Géopolitique des énergies renouvelables/ Renewable energy geopolitics

The geopolitics of renewable energies differs considerably from the geopolitics of hydrocarbons. Oil is easily transportable and the whole problem of energy production is to exploit oil where it is widely available, i.e. mainly in the Middle East. Technology, however, can change the geopolitical situation, making it possible to produce oil in places where it is difficult to access. Thus, thanks to technology, it has been possible to produce oil in the North Sea or source rock hydrocarbons in the United States through hydraulic fracturing, thus considerably altering the previous equilibrium. In any case, however, because oil is inexpensive to transport, the important thing is to be able to dispose of the deposits, irrespective of where the oil is later used. This is the reason why military actions have frequently been taken to control a place of production and sometimes also to ensure freedom of transit. In the case of renewable energy sources, the situation is very different since in general the energy produced must be used in a region close to the production site, because of the high cost of electrical energy transportation, especially if the power transported varies. considerably throughout the year. This situation is generally considered an advantage since it is not necessary to import energy from regions that may pose security of supply problems. However, by reasoning this way, it is overlooked that in most cases the available resources vary considerably from one region to another. Thus, geothermal energy is only really advantageous in regions benefiting, like Iceland, from a high geothermal gradient (in Iceland 100% of electricity is produced from renewable energy, of which 30% by geothermal energy and 70% by hydraulics in 2016). Water resources vary considerably from one country to another. In Europe, for example, Norway (where 96% of the electricity was hydro-electric in 2016) or Switzerland are abundantly supplied with hydraulic power, while the situation is quite different for the countries of the South. The same is true for biomass. Significant wood resources are available in Sweden or Finland (where biomass accounted for 26% of the energy consumed in 2016), but not in Greece and given the fact that wood is solid and its energy density is relatively low, it is also expensive to carry. In the case of solar energy, the situation also varies considerably depending on the latitude (the mean irradiation energy varies between 700 and 2700 kWh / m²). At low latitude, the solar irradiation is much more important and the radiation much more regular during the year, whereas in the northern latitudes the duration of sunshine can vary between 0% in winter and 100% in summer. As a result, the exploitation of solar energy in a country like Norway, where it is almost constantly dark in winter, is obviously problematic, while the countries close to the equator have a strong advantage over the production of solar energy. There remains the case of wind energy. In this case too, the differences are significant between coastal regions and those located further inland (the average available power varies between 50 and 400 W / m² depending on the point of the globe. Wind energy, because of its extreme intermittency, the quantity of materials it requires and the small margin of progress that can be envisaged, poses other problems that require a more detailed analysis. From this brief reminder, two consequences can be drawn. The first is that there must be significant differences in the availability of renewable energy and it would be illusory to consider all regions as equivalent. Northern countries, such as Norway, Sweden, Canada, have a clear advantage in terms of energy ex-biomass and hydro, the countries of the South, in terms of solar energy. The second is that technology plays a vital role. Mastering a technological sector (or the materials it requires, such as rare earths) provides a considerable geopolitical advantage. This is what China is aiming at in the case of photovoltaics or Germany in the case of wind power.

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La géopolitique des énergies renouvelables diffère considérablement de la géopolitique des hydrocarbures.  Le pétrole est facilement transportable et toute la problématique de la production d'énergie revient à exploiter le pétrole là où il est largement disponible, c'est à dire majoritairement au Moyen-Orient. La technologie permet toutefois de modifier la situation géopolitique, en rendant possible la production de pétrole dans des lieux où il est difficilement accessible. C'est ainsi que grâce à la technologie, il a été possible de produire du pétrole en mer du Nord ou des hydrocarbures de roche-mère aux Etats-Unis grâce à la fracturation hydraulique, modifiant ainsi considérablement l'équilibre antérieur. Dans tous les cas néanmoins, du fait que le pétrole est peu coûteux à transporter, ce qui compte est de pouvoir disposer des gisements, quel que soit le lieu d'utilisation ultérieure du pétrole. C'est la raison pour laquelle, des actions militaires ont été fréquemment engagées pour contrôler un lieu de production et parfois aussi pour assurer une liberté de transit.

