Les limites des lois de la physique dans la transition énergétique

par Alain Préat, Professeur émérite de l’Université Libre de Bruxelles

En cas de citation prière de mentionner  Alain Préat  « Les limites des lois de la physique dans la transition énergétique »  http://www.science-climat-energie.be/2018/10/17/les-limites-des-lois-de-la-physique-dans-la-transition-energetique/

 

1. Introduction
Bertrand Cassoret a récemment publié un excellent ouvrage [1] sur le sujet. Cet auteur est ingénieur et docteur en génie électrique et s’est lancé sans a priori dans le dédale des ‘promesses’ des énergies vertes en tentant de préciser ce qu’il en est à partir d’une quantification rigoureuse des rendements énergétiques réels. Pourquoi ‘réels’ ? Simplement parce qu’il faut débusquer tout ce qui n’est pas mis en avant (principalement pertes énergétiques cachées) et surtout mettre à plat les ordres de grandeurs du monde de l’énergie. Sa conclusion sera sans appel « même si l’efficacité énergétique est utile et même indispensable, elle ne sera pas suffisante… il est nécessaire de modifier l’usage que l’on fait des appareils consommateurs ». Autre conclusion sans appel « mon objectif n’est pas de critiquer les énergies renouvelables, ni les nécessaires mesures d’efficacité, mais plutôt de montrer qu’elles pèsent bien peu face à l’ampleur des problèmes ».

2. Les ordres de grandeur en jeu… rappel au monde réel
Quelle est donc cette ampleur des problèmes ? C’est le fait que nous sommes chaque jour de plus en plus nombreux avec 246 000 êtres humains (naissances moins décès en 2016, [2]) ou consommateurs potentiels en plus chaque jour, soit 400 millions d’individus tous les cinq ans. Non seulement nous sommes plus nombreux mais nous sommes également plus énergivores puisque la consommation d’énergie primaire augmente chaque année de quelques pourcents (+2,2 % en 2017 par rapport à 2016, et +2,6 %/an en moyenne de 1965 à 2015, selon les données de la Cie BP très souvent citées) [3]. Rien ne montre aujourd’hui que la population mondiale stagne (nous sommes plus de 7 milliards d’habitants et sans doute plus de 10 milliards en 2050…) et nous continuons à consommer de plus en plus d’énergie. Ne prenons que l’exemple des avions, le 29 juin 2018 fut une journée ‘record’ avec 202 157 avions en vol pour la journée, et 19 000 avions en vol simultanément, notons aussi que le trafic aérien augmente de 6% à 8% chaque année [4].

 

Figure 1 : Image du trafic aérien du 29/06/2018 par le site FlightRadar24 (©Filght Radar14) [4]

Ces voyages sont de plus en plus nombreux avec le développement des pays émergents et des compagnies ‘low cost’, et de 4 millards de passagers transportés en 2017 on passera au double vers 2036, soit 7,8 milliards de passagers annuels ce qui représente à peu près la population terrienne actuelle. De très nombreux pays (la majorité en terme de populations) sont en plein développement et personne ne conteste que sans énergie il n’y a pas de développement, ni que le développement est une condition nécessaire à tous. Le développement économique est donc inéluctable puisque 80 % environ de la population mondiale est le fait des pays émergents, qui n’ont pas encore accès aux sources d’énergie moderne, ni à l’électricité. Cette consommation d’énergie est avant tout liée aux pays en développement (Inde et Chine en tête) et à la démographie en Afrique. Au nom de sa politique exigeante de décarbonation (par exemple la COP21 de Paris en 2015) en vue de limiter l’augmentation de la température sur la Terre, l’Union Européenne ne peut qu’entraver l’accès de ces pays à l’énergie ce qui constituera un frein à leur développement, comme en témoignent déjà les nombreuses tensions qui sont légion entre les différents partenaires ayant signé ces accords. Quelques pays n’ont d’ailleurs pas signé ces accords ou s’en sont dégagé.

