Conclusion 1 : L’objectif d’une économie
zéro-CO2 est nécessaire pour limiter autant
que possible les méfaits du changement climatique.
Selon le Groupe intergouvernemental d'experts pour l'étude du
changement climatique, les émissions mondiales de CO2
devraient être réduites de 50 à 85 % par rapport
à leur niveau de 2000 de façon à limiter l’élévation
de la température mondiale à 2-2,4 degrés par rapport
à l’époque pré-industrielle. Une réduction
de 80 % de l’ensemble des émissions américaines
de CO2 d’ici 2050 serait parfaitement insuffisante
pour parvenir à ce but puisque les émissions américaines
seraient encore de 2,8 tonnes par personne.
Une norme mondiale des émissions à cette hauteur maintiendrait
les émissions de CO2 dans le monde à un niveau
presque aussi élevé qu’en l’an 2000.3 En revanche,
une norme mondiale des émissions approximativement égale
par personne en 2050, créée conjointement à une
réduction mondiale de 50 pour cent des émissions, se traduirait
par une réduction d’environ 88 % des émissions américaines.
Une réduction de 85 % des émissions mondiales de CO2
correspond à une réduction de 96 % pour les États-Unis.
Une allocation des émissions sur la base de l’historique
des contributions cumulées serait encore plus stricte.
Un objectif zéro-CO2 pour les États-Unis,
défini comme étant faiblement supérieur ou inférieur
à zéro par rapport à 2000, est à la fois
nécessaire et prudent pour la protection du climat mondial. Il
est aussi atteignable à un coût raisonnable.
Conclusion 2 : Un plafond strict sur les émissions de
CO2 (c’est-à-dire une limite fixe des émissions
qui baisse d’année en année jusqu’à
atteindre zéro) offrirait aux gros utilisateurs de combustibles
fossiles une méthode souple pour éliminer les émissions
de CO2. Toutefois, des quotas d’émissions gratuits,
des mécanismes de compensation qui autorisent des émissions
grâce à des réductions réalisées par
des tierces parties4, ou un système international d’échanges
de quotas, notamment avec des pays en développement qui ne sont
pas soumis à des plafonds de CO2, affaibliraient le
système et iraient à l’encontre de sa finalité.
Une limite physique basée sur des mesures, avec une mise en œuvre
adaptée, doit être mise en place.
Un plafond fixe sur les émissions de CO2 est recommandé
pour les plus gros utilisateurs de combustibles fossiles, définis
par une utilisation annuelle de 100 milliards d’unités
thermiques britanniques (Btu) ou plus, ce qui correspond à la
l’énergie livrée à environ 1 000 ménages.
À ce niveau, les utilisateurs disposent des moyens financiers
nécessaires pour suivre le marché, effectuer des achats
et des ventes, et évaluer le moment où il est plus intéressant
d’investir dans des technologies de réduction du CO2
ou d’acheter des crédits. Ceci permettrait de couvrir environ
les deux tiers de la consommation en combustibles fossiles. Les véhicules
particuliers, l’utilisation de gaz et de fuel pour le chauffage
dans le secteur résidentiel et du petit tertiaire, et d’autres
utilisations similaires à petite échelle, ne seraient
pas soumis à ce plafond.
Dans ces domaines, la transition serait assurée par des normes
d’efficacité énergétique, des normes sur
les émissions de gaz d’échappement, et d’autres
définies et mises en œuvre par les autorités fédérales,
étatiques et locales. Cette étude n’envisage pas
de taxes, sauf peut-être pour des véhicules neufs dont
les performances énergétiques seraient très inférieures
à la moyenne ou aux normes d’émissions. Le plafond
fixe baisserait chaque année et passerait à zéro
avant 2060.
Une accélération du rythme serait possible, en fonction
de l’évolution de la technologie et des impacts sur le
climat.
La vente de ces quotas d’émissions permettrait au gouvernement
de faire rentrer annuellement des recettes de l’ordre de 30 à
50 milliards de dollars pendant la plus grande partie de la période,
dans la mesure où le prix des quotas d’émissions
de CO2 aurait tendance à augmenter au fur et à
mesure de la baisse de l’offre.
Ces recettes seraient utilisées pour faciliter la transition
à tous les niveaux (local, étatique et fédéral)
ainsi que pour des projets de démonstration et la recherche et
développement.
Conclusion 3 : Un secteur électrique américain
fiable, sans émissions de CO2, peut être atteint
sans recours à l’énergie nucléaire ou aux
combustibles fossiles.
Les États-Unis disposent en termes d’énergies renouvelables
d’un vaste potentiel pratiquement inexploité. Les ressources
éoliennes disponibles dans 12 États du Middle West et
des Rocheuses sont équivalentes à 2,5 fois la production
électrique totale des États-Unis.
Le Dakota du Nord, le Texas, le Kansas, le Dakota du Sud, le Montana
et le Nebraska disposent chacun d’un potentiel éolien
supérieur à l’électricité produite
par l’ensemble des 103 centrales nucléaires américaines.
Avec seulement un pour cent de la superficie des États-Unis,
les ressources en énergie solaire seraient environ trois fois
supérieures à celles de l’énergie éolienne,
si la production était concentrée dans les zones à
très fort ensoleillement dans le Sud-Ouest et l’Ouest.
Aux États-Unis, les parcs de stationnements et les toits des
bâtiments à eux seuls pourraient fournir la plus grande
partie de l’approvisionnement électrique du pays. Ceci
a également l’avantage d’éviter de recourir
à un développement des lignes de transport d’électricité,
même si un certain renforcement de l’infrastructure de distribution
peut s’avérer nécessaire. Un premier pas a été
fait. La Marine américaine possède une installation de
750 kW dans l’un de ses parkings à San Diego qui offre
des places ombragées pour plus de 400 véhicules, avec
beaucoup d’espace libre en réserve pour un développement
de la production électrique.
| Figure
1 : Installation solaire photovoltaïque de 750 kW sur un
parking de la Marine américaine près de San Diego
|

Avec l’aimable autorisation
de PowerLight Corporation |
|
L’énergie éolienne est d’ores et déjà
plus économique que l’énergie nucléaire.
