Énergie

Introduction

Dans la vie quotidienne nous utilisons de l’énergie pour satisfaire nos besoins et la réalité est que sans énergie nous serions désemparés. En effet, l’utilisation des téléphones portables, les ordinateurs, la cuisinière, la machine à laver, le frigo, la climatisation etc. dépendent tous de l’énergie. Autant dire qu’avec tous ses appareils, un ménage moyen en consomme une grande quantité.

Pour mieux comprendre ce qu’est l’énergie, une petite introduction en physique élémentaire est nécessaire. L’unité de l’énergie est le Joule et l’unité de la puissance, qui traduit la quantité d’énergie utilisée par unité de temps, est le Watt. Voici un exemple pour illustrer la relation entre l’énergie et la puissance: Une lampe de 60 Watt qui est allumée pendant 4 secondes va consommer 60 Watts x 4 secondes = 240 Joules. Malheureusement un tel calcul n’est pas toujours très parlant. Afin de mieux comprendre ce que représente une puissance d’une lampe de 60 Watts, il est utile de savoir qu’une personne sportive peut générer environ 250 à 300 Watts avec un grand effort. C’est à dire qu’une personne sportive pourrait allumer environs 300/60 = 5 lampes de 60 Watts. Si l’on somme la consommation de tous les appareils électriques branchés en même temps à la maison le résultat est assez grand et on réalise qu’un seul homme ne pourrait pas fournir toute l’énergie de sa maison à lui seul. Le même constat peut être dressé pour l’utilisation des véhicules automobiles. Leur fonctionnement nécessite des quantités d’énergie considérables, que l’on retrouve sous forme de carburant.

Notion de cycle de vie et production d’énergie

L’énergie que l’on consomme se retrouve sous plusieurs formes : pétrole, gaz naturel, énergie hydraulique, éolienne, solaire etc. L’énergie est puisée pour atteindre certains objectifs/ remplir certaines fonctions : Chauffer, rafraîchir, faire fonctionner nos appareils électriques, mettre en mouvement nos véhicules etc. Le cycle de vie de l’énergie décrit chaque étape de sa production jusqu’à sa consommation et il existe un cycle pour chaque combinaison de forme d’énergie et du mode de consommation. Afin d’illustrer, le cycle de vie du pétrole utilisé dans une voiture à combustion est différent de celui utilisé dans une lampe de camping etc. De même le cycle de vie du pétrole utilisé dans une voiture à combustion est différent du cycle de vie de l’énergie utilisée dans une voiture électrique. Ceci est le cas parce que les étapes de production, de transformation du produit et de son transport varient selon la forme de l’énergie et selon son utilisation. Cela devient très complexe lorsqu’on prend en compte dans le cycle de vie les matières et énergies résiduelles produites lors des étapes de production, transport et consommation. Il faut noter que l’emplacement géographique fait varier également le cycle de vie d’une combinaison: forme d’énergie/utilisation. En comparant le cycle de vie du pétrole utilisé dans une voiture à combustion en Arabie Saoudite (productrice de pétrole) et celui du pétrole utilisé dans une voiture à combustion aux États-Unis, leur cycle de vie respectif ne sera pas le même puisque pour que la voiture aux États-Unis puisse consommer le pétrole de l’Arabie Saoudite (si l’on fait l’hypothèse que les E-U importent du pétrole de l’Arabie Saoudite), il sera nécessaire d’ajouter une ou plusieurs étapes de transport. Le niveau de complexité d’analyse du cycle de vie peut être complexifié encore plus, mais je ne me prêterai pas à l’exercice ici.

Ce qu’il faut retenir du paragraphe précédent, c’est que puisqu’il y a plusieurs cycles de vie de production/consommation d’énergie. Certains ont un impact environnemental plus négatif que d’autres, puisque chaque type de production (centrale à charbon, centrale nucléaire, barrage hydroélectrique, etc.), chaque type de transport (par bateau, par camion, par fils électriques) et chaque mode de consommation ont un impact environnemental distinct différent.

