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1 l énergie En trois générations, l homme a consommé la moitié des ressources énergétiques fossiles, alors il n en reste plus que pour, grosso modo, deux générations Pollutions, risques climatiques, rapport nord-sud, accès à l énergie pour tous, croissance économique, guerres l énergie fait régulièrement la une des journaux Elle est la trame commune, le fil rouge et les sonnettes d alarme retentissent dans tous les coins de la planète. Quelles sont les réponses à la problématique de l énergie et comment les concilier avec notre façon de vivre? Entre «accès à l énergie pour tous» et «économie globale d énergie», croissance et préservation des ressources, performance technologique et accès à la technologie L impact écologique n est pas compris dans le prix de l énergie. Qui paiera la facture? Les enfants de nos enfants? Peut-être nous, déjà? Face à ces enjeux, chacun de nous a la possibilité (la chance) d exprimer ses positions par la représentation démocratique. Et un pouvoir politique cela s interpelle aussi. Ce livre participe à cette prise de conscience et donne des clés : il propose un historique de l énergie, met en évidence les enjeux, évoque la situation de la Wallonie et lance des pistes pour agir. Le dernier chapitre explore la notion d énergie et constitue un référentiel éclairant. L énergie expliquée aux enfants Éric Luyckx Éric Luyckx expliquée aux enfants Pour les jeunes de 10 à 88 ans. numéro de dépot : D/2004/5322/26 ISBN :

2 Éric Luyckx l énergie expliquée aux enfants

3 Préface Depuis cinq ans, la Région wallonne a enclenché une vaste politique pour réduire sa consommation d énergie et augmenter son utilisation d énergies propres. Des énergies qui ne polluent pas et ne provoquent pas de guerres ou de catastrophes, comme le pétrole ou le nucléaire (souvenons-nous de l Irak, de Tchernobyl ). Elles s appellent les énergies renouvelables. Elles sont autour de nous, gratuites et inépuisables : l eau, le vent, le bois, les déchets. Grâce aux technologies de pointes, l homme est en mesure de les exploiter. C est écologique, bon pour l homme et l économie. Elles nous aident à lutter contre les changements du climat, comme s y est engagé la communauté internationale (Protocole de Kyoto). Cette politique est un succès et l effort n est pas vain, car les études les plus récentes indiquent que plus de 80 % des wallon s inquiètent des changements climatiques et que 70 % souhaitent véritablement mettre fin à l énergie nucléaire, comme l a décidé la Belgique en En Wallonie, tout le monde participe : des industriels, des citoyens, des responsables de collectivités locales, d administrations publiques, des agriculteurs, des patrons de PME, etc. se sont mobilisés et réalisent aussi des économies d énergie dans leur entreprise, leur maison ou leur administration. Je suis heureux de constater chaque jour l ampleur du mouvement, mais il est nécessaire de continuer à conscientiser toute la population, à commencer par ceux qui poursuivront cette révolution technologique en cours : les générations futures! Nous tenons à remercier, pour leur participation active : Pascale De Visscher, Marie-Françoise Ducarme, Monique Glineur, Vivianne Janssens, Joëlle van den Berg, Michel Bastin, Vincent Georis, Thierry Laureys, Roland Soyeurt Editeur responsable : L. Venanzi, Editions de la CCI sa - Palais des Congrès, Esplanade de l Europe 2 Bte 5, 4020 Liège - Tél. : + 32 (0) Fax. : + 32 (0) Région wallonne, Direction générale des Technologies, de la Recherche et de l Énergie, avenue Prince de Liège 7, 5100 Jambes. Voici un ouvrage, qui je l espère, répondra aux questionnements des enfants de 5 e et 6 e primaire et des trois années du premier cycle supérieur. Je pense que ce livre nourrira de nombreux cours de géographie de science d histoire, etc. Dès l école, nos enfants ont besoin de savoir qu un autre monde est possible. Le Ministre wallon de l Energie Numéro de dépôt : D/2004/5322/26 Mise en page : metadesign.be - Imprimerie : Grenz-Echo - Imprimé en Belgique.

4 L image de la Terre vue du ciel la nuit ressemble à une carte d activité économique (l image représente la Terre comme s il faisait nuit partout, ce qui n est pas possible).

5 D un coup, tout est plongé dans le noir. Et le calme On entend les voitures dans la rue, la mère qui avance à tâtons et se cogne à la table. Elle allume une bougie et va vérifier les plombs. Amandine lève un peu le volet. L immeuble d en face est tout sombre, lui aussi. - C est le réseau, dit la mère, il faut attendre. - Attendre? Et mon émission? Je ne peux même pas l enregistrer! - Et bien oui, il faut attendre. Au bout de quinze minutes, on commence à trouver le temps long, la taque électrique ne fonctionne pas, on improvise un pique-nique. Une heure plus tard, on ne rigole plus du tout : le chauffage ne se remet pas en route, il faut enfiler un pull On commence à tourner en rond. - Si ça continue, c est tout le contenu du surgélateur qui sera foutu Heureusement, aussi brutalement qu elle avait disparu, l électricité revient. Inondant les pièces de lumière, avec le bruit de la télé, du frigo Les deux bougies posées sur la table ont l air un peu perdues Amandine éteint la télé, s assied et prend son livre «L énergie expliquée aux enfants». Elle le regarde, pensive : l énergie, ce n est pas sa tasse de thé. Elle feuillette ce livre qu elle tient : un peu de matière et beaucoup d énergie pour le concevoir, le fabriquer, le distribuer et finalement pour un objet tout simple. Oui, mais quelle énergie, en quelle quantité? Partons d un autre objet, la lampe à côté d Amandine. C est même pas la plus forte de la pièce 80 RÉSEAUX 51 AGIR/HABITER En décembre 1999, un tiers de la France a été plongé dans le noir et le froid. Certaines familles resteront plusieurs semaines sans électricité Le 14 août 2003, une panne privait de courant 50 millions d Américains et de Canadiens pendant plusieurs jours. Le 28 septembre 2003, le réseau italien s est effondré comme un château de cartes suite à des défaillances sur les réseaux suisse et français. 89 INFLUENCE DE LA CONSOMMATION FINALE 64 TRANSFORMATIONS DE L ÉNERGIE

6 97 EMPREINTE ÉCOLOGIQUE - Elle fait 60 W, dit la mère qui lit dans les pensées d Amandine. Bon, l ampoule est électrique, l électricité vient bien de quelque part. Elle passe par les fils, par les câbles dans la rue, depuis une centrale, oui mais et l énergie de la centrale, elle vient d où? Intriguée, Amandine se plonge dans la lecture de son livre Grand bruit dans le couloir. Voilà le paternel qui revient de sa balade à vélo. - Eh bien, c est Broadway ici! A se demander qui paie les factures! - Oh écoute Juste après ton départ, tous les plombs ont sauté. On a essayé de comprendre d où cela venait et quand le courant est revenu, nous n avons pas éteint partout où cela n était plus nécessaire. En tout cas, on a eu une fameuse trouille Et le père de se lancer dans une grande tirade sur la société de consommation, le gaspillage. Vous voyez le genre. Amandine lève les yeux au ciel. - Ok! Ok! Je n ai pas eu besoin de toi elle montre son livre pour comprendre que le monde entier ne pourrait pas consommer comme nous le faisons. Que dans cinquante ans, nous nous retrouverons sans pétrole, sans gaz et sans uranium. Mais ne t inquiète pas, je ne manquerai pas de rappeler à TES petits-enfants le rôle que TA génération a pu jouer là-dedans! - En attendant, ma chère et délicieuse enfant, c est TA mère et moi qui t avons offert ce bouquin et ce sont les mêmes qui te permettent de le lire dans un environnement plutôt confortable. Avec téléphone, frigo, voiture avec chauffeur - Bon euh Si nous en restions là? Ou plutôt non! Je te propose un marché. Puisque tu aimes tellement parler d argent, je vais pendant quelques temps lancer une grande enquête dans toute la maison et voir là où il y a moyen de faire des économies sur l énergie. Je ferai des propositions et vous verrez la différence! - Hé là! Mais il va falloir investir, isoler, mettre du double vitrage? - On verra! Je te propose de me donner disons 25 % des bénéfices. - Oui mais à confort inchangé? - On verra! Tope-là? - Tope-là! Au moins, si la planète va mal, nous pourrions dire que nous avons commencé quelque part! 8-9

7 1 L énergie aujourd hui : héritage des générations précédentes Outre l énergie directement nécessaire à sa survie (alimentation et équilibre thermique du corps), l homme occidental moderne utilise de l énergie dans le travail, les loisirs, le déplacement Quatre grandes périodes balisent l histoire de l énergie. Elles sont liées à des «stades» technologiques de l utilisation de l énergie : Nous consommons quotidiennement l énergie pour trois types de «fonctions» : thermique (chauffage, fours ), mécanique (machines ), et électromagnétique (éclairage, télécommunication, électronique ) 70 FORMES D ÉNERGIE (LES ÉNERGIES RENOUVELABLES) DE LA MACHINE À VAPEUR AU MOTEUR À EXPLOSION LA FÉE ÉLECTRICITÉ L ÈRE NUCLÉAIRE L énergie aujourd hui héritage des générations précédente 10-11

8 64 CYCLE DU CARBONE Avant Dans le passé, l énergie mécanique utilisée venait essentiellement de la bioénergie : main d œuvre, animaux de trait pour les travaux agraires et le transport, de l éolien : voiliers, moulin à vent de minoterie, pompage, et de l hydraulique : moulins à eau, machines des forges, papeteries On utilisait alors le bois pour le chauffage, la cuisine, pour quelques utilisations artisanales qui ont besoin de chaleur : forges, fours de potier ; et l huile pour s éclairer (les ressources renouvelables de l environnement immédiat). On connaît les vertus «motrices» de la vapeur depuis les Grecs de l Antiquité, mais elles sont restées une curiosité de salon (automate de Héron). A cette époque, le pétrole était utilisé pour rendre le bois des bateaux étanche. Bref, l énergie mécanique pour une transformation mécanique et l énergie thermique pour une utilisation thermique. De la machine à vapeur au moteur à explosion A la fin du XVIII e, l invention de la machine à vapeur va bouleverser la société. 65 TRANFORMATIONS ET VECTEURS Les moulins, forges s installaient près de la source d énergie. Cuisson au bois ou au charbon dans des fourneaux qui servaient aussi à chauffer la pièce, le fer à repasser, l eau pour la toilette L énergie thermique est transformée en énergie mécanique. De nombreux horizons s ouvrent : les ateliers s agrandissent, se transforment en usines, se libèrent de la nécessité d être près d un cours d eau pour leur énergie et se multiplient. Les transports changent aussi : le train et les bateaux à moteur accélèrent et augmentent les flux de matières premières, de marchandises et de personnes. Durant le XIX e siècle, le charbon va remplacer le bois car il est beaucoup plus riche en carbone pour un même volume (donc on a plus d énergie mais moins de transport, de stocks, d où un prix plus intéressant ). L économie et la structure politique des pays d Occident se modifient radicalement. Volume de combustible nécessaire pour un même résultat thermique BOIS CHARBON ESSENCE L énergie aujourd hui héritage des générations précédente 12-13

9 En trois générations (depuis l enfance de tes grands-parents), on a multiplié la consommation énergétique par personne par 20 ou Bref en un siècle, on a consommé la moitié des ressources énergétiques fossiles, alors il n en reste plus que pour deux générations 86 RÉSERVES, DÉPENDANCES ET GÉOSTRATÉGIE Avec l exploitation du charbon et l industrie, apparaît le prolétariat (terme politique pour désigner la classe ouvrière). C est le socle de profit des «démocraties bourgeoises» du XIX e. Les conditions de travail (dans les mines ) sont atroces. Le Mouvement ouvrier (partis et syndicats) lutte pour défendre les droits de la classe ouvrière (enseignement, suffrage universel, droit de grève). Au XX e, le gaz et surtout le pétrole ajoutent la facilité d utilisation et d approvisionnement. La demande en énergie s emballe. Mais, ces énergies ne sont plus présentes en quantités suffisantes chez nous (et/ou leur exploitation n est plus rentable) et de gros enjeux stratégiques se dessinent. Une partie de la filière énergétique est hors de notre contrôle. Après la Deuxième Guerre mondiale, se popularisent quasi simultanément l électroménager, le chauffage central, la voiture particulière. Le marketing, la publicité y créent sans cesse de nouveaux besoins. La consommation d énergie explose! Parallèlement, sans cesse grandissants, apparaissent les premiers problèmes liés aux énergies fossiles : conflits, pollutions La fée électricité Fin XIX e, l électricité fait son entrée en scène. On l utilise à un niveau industriel : elle permet d alimenter de multiples moteurs, lampes ou éléments chauffants par un réseau très simple, au départ d un même point de production : une chaudière alimentée au charbon qui produit de la vapeur. Celle-ci fait tourner une turbine et entraîne une génératrice. Les réseaux électriques ne sont pas encore interconnectés, chaque entreprise a le sien. Très vite sa «souplesse», combinée à une forme de discrétion inédite dans le domaine de l énergie l électricité ne sent pas, ne se voit pas, ne fait pas de bruit lui confèrent une image d énergie propre et pratique. C est l éclairage qui va populariser l électricité dans les maisons. D autres appareils électriques suivront : le téléphone, la radio Avant l électricité, dans les ateliers, ce sont de grands «arbres moteurs» qui amènent l énergie mécanique là où on en a besoin. La chaleur est véhiculée par des circuits de vapeur. Évidemment, cela dépend de la distance par rapport à la source de production d électricité car au début elle est essentiellement produite dans des centrales au charbon! Vers 1950, il y a une ampoule par pièce (il faut dire qu elle remplace la lampe à pétrole, la bougie ). L énergie aujourd hui héritage des générations précédente 14-15

