Les énergies renouvelables dans le canton de Vaud

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1 Les énergies renouvelables dans le canton de Vaud Travail de Maturité fait par Emile Soutter et Praveen Thampi 3M9 Le 8 novembre 2010 Supervisé par M. Cédric Monod

2 Résumé Durant les dernières décennies, notre civilisation s est caractérisée par un gaspillage insensé des ressources énergétiques. Si la croissance de la consommation continue à ce rythme-là, les réserves d uranium, de gaz et de pétrole seront épuisées dans un siècle environ. Intuitivement, nous savons que nos enfants ne pourront pas vivre dans la même société de consommation que nous aujourd hui. Le temps des énergies fossiles et des centrales nucléaires doit laisser place aux énergies durables. Oui, mais quelle est l ampleur de la tâche? En Suisse, dans le canton de Vaud, quelle est la situation de ces énergies renouvelables? Est-ce possible pour notre société de se passer de pétrole? Ce travail de maturité a pour but de présenter un état des lieux des énergies renouvelables dans le canton de Vaud. Aujourd hui, énergétiquement, le canton de Vaud dépend de ses régions limitrophes, car sa production d énergie ne correspond qu à un dixième de l énergie que les Vaudois consomment en énergie. Nous étudions ici ce qui peut être fait pour améliorer cette situation à long terme : l énergie des rivières encore inexploitées, la part des forêts qui peut être coupée sans diminuer la surface des forêts au long terme, les zones propices à l installation d éoliennes, ce que représente le solaire, les déchets que l on incinère, l efficacité énergétique ou encore l utilisation de la géothermie. Le rêve d une société autosuffisante à elle-même consommant 100% d énergies renouvelables existe-t-il? Que peut-on estimer de la situation du canton à ce niveau dans quinze, vingt ans? 1

3 Table des matières 1. Motivations 4 2. Problématique 6 3. Questions de recherche 7 4. Introduction sur les énergies renouvelables Présentation des énergies renouvelables Situation actuelle dans le monde Situation actuelle en Suisse Historique des énergies renouvelables en Suisse Localisation actuelle et production des énergies renouvelables 23 dans le canton de Vaud 6.1 Situation actuelle dans le canton de Vaud Limites de la recherche L énergie hydraulique L énergie de la biomasse L énergie solaire photovoltaïque L énergie solaire thermique L énergie géothermique Bilan global d énergie Recensement des énergies renouvelables dans la commune de Crissier Explication du choix Carte d identité 37 2

4 7.3 Recensement des énergies renouvelables Calculs Avenir énergétique des énergies renouvelables dans le canton de Vaud Potentiel de l énergie éolienne Potentiel de l énergie hydraulique Potentiel de l énergie de la biomasse Potentiel de l énergie solaire photovoltaïque Potentiel de l énergie solaire thermique Potentiel de l énergie géothermique Efficacité énergétique Potentiel global Conclusion Sources Bibliographie Netographie Remerciements Annexes 3

5 1. Motivations Les énergies renouvelables sont un sujet d actualité. L étude faite par le projet Desertec 1 montre que d ici 2050, il faudra trois planètes Terre pour satisfaire les besoins en ressources de l humanité. Les ressources de la planète s épuisent. L effet de serre s intensifie et devient une menace plus réelle chaque année. Notre avenir dépend directement des énergies renouvelables, puisque les ressources primaires ne sont pas inépuisables et c est donc le devoir de notre génération de maintenir la Terre en bonne condition. Ce qui nous motive dans ce travail est le fait d étudier l avenir des énergies renouvelables au niveau du canton de Vaud. Où en sommes-nous? Est-ce réaliste que d imaginer notre canton autonome et auto-suffisant? Praveen Thampi : Je dois avouer que les énergies renouvelables m intéressent beaucoup plus sur un aspect technologique que socio-économique, car j aime tout ce qui relève de la science et de l ingénierie. Malheureusement, nous n allons pas aborder (ou très peu) la notion de technologie, car ce travail de maturité reste un travail de géographie. Ce n est pas que l aspect socio-économique ne m intéresse pas, c est juste qu il m intéresse moins que la technologie, car il ne fait qu étudier le problème alors que la technologie essaie de résoudre le problème. Autrement, ce qui me motive dans ce travail, c est le fait de pouvoir estimer l avenir de celles-ci dans le canton de Vaud. Cela pourra m apprendre à comprendre les différents enjeux des énergies renouvelables, que ce soient au niveau politique, économique ou social. Avec ces notions, je pourrai peut-être contribuer à l amélioration de la situation énergétique d un pays ou d une région de celui-ci. En effet, j ai des origines indiennes et j ai un rêve : Améliorer la situation en Inde. Certes, c est plus au niveau de l alimentation et de l hygiène que j ai envie que cela change mais l apport d électricité à travers des énergies renouvelables est aussi un défi pour moi, car l énergie et l électricité sont primordiales pour le développement d un pays. Pratiquement tous les pays occidentaux se sont modernisés les cent dernières années grâce aux énergies fossiles ; mon objectif, aujourd hui, serait de moderniser l Inde avec les énergies renouvelables. Emile Soutter : Je considère que nous avons la chance d avoir une planète sur laquelle la vie a pu se développer, se diversifier et s étendre sur des centaines de millions d années. Aujourd hui cependant, nous, les hommes, nous sommes distingués des autres animaux par notre habileté et notre intelligence avec pour conséquence de régner de manière absolue au sommet de la chaîne alimentaire. Nous ne pensons qu à avoir toujours plus, plus vite, pillant toutes les ressources naturelles possibles, sans trop réfléchir, pour satisfaire le mieux possible nos besoins immédiats. On commence à voir les résultats de cette course effrénée à la consommation et à la dépense : les disparitions de nombreuses espèces animales et végétales, la radiation de certaines zones à cause 1 Tiré du site internet de Desertec: ( ) 4

