Des problèmes de concentration

© Pierre Durand / Limsi

Quel rapport entretient-on aujourd’hui avec l’énergie ?
Patrick Le Quéré : L’énergie est indispensable à toute forme de vie, biologique ou sociale, or sa disponibilité sous une forme concentrée est limitée. Ces deux évidences ont été largement oubliées dès lors que le charbon et le pétrole ont été exploités abondamment pour couvrir la quasi-totalité des besoins énergétiques. L’absence de difficultés d’approvisionnement en énergie, qui s’est alors installée dans les pays riches, est sans doute à l’origine d’une large ignorance des réalités des ressources matérielles, et notamment de leur fragilité ; elle a favorisé les gaspillages et le développement d’une « bulle immatérielle » dans laquelle la valeur des services a progressivement pris le pas sur celle des matières premières et des produits manufacturés.

Parallèlement, l’enseignement scolaire s’est éloigné des « leçons de choses » ; celui de la physique, devenu très abstrait à la fin du XIXe siècle, sert peu à nous approprier le monde qui nous entoure, à appréhender les différentes formes d’énergie de façon cohérente. Combien d’entre nous sont capables de mettre en rapport des kilowatt-heures (kWh), des litres de pétrole et des calories ? Qui sait la quantité d’énergie qu’il consomme chaque année ou celle qui est utilisée pour produire le steak présent dans son assiette ? C’est notamment pourquoi des initiatives telles que La Main à la pâte et Les Petits Débrouillards¹ sont opportunes, même si l’enseignement académique de la physique tend aujourd’hui à replacer ses contenus dans des contextes concrets de vie quotidienne.

À quelles nécessités doivent répondre les politiques énergétiques ?
P. L. Q. : La pénurie prochaine en hydrocarbures ou tout au moins la fin de l’accès aux hydrocarbures bon marché sont annoncées depuis longtemps déjà. Cependant, les changements de comportement ou de politique restent lents face au défi de pourvoir au doublement des besoins énergétiques mondiaux prévu entre aujourd’hui et 2050 tout en limitant les émissions des gaz à effet de serre.
Les situations ne sont toutefois pas les mêmes dans tous les pays, du fait de différences de capacités techniques, de ressources locales et de choix politiques : la France a tôt misé sur le nucléaire pour réduire sa dépendance énergétique. Ce qui est commun à tous les pays, c’est d’avoir peu cherché, pour différentes raisons, à ajuster les moyens aux besoins de façon optimale, via des formes d’énergie variées. Par exemple, en France, les années 80 et 90 ont connu une forte incitation à utiliser l’électricité pour chauffer les locaux, et aujourd’hui ce sont environ 20 % de la consommation totale d’électricité qui servent à cet usage. Or près de 40 % de l’énergie consommée globalement est perdue en chaleur ; une partie de cette « chaleur fatale » pourrait sans doute servir à chauffer les locaux. En outre, l’isolation thermique des bâtiments reste encore très perfectible ; son amélioration pourrait engendrer des économies considérables, même si rénover l’habitat nécessite des investissements et du temps. Quant à la technologie électronucléaire actuelle, elle ne peut remplacer, à long terme, une large partie de la combustion des hydrocarbures, parce qu’elle consomme elle aussi des ressources épuisables à l’horizon d’un siècle. C’est pourquoi, avant l’avènement possible d’un nucléaire beaucoup plus durable², dans plusieurs décennies, il paraît nécessaire de recourir davantage aux multiples formes d’énergie quasi inépuisables qu’offrent les marées et le rayonnement solaire : vent, houle, chaleur ; effet photovoltaïque ou photosynthèse productrice de biomasse...
Il faut aussi produire des substances de très haute densité énergétique, renouvelables et facilement manipulables pour remplacer le pétrole dans des situations qui nécessitent une forme d’énergie très concentrée.

