;
  • Envision (Chine) avec 3,5% ;
  • Mingyang (Chine) avec 3,5% ;
  • CSIC Haizhuang (Chine) avec 3,4%. » (26)

L’éolienne onshore peut donc être, tout comme le solaire, une énergie support mais celle-ci est peu attractive étant donné ses défauts. Certaines zones présentant de bonnes conditions météorologiques pourraient trouver un avantage à se munir d’éoliennes onshore mais la France n’a en aucun cas, au niveau du pays tout entier, un bénéfice à tirer des éoliennes onshore.

Cependant, l’article nous explique que même si l’éolienne onshore n’est pas intéressante, l’éolienne offshore, quant à elle, a du potentiel : 

« CONCLUSIONS GÉNÉRALES : L’éolien industriel est une source d’énergie alternative, pas vraiment renouvelable, et dont la composante onshore n’est même pas vraiment propre. Seule la composante offshore mérite l’attention : rendement meilleur, pas de problème de capacité potentielle ni d’implantation spatiale, pas de nuisances citoyennes. Nous avons pu démontrer que nos obligations internationales sont parfaitement réalisables moyennant un modeste effort offshore de 400 éoliennes de 4 MW et quelques mesures proactives pour encourager l’utilisation intelligente des véritables ressources renouvelables wallonnes. Les nuisances onshore pèsent bien plus lourd dans la balance socio-économique que l’erratique et polluante contribution de sa production d’électricité. » (24).

 

2) Eolienne offshore (éolienne dite de mer) :

L’éolienne onshore n’a pas convaincu les scientifiques mais sa sœur éloignée, l’éolienne offshore intéresse de plus en plus certains gouvernements. Premièrement, l’énergie éolienne offshore ne produit que très peu de CO2 : entre 12 et 15g CO2/kWh sur l’ensemble du cycle de vie (30). En France, l’éolienne offshore est peu exploitée, en effet elle ne possède qu’une seule éolienne en mer (31) alors que le potentiel de production de cette énergie en France est de 275 TWh/an [térawattheure par an] (30). Sachant qu’en 2020, la France a eu une production totale nette de 500,1 TWh/an (32), ce potentiel est remarquable. Cependant, quelques problématiques subsistent. Premièrement, cette énergie coûte cher, elle coûterait 155 euros/MWh (33) (34), ce qui est bien plus cher que le projet d’EPR (« L’EPR (« European Pressurized Reactor », devenu « Evolutionary Power Reactor ») est un système de production d’électricité de forte puissance (de l’ordre de 1 660 MW de puissance nette) utilisant la fission nucléaire et de l’eau sous pression comme caloporteur, dans un ensemble à très forte sûreté (35)) britannique sans tenir compte du coût d’intermittence (34). Deuxièmement, les éoliennes offshores sont différentes de leurs sœurs les éoliennes onshore car celles-ci sont amatrices de métaux rares (37). Les éoliennes offshores : « utilisent notamment la technologie des aimants permanents à engrenages, qui nécessitent une quantité importante de terres rares, notamment de néodyme et de dysprosium. Ces turbines sont choisies pour leur rendement supérieurs aux éoliennes terrestres ainsi que pour leurs coûts de maintenance plus faibles. La part d’éoliennes en mer utilisant cette technologie est passée de 10% en 2010 à 20% en 2020, et l’AIE estime que cette technologie représentera 95% des éoliennes offshore en 2040. » (36). Et bien évidemment, « l’AIE avertit notamment des risques de forte hausse des émissions de gaz à effet de serre due à l’extraction de ces terres rares, ainsi qu’un impact sur la biodiversité avec un épuisement des ressources en eau, une aggravation de la pollution » (36). Les éoliennes offshores sont donc un moyen de production énergétique très intéressant pour la France, le potentiel est réel mais celles-ci ne seront pas une source d’énergie totalement décarbonée. Par ailleurs, leur intermittence et leur coût les rend bien moins intéressantes si nous les considérons comme source d’énergie principale. Le prix, quant à lui, pourra baisser sur le long terme à l’aide du progrès technique et d’installations dans les zones les plus productives, cependant, une dépendance au financement de l’Etat sera de mise pendant encore de longues années.

