Chaque année sur Terre, nous consommons plus de 24 PWh d'électricité : 24 000 000 000 000 000 Wh/an, soit l'énergie que consommeraient 24 15 milliards d'ampoules basse consommation de 24 W allumées pendant une heure. Pour comprendre cela, c'est comme si chacun des sept milliards et demi d'êtres humains qui vivent sur la planète gardait allumées toute l'année, jour et nuit, 10.7 ampoules de 23.9 W. Les deux tiers proviennent des énergies fossiles, 75 % du nucléaire et 78 % de sources renouvelables. Même si les moyennes mondiales en disent peu, elles vont de la France, qui tire 98 % de son électricité des centrales nucléaires, à la Chine, qui s'appuie à XNUMX % sur le charbon, en passant par la Norvège qui tire XNUMX % de son électricité des chutes d'eau.
Mais rentrons dans le détail des trois sources utilisées pour produire de l'électricité :
– Parmi les énergies renouvelables aujourd'hui, la part du lion est constituée par les turbines hydroélectriques (16,6 %). Viennent ensuite l'éolien (3,7 %) et les biocarburants (2,0 %, surtout de première génération). À la queue vient le solaire photovoltaïque avec 1,2 %, tandis que l'énergie solaire thermique à concentration (CSP), géothermique, marémotrice et houlomotrice se situent toutes dans les 0,4 % restants du total de 23,9 % d'énergies renouvelables. Encore faut-il investir dans la recherche pour que les sources les plus avancées technologiquement (photovoltaïque, biocarburant issu des déchets, marées, éolien…) prennent le relais des moins performantes que nous exploitons depuis des centaines d'années.
– Une réduction des effectifs est attendue pour le nucléaire, principalement pour des raisons politiques plutôt que pour de graves problèmes techniques liés à la sûreté des centrales ou à la protection de l'environnement (il s'agit en fait d'une source fossile, mais elle fait partie de celles ayant le plus faible impact environnemental parmi ceux disponibles).
– Pour répondre à la demande croissante d'électricité, aujourd'hui et dans l'immédiat, nous ne pouvons donc compter en grande partie que sur les énergies fossiles. Actuellement, 40,8%, 21,6% et 4,3% de la production d'électricité proviennent respectivement du charbon, du gaz et du pétrole. Revenant à l'exemple précédent, quatre ampoules électriques sur dix fonctionnent au charbon, deux au gaz, la moitié s'allume en brûlant du pétrole, une exploite la fission atomique, deux fonctionnent à l'eau, tandis que la dernière moitié de l'ampoule est alimentée par un mélange de toutes les autres de sources renouvelables.
Fondamentalement, 66,7 % de l'électricité produite dans le monde (soit 15,9 PWh) est obtenue à partir de combustibles fossiles (charbon, gaz, pétrole). Ces sources d'énergie, sous forme solide, liquide ou gazeuse, sont brûlées et transformées en chaleur. Celui-ci évapore l'eau en créant de la vapeur à haute pression qui met en mouvement une turbine qui est à son tour reliée à un générateur qui produit de l'électricité. Dans les centrales les plus modernes, cette transformation de l'énergie de liaison chimique stockée dans le combustible en énergie thermique, puis en énergie mécanique et enfin en énergie électrique a un rendement global de l'ordre de 40 %. Cela signifie que 60 % (ou plus) de l'énergie contenue est perdue dans l'environnement, principalement sous forme de chaleur. Les systèmes les plus vertueux tentent de réutiliser une partie de cette chaleur pour préchauffer les flux entrants ou pour chauffer les systèmes ou les habitations environnantes. Alors que les centrales au charbon et au fioul ont un rendement de l'ordre de 40 %, l'évolution technologique a permis aux centrales à cycle combiné gaz d'atteindre des rendements allant jusqu'à 55 %.
Une autre chose importante à savoir est que les combustibles fossiles ne sont pas des substances pures mais contiennent des quantités variables d'autres éléments et composés qui se transforment en poussières, fumées ou gaz lors de leur combustion. Le processus de combustion lui-même peut produire des composés toxiques. Le charbon est un combustible particulièrement sale par rapport aux autres déjà extraits. La pollution due à l'exploration, au forage et à l'extraction du pétrole et du gaz a beaucoup moins d'impact sur l'environnement que l'exploitation minière à ciel ouvert ou souterraine nécessaire à l'extraction du charbon. De plus, la santé des travailleurs de l'extraction, tant à l'intérieur qu'à proximité de la mine, est beaucoup plus menacée que celle des techniciens de puits de pétrole et de gaz.