10 La société occidentale est à un stade où les besoins fondamentaux de la plupart des personnes sont couverts. Dès lors, marketing et publicité s évertuent à créer de nouvelles envies ou besoins qui sont autant de nouveaux marchés pour l industrie avec la bénédiction des politiques qui voient dans la croissance un outil de stabilité et un moyen de financer de nouvelles politiques publiques. Après la Deuxième Guerre mondiale, le monde occidental connaît un véritable saut technologique : dans les vingt années qui vont suivre, on va «maîtriser» l énergie nucléaire civile, miniaturiser les moteurs électriques, développer l électronique. Un saut qui ouvre à l industrie un champ d applications commerciales immense. Certains nouveaux produits supplantent des ustensiles existants, mixer/passe-soupe, aspirateur/balai, sèche-linge/ corde à linge, mobylette/vélo et remplacent l énergie naturellement disponible (bioénergie, énergie solaire ) par une autre énergie produite (électricité, essence). De nouveaux besoins se créent (Hi-fi, TV, console de jeu, ordinateur, éclairage de jardin ). Puis les générations de produits se succèdent, avec de nouveaux «perfectionnements». Progrès ou gadgets, du fait de leur multiplication, ils utilisent chaque fois plus d énergie (le comble étant atteint avec le concept du jetable, mouchoir, rasoir, lingette de nettoyage, pile et bientôt gsm, montre, radio ). La consommation énergétique globale va augmenter en conséquence. On multiplie les centrales, on les rend de plus en plus puissantes, la production se concentre. Les réseaux électriques quadrillent le paysage et s interconnectent au niveau international. Après le couac des années 70 avec le premier choc pétrolier, un nouvel axe «économie d énergie» fait lentement son chemin dans la recherche technologique. L ère «nucléaire» Pierre et Marie Curie ont mené de patientes recherches sur la radioactivité. Leurs recherches sur la radioactivité naturelle ont permis de nombreuses avancées scientifiques, en physique, en biologie en médecine Ils ont reçu le prix Nobel de Chimie en Au plus fort de la Première Guerre mondiale, Marie Curie, accompagnée de sa fille, fit des radiographies des grands blessés de guerre. Elle est morte d une leucémie liée à la manipulation des minerais radioactifs. Le nucléaire est entré dans l histoire par la mauvaise porte. La mémoire d Hiroshima et de Nagasaki le hantera jusque dans ses applications civiles. L «atome» continue à faire peur. Il faut dire que malgré les déclarations convaincues des ingénieurs de la filière nucléaire, quelques accidents ont émaillé son histoire, et que la question des déchets reste ouverte. Mais qu apporte donc l atome pour qu on lui aie laissé cette place? D abord, une séduction technologique. La maîtrise de l atome intervient dans une période où le «génie créatif» des ingénieurs bénéficie d une audience particulière (exposition universelle, Atomium en 58). Tout va plus vite, plus loin, plus fort et plus blanc. Ensuite, la filière nucléaire belge acquiert très vite un savoirfaire de pointe. Donc de nouveaux marchés, donc des investissements, donc de l emploi, donc un support politique 78 ÉNERGIE NUCLÉAIRE L énergie aujourd hui héritage des générations précédente 16-17

11 Parallèlement au développement des programmes nucléaires civils (et militaires on est en pleine «guerre froide»), le mouvement de contestation antinucléaire prend de l ampleur. 81 RÉSEAUX Enfin les chocs pétroliers des années 70 et la demande croissante en énergie électrique ont laissé croire à une indépendance énergétique grâce au nucléaire. Il faut dire qu une tonne de combustibles nucléaires délivre la même énergie que tonnes de pétrole! Que la puissance soit avec toi! Avec les centrales nucléaires, la puissance (et l investissement) nécessaire pour atteindre une rentabilité est telle qu en Belgique, avec 7 réacteurs (sur 2 sites, Doel et Tihange), on couvre plus de la moitié de l électricité produite (on n a pas dit consommée ). D où une très forte concentration de la production et la nécessité d un réseau de distribution capable de transmettre de telles puissances. la densité de population à proximité de la centrale. Dans certains pays en crise, le manque de maîtrise est réel (Tchernobyl ) et donc le risque d accident plus grand. Le réseau a été profondément modifié et a englouti des investissements colossaux. En Belgique, le nucléaire concentre la production (2 sites pour plus de 55 % de la production d électricité) et nécessite un réseau articulé autour de lignes à haute tension sillonnant les paysages. Ce réseau est maintenant inadapté à la décentralisation de la production de l électricité. Le manque de stockage. Les centrales nucléaires produisent de manière quasi constante donc pas besoin de songer à stocker l énergie. On va plutôt chercher à adapter la consommation. La consommation fait partie de l héritage aussi. Et oui, on n a pas construit les centrales pour rencontrer les besoins de la population mais on a stimulé la consommation pour payer les centrales. Éclairage autoroutier, rural, chauffage électrique, compteur bi horaire c est «tout bon» pour absorber la production des centrales et assurer leur rentabilité. Un barrage est un stock d énergie par exemple. A Chooz, la nuit, on pompe de l eau pour remplir le barrage, cette eau fera tourner les turbines au moment des pics de consommation. L héritage du choix «nucléaire» Près d une ligne à très haute tension, le champ magnétique est très puissant. Ce champ magnétique, longtemps contesté par les distributeurs d électricité est reconnu comme pollution aujourd hui. Les déchets sont avec le combustible, la partie «visibles» de l iceberg. Leur retraitement et/ou leur stockage posent de gros problèmes. Le premier est la durée pendant laquelle ils seront dangereux (durée de vie de plusieurs siècles à plusieurs millénaires selon les déchets), le second est le contrôle de leur circulation car s ils sont dangereux tels quels, ils le sont encore plus s ils s évanouissent dans la nature (avec ou sans intention de nuire). Les sites d enfouissement semblent être la solution la moins risquée mais bien sûr, chacun sait que le risque zéro n existe pas. Les centrales qui en fin de vie seront «démantelées» s ajoutent à la liste des déchets (pour l heure, démanteler une centrale coûte presque aussi cher que de la construire) Le risque d accident dans une centrale est très faible (c est ce que disent les ingénieurs) mais il n est pas nul. Les conséquences d un accident dépendent évidemment du type d accident mais aussi de Ça chauffe à Tihange. L été 2003 fut particulièrement chaud, au point de faire suer les centrales nucléaires. L eau de refroidissement des centrales provient de grands cours d eau. Avec la sécheresse, non seulement le niveau des fleuves était au plus bas, mais la température de l eau (et de l air) était plus élevée. Les centrales surchauffaient, les autorités ont été obligées d autoriser la hausse de la température des rejets dans les cours d eau. Avec comme conséquence l asphyxie des poissons (quand la température monte dans l eau, il y a moins d oxygène dissous dans l eau). Ce qui souligne l aberration de la conception même des centrales : on brûle 1/1 000 e du combustible, et on dissipe encore 70 % de l énergie sous forme de chaleur. L énergie aujourd hui héritage des générations précédente 18-19

12 2 Enjeux pour demain Milieu des années soixante, le cocktail est prêt. Insensiblement, conduite par une notion de progrès soigneusement entretenue par la publicité, la société occidentale va se «dématérialiser». D une part elle passe d un état où la logique des ustensiles est compréhensible par la plupart (ex four à gaz) à celui où on les utilise sans pouvoir imaginer ne fut-ce que leur structure interne (ex four à micro-onde), et d autre part elle découple le rapport action-effort ou action-énergie (télécommande, micromoteur, efforts assistés ), renforçant le sentiment que le monde (la nature) sert de toile de fond, de support à la vie de la société. La réalité est «externalisée», un écran d objets s est interposé. Le problème, c est qu elle n est pas vraiment externalisée! Notre environnement porte les traces laissées par trois générations et commence à exercer une pression sur le social et l économie. Pollutions, risques climatiques, rapport nord-sud, accès à l énergie pour tous, croissance économique, guerres l énergie fait régulièrement la une des journaux Elle est la trame commune, le fil rouge et les sonnettes d alarme retentissent dans tous les coins de la planète. L enjeu pour tous aujourd hui est de réussir à motiver les structures économiques à intégrer progressivement (mais le plus vite possible) dans leur logique de fonctionnement la notion d intérêt commun. En deux mot : le «développement durable». En fait, il s agit plutôt d une notion de confort que de progrès. En trois générations, l homme a consommé la moitié des ressources énergétiques fossiles, alors il n en reste plus que pour deux générations 29 ÉNERGIE ET DÉVELOPPEMENT DURABLE Enjeux pour demain 20-21

13 Je suis certain que tes arrière-grands-parents pompaient l eau à la main et gardaient les sachets de pain quand ils étaient vides. Enjeu social On ne prend pas conscience de notre manière de consommer car elle fait partie d un modèle culturel qui s est construit lentement. La majorité des artisans de ce modèle «gens de médias», publicitaires, cinéastes n ont pas véritablement conscience des valeurs qu ils transmettent. Or la société qu ils idéalisent est accessible à moins de 10 % de la population mondiale et fait rêver les 90 % restants. Des millions de personnes aspirent à accéder à la «american way of life». Pour faire simple, il est de toute évidence impossible que toute la population mondiale consomme autant d énergie que nous et surtout de la même façon que nous. Pas assez d énergies disponibles, une pollution dépassant l imagination ; menaces sur le climat, la faune, la flore Or il y a plus d un milliard d humains qui n ont pas accès à l électricité Dans notre manière de consommer nous sommes tenus à une triple solidarité envers nos voisins plus démunis (solidarité sociale), nos enfants (solidarité trans-générationnelle), et les pays en voie de développement (solidarité planétaire). Comment concilier cette «équité énergétique» et notre façon de vivre? Comment inscrire le respect des générations à venir dans le projet de société? Comment écrire une charte de l accès à l énergie qui ne soit pas uniquement occidentale? Entre «accès à l énergie pour tous» et «économie globale d énergie» POPULATION MONDIALE 0,9 MILLIARD 1,6 6 CONSOMMATION MONDIALE D ÉNERGIE PROPORTION DE CO 2 DANS L ATHMOSPHÈRE Enjeu économique Les relations étroites (quoique tendues) entre capitalisme occidental et démocratie, entre croissance économique et stabilité politique, entre consommation et développement, maintenant et demain, montrent que l enjeu économique est au cœur même de la problématique énergétique. La plupart des démocraties sont liées à une économie libérale plus ou moins régulée. La base de leur fonctionnement est la croissance économique. Un des facteurs d influence de cette croissance est le prix de l énergie. Le «marché» va s adapter Au Japon, pour une même production, on consomme 4 fois moins qu aux États-Unis parce que l énergie est 4 fois plus chère! Par un effet multiplicateur, le coût de l énergie intervient à tous les stades du cycle de vie d un produit ou d un service : production de l énergie elle-même, transport des matières premières, stockages, transformations, construction et entretien des infrastructures et équipements, livraisons, déplacement de la main-d œuvre Dès lors que l on accepte (ou décide) de suivre le concept économique de croissance, deux questions se posent : la disponibilité de l énergie et son coût. Où se trouvent les réserves, sont-elles accessibles, sont-elles fiables, y-a-t il des «stocks-tampon» pour assurer la continuité de l approvisionnement, quel est le degré de dépendance acceptable? Quels sont les éléments qui interviennent dans le prix de l énergie, comment peut-on intervenir dessus? Et si on incluait les Débat De grands groupes industriels et financiers, bénéficiant de l influence créée par leur position de monopole ou d oligopole, se servent même de la démocratie comme «cheval de Troie» ou d alibi pour ouvrir de nouveaux marchés (Europe de l Est, Moyen et Extrême Orient ) au profit de leur propre développement. La démocratie = marché pacifié? Débat Qu est ce que la croissance? Quels sont ses mécanismes? Croissance soutenable? 89 RENDEMENT ET PERTES Enjeux pour demain 22-23

14 Suite à l attentat à New York (11 septembre 2001), plus aucun avion n a survolé les États-Unis pendant près d une semaine. Les météorologues ont remarqué une différence de température! C est la première fois que l on peut mesurer directement l action de l homme sur l atmosphère. charges «externalisées» comme le nettoyage des pollutions, la production de gaz à effet de serre? Entre croissance et préservation des ressources pour demain ou comment ne pas scier la branche sur laquelle on est assis? Enjeu environnemental La consommation d énergie n est pas la seule pression que l homme exerce sur l environnement : pollution par les multiples déchets ou par les processus de production, concurrence dans l occupation des sols, épuisement des ressources, élevages intensifs On ne perçoit souvent le fonctionnement d un système que lorsqu il démarre ou qu il s arrête. Ainsi, c est la panne d électricité qui t a fait prendre conscience du système énergétique. On peut raisonnablement penser que le changement climatique est comme un clignotement avant une panne. On ne réalise qu aujourd hui à quel point on a joué (et on joue encore) avec le feu! Marées noires à répétition, pollution de l air, de l eau, des sols, déboisement, changement climatique (et son lot de désolations : inondations, tempêtes dévastatrices, sécheresses, disparitions d écosystèmes ) voilà la face cachée de l impact environnemental de notre consommation d énergie. Si on y ajoute les «dégâts collatéraux» pour le genre humain cela donne : d énormes coûts liés aux dégâts matériels (inondations, tempêtes ), famines, problème d accès à l eau potable, stress, intoxications de la chaîne alimentaire, troubles respiratoires, déplacement des maladies dues à des parasites, dispersion fulgurante des virus Dans la société occidentale contemporaine, l homme prélève des matières premières et de l énergie (non renouvelable à plus de 90 %) et les transforme en déchets en grande part inertes. La boucle est ouverte, d un côté un stock qui s épuise, de l autre une montagne de déchets qui grandit. Évidemment à un moment donné, il y a un problème. C est à peu près où on en est : on va vers une crise de l énergie car elle va devenir rare, et les déchets que nous avons accumulés commencent à avoir un impact sérieux sur notre santé et de nombreuses espèces, plus fragiles que nous, ont déjà disparu. L impact écologique n est pas compris dans le prix de l énergie. Qui paiera la facture? Les enfants de nos enfants? Peut-être déjà nous? Au carrefour des trois enjeux du développement durable (social, économique, environnemental), deux points nécessitent d être mis en évidence par rapport à la notion d énergie : l enjeu technologie et l enjeu politique. En schématisant : dans la nature, les équilibres naissent de processus en chaîne qui régulent les populations, par exemple, et les cycles sont fermés (la mort de l un est le point de départ pour un autre). Enjeux pour demain 24-25