Cette énergie sera aussi dépendante de la Chine car elle est liée aux métaux rares. Mais malgré cela, les éoliennes offshores pourraient être, à l’avenir, une des énergies supports pouvant remplacer les dernières sources d’énergie les plus émettrices de CO2 du territoire comme les centrales à charbon du fait de leur productivité.

 

C) Géothermie

L’énergie géothermique est une énergie très différente de celles que l’on a pu étudier jusqu’à maintenant. Les éoliennes et l’énergie solaire avaient la problématique d’être des énergies intermittentes, ce qui n’est pas le cas de l’énergie géothermique. En effet, la chaleur de la terre est une ressource continue que l’on peut exploiter 24 heures sur 24 (40)

Il existe différentes possibilités pour exploiter l’énergie géothermique. La première est la géothermie « très basse » énergie, la deuxième est la géothermie « basse énergie » et la troisième est la géothermie « profonde à haute énergie » (41).

La géothermie très basse énergie « est mobilisable pour le chauffage et le rafraichissement des bâtiments grâce à des pompes à chaleur » (41), la géothermie basse énergie « est utilisée notamment pour les réseaux de chaleur urbains. » (41) et la géothermie profonde à haute énergie « est utilisée pour la production d’électricité (vapeur + turbine). » (41).

Pour résumer :

L’exploitation de la géothermie très basse énergie est applicable presque partout en France (42) (43), créatrice de chaleur, celle-ci pourrait être utilisée afin de réduire la consommation électrique fossile liée au chauffage. De surcroît, « on considère que les installations de géothermie de surface rejettent, en moyenne, moins de 45 g équivalent de CO2 par kWh de chauffage (émissions associées à la consommation électrique de la pompe à chaleur » (44), l’énergie géothermique très basse énergie est une énergie considérée comme décarbonée. 

La géothermie basse énergie, quant à elle, présente d’autres conditions d’utilisation. Quelques problèmes empêchent aujourd’hui son développement en France. Les coûts d’investissements sont très élevés et seules quelques régions en France présentent le potentiel d’exploitation de cette énergie malgré son faible impact écologique (43)

Ces deux énergies sont des alliés de choix pouvant accompagner la France dans sa diversité énergétique car pouvoir posséder du chauffage ou de la climatisation de manière écologique et sans problème d’intermittence est un réel enjeu énergétique. Cependant, ces deux énergies sont anecdotiques dans la production globale d’énergie française et elles restent assez coûteuses (45). Elles sont donc intéressantes localement, en tant qu’énergie support, et à des fins de chauffage uniquement. 

Mais reste alors la géothermie profonde à haute énergie. 

La géothermie profonde permet la création d’électricité. Cette énergie renouvelable, non intermittente et contrôlable semble très attirante à première vue (46). En effet, l’électricité de la chaleur de la Terre semble être une ressource infinie sans aucune contrepartie. De surcroît, celle-ci produit en moyenne très peu de CO2 : « 38 gCO2e/kWh » [38 grammes de CO2 émis par kilowattheure] (95). Cependant, ce n’est pas pour rien que la France investit si peu aujourd’hui dans la géothermie profonde. Premièrement, tout comme la géothermie de basse énergie, seuls certains sites en France permettent l’exploitation de la géothermie profonde (47) (48). Deuxièmement, cette énergie est très chère en France métropolitaine (50) (51) « Le prix de production de l’électricité géothermique conventionnelle, c’est-à-dire de type volcanique, se situe au plan international entre 38€/MWh et 62 €/MWh pour des centrales standard de 20 à 50 MW d’accès relativement facile. En France, le coût de production de l’électricité de la centrale de Bouillante en Guadeloupe, seule unité en fonctionnement de type volcanique sur le territoire national, se situe plutôt aux alentours de 100 €/MWh ; soit un coût plus élevé que les coûts standard en raison de sa taille (10 MW) et du fait de l’insularité. Pour la géothermie EGS, le coût de production de l’électricité pour des installations type comme celles qui seront bientôt réalisées en France, varie de 173€/MWh à 336€/MWh. » (49) et ce coût est très élevé comparé aux autres énergies vues précédemment. Mais cette citation nous apprend une information supplémentaire : les DOM TOM de la France, équipés de volcans, ont tout intérêt à investir dans la géothermie profonde (52). L’énergie géothermique exploitable dans ces zones volcaniques permet d’empêcher l’utilisation d’énergies fossiles grâce à sa compétitivité et son accessibilité.

