Le système énergétique mondial fait peser de graves menacesquoique de différentes façonssur un bien-être mondial qui découle à la fois de l'utilisation à grande échelle des combustibles fossiles et de l'énergie nucléaire. La dépendance de l'homme par rapport aux combustibles fossiles et à d'autres ressources qui produisent des gaz à effet de serre (GES) pourrait aboutir à un changement de climat catastrophique. A l'heure actuelle, la capacité d'absorption de la biosphère en gaz carbonique (CO2) est nettement inférieure aux niveaux actuels d'émission.¹Il en résulte un accroissement de la concentration de CO2 dans l'atmosphère. Comme le CO2 est le principal GES (voir l'article du réchauffement de la planète et l'effet de serre ), la continuation de l'utilisation de combustible fossile, à des niveaux aussi proches que ceux en cours et avec la technologie actuelle, pose de sérieux risques de changement climatique planétaire.

Les tenants de l'énergie nucléaire mettent en avant que, puisque les centrales nucléaires n'émettent pas de CO2 dans l'atmosphère, la solution du problème des GES réside dans l'énergie nucléaire. Cependant, les coûts élevés et les nombreux dangers qui accompagnent l'énergie nucléaire rendent son utilisation aussi problématique que celle de l'utilisation à grande échelle des combustible fossiles (voir l'article de l'energie nucleaire).

Du fait que les gouvernements et les compagnies ont mis presque toutes leurs ressources et leur effort de développement dans les combustibles fossiles et l'énergie nucléaire, la transformation de l'économie mondiale en un système énergétique sûr, durable et respectueux de la santé, ne sera pas facile. Cet article examine les aspects techniques de certaines options destinées à réduire les émissions des GES liées à l'alimentation en énergienotamment au combustible utilisé pour la production d'électricitéet présente des critères de base pour la création d'un système énergétique durable.

Critères pour un système énergétique durable

Pour être viable et durable, un système énergétique mondial doit pouvoir respecter simultanément les critères de base suivants:

1. Il doit être fiable.
2. Son coût doit être raisonnable.
3. Il ne devrait pas produire une pollution grave en fonctionnement normal.
4. Il devrait être possible de limiter presque entièrement les coûts sur la sécurité et l'environnement du système énergétique aux générations qui en bénéficient. Autrement dit le système devrait pouvoir absorber ces coûts.
5. Il devrait pouvoir maintenir des niveaux acceptables de services en énergie² pour une population de 8 à 10 milliards (la prévision de la population mondiale au siècle prochain).
6. Ses fonctions principales nedevraient pas être ébranlées par des chocs économiques ou liés à l'approvisionnement, au transport ou à la transmission de l'énergie.

L'utilisation de l'énergie nucléaire ne peut pas remplir ces critères en grande partie à cause (i) des risques de dommages persistants et étendus occasionnés par des accidents du type de Tchernobyl et (ii) des risques inhérents à la production de grandes quantités de matériaux utilisables pour les armes atomiques. L'utilisation du combustible fossile, de la façon et à l'échelle présentes, ne peut pas remplir ces critères principalement à cause du risque catastrophique de changement climatique. Il existe aussi d'autres problèmes.

Une stratégie solide aurait comme objectif une amélioration des performances dans les décennies à venir, et un mélange de sources d'énergies renouvelables suppléées par une modeste quantité de combustibles fossiles. Il n'est pas nécessaire d'éliminer complètement les combustibles fossiles pour atténuer le réchauffement de la planète, puisque la nature a la capacité d'absorber partiellement le CO2 émis par l'homme (en plus de la circulation naturelle du CO2 entre l'atmosphère, l'eau, le sol, et les plantes). L'objectif à long terme serait de maintenir ces émissions anthropiques de carbone bien en dessous de ce niveau d'absorption naturel d'environ trois milliards de tonnes. Cependant il faut noter que l'absorption de ces émissions par les océans, les plantes et le sol se fait par des mécanismes qui ne sont pas encore bien compris.

Il serait possible d'utiliser les combustibles fossiles à des niveaux d'émission de carbone supérieurs à la capacité d'absorption de l'atmosphère, si l'on trouvait des moyens pour empêcher le dégagement de CO2 dans l'atmosphère. Les stratégies pour piéger le CO2 que l'on désigne par le terme générique de "piégeage" sont variées, y compris le stockage du CO2 dans des réservoirs souterrains et au fond des océans. Les coûts de tels projets sont élevés et leurs incertitudes écologiques sont considérables. Etant donné que les émissions de CO2 doivent être considérablement réduites dans les décennies prochaines tout en étant compatibles avec l'augmentation des services en énergie, des investissements dans des énergies performantes qui accompliraient simultanément ces deux objectifs, et ceci plus économiquement, sont plus désirables que le piégeage. Les stratégies que nous discutons ici ne dépendent pas, par conséquent, du recours au piégeage comme mesure de réduction des dégagements de CO2.