6 d accidents nucléaires et de plus, c est notre climat qui en pâtit avec l effet de serre. Depuis la dernière décennie, la prise de conscience de penser et de vivre «à long terme et de manière écologique» a gagné de plus en plus de terrain. Les recherches et les investissements dans ces énergies renouvelables, si prometteuses, sont en pleine expansion. La Suisse est un pays, dans lequel j ai toujours vécu, alors je me demande si l on pourra se passer un jour des combustibles fossiles et de l énergie nucléaire dans ma propre région? Quelle est donc la situation de mon canton? Combien d installations renouvelables y a-t-il et où sont ces énergies garantes d un avenir sain et propre? J ai choisi ce Travail de Maturité parce que je me soucie de l avenir écologique de la planète et qu il permet d observer en détail la situation de la région où je vis, qui est une sorte de modèle. Si la Suisse n arrive pas à fonctionner avec des énergies renouvelables, qu en sera-t-il pour le reste du monde, les pays pauvres, en développement, où l on ne mange pas tous les jours à sa faim? 5

7 2. Problématique : Etat des lieux des énergies renouvelables dans le canton de Vaud On entend beaucoup parler des énergies renouvelables de nos jours. Les scientifiques disent que c est une des seules solutions possibles pour pouvoir continuer à vivre sur notre planète en étant si nombreux et avec ce mode de vie. Actuellement, la société tire la plupart de son énergie du pétrole, du gaz, du charbon et du nucléaire. Les chercheurs prévoient un épuisement de stocks de pétrole d ici 40 ans environ 2, mais cette estimation reste incertaine : plusieurs lieux (comme l Arctique qui contient 20 à 25% des réserves) 3 jusqu à aujourd hui encore non exploités pourraient contenir des réserves de pétrole et les pays émergents (comme l Inde et la Chine) consomment de manière exponentielle. En ce qui concerne le charbon, on estime qu il y en a encore pour plus de 200 ans et environ 70 ans pour le gaz naturel. Donc, bien qu il y ait encore une réserve assez importante d énergies fossiles et également d énergie nucléaire (au moins 60 ans de stocks d uranium restants) 4, pourquoi devrions-nous déjà maintenant faire fonctionner notre société avec des énergies renouvelables? Car les émissions de gaz à effet de serre émises par les énergies fossiles (comme le dioxyde de carbone, le méthane, etc.) augmentent l effet de serre, ce qui réchauffe la planète et aggrave l instabilité du climat. L exemple le plus connu est celui de l augmentation du niveau des océans. Elle peut être provoquée de deux manières différentes : 1) les glaces de l Arctique fondent ; 2) les eaux des océans se dilatent. Ce phénomène peut donc causer des inondations dans de nombreux pays côtiers. Concernant l énergie nucléaire, celle-ci a pour désavantages des risques d accidents nucléaires comme l irradiation ou la production de déchets qui sont radioactifs pendant des millénaires et qu on ne sait pas gérer. Il est de notre devoir d anticiper ces événements. Mais alors pourquoi utilisons-nous encore ces énergies fossiles et nucléaires alors que nous savons que toutes deux sont sources de problèmes (émissions de gaz à effet de serre, pollution, particules fines, accidents nucléaires, déchets radioactifs)? Tout simplement, parce que notre société ne peut pas se passer de ces énergies bien moins coûteuses et plus rentables pour l instant. De plus, l approvisionnement de celles-ci et leur transport sont assez faciles. Si l on change d échelle et que l on pense plus local, nous pouvons nous poser la question : qu en estil de la situation du canton de Vaud au niveau des énergies renouvelables? Afin de répondre à cette question générale, nous allons nous poser trois questions de recherche. 2 D après le site de l OFEN : ( ) 3 Selon le site internet de Shell: (06/03/10) 4 D après le site internet de la Société Française d Energie Nucléaire: ( ) 6

8 3. Questions de recherche Tout d abord, nous allons revenir dans le temps et nous demander quelles sont les premières énergies renouvelables à avoir être utilisées? Nous étudierons les raisons de leur développement et en particulier, celles des vingt dernières années avec cette question en tête : 1) Quel est l'historique des énergies renouvelables en Suisse et dans quel contexte se sont-elles établies? Puis, nous allons essayer de recenser chaque installation d énergie renouvelable dans le canton de Vaud et de déterminer leur production actuelle, une question qui peut donc se résumer ainsi : 2) Combien produisent les énergies renouvelables dans le canton de Vaud? Ensuite, nous allons comparer quelles sont les différentes manières d adapter la société à un mode de vie plus axé sur le long terme au moindre coût. Certes, construire de nouvelles centrales solaires, c est anticiper l avenir, cependant investir le même argent pour améliorer l isolation des bâtiments peut s avérer beaucoup plus rentable et économique. Ne faut-il pas parfois mieux diminuer sa consommation qu augmenter sa production? Nous passerons en revue les différents facteurs importants pour justifier le développement de nouvelles installations, un questionnement que l on peut synthétiser en une phrase : 3) Que prévoit la Confédération au sujet de l efficacité énergétique? Et finalement, afin de déterminer quelles sont les possibilités des énergies renouvelables dans le canton pour 2020, 2035 et plus tard et de savoir si le rêve d une société consommant uniquement de l énergie d origine renouvelable est réalisable, nous allons nous poser une dernière question : 4) Quelles sont les perspectives énergétiques des énergies renouvelables dans le canton de Vaud? 7