15 [ Enjeu des choix technologiques ] Toute la technologie nécessaire au respect des accords sur le climat est disponible. Mais la question est de savoir comment la mettre à disposition du plus grand nombre, en sachant que cela menace les intérêts de groupes économico-politiques très puissants. L effet pervers de la technique Tant que l énergie sera produite au départ des mêmes sources, fossile et nucléaire, toute avancée technologique risque de se retourner contre l objectif diminuer la consommation globale d énergie. Par exemple, l augmentation de la performance des moteurs de voitures a conduit non pas à une baisse de la consommation globale des voitures, mais d un côté à une baisse du prix de «la voiture + consommation» entraînant une augmentation du nombre de voitures en circulation, et de l autre à une montée en puissance des véhicules et donc une augmentation globale de la consommation. Autre exemple : le nouveau frigo étant «classe A», il consomme moins, donc une fois la facture d achat oubliée, on rebranche le vieux frigo dans la cave On voit donc que l effort technologique doit se concentrer simultanément sur la production d énergie et sur la consommation finale avec deux objectifs parallèles : migration vers des énergies renouvelables et diminution de la consommation d énergie. Un autre aspect de l enjeu est la «maîtrise» de la technologie. Qui sera capable de produire et avec quels moyens? Qui réalisera les infrastructures? Y a-t-il un transfert possible de ces technologies vers les pays «émergents» ou en «voie de développement» ou seront-ils liés au savoir-faire des pays industrialisés? La technologie peut-elle «s adapter» au terrain (main d œuvre, ressources )? Entre sophistication technologique et accès à la technologie? Il y va de l autonomie de chacun, de l indépendance vis-à-vis d un fournisseur, d un pays [ Enjeu politique ] On le voit, le siècle à venir est plein de paradoxes. Qui va décider, qui va choisir? Le marché, les grands groupes, les oligopoles? Les partisans de la décroissances? Les pays émergents? Le rôle du politique (re)devient fondamental en démocratie, c est à lui d orienter l évolution de nos sociétés Le pouvoir politique (État, régions, Europe) peut en effet imposer certaines règles aux marchés (régulation). Cette vision s oppose à la dérégulation, qui laisse au marché le soin de déterminer ses propres règles. Ces règles que le pouvoir politique impose ont pour but de protéger l environnement, mais il y a aussi des règles sociales, telles que l Obligation de service public, qui consiste à garantir à tous l accès à l énergie, même aux plus défavorisés. Un moteur de Renault 4 se réglait avec un tournevis et une pince (voire un petit marteau!). Aujourd hui il faut un ordinateur! 45 FAIRE PRESSION SUR LES ACTEURS ÉCONOMIQUES ET POLITIQUES Enjeux pour demain 26-27

16 Pour lutter contre les monopoles de certaines sociétés comme Electrabel, la Commission européenne a décidé de libéraliser le marché de l énergie électrique et du gaz, afin de favoriser un système de saine concurrence entre les sociétés actives sur ces marchés (en quelque sorte, réguler en dérégulant!). L état peut aussi réguler le marché par des «incitants» économiques : réductions fiscales ou primes pour les énergies renouvelables, la construction bioclimatique Face à ces enjeux, chacun de nous a la possibilité (la chance) d exprimer ses positions par la représentation démocratique. Et un pouvoir politique, cela s interpelle aussi. 3 L énergie et le développement durable SOCIAL EQUITÉ MOBILITÉ SOCIALE PARTICIPATION POUVOIR D ACTION ECONOMIE CROISSANCE DURABLE EFFICACITÉ DU CAPITAL 127 ACTIONS COLLECTIVES ENVIRONNEMENT INTÉGRITÉ DES ÉCOSYSTÈMES RESSOURCES NATURELLES BIODIVERSITÉ En 1983, l Assemblée générale des Nations Unies mandate une commission sur l environnement et le développement, présidée par Mme Brundtland, alors premier ministre norvégien, pour proposer un cadre d actions en matière d environnement et de développement. En 1987 est publié le rapport de cette commission, intitulé «Our common futur» (Notre avenir commun). Connu sous le nom de rapport Brundtland, il définit le développement durable de la manière suivante : «Le développement durable est un mode de développement qui répond au besoin présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre à leurs besoins.» L énergie et le développement durable 28-29

17 Les spécialistes de la question parlent de 50 % de réduction! Alors, 7,5, ce n est pas la mer à boire! Il suppose «une renégociation d ensemble du développement économique mondial» en mettant clairement en évidence les liens entre pauvreté, croissance et dégradation de l environnement. Il cherche donc à équilibrer les trois composantes classiques de la «société», l économie, le social, et l environnement. On le devine, la notion d énergie est présente dans ces trois sphères : le flux d énergie partage avec le flux monétaire un rôle de moteur de l économie ; la consommation des énergies essentiellement fossiles affecte directement l environnement (effet de serre, pollution ) et la santé ; et par transformation en flux de travail, de biens, de services, d infrastructures elle influence toute l organisation sociale. L énergie, encore elle, pousse les cargos, les trains, les camions et les avions qui étendent les «échanges» entre les pays, avec des oranges, des hommes, des armes Depuis Rio (1 992), les sommets mondiaux se succèdent (Kyoto, Marrakech, Johanesburg). Tous démontrent que l alerte à la santé de la planète n est plus celle de quelques marginaux. Scientifiques, ONG, politiques, industriels se rassemblent pour (ré)agir. Chacun (enfin presque) s engage à diminuer ses émissions de gaz à effet de serre (et sa consommation d énergies fossiles). La Belgique s est engagée à réduire ses émissions de CO 2 de 7,5 % par rapport à celles de Quelles pistes, quelles portes de sortie? amélioration des rendements de transformation. valorisation des «pertes» : cogénération (électricité + chaleur), recyclage, biométhanisation contrôle, diminution et/ou traitement des nuisances (bruits, pollution ) mise au point de petites unités de production : production délocalisée, plus adaptée, pas de pertes liées au réseau recherche de filières de transition (ex du fossile à la biomasse : les biocarburants peuvent utiliser les réseaux de distribution actuels et permettent donc une mise en œuvre plus légère et donc, plus vite rentable ) Trois axes : réduire, améliorer, modifier > Réduction de la consommation L énergie la moins polluante est d abord celle qu on ne consomme pas. La lampe que l on éteint, le produit local et de saison que l on choisit, le gadget auquel on renonce créent un effet boule de neige. Par un effet domino, c est souvent beaucoup d énergie primaire qui est épargnée! C est la méthode la plus évidente, la plus simple, celle de «la maîtrise de la consommation finale». > Utilisation rationnelle de l énergie On ne veut pas (re)devenir des hommes des bois, aussi a-t-on encore besoin d énergie. Pour ces usages indispensables (et ils restent nombreux), la technologie peut être améliorée; son usage, rationalisé. 89 INFLUENCE DE LA CONSOMMATION FINALE L énergie et le développement durable 30-31

18 C est la cogénération En valorisant la chaleur d une centrale électrique pour chauffer les maisons voisines, on utilise mieux l énergie. C est le covoiturage En partageant sa voiture, en prenant les transports en commun, le nombre de voitures, le risque d embouteillage diminuent, on divise la consommation C est la cohabitation (non je rigole) En construisant un habitat groupé, on partage la chaudière, on limite les pertes de chaleur (moins de murs froids, chaudière plus performante ). En remplaçant sa vieille chaudière par une nouvelle, on peut économiser 20 % voire plus; en isolant 20 à 50 %. En choisissant des lampes économiques, on réduit de 80 % la consommation C est la méthode de transition, celle de l achat raisonné. Elle suppose un investissement mais qui est souvent très vite récupéré par l économie réalisée. > Énergies renouvelables La vie fonctionne sur le principe du cycle. Des cycles de vie (fécondation, développement, reproduction, décès, décomposition), des cycles chimiques (passage d un éléments chimique dans une chaîne alimentaire par exemple), des cycles énergétiques (transformation de l énergie solaire en tissus des végétaux par exemple) Ces cycles s imbriquent, ont des durées différentes Ce qui est important, c est qu un cycle n a pas de début, pas de fin sauf si on l empêche de se refermer (exemple des déchets non biodégradables), ou que l on puise de manière déséquilibrée dans un cycle (exemple des énergies fossiles). Pour tout dire, nous avons créé une anomalie : nous créons des déchets qui nous survivent et qui ne peuvent être utilisés par d autres cycles. Pour produire ces déchets, nous puisons dans une source d énergie dont le cycle est des millions de fois plus long que celui de l homme. Cette source n a donc aucune chance de se renouveler puisque nous la consommons beaucoup plus vite qu elle ne peut se régénérer; à notre échelle, elle est «non-renouvelable». Les énergies renouvelables ont un cycle plus court que le nôtre (biomasse, hydraulique ), ou sont produites par des sources infinies à nouveau, à notre échelle, (solaire, éolien ). Elles se régénèrent et en plus elles sont non ou moins polluantes. Certaines ont un «flux» continu (biomasse, hydraulique ), les autres subissent des intermittences (solaire > jour-nuit et saisons, éolien > aléas météo, marées > lune ). Elles sont inégalement distribuées sur la surface du globe : l ensoleillement est plus intense entre les Tropiques qu aux pôles, les vents sont plus forts en mer que sur terre et certaines côtes sont plus exposées que d autres (exemple : «façade» atlantique de l Europe), les ressources hydrauliques supposent des précipitations régulières (et un terrain avec du relief), la biomasse aussi nécessite un climat propice D un côté on vide un puits, de l autre on produit une montagne inutile. Cycle «fossile» : 250 à 300 millions d années/ cycle humain : 30 ans 1 à 30 ans pour la biomasse, 10 jours pour le renouvellement de l eau dans l atmosphère L énergie et le développement durable 32-33

19 Disponibilités Transformation Consommation finale coke : 2% terrils : 1% gaz dérivés industrie : 48% charbon : 14% exportations électricité chaleur hydro électricité : 0,2% nucléaire : 31% pertes de transformation bois local : 1% domestique : 30% bois : 1% gaz naturel : 20% transport : 22% produits pétroliers : 30% Graphe illustrant le «circuit» de l énergie en Wallonie (2000). 4. Et en Wallonie? Inutile de se voiler la face, la Wallonie est parmi les plus gros consommateurs d énergie en Europe. Ce score est doublé d une très grosse dépendance énergétique (98 % en 1998). En 2000, la moyenne européenne de production d énergie renouvelable est de 6 %, le score wallon est de 2! Réduction de la consommation Campagnes de sensibilisation, ouverture des guichets de l énergie, formation de guides énergie dans les communes, organisation de concours d architecture, accords de branche dans l industrie, développement de plan de mobilité les efforts politiques ont été nombreux pour tenter de maîtriser la consommation finale. C est à chacun de prendre le relais et, dans tous les gestes quotidiens, d éviter les consommations inutiles. Utilisation rationnelle de l énergie Accorder des primes à l achat de matériel plus économe, à l isolation des maisons, inciter les entreprises à la cogénération (électricité + chaleur), ici aussi, les efforts wallons commencent à porter leurs fruits. Ceci est notamment dû au passé industriel (industrie lourde). Et en Wallonie? 34-35

20 Les usages énergétiques de la biomasse entre en «concurrence» avec d autres usages (alimentaire, chimie industrielle emballages, isolants, encres, cosmétique, pharmacie ). 64 CYCLE DU CARBONE Énergies renouvelables Il est très important de se rendre compte que les efforts vis-à-vis des énergies renouvelables n ont d intérêt que si on a d abord visé à réduire ou améliorer sa consommation. La Wallonie a récemment installé un système de certificats verts qui permet de rentabiliser la production d énergie renouvelable. De nouvelles entreprises se lancent dans ce créneau économique créateur d emplois. Par ailleurs, diverses aides ont été décidées pour inciter l installation de chauffe-eau solaires La biomasse, un gisement vert! Nous avons la chance d être sous un climat favorable à la végétation. Le rendement à l hectare est assez important. Il y a un réel potentiel énergétique (déjà en partie exploité), économique (filière complète sur le territoire, emplois ) et environnemental (l exploitation raisonnée entretient le paysage, la croissance de la biomasse capture momentanément le C0 2 par la photosynthèse ). Une voiture qui roule au diesel peut (quasi) du jour au lendemain rouler à l huile de colza! Il faut 1 m 2 de culture par kwh, 1 kwh pour faire 1 km (avec une voiture qui consomme 8 l au 100 km), il faut donc 15 hectares pour faire km/an. La biomasse est très proche des énergies fossiles par sa composition chimique (carbone/hydrogène) et peut bénéficier immédiatement des acquis technologiques. Elle peut donc assez vite les concurrencer sur ce point. Par contre (et surtout dans la filière sèche voir plus bas), les problèmes de pollution de l air sont aussi préoccupants (suies, goudrons, poussières, CO ). Il y a plusieurs types de traitement de la biomasse : Une filière «sèche» (bois sec, sciure, copeaux, bûches ) par combustion, gazéification Une filière «humide» (déchets ménagers et de jardin, bois humide, effluents d élevage ) par biométhanisation. Une filière «biocarburants» (huiles végétales, alcools ) Et enfin une filière «biochimique» (on pourrait y inclure la biométhanisation) qui utilise les particularités de certains micro-organismes (synthèse d hydrocarbure, d hydrogène ) En bref : Les avantages : disponibilité, filière économique localisée, bilan C0 2 stabilisant, recyclage de déchets, gestion de l environnement, transfert aisé de technologie Les freins : concurrence sur l usage du sol, risques de pression sur la biodiversité (nouvelles monocultures, usages intensifs d ogm, d engrais, de pesticides ), (répétition de la) pression des groupes industriels sur les exploitants agricoles, pollution de l air (filière sèche) Les solutions : densification du bâti plutôt qu extension, diversité dans les cultures, cultures raisonnées, technologie de pointe et normes d émissions. 73 ÉNERGIE THERMIQUE Schéma de la biométhanisation en filière humide. Des bactéries digèrent les matières organiques. Elles rejettent du gaz (méthane). Le gaz récupéré peut être utilisé au chauffage, au transport, à des applications industrielles, ou encore pour produire de l électricité comme à la décharge de Mont-St- Guibert. Et en Wallonie? 36-37

