Pour un physicien, le terme énergie renouvelable est incompréhensible. En effet, en tant que scientifique, j’ai appris que l’énergie est une constante dans l’univers et que, et surtout, elle ne disparaît pas ! Le principe est simple : on peut imaginer sur Terre, un cycle sans fin où l’énergie se transforme, tantôt en chaleur, tantôt en vitesse… Bien sûr elle se stocke aussi, sous forme d’énergie potentielle, mais aussi sous forme de matière.

L’énergie de l’eau qui coule (rivières), par exemple, peut être conservée avec un barrage. Elle se transforme alors en énergie électrique, en chaleur (pertes) et en énergie cinétique (l’eau qui s’échappe du barrage perd de l’énergie). L’énergie électrique va servir à l’activité humaine : elle sera encore transformée en chaleur, en mouvement, etc. Au final, elle se retrouvera dans le système terrestre. La chaleur dans l’atmosphère, quant à elle, permet à la vapeur d’eau de se créer et servira à fabriquer des nuages, qui vont alimenter les cours d’eau et donc revenir au barrage.

Ainsi, comme disait Lavoisier « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ».

Alors pourquoi parle-t-on d’énergie renouvelable ?

  • Des ressources renouvelables

Ce ne sont pas les énergies qui sont renouvelables, mais les ressources qu’on utilise pour les transformer. En revanche, toutes les ressources ne sont pas renouvelables.

  • Le soleil et le vent sont considérés comme énergies renouvelables, car le soleil n’est pas près de mourir, et le vent non plus. Le pétrole, lui, n’est pas éternel. Par contre, qu’en est-il du bois et du nucléaire ?

Bien gérée, une forêt constitue un vrai stock d’énergie que l’on peut exploiter et renouveler (tous les 80 ans pour les espèces françaises, beaucoup plus pour les bois exotiques). En revanche, quand on coupe la forêt amazonienne de façon non responsable, ceci entraîne des catastrophes écologiques et le stock que représentent ces forêts disparaît (sans compter les autres impacts négatifs).

La fission et la fusion sont également des sources inépuisables (car issues du soleil), donc renouvelables.

Pour savoir si une ressource est renouvelable, il faut analyser l’ensemble des ressources utilisées. Par exemple, pour le nucléaire, il faut prendre en compte les déchets produits, le démantèlement et le recyclage des centrales : ces éléments constituent la problématique de l’énergie nucléaire. Il en est de même pour l’énergie solaire : le panneau solaire, et donc les composants qui servent à sa fabrication, sont des ressources rares non renouvelables (silicium, métaux lourds). De plus, leur recyclage pose des problèmes lors de la fin de la vie du produit. Même combat pour l’énergie éolienne : si le vent n’est pas près de mourir, les composants d’une éolienne ne sont pas éternels. Sans compter que la fabrication des matériaux composites dont elle est constituée est très polluante et que son recyclage n’existe pas. De plus, la durée de vie de l’ouvrage est assez courte (20 ans selon l’ADEME).
  • Qu’en est-il du gaz ? Peut-on comparer un gaz de schiste, un gaz classique, et un bio gaz ?

Le bio gaz est issu de la fermentation de végétaux. Il s’agit d’une ressource renouvelable, avec un cycle de renouvèlement assez court. Ce gaz est relativement cher.

 

Par contre, le gaz de schiste, en plus de polluer, nécessite un délai bien plus long pour se renouveler.

Quant au gaz que l’on trouve couramment, composé de gaz naturel et de gaz issu de raffineries et de l’activité humaine, il est disponible en grande quantité mais il est également long à renouveler.

  • La géothermie est elle aussi une ressource renouvelable : la fabrication et la fin de vie peuvent être gérées facilement. Pourtant, ce système d’exploitation de la chaleur stockée dans le sous-sol est très peu mis en place car il demande de gros investissements et des amortissements sur de longues périodes.

Première conclusion : trouver des alternatives aux ressources actuelles d’énergies est essentiel, il faut toutefois analyser la question dans son ensemble. De plus, il faut faire confiance aux innovations que permettra la science : en effet, les futurs panneaux solaires auront une durée de vie plus importante, pourront être recyclés et utiliseront moins de matières rares (voire plus du tout). Des composites thermoplastiques sont étudiés pour une fabrication des éoliennes plus propres, mais aussi pour résoudre les problèmes de recyclage.

  • Maîtriser le cycle des transferts d’énergies

L’utilisation de ressources renouvelables est recherchée pour lutter contre le réchauffement climatique. Lorsqu’on utilise du pétrole, on exploite des stocks d’énergies qui sont longs et difficiles à reconstituer. Ces stocks diminuants, l’énergie n’est plus stockée sous terre et cette énergie se retrouve sous forme de chaleur dans l’atmosphère.

Il en est de même pour le réchauffement climatique qui entraîne la fonte des glaces dans le Pôle Nord : elles représentent une quantité d’énergie stockée, qui, en fondant, accentue la chaleur de l’atmosphère.

Les océans qui chauffent sont aussi un stock d’énergie qui augmente l’énergie des cyclones : ceux-ci se forment au-dessus des mers chaudes, en général avec une eau supérieure à 27°C, dans lesquelles ils puisent leur énergie.