   Dans le cas des énergies renouvelables, la situation est très différente puisqu'en général l'énergie produite doit être utilisée dans une région rapprochée du lieu de production, en raison du coût élevé du transport d'énergie électrique, surtout si la puissance transportée varie considérablement tout au long de l'année. Cette situation est généralement considérée comme un avantage, étant donné qu'il n'est pas nécessaire d'importer l'énergie de régions qui peuvent poser des problèmes de sécurité d'approvisionnement. Toutefois, en raisonnant ainsi, on omet de prendre en compte le fait que dans la plupart des cas, les ressources disponibles varient considérablement d'une région à une autre. Ainsi, la géothermie n'est vraiment avantageuse que dans des régions bénéficiant, comme l'Islande d'un gradient géothermique élevé (en Islande 100% de l'électricité est produite à partir d'énergie renouvelable dont 30% par géothermie et 70% par hydraulique en 2016). Les ressources hydrauliques varient considérablement d'un  pays à un autre. Ainsi en Europe, la Norvège (où 96% de l'électricité a été d'origine hydraulique en 2016) ou la Suisse en sont abondamment pourvues, alors que ce n'est pas du tout le cas des pays du Sud. Il en est de même pour la biomasse. Des ressources en bois importantes sont disponibles en Suède ou en Finlande (où la biomasse a représenté 26% de l'énergie consommée en 2016), mais pas en Grèce et compte-tenu du fait que le bois est solide et que sa densité énergétique est relativement faible, il est également coûteux à transporter. Dans le cas du solaire, la situation varie également considérablement en fonction de la latitude (entre 700 et 2700 kWh/m²). A faible latitude, l'irradiation solaire est beaucoup plus importante et le rayonnement beaucoup plus régulier durant l'année, alors qu'aux latitudes septentrionales la durée d'ensoleillement peut varier entre 0% en hiver et 100% en été. De ce fait, l'exploitation de l'énergie solaire dans un pays comme la Norvège où il fait nuit presque constamment en hiver, est évidemment problématique, tandis que les pays proches de l'équateur sont fortement avantagés vis à vis de la production d'énergie solaire. Reste le cas de l'énergie éolienne. Dans ce cas également, les différences sont importantes entre les régions côtières et celles qui sont situées plus à l'intérieur des terres (la puissance moyenne disponible étant comprise entre 50 et 400 W/m² suivant le point du globe considéré. En outre, l'énergie éolienne, en raison de son intermittence extrême, de la quantité de matériaux qu'elle requiert et de la faible marge de progrès envisageable, pose d'autres problèmes, qui nécessitent une analyse plus détaillée.

   De ce bref rappel, on peut tirer deux conséquences. La première est qu'il faut admettre des différences importantes dans les disponibilités en énergie renouvelable et qu'il serait illusoire de considérer toutes les régions comme équivalentes. Les pays du Nord, tels que Norvège, Suède, Canada, disposent d'un clair avantage en termes d'énergie ex-biomasse et hydraulique, les pays du Sud, en termes d'énergie solaire. La deuxième, c'est que la technologie joue un rôle essentiel. Maîtriser une filière technologique (ou les matériaux qu'elle nécessite, tels que les terres rares) permet d'acquérir un avantage géopolitique  considérable. C'est ce que la Chine vise dans le cas du photovoltaïque ou l'Allemagne dans le cas de l'éolien. 

L'avenir du biogaz / The future of biogas

Biogas is often referred to as the gas source of the future. To check such an idea, it is necessary first to wonder about the nature and origin of this biogas. Biogas production worldwide has increased significantly, but with a production of around 30 Mtoe / year (in 2013), it still accounts for less than 1% of global natural gas production. Biogas can be produced first by anaerobic fermentation from organic matter. This production method is the simplest and most economical. The production conditions, however, depend on the source of organic matter. This can be obtained from agricultural or municipal waste. Such an option seems particularly attractive. However, the more diverse the nature of the waste, the more difficult is the production and purification of biogas. In addition, from the amount of recoverable waste it is only possible to produce a limited amount of biogas, much lower than the current energy needs. In France, where biogas is produced from waste, production is only 0.6 Mtoe (2015) whereas the total primary energy consumption is 240 Mtoe. The potential production is greater, but remains limited. It is also possible to produce biogas from farming crops, as is the case in Germany, where biogas is produced mainly from silage corn, which allows production to be around 8 Mtoe (2015). Such an option has the obvious disadvantage of consuming agricultural land and being in competition with the production of biomass for food use. The energy of food-use biomass is about 5% of the total amount of energy consumed. This shows that producing energy from biomass is impacting very quickly the supply of food resources. The energy available from waste is also limited. A human being produces around 1 kg per day of all kinds of waste which is equivalent to less than 0.1 toe per year. It is also possible to produce synthetic biogas by gasifying solid biomass and converting the synthesis gas thus produced into synthetic methane. Technologies exist, but the process is expensive and yields are limited. In addition, the massive use of lignocellulosic biomass poses problems of availability and could even induce deforestation if the demand rises too much. In addition the direct use of biomass in a fireplace is much simpler than such a conversion to synthetic methane. Synthetic methane can also be produced from hydrogen and CO2. This option is expensive and requires available CO2. If captured from flue gas, CO2 is further released into the atmosphere  and the benefits in terms of carbon footprint are debatable. Producing biogas by fermentation is certainly a good idea when organic waste is available. However, there is no quick fix to multiply by 10 or 100 a biogas production that is limited by the availability of biomass.

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Il est souvent question du biogaz comme de la source de gaz du futur. Pour savoir ce qu'il en est, il faut d'abord s'interroger sur la nature et l'origine de ce biogaz. La production de biogaz dans le monde a sensiblement progressé mais avec une production d'environ 30 M tep/an (en 2013), elle représente moins de 1% de la production mondiale de gaz naturel.