Rappelons que depuis plus d’un siècle ce sont les énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz) qui ont piloté et pilotent encore aujourd’hui à plus de 80 % la production et la consommation d’énergie primaire dans le monde [3]. Pourquoi ? Parce que ces énergies sont concentrées ou denses et jusqu’à présent toujours abondantes. Les réserves prouvées de pétrole conventionnel sont passées de 1162 Gb (milliards de barils) en 1997 à 1696 Gb en 2017 soit une augmentation de 46 % en 20 ans [4] malgré une augmentation constante de la consommation mondiale de quelques pourcents par année (1 à 3 %). D’autres énergies existent, citons l’énergie nucléaire, également abondante et très concentrée, représentant, toujours selon BP, 4,4 % de la consommation d’énergie primaire en 2017, et les énergies renouvelables (= énergies très diluées) avec surtout l’énergie hydraulique (6,8% en 2017), les autres représentant environ 3,6 % en 2017. Notons également que les énergies fossiles et le nucléaire sont bon marché au contraire des énergies intermittentes. Les énergies concentrées sont bien entendu en quantités finies sur la Terre, il en reste cependant suffisamment pour être utilisées pendant au moins deux générations, soit au moins 50 ans pour les réserves prouvées ‘1P’ de pétrole conventionnel [3], et beaucoup plus si l’on prend l’ensemble des autre énergies fossiles. En ajoutant les réserves d’hydocarbures non conventionnels (par exemple les pétroles de schiste en pleine extension aux USA, sans doute bientôt en Chine, en Argentine …, les gaz non conventionnels, par exemple les gaz de roche mère, les ‘tight gas’, etc.), les réserves ‘1’, ‘2P’, ‘3P’ [3] s’approchent facilement de 100 ans ou sont même estimées à plus que 100 ans par de nombreux spécialistes. Les énergies renouvelables sont, par contre, en quantités infinies, et dureront le temps que notre Planète existera, c’est-à-dire, encore quelques milliards d’années, mais elles sont à la fois diluées et intermittentes donnant lieu à de très faibles rendements.

Prenons le cas de l’énergie éolienne : l’air (le vent) utilisé est 770 fois moins dense que l’eau, il faut donc mobiliser de très grands volumes pour le capter. Le rendement effectif des éoliennes varie avec le cube de la vitesse du vent, et le meilleur rendement est obtenu pour des vitesses allant de 50 à 90 km/h. Cette énergie dépend donc des conditions météorologiques, le plus souvent erratiques ou imprévisibles. Les énergies renouvelables sont bien entendu disponibles partout sur le planète alors que les énergies condensées sont au contraire localisées, et sont ainsi à l’origine de la géopolitique de l’énergie. Ces quelques considérations s’appliquent à la période actuelle, et rien ne dit que plus tard la ‘donne’ ne changera pas, mais la transition énergétique est à l’ordre du jour. Il suffit d’ouvrir n’importe quel média pour constater que près des deux tiers de la population terrienne veut assurer son développement en suivant coûte que coûte notre modèle occidental. L’équation ‘transition énergétique’ est-elle donc crédible dans cette période particulière  ou bien un leurre ? En tous cas elle n’a pas que des adeptes, loin s’en faut (Fig. 2).

 

Figure 2 : Opposition d’habitants d’une île des Cyclades (Paros) à un projet d’installation d’un parc éolien (ph. A. Préat, 2018).