Au cours des deux dernières années, le coût des
cellules photovoltaïques a baissé jusqu’au point où
des installations de taille moyenne, comme celle qui apparaît
sur la photo de couverture, sont rentables dans les zones ensoleillées
dans la mesure où elles fournissent de l’électricité
essentiellement pendant les heures de pointe.
Le principal problème avec l’énergie éolienne
et l’énergie solaire est leur caractère intermittent.
Il peut être réduit par une intégration de l’énergie
éolienne et de l’énergie solaire au niveau du réseau
; l’énergie éolienne est, par exemple, plus abondante
la nuit. La diversité géographique réduit aussi
l’intermittence de chaque source et la combinaison des deux. L’intégration
dans le réseau de ces deux sources jusqu’à environ
15 pour cent de la production totale (pratiquement la contribution de
l’électricité nucléaire aujourd’hui)
peut être faite sans coût important ou difficulté
technique majeure avec la technologie disponible, sous réserve
de prendre les mesures d’optimisation adaptées.
Le solaire et l’éolien devraient également être
associés à l’hydraulique, cette dernière
étant utilisée quand la production éolienne est
faible ou nulle. Ceci existe déjà dans le Nord-Ouest.
Les conflits avec les apports d’eau nécessaires à
la gestion de la faune piscicole peuvent être résolus en
combinant ces trois sources avec une capacité de réserve
au gaz naturel. Le coût élevé du gaz naturel en
fait un choix rentable pour une utilisation dans des centrales à
cycle combiné comme capacité de réserve et réserve
tournante pour l’éolien plutôt que pour une production
en base ou demi-base. En d’autres termes, étant donné
le prix élevé du gaz naturel, la mise en veille de ces
centrales pendant une partie du temps peut être économique
et elles peuvent venir en complément de l’éolien.
L’air comprimé peut aussi être utilisé pour
le stockage de l’énergie en combinaison avec ces différentes
sources. Aucune nouvelle technologie n’est nécessaire pour
ces méthodes de production ou de stockage.
La production électrique en base peut être fournie par
des centrales géothermiques et à biomasse. La demi-base
en soirée peut être assurée par des centrales thermiques
solaires qui disposent d’une capacité intégrée
de stockage thermique de quelques heures.
Finalement, de nouvelles batteries peuvent alimenter des véhicules
hybrides plug-in et des véhicules électriques appartenant
à des flottes ou garés dans de grands parkings pour assurer
un stockage relativement bon marché. Des batteries au lithium-ion
basées sur la nanotechnologie, dont Altairnano a commencé
la production, peuvent être déchargées complètement
un nombre de fois bien supérieur à celui qui est nécessaire
à un véhicule au cours de sa durée de vie (10 000
à 15 000 fois à comparer à environ 2 000 fois).
Dans la mesure où les performances de la batterie excèdent
largement les nombres de cycles de charge et décharge nécessaires
au véhicule lui-même, les batteries de véhicule
pourraient devenir une source très bon marché de stockage
d’électricité qui peut être utilisée
dans un système véhicule à réseau (vehicle-to-grid
– V2G). Dans un tel système, des voitures garées
seraient raccordées au réseau, et chargées et déchargées
en fonction de l’état des besoins du réseau et de
la charge de la batterie du véhicule. Les technologies de communication
permettant de réaliser ce système avec des câbles
ou des dispositifs sans fil sont déjà parvenues à
une phase commerciale. Une petite fraction du nombre total des véhicules
routiers (quelques pour cent) pourrait assurer une capacité de
réserve suffisante pour stabiliser un réseau électrique
bien conçu basé sur des sources d’énergie
renouvelable (y compris biomasse et géothermie).
La figure 2 ci-dessous montre une configuration possible du réseau
électrique. Une importante capacité de réserve
devient disponible. Ceci permet à une combinaison d’électricité
éolienne et solaire de fournir la moitié ou plus de l’électricité
sans nuire à sa fiabilité. La plus grosse partie de la
capacité de réserve serait assurée par un stockage
stationnaire et/ou du V2G, et par des centrales à cycle combiné
dont le combustible est issu de la biomasse. Un stockage thermique lié
à des centrales thermiques solaires offrirait un stockage supplémentaire.
L’utilisation de l’énergie hydraulique serait optimisée
en fonction des autres sources de stockage et de réserve. L’énergie
éolienne peut aussi être complétée par un
stockage d’air comprimé, ce dernier étant utilisé
pour réduire la consommation de méthane dans des centrales
à cycle combiné.
| Figure
2 : Une configuration future possible pour un réseau électrique
américain, sans charbon ou énergie nucléaire,
en 2050
|
Avec une combinaison de technologies judicieuses, il est probable que
même l’utilisation du charbon pourra être éliminée,
ainsi que celle de l’électricité nucléaire.
Toutefois, nous sommes conscients du fait que les technologies particulières
qui sont à la pointe du progrès aujourd’hui ne se
développent pas comme prévu actuellement. Il paraît
donc prudent d’avoir une stratégie de repli. Le dioxyde
de carbone des centrales à charbon peut être capturé
à un coût modéré si ces centrales fonctionnent
avec une technologie appelée cycle combiné à gazéification
intégrée (CCGI). La capture et séquestration du
carbone peuvent aussi être nécessaire pour retirer le CO2
de l’atmosphère à l’aide de la biomasse, si
cela s’avérait nécessaire.5
Les tableaux 1 et 2 donnent des informations détaillées
et une estimation des échéances technologiques, ainsi
que quelques remarques sur les coûts pour les composantes essentielles
du scénario de référence de l’IEER. Le scénario
de référence de l’IEER donne une description des
combinaisons globales de technologies et de mesures politiques qui permettraient
de parvenir à une économie zéro-CO2
sans aucun combustible fossile ni énergie nucléaire d’ici
2050. Nous recommandons une interdiction des nouvelles centrales à
charbon sans capture du carbone parce que la construction de nouvelles
centrales à ce stade induirait des pressions en faveur de l’augmentation
des quotas d’émissions de CO2 et/ou des coûts
supérieurs pour la capture du CO2 ultérieurement.