Ainsi, le réchauffement climatique est un stock d’énergie qui se retrouve sous forme de chaleur dans l’atmosphère, les océans, les sols. Comme on le sait, ceci pose des problèmes pour notre vie sur terre, sur la vie animale et végétale, avec des changements rapides à l’échelle de notre temps humain. Nous ne développerons pas ce thème, car tout le monde est au courant des problèmes liés au réchauffement climatique.

  • Quelles sont les solutions ?

Mais alors pourquoi n’utilise-t-on pas la chaleur de l’atmosphère comme énergie ?

Nous savons utiliser l’énergie issue de la chaleur (pompe à chaleur, géothermie), mais pour des questions économiques, nous utilisons des ressources fossiles combustibles depuis très longtemps : charbon, gaz, pétrole. Le changement de ressources est long et coûteux à réaliser. On utilise donc les ressources les moins chères. Même dans les énergies dites renouvelables, on utilise les plus simples à mettre en œuvre et les moins coûteuses.

Pour simplifier, le système terrestre fait partie d’un cycle, avec un stockage de matériaux combustibles qui représente une quantité importante d’énergie, et qui, par son utilisation, se retrouve sous forme de chaleur dans l’atmosphère. Le temps pour que le cycle terrestre puisse refaire ces stocks étant très long, l’homme, par son activité, peut perturber ces équilibres.

Ainsi, il faudrait maîtriser le cycle des transferts d’énergies pour que les équilibres de stockages et d’émissions du système terrestre ne soient pas perturbés. Nos cycles de consommation devraient correspondre aux cycles naturels, bien que le système terrestre ne soit pas stable et varie constamment. En effet, la planète a connu des périodes très chaudes comme des ères glacières.

Le système terrestre, très complexe, a une capacité d’auto-régulation : les végétaux, par exemple, consomment plus de CO2 qu’avant du fait des températures plus élevées (car il y a plus de CO2 dans l’atmosphère) : leur développement est plus important comme le témoigne la prolifération des algues. La question est de connaître l’impact de l’homme sur ce système et la vitesse de modification liée à cet impact.

Pour bien comprendre, imaginons que l’on invente une façon d’utiliser de l’énergie sans toucher aux stocks de la planète, donc sans augmenter la température de l’atmosphère et ceci à un coût plus faible que le charbon ou le pétrole. L’exploitation de ces derniers s’arrêtera alors.

L’homme peut modifier son mode de consommation et s’adapter au cycle de la planète, en prenant conscience qu’il en fait partie. Dans les zones de cyclone, par exemple, on pourrait utiliser la chaleur des océans pour créer de l’énergie électrique, ce qui permettrait de diminuer la température localement. Mais en avons-nous les moyens, aussi bien financiers que techniques ? Quelle que soit la réponse, les quantités d’énergies à récupérer sont gigantesques.

On étudie des solutions de stockage de CO2, ce qui revient à stocker de l’énergie en diminuant l’effet de serre. Mais les consommations sont tellement importantes, que cette solution onéreuse semble peu prometteuse. On étudie aussi la possibilité de faire de l’énergie à partir du CO2, pour travailler sur deux problèmes en même temps : diminuer l’effet de serre et utiliser moins de combustible fossile. Mais pour l’instant, c’est une solution trop coûteuse.

 

Intéressons-nous à un autre système énergétique : l’homme lui-même. On consomme de la nourriture qui est notre carburant, utilisé pour bouger, vivre. Mais, en contrepartie, on dégage de la chaleur et du CO2 par la respiration. On stocke aussi de l’énergie sous forme de graisse. Dans ce système, un sportif est « plus polluant » qu’un inactif car il dégage plus de chaleur, plus de CO2 et consomme plus de nourriture. Ce raisonnement est juste, mais reste absurde car ce qui est important c’est le cycle de consommation : que mange-t-on ? A quelle vitesse renouvelons-nous nos aliments ?

Les plantes ont besoin de soleil, d’eau et de CO2 pour pousser. La chaleur et le CO2 que nous produisons pourraient alors servir à leur croissance, dans un cycle tout à fait naturel, correspondant à la planète. Par contre, nous consommons d’autres ressources (voiture, pétrole, etc.) qui, par l’augmentation des populations, augmentent. Ceci est un facteur physique important dans le réchauffement climatique. De là à vouloir contrôler les populations, c’est bien sûr une aberration sociétale, même si la Chine l’a fait.

En conclusion : renouvellement des ressources et économie circulaire

En définitive, les énergies ne sont pas renouvelables, mais toutes les ressources ne sont pas inépuisables.

Les problématiques liées à l’énergie doivent être prises dans leur ensemble, en prenant en considération la façon de les obtenir.

Ce qui est important, c’est le cycle de renouvellement des ressources utilisées.

La science a un grand rôle à jouer pour chercher d’autres façons de créer notre énergie, en respectant au mieux le cycle de la planète. Les stocks d’énergies doivent pouvoir être reconstruits, dans un temps correct à l’échelle de la planète (qui reste à déterminer).

Il est donc important de maîtriser nos ressources matières et de réduire la consommation de celles qui ne se renouvellent pas dans un temps imparti. L’utilisation de nos déchets comme ressource matière (recyclage) par exemple, est essentielle. L’économie circulaire est une solution intéressante, car l’idée n’est pas d’utiliser moins d’énergie (dans une décroissance), mais de l’utiliser dans un cycle vertueux et propre à celui de la planète. Tout un programme !