21 En Allemagne, les éoliennes fournissent l équivalent de toute la consommation électrique belge! Une «grosse» éolienne fournit assez d électricité pour à ménages, soit à personnes. Avec 500 éoliennes (sur le modèle de l Allemagne) on aurait assez pour la moitié de la Wallonie! 62 ÉNERGIE ÉOLIENNE 80 STOCKAGE L éolien, la Wallonie dans le vent Chez nous, on commence seulement à envisager l éolien sur un plan «industriel». Au Danemark, en Allemagne, en Hollande, les parcs installés sont beaucoup plus importants (même en proportion). Il y a plus de vent à la côte, mais il y en a déjà pas mal sur nos plateaux. Le vent est très sensible à la nature du sol qu il survole, un terrain accidenté ou couvert de végétation irrégulière crée des remous, des tourbillons qui rendent le vent inconstant. C est pour cela qu il faut monter les éoliennes sur des mâts assez hauts. Sinon la pression sur les pales n est pas la même en haut qu en bas (c est l effet de cisaillement). L éolien est arrivé à maturité technologique. Les pales (souvent trois) sont fixées sur un axe qui entraîne une génératrice (sorte de dynamo). La forme des pales et un système de contrôle maintiennent une vitesse optimale pour le fonctionnement de l éolienne. Si le vent souffle trop fort, l éolienne s arrête pour protéger le mécanisme. Les avantages : énergie non-polluante (surtout si on utilise de l énergie verte pour leur construction) et gratuite, filière économique en partie localisée, bilan CO 2 très positif, peu de nuisance (les éoliennes sont devenues quasi silencieuses, les «dégâts» à l avifaune les oiseaux sont très faibles. Les freins : on considère qu une éolienne produit de l électricité pendant 1/4 à 1/3 du temps et surtout indépendamment de la demande, un phénomène d ombre intermittente (pales), certains n apprécient pas de les voir dans le paysage (on pourrait leur faire une visite du site de Tihange pour comparer ne fut-ce que l ombre projetée par le panache de vapeur ). Les solutions : promouvoir les systèmes de stockage de l énergie (ce n est pas évident), placer les éoliennes à une distance suffisante des maisons, accepter leur esthétique qui vaut bien celle des pylônes électriques et gsm ou des panaches de vapeur de Tihange. 40 grosses éoliennes, c est 1 % de l effort à faire en Wallonie pour atteindre les objectifs de Kyoto. Pour arriver au même résultat, il faut supprimer 120 millions de Km en voitures par an (soit supprimer à voitures). Les réactions au développement d un projet éolien passe en général par 4 phases : d abord un mouvement de refus (lié à la méconnaissance des éoliennes), une concertation pour discuter des problèmes L hydraulique ou hydroénergie et trouver des solutions, une implication (éventuellement une participation financière) de la population, et pour finir, une fierté vis-à-vis du projet voire une valorisation touristique. En Wallonie, quasi toutes les «grandes» ressources hydrauliques sont exploitées. Quelques barrages, quelques centrales le long de la Meuse produisent la plus grande partie de cette énergie chez nous. Mais il ne faut pas négliger, le potentiel des petites installations. Beaucoup d anciens moulins à eau sont aujourd hui à l arrêt. Équipés d une petite turbine moderne, ils pourraient produire une quantité non négligeable d électricité. Les avantages : énergie non-polluante et gratuite, filière économique localisée, bilan CO 2 très positif, très peu de nuisances, régulation des cours d eau Les freins : plus de gros potentiel d où peu d intérêt, les barrages bloquent la circulation des poissons, nécessite un entretien des cours d eau Et en Wallonie? 38-39

22 Les solutions : les échelles à poissons permettent à la faune de continuer son chemin ou installation d un bief indépendant du cours d eau Le solaire actif Schéma du chauffe-eau solaire Maison (bio)climatique (architecte P. Jaspard) Eté Le solaire passif Évidemment, on n est pas sous les tropiques, mais qu importe, du soleil on en a plus qu on ne le croit : 1 m 2 de surface au sol reçoit sur l année l équivalent de 100 l de mazout (1 000 kwh). Cette énergie on peut la récupérer avec différents systèmes. Le plus simple est de récupérer la chaleur, c est le solaire thermique. Une façon très simple d utiliser l énergie du soleil est de construire les bâtiments de manière à tirer un profit maximum des rayons solaires. La conception (bio)climatique tient compte de l orientation du bâtiment, de la répartition des surfaces vitrées, de la disposition des pièces dans le bâtiment, de l isolation, de la ventilation, des risques de surchauffe en été Hiver Les avantages : avec un investissement comparable, on construit une maison qui sera très économe en énergie durant toute son occupation! C est une combinaison «énergie renouvelable» et «utilisation rationnelle de l énergie». Vitre Absorbeur Boiler solaire Echangeur La technique la plus courante est d exposer un «absorbeur» noir (il capte plus de rayonnement infrarouge), conducteur de chaleur (du métal en général). De faire circuler un fluide (de l eau) dans un serpentin. Le serpentin transmet les calories de l absorbeur à l eau. Dans un réservoir, l eau chaude passe dans un échangeur de chaleur (un autre serpentin) ce qui chauffe l eau du réservoir. On améliore le principe en isolant l absorbeur et en le plaçant derrière une vitre qui piégera les infrarouges. Un vaste programme d installation de chauffe-eau solaires est en cours en Wallonie. L idée est qu en utilisant le solaire on réduise la consommation d énergies fossiles et donc les émissions de C0 2. Une autre application possible est le chauffage solaire. Si la maison est (vraiment) très bien isolée, il est tout à fait possible d arriver à se chauffer grâce à des capteurs solaires pendant D autres techniques visent à produire directement de la vapeur pour faire tourner une turbine et produire de l électricité, mais chez nous l ensoleillement direct est trop rare pour assurer le fonctionnement régulier de ce type d installation. Et en Wallonie? 40-41

23 presque toute l année! On utilise juste un poêle à bois pour les quelques jours pendant lesquels il faut un petit appoint. Les avantages : énergie non-polluante et gratuite, filière économique localisée, bilan CO très positif, pas de nuisance, technologie simple Les freins : intermittence de la source d énergie (surtout saisonnière : soit on est en surproduction l été, soit en sous-production l hiver) Les solutions : recherche technologique sur la capacité d utiliser une partie de la surproduction d été pour produire de l électricité. Enfin, on peut aussi convertir le rayonnement lumineux directement en électricité : c est le solaire photovoltaïque. Il utilise l énergie des photons de la lumière. Lorsque ceux-ci percutent la surface d une fine couche de silicium, ils transmettent leur énergie aux électrons des atomes du silicium. Ceux-ci «circulent» en créant un déséquilibre électrique dans la couche de silicium. En fermant le circuit, on crée un courant électrique entre les deux charges. Les avantages : énergie non-polluante et gratuite, filière économique localisée, bilan CO 2 très positif, pas de nuisance, le courant électrique est produit sans mouvement, bruit Les freins : le coût, mais des filières se mettent en place. Très soutenue en Allemagne, aux Pays-Bas, en Flandres, cette technologie n est pas encore soutenue par la Région wallonne. La géothermie L idée est de récupérer de la chaleur (thermie) dans la terre (géo). Il y a deux filières. Chercher la chaleur en profondeur. Sous la croûte terrestre, dans le «manteau», des réactions radioactives dégagent de la chaleur. Cette chaleur se transmet à la croûte par conduction. En partant de la surface, la température augmente, chez nous de 3 C par 100m de profondeur. Dans certaines zones plus favorables (Italie, par exemple), la température monte beaucoup plus vite. Cette source est stable pour autant que l on ne capte pas plus d énergie qu elle n en a besoin pour se regénerer (elle est réchauffée par conduction c est-à-dire par le contact avec des zones plus profondes qui sont plus chaudes, ce qui prend du temps). Soit on pompe l eau chaude que l on a trouvée en profondeur, soit à l aide d un échangeur de chaleur, on envoie dans un circuit fermé de l eau froide qui remonte chaude. Les avantages : si on respecte la règle de ne pas épuiser la source, l apport d énergie est continu et non-polluant. La technologie est bien maîtrisée. Et en Wallonie? 42-43

24 C est comme un frigo, mais cela fonctionne à l envers. Les freins : chez nous, il faut forer des puits très profonds pour atteindre des températures intéressantes. Utiliser la chaleur captée par la terre en surface. Sous l influence du soleil, mais aussi de la pluie et du vent, la terre stocke de la chaleur. Les étangs, les rivières, les nappes phréatiques sont aussi intéressants. Cette technique est liée au cycle saisonnier mais présente suffisamment d inertie pour compenser le cycle jour/nuit. Un réseau de tuyaux-échangeurs est enterré à 1m sous la surface. Selon la localisation, le système a besoin du soutien d une pompe à chaleur. Cette pompe consomme de l énergie mais parvient à extraire d une source «froide» suffisamment de calories pour un chauffage basse température. Un rendement acceptable est de 1kW consommé par la pompe pour 3,5 à 5 kw transmis en chaleur au circuit de chauffage. Les avantages : permet de récupérer de la chaleur solaire pendant la nuit. Les freins : travaux assez importants d installation, nécessite un ensoleillement suffisant en hiver pour éviter de geler le sol. La pompe à chaleur consomme de l énergie. Les solutions : bien dimensionner le système (3 x la surface de sol à chauffer) Une autre application est apparue. L idée est de stocker en profondeur la chaleur solaire captée en été et la «repomper» en hiver. Une partie de la chaleur est perdue par conduction, mais il semble que le bilan final soit intéressant. 5. Agir! Alors que faire? Va-t-on regarder ce qui se passe du fond de son fauteuil? Va-t-on agir? Et comment? On sent qu il y a un tournant à prendre, qui va se lancer? Des actions, il y en a de tous niveaux : on peut agir seul, en changeant son propre comportement, en réfléchissant à ce qu il y a derrière chaque geste ; on peut réfléchir et agir en groupe, en partageant sa voiture, prendre le train en famille, en parler avec ses copains ; le groupe peut s élargir, faire des actions au niveau d un club, d une association, d un quartier, à l école, au travail ; on peut faire pression sur le pouvoir politique communal, régional Faire pression sur les acteurs économiques et politiques Ne pas se laisser duper par la pub : en réaction à l apparition de «nouveaux» produits, garder à l esprit les enjeux à long Agir! 44-45

25 terme. En consommant mieux (par exemple, des produits de saisons ), on agit indirectement sur tout un processus de décision. L information remonte vers la structure commerciale pour finalement influencer la production. Évidemment cela prend du temps et plus on est nombreux, mieux c est. Surtout ne pas baisser les bras : s il ne faut que quelques mois pour qu un service marketing observe un changement de comportement, il faut souvent plusieurs années pour modifier une logique de production. Au niveau politique aussi, on peut agir. Par le vote, évidemment, mais aussi par 1. la vigilance : - lire la presse - s intéresser aux programmes des partis en matière d énergies renouvelables, d énergie économisée dans les bâtiments publics (dont les hôpitaux, centres sportifs, écoles ), etc. 2. les échanges, les discussions entre amis, en famille : une idée est d organiser un débat sur la problématique de l énergie en général à l école, dans une maison de jeunes, dans le local où se réunit le comité de quartier 3. La mobilisation sur le terrain, en participant à une association : à un comité de quartier en revendiquant une piste cyclable, l amélioration des transports en commun, des panneaux solaires sur les toits du Centre sportif, des logements sociaux une politique d achats «responsable» de la commune (produits locaux, etc.) 4. Par la participation à des commissions consultatives qui à l échelle locale rassemblent des habitants soucieux de donner leur avis sur la politique locale (telles que la Commission consultative d Aménagement du Territoire, de la famille ), participation au Conseil communal des enfants, des jeunes Et ça marche, les premiers résultats sont là! Certaines communes (PALME) sont passées à l action, elles vont jusqu à envisager, grâce aux économies d une part, et à un programme «énergies vertes» d autre part, d être en autonomie «virtuelle» : c est-à-dire de produire sur leur territoire l équivalent de toute leur consommation, consommation des habitants comprise! La Région wallonne a mis au point un système (les certificats verts) qui oblige les fournisseurs d électricité de s approvisionner en partie en électricité verte. Les industries ont conclu des «accords de branche» (de secteur) dans lesquels elles s engagent à réduire leur consommation d énergie. Les premiers objectifs sont déjà dépassés! Plan d Action Locale pour la Maîtrise de l Énergie sur son territoire. Sur une période de 3 ans, ce plan vise (entre autre) à valoriser des sources d énergie propres, la maîtrise énergétique Agir! 46-47

26 Un outil, l Agenda 21 L Agenda 21 local est inspiré par les conclusions du sommet mondial de Rio, en 1992, sur l état de la planète. Ces conclusions ont pris la forme du document «ACTION 21». L agenda 21 local en est donc une transposition à l échelle d une ville ou d une commune. L agenda 21 local touche aux multiples aspects de la vie communale : aménagement du territoire, urbanisme, environnement, économie, social, citoyenneté, égalité des sexes, culture et interculture C est un projet global, démocratique et solidaire, qui se met en place en plusieurs étapes : 1. La commune lance une concertation des associations locales, réseaux d enseignement, PME, agriculteurs et de toutes les autorités concernées. 2. Les problèmes rencontrés dans la commune ainsi que leurs causes et leurs conséquences doivent faire l objet d une étude un «audit» approfondie. Cette étude portera sur l exploitation des ressources (eau, matières premières, sol, etc.), la consommation des énergies, le contexte social, culturel, économique et environnemental, le patrimoine, tant urbain que naturel, l aménagement du territoire et l évolution du paysage et les attentes des citoyens en matière de qualité de la vie. L étude fera le bilan de ce qui existe, de ce qui n existe pas, de ce qui est souhaité, de ce qui est souhaitable, de ce qui est réalisable 3. La commune consulte les habitants : une vision commune du développement durable sur le plan local plonge ses racines dans une consultation populaire la plus large et la plus démocratique possible. 4. Des programmes concrets et réalistes traduisant une vision commune (à tous les acteurs locaux) du développement durable sont définis et mis en œuvre. Les actions collectives, au travail, à l école Les premières actions sont les mêmes que celles que peuvent mener les particuliers mais les effets sont à une autre échelle! éteindre en quittant la pièce équiper les zones de transit d interrupteurs à détection de présence régler le chauffage des bureaux sur mettre un sas entre les zones froides et les zones chaudes éviter les envois urgents, livrer par train ou bateau pour les longues distances (en communiquant sur la raison si nécessaire) réutiliser le papier, préférer du matériel recyclable et recyclé se rendre au travail en transport en commun ou s organiser avec les collègues pour partager les voitures pour les déplacements, essayer de dépolluer les eaux utilisées et les utiliser en circuit fermé installer une centrale électrique en cycle combiné ou en cogénération affecter une personne à la gestion énergétique utiliser au maximum des produits naturels et/ou biodégradables sélectionner des fournisseurs à proximité Une motivation complémentaire au travail peut être la négociation entre partenaires sociaux sur la réaffectation des économies substantielles! Déplacement scolaire à vélo, mais aussi demande d aménagement de pistes cyclables à la commune. Réflexion avant l implantation d une entreprise sur les problèmes de mobilité, de transports en commun Agir! 48-49