9 4. Introduction Remarque : Afin de clarifier certaines notions et certains termes qui peuvent paraître peu clairs dans les chapitres qui suivent, nous nous sommes permis de placer, en annexes, un glossaire pour le chapitre Présentation des énergies renouvelables : Tout le monde parle d énergie renouvelable sans pour autant savoir ce qu elle signifie vraiment. Voici une définition officielle tirée d une encyclopédie : «Les énergies renouvelables utilisent des sources inépuisables d'énergies d'origine naturelle : rayonnement solaire, vents, cycles de l'eau et du carbone dans la biosphère, flux de chaleur interne de la Terre, effet de l'attraction lunaire et solaire sur les océans. Elles s'opposent ainsi aux énergies minières et fossiles, dont les stocks, forcément limités, se sont constitués lors de la formation du système solaire (uranium, thorium), ou, au cours des âges géologiques, à partir d'une fraction infime de la biomasse terrestre qui a pu se fossiliser (charbon, pétrole, gaz naturel).» 5 Quelles sont donc ces différentes énergies? L énergie peut s employer sous différentes formes lors de sa consommation : une grande partie est utilisée sous forme de chaleur pour nous réchauffer, une autre part sous forme de carburant est utilisée principalement pour nos véhicules et le reste est consommé sous forme d électricité. La liste suivante concerne les principales énergies renouvelables utilisées en Suisse : Pour les comparaisons, le prix moyen du Kilowattheure [KWh] en Suisse est de 14,5 centimes. 6 L énergie éolienne : L éolienne tire son énergie du vent qui fait tourner de grandes hélices reliées à un générateur. On les utilise donc dans des zones où l on trouve si possibles des vents réguliers. «Une éolienne standard aujourd'hui est équipée d'un générateur de 1000 kw (puissance nominale, maximale) une hauteur de 60 à 80 m et un diamètre de rotor d environ 54 m». Son prix actuel est de 18 centimes/kwh. 7 L énergie hydraulique : Une centrale hydroélectrique est une usine où l'on produit de l'électricité en utilisant l'eau comme force motrice pour faire tourner des turbines qui entraînent à leur tour des alternateurs. Cette énergie est répandu en Suisse et bon marché, elle ne coûte que 0.35 centimes/kwh. 5 Tiré de l encyclopédie Universalis : ( ) 6 Durant l année 2007 selon un les statistiques d électricité de l OFEN page 42 : ( ) 7 Cette indication sur le prix du courant ainsi que toutes les autres sur le prix des énergies renouvelables sont les prix proposés par Romande énergie (principal fournisseur d électricité du canton) : 8

10 Grâce à son climat et à son relief, la Suisse est un pays idéal pour l utilisation de l hydraulique. On distingue 3 différents types de centrales : - Les centrales à accumulation : elles fonctionnent de paire avec un barrage, ce dernier jouant un rôle de gigantesque pile naturelle. Lorsque de grandes quantités d eau sont relâchées, le courant est canalisé vers une turbine reliée à un alternateur qui génère de l'électricité. - Les centrales au fil de l eau : Ces centrales exploitent le courant des rivières et fonctionnent également avec une turbine et un alternateur. Certaines de ces petites centrales font partie de ce qu on appelle la petite hydraulique. - Les centrales de pompage/turbinage : Dans un premier temps, l eau est pompée et placée dans un bassin d accumulation, puis elle est débitée pour faire fonctionner la turbine. Cette technique ne produit pas d elle-même de l énergie, mais elle permet de stocker de l énergie pour la réutiliser plus tard au moment propice. L énergie solaire : On confond souvent deux aspects complètement différents de l exploitation du soleil. Les panneaux solaires qui convertissent les rayonnements en électricité sont appelés panneaux solaires photovoltaïques, alors que les seconds, les panneaux solaires thermiques, beaucoup plus répandus, transforment l énergie solaire en chaleur circulant sous forme de gaz chaud qui permet d alimenter le chauffage. - Panneaux solaires photovoltaïques : Les panneaux solaires sont composés de matériaux tels que le silicium qui a pour particularité d absorber les photons de la lumière et de les convertir en puissance électrique. Ces panneaux sont très coûteux à construire et il en faut une grande surface pour obtenir de l énergie : au mieux 20% de l énergie acquise sous forme de chaleur est transformée en électricité. C est pourquoi le courant électrique solaire coûte cher : 80 centimes/kwh. - Panneaux solaires thermiques : Les panneaux solaires thermiques chauffent un gaz ou un liquide caloporteur (qui permet de transmettre la chaleur) qui est relié au chauffage, apportant ainsi la chaleur où l on en a besoin. Le rendement que l on obtient se situe actuellement au mieux dans les 80% 8, dépendant de facteurs tels que l orientation des panneaux et bien sûr, de l ensoleillement. L énergie géothermique (chaleur ambiante) : Comme le centre de la Terre est composé d un noyau de magma très chaud, plus l on creuse sous la surface plus la température augmente. Le principe de la géothermie est d utiliser cette chaleur. On distingue deux types de géothermie : - La géothermie profonde : Ce sont des installations coûteuses qui plongent loin dans le sol et qui jouent un rôle de centrale pouvant produire de l électricité. Une telle installation demeure inexistante en Suisse mais est en cours de projet. 8 Tiré du site internet: (Août 2010) 9