Énergies renouvelables

Pour qu’une énergie puisse être considérée comme renouvelable, il faut qu’elle respecte plusieurs critères, tels que la quantité et le type de déchets qu’elle produit, le taux de renouvellement de la matière première qu’elle utilise, des critères éthiques et sociaux etc. Les exemples les plus connus sont l’énergie éolienne, hydraulique et solaire. Il existe d’autres types d’énergies renouvelables comme la géothermie qui est pratiquée intensivement dans certains pays. L‘objet de cette section n’est pas d’analyser les différents types d’énergies renouvelables, mais plutôt de comprendre le sens du mot « renouvelable » et briser un mythe qui s’y rapporte.

Une grande majorité de la population pense que les énergies renouvelables sont à 100% renouvelables et que leur utilisation n’a aucun impact environnemental sur la planète (je ne fais pas référence ici aux interactions entre les stations de production et les êtres vivants des alentours), or ceci est partiellement faux. En réalité, les énergies renouvelables ne devraient pas être nommées « renouvelables », mais plutôt « plus renouvelables que les énergies fossiles » ou « moins non-renouvelables que les énergies fossiles ».

En effet, dans la nature, il n’existe aucun processus physique dont le rendement/efficacité soit égal à 100%. Ceci implique que chaque processus physique laisse des résidus sous différentes formes. Une autre manière de le voir est de se dire que pour obtenir une quantité « x » d’énergie, il faudra en produire  une quantité plus grande, soit: « x+y ». Supposons que le rendement du barrage hydroélectrique est de 60%, celui du transport de l’énergie via les fils électriques est de 80% et celui de l’utilisation de la voiture 70%. Ces chiffres ne se basent sur aucune source mais ils sont proches de la réalité selon mes souvenirs au moment de la rédaction de ce texte. Supposons que l’on veuille consommer 100 kJ avec notre voiture électrique. En utilisant les rendements il est possible de calculer que l’énergie totale disponible devra être 100/(0,70*0,80*0,6)=297,62 kJ. L’énergie résiduelle est donc de 197,62 kJ ! Soit le double de l’énergie utile ! Ce constat est valable également pour l’utilisation de nos ampoules et également pour les dispositifs qui extraient de la chaleur comme les climatiseurs. L’énergie résiduelle se dissipe dans la nature sous forme de chaleur et de vibrations (mécaniques et acoustiques). Déjà la plupart des personnes ont du mal à s’imaginer ce que représente comme énergie la consommation de leurs ampoules. Le comble est que ce n’est que la partie émergente de l’iceberg.

De plus, il existe un principe fondamental de la physique qui s’appelle le principe de l’entropie. Un corollaire très important du principe de l’entropie est qu’à chaque transformation d’une quantité d’énergie, celle-ci se dégénère et l’énergie dans son stade le plus dégénéré devient inutilisable à jamais. Ceci ouvre également la porte à la définition de noblesse d’énergie que ces ressources Web expliquent bien :

Une telle transformation d’énergie peut être entres autres la transformation de l’énergie éolienne en énergie électrique via une éolienne. Dans ce cas-ci, l’énergie électrique est une forme dégénérée de l’énergie éolienne (énergie cinétique du vent). Nous apprenons quelque chose de très important et choquant : même les énergie renouvelables « dégradent » notre environnement. Cependant, je voudrais rappeler que les énergies renouvelables sont beaucoup moins non-renouvelables que les énergies fossiles et doivent devenir donc une priorité pour ralentir la dégénération de l’énergie disponible sur terre et donc de la destruction de celle-ci.

En rassemblant les deux points expliqués ci-haut nous déduisons que même les énergies renouvelables ne sont pas produites d’une manière 100% efficace, et que donc il faut puiser dans la nature une énergie plus grande de celle produite et qu’en plus, l’énergie puisée dans la nature se voit dégradée. Voici pourquoi il n’est pas correct d’appeler les énergies renouvelables « renouvelables ».