Le biogaz peut être produit tout d'abord par fermentation anaérobie à partir de matière organique.  Cette méthode de production est la plus simple et la plus économique. Les conditions de production dépendent toutefois de la source de matière organique. Celle-ci peut être obtenue à partir de déchets agricoles ou encore de déchets municipaux. Cette perspective est particulièrement séduisante. Toutefois, plus la nature des déchets est diverse, plus la production de biogaz se heurte à des difficultés de production et d'épuration. En outre, la quantité de déchets récupérables ne permet de produire qu'une quantité limitée de biogaz, beaucoup plus faible que les besoins en énergie actuels.  En France, où le biogaz est produit à partir de déchets, la production n'est que de 0,6 M tep (2015), pour une consommation totale d'énergie primaire de 240 M tep. La production potentielle est plus importante, mais reste limitée. Il est également possible de partir de cultures agricoles, comme cela est pratiqué en Allemagne où le biogaz est produit principalement à partir de maïs ensilé, ce qui permet d'atteindre une production de l'ordre de 8 M tep (2015). Une telle option présente l'inconvénient manifeste d'entrer potentiellement en compétition avec la production de biomasse à usage alimentaire et de consommer de la surface agricole. L'énergie que représente la biomasse d'usage alimentaire correspond à environ 5% de la quantité totale d'énergie consommée. Cela montre que vouloir produire l'énergie à partir de biomasse peut conduire très rapidement à de graves difficultés concernant les approvisionnements en ressources alimentaires. L'énergie disponible à partir de déchets est aussi limitée. Un être humain dans le monde produit environ 1 kg par jour de déchets de toutes sortes qui représentent une énergie inférieure à 0,1 tep par an.

Il est également possible de produire du biogaz de synthèse, en gazéifiant une biomasse solide et en transformant le gaz de synthèse ainsi produit en méthane de synthèse. Les technologies existent, mais le procédé est coûteux et les rendements limités. En outre, l'utilisation massive de biomasse lignocellulosique pose des problèmes de disponibilité et pourrait même favoriser la déforestation si la demande devient trop importante. En outre l'utilisation directe de la biomasse dans un foyer est beaucoup plus simple qu'une telle conversion en méthane de synthèse.

Du méthane de synthèse peut être également produit à partir d'hydrogène et de CO2. Cette option est coûteuse, conduit à une perte de rendement et nécessite de disposer de CO2. Si celui-ci est capté sur des gaz de combustion, le CO2 ainsi capté est relâché dans l'atmosphère au moment de la combustion du méthane et les avantages en termes de bilan carbone sont discutables.
Produire du biogaz par fermentation est donc une bonne idée si l'on dispose de déchets organiques. Il n'existe pas toutefois de solution miracle pour multiplier par 10 ou 100 une production de biogaz qui reste limitée par la disponibilité de biomasse.

La difficile transition électrique/ The difficult electricity power transition

In a recent book, prefaced by Gérard Mestrallet, Chairman of the Board of Directors of Engie, Jean-Pierre Hansen, former head of Suez and president of Electrabel and Jacques Percebois, professor of energy economics, analyze the difficult conditions in which the electrical transition takes place in Europe. This transition aims, in principle, to create a safer, more economical and more environmentally friendly electricity system. The will to act against global warming leads to favor renewable energies, mainly, wind and solar. The difficulties encountered stem partly from the difficulty of setting up a common policy between countries that do not all share the same interests. It is also due to the fact that the transition was initiated on the basis of rigid principles, which upset the European energy landscape in two successive waves.The first of these waves, which came in the mid-1980s, led to a so-called "deregulation" based on the almost exclusive power of the market. These transformations introduced the principle of a systematic competition of service providers, the dismantling of national companies, the abandonment of long-term contracts and the fixing of prices by the  market. The second wave, which happened in the 1990s, consisted of introducing wind and solar as a priority. Therefore, the generation of energy from renewable energy sources had priority access to the grid at a rate set at a sufficiently high level to make these sources of energy competitive. Such conditions were creating a windfall effect for the industrialists concerned.These two modes of operation (market and priority access to a tariff imposed for renewable energies) were contradictory and led to a series of malfunctions: negative electricity prices at times, higher prices for the end consumer, power plant shutdowns. in favor of coal plants much more polluting, weakening of the actors, most European electricians being in much worse posture than before, like EdF in France. In total, despite the efforts made, there is no strong trend towards reducing CO2 emissions, apart from that caused by the slowdown in economic activities following the 2008 crisis. due to the very important role that continues to play coal, which is by far the most polluting fuel, at the expense of natural gas, which can significantly reduce CO2 emissions. Of course, measures are envisaged to combat these effects, but they should not be inappropriate or arrive too late.The authors of the book advocate public choices, clear, debated and assumed. In a sector like electricity, they doubt that a "mix of competitive principles and regal pushes" can lead to a satisfactory situation. Electricity has become a sector too strategic to be entrusted to the invisible hand of the market.