Pour revenir au sujet principal, en plus de son prix exorbitant, des structures exploitant l’énergie géothermique profonde ont dû fermer car des tremblements de terre ont surgi à la suite de cette exploitation (53) (54). L’alsace a recensé 400 sinistres dus à un tremblement de terre de magnitude 3,5 (54). Sans oublier que de nombreux verrous enclavent encore cette technologie ; voici un échantillon non exhaustif des problèmes actuels : « Manque de reconnaissance et d’évaluation des différentes ressources, afin de diminuer le risque (exploration) et de permettre de considérer la géothermie dans les études énergétiques de préfaisabilité réalisées pour un projet de bâtiment.

  • Manque de données sur les impacts environnementaux des technologies, données indispensables pour améliorer l’acceptabilité et favoriser l’implantation territoriale.
  • Manque de compétitivité de l’offre géothermique, comparativement aux autres énergies sur le marché notamment » (55).

En outre, il faut préciser que l’énergie géothermique profonde ne peut en rien répondre intégralement au besoin énergétique de la France : « En France métropolitaine, les conditions géologiques ne permettent pas d’avoir un potentiel assez élevé pour pouvoir répondre seul et intégralement aux besoins en électricité de la nation. » (56).

Pour la première partie de la conclusion sur la géothermie, cette citation semble parfaitement adéquate : « En conclusion, la géothermie est une source de production de chaleur et d’électricité totalement renouvelable et durable. Elle peut être intéressante pour la production d’électricité mais cela nécessite des installations coûteuses, des opérations risquées (forages profonds et fracture du sol) qui sont soupçonnées d’induire des réactions sismiques. En revanche, la géothermie de surface pour le chauffage et l’eau chaude des ménages, ainsi que pour la climatisation, représente un potentiel énorme à ne pas sous-estimer dans le cadre de la transition énergétique. » (57).

Il est cependant intéressant de garder en mémoire que l’exploitation de la géothermie profonde est un avantage pour les zones volcaniques et qu’elle pourrait être un atout en France métropolitaine quand le progrès technique aura permis de nombreuses avancées majeures car une énergie non intermittente et renouvelable reste tout de même une énergie au large potentiel.

 

D) L’énergie hydraulique 

L’énergie hydraulique est une énergie renouvelable et cette fois-ci stockable à grande échelle (58). L’intermittence ne rentre pas en jeu dans cette nouvelle analyse. En plus d’être stockable, cette énergie est compétitive : « De plus, d’après la CRE et la Cour des Comptes, l’énergie hydraulique reste la moins chère des énergies renouvelables puisque le coût moyen de l’électricité d’origine hydroélectrique varie entre 15 et 20€ le MWh, contre 82€ le MWh pour l’éolien terrestre » (59) . Par ailleurs, l’énergie hydraulique émet « En moyenne 6g de CO2eq sont émis dans l’atmosphère pour produire un kWh. L’ADEME indique une marge d’erreur de 50% car l’efficacité carbone de l’installation dépend de la puissance installée, des infrastructures nécessaires à la production, ou encore des variations climatiques. » (60). En France, cette énergie est donc réellement écologique et semble être une des plus prometteuses. Toutes ces qualités ont été repérées par la France, ce qui explique que : « En France, l’énergie hydraulique a permis de produire 58,5 TWh d’électricité en 2019, ce qui en fait la 1ère énergie renouvelable la plus importante » (59). Cette énergie est donc exploitée à grande échelle dans toute la France et représente un réel avantage.