11 - La géothermie non profonde : Cela regroupe toutes les petites installations qui plongent jusqu à près de 200m. Un liquide ou de l air circule et remonte réchauffé, où il est utilisé pour le chauffage. De telles installations nommées PACs (Pompes A Chaleurs) sont nombreuses dans le canton chez des particuliers. Bien entendu, pour fonctionner un PAC a besoin d énergie, sous forme d électricité, dont l origine dépend du réseau, mais il reste beaucoup plus compétitif et écologique que les autres types de chauffage : l électricité utilisé correspond généralement à 25% 9 de la chaleur totale que fournit le PAC. On distingue deux types de PACs différents, selon leur source de chaleur : 1) les PACs tirant leur énergie de l air ambiant. L air est aspiré par la pompe puis refroidi par le processus qui lui prend de sa chaleur pour le chauffage et est relâché ensuite à l extérieur. C est un cycle naturel sans perturbations d ordre biologique. 2) les PACs ayant pour source de chaleur de l eau : aussi bien souterraine que l eau des rivières ou du lac, le procédé reste le même et se révèle efficace même à de basses températures. L eau est aspirée par la pompe puis on lui enlève de sa chaleur et enfin on la relâche dans sa source d origine. L énergie de la biomasse : La biomasse se compose de matière organique créée par photosynthèse qui, à l opposé des énergies fossiles, n a pas été transformée en restant très longtemps sous des couches de terre. On obtient de l énergie par trois moyens : la combustion ou la gazéification pour la biomasse «sèche», c'est-à-dire le bois sous toutes ses formes. La troisième méthode est la fermentation, appliquée à la biomasse «humide», qui concerne les engrais et les résidus biogènes. On distingue différents domaines que l on peut classer dans la biomasse : - La part renouvelable des déchets : 50 % des déchets que l on brûle sont d origine biologique et donc à ce titre considéré comme une énergie renouvelable. Notre société produira toujours des déchets, c est donc une énergie qui sera toujours disponible. - L énergie tirée des stations d épuration : On peut utiliser ces résidus pour en tirer de l énergie renouvelable car ils sont d origine biologique. Ce domaine spécifique est appelé STEP pour Station d Epuration, et peut être considéré comme renouvelable puisque ces déchets seront toujours produits et de plus sont d origine «naturelle». - L énergie tirée des biogaz : L énergie tirée de gaz d origine naturelle est considérée comme renouvelable, car le gaz carbonique rejeté par la combustion le serait de toute façon via une autre utilisation, et ce gaz est absorbé par les futures plantes qui serviront à fabriquer du biogaz à leur tour, la boucle est bouclée. - L énergie tirée du bois : On peut se permettre d utiliser une certaine quantité de bois en fonction de la taille des forêts, de façon à ce que cette quantité se renouvelle chaque année, dans le but d obtenir de l énergie, par combustion. L électricité obtenue à partir du bois coûte 2.5 centimes/kwh. 9 Selon le document du site des pompes à chaleur : 10

12 4.2 Situation actuelle dans le monde Au cours de ce chapitre, nous allons illustrer et expliquer la situation énergétique du monde et de la Suisse. Puis nous comparerons les différentes situations. Le canton de Vaud, quand à lui, sera examiné en détail au chapitre 6. Suite à cette introduction, dans les graphiques présentés ci-dessous, nous présenterons à chaque fois deux aspects importants pour illustrer la situation énergétique de ces différentes régions : La consommation finale d énergie et la consommation finale d énergie électrique. L électricité est incluse dans l énergie totale, cependant l on fait cette distinction pour plusieurs raisons : - Tout d abord, comme nous l avons expliqué dans notre glossaire qui se trouve en annexes, l énergie électrique est «une énergie secondaire». Pour l obtenir, de l énergie primaire a d abord été transformée. Cette transformation comporte toujours des pertes d énergie, plus ou moins importantes selon la technologie utilisée. L énergie électrique correspond ainsi à une plus grande énergie primaire, dont une partie a été perdue ; - Ceci a pour conséquence une différence de prix : L énergie électrique est bien plus chère qu une énergie primaire ; - De plus, toutes nos différentes sources distinguaient à chaque fois l électricité et l énergie totale, ce qui est apparemment une pratique courante dans le domaine des bilans énergétiques d une région. -La production d énergie est plus grande que la consommation d énergie, car entre ces deux étapes, il y a des transformations d énergie et son acheminement jusqu au consommateur qui impliquent des pertes d énergies. Au niveau mondial on produit 117'331 TWh et on en consomme que 98'017 TWh 10, soit 83.5% de l énergie produite. Toutefois, les pourcentages et les statistiques que l on observe à propos de la production sont équivalents à ceux que l on peut observer pour la production. Ainsi nous parlerons parfois de consommation et parfois de production selon les sources, les conclusions au niveau de l énergie que nous en tirons demeurent les mêmes. Graphique : Production mondiale d'énergie 2008: 117'331 TWh Eléctricité Combustibles renouvelables et déchets Gaz Pétrole Charbon 10 Ce chiffre est obtenu du même rapport de l IEA, en convertissant les 8428 Mtoe (millions de tonnes équivalents pétroles) de la consommation finale mondiale. 11 Remarque : la rubrique «autres énergies renouvelables» comprend l énergie solaire, géothermique, la chaleur à distance et les énergies des mers. 11

13 TWh!(chiffre obtenu du rapport de L IEA sachant que 17.2% de TWh =20181 TWh) L énergie produite et consommée augmente chaque année aujourd hui, la consommation d énergie dans le monde se constitue, on le voit bien, d énergies fossiles : Le charbon, le pétrole et le gaz sont les énergies les plus utilisées aujourd hui. Les énergies renouvelables constituent les rubriques «combustibles renouvelables et déchets» (Ce qui comprend le bois et les autres combustibles de la biomasse), «autres énergies renouvelables» et une partie de «l électricité» détaillée juste après. Avec un rapide calcul, on constate que la partie des énergies renouvelables non électriques équivaut à 18'538 TWh, soit 15.8% de toute l énergie de la production totale 12. Graphique : Production mondiale électrique: 20'181 TWh Charbon Pétrole Gaz Nucléaire Hydraulique Autres énergies renouvelables La part d électricité dans la consommation finale remplit à elle seule les 17%, soit plus de 20'000 TWh. Le charbon est cette fois le combustible le plus utilisé pour produire du courant, le gaz, l hydraulique et le nucléaire se partagent des tranches presque égales, quant au pétrole, il est beaucoup moins important, équivalant cependant au double des énergies renouvelables restantes. Les énergies renouvelables sont ici l hydraulique, évidemment, ainsi que l énergie éolienne, photovoltaïque, géothermique, tous les différents types d usine à base de combustibles naturels (biomasse) et les différentes énergies des mers. Au total elles totalisent TWh (18.7% du total électrique). 12 Tous ces chiffres, ainsi que les deux graphiques suivants, sont calculés à partir des pages 26 à 30 d un rapport PDF de L IEA (International Energy Agency) : Ces chiffres correspondent également à un rapport d une deuxième agence (Worldwatch Institute) : (disponible en annexe car lien récemment indisponible sur le net) 13 Remarque : la rubrique «autres énergies renouvelables» comprend l énergie solaire photovoltaïque, géothermique, éolienne, la biomasse et les énergies des mers. 12

