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Transition énergétique : mieux comprendre les termes de la controverse

Publié en ligne le 2 février 2022 - Énergie - Climat
Introduction du dossier
Ce dossier de Science et pseudo-sciences a été élaboré par la commission « énergie-climat » de l’Afis. Bien entendu, les articles publiés restent de la responsabilité de leurs auteurs.

Remerciements à Olivier Appert, François-Marie Bréon, Bertrand Cassoret, Jean Fluchère, Gérard Grunblatt, Jean-Jacques Ingremeau, Frédéric Livet, Georges Sapy, Michel Simon.

Dossier coordonné par Jean-Paul Krivine

Dans son rapport spécial de 2019 [1], le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (Giec) indique que « du point de vue des lois de la physique et de la chimie, la limitation du réchauffement planétaire à 1,5 °C [par rapport à la période préindustrielle] est possible, mais qu’il faudrait, pour la réaliser, des transitions sans précédent à tous les niveaux de la société ». Cet objectif de 1,5 °C correspond à l’engagement pris en 2015 dans le cadre des Accords de Paris issus de la COP21 visant « à réduire considérablement les émissions mondiales de gaz à effet de serre et à limiter à 2 °C l’augmentation de la température mondiale au cours du siècle, tout en cherchant des moyens de ramener cette augmentation à 1,5 °C » [2].

Le Soleil, Edvard Munch (1863-1944)

Quasiment tous les pays du monde 1 élaborent des plans d’actions pour atteindre les objectifs qu’ils se fixent dans le cadre de ces accords. Ces plans jouent sur de nombreux leviers d’actions (énergie, industrie, agriculture, occupation des sols, aménagement du territoire et des zones côtières, etc.) visant à la fois à lutter contre le changement climatique et à s’adapter à ses effets.

Comme le souligne le Giec, ce sont des « transitions sans précédent » auxquelles il s’agit de procéder, et il est difficile de prédire ce qui sera réellement réalisé. L’Agence internationale de l’énergie note dans son rapport de 2021 [3] que « la trajectoire actuelle est très éloignée de celle envisagée dans le scénario “Zéro émission nette à l’horizon 2050” » permettant, selon elle, « une stabilisation de la hausse de la température moyenne mondiale à 1.5 °C, et […] la réalisation des autres objectifs de développement durable relatifs à l’énergie ». Le Giec indique que « si l’élévation des températures se poursuit au même rythme », c’est déjà aux alentours de 2040 que le réchauffement planétaire dû aux activités humaines atteindra 1,5 °C [4]. L’avant-propos du rapport souligne que « chaque fraction de degré en plus, chaque année, chaque choix compte » en termes de conséquences sur l’humanité et l’environnement.

La transition énergétique

L’énergie est au cœur de ces engagements. En effet, la combustion d’énergies fossiles est la première source d’émissions de dioxyde de carbone (CO2), et donc la cause principale du réchauffement climatique. Ainsi, la plupart des pays adoptent des plans pour une « transition énergétique », souvent inscrits dans un objectif de « neutralité carbone » (comme c’est le cas de l’Union européenne qui se fixe l’échéance de 2050 [5]).

Les impacts des mesures envisagées sont colossaux et suscitent donc légitimement de nombreuses interrogations et controverses. L’Agence internationale de l’énergie constate ainsi que « les engagements pris par les gouvernements à ce jour – même s’ils sont pleinement atteints – sont bien en deçà de ce qui est nécessaire pour atteindre la neutralité carbone en 2050 » [6].

Les choix à faire sont d’abord des choix politiques aux lourdes conséquences économiques et sociales. Mais, s’agissant d’énergie, ils sont fortement structurés par des considérations techniques et scientifiques complexes.