27 Répartion de la consommation énergétique d un ménage wallon (moyenne). Et ça marche aussi! Certaines sociétés ont intégré des règles de fonctionnement qui tiennent compte des impacts de leur activité sur l environnement, la consommation d énergie, la mobilité et même le commerce équitable En 2003, 23 écoles wallonnes ont reçu un éco-label «Écoles pour demain» pour leur participation active aux économies d énergie. Pour une école, il s agit bien évidemment de rendre les élèves acteurs. De les faire participer aux actions qui contribueront à améliorer le cadre de vie et l environnement de l école. Parmi ces actions : l adaptation de l éclairage dans les classes et la réalisation d études de marché pour remplacer les anciennes chaudières. Les actions personnelles, familiales et de petites collectivités 79% : chauffage 4% : cuisson 7% : électroménager et éclairage 10% : eau chaude sanitaire On consomme de l énergie pour rencontrer ses besoins vitaux : manger, laver, habiter, mais aussi se déplacer, travailler, ou encore ses loisirs Débat. L accès à l énergie devient donc un «droit». La caractéristique de la consommation d énergie du particulier est qu elle augmente en fonction des revenus. Par ailleurs, le rendement (l efficacité) des installations consommatrices d énergie est souvent inversement proportionnel à leur coût. Ce qui veut dire qu une lampe économique, par exemple, est plus chère à l achat qu une lampe normale même si elle permet de faire une économie sur la durée de sa vie. Habiter. (chauffage : 57 % de la consommation d énergie, eau chaude sanitaire : 7 %) L habitation est un gros poste du budget des particuliers. Outre le loyer ou le financement, la facture énergétique est assez conséquente. Évidemment les mesures concernant l habitation elle-même dépendent en partie du fait que l on soit locataire ou propriétaire. Il y a chez nous de véritables «gisements de négawatts» : construction/rénovation, isolation/chauffage, eau chaude sanitaire, éclairage, électroménagers. L effort financier est par conséquent plus difficile à consentir par les revenus les plus bas. Un étiquetage «énergie» des bâtiments sur le même modèle que l électroménager sera obligatoire en 2006 (à partir de 2004 sur base volontaire). 28% : déplacement 72% : habitation Un moment idéal pour opter pour une solution «développement durable» est le moment de l achat. On a ni le frein de l amortissement ni le recyclage d un achat précédent. Au Danemark, une maison consomme deux à trois fois moins d énergie qu en Belgique alors qu il y fait en moyenne bien plus froid! Rien que d enfiler un pull (éh oui c est sexy aussi un pull) permet de diminuer le chauffage et 1 C en moins c est 10 à 15 % de consommation en moins! Agir! 50-51

28 Le truc à retenir : choisir un appareil «Label A» et essayer de trouver une alternative à tout ce qui utilise de l électricité pour chauffer (cuisinière, bouilloire, chauffe-eau, radiateur ). Tant que l électricité est produite avec des énergies fossiles et nucléaires, le rendement global des appareils thermiques est désastreux. Faites la chasse aux consommations cachées. Beaucoup d appareils restent inutilement en mode veille (téléviseur, magnétoscope, décodeur, Hi-fi, ordinateur, fax, imprimante ), d autres continuent de consommer du courant alors qu on les croit éteints (certaines radios, combinés radio/cd, chargeurs batterie, transfos pour halogènes ). Ces appareils consomment de petites puissances mais en continu (toutes ces consommations additionnées au niveau européen mobilisent la production permanente de huit réacteurs nucléaires!). L électroménager (5 % de la consommation d énergie) toujours choisir du matériel étiqueté «classe A». sécher son linge sur un fil (si possible) remplir le lave-linge au maximum (mais sans tasser le linge). Nettoyer régulièrement les filtres. Préférer les cycles de lavage à basse température. Essorer à grande vitesse. dégivrer le frigo dès que la couche de givre a plus de 3 mm (5 mm entraînent une surconsommation de 30 %). certains lave-vaisselle peuvent être branchés sur l eau chaude (sauf si elle est chauffée à l électricité). Ils économisent ±1 kwh par cycle! pour cuisiner, l idéal c est le gaz. S éclairer éteindre en sortant de la pièce. éviter les abat-jour trop sombres. choisir des lampes fluocompactes (classe A). Pour un éclairage équivalent à celui d une lampe de 100 W, l économie est de 114 euro sur la durée de vie de la lampe! Multiplié par 15 ou 20 lampes mieux utiliser la lumière du jour. Orientation judicieuse des fenêtres, éclairage zénithal (par le plafond), éviter les grandes surfaces de couleurs sombres (elles absorbent la lumière), rapprocher les plans de travail des fenêtres équiper les pièces fonctionnelles (caves, garage, W-C, extérieur ) d interrupteurs automatiques avec détection infrarouge. La lampe s éteindra automatiquement. L eau. Economiser l eau parce que pour amener l eau jusqu au robinet on a déjà dépensé beaucoup d énergie (pompage, épuration, potabilisation ) frotter (la première technique de lavage reste l effet mécanique) puis rincer. bien fermer les robinets. utiliser l eau froide quand c est possible prendre une douche (cela consomme 4 fois moins qu un bain). un embout limiteur-régulateur ou un mousseur permettent une économie d eau de 30 %. un robinet thermostatique permet une économie de 30 % d eau chaude. bien choisir le chauffe-eau : un chauffe-eau solaire, c est 50 à 80 % d énergie gratuite! Le cumulus ou chauffe-eau électrique est la pire solution. Son rendement est désastreux! Le gaz est une bonne alternative au cumulus. Choisir alors un modèle équipé d un allumage électronique (sans veilleuse). Une autre solution est la combinaison avec la chaudière du chauffage central (veillez si possible à prendre une chaudière dont la production d eau chaude est indépendante du chauffage, le rendement est meilleur). Enfin, il y a la solution solaire. La technique est arrivée à maturité, il y a des aides à l investissement Le chauffe-eau solaire peut selon l installation couvrir aisément 60 % des besoins en eau chaude. Il est alors associé à une source d appoint. Agir! 52-53

29 Se déplacer (28 % de la consommation d énergie) pour les petits déplacements, choisir la marche ou le vélo utiliser les transports en commun : le train est 30 fois moins polluant qu une petite voiture (sans embouteillage)! rouler cool partager son véhicule une grosse voiture (4 x 4 ou grosse berline) consomme 3 fois plus qu une petite éviter l avion (si possible) : l avion consomme 50 fois plus d énergie que le même déplacement en train Manger. Quand économiser l énergie rime avec santé : couvrir les casseroles économise 72 % d énergie utiliser tout juste la quantité d eau nécessaire à la cuisson dégeler les aliments dans le compartiment frigo. Il bénéficie du froid «stocké» et économise ainsi de l énergie manger du frais : les produits préparés supposent le respect de la chaîne du froid (production/transports/stockage/ distribution) et/ou des emballages supplémentaires acheter des produits locaux et de saison : diminue la consommation d énergie dues aux transports et à la conservation manger moins de viande et plus de légumes, de fruits : la production de viande consomme énormément d énergie (surtout le bœuf) et produit beaucoup de gaz à effet de serre (CO 2, méthane ) manger bio : l agriculture et l élevage bio sont plus respectueux de l environnement et consomment moins d énergie Trier avant de jeter La seconde main, une deuxième vie. De la brocante au réseau de recyclage structuré, il y a beaucoup de pistes pour vos objets (ou vos achats) s ils sont encore en bon état. Acheter ses produits dans une grande surface conduit à multiplier jusqu à 20 fois la consommation générale d énergie sur toute la chaîne producteur-consommateur! refuser la publicité dans la boîte aux lettres (près de 2,5 kg de papier par mois!) acheter en vrac ou à la découpe, laisser les suremballages (40 % du poids des poubelles) chez les commerçants. Se fournir chez les petits commerçants locaux diminue le volume des emballages et limite les déplacements en véhicule. préférer les gobelets et gourdes réutilisables aux cannettes et bouteilles à jeter Agir! 54-55

30 trier les déchets, utiliser les parcs à conteneurs, faire un compost recycler avant de jeter, utiliser les bocaux, écrire au dos des photocopies ne jamais incinérer soi-même des déchets : les incinérateurs sont (normalement) équipés de filtres pour les fumées. Ces filtres retiennent les poussières et autres substances toxiques dont la dioxine. Et ça marche encore! Des campagnes «chasse au gaspi» ont montré qu il est très facile de remplir les objectifs de Kyoto au niveau de la maison et de la vie de tous les jours Et déjà, les premières maisons «zéro-énergie» commencent à apparaître en Wallonie. Perspectives Aujourd hui, Amandine rend visite à ses parents. Le train ralenti déjà à l approche de la station. - Bien des choses ont changé, se dit-t-elle, et pas seulement ces trois bambins qui courent dans le couloir Elle repense au pari avec son père Il est devenu guide énergie puis échevin de l énergie C est dingue! Dire que tout cela est parti d une panne d électricité! Impensable aujourd hui, une panne de secteur! Quasi tous les immeubles sont autonomes avec leur pile à hydrogène en cogénération - Les enfants, allez, prenez vos sacs on va descendre. - On prend des vélos hein maman? - Je veux un VTT! - Moi aussi. - On verra ce qu il reste aujourd hui, j ai réservé 4 vélos au Mobile En sortant de la gare à vélo, elle aperçoit son père qui les attend. - Tiens, le centre est piétonnier maintenant, demande-t-elle pendant qu il subit l assaut de ses petits enfants, je ne vois aucune voiture. Perspectives 56-57

31 - Oui, suite à un Panel de Citoyens, le collège communal avait pris la décision il y a deux ans, ça fait trois mois maintenant que le projet est réalisé. Et tout cela a créé de nombreux emplois. Certaines entreprises de la ville exportent leurs nouveaux savoir-faire. Même les commerçants sont contents, il paraît! - C est vrai qu il y a du monde. Pourtant il fait calme. - Oui, il y a juste les taxis et les bus. Il y a des stations de covoiturage tous les 500 m environ. Plus besoin de voiture personnelle. Pas de bruit pas d odeurs. Bon, les enfants, vous avez vos casques, on y va! Ils prennent la passerelle sur la Meuse. S arrêtent une minute pour regarder passer une péniche Au loin le nouveau port fluvial de Beez - D ici, on voit la maison communale, elle est complètement rénovée et a gagné le concours du bâtiment bioclimatique le plus efficace à côté tu vois le bâtiment de la pile à hydrogène qui alimente le quartier en électricité et en chaleur - Et que faites-vous de la chaleur l été? - On la stocke pour l hiver dans des pieux souterrains en béton. Combinée à la géothermie, cela donne un très bon rendement sans épuiser la chaleur du soussol. Nos cyclistes reprennent la piste. Passent devant l Académie Solaire au look très futuriste, suivent les quais - Regarde, c est la nouvelle façade de notre vieil immeuble! - C est design! - C est surtout efficace, l immeuble produit plus d énergie qu il n en consomme! Les habitants sont réunis en coopérative et revendent de l électricité à la ville! - Vous êtes producteur d électricité? - Oui, en isolant, on a super réduit la consommation, les trois façades sont équipées de panneaux solaires combinant récupération de chaleur et électricité et sur le toit on a 5 petites éoliennes! Elle sourit et se souvient des discussions avec le syndic de l immeuble quand son père avait proposé le chauffe-eau solaire commun! Ils l avait accueilli comme un extra-terrestre. - Maintenant plus un seul bâtiment n est construit s il ne peut couvrir lui-même la moitié de sa consommation d énergie! continue le père sur sa lancée. - En parlant d éoliennes, nous venons d en installer 200 mais sous l eau! Perspectives 58-59

32 - Sous l eau? - Par grappe de dix à 1 km de la côte, elles récupèrent 800 fois plus d énergie que les éoliennes classiques de même taille. Elles seront raccordées au réseau dans deux mois. De quoi produire 5000 GWh! Le cinquième de la dernière centrale nucléaire en service. Chacune est financée par un gros consommateur industriel. Le soleil se couche, Amandine, ses enfants et son père s éloignent en bavardant, un bus passe silencieusement, c est l heure des oiseaux 6. L énergie, c est quoi? L énergie (en grec : energia, «force en action»), un concept difficile à saisir qui évoque l efficacité, la volonté, la détermination l énergie mentale, la force l énergie physique. Dans l observation des choses, elle sera d abord mécanique, puis progressivement son concept va se troubler. Maintenant encore on dit énergie pour source d énergie, vecteurs d énergie, conversions L énergie met la matière en mouvement depuis les planètes, jusqu aux particules minuscules : c est l énergie cinétique. Il y a quatre forces fondamentales à l origine de l énergie : La force gravitationnelle qui est une force d attraction qui s exerce entre les masses des corps. C est elle qui «fait tomber» la pomme de Isaac Newton (c est la Terre qui l attire à elle) ou qui «fait tourner» la Lune autour de la Terre. La force électromagnétique qui est comme une onde, un ébranlement de proche en proche qui transmet l énergie comme la lumière ou l électricité. La force nucléaire faible (fission nucléaire) et la force nucléaire forte (fusion nucléaire) Juste pour se faire une idée : 1 kwh, c est l énergie qu un cycliste peut produire en roulant toute la journée! 10 kwh, c est l énergie que consomme par jour un ménage wallon (c est comme s il y avait dix coureurs cyclistes dans la cave qui pédalent toute la journée et pour 1,5 euros) 1 kwh, c est la force qu il faut pour faire monter 36 tonnes de 10 mètres! 1 kwh, c est une ampoule de 100 W pendant 10 heures! L énergie, c est quoi? 60-61

33 Rayonnement visible Eté Printemps Terre L énergie, elle vient d où? Toute l énergie viendrait du big-bang, sorte d extraordinaire explosion à l origine de notre univers. L énergie disponible sur Terre vient du rayonnement solaire (force électromagnétique d origine nucléaire), de l attraction universelle (force gravitationnelle) et pour une part plus faible du rayonnement du noyau de la Terre (énergie thermique d origine nucléaire). Le rayonnement solaire est composé de nombreuses ondes différentes dont les infrarouges (chaleur), la lumière visible et les ultraviolets (qui font bronzer). Soleil L attraction universelle maintient la Terre en orbite autour du Soleil. Et comme la Terre tourne aussi sur elle-même, l alternance des saisons, des nuits et des jours, les différences entre équateur et pôles créent dans l atmosphère et Hiver les océans des courants entre zones chaudes et froides. Cycles naturels sources d énergie Les cycles naturels sont tous «renouvelables». Tout est une question de temps, ou d échelle (humaine). L eau dans l atmosphère se renouvelle complètement en 10 jours, 1 à 30 ans pour la biomasse (en exploitation), 500 ans pour les courants marins profonds, 250 à 300 millions d années pour le pétrole! Les cycles thermiques. Quand une région est exposée au soleil, le sol capte une partie de l énergie solaire et la rediffuse sous forme de chaleur. L air qui s y trouve monte car il est plus léger. Ailleurs où il fait plus frais, l air descend car plus dense. Il se crée alors deux courants d air horizontaux (vents) qui tentent de compenser les déplacements verticaux. Dans les océans et les mers, le même type de phénomène se produit créant les courants marins. Le cycle de l eau est aussi un cycle thermique. Sous l effet de la chaleur, les eaux de surface des océans et des continents s évaporent et montent dans l atmosphère. En altitude ou audessus d une zone plus froide, la vapeur se condense en nuages puis en précipitations (pluie, neige, grêle) et retombe sur Terre. Si l eau est retombée plus haut, elle a gagné de l énergie. Énergie potentielle si elle est stockée (dans un lac ), énergie cinétique si elle ruisselle. 127 ÉNERGIES RENOUVELABLES Logique générale de la direction des vents Automne L énergie, c est quoi? 62-63