De plus, tous les combustibles fossiles brûlent en oxydant le carbone et en produisant du dioxyde de carbone. Alors que les différentes formes de charbon produisent de 350 à plus de 400 grammes de CO2 par kWh, le fioul produit des émissions entre 240 et 260 g/kWh et enfin le gaz naturel s'arrête à seulement 200 g/kWh. Ce dernier est principalement responsable de l'effet de serre et du réchauffement climatique. Le principal avantage de l'utilisation du gaz au lieu du charbon pour la production d'électricité réside ici : alors que l'énergie chimique contenue dans le charbon se trouve dans la liaison chimique carbone-carbone, dans le gaz, elle est stockée dans la liaison carbone-hydrogène. Pour libérer l'énergie emprisonnée dans ces carburants il y a des millions d'années, le carbone - produisant du CO2 - et l'hydrogène - produisant de la vapeur d'eau H2O doivent être complètement oxydés. Pour cette raison, pour une même quantité d'énergie développée, la combustion complète du gaz naturel produit environ la moitié du CO2 par rapport à celui produit par la combustion du charbon. De cette manière, le remplacement des centrales thermoélectriques au charbon par des centrales au gaz pourrait économiser environ la moitié du dioxyde de carbone émis dans l'atmosphère, avec des avantages évidents pour le réchauffement climatique.
Il n'est pas non plus facile de comparer le coût moyen de l'électricité provenant de différentes sources. Outre les coûts variables des matières premières, il faut tenir compte des coûts de construction et de gestion d'usines plus ou moins avancées, plus ou moins performantes et plus ou moins polluantes. Une étude de Fraunhofer ISE montre qu'en Allemagne, le coût d'un MWh d'électricité varie de 63 à 80 euros pour le charbon à 75 à 98 euros pour les centrales à cycle combiné au gaz. Aux États-Unis, l'EIA calcule 95 $/MWh pour le charbon et 75 $/MWh pour le gaz. Mais si les centrales sont équipées de systèmes de captage et de stockage du dioxyde de carbone, les coûts s'élèvent respectivement à 144 $ et 100 $/MWh. Évidemment, moins on pense à purifier les carburants et à réduire les fumées – et donc plus les plantes sont polluantes – moins elles coûtent cher. Pour cette raison, les pays moins développés et moins conscients des risques du réchauffement climatique ont tendance à préférer les centrales au charbon construites sans trop de scrupules. Les conséquences ont été évidentes, par exemple, pour le gouvernement chinois lorsque, pour le énième hiver consécutif, Pékin a été envahie par un voile de smog qui a rendu impossible la vision à quelques mètres et rendu les aéroports inutilisables. Le Centre chinois de prévention et de contrôle des PM10 a publié dans le British Medical Journal une estimation de 1,2 million de décès causés par les particules fines en un an seulement.
Bref, le charbon est un combustible sale. Sale lorsque vous l'extrayez, sale lorsque vous le brûlez et sale lorsque vous devez faire face à la poussière qu'il produit. Son seul avantage est qu'il coûte moins cher. Alors que faire? Puisqu'il n'est pas possible de le remplacer directement par des énergies vertes, il faut d'une part investir encore plus dans la recherche et le développement des énergies renouvelables, d'autre part utiliser le gaz comme source "pont" vers une économie bas carbone avenir. Comme, comment? Par exemple, lancer un remplacement progressif des centrales au charbon par des centrales au gaz représenterait un avantage décisif dans le processus de décarbonation et de protection de l'environnement envisagé par l'Accord de Paris sur le climat déjà ratifié par 195 pays. Pas seulement. Même à l'avenir, les centrales à gaz modernes pourront être utilisées en combinaison avec des énergies renouvelables pour compenser les fluctuations saisonnières et quotidiennes de la demande d'énergie avec la discontinuité de la production d'énergie caractéristique des sources renouvelables.
Sur le site Endiday.