L’énergie est partout dans la vie de nos sociétés. Elle a accompagné la croissance économique observée depuis plus d’un siècle. Ce sont les énergies fossiles, avec leurs caractéristiques particulières (bon rendement énergétique, exploitation relativement aisée, facilement transportables pour le pétrole) qui en ont été le fondement, représentant aujourd’hui environ 80 % du total de l’énergie consommée dans le monde [7]. Comment est-il alors possible en trois décennies de sortir de cette dépendance ? Allons nous, avec les transitions énergétiques, entrer dans une phase de décroissance économique, qu’elle soit décidée par « l’urgence climatique » ou imposée par les contraintes sur les ressources disponibles ? Ou, au contraire, sera-t-il possible de découpler la croissance économique des émissions de CO2 par une électrification massive des usages, une efficacité énergétique largement améliorée et une forte décarbonation de la production d’électricité ? Et qu’entend-on par croissance et décroissance ? Quelle est la nature du lien entre énergie et croissance ?

L’Afis ne préconise aucune décision politique. Elle n’affirme pas non plus que les connaissances scientifiques imposent un choix particulier parmi les différentes alternatives possibles. Mais bien poser le débat au regard de certaines connaissances scientifiques peut aider à mieux en comprendre les enjeux (voir l’article de JeanPaul Krivine « Énergie, climat, croissance et décroissance »).

La place de l’électricité

Le « mix énergétique » (ou bouquet énergétique) désigne la contribution respective des différentes sources d’énergie primaire à la consommation totale d’énergie finale. Par énergie primaire, on désigne l’énergie non transformée, disponible à l’état naturel (par exemple le charbon, le pétrole brut, le gaz naturel, le vent, l’uranium, le rayonnement solaire, etc.). L’énergie finale, par opposition, est celle qui est directement utilisable par un consommateur (à la prise de courant, à la station-service…). Elle est le produit d’un processus industriel de transformation (voir l’article de Bertrand Cassoret « Énergie primaire ou énergie finale ? »).

Il n’existe pas, à l’heure actuelle, de technologie utilisable à grande échelle permettant de continuer à avoir recours à ces sources d’énergie sans relâcher du CO2 dans l’atmosphère. L’électricité apparaît donc comme un moyen potentiellement efficace pour « décarboner » le mix d’énergie finale. En effet, sa production, bien qu’encore largement carbonée (en 2019, 63 % de l’électricité produite dans le monde est d’origine fossile [8]), peut se faire en ayant recours à des moyens émettant peu de CO2 (énergies renouvelables ou nucléaire et, potentiellement, utilisation de combustibles fossiles avec capture et séquestration du CO2).

Selon les évaluations de l’Agence internationale pour l’énergie, en 2019 et à l’échelle mondiale, l’électricité ne compte que pour un peu moins de 20 % dans le total d’énergie finale (mais c’est un doublement par rapport à 1973) [9]. En France, cette part est de l’ordre de 25 % [10].

Ainsi, les plans de transition énergétique prévoient-ils tous un retrait progressif des énergies fossiles et un développement de moyens de production d’électricité peu émetteurs de carbone. Ces plans s’accompagnent également d’une forte électrification de nombreux usages (là où c’est possible : chauffage, véhicules, certains procédés industriels, etc.).

Bien entendu, cette électrification ne fait sens que si la production d’électricité est elle-même largement décarbonée, ce qui n’est en général pas le cas aujourd’hui. Les énergies fossiles occupent en réalité une part très variable d’un pays à l’autre dans la production d’électricité : 9 % en France, 45 % en Allemagne, 63 % aux États-Unis et 70 % en Chine [9]. Et l’on constate que des stratégies différentes sont adoptées en France (voir l’article de Maxence Cordiez « Transition énergétique : pourquoi et comment ? ») et en Allemagne (voir l’article de François-Marie Bréon « La transition du secteur électrique en Allemagne »), où les places accordées au nucléaire et aux énergies renouvelables ne sont pas les mêmes.

Il est d’ailleurs paradoxal que la question de l’électricité en France, déjà largement décarbonée, y cristallise la plupart des discussions, au risque de mettre au second plan des enjeux fondamentaux de la transition énergétique (comme, par exemple, la production de chaleur ou l’efficacité thermique des bâtiments).

