Le coût de l’énergie pour la planète

Le coût de l’énergie pour la planète

 

A la fin des années 70, les observateurs dénonçaient déjà la croissance dramatique de la consommation d’énergie qui avait triplé en 25 ans (1950-1976). Cette croissance n’a fait que s’accélérer…

A la fin des années 70, les principales sources d’énergie étaient le pétrole, le charbon et le gaz naturel, loin devant le nucléaire et l’hydroélectrique. Il n’y avait pas encore de centrales d’énergie durable (éolien, biomasse, solaire…). En 2016, le pétrole reste la première source d’énergie primaire utilisée dans le monde (32%), devant le charbon (27%), première source pour la génération d’électricité (40%), et le gaz (22 %). La consommation d’énergie finale dans le monde en 2013 avoisinait les 9,30 milliards de tonnes d’équivalent pétrole (Mtep), contre 4,76 Mtep en 1973. En réalité, il a fallu produire environ 13,5 milliards tep d’énergie dont une partie d’énergie primaire (charbon, pétrole, gaz naturel, uranium, hydraulique, éolienne, marine, géothermique, solaire biomasse) a servi à produire une énergie secondaire (carburants automobiles, électricité…) créatrice de services (Key World Energy Statitics 2015).

La France et l’Allemagne ont choisi des stratégies très différentes en matière de production d’énergie électrique. En France, 73% de l’électricité est issue du nucléaire et 19% d’énergies renouvelables (dont 14% hydraulique). En Allemagne, ce sont les centrales thermiques au charbon ou au gaz qui produisent la part d’électricité la plus importante (61%), devant les énergies renouvelable (23%).

Les tableaux statistiques sur les énergies oublient presque systématiquement le bois utilisé comme combustible, généralement non commercialisé. En 1981, le bois était pourtant la principale source d’énergie pour de nombreux pays en voie de développement, comme le Népal, la Tanzanie ou le Nigeria, et la moitié des arbres abattus dans le monde étaient utilisés à des fins énergétiques, ce qui aggravait la déforestation. On estime aujourd’hui que le bois fournit environ 1 Gtep (gigatonnes équivalent pétrole) par an, soit environ 10 % de la consommation mondiale d’énergie primaire. Dans la plupart des pays d’Afrique cette proportion peut s’élever à plus de 90 % de la consommation domestique. Si le bois est considéré pour certains comme une source renouvelable d’énergie, ce n’est vrai que dans les pays qui ont les moyens et le temps d’entretenir leur parc forestier.

Des progrès restent à faire dans le domaine de l’énergie puisque plus d’un milliard de personnes, soit 15 % de la population mondiale, n’ont toujours pas accès à l’électricité.

Le charbon

Centrale au charbon

En 1980 les réserves prouvées de charbon étaient estimées à 1307 milliards tep (tonnes d’équivalent pétrole) et celles de gaz naturel à 68 milliards tep. Aujourd’hui, les réserves de charbon sont abondantes et bien distribuées sur l’ensemble des continents (localisées dans plus de 70 pays), au contraire d’autres sources primaires d’énergie comme le pétrole, ce qui en fait une énergie encore très utilisée et qui le restera sans doute longtemps (un siècle et demi, hors “peak coal”). En 2014, les trois plus grandes réserves prouvées se situent aux États-Unis (237 Gt, soit 26,6% des réserves mondiales), en Russie (157 Gt, 17,6%) et en Chine (115 Gt, 12,8%). Aujourd’hui, le charbon reste largement utilisé dans les pays d’Europe centrale et d’Asie, surtout en Chine (près de la moitié de la consommation mondiale) où près de 80% de l’électricité est produite à partir du charbon. La Chine est autosuffisante en charbon, ce qui en fait une énergie relativement bon marché, véritable carburant de la formidable croissance économique du pays depuis le début du siècle (la consommation y a triplé entre 2000 et 2013).

“Peak coal” : Le pic mondial du charbon, c’est-à-dire le moment où la production de charbon décline du fait de l’épuisement des réserves, a déjà eu lieu en Europe, en 1982. La Chine, plus grand pollueur du monde, a vu sa consommation de charbon stagner puis légèrement diminuer depuis 2014, beaucoup plus tôt que prévu. Mais il est peu prudent d’interpréter ce phénomène comme un “peak coal”, étant donné le peu de fiabilité des données provenant de ce pays.