Pour bien comprendre, il nous faut considérer les ordres de grandeurs liés aux notions d’énergie et de puissance. C’est le propos du livre mentionné en introduction. L’énergie que possède un système ou un corps lui permet de fournir du travail ou de la chaleur. Cette énergie se mesure en différentes unités qui perturbent vite tout non scientifique et parfois les scientifiques eux-mêmes… d’autant plus que l’énergie prend des formes variées, qui n’ont apparemment rien à voir entre elles. L’unité d’énergie dans le système international est le joule (J), il s’agit d’une petite unité dans les transformations macroscopiques, aussi utilise-t-on le kilojoule (kJ = 1000J), mégajoule (MJ = 1 000 000J) voir le térajoule (1TJ = 1 000 000 000 000J = 10^12J). Le Joule, unité fondamentale de l’énergie (mécanique) correspond au travail effectué par une force de 1 newton se déplaçant de 1 mètre dans le sens où elle s’exerce [N*m dimensionnellement]. Au niveau des molécules ou des noyaux atomiques on utilise l’électron-volt (eV, avec 1 eV = 1,6×10^-19J) et ses mutliples. Les unités sont donc nombreuses, on utilise également la calorie ( 1 calorie = 4,1855 J) dans le domaine calorifique (= énergie thermique), et dans le domaine électrique le watt-heure (Wh) et leurs multiples (kcal, kWh…). La puissance, seconde grandeur fondamentale à côté de l’unité d’énergie, est une quantité d’énergie par unité de temps [N*m*/s dimensionnellement]. Son unité de base est le Watt (1W = 1J/s) et on utilise le plus souvent le MW (1 MW = 10^6 W) et le térawatt (1 TW = 10^12 W). Il ne faut donc pas confondre quantité d’énergie et unité de puissance. Dans le domaine électrique, par exemple, le watt-heure représente une quantité d’énergie de 1 J/s pendant 1 heure (1 Wh = 3600 J) alors que le W est une unité de puissance.

Pour comparer les différentes sources d’énergies, puisque l’énergie peut passer d’une forme à l’autre (= conversion), on les rapporte le plus souvent à l’énergie fournie par le pétrole, et l’unité est alors la tonne équivalent pétrole ou tep, dont la valeur est fixée par convention à 1 tep = 10^10 calories c’est-à-dire environ 42GJ ou environ 11 700kWh. Avant l’avènement du pétrole c’était la tonne de charbon qui servait de référence pour les comparaisons avec 1 tec (tonne équivalent charbon) correspondant à 0,697 tep. Notons enfin qu’une tonne de gaz naturel (méthane) liquide vaut 1,096 tep (1000 m3 valent 0,857 tep). Les facteurs de conversion sont des conventions qui dépendent du rendement [5]. Ainsi 1000 kWh d’électricité représentent 0,085 tep s’ils sont produits par l’hydraulique (rendement proche de 100%) et de 0,222 tep s’ils le sont par des réacteurs nucléaires. Notons qu’une tonne de pétrole (1 tep) correspond à l’énergie contenue dans 7 barils de pétrole (1 baril contient 159 litres de pétrole, en prenant une densité moyenne).

Pour fixer l’ordre de grandeur de la consommation d’énergie primaire [7, 8] à l’échelle mondiale, elle fut de 13,511 Gtep en 2017 en augmentation de 2,7 % par rapport 2016 et au-dessus du taux d’augmentation moyen de 1,7 % couvrant la période 2006-2016 (la consommation en 2006 était de 11,588 Gtep). Ces valeurs reprises de BP [3] sont unanimement acceptées dans le monde de l’énergie et  ne diffèrent que de très peu de celles d’autres agences ou organismes d’Etat ou privés.

3. Les lois de la physique de l’énergie
Venons-en aux lois de la physique : deux lois sont fondamentales dans le domaine de l’énergie :

1. La loi de conservation de l’énergie qui montre que la quantité d’énergie qui sort d’un système est égale à la quantité qui y rentre. On ne peut donc que transformer l’énergie et non en créer. Ainsi pour ne prendre qu’un seul exemple, celui concernant l’énergie solaire, il faut savoir que sur un mètre carré le Soleil envoie chaque année une certaine quantité d’énergie (environ 1300 kWh en France [1]), et il est donc physiquement impossible d’en extraire davantage d’un panneau solaire. Notons qu’en en réalité, localement  le soleil fournit beaucoup moins d’énergie en moyenne, suite aux conditions météorologiques (on considère ainsi ‘qu’il y a du soleil’ à partir seulement de 120 W/m2) et que cette quantité fluctue énormément au fil des saisons (selon la distance Terre-Soleil et l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre vis-à-vis du plan de l’ecliptique, le plan de l’orbite terrestre autour du Soleil) ;
2. La qualité de l’énergie se dégrade toujours du condensé ou concentré vers le diffus, cela correspond à une augmentation de l’entropie suite aux pertes par augmentation de la température, des frottements etc. La chaleur ne se transforme en d’autres formes d’énergie qu’avec un rendement limité, par contre la conversion de l’énergie électrique en énergie mécanique se fait avec un bon rendement car la chaleur n’est pas impliquée. Le moteur à explosion à essence d’une voiture a un rendement d’environ 20% alors que celui du moteur électrique est d’environ 75% [6 ].

