Le 17 juin dernier, l'Auvergne Business Club a organisé à Clermont-Ferrand un colloque sur le thème "énergie et environnement". Nous avions la chance de recevoir quelques grands spécialistes de la question : Bruno Bensasson, ingénieur des mines, conseiller technique au cabinet de François Loos, ministre de l'industrie ; Claude Presta, directeur à la Direction de l’innovation et des technologies émergentes du groupe Areva ; Daniel Ballerini, ancien chef de département de l'Institut français du pétrole ; et François-Dominique de Larouzière, directeur scientifique de Vulcania.
Energie et développement
Un graphique sur les besoins en énergie depuis l'homme de Cro-magnon jusqu'au 21 ème siècle est particulièrement révélateur des besoins de l'homme moderne. Mais une autre courbe va faire le lien entre l'espérance de vie et l'énergie dépensée par habitant. On peut affirmer que l'homme ne vit pas seulement d'amour et d'eau fraîche, il lui faut de l'énergie. Toutes les énergies ont leurs nuisances, mais le plus grave serait sans doute la pénurie. Les Gaulois s'inquiétaient déjà d'une pénurie de sangliers dans la forêt. Mais il faut souligner que la forêt, non plantée, ne devait être qu'un vaste taillis. L'homme ne fait pas que voler l'énergie à la nature, il sait aussi la créer et la valoriser. Mais, si l'on découvre encore de nouveaux gisements de pétrole, la consommation est à un tel niveau que la différence découverte/consommation est déficitaire. La raréfaction progressive de ressources en hydrocarbures, la géopolitique face à la nécessaire sécurité d'approvisionnement, la pollution, l'effet de serre, et enfin l'évolution démographique, font que l'inquiétude gauloise devient une réalité.
Toutes les énergies
Les besoins en énergie sont immenses et ne cessent de croître. Il y a lieu de considérer toutes les formes d'énergie car les unes sont complémentaires des autres. Toutes ont leurs avantages et leurs défauts, mais toutes doivent trouver leur place pour une meilleure gestion des richesses de la planète. Le charbon est abondant et bien réparti, il sera encore généreux pour des siècles ; mais il engendre pollution, accidents de mines et effet de serre. Le pétrole est commode à transporter et à stocker, c'est la source idéale de carburants, c'est aussi un matière première chimique ; en revanche, il est moins abondant, très mal réparti, et est sujet à des marées noires et à l'effet de serre. Le gaz peut souvent se substituer au pétrole, il est plus propre mais moins facile d'emploi ; par ailleurs, il est également mal réparti sur le globe, sujet à des explosions et à l'effet de serre. L'hydraulique est renouvelable, et bon marché dans les sites favorables ; mais les bons sites sont souvent éloignés (d'où l'importance du réseau de transport), ils inondes les terres fertiles et méritent une surveillance particulière contre les ruptures de barrage. L'uranium est bien réparti sur le Globe, l'énergie nucléaire est très concentrée et son coût est presque indépendant du prix de l'uranium ; en revanche, il produit des déchets radioactifs, il nécessite une technologie complexe et exige une sûreté sophistiquée. Le solaire, l'éolien, la bio-masse, la géothermie, le mouvement des marées et celui de la houle sont renouvelables mais leur défaut est l'intermittence et le coût.
Le développement durable
"Le développement durable est celui qui satisfait les besoins de notre génération sans compromettre la capacité des générations futures à satisfaire les leurs" selon la Commission Mondiale pour l'Environnement et le Développement (WCED, 1987, "Notre Futur Commun"). Il convient de ne pas épuiser trop vite les ressources non renouvelables, ne pas porter d'atteinte irréversible à l'environnement humain, et ne pas léguer de problème insoluble, surtout dans le domaine de la santé. Le principal défi que pose la menace climatique est sans doute le gaz carbonique (CO2). L'ironie de l'histoire est que le pétrole est vraisemblablement le résultat d'une libération de CO2 du fond des océans, lorsque des organismes vivants (algues, planctons, etc.) meurent et se sédimentent c'est-à-dire s'incorporent à la roche puis s'enfoncent dans la terre et se réchauffent sous l'effet de la géothermie … Mais il faut 400.000 ans, c'est prescrit ! Aujourd'hui la maîtrise du CO2 exige de produire des énergies qui ne dégagent pas de gaz carbonique (comme l'énergie nucléaire ou les énergies renouvelables) ou de séquestrer le CO2.