14 Lorsque l on compare avec le graphique précédent, on peut voir que le total des énergies renouvelables dans le monde équivaut donc, électricité détaillée, à : 14' = TWh (On prend en compte les catégories Combustibles renouvelables et déchets et Autres énergies renouvelables du graphique 4.1 et vu qu il y a également une part d énergie renouvelable dans la consommation mondiale électrique, on prend les catégories Hydraulique et Autres énergies renouvelables du graphique 4.2.) Ce total de 22'312 TWh représente 19% de la production totale. Nous allons observer quelles importances ont les différentes énergies renouvelables dans le monde et leurs places. Carte des énergies renouvelables dans le monde 14 : De manière générale, la biomasse est l énergie renouvelable la plus importante dans le monde entier car le bois est présent en grande quantité sur tous les continents. Il faut bien réaliser que la plupart 14 Tiré du site internet: (Février 1993) 13

15 de cette biomasse est utilisée pour se chauffer. Cependant, si les forêts commençaient à disparaître, ce serait catastrophique, tant pour la situation énergétique de la planète que pour le climat (à cause de l effet de serre). La deuxième énergie propre la plus présente est l hydroélectricité qui dépend évidemment de l abondance des rivières selon les régions et des moyens financiers pour la développer. Cette énergie est capitale car elle se transforme facilement en électricité, en plus de pouvoir être stockée (comme la biomasse). L énergie solaire comme l énergie éolienne sont moins développées mais sont en pleine extension. Mais ces deux énergies ont un défaut : impossible de les stocker, il faut donc les utiliser tout de suite, à des moments que l on ne peut pas choisir. L énergie éolienne est entièrement électrique alors que l énergie solaire qui est représentée ici est la somme du photovoltaïque et du thermique. Dans la situation actuelle, on a encore beaucoup à faire pour fonctionner à 100% aux énergies renouvelables : Il faudrait multiplier notre production d énergie renouvelable par cinq et ne pas couper plus d arbres! 4.3 Situation actuelle en Suisse : Graphique : Consommation finale Suisse d'énergie en 2009: 243'767GWh Produits pétroliers Eléctricité Gaz Charbon Energie du bois Chaleur à distance Déchets industriels Autres énergies renouvelables 15 Calculé à partir des données du rapport statistique de l OFEN : (page 27) Remarque : la rubrique «autres énergies renouvelables» comprend l énergie solaire et les autres énergies utilisant comme combustibles des déchets ainsi que l énergie tirée des stations d épurations. 14

16 En Suisse, le pétrole occupe une place capitale avec le gaz, ce qui fait que la pollution reste un problème préoccupant à long terme. En revanche, le charbon est beaucoup moins utilisé, la chaleur à distance (géothermie principalement) est même plus importante. Les énergies renouvelables «thermiques», représentées par l énergie du bois, la chaleur à distance, les déchets industriels, ainsi que les énergies mineures de la rubrique «autres énergies renouvelables», à savoir le reste des énergies de la biomasse et le solaire thermique représentent au total 20'742 GWh, soit 8.5% de la consommation totale. Graphique : Consommation Suisse d'électricité en 2009: 57'494 GWh 43(Photovoltaïques) (Eoliennes) Hydraulique Nucléaire Biomasse et Biogaz Photovoltaïque Eoliennes Centrales thermiques L électricité suisse s appuie sur sa grande force hydraulique, qui représente près de 56% du courant électrique total! Toutefois le nucléaire est presque tout aussi important. Le reste est complété par les centrales thermiques et par les énergies renouvelables encore peu développées que sont les éoliennes et le solaire photovoltaïque. De plus, une partie des centrales thermiques est renouvelable, cela représente encore une fois la part combustible de déchets qui vaut 768 GWh. Au total, le courant électrique renouvelable vaut 33'241 GWh (58%). Consommation finale suisse : Sur la consommation finale suisse, GWh sont d origine renouvelable, soit 22% du total. Ce qui est particulièrement spécifique à la Suisse, c est qu il y a plus d énergie renouvelable électrique que thermique qui est produite de manière renouvelable, ceci est bien sûr dû à une hydraulique très développée, au détriment peut-être d une énergie du bois un peu moins exploitée que dans des pays qui n ont pas de telles montagnes. 16 Ces données ont été obtenues en prenant compte de la production électrique suisse, en se basant sur l approximation que l énergie produite en Suisse correspond à l énergie consommée, à partir de la page 39 des statistiques 2009 de l OFEN : 15