4. Energie et puissance installée… l’erreur à ne pas commettre…
De toutes ces considérations on peut voir qu’il y a de nombreux pièges qui se présentent aux ‘néophytes’ : l’énergie se caractérise par une quantité contenue dans un corps en mouvement ou non, la puissance est une quantité d’énergie par unité de temps, et pour obtenir une quantité d’énergie il faut donc multiplier la puissance par le temps. Ensuite il ne faut pas confondre puissance installée (exprimée en watts) et énergie produite (exprimée en kWh le plus souvent), cette dernière est obtenue en multipliant la puissance moyenne délivrée (qui,  par exemple dans le cas des éoliennes, dépendra de leur localisation, des conditions météorologiques, etc.) par le nombre d’heures dans une année. Enfin il faut considérer le stockage de l’énergie, souvent difficile et dangereux car la tendance est à la dissipation naturelle de l’énergie. Le problème du stockage est particulièrement sensible en ce qui concerne l’électricité [9], dont le stockage est très difficile alors que sa consommation est très irrégulière. Or il faut que la production d’électricité s’adapte en permanence à la consommation [10], ce qui rend, comme nous le verrons ci-dessous, très vulnérables les énergies renouvelables, qui sont presque toutes intermittentes et imprévisibles (si l’on excepte la géothermie).

Pour fixer les ordres de grandeur liés à l’énergie, prenons comme référence le litre d’essence : ce litre, qui pèse environ 750 grammes, contient une énergie de 10 kWh, quantité d’énergie équivalente à 0,5 mg d’uranium 235, à 1,5 kg de charbon, 2,5 kg de bois sec, 10,7 kg de pommes de terre, 250 kg de batterie au plomb et 100 kg de batterie lithium-ion etc. [1]. On voit immédiatement qu’un réservoir d’essence stocke à poids égal beaucoup plus d’énergie que les batteries actuellement les plus performantes (au lithium-ion). Un kWh représente environ la quantité d’électricité fournie par 3 m2 de panneaux solaires photovoltaïques pendant une journée moyenne en France. Un être humain dont l’apport calorique quotidien est d’environ 2100 kcal, soit environ 2400 Wh/jour (exactement 2441 Wh/j] ne pourra physiquement pas fournir plus de 2400/24 = 100 W en permanence, en réalité 80 W (ou 0,08 kWh) suite à la déperdition de chaleur de nos organismes, valeur à comparer avec les 10 kWh (= 10 000 Wh) d’un litre d’essence [1].

On voit donc le gouffre qui existe entre l’énergie délivrée à partir d’un litre d’essence et celle liée à une activité physique humaine (il y a un rapport d’au moins 1 à 100 000). Parmi les différents exemples illustrant ce gouffre, Bertrand Cassoret en donne un  très interpellant : en pédalant 150h/mois (temps de travail normal pour un salarié en France), un salarié fournissant 80 W en moyenne produirait 150×80 = 12 kWh, soit à peine plus qu’un litre d’essence valant aujourd’hui environ 1,5 euro. Pour un salarié payé 1500 euros/mois (chiffre à multiplier par environ 2,85 si l’on tient compte des taxes, de la sécurité sociale, des charges patronales, etc.) pour pédaler cela donnerait le prix du kWh à plus de 125 euros (ou environ 350 euros, cf. remarque ci-dessus). Et il n’est pas sûr qu’un salarié accepterait de pédaler pour seulement 1500 euros/mois… ni d’ailleurs de passer sa vie à pédaler ! Autre exemple : notre alimentation est d’environ 2700 kcal par jour par habitant, soit environ 130 W, ce qui est modeste par rapport à notre train de vie énergétique d’environ 2000 W par an et par habitant, soit 15 fois plus [11].