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Dans un livre récent, préfacé par Gérard Mestrallet, président du Conseil d'administration d'Engie, Jean-Pierre Hansen, ancien dirigeant de Suez et président d'Electrabel  et  Jacques Percebois, professeur d'économie de l'énergie analysent les conditions difficiles dans lesquelles s'effectue la transition électrique en Europe. Cette transition vise, dans son principe, à instaurer un système électrique plus sûr, plus économique et plus respectueux de l'environnement. La volonté d'agir contre le réchauffement climatique conduit à privilégier les énergies renouvelables, principalement, l'éolien et le solaire. Les difficultés rencontrées tiennent pour une part à la difficulté de mettre en place une politique commune entre des pays qui ne partagent pas tous les mêmes intérêts. Elle tient aussi au fait que la transition a été engagée sur des la base de principes rigides, qui ont bouleversé le paysage énergétique européen en deux vagues successives.
La première de ces vagues qui est arrivée vers le milieu des années 1980  a entraîné une vague de "dérégulation" fondée sur la puissance quasi exclusive du marché. Ces transformations introduisaient le principe d'une mise en concurrence systématique des prestataires, un démantèlement des compagnies nationales, l'abandon des contrats à long terme et la fixation des prix par le marché.

La deuxième vague, qui est arrivée au cours des années 90, consistait à introduire de façon prioritaire l'éolien et le solaire. Dès lors la génération d'énergie à partir des sources d'énergie renouvelable bénéficiait d'un accès prioritaire sur le réseau à un tarif fixé à un niveau suffisamment élevé pour rendre ces sources d'énergie compétitives. De telles conditions ne pouvaient que susciter un effet d'aubaine pour les industriels concernés.

Ces deux modes de fonctionnement (marché et accès prioritaire à un tarif imposé pour les énergies renouvelables) étaient contradictoires et ont entraîné une série de dysfonctionnements: prix négatifs de l'électricité à certains moments, hausse des prix pour le consommateur final, arrêt de centrales au gaz au profit de centrales au charbon beaucoup plus polluantes, affaiblissement des acteurs, la plupart des électriciens européens se trouvant en bien plus mauvaise posture qu'auparavant, à l'image d'EdF en France. Au total, en dépit des efforts engagés on n'observe pas de forte tendance à une réduction des émissions de CO2, en dehors de celle qui a été causée par le ralentissement des activités économiques à la suite de la crise de 2008. Cette situation est due au rôle très important que continue à jouer le charbon, qui est de loin le combustible le plus polluant, aux dépens du gaz naturel, qui permet de réduire très sensiblement les émissions de CO2.

Bien entendu, des mesures sont envisagées pour combattre ces effets, mais il ne faudrait pas qu'elles soient inadaptées ou arrivent trop tard . 

Les auteurs de l'ouvrage préconisent donc des choix publics, clairs, débattus et assumés. Dans un secteur comme celui de l'électricité, ils doutent qu'un "panaché de principes concurrentiels et de coups de pouce régaliens" puisse aboutir à une situation satisfaisante. L'électricité est devenue un secteur trop stratégique pour être confié à la main invisible du marché.

Consommation d'énergie et puissance de destruction / Energy consumption and destructive power

Energy consumption has increased considerably since Antiquity. A human being can provide an energy of about 0.5 kWh on a day of 8 to 10 hours of work (while consuming 4-5 kWh), roughly 170 kWh on a year or the equivalent of 15 kg of oil. In the ancient Rome, the privileged could benefit from the work of the slaves, but this did not increase the average energy available per capita. Therefore, the increasing consumption of energy by the richest combined with the limitations of new Roman settlement, inevitably led to a crisis. During the Middle ages, livestock, hydro and wind power made possible to increase the energy available per capita by a factor of around 10, and slavery was abolished. However, it is only with the Industrial Revolution and the use of large amounts of fossil fuels, that it has been possible to achieve very high levels of energy consumption. The average energy consumption per capita in the world is currently 1.9 tons of oil equivalent (toe), that would require 130 human beings working permanently, with very large deviations, from 6.9 toe in the United States, 3.7 in France, to only 0.6 in India. It is this increase in energy consumption, which resulted in a dramatic rise in living standards, despite the significant increase in the human population. However, such an energy consumption rise leads also to a progressive depletion of available resources and to global warming. Correlatively, the destructive power of humanity has increased in a huge way. While the destructive capacity index of a sword is 20, that of a canon which was only 43 at the beginning, has reached 230 in the 17th century and 4000 in the 17th century. In contemporary times, the progression has been staggering, the index reaching 210 000 000 for a heavy bomber and 210 000 000 000 for a strategic missile equipped with a thermonuclear bomb of 25 Megatons. It seems difficult to imagine an extension of such a development, as it would most probably lead to the disappearance of humanity. Still, the possible alternatives are not quite clear. Is it possible to imagine a less intensive energy future? Is it possible to decouple the destruction capability from the consumption of energy by the use of renewable energy sources, or by forbidding most destructive arms? Such questions remain open, but they most certainly need to be addressed.