34 Les forêts préhistoriques se sont transformées sous la pression des couches successives en charbon, pétrole La combustion de ces réserves remet le carbone dans le cycle après une parenthèse de centaines de millénaires. Le cycle du carbone est un cycle chimique (biogéochimique) qui est très complexe, seule une partie nous intéresse ici. Grâce à la photosynthèse, les végétaux recombinent le carbone (C) présent dans l atmosphère (CO 2 ) avec l eau (H 2 O) sous forme de su- cres pour construire leurs tissus. Le résultat crée un rejet d oxygène (O 2 ). Le carbone est donc «stocké» dans le végétal. Dans la chaîne alimentaire, il passe d un organisme à l autre pour constituer les tissus vivants. Une part est rejetée dans l atmosphère sous forme de gaz carbonique (CO 2 ) par la respiration et dans le sol par la décomposition des excréments et tissus morts. enfin une partie est dispersée en chaleur (énergie thermique) et en bruit (énergie cinétique). La somme de toutes ces transformations est égale à la quantité d énergie de départ. C est le principe de conservation de l énergie. Dans la pratique, la part utile de la transformation n est jamais égale à 100 %. Par exemple dans une voiture à essence, moins d un tiers de l énergie (chimique) de l essence sert au déplacement (énergie cinétique) du véhicule. Le reste est perdu en chaleur et en frottements. Transformation de l énergie Les transformations ou conversions. C est dans sa transformation que l énergie est la plus «lisible». Elle passe d une forme à l autre, ou plutôt d une forme à d autres. Par exemple, lors du choc d un objet contre un autre, une partie de l énergie cinétique (mouvement) passe du premier objet au second il avance, une autre fait rebondir le premier, L énergie, c est quoi? 64-65

35 Les filières sont multiples. Tantôt parallèles, voire économiquement concurrentes, tantôt elles se recoupent et s interconnectent. Impossible de savoir par exemple d où venait l énergie primaire qui a servi à produire l énergie de ma lampe de chevet (charbon, pétrole, gaz, nucléaire, éolien ). Par contre pour le feu dans la cheminée, c est plus facile! Sources, vecteurs et filières énergétiques Dans une filière énergétique, on distingue d abord trois étapes cruciales : la source ou énergie primaire, le vecteur ou énergie secondaire, l usage ou énergie finale. Pour être intéressante et exploitable, une source d énergie doit avoir un potentiel «d extraction» suffisant car il faudra investir dans toute la filière qui va suivre. Soit elle est très abondante ou très concentrée, soit la technique d extraction est très efficace. Sources Polluantes Non renouvelables Fossiles charbon pétrole gaz uranium Certaines sources sont très concentrées, et en énergie (exemple : le pétrole) et géographiquement (exemple : le golfe persique). Elles permettent alors un amortissement de l infrastructure qui les rendent très concurrentielles. Du coup, d autres sources, plus dispersées comme l éolien, ont du mal à se faire un marché. On peut classer les sources selon différents critères : polluantes/propres, renouvelables/non renouvelables, induisant une dépendance/une autonomie Vecteurs de transport Électromagnétique lumière électricité magnétisme Usages Électromagnétique éclairage télécommunication électronique Propres Renouvelables biomasse solaire thermique solaire photovoltaïque Chimique carburants hydrogène Mécanique moteurs industriels moteurs ménagers transport éolien géothermie hydraulique marées et vagues Thermique vapeur eau chaude Thermique industrie chimie séchage L énergie, c est quoi? 66-67

36 Actuellement, très peu de consommateurs d énergie sont sur le site même de l extraction de l énergie qu ils consomment. Mais grâce aux panneaux solaires, éoliennes, chaudières en cogénération la tendance (pas encore la proportion, hélas) s inverse peut-être. La majorité des usagers est connectée à un réseau (électrique, stations services, livraisons à domicile ), l énergie doit être transportée, elle a besoin d un vecteur. Les vecteurs les plus classiques sont l électricité (vecteur électromagnétique), et le carburant (vecteur chimique). Les industries utilisent aussi la vapeur (vecteur thermique). Entre l énergie primaire (source) et l énergie secondaire (vecteur), il y a (au moins) une transformation : l énergie nucléaire en chaleur, la chaleur en énergie mécanique puis en électricité, par exemple. Enfin, l utilisateur s alimente en énergie pour une utilisation «finale» : chauffage, cuisson, éclairage, force motrice c est-à-dire, une nouvelle transformation. Une filière énergétique sera plus ou moins efficace selon que le bilan des différentes étapes (extraction, transports, transformations) sera bon. Conclusion : plus courte est la filière (moins il y a de transformations et de transports), meilleur est le rendement (moins il y a de gaspillage). Autre caractéristique des filières, leur rayonnement économique (emplois, retombées économiques ) et géographique. Là aussi, beaucoup de différences : la filière de l énergie primaire fossile démarre (pour la Belgique) hors de nos frontières, celle du nucléaire aussi. La filière «biomasse» est plus locale, voire régionale. Si la production de panneaux est d ordre régional, le solaire thermique est carrément localisé au point de consommation. Dans une filière entrent en jeux des acteurs très différents; certains maîtrisent la production, d autres une étape de transformation ou de transport, d autres représentent la demande, d autres encore tentent de contrôler toute la filière (compagnies pétrolières) ce qui leur permet de consolider leur résultat (certains postes peuvent travailler à perte pour peu que la filière complète soit rentable). Il est intéressant de voir comme de nombreuses filières peuvent entrer en concurrence pour une utilisation donnée. Une voiture, avec une technologie quasi identique, pourrait fonctionner avec de l essence, du gasoil, du gaz de pétrole (LPG), du gaz naturel, de l alcool, de l huile, du charbon de bois et avec un changement de technologie : électricité, hydrogène Jusqu à présent, les filières sont en concurrence en termes de technologie et de coûts économiques directs. De plus en plus on parle d intégrer des coûts externes, sociaux et environnementaux (pollutions, changement climatique ) ce qui pourrait modifier radicalement la compétitivité de certaines filières. La plus-value générée par les grandes filières est absorbée par des groupes industriels énormes dont l actionnariat majoritaire n est pas (plus) en Belgique. Même le fond créé pour le démantèlement du nucléaire belge est géré par une société étrangère (Electrabel/ Tractebel/Suez) En Angleterre, la société chargée du démantèlement a fait faillite : c est l état qui va payer pour le démantèlement des centrales! L énergie, c est quoi? 68-69

37 Sources, formes et production d énergie L énergie mécanique, forces et mouvements Certains voient dans les virus les prédateurs suprêmes. L homme servirait de source énergétique à leur survie. Source d énergie : origine de l énergie telle que nous pouvons l extraire : gisement de charbon, énergie solaire, forêts Forme d énergie : l énergie telle que nous pouvons l utiliser : thermique, mécanique, rayonnante Production d énergie : extraction et transformation de l énergie pour la rendre utilisable La bioénergie, l énergie du vivant C est l énergie qui domine l histoire de l homme. C est la sienne (de ses muscles, de son cerveau), celle des autres hommes et des animaux qu il utilise depuis des millénaires. C est aussi une des énergies de l avenir car on explore de près le monde des micro-organismes et leur potentiel (biométhanisation, bactéries produisant de l hydrogène, systèmes logiques ). Le principe général est celui du transfert de l énergie par la chaîne alimentaire. On peut donc considérer que faire un élevage, planter un champ, c est stocker de l énergie pour le moment voulu. L énergie vient de l association du glucose (composé de carbone) qui se trouve dans les aliments et de l oxygène de la respiration. Cette énergie sert au travail musculaire, à produire de nouvelles cellules, à maintenir la température. C est la première interprétation «intellectuelle» de l énergie. L effet multiplicateur de l outil, de potentiel de conversion d une force en un travail a guidé l homme dans la création de «machines» capables de diminuer son effort. Plan incliné, levier, roue, arbre de transmission, courroies L énergie mécanique d un corps est égale à son énergie cinétique plus son énergie potentielle. L énergie cinétique est l énergie du mouvement. Elle est proportionnelle à la masse et augmente avec le carré de la vitesse, ce qui veut dire qu un objet qui va 2 fois plus vite a 4 fois (2 exposant 2) plus d énergie cinétique mais qu un objet 2 fois plus lourd à la même vitesse a 2 fois plus d énergie cinétique. L énergie potentielle est l énergie qui est «stockée» dans les forces. Par exemple, dans le mécanisme d une horloge à poids, l énergie cinétique de la force utilisée pour «remonter» l horloge est stockée en énergie potentielle (le poids est remonté). En descendant, le poids va libérer lentement cette énergie et assurer le fonctionnement de l horloge jusqu à arriver au point le plus bas où faute d énergie, l horloge s arrête. Ce qui veut aussi dire deux choses : 1 : pour aller deux fois plus vite, il faut (au moins) 4 fois plus d énergie (consommation), 2 : pour arrêter le mouvement d un objet qui va deux fois plus vite, il faut dissiper 4 fois plus d énergie (freinage 4 fois plus long ou dégâts 4 fois plus importants en cas d accident). L énergie, c est quoi? 70-71

38 L énergie éolienne et hydraulique Ces énergies convertissent (une part infime de) l énergie cinétique des grands flux thermiques de l atmosphère (et de l hydrosphère). La première «invention» qui a utilisé le vent est le voilier. Il sera suivi par le moulin à vent, équipé d abord d une voilure tournante horizontale montée sur un axe vertical. Le tout installé dans un bâtiment équipé d ouvertures que l on ouvrait ou fermait selon la direction du vent. Après, la voilure est devenue verticale face au vent dominant, puis fut montée sur un système tournant que l on pouvait orienter par rapport à la direction du vent. Depuis les moulins hollandais, les voilures s orientent d elles-mêmes pour «trouver» le vent. Les moulins à eau sont apparus (un peu) après leurs cousins à vent (haha). D abord aussi horizontale puis verticale, la roue à aube entraîne une mécanique qui permet de moudre, pomper L avantage du moulin à eau c est que la masse de l eau étant plus élevée que celle de l air, avec une infrastructure de même ampleur, on récupère beaucoup plus d énergie et d autre part, que l on peut stocker de l énergie avec un barrage pour absorber la fluctuation du ruisseau ou de la demande en énergie. C est l énergie renouvelable la plus utilisée pour produire de l électricité : 18 % de l électricité mondiale est d origine hydraulique. Dans le cycle de l eau, l énergie qui a fait «monter» l eau est stockée dans le flocon de neige du nuage. Au plus le flocon monte, au plus il stocke d énergie. Dès qu il descend, son énergie potentielle diminue (mais son énergie cinétique augmente). S il reste bloqué sur un glacier, son énergie potentielle est conservée jusqu à la fonte L énergie thermique C est la «chaleur». Elle provient des frottements ou chocs mécaniques, de la combustion de l énergie chimique, de l énergie nucléaire ou de l énergie électromagnétique. C est en fait une énergie cinétique des atomes ou des molécules. évaporation ruisselement Le rayonnement solaire (énergie électromagnétique) est en partie absorbé par la surface de la Terre et précipitation L énergie, c est quoi? 72-73

39 Elle a un statut un peu particulier. On dit que c est une forme d énergie dégradée car, dans les transformations, elle représente souvent la part d énergie perdue, irrécupérable, non pas parce qu elle disparaît mais parce qu elle est trop diffuse pour fournir un travail. Par exemple, une voiture ne transforme que 20 à 30% de l énergie stockée dans l essence en mouvement. Le reste est dissipé en chaleur par le moteur, les frottements Radiation conduction convection transformé en chaleur. Plus la surface est «absorbante» (foncée, mate ), plus elle chauffe sous le rayonnement (exemple : la terre sombre et mate chauffe plus vite que l eau réfléchissante). Au cœur de la Terre, l énergie nucléaire dégage des températures de plus de C. Par conduction entre les couches qui vont du noyau à la croûte terrestre, cette chaleur se transmet. Selon l épaisseur et la nature des couches souterraines, la chaleur est plus ou moins intense en surface. La combustion est une réaction chimique qui dégage de la chaleur. La plupart des combustions associent le carbone et/ou l hydrogène présents dans les combustibles avec l oxygène du comburant. (les combustibles tels que le charbon quasiment du carbone pur ou les hydrocarbures, pétrole, gaz mélange de carbone et d hydrogène se combinent avec l oxygène de l air en dégageant de la chaleur). C est la source essentielle de nos émissions de CO 2 responsables de l effet de serre. Outre les usages directs de la combustion pour cuire, se chauffer, s éclairer, l homme l utilise dans des transformations mécaniques (cinétiques) : turbine à vapeur, moteur à explosion L énergie électromagnétique L atome est constitué d un noyau et d électrons qui tournent autour de lui. Le noyau a une charge positive et les électrons une charge négative, le bilan des charges dans l atome est équilibré. Les atomes se combinent en molécules (plus stables) par «partage» d électron(s). Avec l énergie électromagnétique on passe un ordre de grandeur : si les effets sont toujours perceptibles (lumières, effets magnétiques, effets électriques ), les causes sont à l échelle de l atome. L énergie électromagnétique vient des forces de liaisons des électrons au noyau de leur atome ou entre atomes. Quand il y a un apport suffisant d énergie externe (magnétique, thermique ), les électrons bougent, déséquilibrant les charges. Selon les matériaux, les charges sont plus ou moins libres. Dans les métaux, il y a de nombreux électrons qui peuvent se déplacer, ils sont donc bon conducteurs. Dans d autres matériaux, les charges sont plus liées, ils sont isolants. A l état normal le bilan des charges d un conducteur est nul, mais dès qu on le soumet à une différence de potentiel (apport d énergie), il se crée un courant de charges, le courant électrique qui se déplace à la vitesse de la lumière. Autour de ce courant électrique se crée un champ magnétique. Le processus est «réversible» : un champ magnétique induit un courant ; les deux phénomènes sont liés (électromagnétisme). L électricité présente dans la nature n est pas utilisable telle quelle. Elle est trop dispersée. Elle peut se concentrer de manière ponctuelle et représenter alors des différences de charges énormes mais imprévisibles (éclairs ). Bobine champ magnétique courant électrique Ondes radio, microondes, infrarouges, lumière visible, ultraviolets, rayons X C est ce qui fait qu un moteur électrique (qui transforme l énergie électromagnétique en énergie mécanique) peut se transformer en générateur (mécanique > électromagnétique) L énergie, c est quoi? 74-75