17 5. Historique de l évolution des énergies en Suisse Depuis toujours, l humanité a cherché à utiliser les ressources de la nature afin de rendre la vie plus facile. On comptait d abord sur le travail humain, puis celui des animaux, de l eau, du vent, du bois de feu et du charbon. Dès l antiquité (3600 avant J.-C.) 17, on exploita la force du vent pour naviguer, puis pour couper du bois ou moudre des grains à l aide des moulins. Les premières roues hydrauliques furent utilisées par les Grecques, près de ans plus tard et les barrages existaient déjà il y a ans en Egypte. On exploitait bien les différentes énergies et l humanité s est toujours contentée de consommer très peu d énergie jusqu à l invention de la machine à vapeur. On s est alors mis à utiliser de plus en plus d énergie, en puisant dans les réserves fossiles qui avaient mis des millions d années à se constituer. Mais ces réserves ne seront épuisées qu en quelques centaines d années. Intuitivement, nous savons que nos enfants ne pourront plus se comporter de la même façon : tôt ou tard, l utilisation des énergies renouvelables sera indispensable. Nous avons divisé l évolution des énergies en quatre périodes durant le siècle précédent: 1) De 1910 à la fin de la 2 ème Guerre mondiale (1945) : Cette période est caractérisée par l extension de la révolution industrielle : l énergie la plus utilisée est le charbon (80'000 TJ 18 ), avec déjà une part d électricité d origine hydraulique puisque les premières turbines hydrauliques produisant de l électricité sont déjà mises en service dès 1870, bien que peu développées. Le bois fournit alors près de 20'000 TJ sous forme de chaleur. La production totale s élève à un peu plus de 100'000 TJ, qui subit une baisse brutale peu après la 2 ème guerre mondiale, au niveau du charbon. Le concept d écologie est complètement inconnu, et la guerre empêche de développer massivement l industrie. 2) De la fin de la 2 ème Guerre mondiale jusqu en 1975 : Avec le retour de la paix, les progrès techniques et le développement des énergies ne sont plus retenus : on préfère progressivement au charbon (qui passe de 40'000 TJ à moins de 10'000 TJ durant cette période) l utilisation des carburants (atteignant près de 160'000 TJ à la fin de cette période), et surtout du pétrole (320'000 TJ), avec une montée exponentielle qui connaît son pic maximal en 1973 (crise de pétrole). La production d électricité augmente également, en grande partie grâce à l hydroélectricité (plus de 70'000 TJ). En 1957, le peuple Suisse acceptait à une grande majorité l utilisation pacifique du nucléaire, qui commencera à prendre de l importance. Mais l idylle nucléaire Suisse ne durera qu une décennie : en 1969, la centrale nucléaire de Lucens subit un grave accident quelques jours après sa mise en service et doit être définitivement arrêtée. Le projet d une centrale qui devait être construite sur la commune de Kaiseraugst n aboutira finalement pas suite à l occupation (de 1973 à 1975) du site de la centrale par des opposants non-violents. Au total, durant cette période, la production d'énergie augmente d'une manière phénoménale (particulièrement sur 17 Ces données, ainsi que l ensemble des informations historiques de ce chapitre sont tirées, sauf contre-indication, du livre «L énergie au futur» (chapitre Les énergies renouvelables) et sur le livre «Facteur 4». 18 Les données de chiffres sont illustrées par le graphique

18 la fin), à la fin de cette période, la production Suisse a été multipliée par 6 (600'000 TJ)! Cette fulgurante croissance de la production provoque d ailleurs des réactions : le Club de Rome publie ainsi un rapport «Halte à la croissance» (1972) qui détaille que si l économie, la démographie et l industrie suivent le même train, le système mondial connaîtra une grande crise : l idée de privilégier l équilibre à la croissance est la seule solution. C est la première fois qu un ouvrage prônant l écologie sera lu à travers le monde entier avec de telles répercussions. (Ce rapport aura de nombreuses critiques.) 3) De 1975 à 1990 : La croissance continue mais à un rythme plus lent : des idées telles que le rapport de «Halte à la croissance» et ses mises en garde restent dans les mentalités : le nucléaire et l hydroélectricité se développent néanmoins de plus en plus. Le nucléaire est toutefois remis en question plusieurs fois. En 1979, une initiative demandant le contrôle démocratique du nucléaire est refusée de justesse par le peuple. En 1984, deux initiatives pour un avenir sans nouvelles centrales nucléaires et pour une politique énergétique raisonnable connaissent le même échec. Quant à la crise du pétrole de 1973, elle favorisera le développement du gaz, notamment pour les agriculteurs, qui commenceront à développer des installations gaz naturel à leur compte à ce moment. La gestion des déchets pour en obtenir de l énergie sera mis en pratique dès 1980, et sera alors développé. Bien que l utilisation du pétrole ait diminué, l augmentation de la production finale d énergie se poursuit toujours, à un rythme toutefois plus lent. En , la Suisse produit 770 PJ (= TJ): le pétrole et les carburants sont toujours majoritaire (492 PJ), mais l hydraulique (95 PJ) et le nucléaire (69 PJ) jouent alors des rôles capitaux. Pour les autres énergies renouvelables, on compte les déchets (17 PJ), le bois (12 PJ) et les premières installations géothermiques, éoliennes et solaires totalisent alors environ 1 PJ. Le reste de l énergie est fournie par le gaz (70 PJ) et le charbon (14 PJ). La part des énergies renouvelables correspond alors à 16% de l énergie finale consommée. 4) De 1990 à aujourd hui : La politique énergétique et de manière plus générale, la prise de conscience humaine se sont axées sur les énergies renouvelables. Le début de la décennie est marqué mondialement par le célèbre sommet de la Terre de Rio de Janeiro, le premier qui fixe des objectifs écologiques importants et très ambitieux. En Suisse, la tendance est particulièrement dirigée vers le développement des énergies renouvelables, une diminution ou un statu quo des énergies fossiles. Le nucléaire provoque encore des scènes politiques : L année même de la réunion de Rio, les citoyens du canton de Berne votent pour le refus du maintien en fonction de la centrale de Mühleberg. Toutefois, le conseiller fédéral de l époque, Adolf Ogi, autorise quand même l exploitation de la centrale et autorise de plus l augmentation de sa puissance. L opinion publique, avec des accidents tels que celui de la centrale nucléaire ukrainienne de Tchernobyl en 1986 et le film «Une vérité qui dérange» («An inconvenient Truth») sorti en mai 2006 de l'ancien vice-président des Etats-Unis d'amérique Al Gore, prend progressivement conscience de la nécessité d utiliser les énergies renouvelables et donc des dangers 19 Nous nous permettons de détailler la situation en 1990 avec des détails précis (source : «L énergie au futur») car elle représente le cap d un changement de volonté énergétique : Les énergies renouvelables seront dès lors très favorisées et le nucléaire et les ressources fossiles autant laissé de côté ou diminués que possible. 17