Quels sont les principaux obstacles à l’adaptation des moyens énergétiques ?
P. L. Q. : Les problèmes de mise en oeuvre de nouvelles solutions énergétiques ne sont pas seulement technologiques, économiques et politiques, ils sont aussi temporels. Un projet dans ce domaine nécessite au minimum 10 ans d’études et porte sur plusieurs décennies d’exploitation, or les décisions au long cours sont difficiles à prendre, peut-être plus encore aujourd’hui que jamais.
Sur un plan technique, mieux adapter les moyens aux besoins impose non seulement d’augmenter les rendements énergétiques (le rapport entre énergie utilisée et énergie collectée) mais aussi de réduire les « pertes exergétiques », c’est-à-dire les pertes d’énergie utilisable : par exemple, 1 kWh électrique est davantage convertible en travail mécanique que 1 kWh thermique ; en termes d’utilisation finale, mieux vaut donc réserver l’électricité aux moteurs et la chaleur... au chauffage. En ce sens, les efforts doivent porter à la fois sur les appareils de conversion et sur des réseaux de distribution capables d’intégrer de multiples vecteurs énergétiques. La décentralisation de ces nouveaux réseaux et le fait que nombre de leurs acteurs soient tour à tour consommateurs et producteurs constituent une véritable révolution, que les technologies web accompagneront très probablement.
Une autre difficulté concerne la concentration de l’énergie, nécessaire notamment à la plupart des transports (à ce propos, l’histoire de l’humanité, c’est aussi celle de la concentration accrue de l’énergie) : après les sources d’énergie nucléaire, le pétrole est la ressource la plus concentrée, or un kilo de batterie actuelle ne stocke au mieux que 0,2 kWh, soit l’équivalent de moins de deux centilitres de pétrole. De nombreuses recherches portent aujourd’hui sur l’amélioration des systèmes de stockage ; cependant, aussi prometteuses soient-elles, on peut douter que les technologies auxquelles elles aboutiront permettent la continuité des usages, en particulier en matière de transports. Il apparaît ainsi que d’importants changements de modes de vie sont à prévoir, avec des accompagnements adéquats.

Qu’est-ce qui caractérise les recherches menées en France sur l’énergie ?
P. L. Q. : La recherche et l’ingénierie françaises sont très actives et à la pointe dans de nombreux domaines énergétiques. Cependant, leur contexte historique et politique, et en particulier la priorité donnée au nucléaire dans les années 80, font que les forces nationales en matière de stockage, de recyclage et surtout de réseaux d’énergies renouvelables ont encore une grande marge de progression devant elles. Elles doivent s’appuyer sur une organisation et des collaborations interdisciplinaires (physique, chimie, biologie, informatique, mathématiques, géographie, économie, sociologie, etc.) accrues afin de cerner les meilleures solutions parmi une multitude de possibilités.
C’est notamment pourquoi le CNRS a relancé en 2001 son « Programme interdisciplinaire Énergie », dont l’objectif est de soutenir des recherches de qualité, sans toutefois trop les orienter car, selon une maxime désormais célèbre, ce n’est pas en cherchant à améliorer la lampe à pétrole qu’on a découvert l’électricité. Il vise également à favoriser l’efficacité des recherches académiques en promouvant, via des soutiens financiers spécifiques, des collaborations et des mises en réseau. Par la création de l’Ancre (Alliance nationale de coordination de la recherche pour l’énergie), mi-2009, une démarche plus globale a été mise en place par l’État pour améliorer la coordination des organismes et établissements qui travaillent sur des problèmes énergétiques. L’une des réalisations suscitées par cette alliance est le réseau Batteries créé en juillet 2010 afin d’aider à la conception de batteries plus performantes pour les véhicules électriques. L’ANR et l’Ademe³ apportent aussi un soutien essentiel à la recherche et développement dans le domaine de l’énergie.
Il reste que la participation des sciences humaines et sociales à cette thématique « de sciences dures » demeure rare et difficile en pratique, sans doute par manque d’habitude. Elle me semble pourtant indispensable et urgente pour mieux connaître et prendre en compte les contraintes subies par les différents acteurs ainsi que les usages, les comportements des consommateurs et leurs capacités d’adaptation à des formes d’énergie moins disponibles, plus chères ou moins concentrées. Sans ce progrès-là, le risque de voir les mutations technologiques s’accompagner de crises sociales sera d’autant plus grand.

1. Cf. les sites de la Main à la Pate et des Petits débrouillards

2. Cf. Défis nucléaires, F. Gauché, Têtes chercheuses n°5 « Les rayons du progrès ».

3. Agence nationale de la recherche et Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie, respectivement