| Tableau
1 : Feuille de route technologique jusqu’en 2025 –
Technologies de production et de stockage
| Technologie |
État d’avancement |
Déployable pour une utilisation
à grande échelle |
Prochaines étapes |
Coût de la réduction
des émissions de carbones ; obstacles; commentaires |
| Solaire photovoltaïque – taille
moyenne |
Stade pratiquement commercial avec la tarification
horo-saisonnière |
2010 à 2015 |
Commandes du secteur industriel et du gouvernement
; tarification horo-saisonnière |
10 à 30 $ la tonne ; pas de stockage
; absence de grandes usines de fabrication de panneaux PV
(~1 GW/an/installation) ; un certain développement
des techniques de fabrication est nécessaire. |
| Solaire photovoltaïque – grande
installation |
Presque au stade commercial |
2015 à 2020 |
Démonstration à grande échelle
avec une infrastructure de transport ~5 000 MW vers 2015-2020 |
20 à 50 $ la tonne ; pas de stockage
; une infrastructure de transport peut être nécessaire
dans certains cas. |
| Centrales solaires thermiques à concentration |
Presque au stade commercial ; nécessité
d’une démonstration du stockage |
2015 à 2020 |
~3 000 à 5 000 MW sont nécessaires
pour stimuler la demande et faire la démonstration
d’un stockage de 12 heures, d’ici 2020 |
20 à 30 $ la tonne dans le Sud-Ouest.
La faiblesse de la demande est le principal problème. |
| Capture du CO2 par des micro-algues et production
de combustible liquide |
Technologie développée, installations
pilotes en cours de construction |
2015 |
Démonstrations à grande échelle
— 1 000 à 2 000 MW d’ici 2012 ; stockage
du CO2 pendant la nuit et installations pilotes de capture
du CO2 pendant la journée, d’ici 2012. Mise en
œuvre à grande échelle par la suite. Installations
de démonstration pour la production de combustible
liquide : 2008–2015 |
Prix nuls à négatifs pour
des prix du pétrole au-dessus de 30 $ la tonne environ
pour la capture en journée ; la capture pendant la
nuit reste à être définie. Potentiel de
combustible liquide : 48 à 95 000 litres l’hectare
(à comparer à 6 200 litres pour l’huile
de palme). |
| Énergie éolienne : à
grande échelle, à terre |
Stade commercial |
Déjà utilisée |
Les problèmes liés aux infrastructures
et aux règles de transport doivent être résolus
; optimisation du fonctionnement avec des centrales hydrauliques
ou à cycle combiné au gaz naturel |
Entre négatif et 46 $ la tonne pour
un fonctionnement avec une capacité de réserve
à cycle combiné. Les zones très ventées
ne sont pas proches des populations. Nécessité
de développer les infrastructures de transport. |
| Solaire photovoltaïque – stockage
intermédiaire |
Les batteries perfectionnées et les
supercondensateurs sont encore très coûteux
|
~2020 |
Démonstration d’un système
véhicule-à-réseau (V2G) à l’aide
d’un stockage fixe (supercondensateurs et batteries
à nanotechnologie lithium-ion) – plusieurs installations
sur parking ~1 MW |
Une réduction par cinq du coût
des supercondensateurs et des batteries au lithium-ion est
nécessaire. Principaux problèmes : absence de
fabrication à grande échelle et nécessité
d’un certain développement de la technologie
de fabrication. |
| Solaire photovoltaïque – à
moyenne échelle avec système véhicule-à-réseau |
Encore au stade de projet. Composantes technologiques
disponibles. Nécessité d’une intégration |
~2020 à 2025 |
D’ici 2015, plusieurs réalisations
de démonstration de la technologie V2G de 5 000 à
10 000 véhicules |
La technologie V2G pourrait réduire
le coût du stockage de l’électricité
PV de plusieurs cents à peut-être un cent par
kWh. |
| Centrale à cycle combiné à
gazéification intégrée (CCGI) à
biomasse |
Stade de la première démonstration |
~2020 |
Installations pilotes et de taille moyenne
(de quelques MW à 100 MW) avec différents types
de biomasse (micro-algues, plantes aquatiques), 2015 à
2020 |
Production en base |
| Biomasse aquatique à taux élevé
de capture de l’énergie solaire |
Expérience essentiellement dans le
contexte du traitement des eaux usées ; quelques données
sur des installations de laboratoire et pilote |
~2020 |
2010 à 2015 évaluations en
installations pilotes de la production de combustible liquide
et de méthane avec et sans connexion avec le traitement
des eaux usées |
Peut être comparable à la production
de biocombustibles par les micro-algues. 125 à 250
tonnes à l’hectare. |
| Géothermie roches chaudes |
Concept démontré, le développement
de la technologie reste à faire |
2025 ? |
Constructions d’installations pilotes
et de démonstration : période 2015–2020 |
Production en base |
| Énergie des vagues |
Concepts démontrés |
2020 à 2025 ? |
Installations pilotes et de démonstration
nécessaires |
Production en base possible |
| Hydrogène photolytique |
Développement en laboratoire |
Inconnu – peut-être 2020 ou
2025 |
Augmentation significative du financement
de la R&D, avec pour objectif des installations pilotes
en 2015 |
Possibilité de taux élevé
de capture de l’énergie solaire Pourrait jouer
un rôle clé pour surmonter les difficultés
liées à l’emprise foncière importante
de la plupart des biocombustibles. |
| Hydrogène photo-électrochimique |
Concept démontré, le développement
de la technologie reste à faire |
Peut-être 2020 ou 2025 |
Augmentation significative du financement
de la R&D, avec pour objectif des installations pilotes
en 2015 |
Taux élevé de capture de l’énergie
solaire Pourrait jouer un rôle clé pour surmonter
les problèmes posés par les biocombustibles
agricoles (notamment les résidus de cultures). |
| Batteries avancées |
Batteries au lithium-ion à nanotechnologie
; début du stade commercial avec subventions |
2015 |
Certification indépendante de la
sécurité (2007?) ; usines de fabrication de
grande taille |
Fabrication à grande échelle
pour réduire les coûts. Pourrait jouer un rôle
clé dans l’obtention d’une technologie
V2G à bas coût. |
| Séquestration du carbone |
Technologie démontrée dans
un autre contexte que les centrales électriques |
Inconnu. Peut-être 15 ou 20 ans |
Essais d’étanchéité
à long terme. Projet de démonstration ~2015
à 2020 |
Pour une utilisation avec de la biomasse,
plus une capacité de réserve, si du charbon
est nécessaire. |
| Supercondensateurs |
Stade commercial dans certaines applications
mais pas pour un stockage d’énergie à
grande échelle |
2015 à 2020 ? |