40 L électricité que nous utilisons est toujours le fruit d une transformation mécanique (hydraulique, éolien), thermique et mécanique (centrales thermique et nucléaire), chimique (pile, pile à combustible). C est donc essentiellement pour ses qualités de vecteur (silence, propreté, «invisibilité» ) qu on l utilise. L énergie chimique L énergie chimique est celle que s échange deux (ou plus) matériaux lorsqu ils sont mis en présence l un de l autre. Elle résulte de modifications électromagnétiques à l échelle (des atomes et) des molécules. Une réaction chimique peut dégager (ou absorber) de la chaleur et/ou un courant électrique. ouvert (OFF), la réaction chimique est arrêtée car les charges ne peuvent circuler. En fait elle est très fortement ralentie, la pile se décharge quand même. L accumulateur fonctionne de manière similaire. En fait c est une pile «rechargeable», son processus est réversible, il peut stocker l électricité (ex la batterie de la voiture, du téléphone portable ). Les piles à combustibles fonctionnent selon le même principe sauf qu ici il y a un apport continu de réactifs aux électrodes du système. La pile à hydrogène est une pile à combustible. Elle est alimentée en hydrogène et en oxygène, rejette de l eau et produit de l électricité et de la chaleur. On croit rêver! Cathode = électrode positive; anode = électrode négative. La combustion est une réaction chimique (carburant-comburant) qui dégage de la chaleur. Piles, accumulateurs et piles à combustibles fonctionnent sur base de réactions chimiques qui dégagent courant électrique et chaleur. Le principe de la pile est de plonger des électrodes (plaques de métaux différents) dans un bain réactif. Si le circuit électrique est fermé (ON), les réactions chimiques au niveau des électrodes provoquent une «migration» des électrons de l une à l autre qui génère un courant électrique. Si le circuit est Schéma du principe de la pile Intérêt de la pile à hydrogène. Dans son principe de fonctionnement, cette technologie ne semble avoir que des avantages : pas de rejets polluants. Le problème vient de l hydrogène qui n existe pas à l état naturel. Pour le produire, il y a plusieurs solutions : électrolyse de l eau (rendement 50 à 55 %), reformage thermique d hydrocarburants (rendement 70 % et production de gaz à effet de serre) ou reformage thermique de biocarburants (idem mais le bilan des gaz à effet de serre est meilleur puisque la biomasse absorbe du C02 lors de la croissance des végétaux). L hydrogène doit être stocké et/ou distribué via gazoduc (on estime que le rendement du stockage est de 80 % à cause de l énergie nécessaire à la compression). Le rendement de la pile est de 30 % à 55 % selon les technologies. En cogénération, on peut récupérer 40 % en chaleur (ce qui est exclu pour les applications mobiles). On voit donc qu avec les rendements cumulés, il est plus intéressant d utiliser le biocarburant (par exemple) de manière classique que via la pile. 80 STOCKAGE L énergie, c est quoi? 76-77

41 L avantage de la pile est de ne pas polluer à l endroit d utilisation, donc si on dispose d un réseau d hydrogène en ville par exemple, on peut singulièrement diminuer la pollution locale (surtout en cogénération). Comme stockage d énergie pour les énergies éoliennes et solaires, la filière a un rendement de 16 % (0,5 x 0,8 x 0,4) (32 % en cogénération), à comparer à une filière hydraulique (70 %) ou de stockage inertiel (80 % sur un jour). Les énergies nucléaires, fission et fusion une énorme quantité d énergie est libérée Neutron noyau d uranium 3 neutrons sont libérés et vont percuter d autres noyaux d uranium L énergie nucléaire provient de réactions au cœur du noyau de l atome. Dans la fission, le noyau se divise. On bombarde de neutrons des noyaux atomiques assez gros (les «gros» noyaux sont plus instables que les «petits»). Lorsque l énergie est suffisante, le noyau se divise en deux noyaux plus petits. Au cours de la division, des neutrons sont libérés qui vont à leur tour bombarder d autres noyaux. Le principe repose sur cette réaction en chaîne. La somme de la masse des noyaux plus petits est plus faible que la masse de l atome de départ. Cette différence s est convertie en énergie et est libérée sous forme de chaleur. La fusion est aussi une réaction thermonucléaire (qui a besoin de températures très élevées pour réussir). C est de la fusion que vient l énergie du Soleil : deux noyaux d hydrogène différents (deutérium et tritium) se combinent en un noyau d hélium. Le nouveau noyau a une masse plus faible, la différence se convertit en énergie et se libère sous forme de lumière et de chaleur. La fusion ne produit pas de déchets radioactifs. La centrale nucléaire est une centrale électrique thermique. L énergie dégagée par la réaction nucléaire chauffe de l eau. La vapeur passe dans une turbine. L énergie développée est de fois plus importante qu avec du pétrole pour la même quantité de combustible. Néanmoins, on n utilise que 1 % du combustible. Contrairement à la bombe nucléaire où la réaction en chaîne consomme instantanément le combustible, dans la centrale, on contrôle la vitesse de propagation de la réaction. Cela permet un fonctionnement continu de la centrale. Le plus gros problème avec la fission nucléaire, c est les déchets. C est délirant de voir le budget investi dans la recherche sur la fusion en proportion de celui qui est consacré aux énergies renouvelables. A l heure actuelle, il faut 10 fois plus d énergie pour «arriver» à la fusion, que la fusion n en produit! Certains bateaux (porte-avions, briseglace...) et sous-marins ont des moteurs atomiques. Ce sont en fait des moteurs à vapeur comme pour les centrales. L avantage est une très grande autonomie. L énergie, c est quoi? 78-79

42 Réseaux : transport et stockage Pour arriver jusqu au consommateur, l énergie est (la plupart du temps) distribuée au travers d un réseau. Un peu comme le sang dans les veines de ton corps. Le réseau peut être hybride, mélangeant bateaux, camions citernes, pipelines ou gazoducs, câbles, fils Il comporte des infrastructures de stockage et de transport. Au départ les réseaux étaient très courts, quitte à se déplacer vers la source d énergie (bassins houillers et sidérurgie, moulin et cours d eau ). Aujourd hui les réseaux sont hyper développés et se recouvrent l un l autre. Dans les maisons aboutissent en général plusieurs réseaux d énergie : électricité, gaz, charbon ou mazout, voire bois de chauffe. Plus les réseaux sont grands (en étendue et en puissance) plus les pertes le sont aussi. Chez nous, le réseau électrique doit atteindre plus de 99 % des utilisateurs potentiels, le réseau du carburant automobile est très étendu également. La gestion des réseaux est assez complexe : il faut pouvoir répondre à la demande (même si aujourd hui on adapte plutôt la demande à l offre) en volume et au moment voulu, prévoir des stocks et s assurer que des ruptures ou blocages locaux n aient pas pour résultat de mettre tout le réseau hors service Producteurs d énergie et distributeurs sont fort liés. Ce sont souvent les mêmes structures qui gèrent les deux. Les grandes firmes pétrolières maîtrisent quasi toutes leur produit depuis l exploration jusqu à la distribution (depuis le puits jusqu à la bonbonne de gaz par exemple). L invention du compteur (électrique) de nuit est exemplaire : que faire de l électricité nucléaire la nuit? Eclairer les autoroutes et la moindre ruelle? Il y en a encore trop! Alors incitons le consommateur à déplacer une partie de sa consommation pendant la nuit. Voici deux types de réseaux desservant les mêmes points mais de manière différentes : 1. la production est centralisée et l énergie est distribuée en «étoile». Les premières branches du réseau doivent supporter de grosses puissances. 2. la production est décentralisée, le réseau est maillé. Chaque maille du réseau est «soutenue» par ses voisines. Les puissances sont mieux réparties; de plus, le réseaux est moins exposé aux ruptures de service puisque les autres mailles peuvent prendre le relais en cas de problème. L énergie, c est quoi? 80-81

43 87 RÉSERVES, DÉPENDANCE En Belgique, le charbon, le pétrole, le gaz et l uranium arrivent par bateau dans les ports d Antwerpen et Zeebrugge, ou par train. Pour les fluides, l approvisionnement se fait aussi par gazoduc et oléoduc via les pays voisins ou la Mer du Nord. La distribution se fait par route, train, péniche (charbon, gaz, mazout) ou par gazoducs (gaz de ville). L électricité est produite dans les centrales thermiques (fossile et nucléaire) concentrées essentiellement sur deux axes, un au Nord passant par Doel, Antwerpen et Gent, l autre au Sud : Mons, Namur, Liège. Elle circule à la vitesse de la lumière au travers d un réseau de plus de km de câbles haute tension ( à Volt). Ce réseau est connecté aux pays voisins et doit aussi supporter des charges «en transit» (entre la France et les Pays-Bas par ex.). Localement, il existe des réseaux de vapeur ou d eau chaude. Ces réseaux ont une taille limitée due à la déperdition de la chaleur. Ils permettent cependant de valoriser une partie des pertes thermiques engendrées par la production d électricité (cogénération). Stockage Stocker de l énergie, cela peut paraître absurde de se poser la question. Pourtant c est (entre autre) la facilité de stockage du charbon, puis du gaz et du pétrole qui a permis l essor industriel du XIX e. Dans stockage, il faut lire «quelle quantité d énergie dans quel volume (ou dans quelle masse)». Par exemple, pour la même quantité d énergie en passant du bois au pétrole, il faut 3 fois moins de place (volume) et c est 2 fois moins lourd (masse). Il faut voir aussi la perte liée au stockage (fuite, dégradation, énergie nécessaire au stockage lui-même ). Le stockage est très important dans un réseau, surtout pour absorber les pics de consommation, c est lui aussi qui peut réguler une énergie intermittente (éolien, solaire ). Il y a des énergies «de stock» comme les énergies fossiles ou le nucléaire qui remplissent de manière naturelle la fonction de stock. Les autres énergies (les énergies de «flux») comme l éolien, l hydraulique, le solaire mais aussi l énergie cinétique (du mouvement), l électricité n ont pas cette qualité. Par ailleurs, (et c est là que l on se rend compte de notre formidable gaspillage), pour obtenir la même quantité d énergie en passant d une énergie fossile à une énergie de flux, il faut souvent des dispositifs beaucoup plus encombrants et plus chers : pour 1 kwh, il faut 10 cl de pétrole ou de biocarburant, le triple de bois sec, litres (3,6 m 3!) d eau qui chutent de 100 m, une masse de 36 tonnes qui descend de 10 m Stocker l énergie coûte donc cher en énergie, en infrastructure Quelles sont néanmoins les techniques disponibles : Le stockage chimique : (c est la forme de stockage des énergies fossiles et de la biomasse) hydrogène, batteries L hydrogène peut servir à stocker l énergie électrique par électrolyse (un courant électrique passe dans l eau et sépare l oxygène de l hydrogène), stockage de l hydrogène (comprimé 127 ÉNERGIE CHIMIQUE L énergie, c est quoi? 82-83

44 En Suisse, des expériences ont permis de reculer la mise en route du chauffage de plusieurs mois grâce à un stockage souterrain de l énergie solaire! 127 VOIR ÉNERGIE SOLAIRE dans un réservoir, ou piégé dans un composé chimique), puis injection dans une pile à combustible (PAC) pour retrouver de l électricité quand on en a besoin. Le bilan de l opération est de 0,50 (rendement de l électrolyse) x 0,80 (énergie perdue à la compression) x 0,4 (rendement de la pile) = 0,16 : soit 1/6 e de l électricité de départ! Mais l intérêt est que l hydrogène comprimé est transportable et peut donc être embarqué à bord d une voiture. Les batteries aussi peuvent stocker l énergie électrique mais elles perdent leur charge progressivement et pèsent très lourd (30 kg pour 1 kwh). Le stockage thermique : cas du ballon d eau chaude, mais aussi du solaire passif (stockage dans les matériaux). Il est déjà possible de stocker l énergie solaire pour plusieurs jours : stocker 1 kwh nécessite d augmenter la température de 86 litres d eau de 10 C. Il est essentiel de bien isoler le dispositif! Certaines techniques permettent de stocker la chaleur sous terre dans des puits à 60 mètres, à cette profondeur le sol est suffisamment isolant pour garder la chaleur pendant des mois (stockage saisonnier). On peut stocker moins profondément, mais alors il faut isoler. 2 à 3,5 m 3 permettent de stocker l énergie captée par 1 m 2 de panneau solaire en été pour un usage en hiver. L énergie récupérée est de 30 à 50 % (sur les très gros volumes : immeubles )! D autres recherches utilisent les propriétés chimiques (et réversibles) du magnésium (hybride de magnésium). Dans 1,25 kg, on peut stocker de manière quasi stable (peu de perte) 1 kwh thermique. Le stockage (mécanique) cinétique. Les volants d inertie sont déjà utilisés comme systèmes de stockage de sécurité pour les installations informatiques. Le principe est que l énergie stockée augmente avec le carré de la vitesse (alors qu elle est proportionnelle à la masse). Donc si on fait tourner un disque 2 fois plus vite, il «stocke» 4 fois plus d énergie. Ces installations utilisent des vitesses de rotation de à tours par minutes. L énergie à stocker accélère la vitesse du volant, et quand on récupère de l énergie, le volant ralentit. Une installation capable de stocker 3 jours de consommation d un ménage (3 x 15 kwh) est grande comme une armoire. On estime une perte continue de 1 % par heure (donc au bout de 4 jours, toute l énergie est dissipée). Le stockage (mécanique) potentiel : ce stockage est utilisé de manière marginale dans de nombreux pays sous forme hydraulique. De l eau est pompée pendant les heures de basse consommation d énergie, et est remontée dans le bassin supérieur. Lorsque l on a besoin d énergie, cette eau est libéré et redescend en entraînant une turbine qui produit de l électricité. Il faut de très grandes quantités d eau : si la différence de niveaux entre les bassins est de 25 m, il faut 216 m 3 d eau pour stocker l équivalent d une journée de consommation d un ménage, soit l équivalent d une «piscine» de 10 x 10 x 2 m! La Suisse a trouvé un filon : l Italie ne veut pas utiliser l énergie nucléaire pour produire son électricité. Alors la Suisse achète de l électricité nucléaire à la France pendant la nuit (c est moins cher), la stocke dans des barrages, et la revend (de jour, c est bien sûr plus cher) à l Italie! L énergie, c est quoi? 84-85