Place de l'électricité
Le Monde compte 446 centrales nucléaires en fonctionnement dans des pays représentant 64 % de la population mondiale. 32 réacteurs sont en construction et 37 en projet. L'Europe compte 151 réacteurs en fonctionnement qui produisent 35 % de l'électricité totale. L'énergie nucléaire est donc la première source d'électricité, devant le charbon 31 %, le gaz 13 % et l'hydraulique 11 %. Certains pays comme l'Allemagne se refusent au nucléaire, mais paradoxalement, n'hésitent pas à importer de l'électricité de France, donc d'origine nucléaire. En 1980, un référendum avait conduit la Suède à renoncer au nucléaire, mais depuis, ils ont décidé d'exploiter leurs centrales jusqu'à la fin de leur durée de vie (qui ne cesse d'augmenter au fur et à mesure des avancées technologiques). La Finlande, hostile au nucléaire, a pourtant commandé une centrale de 3 ème génération (EPR).
Politique énergétique française
Quatre objectifs résument la politique de la France en matière d'énergie. Premièrement, assurer la sécurité d'approvisionnement ; ce qui implique une relative autonomie du pays en matière de production ou de fourniture, mais aussi une sécurité technique (voir les problèmes de réseaux de transport expliqués par André Merlin). Deuxièmement, lutter contre l'effet de serre ; et l'ambition est de réduire par quatre d'ici 2050 les émissions toxiques : à ce sujet, le souci principal est celui des transports de personnes ou de marchandises. Troisièmement, garantir un prix compétitif de l'énergie. A ce sujet, notons que la facture énergétique a fait un bond de 24 % en 2005. Les 28 milliards d'€ de dépenses énergétiques totales représentent 1,8 % du PIB. Quatrièmement, permettre l'accès de tous à l'énergie.
Trois axes d'action sont privilégiés. D'une part, maîtriser la demande d'énergie au rythme de - 2 % par an jusqu'en 2015, puis - 2,5 % par an jusqu'en 2030. D'autre part, développer la recherche dans le domaine de l'énergie (pile à hydrogène, séquestration du CO2, solaire photovoltaïque, bâtiment à énergie positive, biocarburants, etc.). Enfin diversifier les sources d'approvisionnement énergétiques (21 % d'électricité renouvelable en 2010 et un réacteur EPR, + 50 % de chaleur renouvelable en 2010, et une production de biocarburants passant de 2 % à 5,75 % en 2010).
Contrairement à une idée reçue, la France est le premier producteur d'énergies renouvelables dans l'Union européenne (16,6 millions de tonnes équivalent pétrole) devant la Suède (14,1 Mtep) et l'Allemagne (12,8 Mtep). Mais il convient de diversifier encore le bouquet énergétique. Les énergies renouvelables engendrent 35.000 emplois dans l'industrie (en 2004) et 75.000 emplois induits dans la forêt et l'agriculture.
Les transports
Tous les schémas, graphiques, courbes et autres patatoïdes montrent que le problème principal de la maîtrise de l'énergie est celui lié aux transports terrestres, maritimes ou aériens. Il est économiquement et écologiquement anormal que le conteneur soit boudé au profit des camions ; et le fret aérien est un véritable scandale écologique. Pourtant, il existe bien des méthodes révolutionnaires tel le transport sous vide (ou sous dépression) qui permet d'expédier l'équivalent d'un conteneur voire d'un wagon à 2.000 km/h. Un tel projet, possible techniquement, serait un programme aussi audacieux que le lancement du chemin de fer au 19 ème ou du programme Apollo. Pour l'instant l'effort est donc porté sur le carburant lui-même en misant sur les biocarburants.