Un foyer belge consommait en moyenne 7132 kWh par an d’électricité en 2017 [12],
soit l’équivalent de 700 litres d’essence, ce qui représente une puissance moyenne de 799 W en permanence (7 000 000/24heuresx365 jours) soit 10 fois l’énergie fournie par un être humain ‘pédalant’ ? Ce petit calcul ne concerne que la consommation électrique des ménages, sans compter tout le reste (transport, nourriture, habillement et autres biens de consommation etc.). Finalement, si l’on considère tous les services rendus par nos machines et équipements, un européen moyen dispose de l’équivalent énergétique d’environ 500 humains [13].

5. L’électricité se stocke très difficilement
Revenons à l’électricité : elle représente aujourd’hui 18 % de la consommation finale d’énergie [8] dans le monde en 2017, soit 25551 TWh [6], sa production est dominée par le charbon (38%), ensuite le gaz (23%), l’hydraulique (16%), le nucléaire (11%), l’éolien/solaire (8%), le pétrole (3,5%) et diverses autres sources (< 1%). Ce chiffre correspond à une augmentation de la production de 2,8% par rapport à 2016. Etant difficile à stocker elle pose problème car sa consommation est très irrégulière, fortement liée aux conditions météorologiques. De plus la puissance consommée varie en permanence d’un facteur trois ou plus, au cours d’une journée dans nos pays. Il faut donc, étant donné la faiblesse du stockage, que la production s’adapte en permanence à la consommation [10, 11]. La transition énergétique accorde une grande importance à l’éolien et au photovoltaïque pour la production d’électricité. Ces énergies marginales à l’échelle mondiale (< 10%), sont privilégiées en Europe et risquent de poser de sérieux problèmes par leur caractère dilué, irrégulier et intermittent si leur contribution au mix énergétique augmente sensiblement. Leur production ne peut donc être anticipée au gré de la consommation. Ainsi elles ne peuvent venir qu’en complément des autres moyens (énergies fossiles et nucléaires) parfaitement maîtrisables, car indépendants des conditions météorologiques. L’Allemagne qui a entamé une transition énergétique avant l’heure, en 2011 [14] a pu constater que le 22 septembre 2017 à 19h30, alors que la consommation était de 63 GW, la production solaire était nulle, la production éolienne n’était que de 0,61 GW, soit 1,16% des 52 GW de puissance installée [1]. De plus la production éolienne de ce pays est principalement au nord et la consommation au sud, et lors de la fermeture des centrales nuclélaires du sud, le réseau allemand était incapable de transporter l’électricité éolienne du nord au sud. Pour cela il manquait 4500 km de nouvelles lignes de transport de très haute tension et l’Allemagne dut importer de l’électricité [15].

Sans moyens suffisants de stockage de l’électricité [16], il n’y a pas d’autre solution que de maintenir les moyens fiables ou alors il faut inverser la problématique et adapter la demande à l’offre, et donc modifier drastiquement nos comportements de consommateurs et d’énergivores invétérés. C’est ce que devraient parvenir à maîtriser, dans un futur plus ou moins lointain, les réseaux dits intelligents (‘smart grids’) capables de jouer sur les fluctuations offre/demande et vice versa en pilotant les capacités d’interconnexion des différentes énergies renouvelables selon la demande. Rappelons qu’en Europe les conditions de vent font que les éoliennes ne fonctionnent en moyenne annuelle que 25 % du temps [15] avec une variabilité saisonnière qui ne permet pas de gestion très efficace ni prédictible, même à très court terme. Une solution pourrait être de miser sur des productions locales décentralisées afin de faire face aux problèmes d’intermittence et du stockage de l’éolien et du solaire. A  l’heure actuelle cette voie n’est pas (encore ?) crédible. Force est donc de constater que cette énergie verte n’est pas fiable à l’heure actuelle. L’île de Hierro en Espagne, aux Canaries, a tenté l’expérience qui s’est avéré un échec puisque in fine l’île n’a réussi fin 2015 à se passer de pétrole que pendant 24h [17]. Les seules exceptions sont les pays où l’électricité est produite massivement par des centrales hydroélectriques, comme c’est le cas en Norvège.

