Environnement : comment l'énergie verte illimitée changerait le monde

Que ferions-nous d'un approvisionnement abondant, bon marché et inépuisable en énergies renouvelables ?

Peut-être le dessalement de l'eau de mer, soudainement rentable, réduirait-il les pénuries d'eau. Les déchets pourraient être recyclés à grande échelle, ce qui permettrait d'extraire de précieux oligo-éléments tels que les métaux des terres rares, tandis que le dioxyde de carbone (CO2) pourrait être aspiré de l'atmosphère pour ralentir le changement climatique. Les gens pourraient vivre confortablement dans les régions polaires de la Terre ou voyager loin dans des véhicules alimentés par des batteries.

Les biens et services nécessitant de l'électricité pourraient devenir moins chers, voire gratuits. L'empreinte de nos émissions pourrait bientôt être indétectable.

Bien qu'il soit passionnant de l'envisager, ce monde durable serait incroyablement coûteux. Sa concrétisation dépendrait également d'un large éventail de facteurs politiques, économiques et technologiques.

Le succès de l'énergie verte dépend de la volonté des gens d'adopter la technologie en premier lieu - les alternatives renouvelables devraient promettre plus de commodité, de rapidité, d'économies et de sécurité que le pétrole, le charbon et le gaz dont nous sommes devenus si dépendants.

Les législateurs devraient également lutter contre l'impasse législative pour garantir la mise en œuvre de politiques énergétiques durables. Les installations qui brûlent cette énergie verte - qu'il s'agisse de l'énergie solaire, éolienne, géothermique, de la biomasse, voire de la fusion nucléaire ou d'une autre technologie non encore découverte - devront être construites et entretenues alors que la planète continue de se réchauffer et que les ressources diminuent.

Et à supposer que ces obstacles puissent être surmontés, comment une énergie verte illimitée pourrait-elle modifier notre consommation, notre innovation, notre économie, nos politiques publiques et l'environnement ? Et quels facteurs pourraient aggraver temporairement la situation de cette planète hypothétique ?

Selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), la demande d'électricité devrait augmenter de 40 à 60 % dans certaines régions au cours des dix prochaines années.

Les chercheurs prévoient que la prospérité croissante, tant dans les pays développés que dans les pays en développement, continuera d'entraîner une augmentation de la demande des consommateurs pour les principales ressources jusqu'en 2040 au moins.

En même temps, les contraintes en matière d'énergie, d'eau et d'autres ressources naturelles entraîneront de nouvelles instabilités difficiles à gérer.

La production actuelle d'électricité - essentiellement à partir de combustibles fossiles - est le principal facteur de changement climatique, puisqu'elle est responsable de 30 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre.

L'énergie verte pourrait donc représenter une déviation radicale par rapport au statu quo, promettant une voie vers des émissions de carbone nulles et une indépendance énergétique internationale. Toutefois, sans les efforts concertés des décideurs, des investisseurs et des citoyens, l'énergie verte illimitée pourrait également conduire à un monde de gaspillage et de pénuries accrus.

"L'énergie verte est peut-être illimitée, mais certainement pas sans coût", déclare Victor Flatt, professeur de droit de l'environnement et directeur du centre juridique sur l'environnement, l'énergie et les ressources naturelles de l'Université de Houston.

De l'énorme mise de fonds nécessaire à la construction de centrales électriques renouvelables - ou à la conversion des centrales existantes - aux investissements marketing nécessaires pour inciter à son utilisation, en passant par les processus d'extraction émetteurs de gaz à effet de serre nécessaires aux nouvelles infrastructures, l'énergie verte gratuite a un prix élevé.

Il n'y a pas de réponse parfaite. Ce qu'il faudra dans les années à venir, c'est une combinaison diversifiée et flexible de solutions énergétiques - ce que Bill Gates appelle un "couteau suisse des outils énergétiques".

L'énergie sans carbone promet certainement des avantages alléchants : électrification totale des transports, systèmes de chauffage et de refroidissement sans émissions pour alimenter nos maisons et nos entreprises, engrais plus écologiques pour nos terres agricoles.