Quelques options durables pour la réduction des gaz à effet de serre

Il existe toute une variété de technologies pouvant aider à obtenir des réductions globales importantes des émissions des GES tout en favorisant le bien-être économique. L'énergie éolienne, la co-génération, les piles photovoltaïques, les centrales solaires thermiques assistées par gaz naturel, et le remplacement des centrales à charbon non performantes par des centrales au gaz naturel ou par des énergies renouvelables sont au nombre des options techniques capables de maintenir l'accroissement de la capacité de la puissance électrique tout en réduisant les émissions de GES. Investir dans des combinaisons de ces technologies réduirait considérablementles émissions de CO2, au lieu de seulement les empêcher, comme cela serait le cas avec la construction de nouvelles centrales nucléaires. En fait, les dépenses pour le nucléaire auraient comme conséquence de supplanter des investissements dans des technologies plus adéquates pour atteindre l'objectif de réduire les émissions de CO2.

Le tableau montre que les centrales à cycle combiné au gaz naturel sont, quel que soit le cas, plus économiques que les centrales nucléaires. Les centrales à cycle combiné utilisent un combustible tel que le gaz naturel dans un système de production d'électricité en deux étapes.

Dans un premier temps, le gaz naturel fait fonctionner une turbine et un générateur. Ensuite les gaz chauds d'échappement de la turbine sont utilisés pour produire de la vapeur qui fait marcher une turbine à vapeur (voir le schéma ci dessous). Le rendement d'un système de ce type, actuellement au stade commercial, est d'environ 50 pour cent.

Il faut noter que la Chine, le principal client éventuel de nouvelles centrales nucléaires, n'aura probablement pas les coûts les plus élevés de centrales à cycle combiné parce qu'elle utiliserait du gaz de pipeline (en provenance de ses propres gisements à terre et offshore aussi bien que de ceux de l'Asie centrale) et non pas du gaz naturel liquéfié (sur lequel les trois coûts sont basés). Cette comparaison exclut les scénarios pessimistes pour les coûts des centrales nucléaires, qui seraient considérablement plus élevés que ceux les plus élevés présentés dans le tableau.³

La différence de coût de 6 centimes par kWhe se traduit par des coûts annuels supplémentaires d'environ 396 millions de francs pour les centrales nucléaires (de 1 000 MW). Cela se traduit, sur une période de 30 ans, par une valeur actuelle (à un taux d'escompte annuel de 4 pour cent) de 6.9 milliards de francs pour 6 centimes par kWhe de différence dans les coûts de l'électricité. (Les coûts futurs sont escomptés, parce qu'un dollar économisé dans le futur vaut moins qu'un dollar disponible aujourd'hui.) A l'aide de ces chiffres, on peut comparer deux stratégies, l'une utilisant les centrales nucléaires pour remplacer les centrales à charbon, l'autre utilisant les centrales à cycle combiné. En le tableau, nous avons comparé les différents scénarios de cycle combiné avec le nucléaire: les coûts faibles avec les coûts faibles, les moyens avec les moyens, et les plus élevés avec les plus élevés. Pour un scénario type, la construction de centrales à cycle combiné aboutirait à une réduction de CO₂ d'environ 40 pour-cent supérieure à celle qui serait obtenue avec le nucléaire (comparaison du scénario 2 du cycle combiné avec le nucléaire correspondant). On peut s'attendre à ce que ce gain augmente puisque le rendement des cycles combinés lui-même est en augmentation.

Les économies réalisées grâce à la construction de centrales à cycle combiné au lieu de centrales nucléaires pourraient être utilisées pour développer et promouvoir les technologies solaires et éoliennes et augmenter l'efficacité énergétique. Dans ces conditions, les rejets évités de CO2 varieraient en fonction des sites des centrales ou des technologies spécifiques choisies pour accroître l'efficacité énergétique. Si les centrales à cycle combiné étaient choisies pour remplacer la moitié des centrales à charbon du monde, une réduction globale annuelle d'environ 15 pour-cent des rejets de CO2 pourrait être réalisée.

Durant les années 70, on craignait que le gaz naturel soit une ressource très peu abondante, mais cette crainte s'est avérée fausse. Le gaz naturel est une ressource abondante et ne présente pas, contrairement à l'énergie nucléaire, de risques de prolifération. Notre proposition ne part pas du principe d'utiliser du gaz naturel indéfiniment, mais seulement de son utilisation pour des applications de haut rendement pendant les quelques décennies prochaines. L'utilisation du gaz naturel comme combustible de transition est une stratégie justifiée économiquement et écologiquement. Nous escomptons que pendant ce temps, grâce à un comportement approprié des gouvernements, des sociétés et des consommateurs, les sources d'énergies renouvelables assureront la majeure partie de l'approvisionnement énergétique dans le cadre d'une économie plus performante.