Les biocarburants
Les stations services ne seront pas dotées de pompes à biocarburants autonomes. Les biocarburants sont destinés à être insérés dans les carburants (essence, gazole) afin de réduire la production de gaz à effet de serre, de réduire toute autre sorte de pollution, et de réduire la dépendance énergétique pétrolière dans des conditions économiques acceptables. Le schéma page suivante montre les filières de la fabrication de biocarburants.
Les biocarburants offrent un indice calorifuge comparable à celui du gazole et se mélangent aisément avec lui en améliorant le pouvoir lubrifiant des gazoles fortement désulfurés. Par ailleurs, ils ne conduisent pas à modifier le moteur de façon significative. Ils sont faits à partir de betterave, de canne à sucre, de sorgho sucrier, ou de céréales comme le blé, le maïs et l'orge. On en fabrique également à partir de résidus agricoles et forestiers, de cultures dédiées et de déchets organiques. Le coût de telles matières premières est faible, leur culture n'entre pas en compétition avec la filière alimentaire.
Notes prises par Bruno Chavialle
La géothermie
Si l'Auvergne est prédisposée à utiliser une énergie renouvelable, c'est bien la géothermie. N'oublions pas les sources de Chaudes-Aigues (Cantal) qui coulent à 82 °C. L'Auvergne Business Club a donc invité François-Dominique de Larouzière, directeur scientifique de Vulcania, pour nous en parler.
La Terre produit de la chaleur. Cela vient de la désintégration naturelle d'éléments tels que l'uranium (U), le thorium (Th) et le potassium (K). C'est pourquoi la température s'élève quand on s'enfonce dans les mines. On appelle "gradient géothermique" l'élévation de température sur une profondeur de 1 km. En moyenne, on compte 20 à 30 °C par kilomètre. Mais ce gradient géothermique peut être beaucoup plus élevé dans certaines configurations géologiques particulières. Notamment en Auvergne où les volcans ne sont pas éteints mais seulement endormis. Une partie de cette chaleur, dite "fluide vert", se stocke dans certaines parties du sous-sol, en général dans des nappes d'eau souterraines. Il convient donc de faire circuler de l'eau ou un fluide approprié qui descend froid de la surface et remonte chaud. C'est simple comme bonjour, sauf que l'eau des nappes étant fortement chargée en sels, les échangeurs et les tubes de forage doivent être soigneusement protégés contre la corrosion. Renouvelable, constante, non polluante, la géothermie ouvre aujourd’hui de vastes perspectives en matière d’énergies renouvelables.
Historique
La découverte d’énergies plus facilement mobilisables (charbon, pétrole) n’a guère encouragé le développement de la géothermie. Mais l’épuisement programmé des réserves d’énergies fossiles, la nécessité de préserver l’environnement et le réchauffement climatique dû à l’effet de serre imposent de donner toute leur place aux énergies renouvelables. En France métropolitaine, l’exploitation industrielle de la géothermie (basse énergie) a débuté dans les années 60, culminant au début des années 80. Mais la baisse brutale du prix du pétrole en 1986 a fortement freiné son développement. Un regain d’intérêt s’est fait jour récemment avec l’avènement du concept de développement durable et la volonté de lutter contre l’effet de serre. Cela devient une obligation du fait des directives européennes.
Une énergie renouvelable
Les stocks d'eau chaude souterrains peuvent être considérés comme renouvelables dans le sens où ils sont en permanence réchauffés. Toutefois, le rythme d'exploitation du stock ne doit pas excéder celui du renouvellement. La géothermie très basse énergie exploite des réservoirs situés à moins de 100 mètres de profondeur et prélève seulement quelques degrés à des eaux superficielles dont la température est inférieure à 30°C. On l’utilise pour le chauffage ou la climatisation, via une pompe à chaleur.