19 des énergies fossiles et nucléaires. L hydraulique et les gaz augmentent dans les années suivantes, ainsi que les déchets, la géothermie, le solaire, l éolien et le bois. A l opposé, la part d énergie provenant du nucléaire et du pétrole diminue légèrement. En revanche, la production ne cesse d augmenter. Les dernières statistiques nous montrent qu actuellement 22% de l énergie finale consommée Suisse est d origine renouvelable (chapitre 4), ce qui signifie qu en près de 20 ans, nous avons augmenté cette part de 6% (de 16% à 22%). Graphique 5.1 : Graphique de la production d énergie en Suisse de 1910 à Ce graphe représente l énergie totale produite en Suisse par année depuis On voit bien que la part des énergies renouvelables est faible : elle concerne, dans la légende, les rubriques «Autres énergies renouvelables», «Chaleur à distance», «Bois», une infinitésimale part des sections «Gaz» et «Carburants» et 58% de la rubrique «Electricité» (en 2009), ce qui totalise bien 22% de l énergie totale consommée (en 2009). 20 Tiré du site de l OFEN : ( ) 18

20 Observations particulières sur les énergies renouvelables : L énergie hydraulique a commencé à être développée dès le début du XXème siècle, en même temps que le charbon (époque industrielle), car la technique des barrages et des centrales hydrauliques étaient déjà bien maîtrisées. Le bois est également une énergie qui est déjà utilisée depuis des siècles. Depuis près de 20 ans, cependant, les progrès techniques ont permis d envisager de nouveaux types d énergie, imaginés pour vivre dans l optique d un développement durable. Bien que ces énergies ne soient encore qu à leurs débuts, les éoliennes et le solaire se sont développés de manière exponentielle ces dernières années. De 1990 à aujourd hui, une grande partie du potentiel était déjà utilisé. Attention toutefois à ces images trompeuses, l eau correspond de beaucoup plus d énergie que les autres! En effet cette production est passée de moins de 30'000 à environ 35'000 GWh en 2009, soit une augmentation de GWh! Graphique représentant la production d électricité par les centrales hydrauliques entre 1990 et : Centrales hydrauliques GWh En revanche, l énergie solaire est de plus en plus utilisée pour fournir de l électricité, mais c est une technique nouvelle, presque totalement inutilisée en Cette énergie a ainsi augmenté d environ 1GWh à 50 GWh, soit 5000%! Mais en termes d énergie pure, cela représente une augmentation de 49 GWh, cent fois moins que l augmentation de l hydraulique! 21 Graphique tiré du «Statistiques suisses des énergies renouvelables» paru en 2009 sur le site internet de l OFEN. 19

21 Graphique représentant la production d électricité par les panneaux solaires photovoltaïques entre 1990 et : Energie solaire GWh Le cas de la biomasse est ici spécial : il s agit de la biomasse convertie en électricité, une technique que l on exploite que depuis peu. Au total, cette énergie produisait à peu près 5 GWh en 1990 et en produit aujourd hui presque 200! L augmentation de 195 GWh correspond donc à 26 fois moins que l apport des centrales hydrauliques, mais 4 fois plus que le solaire photovoltaïque. Graphique représentant la production d électricité par l utilisation de la biomasse entre 1990 et : 250 Utilisation de la biomasse GWh En revanche, on remarque que l utilisation des déchets, des éoliennes et des stations d épuration était déjà développée et a augmenté de manière plus stable et régulière (cf. graphiques sur la production d électricité par les parts renouvelables des déchets et par les stations d épuration en annexes). Voici, en valeurs pures, leur augmentation : 22 Graphique tiré du «Statistiques suisses des énergies renouvelables» paru en 2009 sur le site internet de l OFEN. 23 Graphique tiré du «Statistiques suisses des énergies renouvelables» paru en 2009 sur le site internet de l OFEN. 20

22 L énergie éolienne n existait pas en 1990 et vaut 23 GWh en 2009 (217 fois moins d augmentation que les centrales hydrauliques), les déchets produisaient presque 400 GWh en 1990 et en produisent plus de 900 aujourd hui (ce qui totalise une augmentation de 500 GWh, un dixième de l augmentation hydraulique). Quand aux stations d épurations, leur production était de 60 GWh et a exactement doublé en 2009 : 120 GWh (60 GWh, donc 83 fois moins que l hydraulique). Développement des énergies amenant à une consommation finale de chaleur : On observe cette fois l implication en terme thermique des énergies renouvelables suivantes : l utilisation de la chaleur solaire a évolué progressivement, de manière comparable à la géothermie sauf que cette dernière représente un apport énergétique cinq fois plus élevé! L énergie solaire a augmenté de 350 GWh de 1990 à 2009, et la chaleur ambiante de près de GWh. Graphique représentant la production de chaleur par les panneaux solaires thermiques entre 1990 et : Energie solaire GWh Quant à la biomasse, le moyen de loin le plus utilisé pour le chauffage, il a simplement eu une évolution stable, de même les stations d épuration : Respectivement, la biomasse est passée de moins de 5000 GWh à près de 6700 et les Steps de 200 à 275 GWh sur la période Quand à la combustion de déchets, ces derniers produisaient 1300 GWh dans les années 90 contre 2100 GWh actuellement! Voici un panneau solaire thermique sur le toit d une maison Graphique tiré du «Statistiques suisses des énergies renouvelables» paru en 2009 sur le site internet de l OFEN. 25 Tiré de : 21