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La consommation d'énergie a considérablement augmenté depuis l'Antiquité. Un être humain est capable de fournir une énergie d'environ 0,5 kWh sur une journée de 8 à 10 h de travail (en consommant 4 à 5 kWh), soit environ 170 kWh sur un an ou encore l'équivalent de 15 kg de pétrole. Durant l'Antiquité, les privilégiés pouvaient bénéficier du travail des esclaves, mais cela n'augmentait pas l'énergie moyenne disponible par habitant. Dès lors, la consommation de toujours plus d'énergie liée aux goûts dispendieux des plus riches et le fait que la colonisation romaine était parvenue jusqu'à des terres plus froides, incapables d'assurer une production agricole en croissance continue, conduisaient inévitablement à une crise.  Au cours du Moyen-âge, le recours au bétail, à l'hydraulique et à l'éolien ont permis d'augmenter l'énergie disponible par habitant par un facteur de l'ordre de 10. Toutefois, ce n'est qu'avec la Révolution industrielle et l'utilisation de grandes quantités d'énergie fossile, qu'il a été possible d'atteindre des niveaux de consommation d'énergie considérables. La consommation d'énergie moyenne par habitant dans le monde est actuellement de 1,9 tonne d'équivalent pétrole (tep), correspondant à l'énergie que pourraient fournir 130 êtres humains travaillant en permanence, avec des écarts très importants : 6,9 tep aux États-Unis, 3,7 enFrance, mais seulement 0,6 en Inde. C'est cette progression de la consommation d'énergie qui a permis une élévation spectaculaire du niveau de vie, malgré l'accroissement considérable de la population humaine. Toutefois, les effets négatifs d'une telle élévation de la consommation d'énergie se font de plus en plus sentir: épuisement progressif des ressources disponibles et réchauffement climatique.
Corrélativement, la puissance de destruction dont dispose l'humanité a augmenté de façon gigantesque. Alors que l'indice de capacité destructive d'une épée est de 20, celui d'un canon qui, à ses débuts au XVIe siècle, n'était que de 43, a atteint 230 au XVIIe siècle et 4000 au XVIIe siècle. Au cours de l'époque contemporaine, la progression a été faramineuse atteignant 210 000 000 pour un bombardier lourd et 210 000 000 000 pour un missile stratégique équipé d'une bombe thermonucléaire de 25 M t de TNT. C'est cette puissance de destruction qui a permis à l'Europe de dominer le monde, avant que les Européens ne s'engagent dans les deux Guerres mondiales, qui marquaient une forme de suicide. Il paraît difficile d'imaginer un prolongement d'une telle évolution, sans que cela conduise à la disparition de l'humanité. Quelles sont les alternatives possibles: peut-on imaginer l'avenir d'une société moins intense en énergie? Est-il possible de découpler la capacité de destruction de la consommation d'énergie, par le recours aux renouvelables ou en interdisant les armes les plus destructives? Ces questions restent ouvertes, mais sont certainement essentielles à aborder.

L'entropie et l'avenir de l'énergie / Entropy and the future of energy

Reducing the energy consumption becomes a necessity for avoiding both the environment destruction and the depletion of natural resources. Still, due to the energy conservation principle, energy is not really "consumed". When it is used, it is transformed into lower quality energy, which means that the fraction of the energy which can be transformed into work becomes lower. This loss of quality is due to the production of entropy. According to the second principle of thermodynamics, the entropy of an isolated system can only increase. The entropy provides a measure of the amount of disorder within a system. It means that within an isolated system, human activity can only lead to an increase of disorder. It is the reason why energy and other natural resources cannot be indefinitely reused. N. Georgescu-Roegen was the first to understand the meaning of an increased entropy generation and to introduce this concept in economy.  Entropy generation is due to the consumption of energy and to the release of waste in the environment. For this reason, the « degrowth » supporters consider that the only possible remedy consists in reducing the level of consumption, starting first with most developed and richest countries. Natural ecosystems are able to do this, by using the sun energy they receive. If non polluting energy is available, it becomes possible to lower the entropy of a non insulated system. Therefore, in order to ensure the proper functioning or the technical and economic system, it is possible either to reduce the consumption of energy and the production of entropy, or to accept a high production of entropy, which must be compensated by a high input of energy. The first degrowth scenario is well  adapted to the use of renewable energy sources, due to the difficulty to supply a high amount of energy for each inhabitant with such sources (as they require ground area and materials the amounts of which are limited). The second scenario requires a high amount of concentrated energy, which might be provided in the future by nuclear fission or fusion reactors It means that such an energy should become safe, economic and socially acceptable, which cannot be taken for granted today. Furthermore, a highly concentrated and widely available energy source might be used for destructive purposes. Thus, although using less resources under fair conditions at the world level might seem  an utopia, the alternative scenario of a continuous growth of the energy consumption might prove to become a dystopia.