Les ressources géothermales basse énergie (Température = 50° à 100°C ; profondeur = 1 à 2,5 km) sont très fréquentes. L'eau chaude est directement exploitable lorsqu'elle est suffisamment pure, pas trop chaude ni sous trop forte pression. Sinon, l'utilisation d'échangeurs, dits "doublets" est nécessaire pour que l'eau chaude communique sa chaleur à de l'eau contenue dans un circuit secondaire de chauffage. Le "doublet" se compose de deux puits : un puits par lequel on pompe l'eau de la nappe et un autre par lequel on réinjecte l'eau dans la nappe, à une température d'environ 25° C, après en avoir soutiré la chaleur au moyen d'un échangeur. En France, les gisements de basse énergie sont principalement le Bassin parisien, le Bassin aquitain et la vallée du Rhône.
Les gisements de moyenne énergie (Température = 90° à 150°C ; profondeur = 2 à 3 km) permettent la production d'électricité. Ils sont peu importants en France ; il en existe en Alsace et en Limagne (Auvergne).
Les sites de stockage haute énergie existent dans les régions volcaniques où de la vapeur d'eau ou de l'eau sous pression est disponible à faible profondeur (Température = 150° à 400°C ; profondeur = 0,2 à 3 km). Les grandes installations sont bien connues : Larderello en Italie (un siècle après sa mise en exploitation, le site géothermique de Larderello atteint une production de 800 MW, couvrant 30 % des besoins électriques de la Toscane), Monte Amiata (Italie), The Geysers (Californie) avec 1.000 MW, Wairakei et Broadlands (Nouvelle-Zélande), etc. La France a une installation à Bouillante (Guadeloupe) : 5 MW. Les Philippines ont récemment accédé au rang de «grand» dans ce domaine : 5.330 MW.
L'inventaire
Inventorier les ressources géothermiques de la France n’est pas une idée nouvelle. Il y a vingt ans, accompagnant le véritable "boom" de la géothermie, des campagnes d’inventaires avaient déjà été menées par le bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), notamment dans les bassins sédimentaires (Alsace, Provence, Aquitaine, Bassin parisien) et dans le Massif Central. Dans les Limagnes de Loire et d’Allier, en Auvergne, des fossés d’effondrement remplis de sédiments (graben) datant de l’Oligocène (- 38 à - 24 millions d'années) sont de véritables pièges à fluides, et présentent un fort gradient géothermique (de 100°C à 1 500 mètres), soit presque le double de la moyenne des bassins sédimentaires.
Les travaux du projet Copgen (Compilation du potentiel géothermique national) pourraient ainsi déboucher, en Auvergne, sur des préconisations de recherches plus pointues dans certaines zones, en fonction de besoins en chauffage identifiés : création d’un équipement public (hôpital, caserne de pompier, etc.) ou d’une zone d’habitat collectif. La méthodologie mise au point a aussi vocation à être transposée par exemple dans le fossé rhénan ou la Bresse.
Bilan
La géothermie peut être considérée comme l'énergie la moins chère pour éviter l'émission de gaz carbonique. Par ailleurs, elle est une énergie propre qui n'émet pas ou peu de polluants. Son exploitation ne génère pas de flamme, pas d'odeurs, pas de fumée, pas de ramonage, etc. En revanche, selon la nature du sol, les coûts de forage sont très élevés, mais le coût d'exploitation est quasiment nul. Il convient d'être prudent, l'épuisement de la ressource est possible sur certains stocks trop petits lors de leur exploitation. L'expansion de la géothermie se heurte également à l'absence de réelle volonté politique, exprimée notamment dans la lourdeur des taxes. Les seuls risques de pollution existants sont de rejeter à la surface du sol l'eau extraite si celle-ci contient des métaux lourds. Ce risque est évité lorsqu'elle est réinjectée en sous-sol.
Perspectives
En France, plus de 200.000 équivalents-logements sont actuellement raccordés à des réseaux de chaleur utilisant prioritairement l'énergie géothermique. Avec une production de l'ordre de 200.000 tonnes équivalent pétrole (tep) par an, la contribution de la géothermie au bilan énergétique national se situe aujourd'hui bien avant celle des énergies solaire et éolienne. La capacité de production des installations géothermiques installées dans 18 pays était d'environ 5.800 MW en 1990, elle dépasserait aujourd'hui les 10.000 MW.
Notes prises par Florence Gladel
L'IFMA de Clermont-Ferrand
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