Les réserves mondiales de gaz naturel n'ont cessé d'augmenter régulièrement et équivalent maintenant à 75 ans de consommation aux niveaux de 1995 (correspondant à des réserves d'environ 5,2x10²¹ joules, et à une utilisation annuelle d'environ 7x10¹⁹ joules). Les réserves mondiales de gaz ont continué d'augmenter régulièrement, malgré l'accroissement de la consommation.⁴

Les centrales à charbon se trouvent dans beaucoup d'endroits dans le monde, en particulier en Europe de l'ouest, aux Etats-Unis, en ex Union soviétique, en Chine, en Inde, et en Europe de l'Est. Bien qu'il soit économiquement impossible de remplacer immédiatement les centrales à charbon par des centrales à cycle combiné, il est néanmoins possible de les remplacer sur une période échelonnée. Dans certaines régions la capacité éolienne fournirait aussi un contrepoids efficace et économique aux émissions de CO₂.

Un des désavantages de l'accroissement de l'utilisation du gaz naturel vient de ce que les pipelines de gaz naturel ont des petites fuites de méthane. On estime que ces fuites dans le cas d'utilisation pour les centrales est de 0,8 pour-cent. Puisque le méthane est un GES beaucoup plus efficace que le CO₂, il est nécessaire de contrebalancer ces émissions pour maximaliser les réductions de GES obtenues de l'utilisation du gaz naturel. Ces compensations peuvent être réalisées par des mesures relativement simples comme, par exemple, la construction d'usines utilisant la bouse de vache pour produire du méthane, et le captage du méthane qui se dégage des décharges (qui est devenu un polluant important dans certains endroits) pour son utilisation comme combustible. Le gaz des décharges est utilisé dans beaucoup d'endroits, d'une façon limitée, pour produire de l'électricité ou comme combustible pour le chauffage. Par exemple, le gaz de la décharge de Fresh Kills, où les déchets municipaux de la ville de New York sont déchargés, fournit du combustible pour le chauffage de 14 000 habitations.⁵

L'efficacité énergétique et les sources d'énergies renouvelables

Comment faire la transition à un système d'énergie qui répond aux besoins en énergie tout en étant durable et respectueux de l'environnement? Il n'est pas difficile d'imaginer un avenir lointain où des sources d'énergies renouvelables répondant aux besoins de base en énergie pourront être bon marché. Mais comment y arriver, surtout quand les énergies solaire et éolienne, après plusieurs décennies d'efforts, n'ont pas encore contribué pour une part significative au bilan énergétique mondial, et quand les progrès en matière d'efficacité énergétique ont été discontinus et bien en dessous du potentiel?

La première chose à noter est que, l'efficacité énergétique et les sources d'énergies renouvelables n'ont bénéficié nulle part d'un même effort de recherche et développement et d'investissement que les combustibles fossiles ou l'énergie nucléaire. L'échec technologique du surgénérateur, un volet seulement du programme de fission nucléaire, a à lui seul bénéficié de bien plus de ressources que les énergies solaire et éolienne réunies.

Deuxièmement, les problèmes fondamentaux de l'efficacité énergétique ne sont même pas reconnus par les décideurs, encore bien moins font-ils l'objet d'efforts importants de recherche et de développement. Par exemple, le développement d'échangeurs de chaleur à très haut rendement, compacts et bon marché, pour des sources de chaleur à basse température, ouvrirait la porte à de nombreuses possibilités nouvelles en matière d'efficacité énergétique. Mais les fonds gouvernementaux nécessaires à la recherche de base sont maigres et la recherche du secteur privé est centrée sur des technologies rentables à court terme.

Troisièmement, les statistiques sur l'énergie sont très insuffisantes. Par exemple, de vastes sources d'énergie, notamment la biomasse destinée aux animaux de trait qui fournissent l'énergie pour l'agriculture dans beaucoup de régions du monde, ne sont pas inventoriées. Les grandes quantités de gaz naturel, considérées comme un sous produit inutile de l'extraction du pétrole, et qui sont brûlées ou évacuées, ne sont pas comptées non plus. Par exemple, la compagnie pétrolière Shell, brûle la plus grande partie du gaz naturel provenant de sa production pétrolière du Niger.⁶

La transformation du système énergétique de la planète sera une tâche énorme et difficile. Une grande partie du problème vient de ce que les grandes compagnies, pour qui le profit est l'objectif principal et qui ont investi des sommes énormes dans les combustibles fossiles et l'énergie nucléaire, contrôlent la plus grande partie de la production d'énergie, de sa conversion et de sa distribution. Comme dans le cas du protocole de Montréal qui a instauré des actions pour la protection de la couche d'ozone, les gouvernements devront s'appuyer sur le protocole de Kyoto pour créer le cadre réglementaire ainsi que les sanctions et avantages financiers de manière à faire émerger du marché les réductions des émissions de GES recherchées. Une action ferme aux niveaux locaux, régionaux, nationaux, et planétaire est essentielle et urgente pour réaliser la transition du système énergétique actuel, plein de dangers, à un système écologiquement viable.

6. Le gaspillage du gaz naturel prendra fin en 2008. Entretien téléphonique avec Don Cannon, Directeur général, affaires externes/relations financières, Compagnie pétrolière Shell, bureau de New York, 19 février, 1998