45 Energy addict On l a compris, la première réaction est de diversifier les fournisseurs Réserves, dépendances et géostratégie C est clair, la maîtrise de l énergie est devenue une des préoccupations majeures de nos économies occidentales(isées). «Et il y a un stress». Il y en a même trois : notre consommation d énergie provoque une réaction de l environnement (changement climatique), un problème d approvisionnement (diminution des ressources), et un levier d action des pays exportateurs sur les pays importateurs ou des acteurs financiers du monde de l énergie (influence sur le prix ). Certains comptent l énergie nucléaire comme indigène, du coup la dépendance tombe à 85%. Mais d où vient le combustible nucléaire? Quand on pense qu au mieux 40% de cette énergie sera utile (le reste dispersé en pertes). Aujourd hui la Belgique est en «dépendance énergétique». Cela veut dire qu elle importe plus d énergie qu elle n en produit sur son territoire. Pour plus de 95 % de notre consommation, nous devons importer (et acheter) les sources d énergie! Le pétrole vient du Proche et Moyen Orient, de Norvège, de Grande-Bretagne, de Russie et d Amérique. Le gaz vient de Norvège, des Pays-Bas (Mer du Nord) et d Algérie ; le charbon d Australie, d Afrique du Sud, des États-Unis ; l uranium des États-Unis, d Australie, d Afrique du Sud et du Niger. Les derniers charbonnages belges sont fermés. Les ressources indigènes sont la biomasse (y compris les déchets verts), l hydraulique, l éolien, le solaire et un peu de géothermie. Tiens, que des énergies vertes! États des réserves Nucléaire Pétrole Gaz Naturel Charbon en lignite Énergies renouvelables La notion de réserve est incomplète, disons que pour un prix de l énergie plus ou moins comparable, il reste, à consommation égale, pour 40 ans de pétrole, 60 de gaz, 80 d uranium et 200 de charbon mais comme la consommation augmente les réserves sont de plus ou moins 30, 40, 60 et 100 ans. Il est clair que les prix de l énergie vont fluctuer et qu un doublement changerait les prévisions : certains gisements redeviennent rentables (on parle alors d un total de plus ou moins 300 ans de réserves à consommation égale) et certaines énergies renouvelables de plus en plus compétitives. Par conséquent, 80 % (et plus avec l abandon de nucléaire) de notre énergie sera d origine fossile dans les 20 ans qui viennent Les réserves d énergies sont assez inégalement réparties à la surface du globe (la population aussi d ailleurs). Les 3/4 des L énergie, c est quoi? 86-87

46 réserves de pétrole et 40 % du gaz sont concentrées dans les pays de l Opep, les 3/4 du charbon est détenu par cinq pays (EU, Russie, Chine et Afrique du Sud). charbon et lignite hydraulique nucléaire pétrole gaz naturel compagnies de l énergie, du côté de la demande, les pays importateurs et les mêmes grandes compagnies. La dimension internationale des grandes compagnies, la dérégulation des marchés ne laissent aux pays importateurs que peu de marge de manœuvre : il leur reste la possibilité de maîtriser la demande (programme d économie d énergie), le développement d offres concurrentes (énergies alternatives), l influence sur d autres marchés où ils sont en position de force (céréales ), ou encore l usage de la force (guerre, menaces, prise de contrôle par influence ). Comme nous ne sommes pas dans un monde de brutes, seules les deux premières possibilités sont envisagées par les démocraties, bien entendu. C est bien sûr plus compliqué, d autres marchés interagissent avec celui de l énergie. Géostratégie A qui appartiennent les réserves? A ceux qui habitent la région ou à ceux qui exploitent la réserve? Quelle «valorisation» une population peut-elle espérer d une source d énergie? Quels sont les acteurs qui interviennent à ce niveau de la problématique? En gros, c est un jeu d influence lié au marché de l énergie dont les acteurs majeurs sont les pays exportateurs, les grandes compagnies, les pays importateurs. Et les retombées locales euh, là on parle «stratégie». La loi de l offre et de la demande «auto-régule» le marché. Du côté de l offre, on retrouve les pays exportateurs (plus ou moins regroupés pour «harmoniser» l offre) et les grandes Rendements, pertes et influence de la consommation finale Le rendement! Curieux mot, à mi-chemin entre le technique et le financier! Eh oui, justement, jusqu à présent ce n est pas la proportion d énergie utile in fine qui importait mais le rapport entre le prix de revient et le prix de vente. Or une énergie qui serait disponible au consommateur gratuitement n a aucun intérêt en terme de rendement financier à long terme pour un investisseur. Sauf s il peut obtenir un gain sur l investissement initial du consommateur. Tiens, serait-ce le pourquoi de l intérêt de BP, TOTAL pour le solaire photovoltaïque par exemple? Outre l efficacité technique à laquelle on associe le rendement, il y a une efficacité environnementale et enfin une efficacité structurelle et culturelle. Tout comme les rendements, ces trois efficacités se multiplient. Une mauvaise efficacité structurelle peut absorber une bonne efficacité Pourquoi reparle-ton de rendement ou d efficacité énergétique alors que l on a jusqu ici plutôt parlé de performance, de (montée en) puissance? L énergie, c est quoi? 88-89

47 technologique : ex. : des voitures moins polluantes (efficacité technologique x efficacité en rapport aux polluants) x plus d embouteillage (efficacité structurelle et comportementale) = baisse de l efficacité globale. Efficacité technologique Le rendement c est la quantité d énergie utile par rapport à la quantité d énergie de départ. Le rendement d une filière est le produit des rendements des étapes qui forment la filière. Il se caractérise par trois types de pertes : les pertes d extraction, de transformation(s) et les pertes de réseau. Moins il y a d étapes qui se succèdent, plus le rendement est bon. Les pertes les plus complexes sont les pertes d extraction. Car elles impliquent d une part l énergie nécessaire à la construction de l infrastructure d extraction, et d autre part les pertes liées au procédé (et à sa rentabilité) jusqu à ce que l énergie soit prête à passer au stade suivant (exemple : on n extrait pas plus de 50 % du pétrole d un gisement parce que cela coûterait trop cher de mettre en œuvre la technologie nécessaire). Les pertes de transformation sont de deux types : transformation incomplète (une partie de l énergie de départ n est pas utilisée, ex. : part d essence non brûlée dans les gaz d échappement) et pertes thermiques (frottement, rayonnement ). Les pertes de réseaux sont moins spectaculaires parce que justement dispersées mais peuvent facilement dépasser 10 % de l énergie entrante. Lorsqu on a le rendement d une filière, par ex 1/33, cela veut dire qu il faut 33 fois l énergie que l on consomme en bout de filière. Donc ici, 1 kw de consommation finale a nécessité 33 kw d énergie primaire. On peut donc comparer les filières par rapport à l usage final qu on fera de l énergie (ex 3, 4 et 5). En remontant la filière, on se rend compte par exemple qu une ampoule qui reste allumée inutilement «pompe» 250 fois sa consommation dans les réserves d énergie fossile de la planète. On comprend donc l intérêt que portent les politiques publiques à la prise de conscience des utilisateurs en bout de filière : 1 kwh d économisé en éclairage classique (1 lampe de 100 W allumée pendant la nuit ), c est 250 kwh d économisés sur les ressources du sous-sol de la planète. Pour évaluer une source d énergie et son coût réel, il faut prendre en compte de nombreux paramètres qui dépendent entre autres de l utilisation finale de cette énergie ou du nombre de transformations successives, par exemple : 1 : la «performance énergétique» (rendement de la filière) 2 : la disponibilité 3 : l empreinte écologique A l exception d un usage final en chaleur (chaudière, cuiseur ), les transformations qui utilisent la chaleur ne dépassent jamais 50% de rendement. On voit tout de suite que 2 transformations successives divisent l énergie de départ (au mieux) par 4. L énergie, c est quoi? 90-91

48 Pour un même confort, on peut comparer l impact d une filière sur les ressources naturelles, sur l environnement Dans l exemple ci-contre, la filière qui permet de se chauffer au mazout (1) est comparée à celle qui permet de se chauffer au bois (2). Le troisième schéma (3 illustre l impact de la «maîtrise de la consommation finale» : si la maison est très bien isolée, on réduit considérablement l impact de sa propre consommation. A droite (4), la filière du chauffage électrique! 1 pertes isolation chaudière transport extraction mazout bois Des exemples de filières : 1. De l extraction du pétrole au carburant : on extrait entre 30 et 50 % du contenu en hydrocarbure d un gisement (50 est un très bon chiffre), on dépense 2,2 % d énergie à l extraction, 5,8 % au raffinage, 5 % dans les transports (estimation), 5 % en stockage (estimation). Résultat : 0,3 x O,978 x 94,2 x 0,95 x 0,95 = 25 %. Rendement : énergie utile/énergie primaire = 1/4 de l énergie stockée dans la nature. 2. Du carburant à l éclairage : la transformation du mazout en électricité donne une rendement de plus ou moins un tiers, le réseau électrique perd 11 % de l électricité injectée, l ampoule classique dissipe 95 % en chaleur. Résultat : 0,25 (1.) x 0,33 x 0,89 x 0,05 = 4 millième. Le rendement complet de la filière : 1/250 e (5 % ou 1/20 e dans le cas d une lampe fluocompacte). 3. Du pétrole au chauffage : le transport et stockage intermédiaire prend 1 % (estimation), une bonne chaudière moderne a un rendement 85 % (une chaudière classique atteint 50 %), une maison mal isolée disperse 60 % (estimation) de la chaleur utile (une bonne isolation ramène les pertes à 12 %) soit 0,25 (1.) x 0,99 x 0,85 x 0,40 = 8,4 % soit 1/12 e. 4. Du pétrole au chauffage électrique : transformation mazout/électricité 33 %, perte du réseau 11 %, le convecteur à un rendement de quasi 100 %, pour la maison reprenons les mêmes paramètres soit 60 % de pertes. Total : 0,25 (1.) x 0,33 x 0,89 x 1 x 0,4 = 2,9 % soit 1/33 e. 5. De l exploitation raisonnée de forêts indigènes au chauffage : 16,5 % de pertes en énergie de manutention, transports et stockage; rendement de la chaudière à bûches : 85 %. Total : 0,835 x 0,85 x 0,4 = 28 % soit 3/10 e d une énergie renouvelable (62 % soit 6/10 e si la maison est bien isolée). 6. Du pétrole au déplacement : pertes liées au réseau d intermédiaires : 9 % (estimation), le rendement théorique d un moteur est de 50 % mais en réalité il n arrive à transformer en mouvement (et dans les conditions optimales) que 25 à 28 % de l énergie du carburant. Soit 0,25 (1.) x 0,91 x 0,25 = 5,6 % soit 1/15 e. 7. De l «extraction éolienne» en parc à l éclairage : performance de l éolienne (sur un an) : 25 % de l énergie du vent, réseau électrique : pertes 11 %, stockage hydraulique : pertes 30 %, lampe fluocompacte : pertes 20 %. Soit 0,25 x 0,89 x 0,7 x 0,8 = 12,5 % plus ou moins 1/8 e d une source d énergie renouvelable (et gratuite). 8. De l «extraction solaire» à l éclairage : performance des cellules photovoltaïques 18 % (entre 15 et 20 %), production sur place : pas de réseau, stockage volant d inertie pertes 5 % pour 5 heures, lampe fluocompacte pertes 20 %. Soit 0,18 x 0,95 x 0,8 = 13,7 % plus ou moins 1/7 e d une source d énergie renouvelable (et gratuite). L énergie, c est quoi? 92-93

49 150 euros la tonne correspond aux chiffres couramment cités, mais les spécialistes s accordent pour dire qu il faudrait une taxe de 1500 euros pour arriver à un résultat conforme aux accords de Kyoto Efficacité environnementale (pollution, état de la ressource ) C est ici qu entrent en ligne de compte les émissions de CO 2, mais aussi les impacts sur l environnement, la santé et la nature de la ressource (renouvelable ou non). Les pollutions différentes ou de même nature peuvent intervenir aux différents stades de la filière et s accumuler. L impact de cette efficacité n est pas ressenti dans la facture énergétique. En effet, pour l instant, les coûts «externes» ou collatéraux ne sont pas intégrés dans le prix de chaque énergie. Si une taxe CO 2 (de 150 euros par tonne de CO 2 ) émise était appliquée, le mazout coûterait 0,13 euro de plus au litre soit 400 euros en plus (50 % en plus) pour le chauffage d une maison familiale, l électricité augmenterait de 2 à 4 %, le bœuf coûterait 1,20 euros de plus au kilo (10 % en plus) Cette taxe représente l impact «externe» de la consommation d énergie nécessaire. L idée est de freiner la consommation par un regain d intérêt pour les attitudes économes (vélo, chauffage au bois de plantation, isolation ). Efficacité structurelle et comportementale Dans tout développement technique, il y a un effet de seuil qui correspond à l usage déterminé : par exemple : quelle est la puissance optimale d un véhicule pour un déplacement quotidien de 2 x 50 km sachant qu il y a 20 km de bouchon? En dessous du seuil, la fonction n est pas remplie de manière satisfaisante, au-dessus du seuil le rendement est sacrifié à la puissance (inutile). Dans l exemple, on peut ajouter des paramètres comme le fait que pour passer de 50 km/h à 70 km/h il faut deux fois plus d énergie, deux fois plus de pollution, que le risque de lésions mortelles en cas d accident est aussi doublé*. De nouveau, on aborde ici des aspects relativement peu présents dans les réflexions sur l énergie. Exemple : un habitat «structurellement» dispersé augmente les dépenses énergétiques (transport, chauffage ) par rapport à un habitat concentré ou en regard des efforts pour rendre une machine à laver le linge plus économe en énergie, le fait de la partager à 4 ménages est structurellement plus efficace. Par ailleurs, si «culturellement» la puissance d une voiture semble avoir une importance aux yeux de la majorité des conducteurs, celle du lave-vaisselle en a moins. *Pour info : les constructeurs automobiles refusent de faire des crash test à plus de 64 km/h Les politiques publiques ont d énormes influences sur l efficacité structurelle : aménagement du territoire, équipement public (choisir des bancs publics en bois a une incidence énergétique à l échelle d une ville par exemple). Comparaison de l aménagement du territoire entre ville et campagne. L énergie, c est quoi? 94-95

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