Essai de démonstration avec du solaire
photovoltaïque à moyenne échelle. Démonstration
avec des véhicules hybrides plug-in en complément
du fonctionnement sur batterie pour une alimentation stop-and-start |
Complète et teste la technologie
V2G. Une réduction des quatre cinquièmes est
nécessaire pour arriver à un prix d’environ
~50 $/tonne de CO2. Prix de CO2 inférieur avec une
tarification horo-saisonnière. |
| Nanocondensateurs |
Essais en laboratoire des concepts |
Inconnu. |
Finir le travail de laboratoire et démontrer
la méthode |
Offre la possibilité de réduire
les coûts du stockage stationnaire de l’électricité
et d’amener la technologie des supercondensateurs à
l’étape suivante. |
| Production d’hydrogène électrolytique |
Technologie démontrée |
Dépend d’améliorations
de l’efficacité et du développement des
infrastructures |
Nécessité d’une installation
de démonstration avec des véhicules à
hydrogène comprimé ~2015 à 2020 |
Peut-être utilisé conjointement
avec de l’énergie éolienne hors pointe |
|
| Tableau
2 : Feuille de route technologique jusqu’en 2025 –
Technologies de gestion de la demande
| Technologie |
État d’avancement |
Déployable pour une utilisation
à grande échelle |
Prochaines étapes |
Prix CO2 ; obstacles ; commentaires |
| Véhicules de transport de passagers
économes à essence et diesel |
Commercial jusqu’à
~5 litres au 100 km ou moins |
En cours d’utilisation |
Nécessité de normes d’efficacité |
L’efficacité dépend
du véhicule. Peut être très supérieure. |
| Véhicules hybrides plug-in |
La technologie a été démontrée
|
2010 |
Normes d’efficacité énergétique,
commandes de véhicules par les gouvernements et les
entreprises |
Il est nécessaire d’avoir
une fabrication des batteries à grande échelle
pour réduire le coût des batteries lithium-ion
d’un facteur cinq environ. |
| Voitures électrique |
Technologie démontrée pour
une autonomie d’environ 300 km ; faible volume de production
commerciale en 2007 (voitures de sport et camionnettes) |
2015 à 2020 |
Essais de sécurité, infrastructure
de recyclage pour les matériaux des batteries, commandes
à grande échelle, démonstration solaire
photovoltaïque-V2G |
Un des éléments clés
pour réduire le recours aux biocombustibles et augmenter
les composantes solaire et éolienne. |
| Véhicule à moteur à
combustion interne à hydrogène |
Technologie démontrée |
Dépend du développement des
infrastructures |
Développement et essais de véhicules
10 000 psi (700 bar). Projet de démonstration. |
|
| Biocarburants pour l’aviation |
Différents carburants en cours d’essais |
2020 ? |
Développement des carburants, essais
de sûreté, tests des émissions |
|
| Carburant hydrogène aviation |
La technologie a été démontrée |
2030 ? |
Conception de l’avion, essais de sûreté,
démonstration des infrastructures |
En association avec la production d’hydrogène
solaire, pourrait réduire le recours aux biocarburants
liquides. |
| Conception des bâtiments |
Stade commercial, bien connu |
Déjà utilisée |
Normes de construction, diffusion des connaissances,
suppression du hiatus économique entre les promoteurs
et les utilisateurs des bâtiments |
La consommation énergétique
des bâtiments résidentiels et commerciaux par
mètre carré peut être réduite de
60 à 80 % avec des technologies existantes et des méthodes
connues. Prix du CO2, de négatif à 50 $ la tonne. |
| Pompes à chaleur géothermiques |
Stade commercial |
Déjà utilisées |
Des normes de construction qui spécifient
les performances permettront d'accroître son utilisation |
Convient dans de nombreuses régions
; surtout pour les nouvelles constructions. |
| Cogénération chaleur et électricité
(CHP), bâtiments commerciaux et industries |
Stade commercial |
Déjà utilisée |
Des normes de performance sur les constructions
et un plafond CO2 permettront d’en développer
l’utilisation |
Prix du CO2 négatif à <30
$ la tonne dans de nombreuses situation |
| Microgénération |
Semi-commerciale |
Déjà utilisée |
Des normes de performance sur les constructions
permettront d’en développer l’utilisation |
|
| Lampes fluorescentes compactes (LFC) |
Stade commercial |
Déjà utilisées |
Nécessité de réglementations
sur les appareils ménagers et les bâtiments |
Prix de CO2 négatif. Une solution
doit être trouvée à l’impact du
mercure lors de l’élimination. |
| Éclairage hybride solaire à
fibre optique et LFC . |
Technologie démontrée ; test
bêta en cours de réalisation dans des établissements
commerciaux |
2012 à 2015 ? |
Commandes du secteur public et commercial |
Les concentrateurs solaires concentrent
la lumière à l’intérieur ; fonctionnent
avec des CFL. Nécessité de diviser le coût
par cinq |
| Secteur industriel : exemples d’approches
technologiques et de gestion : alternatives à la distillation,
gestion de circuit vapeur, cogénération, nouveaux
matériaux, amélioration de la proportion de
la production « bonne du premier coup » (first
pass) |
Développement continu des procédés |
Divers |
Un plafond ferme pour le CO2 avec des baisses
annuelles assurées et sans quotas gratuits aboutira
à une augmentation de l’efficacité énergétique. |
Variable. De négatif jusqu’à
peut-être 50 $ par tonne, éventuellement plus
dans certains cas. Il existe un important potentiel d’augmentations
économiques de l’efficacité énergétique
aux coûts actuels, dans la mesure où les coûts
de l’énergie ont monté brusquement. Des
réductions réussies de la consommation énergétique
montrent que le coût global sera modeste, avec une éventuelle
réduction dans le coût net des services énergétiques. |
|
Une élimination complète du CO2 pourrait intervenir
dès 2040. L’élimination de l’énergie
nucléaire pourrait aussi intervenir dans ce délai. L’élimination
rapide des émissions de CO2 et de l’énergie
nucléaire dépend des avancées technologiques, par
exemple en ce qui concerne l’efficacité de la production
solaire d’hydrogène. Si d’importants obstacles existent
dans les hypothèses technologiques, par exemple si le système
V2G ne peut être mis en place dans les délais envisagés
ici (à grande échelle d’ici 15 à 20 ans),
alors il peut être nécessaire de recourir à des
technologies telles que la co-combustion du gaz naturel avec de la biomasse
(ou même d’un peu de charbon avec de la biomasse) accompagnée
d’une séquestration du CO2. Dans ce cas, une
économie zéro-CO2 pourrait être retardée
jusqu’à environ 2060.