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Il devient impératif de réduire la  consommation d'énergie à la fois pour préserver l'environnement et tenir compte de l'épuisement futur des énergies fossiles. Toutefois, l'énergie se conserve et n'est donc pas véritablement "consommée". Par contre, lorsqu'elle est utilisée, elle se dégrade, suivant le second principe de la thermodynamique. Elle finit par être rejetée sous forme de chaleur à la température ambiante et ne peut plus être réutilisée. La dégradation de l'énergie est liée à la production d'entropie. Le second principe de la thermodynamique spécifie que l’entropie d’un système isolé ne peut que croître. L’entropie d’un système mesure son niveau de désordre et la croissance de l’entropie signifie que le désordre à l’intérieur d’un système isolé ne peut qu’augmenter. Ainsi, « dans le contexte de l’entropie, chaque action de l’homme ou d’un organisme, voire tout processus dans la nature ne peut aboutir qu’à un déficit pour le système total ». La loi de l’entropie est donc à l’origine de la rareté économique. C’est elle qui empêche de réutiliser les ressources naturelles qui ont été consommées. Pour limiter la consommation d'énergie, il faut réduire la production d'entropie. N. Georgescu-Roegen a été le premier à concevoir la portée très générale de la génération d’entropie et à introduire ce concept dans le champ de l’économie. La génération d’entropie est liée d’une part à la consommation d’énergie et d’autre part au rejet de déchets dans l’environnement. Partant de ce constat et de l’idée que toute activité humaine génère plus de désordre dans l’univers, les partisans de la « décroissance » considèrent que dans ces conditions le seul remède possible consiste à réduire les niveaux de production et de consommation, en priorité bien sûr dans les pays les plus développés et les plus riches.  

Scénarios énergétique à long terme / Long term energy scenarios

Long term energy scenarios will depend upon many factors which remain uncertain. Still, beyond 2050, three main trends may be considered. A collapse at a worldscale level, as described by Jared Diamond, cannot be excluded. Two main other alternative scenarios can be considered. In the first case (scenario I), the energy consumption per inhabitant will continue to grow. Such a scenario seems difficult to implement without a large contribution of nuclear energy. A second scenario (II) implies a substantial reduction of the energy consumption per inhabitant. It is the scenario most compatible with the use of renewable energy sources, which are diffuse and require land area. This kind of evolution, which seems difficult to avoid in this case, might have quite negative consequences, such as an increase of inequalities between those who might still afford to consume large amounts of energy and those who would be deprived from an access to energy.

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Les scénarios énergétiques à long terme vont dépendre d'un ensemble de facteurs (économiques, géopolitiques), dont une grande partie demeure incertaine. Dans un premier temps, la consommation d'énergie par habitant va continuer à croître, atteignant une valeur de l'ordre de 3 tep (tonne équivalent pétrole) par habitant et par an d'ici 2050. Cet accroissement va s'accompagner d'un rejet important de gaz à effet de serre. Au delà, on peut envisager trois types de scénarios. Le scénario d’une catastrophe écologique accompagnée d’un effondrement de la civilisation au niveau mondial, selon le modèle de Jared Diamond ne peut pas être exclu. Dans ce cas, la population humaine ainsi que la consommation d’énergie pourraient chuter brutalement. Si l'on écarte ce scénario, on peut envisager deux évolutions à long terme de la consommation d’énergie par habitant. Un premier scénario (i) correspond à une augmentation continue de la consommation d’énergie par habitant, même si la courbe tend à s’infléchir. Il me semble qu’un tel scénario implique nécessairement un large recours au nucléaire, quelle soient les filières retenues: réacteur de quatrième génération, réacteur au thorium ou autre.Un deuxième scénario (II) correspond à une baisse sensible de la consommation moyenne, suivie d’une stabilisation et éventuellement d’une lente remontée. Ce scénario est a priori celui qui est le plus compatible avec un très large recours aux énergies renouvelables, qui sont diffuses et nécessitent la mobilisation d'une surface de sol importante. Il paraît inévitable dans ce cas, d'aller vers une large réduction de la consommation moyenne d'énergie par habitant. Si c'est le cas privilégié, il faut sans doute s'y préparer dès à présent. Les conséquences restent toutefois difficiles à prévoir, mais certaines d'entre elles risquent d'être très négatives, avec une montée des inégalités entre ceux qui pourront consommer de l'énergie et ceux qui ne le pourront plus.

L'énergie et notre avenir / Energy and our future

Energy and our Future

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Energy supply at a moderate price represents an essential factor for the economic and social development during the coming years. The growth of the energy demand represents a major trend which corresponds to the growth of demography and the improvement of living standards. Energy transition will take time. Therefore the impact of energy consumption upon the environment and the climate will be quite heavy. Whatever the scenario which is considered, it seems unlikely now to remain within the 2°C limit for the increase of the mean temperature, xhich is considered as the present goal. The coming years will be critical and a major collapse of biodiversity and human population cannot be excluded. In the longer term, the energy transition might lead to two different types of evolution. If the world energy consumption keeps growing, it seems difficult to avoid a large depolyment of nuclear energy. If  energy supply is ensued by renewable energy sources, it will be probably necessary to accept a strong reduction of the world energy consumption, as biomass, solar and wind energy which are diffuse, require too much land surface area for supply large amounts of energy to more than 9 billion people. The economic and social consequences will be very large and still difficult to predict.