Les études prospectives pour 2050

Prométhée fait présent du feu à l’Humanité, Heinrich Füger (1751-1818)

De nombreux scénarios prospectifs sont élaborés au niveau mondial, au niveau européen et au niveau national. L’année 2050 est souvent prise en référence et elle correspond à la date de neutralité carbone que l’Union européenne a choisie comme objectif.

Quand on s’intéresse à l’énergie, et plus spécifiquement à l’électricité, quelques hypothèses structurantes sont au cœur des controverses. C’est en particulier le cas des estimations du niveau de consommation qui sera atteint (voir encadré ci-dessous) ainsi que la place des énergies renouvelables et du nucléaire dans le « mix électrique ». La maturité des technologies (capture et séquestration de CO2, stockage d’électricité, batteries, etc.) et les ressources en matières premières sur lesquelles s’appuient les différents scénarios sont également déterminantes. Et bien entendu, les dimensions sociales conditionnent la faisabilité et l’acceptabilité de ces scénarios.

L’évolution de la consommation d’énergie finale (France, 2050)
Stratégie nationale bas carbone du gouvernement français (SNBC)

Évolution de la consommation d’énergie finale et de la part de l’électricité en France métropolitaine (historique et projections de la Stratégie nationale bas carbone). On notera une forte baisse de la consommation totale à l’horizon 2050 et une augmentation modérée de la consommation d’électricité (mais qui, étant donné la diminution de la quantité totale, acquiert une place prépondérante).

Source : « Futurs énergétiques 2050 : les scénarios de mix de production à l’étude permettant d’atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050 », RTE, octobre 2021.

En France, RTE, le gestionnaire du réseau de transport est responsable du bon fonctionnement de l’ensemble du système électrique à toutes les échelles de temps (du « temps réel » à la prospective). Il vient de publier (octobre 2021) un rapport très détaillé décrivant six scénarios possibles pour 2050, allant d’un mix 100 % renouvelable à un autre comportant 50 % d’électricité d’origine nucléaire, assortis de diverses variantes portant sur différents niveaux d’électrification des usages, de réindustrialisation de la France et de « sobriété énergétique » [11]. Ces scénarios sont analysés selon de nombreux critères (émissions de CO2, coût du kWh produit, besoin en développement d’infrastructures de réseau, occupation des sols, stabilité de fonctionnement et besoins en métaux rares) et les coûts associés sont présentés. Il met en évidence la pertinence technico-économique d’un mix équilibré entre nucléaire et renouvelables (voir l’article de Georges Sapy « “Futurs énergétiques 2050” : l’étude prospective du gestionnaire du système électrique français »). Pour autant, la controverse n’est pas éteinte par ce rapport qui n’aborde pas les dimensions sociales (ce n’était pas son objectif). Mais certaines hypothèses font l’objet de controverses. Ainsi, en particulier, celles relatives aux consommations annuelles en 2050 (645 TWh, avec des variantes allant de 555 à 754 TWh) sont jugées par certains trop faibles au regard des besoins (électrification des usages, réindustrialisation), et bien en deçà des estimations faites par l’Académie des sciences (entre 700 et 900 TWh [12]) et l’Académie des technologies (840 TWh [13]). À l’inverse, les tenants d’un « tout renouvelable » qui fondent leurs scénarios sur une forte sobriété énergétique envisagent des cibles de l’ordre de 550 TWh à cet horizon de temps (comme par exemple, l’association négaWatt [14]). Soit une quasi-stabilité d’ici 2050 en tenant compte de l’évolution démographique.

L’électricité nucléaire

Le nucléaire occupe une place particulière dans les débats autour de la transition énergétique. L’espace médiatique est saturé d’informations et de désinformation à son sujet. Une photo du panache s’échappant d’une centrale nucléaire est souvent présentée pour illustrer un article traitant de l’impact des activités humaines sur le climat. En réalité, ce panache est composé de vapeur d’eau et, bien que la vapeur d’eau soit un gaz à effet de serre, son rejet est sans effet sur le climat.