La figure 3 montre l’énergie fournie pour les utilisations
finales dans le scénario de référence de l’IEER
(les pertes de la production électrique et de la production des
biocombustibles ne sont pas prises en compte), ce qui indique les grandes
lignes de la montée en puissance des nouveaux combustibles et
la disparition des combustibles fossiles et de l’énergie
nucléaire. Elle fait également apparaître le rôle
de l’efficacité énergétique par rapport à
un scénario tendanciel. Le scénario de référence
envisage une économie zéro-CO2 et sans nucléaire
d’ici 2050.
| Figure
3 : Energie fournie : Scenario IEER de référence
|
La figure 4 indique la structure correspondante pour la production
d’électricité. Les faibles baisses suivies d’augmentations
traduisent l’essor plus rapide de l’efficacité que
laisse prévoir l’introduction à grande échelle
des véhicules électriques.
| Figure
4 : Électricité fournie : Scenario IEER de référence
|
Conclusion 4 : L’utilisation de l’énergie
nucléaire entraîne des risques de prolifération
nucléaire, de terrorisme et d’accidents graves.
Elle exacerbe le problème des déchets nucléaires
et perpétue au niveau du système énergétique
des vulnérabilités et des insécurités qui
sont évitables.
La technologie nucléaire industrielle est actuellement préconisée,
notamment par le gouvernement américain, comme une manière
de réduire les émissions de CO2. Avec la Russie, les États-Unis
mettent en avant un dispositif visant à limiter l’enrichissement
de l’uranium et la séparation du plutonium (retraitement)
à des fins civiles aux pays qui en disposent déjà.
(Il s’agit des deux procédés permettant de produire
des matières nucléaires utilisables pour la fabrication
d’armes atomiques.) Il s’agit d’une tentative transparente
visant à modifier le Traité de non-prolifération
nucléaire (TNP) sans avoir à passer par le processus de
travail avec les signataires pour l’amender.
Cette initiative va affaiblir ce traité qui donne aux parties
non nucléaires un « droit inaliénable » à
la technologie nucléaire civile. Il est de toutes façons
bien peu probable que les États non détenteurs d’armes
nucléaires soient d’accord avec les restrictions proposées.
Il n’est pas difficile de discerner que l’intérêt
croissant pour l’énergie nucléaire constitue au
moins partiellement une stratégie visant à acquérir
une capacité nucléaire militaire. Ainsi, le Conseil de
coopération du Golfe (Bahreïn, Koweït, Oman, Quatar,
Arabie saoudite et Émirats arabes unis), faisant allusion à
l’Iran et Israël, a déclaré qu’il allait
ouvertement acquérir la technologie nucléaire civile.
La presse rapporte qu’en faisant cette annonce, le ministre des
Affaires étrangères saoudien, le Prince Saud Al-Faisal,
a précisé : « Ce n’est pas une menace […]
Nous le faisons ouvertement. » Il a également qualifié
le réacteur nucléaire d’Israël, utilisé
pour produire le plutonium de son arsenal nucléaire, de «
péché originel ». Dans le même temps, il a
appelé la région à être une zone sans nucléaire.6
L’intérêt pour le retraitement civil pourrait se
développer du fait des politiques du gouvernement américain.
Les problèmes du retraitement sont déjà décourageants.
Par exemple, la Corée du Nord a utilisé une centrale nucléaire
civile et une usine de retraitement pour obtenir le plutonium nécessaire
à son arsenal nucléaire.
Outre les États dotés d’armes nucléaires,
environ une trentaine de pays, dont l’Iran, le Japon, le Brésil,
l’Argentine, l’Égypte, Taïwan, la Corée
du Sud et la Turquie, possèdent la capacité technologique
de fabriquer des armes nucléaires. Il est crucial que les États-Unis
prêchent par l’exemple et parviennent aux nécessaires
réductions des émissions de CO2 sans recourir à
l’énergie nucléaire. Un recours accru à l’énergie
nucléaire transformerait le difficile problème de la prolifération
nucléaire aujourd’hui en un casse-tête pratiquement
insoluble.
Le nombre actuel des centrales et des infrastructures nucléaires
a déjà créé des tensions entre la non-prolifération
et les droits d’acquérir la technologie nucléaire
dont disposent les pays dans le cadre du TNP. Augmenter leur nombre
exigerait d’autres usines d’enrichissement de l’uranium,
alors qu’une seule de ces installations en Iran a généré
des tensions politico-militaires au niveau mondial jusqu’au point
où cela représente un facteur majeur dans les fluctuations
des cours du marché spot du brut. De plus, il existe des risques
de terrorisme, dans la mesure où les centrales sont des cibles
annoncées par les terroristes. Il semble par conséquent
difficile de préconiser une augmentation du nombre des cibles.