Cependant, il convient de préciser quelques points. La construction d’un barrage peut entraîner certaines problématiques concernant les écosystèmes en place (61) mais la réelle problématique en France est que nous avons quasiment atteint le potentiel maximum de cette énergie (59). En effet, la France va devoir peaufiner ses recherches afin d’atteindre la meilleure performance économique et écologique des barrages car le potentiel est aujourd’hui limité.

Il faut tout de même préciser que cette énergie est bénéfique en Europe de l’Ouest mais que celle-ci, dans certains pays, devient une énergie très polluante à cause des conditions climatiques (62).

(Nous ne rentrerons pas dans les détails car le sujet est centré sur la France.)

Pour conclure, l’analyse de cette énergie est courte car, en France, celle-ci est compétitive, écologique et présente très peu de défauts. La France exploite au mieux et à son maximum l’énergie considérée comme la plus écologique. L’amélioration continue des barrages est donc de mise et certains dérivés de cette énergie pourront peut-être même être exploités dans le futur : « À l’avenir, de nouveaux modes d’exploitation de l’énergie hydraulique sont envisageables. Ils sont moins massifs et plus respectueux de l’environnement. Le premier projet est le petit hydraulique, c’est-à-dire les unités de 0,1 à 10 MW, voire de pico-hydraulique, qui utilisent les courants naturels de rivières et de simples roues pour produire de l’énergie. Le deuxième projet concerne les énergies marines, celles-ci s’offrent également sous diverses formes, comme par exemple l’énergie des marées ou des vagues. » (59).

 

E) Trois énergies à ne pas prendre en compte actuellement

Nous passerons rapidement et finirons cette partie sur ces différentes énergies qui sont déjà reconnues comme ne faisant pas partie du débat sur les énergies renouvelables.

Dans le secteur électrique, la biomasse est une énergie très peu productive et dont on devrait limiter l’usage à l’alimentation, Thao PHAM, une doctorante en économie de l’énergie du Centre de Géopolitique de l’Energie et des Matières Premières (CGEMP) à l’Université Paris Dauphine nous précise alors ceci : « Observons tout d’abord le secteur électrique sur lequel la mobilisation de biomasse dans la production d’électricité ne semble pas urgente. En premier lieu, nous tendrions à accorder une priorité absolue aux usages alimentaires de la biomasse. Deuxièmement, parmi les usages non-alimentaires, l’énergie est non seulement une filière qui produit la valeur ajoutée la plus faible tout en utilisant un grand volume de biomasse par rapport à d’autres filières, mais il existe dans le secteur électrique d’autres sources d’énergies renouvelables avec des forts potentiels de développement et l’absence de conflit d’usage (par exemple photovoltaïques ou éolien). » (63).

Quant à ces deux dernières énergies, de lourds défauts leur incombent et les empêchent aujourd’hui d’être des énergies renouvelables assez productives pour la France :

  1. Gazéification et pyrolise (64) (65)
  2. La méthanisation (66)

Le détail ne sera pas explicité étant donné leur très faible part dans la production d’électricité française qui sera amené à décroitre avec le temps.

Sources :

CRÉDITS : Article réalisé dans le cadre du partenariat entre le JMP, LVJ et l’AISP. Du à des circonstances exceptionnelles, le dossier de Baptiste sera publié sur le site internet du JMP et non sur celui de l’AISP.

Un grand merci à Robin Vanet (LVJ) qui s’est occupé de la correction de ce dossier.

 

CRÉDITS IMAGE : Orane BOREL

 

BIBLIOGRAPHIE PARTIE 1 : 

 

BIBLIOGRAPHIE PARTIE 2 :

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