23 Ces graphiques représentant l utilisation de chaleur tirée de sources renouvelables 26 sont dans les annexes. Voici également un tableau approximatif récapitulant l intensification des énergies renouvelables, une augmentation qui a fait passer la part de ces énergies de 16 à 22% de l énergie finale consommée : Electricité GWh en 1990 Gwh en 2009 Augmentation Hydraulique Solaire Biomasse Eoliennes Déchets Steps Total Chaleur Solaire Chaleur ambiante Biomasse Steps Déchets Total (chaleur) Total (chaleur+électricité) Ces 6% d augmentation de pourcentage représentent près de 10'000 GWh! On remarque ainsi, à l aide de ces graphiques qui illustrent la situation sur vingt ans, que la biomasse pour le chauffage et l hydroélectricité était déjà bien développée il y a vingt ans et que ces secteurs ont proportionnellement peu augmenté. Pour le chauffage, l énergie du soleil et de la chaleur ambiante a progressivement augmenté. Quant à l implication de la biomasse et du solaire pour l électricité, ces domaines ont explosé! Toutefois, il faut prendre en compte qu il est bien plus facile de faire évoluer un secteur ou presque rien n est construit (solaire, éolien) que l hydraulique qui dispose depuis longtemps de nombreuses centrales. En fait, en valeur absolue d énergie fournie, c est l hydroélectricité qui largement s est plus développée! Ainsi encore on remarque la place de colosse de l hydroélectricité dans les énergies renouvelables, en comparaison de laquelle les autres énergies, bien que connaissant des croissances d utilisation exponentielles, sont bien insignifiantes. 26 Tiré du site de l OFEN : ( ) 22

24 6. Localisation actuelle et production des énergies renouvelables dans le canton de Vaud Préambule : Ce chapitre se compose d un chapitre global résumant le canton de Vaud en 2008 selon le rapport de la société Weinmann-Energies SA (point de vue énergétique), puis le reste décrit les résultats de nos propres recherches pour le recensement, divisés par domaine d énergie. 6.1 Situation actuelle dans le canton de Vaud : Ce chapitre résume la situation énergétique du canton de Vaud sous ses deux aspects : la consommation de l énergie et la production d énergie du canton, qui représente des quantités bien plus faibles. En effet, le canton de Vaud consomme bien plus d énergie qu il n en produit, contrairement à certaines régions de taille plus importante (Suisse, Europe), où la consommation équivaut à la production d énergie. Consommation d énergie : Dans le canton de Vaud, la consommation a atteint GWh pour l année 2008, électricité, combustibles et carburants confondus. Cette consommation est en constante augmentation, avec 0.87% de moyenne par an entre 1996 et Nous montrerons plus loin que l un des aspects sur lequel notre canton a beaucoup à faire dans l optique d un développement durable est de moins consommer. La consommation est répartie comme le montre les deux graphiques suivants : Graphique : Consommation totale d'énergie du canton de Vaud 2008: 19'309 GWh Combustibles pétroliers Gaz Charbon Bois Chaleur à distance Déchets Carburants Eléctricité 27 Données tirées du rapport Weinmann-Energies SA, ainsi que tous les chiffres cités qui suivent, y compris ceux figurant sur les graphiques. 23

25 19'903 GWh représente 7.7% de toute l énergie finale 28 consommée en Suisse, alors que le canton de Vaud représente 9% de la population Suisse avec près de 700'000 habitants : les Vaudois consomment en moyenne moins d énergie par individu que la moyenne suisse. Cette énergie a un coût : - Le KWh électrique coûte 0.20 centimes, le KWh d un carburant (sur le graphique la seule section «carburants») 0.17 centimes et le KWh des combustibles (le reste) 0.09 centimes. Au total l énergie nécessaire pour le canton a coûté 806 mios (électricité) mios (carburants) mios (combustibles) = milliards de francs! Par ailleurs dans la figure , tous types d énergie confondus, l importance des énergies renouvelables productrices de chaleurs y apparaît : le bois, la chaleur à distance et les déchets utilisés pour en tirer de l énergie thermique. Rappelons que 48% de l électricité vaudoise est également renouvelable. Le charbon n occupe en revanche plus qu une place de faible importance, ce qui correspond à l évolution suisse générale : l utilisation du charbon était beaucoup plus répandue au début du 20ème siècle et a à présent laissé place aux combustibles, au gaz et aux carburants. Graphique : Origine de l'énergie électrique consommée dans le canton de Vaud en 2008: Total :4'029 GWh Hydraulique Déchets Nucléaire Fossile Eolienne Solaire Biomasse Agents non vérifiables L électricité consommée représente donc 20.8% du total. On observe que près de la moitié du courant électrique suisse est renouvelable (48%). Ceci est dû en grande partie par l électricité fournie par la grande hydraulique. Le reste est composé principalement d énergie nucléaire, dont une grande partie vient de la France voisine. Ainsi, même si l énergie fossile et nucléaire suisse 29 représente de faible quantité, dans le canton de Vaud, l on consomme principalement de l électricité d origine non renouvelable. 28 Tout au long de ce chapitre, nous parlerons parfois d énergie brute, mais nous nous baserons sur l énergie finale (énergie utilisée à sa consommation) pour tirer des conclusions. 29 Centrale nucléaire de Mühlberg. 24

26 Graphiques et : Au total, quelle quantité d énergie consommée est renouvelable, tous types d énergie confondus? On arrive à la somme de GWh, soit de quoi satisfaire la consommation de 17% du canton! Remarques : - Les agents non vérifiables représentent de l électricité achetée à l étranger, principalement en France et sont d origine nucléaire ou fossile. - A cause de l inexistence d un quelconque recensement, le solaire thermique, notamment, n a pas été comptabilisé. - Les énergies renouvelables comprennent le bois, la chaleur à distance, les déchets, l hydraulique, les éoliennes, le solaire ainsi que la biomasse. Production d énergie : Nous présentons ici la production électrique et thermique du canton. Ces chiffres sont encore une fois tirés de sources officielles mais gardent une certaine marge d erreur, car la production exacte est extrêmement difficile à calculer, à cause du manque de recensement. Graphique : La chaleur produite dans le canton de Vaud est calculée à partir de toutes les ressources alimentant le chauffage et l eau chaude. On peut constater un très bon point au niveau de l autonomie énergétique et du développement durable: toute l énergie thermique produite par le canton de Vaud est d origine renouvelable. Nous reviendrons sur ce point plus loin dans le chapitre. Production de chaleur vaud 2008:817 GWh Bois Déchets et rejets thermiques PAC Géothermie profonde Solaire thermique STEP 25