Aucune solution n’a jusqu’ici été trouvée
au problème des déchets nucléaires. Augmenter le
nombre des centrales nucléaires ne ferait qu’aggraver le
problème. Aux États-Unis, cela obligerait probablement
à créer un second site de stockage, voire un troisième,
alors que le premier, à Yucca Mountain au Nevada, connaît
de sérieuses difficultés. Jusqu’à présent,
aucun pays n’a été capable de résoudre les
graves problèmes à long terme, au niveau de l’environnement,
de la santé et de la sûreté, associés à
l’évacuation du combustible usé ou des déchets
de haute activité, même si les évaluations officielles
du risque de dommages résultant de l’exposition à
la radioactivité continuent de croitre.7
Finalement, depuis le début des années 1980, les milieux
financiers ont été, et restent, sceptiques vis-à-vis
de l’énergie nucléaire du fait des coûts et
des risques associés. C’est pourquoi, plus d’un demi-siècle
après que le président de la Commission américaine
de l'énergie atomique de l’époque, Lewis Strauss,
a proclamé que l’énergie nucléaire serait
« trop bon marché pour être comptabilisée
», l’industrie continue de se tourner vers le gouvernement
pour obtenir des garanties de prêts et autres subventions. La
situation n’est pas meilleure du côté des assurances.
L’assurance très limitée qui existe est très
loin des estimations officielles des dommages qui résulteraient
des accidents les plus graves ; elle est presque totalement financée
par le gouvernement.
Conclusion 5 : L’utilisation de technologies et d’architectures
à haut rendement énergétique, généralement
disponibles aujourd’hui, peut grandement faciliter la transition
vers une économie zéro-CO2 et réduire
son coût. Une augmentation annuelle de deux pour cent de l’efficacité
par unité de produit national brut, par rapport aux tendances
récentes, entraînerait une baisse d’un pour cent
de la consommation énergétique, tout en assurant une croissance
annuelle de trois pour cent du PIB. C’est tout à fait à
la portée des performances technologiques disponibles.
Avant la première crise de l’énergie en 1973, on
estimait généralement que la croissance de la consommation
énergétique et la croissance économique exprimée
par le produit intérieur brut (PIB), suivaient la même
courbe. Mais peu après, le paysage énergétique
américain a radicalement changé et, pendant une décennie,
on est parvenu à une croissance économique sans croissance
de l’énergie.
Depuis le milieu des années 1990, le rythme de la croissance
énergétique a été inférieur d’environ
deux pour cent à celui de la progression du PIB, malgré
l’absence de politiques nationales visant à augmenter l’efficacité
énergétique. Par exemple, avec les techniques actuelles,
on peut construire des locaux résidentiels et commerciaux qui
consomment entre un tiers et un dixième de la consommation énergétique
moyenne actuelle par mètre carré( aujourd’hui).
On peut remarquer, également, que la consommation énergétique
industrielle des États-Unis est restée à peu près
la même depuis le milieu des années 1970 même si
la production a augmenté.
Nos recherches révèlent que la consommation énergétique
finale annuelle (c’est-à-dire, en excluant les pertes d’énergie
lors de la production d’électricité et de biocombustibles)
peut être réduite d’environ un pour cent par an tout
en maintenant la croissance économique prévue dans les
projections officielles sur l’énergie.
Conclusion 6 : Les biocombustibles, dans leur acception la plus
large, peuvent jouer un rôle crucial dans la transition vers une
économie zéro-CO2, sans effets secondaires
graves sur l’environnement ou, au contraire, ils peuvent entraîner
des dommages collatéraux considérables ou même être
très nuisibles pour l’environnement et augmenter les émissions
de gaz à effet de serre. Le résultat dépendra essentiellement
des choix politiques, des mesures incitatives et de la recherche et
développement publiques et privés.
Le biodiesel et l’éthanol produits à partir de
cultures vivrières peuvent générer, et génèrent
effectivement, des nuisances sociales, économiques et écologiques,
notamment des prix élevés pour l’alimentation, une
pression foncière sur les terres utilisées par les pauvres
dans les pays en développement pour une agriculture ou un élevage
de subsistance, et des émissions de gaz à effet de serre
qui annulent en bonne partie ou entièrement l’effet de
l’utilisation de l’énergie solaire contenue dans
les biocombustibles. Même s’ils peuvent réduire les
importations d’hydrocarbures, l’éthanol issu du maïs
et le biodiesel provenant de l’huile de palme démontrent
que ces deux biocombustibles ont déjà créé
ces types de problèmes, même avec des niveaux de production
modestes.
Par exemple, au nom des énergies renouvelables, le recours à
la production d’huile de palme pour une utilisation dans le biodiesel
européen a aggravé le problème des émissions
de CO2 suite aux incendies dans les tourbières qui sont actuellement
détruites en Indonésie (là où la majeure
partie de l’huile de palme est produite) pour y cultiver les palmiers.
L’augmentation rapide de la production de l’éthanol
issu du maïs est déjà partiellement responsable de
l’augmentation des prix des tortillas au Mexique. En outre, même
si l’éthanol issu du maïs peut contribuer à
réduire les importations d’hydrocarbures, son impact sur
la réduction des gaz à effet de serre ne peut-être,
au mieux que limité du fait de l’intensité énergétique
de la culture du maïs et de la production de l’éthanol,
et de l’utilisation de grandes quantités d’engrais
artificiels qui émettent d’autres gaz à effet de
serre (particulièrement d’oxyde nitreux). Toutes les subventions
en faveur des combustibles dérivés des cultures vivrières
devraient être supprimées.
En revanche, une biomasse qui capture très efficacement l’énergie
solaire (environ cinq pour cent), comme les micro-algues cultivées
dans un environnement riche en CO2, peut constituer une bonne partie
de l’approvisionnement en énergie aussi bien pour la production
d’électricité que pour la fourniture de combustibles
liquides et gazeux pour le transport et l’industrie.
Il a été démontré que les micro-algues
peuvent capturer plus de 80 pour cent des émissions de CO2 des
centrales thermiques pendant la journée et peuvent être
utilisées pour produire annuellement jusqu’à 95
000 litres de carburant liquide à l’hectare. Certaines
plantes aquatiques, comme les jacinthes d’eau, possèdent
la même efficacité pour la capture de l’énergie
solaire, et peuvent être cultivées dans des eaux usées
dans le cadre de systèmes combinant traitement de l’eau
et production d’énergie.