Suite à leur intermittence intrinsèque, on voit que le développement à tout prix des énergies renouvelables amène à une situation contradictoire. Puisqu’elles ne peuvent assurer de manière fiable la production, elles doivent être compensées par des centrales thermiques (comme en Allemagne par exemple). Ainsi les objectifs des différentes COP [18] visant à réduire le plus drastiquement possible les émissions de CO2 dans l’atmosphère aboutissent à émettre à nouveau du CO2 dans l’atmosphère. Il suffit pour s’en convaincre de suivre l’évolution des émisssions de CO2 en Allemagne qui sont à la hausse depuis l’adoption de son plan de développement des énergies renouvelables (compensées par des centrales au charbon) [19].

6. Quid de la décroissance, de la sobriété, de l’efficacité énergétique ?

Notons que face à ces difficultés de satisfaire instantanément nos besoins énergétiques qui vont en croissant, certains chercheurs, penseurs, économistes, scientifiques et aussi politiques (par exemple l’ancien Premier Ministre français Michel Rocard en 2015) prônent une économie  basée sur la décroissance, ce qui semble tout à fait irréalisable dans un monde en plein développement. Cette économie en décroissance est également liée à une idéologie verte prônée par de nombreux groupes écologistes pour qui la chasse au CO2 est la priorité des priorités. Je ne discuterai pas ce point ici et renverrai simplement aux nombreux articles d’Istvan Marko, repris en bibliographie sur notre site Science, Climat et Energie [20]. Notons qu’une alternative consisterait, comme le prônent certains, à diminuer la population mondiale  en faisant moins d’enfants. D’autres proposent d’imposer l’euthanasie aux plus vieux et plus malades. D’autres enfin proposent de réduire la vaccination et l’aide médicale aux pays en voie de développement  afin d’y réduire l‘espérance de vie. Ces options se heurtent bien sûr à des objections éthiques vigoureuses, mais elles sont néanmoins légion dans les médias …

Une conclusion majeure à ce stade de l’article est que les énergies renouvelables ne peuvent suffire à remplacer avant longtemps les énergies fossiles. Il faut bien insister ici sur la distinction entre la puissance installée et la puissance effective. Une étude de Burtin et Silva (2015) [21] du service de recherche EDF portant sur 60 % d’électricité renouvelable en Europe, dont 40% d’éolien et de solaire, conclut qu’il faudrait disposer de centrales électriques pilotables (c’est-à-dire des centrales nucléaires ou aux combustibles fossiles) de la même puissance que celle dont on dispose en renouvelables intermittentes. Ainsi, et toujours selon Burtin et Silva (2015), ” malgré le développement de 700 GW d’énergie renouvelables variables, la capacité installée conventionnelle nécessaire ne varie pas significativement dans le scénario par rapport à la puissance actuelle. Il serait nécessaire de disposer d’une capacité de production conventionnelle d’environ 500 GW en complément pour assurer la sécurité d’alimentation du réseau européen “. Autrement dit, cela signife que les énergies renouvelables ne peuvent remplacer les centrales classiques, elles viennent en complément dans tous les cas de figure, y compris ceux où ces énergies renouvelables seraient les plus performantes (conditions météorologiques idéales). Encore autrement dit, leur caractère intermittent intrinsèque et l’absence de stockage de l’énergie produite constituent leur faiblesse majeure, rendant illusoire leur substitution aux énergies conventionnelles.  Ces énergies renouvelables resteront complémentaires aux énergies classiques à court et moyen termes.

7. Le dernier mot … aux lois de la physique qui déterminent ‘le monde réel’

Y a t’il finalement une solution aux problèmes de l’énergie à part une réduction drastique de leur consommation par rapport à  la demande actuelle  ? Depuis le temps qu’on en parle la sobriété énergétique semble un vœu pieux, nous sommes au contraire un monde qui se développe (près 80 % de la population réside en Afrique et en Asie) et qui a besoin d’ une énergie abondante. Ce fut le cas de nos pays et c’est maintenant le cas du reste de l’humanité. Il faut  donc  miser sur la technologie, à savoir l’efficacité énergétique.  A nouveau Cassoret (2018) démontre à partir de cas bien étayés que cette efficacité a aussi ses limites (lois physiques) et ne pourra résoudre complètement le problème. Pour lui les problèmes sont avant tout physiques avant d’être financiers, ce qui lui permet de conclure ainsi : « Toutes ces considérations m’amènent à penser que, si l’efficacité énergétique est utile et même indispensable, elle ne sera pas suffisante. Pour réellement faire baisser la consommation d’énergie, il est nécessaire de modifier l’usage que l’ont fait des appareils consommateurs ».