Si nous parvenons à la produire, nous devrons peut-être aussi recourir à des sources supplémentaires d'énergie de fusion. La mise au point de méthodes efficaces et durables de combustion de la biomasse et de conversion du méthane provenant des cultures et des eaux usées contribuerait à accroître notre approvisionnement en combustibles verts, mais nous devrions également réduire notre consommation totale d'énergie et explorer les moyens de traduire la politique climatique en actions concrètes et applicables.

À mesure que certaines régions du monde commenceront à se priver des combustibles fossiles, notre approvisionnement actuel en carburant deviendra de moins en moins cher, explique M. Flatt.

Les pays riches en pétrole, désireux de vendre leurs derniers barils aux pays en développement, feraient encore baisser les prix, éliminant peu à peu les économies de combustibles liquides.

"Si l'énergie verte est plus compétitive que les combustibles fossiles, les gens iront dans cette direction. Mais les contraintes du monde réel commenceront à prendre le dessus", affirme Victor Flatt.

Les centrales électriques traditionnelles joueront un rôle moins important, car les objectifs de décarbonisation et les mandats nationaux imposent de réduire leur utilisation. Simultanément, une infrastructure solide de centrales à énergies renouvelables variables deviendra absolument cruciale.

Ces centrales devront être construites sur une vaste zone géographique, afin de garantir une interruption minimale de l'alimentation électrique. Par exemple, s'il fait un temps gris et sans vent à Dublin, l'électricité devra être acheminée depuis Oslo.

Cet essor de l'industrie manufacturière entraînera probablement la création d'emplois stables à long terme - un point positif net - mais pourrait aussi se traduire par des pertes d'emplois temporaires dans d'autres secteurs, comme celui du charbon.

Une autre contrainte redoutable est que l'énergie verte est notoirement peu fiable. L'hydroélectricité nécessite des pluies suffisantes pour assurer une alimentation constante en eau courante et peut causer des ravages sur les espèces aquatiques indigènes et leurs écosystèmes.

Les panneaux solaires photovoltaïques ont besoin d'un ciel dégagé et de soleil pour capter les photons de lumière nécessaires à la production d'électricité.

Les énergies renouvelables variables sont des générateurs d'électricité qui dépendent de la disponibilité de ressources intermittentes ; elles nécessitent donc des technologies complémentaires pour garantir le maintien de l'équilibre entre l'offre et la demande à tout moment, même en cas de changements saisonniers ou de scénarios catastrophes.

Une énergie verte illimitée donnerait presque certainement lieu à des méthodes innovantes pour utiliser et stocker l'énergie de manière économique et efficace, mais la création d'un excédent permanent d'énergie pourrait ne pas être économique.

"Il y aura des moments où nous aurons plus d'énergie que ce dont nous avons réellement besoin dans des endroits particuliers", explique Richard Green, professeur à l'Imperial College Business School de Londres et spécialiste de l'énergie durable.

"Trouver des moyens d'utiliser cette énergie supplémentaire à ces moments-là est une excellente idée, mais pas assez prévisible pour que les gens puissent planifier leur vie en conséquence." En tant que tel, les modes d'alimentation traditionnels pourraient encore être nécessaires en quantité limitée, de sorte qu'il puisse y avoir une mesure palliative si nous sommes à court d'électricité verte.

L'augmentation de la part des énergies renouvelables variables signifie que les systèmes électriques deviendront probablement plus flexibles. Bien entendu, la demande doit elle aussi être flexible. "Soit les gens paient un abonnement - un peu comme un forfait téléphonique - pour obtenir de l'énergie gratuite jusqu'à un certain montant", explique M. Green, "soit c'est un modèle de paiement au fur et à mesure".

Les prix de pointe d'Uber pourraient sembler relativement généreux. "Il faudrait que le prix crève le plafond une partie de l'année, chaque fois qu'il y a une pénurie de vent ou de soleil", explique Richard Green.

La question de la demande d'énergie verte ne se limitera pas aux ménages, bien sûr. Elle s'étendra aux entreprises et aux sociétés, en particulier aux entreprises technologiques - qui comptent parmi les plus gros consommateurs d'électricité.