Les figures 5 et 6 donnent deux exemples déterminants de biomasse
qui ont un potentiel de capture de l’énergie solaire d’environ
5 pour cent, soit environ dix fois celui du maïs, en tenant compte
du grain et des résidus de récolte. La centrale à
charbon NRG en Louisiane, est actuellement utilisée par GreenFuel
Technologies Corporation pour des essais de terrain. La centrale est
le site potentiel d’un système de bioréacteur à
algues de taille commerciale destiné à recycler les émissions
de CO2 de l’installation en biodiesel ou en éthanol.
| Figure
5 : Bioréacteur à algues de démonstration
en fonctionnement près d’une centrale à charbon
en Louisiane
| 
Avec l’aimable autorisation
de Greenfuel Technologies Corporation |
|
Des jacinthes d’eau ont été utilisées pour
dépolluer des eaux usées parce qu’elles poussent
rapidement et absorbent de grandes quantités de nutriments. Leur
productivité dans des climats tropicaux ou subtropicaux est comparable
à celle des micro-algues : jusqu’à 250 tonnes par
hectare et par an. Elles peuvent être utilisées comme matière
première pour la production de combustibles liquides ou gazeux.
| Figure
6 : La production de jacinthes d’eau peut atteindre 250
tonnes à l’hectare dans les climats chauds
| 
Avec l’aimable autorisation
du Centre des plantes aquatiques et invasives, Institut
de l’alimentation et des sciences agricoles, Université
de Floride |
|
Les herbes de prairie n’offrent qu’une productivité
moyenne, mais elles peuvent être cultivées sur des terres
marginales de façon à permettre un stockage du carbone
dans le sol. Cette méthode peut donc être utilisée
aussi bien pour une production renouvelable de combustible que pour
enlever du CO2 de l’atmosphère.
Enfin, l’énergie solaire peut être utilisée
pour produire de l’hydrogène ; cette voie pourrait être
très prometteuse pour une transition vers l’hydrogène
comme importante source d’énergie. Parmi les techniques
figurent la production photo-électrochimique de l’hydrogène
avec des équipements très comparables à des cellules
photovoltaïques, la séparation de l’hydrogène
et de l’oxygène de l’eau à haute température
grâce à l’énergie solaire, et la conversion
de la biomasse en monoxyde de carbone et hydrogène dans une usine
de gazéification. Des algues adaptées au sein d’un
environnement parfaitement contrôlé et une fermentation
de la biomasse peuvent aussi être utilisées pour produire
de l’hydrogène. Certaines méthodes permettent de
produire simultanément de l’énergie, de la nourriture
et des produits pharmaceutiques. Les avancées ont été
beaucoup plus lentes qu’elles auraient dû l’être
du fait de l’absence de financement.
La figure 7 montre une production directe d’hydrogène
à partir de la lumière du soleil à partir d’algues
privées de soufre.
| Figure
7 : Ce schéma/graphe a éte conçu pour le
National Renewable Energy Laboratory pour le Département
à l’énergie des Etats-Unis
Note : En mode batch la production est arrêtée
périodiquement pour renouveler les nutriments. Dans le
mode « chémostat » les nutriments sont apportées
en permanence pour maintenir la production. « Chl »
signifie chlorophylle. |
Conclusion 7 : Une bonne partie de la réduction des émissions
de CO2 peut être obtenue sans aucune pénalité
de coût (comme, par exemple, pour l’éclairage et
les réfrigérateurs de basse consommation). Le coût
de l’élimination du reste des émissions de CO2
issues de l’utilisation des combustibles fossiles devrait se situer
entre 10 et 30 $ par tonne de CO2.
Le tableau 3 fait apparaître les coûts estimés pour
l’élimination du CO2 du secteur électrique
en utilisant différentes méthodes. Il s’appuie sur
les coûts de l’énergie en 2004. En adoptant les prix
2007 (environ 8 $ par million de Btu de gaz naturel et presque 9 cents
par kilowatt-heure (kWh) d’électricité, en moyenne
de l’ensemble de tous les secteurs) les coûts seraient inférieurs.
| Tableau
3 : Synthèse des coûts de réduction du CO2
(et prix implicite des quotas d’émissions de CO2)
– Secteur électrique (à partir des coûts
de l’énergie de 2004)
| Source de CO2 : |
Méthode de réduction |
Échéance |
Coût en $ par tonne de CO2 |
Commentaires |
| Charbon pulvérisé |
Énergie éolienne hors pointe |
Court terme |
De quelques dollars à 15 $ |
Sur la base du coût marginal hors
pointe du charbon |
| Charbon pulvérisé |
Capture par micro-algues |
Court et moyen terme |
Zéro à négatif |
En supposant un prix du pétrole >30
$ le baril. |
| Charbon pulvérisé |
Éolien avec capacité de réserve
au gaz naturel |
Moyen et long terme |
De négatif à 46 $ |
Centrale à cycle combiné mise
en attente pour assurer une capacité de réserve.
Coût le plus élevé au prix du gaz le plus
bas : 4 $ par million de Btu. |
| Charbon pulvérisé |
Énergie nucléaire |
Moyen à long terme |
20 à 50 $ |
Vraisemblablement non rentable comparé
à l’éolien avec une capacité de
réserve au gaz naturel |
| Charbon pulvérisé |
Cycle combiné à gazéification
intégrée (CCGI) avec séquestration |
À long terme |
10 à 40 $ ou plus |
De nombreuses incertitudes sur l’estimation
actuellement. Le développement de la technologie reste
à effectuer. |
| Composante d’éolien avec capacité
de réserve au gaz naturel |
Véhicule-à-réseau électrique
(V2G) |
Long terme |
Inférieur à 26 $ |
Le développement de la technologie
reste à effectuer. Estimation incertaine. Prix à
long terme du gaz naturel : 6,50 $ par million de Btu ou plus. |
Remarques :
1. Rendement thermique pour le charbon pulvérisé
= 10 000 Btu/kWh ; pour un cycle combiné au gaz naturel
= 7 000 Btu/kWh.