Vaste programme … commencons donc par lire le livre de M. Bertrand Cassoret … ce qui permetta au lecteur d’approfondir cette thématique de la ‘quadrature du cercle’…

Nb L’analyse de M. Bertrand Cassoret, tout comme cet article, ne se veut ni pessimiste, ni optimiste, le seul but est de considérer au plus près la réalité du monde dans lequel nous vivons et la physique, qui détermine seule ce monde, nous rappelle qu’on ne peut en ignorer les lois, ni les simplifier. Signalons enfin que M. Bertrand Cassoret pense qu’une transition énergétique est nécessaire pour réduire les émissions de CO2 et ainsi ‘sauver le climat’. Cette opinion n’est pas partagée par la plupart des auteurs des articles parus dans notre site Science, Climat et Energie, mais le présent article ne concerne pas cet autre aspect de la question.

 

 

Notes et références

1. Bertrand Cassoret, 2018. Transition énergétique. Ces vérités qui dérangent. Deboeck, 139pp.
2. https://fr.wikipedia.org/wiki/Population_mondiale
3. https://www.bp.com/content/dam/bp/en/corporate/pdf/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2018-full-report.pdf Les chiffres pris chez BP sont unanimement acceptés par les spécialistes de la question et assez voisins (à quelques pourcents près) de ceux de l’Agence Internationale de l’Energie AIE ou IEA en anglais, de World Oil ou encore de Oil & Gas Journal, qui font références en la matière. Les réserves prouvées sont les quantités exploitables de manière rentables avec les technologies actuelles au moment de leur estimation. Elles sont différentes des réserves ‘2P’ ou réserves probables, ‘3P’ ou potentielles/possibles etc. (cf. http://www.science-climat-energie.be/panique-sur-les-reserves-de-petrole/). Pour les différentes consommations d’énergies primaires, on peut également consulter https://fr.wikipedia.org/wiki/Ressources_et_consommation_énergétiques_mondiales qui suit d’assez près les chiffres annoncés par BP.
4. https://www.usinenouvelle.com/article/video-nouveau-record-de-trafic-aerien-avec-plus-de-200-000-avions-en-vol-le-meme-jour.N716264
5. Christian Ngô, 2002. L’Energie. Ressources, technologies et environnement. Dunod, 150pp.
6. Paul Mathis, 2011. Les énergies. Comprendre les enjeux. Quae éditions, 252pp.
7. L’énergie primaire représente le potentiel énergétique total qu’il est possible d’extraire d’un vecteur primaire de l’énergie avec les technologies actuelles. Elle correspond aux sources disponibles dans la nature (bois, charbon, hydrocarbures, uranium, vent…), et la quantité d’énergie finale est liée aux pertes lors de sa production à partir de l’énergie primaire.
8. L’énergie finale ne doit pas être confondue avec l’énergie primaire. Elle est celle utilisée par le consommateur après transformation de l’énergie primaire. L’électricité n’étant pas une source d’énergie disponible dans la nature, elle doit donc être produite. On parle également d’énergie secondaire et parfois d’énergie utile ou finale (celle utilisée par l’usager), elles sont toutes inférieures à l’énergie primaire dont elles proviennent. On peut considérer l’énergie ‘gaspillée’ comme la quantité d’énergie ‘perdue’ (souvent sous forme de chaleur) entre l’énergie primaire et l’énergie utile. C’est pour diminuer ce ‘gaspillage’ qu’il est indispensable de promovoir l’efficacité énergétique. Pour une simple ampoule d’éclairage à filament, la consommation d’énergie utile ne représente de 1,5 % de la consommation d’énergie primaire. Notons que l’essentiel de l’efficacité énergétique se fait sur les consommations finales (bâtiment notamment).
9. Samuele Furfari, 2018. L’électricité intermittente. Une réalité et un prix. http://www.science-climat-energie.be/2018/08/21/lelectricite-intermittente-une-realite-et-un-prix/
10. Ernest Mund, 2018. Evaluation du coût de blackout dans l’Union Européenne. http://www.science-climat-energie.be/2018/08/13/evaluation-du-cout-de-blackout-dans-lunion-europeenne/
11. Estelle Iacona, Jean Taine, Bernard Tamain, 2012. Les enjeux de l’énergie. Après Fukushima. Dunod, 225pp.
12. https://www.indexmundi.com/map/?v=81000&r=xx&l=fr
13. Jean-Marc Jancovici. http://www.manicore.com/documentation/energie.htlm
14. https://www.forumnucleaire.be/theme/lenergie-nucleaire-dans-le-monde/allemagne-energiewende?gclid=Cj0KCQjw6fvdBRCbARIsABGZ-vSUPSi3TlJ0jm_tu1JPIOngKsICdTKPQmzpJGY5svKq7u3A4xMPWbcaAqmbEALw_wcB&gclsrc=aw.ds
15. Raphaël H. Boroumand, Stéphane Goutte, Thomas Porcher, 2018. 20 idées reçues sur l’énergie. Deboeck, 185pp.
16. Des moyens de stockage de l’électricité existent mais sont nettement insuffisants pour répondre instantanément à la demande. Il s’agit de stations de pompage (ou ‘turbinage’), des batteries ou stockage chimique et de la production d’hydrogène. Egalement se reporter à JP Schaeken (2018) pour l’hydrogène http://www.science-climat-energie.be/2018/08/20/la-filiere-hydrogene/ et Samuele Furfari (2018) http://www.science-climat-energie.be/2018/07/22/lhydrogene-leternelle-illusion/
17. Hubert Flocard, 2016. El Hierro, une île à électricité 100% renouvelable ? http://sauvonsleclimat.org/images/articles/pdf_files/etudes/160129_GDV_SixMois_VF.pdf
18. https://fr.wikipedia.org/wiki/Conférence_de_Paris_de_2015_sur_les_changements_climatiques
19. https://www.forumnucleaire.be/actus/nouvelle/lelectricite-en-allemagne-dix-fois-plus-demissions-de-co2-quen-france-2016
20. http://www.science-climat-energie.be/2018/07/31/hommage-au-professeur-istvan-marko/
21. http://www.energypost.eu/wp-content/uploads/2015/06/EDF-study-for-download-on-EP.pdf