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La fourniture d'énergie accessible à un prix modéré représente un facteur essentiel du développement économique et social dans les années à venir. Il est certes difficile de prévoir la transformation de la société dans les années à venir, mais la croissance de la demande d'énergie, qui correspond à une croissance de la démographie et à une amélioration permanente du niveau de vie moyen, représente une tendance lourde, à laquelle il sera difficile d'échapper. Par ailleurs, la transition énergétique à l'échelle mondiale sera inévitablement relativement longue.  Dans ces conditions, la fourniture d'énergie étant assurée actuellement à 80% par des énergies fossiles, l'impact de la consommation d'énergie sur l'environnement et le climat risque d'être très marqué.  En fait, quel que soit le scénario considéré, il apparaît d'ores et déjà quasiment exclu de pouvoir en rester à la limite des 2°C d'élévation de la température, qui correspondent au scénario le plus favorable du GIEC et qui a été adoptée comme objectif par l'Union Européenne. Le monde va donc passer nécessairement par une phase critique, qui va avoir des conséquences très préoccupante pour l'environnement, à une échelle qui reste inconnue. Un effondrement brutal de la biodiversité et du niveau de la population n'est pas exclu.

L'énergie à l'horizon 2050 / Energy 2050

L'énergie à l'horizon 2050 - Energy 2050

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The demand for energy is growing, due to demography and rising living standards. Considering different scenarii by 2050, it is only by combining a degrowth of energy consomption from 2 toe to 1 toe (whereas the trend is 3 toe) with a very strong progression of non carbon energy sources that it would be possible to meet the requirements of a temperature rise not exceeding 2°C. Unfortunately, such a scenario is not very likely to occur. United States and China are relying upon the least expensive energy sources, shale gas ans coal, for supporting their economy. The European Union is driven by illusions and "story telling", leading to an incoherent policy combining ultraliberalism with arbitrary constraints. It is urgent now to find a new way, at a worlwide level, for taking into account both economic needs and the urgency of saving the climate.

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L'énergie alimente le moteur de l'économie. Son avenir à l'horizon 2050 et au delà pose de graves problèmes, pour lesquels il n'existe pas de solutions simples. La croissance de la demande est due à la progression de la démographie et à l'augmentation continue du niveau de vie. Elle pose le problème d'une raréfaction à terme des ressources, mais soulève aussi la question de plus en plus préoccupante du réchauffement climatique.

   L'énergie primaire est assurée pour 80% par des énergies fossiles et cette part n'évolue que lentement. Dans ces conditions, la transition énergétique risque d'être longue et de ne pas être complètement achevée à la fin du siècle. La consommation d'énergie a été de 1,5 tep (tonne équivalent pétrole) par habitant et par an en moyenne dans le Monde en 2010. En 2050, un scénario tendanciel conduit à une consommation de 3 tep par habitant et par an. On peut envisager deux scénarios "alternatifs": un scénario de limitation à 2 tep et un scénario de décroissance à 1 tep. Le scénario de décroissance pourrait être toutefois très pénalisant pour l'économie mondiale et en particulier pour les pays en voie de développement.

L'énergie , entre Realpolitik et pensée magique

L'énergie, entre Realpolitik et pensée magique

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The future of the energy supply is overcast by major uncertainties and there is no simple solution for ensuring the required world energy supply in the future. Two attitudes predominate. The first one, favored by the US and China, relies upon Realpolitik concepts. The most powerful country will be in the best position for solving any future issues. By relying upon fossil energy sources, they do not help to introduce an energy transition and major issues, such as global warming could become dramatic in the near future. The other position, most favored by the EU, relies upon the "magic thinking" that reality will follow our wishes and that the shift towards renewable energy sources can be just decided. Such an attitude will encounter the wall of the debt and economic disruptions. What is needed is a pragmatic attitude, taking into account the general interest. It is only at the world level that such issues can be solved now.

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L’avenir de l’énergie reste marqué par de graves incertitudes et il n’existe pas de solution simple pour régler cette situation complexe. Il n'existe, en fait aucune solution totalement satisfaisante pour assurer les besoins futurs de la planète en énergie. Face à cette situation, deux attitudes prédominent. La première consiste à privilégier la puissance, économique et militaire, qui permettra à la nation la mieux placée dans ce domaine de maîtriser la situation. C'est l'attitude de Realpolitik privilégiée par les Etats-Unis et la Chine. Le problème, c'est qu'en misant sur les énergies fossiles (hydrocarbures dans le cas des Etats-Unis, charbon dans le cas de la Chine), on n'assure pas de transition énergétique et les problèmes environnementaux, tels que le réchauffement climatique, risquent de devenir rapidement dramatiques.
   Une autre attitude, privilégiée par l'Union Européenne, repose sur la "pensée magique", consistant à considérer que ce que l'on souhaite va se réaliser. Pour réaliser la transition énergétique et passer aux énergies renouvelables, il suffit de le décider. C'est bien sûr méconnaître toutes les difficultés liées notamment au caractère intermittent des énergies éolienne et solaire. Cette attitude risque de se heurter rapidement au mur de la dette, à la banqueroute économique et au déclin économique.
   Pour mener à bien la transition énergétique, il faudra donc exploiter toutes les options possibles. L’urgence des mesures à prendre, notamment pour répondre aux risques de changement climatique, va requérir la mise en œuvre de solutions spécifiquement adaptées à la période de transition. L'analyse de l'ensemble des solutions préconisées montre qu'il est possible d'ici 2050 d'aboutir à un scénario répondant aux critères recherchés.