2. Coûts de l’électricité éolienne
= 5 cents par kWh ; charbon pulvérisé = 4 cents
par kWh ; nucléaire = 6 à 9 cents par kWh.
3. Coûts du pétrole 30 $ du baril ou plus.
4. Les coûts du CO2 liés aux catégories
comportant de l’éolien peuvent être abaissés
par un déploiement optimisé du solaire et de l’éolien
ensemble/associés.
|
En outre, l’impact des augmentations des coûts des réductions
des émissions de CO2 sur le coût total des services
énergétiques est suffisamment bas pour que la part globale
du PIB consacrée à ces services reste au niveau actuel
d’environ 8 %, ou peut-être moins. Elle a varié essentiellement
entre 8 et 14 pour cent depuis 1970, atteignant son maximum en 1980.
Elle a baissé brièvement jusqu’à environ
6 pour cent à la fin des années 1990 quand les cours du
pétrole ont chuté brusquement, atteignant un minimum de
12 $ le baril en 1998.
Le Tableau 4 montre les coûts d’énergie et d’investissements
annuels totaux estimés pour les secteurs résidentiel et
commercial en terme d’impact sur le PIB. Le scénario de
référence de l’IEER prend en compte une réduction
de la consommation énergétique par logement et par mètre
carré, les investissements plus élevés nécessaires,
et les prix de l’électricité et des combustibles
prévus à un niveau quelque peu supérieur. L’impact
net estimé sur le PIB pour la réduction de la consommation
énergétique du secteur résidentiel et tertiaire
par des améliorations de l’efficacité énergétique
et pour une reconversion totale aux sources d’énergie renouvelable
reste compris dans la plage d’incertitude de calcul .
| Tableau
4 : Coûts de l’énergie et des investissements
annuels pour les secteurs Résidentiel (R) et Tertiaire
(T) en 2050, en milliards de dollars constants 2005
| |
Catégorie
Scénario de référence IEER |
Scénario
tendanciel |
| R + T Électricité |
326 $ |
442 $ |
| R + T Combustible |
150 $ |
247 $ |
| Sous-total coût
de l’énergie |
476 $ |
689 $ |
| Investissement annuel supplémentaire
pour l’efficacité énergétique |
205 $ |
0 $ |
| Montant total sur la
base du PIB (arrondi) |
681 $ |
689 $ |
| PIB en 2050 |
40 000 $ |
40 000 $ |
| Fraction du PIB : services énergétiques
secteurs résidentiel et tertiaire |
1,70% |
1,72% |
Remarques :
1. Prix tendanciels (BAU) pour le combustible et l’électricité
: environ 12 $ par million de Btu et 9,6 cents par kWh. Prix IEER
: 20 $ par million de Btu et 14 cents par kWh respectivement.
Le prix tendanciel de l’électricité date de
janvier 2006.
2. Investissements supplémentaires pour l’efficacité
énergétique : Résidences existantes : 20
000 $ par résidence à chaque fois ; supposé
se passer pour un tiers des ventes de bâtiments existants
entre 2010 et 2050 ; neuf = 10 $ par pied carré (env. 100
$ par mètre carré, 20 000 $ par maison, coût
supplémentaire d’une maison certifiée LED)
; plus le coût de remplacement des appareils électroménagers
tous les 15 ans avec les modèles plus perfectionnés
du moment. Les investissements pour le chauffage thermique solaire,
la cogénération et les pompes à chaleur géothermiques
s’ajoutent à ces chiffres en proportion des surfaces
résidentielles qui les utilisent. Le sigle LED correspond
à Leadership in Energy and Environmental Design
; c’est un programme de certification des bâtiments.
3. Investissements pour l’efficacité énergétique
: 10 $ par pied carré ; c’est plus que les exemples
d’investissements LED au niveau platinum. Les investissements
pour le chauffage thermique solaire, la cogénération
et les pompes à chaleur géothermiques ont été
ajoutés à ces chiffres.
4. PIB = dépenses de consommation + investissements + dépenses
publiques (sur les biens et services) + exportations – importations. |
La fraction du PIB consacrée aux services énergétiques
dans tous les secteurs devrait se maintenir à environ 8 % ou
moins selon le scénario de référence de l’IEER.
Pour un particulier qui vient d’acquérir un nouveau logement,
l’augmentation nette des coûts, compte tenu de l’augmentation
des remboursements de prêts, se situera entre 20 et 100 $ par
mois ; ce dernier chiffre représente moins de 0,7 pour cent du
revenu moyen par ménage prévu pour 2050.
Conclusion 8 : La transition vers un système zéro-CO2
peut se faire de façon compatible avec le développement
économique local dans des régions qui produisent maintenant
des combustibles fossiles.
Aujourd’hui une grande partiedes combustibles fossiles sont produits
dans la région des Appalaches, dans le Sud-est et l’Est,
et dans certaines parties du Middle-west et des États des Rocheuses.
Ces régions sont également bien pourvues en ce qui concerne
les principales énergies renouvelables, le solaire et l’éolien.
Les politiques aux niveaux local, étatique et fédéral
destinées à aider les travailleurs et les communautés
locales dans leur transition vers de nouvelles activités industrielles,
apparaissent donc possibles sans les mouvements importants de populations
ou d’autres événements déstabilisateurs qui
se sont manifestés dans les États-Unis d’après-guerre.
Il est reconnu qu’une bonne partie de ces migrations ont été
dues à la dislocation et à la fermeture d’industrie,
avec comme conséquence des épreuves importantes pour les
travailleurs et les communautés locales. Une partie des ressources
obtenues par la vente des quotas de CO2 devrait être consacrée
à la réduction de ces difficultés. Par exemple,
l’utilisation des technologies de capture du CO2, notamment la
capture par micro-algues du CO2 dans les centrales à
combustibles fossiles existantes, peut créer de nouvelles activités
industrielles et de nouveaux emplois dans les régions mêmes
où l’arrêt de l’utilisation des combustibles
fossiles aurait l’impact économique négatif le plus
important.
Des politiques et des orientations publiques des ressources financières
peuvent aider à la création de nouveaux emplois bien payés
dans le secteur de l’énergie.
|