L’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN, établissement public sous la tutelle conjointe des ministres chargés de la Défense, de l’Environnement, de l’Industrie, de la Recherche et de la Santé) publie régulièrement des rapports et des notes d’information relatives à de nombreuses questions touchant à l’exploitation des centrales nucléaires (risques liés aux aléas climatiques et installations nucléaires [15], risques sismiques [16], contrôle des rejets en aval des centrales nucléaires [17], durée de vie à la conception [18], etc.). Mais ils sont souvent ignorés dans la couverture médiatique des controverses. Régulièrement, de nouveaux sujets font leur apparition comme, par exemple, les importantes déperditions thermiques qui auraient un impact significatif sur l’environnement (voir l’article de François-Marie Bréon « Des impacts cachés de la production électrique ? »).

Il n’est donc pas étonnant de constater le très fort décalage de l’opinion publique avec certains faits avérés comme, en particulier, la très faible contribution du nucléaire aux émissions de gaz à effet de serre y compris en considérant l’ensemble du cycle de vie (incluant la construction des centrales, leur exploitation et leur démantèlement, l’extraction de l’uranium et la gestion des déchets) (voir l’article de Jean-Jacques Ingremeau « Quelle représentation les Français ont-ils du nucléaire ? »).

Pour autant, la sûreté de fonctionnement et les risques d’un accident nucléaire sont un sujet majeur et une interrogation légitime (voir encadré).

Début 2021, à l’échelle mondiale, 450 réacteurs nucléaires sont en exploitation, répartis dans une trentaine de pays. Ils fournissent 10 % de l’électricité produite dans le monde. Quelques pays opérant des centrales nucléaires ont décidé de sortir de cette énergie à des échéances allant de 2022 à 2060 (en particulier l’Allemagne, la Suisse, l’Espagne, la Belgique, la Corée du Sud et Taïwan). Mais d’autres, au contraire, ont décidé de relancer ou de développer cette énergie (54 réacteurs étaient en construction à l’été 2020, dont 15 en Chine) [19].

En France, le président de la République a annoncé le 9 novembre 2021 la relance de la construction de réacteurs nucléaires. Au niveau européen, le recours au nucléaire fait l’objet de fractures entre les États qui se sont cristallisées autour du « pacte vert » de l’Union européenne et la labellisation des « énergies vertes » qui pourraient bénéficier de financements facilités. La question s’est en particulier focalisée sur l’inclusion ou non du nucléaire et l’acceptation temporaire du gaz naturel (qui est une énergie fossile) (voir l’article de Gérard Grunblatt « Le gaz et le nucléaire dans la taxonomie verte de l’Union européenne »).

Stockage électrique, recyclage du combustible nucléaire : des paris technologiques ?

La difficulté du stockage de l’électricité constitue le talon d’Achille des scénarios se fondant sur une très forte pénétration des sources de production d’électricité intermittentes (solaire photovoltaïque et éolien), en particulier dans des scénarios ne supposant pas une forte limitation des consommations. Aujourd’hui, on ne dispose pas des technologies permettant, aux échelles de temps requises et à un coût acceptable, de stocker le surplus de production des périodes ensoleillées ou de vent fort. Plusieurs pays mettent de grands espoirs sur le stockage sous forme d’hydrogène. Sur quoi sont-ils fondés ? Et en quoi consiste cette technologie ? Quelles sont ses potentialités et ses limites, ses difficultés de mise en œuvre ?

Dans un autre ordre d’idées, l’énergie nucléaire produit aujourd’hui des déchets à haute activité et vie longue qui sont destinés à être stockés en couche géologique profonde (voir le dossier de Science et pseudo-sciences n° 334, avril 2018). La technologie des réacteurs nucléaires de quatrième génération (« surgénérateurs ») permet de valoriser énergétiquement l’isotope non fertile de l’uranium qui représente plus de 99 % de l’uranium naturel. La quantité de déchets produite est réduite et elle repousse à très long terme l’épuisement des ressources en uranium. En quoi consiste cette technologie ? Quelle est sa maturité ? Quels sont ses avantages et inconvénients ?