Les centres de données des géants de la technologie tels qu'Amazon, Google, Facebook et Microsoft ont déjà besoin de dizaines de térawattheures (une unité égale à 1 milliard de kilowattheures d'électricité) par an pour maintenir leurs serveurs au frais. L'essor de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique exigeant davantage de puissance de calcul, ce chiffre ne fera qu'augmenter. Les investissements privés pourraient accélérer encore les nouvelles technologies et modifier les conditions économiques de leur déploiement par les grandes entreprises.

Toutefois, si les entreprises optent pour une énergie neutre en carbone, elles exerceront également une pression indirecte sur des terres déjà limitées par des utilisations concurrentes, l'urbanisation et le développement industriel, car il faudra construire davantage de centrales à énergies renouvelables pour satisfaire la demande.

À son tour, cette situation exercera une pression supplémentaire sur la planète : de nombreuses formes d'énergie renouvelable ou leurs processus de fabrication émettent dans l'air des gaz à effet de serre tels que le CO2 ou le méthane, car elles reposent sur des minéraux (cobalt, lithium et autres métaux de terres rares) qui ne peuvent actuellement être extraits ou construits qu'à l'aide de combustibles fossiles. L'extraction présente également un potentiel important de destruction irrémédiable des habitats des animaux et des plantes indigènes.

En d'autres termes, une énergie verte illimitée pourrait en fait être nuisible à l'environnement à court terme. Pourtant, les énergies renouvelables ont en fin de compte le pouvoir de réduire ou d'inverser notre production de carbone et d'éliminer des millions de décès causés par la pollution chaque année, ce qui fait de la décision de passer à l'énergie renouvelable l'une des questions les plus pressantes de notre époque.

L'énergie de fusion, qui produit de l'électricité en utilisant la chaleur des réactions de fusion nucléaire, est une technologie verte incroyablement prometteuse. Cette forme d'énergie permettrait de disposer de sources d'énergie que nous pourrions allumer et éteindre à volonté.

Elle pourrait éliminer les problèmes de combustible usé et de prolifération liés à la fission nucléaire. "La fusion est une voie vers des formes d'énergie propres", explique Joshua Rhodes, ingénieur en énergie à l'Université du Texas, à Austin (États-Unis). Il précise que "jusqu'à présent, personne n'a été capable de créer une réaction de fusion qui soit auto-entretenue" (une réaction qui produit plus d'énergie qu'elle n'en consomme).

Si le coût n'est plus un facteur, l'énergie verte illimitée sous forme de fusion pourrait transformer radicalement différents secteurs, notamment les transports, l'aviation et la fabrication. Ce changement contribuerait aussi grandement à réduire les émissions de carbone et l'ensemble des particules. Si nous assainissons les chaînes d'approvisionnement, nous pourrions être en mesure d'abandonner ou d'éliminer les sources d'énergie qui émettent des polluants dans l'atmosphère.

"Il y aura toujours des industries qui auront besoin d'une substance semblable à un combustible fossile, explique Joshua Rhodes, mais nous n'avons pas besoin de les extraire du sol : nous pouvons fabriquer un combustible synthétique."

Pour les opérations qui nécessitent beaucoup d'énergie dans un espace confiné, les combustibles liquides contenant du carbone peuvent être utiles, car ils maintiennent la stabilité des systèmes. Les vols long-courriers, par exemple, nécessitent actuellement une substance semblable à un combustible fossile.

Au lieu de carburéacteur, cependant, les avions pourraient fonctionner avec du méthane dérivé de l'hydrogène et du CO2, ou de l'ammoniac fabriqué à partir d'hydrogène et d'azote atmosphérique, tous deux pouvant être créés à l'aide d'électricité verte. Compte tenu de la contribution du secteur au climat - l'aviation est responsable de 2,5 % des émissions annuelles de CO2 -, ce changement serait à lui seul considérable.

D'autres technologies vertes, telles que le captage et le stockage du carbone, seront probablement nécessaires pour parvenir à des émissions nettes nulles.

Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) estime que "l'électrification, l'hydrogène, les matières premières biosourcées et leur remplacement et, dans plusieurs cas, le captage, l'utilisation et le stockage du dioxyde de carbone (CCUS), permettraient d'obtenir les importantes réductions d'émissions requises dans les industries à forte intensité énergétique pour limiter le réchauffement à 1,5 °C".