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3 réflexions au sujet de « Les limites des lois de la physique dans la transition énergétique »

  1. Energie et puissance … l’erreur à ne pas commettre…
    ” notre alimentation est d’environ 2700 kcal par jour par habitant, soit environ 130 W, ce qui est modeste par rapport à notre train de vie énergétique d’environ 2000 W par an et par habitant”
    C.Q.F.D 🙁

  2. Votre remarque est pertinente, je n’avais vérifié que la première partie prise dans le livre lié à la référence [11], et la façon dont c’était rédigé par l’auteur de la préface du livre n’était pas évidente, mais est néanmoins correcte. Cette première partie, qui est donc un raccourci de l’auteur se comprend comme suit:
    2700 kcal/jour se ramène à 112500 cal/h ce qui donne 130,75 W/h (l’auteur prend également une valeur un peu différente de 0,0012W pour 1 cal/h), ce qui donne le 130 W mentionné par l’auteur (et non 135, mais cela ne change rien), et implicitement par heure. La seconde partie du ‘ calcul’ est sans doute erronée, et il faut non considérer 2000 W /habitant /an mais 2000 W/habitant/h. Le facteur approximatif de 15 provenant lui de 2000/130, sinon cela n’a pas de sens, l’auteur a probablement tout simplement été distrait? Votre remarque montre à l’évidence combien ces problèmes de conversion sont délicats… et qu’il faut (hélas) tout vérifier … ce que vous avez fait!

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