La sûreté nucléaire

L’énergie nucléaire est une énergie extrêmement concentrée. C’est à la fois sa force (surfaces réduites, faible utilisation des ressources) et sa faiblesse (danger important, gestion des risques bien plus complexe). En France, et particulièrement depuis les accidents de Three Mile Island aux Etats-Unis en 1979, de Tchernobyl en 1986 et de Fukushima en 2011, l’encadrement réglementaire s’est considérablement renforcé. Une autorité de contrôle indépendante a été mise en place en 2006 (l’Autorité de sûreté nucléaire – ASN – qui a pris la place de divers services ministériels). Avec l’appui technique et scientifique de l’IRSN, elle procède à des analyses et des inspections. C’est dans ce cadre que de très nombreux scénarios d’accidents sont étudiés et mis à jour. En prendre connaissance permet de se faire une meilleure idée de l’analyse du risque tel qu’il est conçu en France et de comprendre ce qui est prévu dans les pires scénarios envisagés (voir l’article de Jean-Jacques Ingremeau, « Sûreté nucléaire en France et conséquences radiologiques en cas d’accident » qui sera publié dans la seconde partie de notre dossier).

Ces questions seront traitées dans la seconde partie de notre dossier, à paraître dans le prochain numéro de Science et pseudo-sciences.

Conclusion

Les articles que nous présentons dans ce numéro de Science et pseudo-sciences n’ont pas pour objectif de déclarer ce que devraient être les choix politiques et sociétaux en matière de transition énergétique. Ils proposent un éclairage, aussi factuel que possible, permettant de mieux comprendre les controverses. Les modalités de la transition énergétique relèvent d’une réflexion complexe qui implique de nombreuses dimensions (technique, économique, gestion des risques, legs aux générations futures, choix de mode de vie...) et qui fait souvent l’objet de présentations biaisées ou erronées, tant des enjeux contradictoires s’opposent. Le lecteur non spécialiste devra parfois accepter de fournir un effort de lecture. Mais c’est la condition indispensable pour se forger une opinion qui s’éloigne des idées reçues et des a priori.

Références


1 | « Réchauffement planétaire de 1,5 °C », Giec, 2018, résumé à l’intention des décideurs.
2 | « L’Accord de Paris », sur le site de l’ONU.
3 | “World Energy Outlook 2021”, résumé, Agence internationale de l’énergie.
4 | « Réchauffement planétaire de 1,5 °C », Giec, 2018, Foire aux questions (FAQ).
5 | « Stratégie à long terme à l’horizon 2050 », Commission européenne.
6 | « Net Zero by 2050 – A Roadmap for the Global Energy Sector », Agence internationale de l’énergie, mai 2021.
7 | “World Energy Balances : Overview (2020)”, Agence internationale de l’énergie.
8 | “Electricity Mix”, Our World in Data.
9 | “Key World Energy – Statistics report”, Agence internationale de l’énergie, septembre 2021.
10 | « Bilan énergétique de la France en 2019 – Données provisoires », avril 2020, Commissariat général au développement durable, ministère de la Transition écologique et solidaire.
11 | « Futurs énergétiques 2050 : les scénarios de mix de production à l’étude permettant d’atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050 », RTE, octobre 2021.
12 | « L’apport de l’énergie nucléaire dans la transition énergétique, aujourd’hui et demain », Avis de l’Académie des sciences, 8 juillet 2021.
13 | « Perspective de la demande française d’électricité d’ici 2050 », Avis de l’Académie des technologies, 10 mars 2021.
14 | « Scénario négaWatt 2022 », présentation faite le mardi 26 octobre 2021 à l’Espace Saint-Martin.
15 | « Risques liés aux aléas climatiques », base de connaissances de l’IRSN.
16 | « La prise en compte du risque sismique pour les sites des installations nucléaires », base de connaissances de l’IRSN.
17 | « Le contrôle des rejets en aval des centrales nucléaires », base de connaissances de l’IRSN.
18 | « Quelle est la durée de vie d’une centrale ? », IRSN.
19 | « Le nucléaire dans le monde », sur le site de la SFEN, 2021.

1 À ce jour, 195 pays ainsi que l’Union européenne ont adhéré aux Accords de Paris.


Thème : Énergie

Mots-clés : Climat