Mais le GIEC note également que ces options sont limitées par des contraintes institutionnelles, économiques et techniques - ce qui signifie qu'une énorme impulsion de politique fiscale de la part du gouvernement serait indispensable. "Pour maintenir l'augmentation de la température mondiale en dessous de 1,5 °C, le monde doit parvenir à des émissions nettes de carbone nulles entre 2050 et 2070", explique M. Rhodes.

"L'énergie propre est nécessaire, mais pas suffisante, pour atteindre cet objectif", précise-t-il.

Des pays comme le Costa Rica et la Norvège ont déjà atteint un grand nombre de leurs objectifs climatiques ambitieux ; d'autres pays sont loin d'avoir atteint les objectifs de zéro émission nette en 2050, nécessaires pour maintenir le réchauffement de la planète en dessous du seuil critique de 1,5 °C, fixé dans l'accord de Paris de 2015.

Même dans un monde où les énergies renouvelables sont illimitées, la stabilisation du secteur énergétique mondial restera hors de portée si les Etats ne parviennent pas à s'entendre sur une législation globale en matière de changement climatique, et ce rapidement.

Des crédits d'impôt pour l'achat de voitures et d'appareils à faibles émissions, un soutien à la construction de stations de carburant renouvelable et d'autres infrastructures, ainsi que des pénalités financières pour l'utilisation de combustibles fossiles pourraient accélérer le changement.

"Le plus grand obstacle à l'énergie verte n'est pas l'argent ni même la technologie ; c'est la politique gouvernementale", déclare M. Flatt.

Les politiques énergétiques peuvent varier au sein même des juridictions d'un pays, ce qui signifie que les progrès sont souvent lents. Il faut savoir que les localités doivent accepter des sites d'énergie renouvelable, maritimes et terrestres, avant que la demande d'énergie verte n'augmente.

"L'Europe a déjà accepté de tirer 20 % de son énergie de l'éolien offshore", explique M. Flatt. "Aux États-Unis, cependant, avec ses multiples juridictions, n'importe quel État peut opposer son veto à une ligne électrique. Il est essentiel que les législateurs se mettent d'accord sur l'endroit où les sources d'énergie - barrages hydroélectriques et parcs d'éoliennes - seront construites si nous voulons adopter pleinement une économie verte."

Enfin, une offre ininterrompue d'énergies renouvelables ne résoudrait pas nécessairement les problèmes d'équité dans le monde à court terme. Dans certains endroits, la disponibilité immédiate de l'éclairage, du chauffage, de la réfrigération et des transports est un luxe que peu de gens peuvent se permettre. T

out le monde n'aurait pas un accès immédiat à l'énergie verte même si elle était soudainement abondante, tandis que ceux qui y ont accès pourraient la gaspiller.

"Lorsqu'un produit de base devient moins cher, les gens ont tendance à en consommer davantage", explique M. Green. De même, une énergie verte illimitée pourrait conduire à des choix de conception tout aussi mauvais, qui entraîneraient des gaspillages, voire des pénuries, alors même que certaines parties du monde continueraient à s'en passer.

"C'est la recherche par l'homme des moyens permettant de faire face aux pénuries qui est généralement à l'origine du progrès", explique M. Green.

Il s'agit moins de surconsommation, qui tend à décrire l'épuisement d'une ressource, que de croissance de la consommation parce que la ressource est abondante au départ.

La ressource serait globalement disponible en quantité suffisante, mais cette abondance pourrait entraîner de nouveaux problèmes.

Ce phénomène a historiquement caractérisé d'autres diminutions du coût des ressources : lorsque nous rendons la nourriture bon marché et abondante en apprenant comment la traiter et la fabriquer à grande échelle, nous engendrons une crise d'obésité.

Lorsque nous imaginons des moyens de production du plastique bon marché, les océans sont soudainement envahis par nos sacs et bouteilles à usage unique. Un schéma similaire pourrait-il se produire si nous rendions l'énergie verte abondamment bon marché ?

Le passage à l'énergie renouvelable à l'échelle mondiale pourrait atténuer la crise du changement climatique, tout en donnant naissance à de nouvelles formes d'innovation et de commerce. Cela pourrait libérer du temps et de la main-d'œuvre pour les loisirs et d'autres activités. Mais nous devons rester réalistes. "Cela résout certains problèmes…" déclare M. Flatt.