Pouvons-nous exploiter les énergies renouvelables comme bon nous semble ?

Les explications données ci-dessous proviennent purement de réflexions personnelles qui visent surtout à faire réfléchir mais ne donnent pas de réponse définitive.

La terre possède un environnement, qui est le résultat des milliards d’années d’évolution, de changements et d’adaptations. Il existe un nombre virtuellement infini de mécanismes régissant le comportement de la planète, par exemple ceux de la régénération de la nature après une catastrophe ou les mécanismes qui permettent à des plantes de semer leurs graines pour que de nouvelles plantes puissent pousser. Ces mécanismes peuvent être le fruit du hasard, par exemple, si le vent ne souffle pas, les graines des plantes dans une région donnée ne vont pas se propager etc. Je ne suis pas un expert dans le domaine mais il est certain que la grande majorité de ces mécanismes ne sont pas compris et sont même insoupçonnés. Prenons l’exemple des courants d’air dans notre atmosphère. Certes, nous pouvons désormais dresser des cartes des courants, prévoir quelques jours à l’avance la météo etc., mais au final nous ne sommes pas certains si les courants d’air permettent à des mécanismes de la nature, autres que ceux que nous connaissons déjà, de fonctionner. Nous savons que c’est notamment grâce aux oiseaux et au vent que certaines graines peuvent voyager parfois d’énormes distances pour atterrir à l’autre bout de la planète et ensuite peupler cet endroit d’une espèce de plantes. Mais il est possible que ces mêmes courants d’air servent d’autres buts, qui pourraient nous affecter directement ou indirectement avec des effets boules de neige.

En dressant ce constat général, que se passerait-il si les hommes décidaient de se convertir soudainement intégralement à l’énergie éolienne ? Il y aurait des conséquences économiques, politiques, sociales et peut-être même démographiques. Si dans un tel cas l’homme consomme les mêmes quantités d’énergie que de nos jours, cela signifierait que toute cette énergie devra être puisée dans l’énergie éolienne et que seule une fraction de toute l’énergie éolienne initiale, celle qui n’aura pas été dégradée dans un processus de transformation d’énergie, sera disponible dans l’air. Le scénario suivant est légèrement alarmiste, mais supposons qu’après un certain temps, l’homme ait tellement puisé dans l’énergie éolienne que l’énergie résiduelle ne soit pas suffisante pour faire fonctionner un mécanisme de la nature qui soit critique et que possiblement nous ne connaissons pas. Il se peut que si un tel scénario se réalise un effet boule de neige se mette en marche et nous mettre dans une situation très délicate.

Le message que j’essaie de passer n’est pas de ramasser des provisions et de se préparer au pire, mais c’est plutôt le même message que tous les grands écologistes essayent de faire passer depuis quelques années : C’est très bien de mieux consommer, mais il faut surtout MOINS consommer. Des exercices de la pensée similaires peuvent démontrer que ce message est valable non seulement pour la consommation d’énergie, mais pour toutes sortes de produits de consommation.

Également, cette pensée (si elle s’avère correcte) nous indique qu’il ne faudrait pas miser sur une seule source d’énergie, mais sur plusieurs et de manière stratégique.

 Dans le court et moyen terme, il sera impossible de complètement remplacer les énergies non-renouvelables pour des raisons pratiques, économiques et politiques. Prenons l’exemple des véhicules automobiles. Hormis du fait que pour se transporter soi-même il serait préférable d’utiliser un vélo, il y aura toujours une nécessité de véhicules automobiles pour transporter de lourdes charges. La vérité est que pour l’instant il est relativement coûteux et difficile de remplacer une voiture à combustion par une voiture électrique, mais c’est vers cela qu’il faut tendre. Entre-temps il faudra aussi améliorer et renforcer le réseau électrique pour que la société puisse intégrer des innovations majeures telles que la voiture électrique dans la société. Mais là encore il est illusoire de croire que le réseau peut être renforcé sur le monde entier, d’où la survie probable des voitures à combustion.