   La mise en œuvre de ces solutions va toutefois réclamer un effort sans précédent et conduire à des transformations importantes du modèle économique actuel. La question du réchauffement climatique est la plus difficile à régler, car elle ne peut trouver de solution qu’à travers des engagements à un niveau mondial, qui pour le moment ne se sont pas concrétisés. 

Eau virtuelle et énergie grise / Virtual water and embodied energy

The risks of water scarcity tend to increase. Large amounts of water are needed for producing most of the goods which are consumed. 1200 liters of water are needed  for producing one kg of grain, 2700 liters for a kg of rice. The production of one kilogram of beef requires 13 500 liters of water. L’industry requires also large amounts of water: 100 liters per kg of aluminium, 300 liters per kg of steel, 300 liters per kg of paper. When a good is traded, it corresponds to the exchange of water which was needed for producong it, which is called "virtuel water". The exchanges of virtual water  are presently in the range from 1000 to 1500 km3, compared to a total consumption of 3800 km3, and are growing. Similarly, it is important to take into account the amount of embodied energy and carbon, corresponding to the goods which are exchanged. Stopping an industrial activity in a country can lead to an apparent decrease of the amount of energy consumed and GHG emissions, but to an increased amount of embodied energy consumed. In France, 172 Mtoe of virtual energy are consumed, 132 exported, as compared to 285 Mtoe of primary energy consumed.

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Les risques de pénurie d'eau sont de plus en plus évoqués. Or , il faut beaucoup d'eau pour produire la plupart des biens que nous consommons. Il faut dépenser 1200 litres d’eau pour produire un kilo de blé et 2700 litres pour un kilo de riz. L’élevage demande aussi des quantités d’eau considérables. La production d’un kilogramme de bœuf nécessite 13 500 litres d’eau. L’industrie exige également des quantités importantes d’eau : 100 litres par kg d’aluminium, 300 litres par kg d’acier, 300 litres par kg de papier. Quand un pays importe un bien, il importe en même temps la quantité d'eau qu'il a fallu pour le fabriquer qui est alors qualifiée d'eau virtuelle. Dès lors se pose la question de savoir s'il vaut mieux utiliser des ressources en eau locales pour produire un bien ou importer de "l'eau virtuelle". Avec le développement du commerce international, les échanges d'eau virtuelle prennent une importance croissante. Les échanges d'eau virtuelle dans le monde sont de l'ordre de 1000 à 1500 km3, par rapport à une consommation totale de 3800 km3 dont 2000 pour l'agriculture. Les Etats-Unis exportent un tiers de leur consommation d'eau sous forme d'eau virtuelle. 

Energie, matières premières et environnement / Energy, raw materials and environment

Energie, matières premières et environnement / Energy, raw materials and environment

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Presentation based upon the book "The future at stake"

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Présentation à partir des thèmes discutés dans l'ouvrage "L'avenir en question"

Transition vers une économie circulaire/ transition towards a circular economy

                                                                   Raw materials are extracted from the environment and waste products are generally rejected in the environment, causing pollution. If the waste is recovered, it becomes a resource. It can help to reduce the consumption of raw materials while avoiding an additional pollution. Another way to reduce the consumption of energy and raw materials is to integrte the different activties by exchanging energy and material fluxes between different activities. Such a transition towards a "circular economy" would result in an economy able to operate in symbiosis with the environment, which is the condition required for staying sustainable.

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Les matières premières consommées sont rejetées sous forme de déchets. Le rejet de ces déchets dans l’air ou dans l’eau, représente une source de pollution. Plus ces polluants sont dilués, plus leur récupération est coûteuse. Au contraire, si les rejets sont récupérés et recyclés, ils constituent une ressource, en permettant de recycler les matières premières consommées.

Transition énergétique / energy transition

The energy system might evolve towards renewable sources, but as these energy sources (solar, wind) are intermittent, large energy storage capacities will be required, which is is economically difficult to achieve for economic reasons. Meanwhile, during the transition period, a back up by natural gas seems the best solution both for economic and environmental reasons.

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Le système énergétique pourrait évoluer d’un système basé aujourd’hui sur des énergies fossiles, vers un système basé demain sur une hybridation des énergies renouvelables solaire, éolien et biomasse avec des énergies fossiles, le gaz naturel étant largement préférable au charbon en termes d'émissions de CO2. L'étape suivante, après-demain, serait un passage vers un niveau élévé d'utilisation des renouvelables, en conjonction avec des moyens de stockage d'énergie

   

A brief history of energy : towards the resilience era/ Une brève histoire de l'énergie: vers l'ère de la résilience

A brief history of energy: from the industrial revolution to the resilience era

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Une brève histoire de l'énergie: de la révolution industrielle à l'ère de la résilience