Le charbon est, tout comme le pétrole, un carburant fossile d’origine organique. Il s’est formé il y a environ 300 millions d’années* mais ne fut utilisé pour la première fois à grande échelle que vers 1100 av J.C. C’était en Chine, pour fondre le cuivre et le fer. Beaucoup plus tard, au XIIIème siècle, le charbon était utilisé à Londres comme combustible de chauffage et dans les forges, pour remplacer le bois de plus en plus rare. Brûler de la houille provoquait, déjà à l’époque, une telle pollution de l’air londonien que le roi Edouard Ier interdit en 1306 d’utiliser ce combustible pour le chauffage. Aux XVIIIème et XIXème siècles une série d’innovations technologiques liées au charbon furent à l’origine de la révolution industrielle en Angleterre : machine à vapeur (1762, James Watt), chemin de fer, industrie lourde…. Les villes minières des Midlands anglais prospérèrent grâce à l’exploitation du charbon, mais en furent aussi totalement défigurées (les “usines noires et sataniques” dénoncées par le poète William Blake). Cette révolution industrielle contribua à enrichir une minorité de propriétaires, au détriment des ouvriers mineurs dont les conditions de travail étaient abominables (éboulements, coups de grisou, incendies, noyades, silicose…). Les assurances sociales n’existaient pas encore et c’était plutôt la doctrine du “marche ou crève” qui régnait alors. On estime que l’exploitation du charbon a causé la mort de plus d’un million d’hommes au cours des XIXème et XXème siècle. Si le charbon fit la fortune de nombreuses régions du Nord de l’Europe à la Pennsylvanie, son règne fut relativement bref. Fortement concurrencé à partir des années 20 par d’autres énergies comme le pétrole et le gaz, son utilisation fut rendue plus compliquée par les premières réglementations sur la pollution de l’air au début des années 70. Le charbon était devenu un véritable problème de santé publique. En 1952 près de 4000 Londoniens périrent à cause du smog.

A la fin des années 70, suite à la crise pétrolière, le charbon était redevenu fréquentable et les réserves mondiales semblaient gigantesques. Pourtant, son extraction restait dangereuse et sa combustion provoquait toujours d’importantes pollutions par les poussières (suie), le gaz carbonique, le dioxyde de soufre, les oxydes d’azote … responsables de maladies respiratoires chroniques et de certains cancers du poumon. Les fumées de combustion contenaient des quantités non négligeables des composés toxiques tels que mercure, plomb, arsenic, cadmium, benzène, benzopyrène… dont les taux n’étaient pas contrôlés (les épurateurs qui commençaient à être installés ne permettaient que de capter les particules de suie). Les scientifiques s’inquiétaient déjà de l’augmentation du gaz carbonique dans l’atmosphère depuis le début de la Révolution industrielle (+15% depuis 1860). Selon eux, si l’utilisation du charbon se poursuivait au même rythme, le taux de gaz carbonique atmosphérique aurait été multiplié par 8, ce qui aurait provoqué, par un phénomène d’effet de serre, une augmentation de la température à la surface de la Terre. Il était alors question de fonte des calottes glaciaires, d’élévation du niveau des océans… Cela ne vous rappelle rien ?

Le procédé d’extraction du charbon à ciel ouvert, qui consiste à araser les sommets à l’explosif, a été développé d’abord aux Etats-Unis avant de se répandre dans les pays en voie de développement. Privilégié par les compagnies minières, car plus économiquement rentable, ce procédé particulièrement dévastateur pour l’équilibre des écosystèmes et pour la santé humaine, laissait derrière lui des paysages ravagés et des sols stériles. Aux Etats-Unis ce procédé détruisait chaque année plus de 2800 hectares.

L’avenir du charbon comme source d’énergie “fréquentable” repose à la fois sur l’amélioration des techniques d’exploration et de transformation. Il faudra produire davantage d’énergie à partir d’une même quantité de charbon et mettre en place de véritables politiques de réduction des émissions de gaz à effet de serre pour réduire significativement l’impact climatique. Les technologies de captage et stockage géologique du CO2 (CSC) qui permettent de séquestrer le gaz carbonique sous terre, dans des couches profondes, pourraient être une solution d’avenir, mais nécessitent d’importantes quantités d’énergie, ce qui en limite la faisabilité économique. Dans la seule centrale thermique au monde ainsi équipée, celle de Boundary Dam dans la province du Saskatchewan au Canada, un tiers de l’énergie est utilisé pour le captage, faisant passer la puissance de 165 MW à 110 MW. L’Europe participe au financement de différents projets de captage et de stockage et estime qu’en 2020 ces technologies seront arrivées à un stade de développement suffisant pour être enfin commercialisées.

Les deux tiers des centrales au charbon fonctionnent encore sur des technologies anciennes de plus de 20 ans ne permettant qu’un rendement moyen de 29 %. Les centrales plus modernes utilisent des technologies avancées permettant d’améliorer l‘efficacité de combustion, comme la technologie de cycle vapeur supercritique*, pour atteindre des rendements de 45 %. La Chine ne construit plus aujourd’hui que des centrales supercritiques.

(* Conditions supercritiques : 620 °C et 280/300 bars. La chaleur est utilisée pour une production additionnelle d’électricité selon le principe de cogénération. Les futures centrales supercritiques fonctionnant à 700-760°C et 350-400 bars pourraient permettre d’atteindre des rendements énergétiques de 50%).

 

Suite de l’article dans le prochain post

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