Deux problématiques majeures
Ce schéma global fait apparaître un flux massivement unidirectionnel, allant des ressources vers la production de rejets atmosphériques et de déchets
Il met de plus en lumière les deux problématiques majeures auxquelles nous sommes confrontés, les deux étant en fait étroitement liées.
Ces deux problématiques, si elles ont donné lieu à de très nombreux débats et controverses pendant des années, sont aujourd'hui des faits.
Les ressources fossiles : un stock fini
La première porte sur les ressources. De façon générale, toutes les ressources dites fossiles que nous utilisons ont été constituées au cours de l'évolution géologique de notre planète sur des constantes de temps de quelques millions d'années.
La constante de temps de l,'exploitation de ces ressources pratiquée par l'homme depuis le début de l'ère industrielle, est, quant à elle, de l'ordre du siècle.
Pour mieux appréhender et visualiser les différences entre ces ordres de grandeurs de temps, on peut y appliquer un facteur d'échelle.
En rapportant la durée de formation géologique des ressources fossile à une année, la durée qui nous sépare aujourd'hui du début de l'ère industrielle est de l'ordre de la minute. Donc l'échelle de temps de consommation des ressources est quasi instantanée par rapport au temps nécessaire à la création de ces ressources.
Les ressources que nous utilisons sont donc des stocks qui ne se renouvellent pas à la vitesse à laquelle nous les consommons. La planète étant de taille finie, ces ressources naturelles sont aussi de taille finie.
Cette caractéristique de volume fini de ressources concerne toutes les ressources que nous exploitons, fer, cuivre, terres rares de plus en plus sollicitées par le déploiement de l'électronique ...
Le domaine de l'énergie n'échappe pas à cette caractéristique de stock fini.
L'exploitation d'un stock fini se traduit, en première approche, par une courbe caractéristique en forme de cloche. Cette idée a été introduite par le géologue Marion King Hubbert dès les années 50.
Cette approche, initialement appliquée au pétrole, reste vraie pour tout type de stock fini. Il ne s'agit pas d'une théorie, mais bien d'une réalité mathématique, à laquelle on ne peut échapper.
Une caractéristique importante de cette courbe est qu'elle présente un pic d'exploitation maximale, l'intégrale de la courbe correspondant au volume stocké. De très nombreuses controverses ont vu le jour autour de date de ce pic.
Il est aujourd'hui admis que le pic de production est passé, malgré les nouvelles exploitations de ressources nouvellement exploitées telles par exemple les sables bitumineux ou les gaz de schiste.
La seconde caractéristique importante de cette courbe est que, au-delà du pic, l'exploitation ne fera que décroître de façon inexorable.
Fondamental
Un enjeu central de la transition énergétique est donc de transposer l'exploitation de ces ressources fossiles de STOCK fini, vers des ressources dites de FLUX pour lesquelles une partie des flux d'énergies échangés naturellement sont prélevés pour être exploités.
Les énergies solaire, éolienne, hydraulique, ainsi que la biomasse sont des énergies de FLUX.
Le changement climatique
La seconde problématique majeure à laquelle nous sommes confrontés porte sur le changement climatique lié au réchauffement de notre atmosphère. Cette problématique a été développée largement en semaine 1 par Natacha Gondran. Seules deux données sont rappelées ici.
La figure, ci-dessous, illustre l'élévation des concentrations des principaux gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Elle montre clairement une rupture de pente, traduisant une élévation nettement plus rapide à partir des années 50, c'est à dire en moins d'une génération
La figure, ci-dessous, présente l'évolution des émissions anthropiques mondiales de CO2. Là aussi, une rupture de pente très forte est visible pour les émissions associées aux énergies fossiles, à partir des années 50. On voit aussi sur cette courbe les contributions carbone de la déforestation et des modifications d'utilisation des sols évoquées précédemment.
L'augmentation de la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère modifie le bilan radiatif à la surface de la Terre. Ceci produit une augmentation de la température moyenne et corrélativement une déstabilisation du climat. Les conséquences sont, notamment, la montée du niveau des mers, la disparition des banquises ou l'augmentation de la fréquence et de l'intensité des tempêtes et des ouragans.
Les accords issus de la COP 21, en 2015 à Paris, ont pour objectif de limiter l'élévation de température à 2°, ce qui correspond à un défi majeur pour chacun des signataires.
On peut, de plus, mettre en lumière deux points très importants quand on évoque le changement climatique :
Le premier est mathématique, tout comme la courbe de Hubbert vue précédemment. Les lois physiques qui régissent les mouvements des masses d'air atmosphérique (équations de Navier-Stokes) sont non linéaires. Cette non linéarité, très bien connue des mécaniciens de fluides et des météorologues, se traduit par une imprédictibilité. On sait, seulement pour partie, prédire statistiquement certaines évolutions climatiques, mais structurellement les prévisions long terme sont éminemment incertaines.
Le second point porte sur le fait que l'énergie nécessaire à l'humanité pour contrecarrer et réparer les effets du dérèglement climatique sera de plus en plus importante, par exemple pour réparer et reconstruire après un ouragan, protéger ou déplacer des populations dans les zones impactées par la montée des eaux...) alors que, en ne s'appuyant que sur les ressources fossiles, l'énergie disponible sera de plus en plus rare. C'est alors une spirale infernale qui s'enclenche.
Conclusion
On voit ainsi apparaître que la transition énergétique dont nous parlons est en fait inscrite dans un problème plus vaste auquel l'humanité est confrontée.
Cette transition n'est donc pas uniquement énergétique, mais en fait plurielle.
