Histoire de l'Energie

Dans le monde, 2 milliards de personnes n’ont pas accès à l’énergie (sur 6 milliards, soit 1/3 de la population) (1)

LES ENERGIES PRIMAIRES

Les ressources d’énergie fossile sont abondantes

Les ressources disponibles ont été régulièrement sous-estimées dans le passé. Il était en effet supposé, durant les dernières décennies, que le coût d’extraction des énergies primaires irait en augmentant (loi des rendements décroissants). Or les techniques d’exploration et d’extraction ont progressé (réduction jusqu’à 60 % des coûts d’exploration par rapport aux prix d’il y a 20 ans). Le taux de prélèvement, dans un gisement pétrolifère, ne dépasserait pas 30 % aujourd'hui (18).

Les travaux du Club de Rome, avant le premier choc pétrolier, prenaient pour postulat le premier principe de la thermodynamique (conservation dans un système fermé) et des extrapolations linéaires des tendances constatées. Ces travaux ont été utiles car ils ont amené une prise de conscience de ces problèmes, toutefois:

- la prise de conscience des usagers s'est accompagnée d'une réduction importante des consommations d'énergie: l'efficacité énergétique augmentant, les tensions sur les ressources ont été réduites également (jusqu'à une époque récente);

- la rareté de l'énergie primaire a engendré des programmes de recherche développement, puis des investissements qui ont en retour permis d'accroître la productivité de l'extraction.

Il y a donc aujourd’hui peu d’inquiétudes sur la ressource en énergie primaire, les évaluations se situent aux environs de 40 ans, au rythme actuel d’utilisation de l’énergie (1), voire 100 ans (18).

Contraintes environnementales

Par contre, des inquiétudes se font croissantes sur le plan environnemental, et plus particulièrement en ce qui concerne le réchauffement climatique de la planète. Avec l’amélioration constante des techniques de prospection pétrolières, le facteur limitant du développement des usages de l’énergie a changé et est devenu l’effet de serre.

Le charbon

Au XVIIIe siècle, le charbon supplante l’énergie bois : 1 hectare de forêt produit annuellement l’équivalent d’un m3 de charbon ( 5 m3 d’accroissement naturel de la forêt par ha et par an). Cette énergie se prête donc mieux au transport. Par ailleurs le bois se fait rare. Entre 1768 et 1778 (10 ans) la consommation de bois a augmenté de 50 %.

Des compagnies charbonnière se développent, dans un contexte marqué par une faible concurrence et une politique de cartels. La productivité est médiocre, les investissements faibles.

Charbonnages de France est créé en 1946, en vue de contrôler les 9 houillères de bassin, avec un objectif de centralisation, de sécurité d’approvisionnement, d’indépendance énergétique. La Communauté Européenne Charbon Acier (C.E.C.A.) a pour objet la régulation du prix du charbon. Toutefois, on assiste à la fois à une augmentation des coûts salariaux, à une raréfaction des gros gisements, l’ensemble accompagné d’une rigidité des tarifs. Ces différentes causes expliquent la forte percée du fioul dans la période 1950 – 1960 : entre 1958 et 1973, la consommation charbonnière passera de 58 Millions de tonnes à 27 Millions de tonnes.

Aujourd'hui le charbon représente l'essentiel des ressources énergétiques mondiales: 18.000 Milliards de TEC (Tonnes Equivalent Charbon) contre 500 Milliards de TEC pour le pétrole et 200 Milliards de TEC pour le gaz naturel (18). L'usage du charbon est toutefois problématique, tant du fait des ses modalités d'utilisation (ne peut être utilisé directement pour le transport) que des émissions qui sont associées à sa combustion (voir article consacré à la tarification des énergies).

Le Pétrole

Quelques dates clés :

1859 : à TITUSVILLE (Pennsylvanie), DRAKE découvre un gisement. Le pétrole sert de lubrifiant et pour l’alimentation des lampes. Cette date représente le début d’une lutte pour l’appropriation du marché mondial qui durera 91 ans.

1863 : ROCKFELLER construit la plus grande compagnie de raffinage, la STANDARD OIL qui couvrira 80 % marché américain.

1887 : Invention du moteur Diesel (qui dans un premier temps avait d’ailleurs été conçu pour fonctionner avec de la poussière de charbon).

1890 : 1^er moteur à pétrole.

1901 : Les producteurs sont la GULF OIL et TEXACO (gisements texans) et deux compagnies anglaises : ANGLO PERSIAN (qui deviendra BP) et SHELL.

1928 : à ACHNACHARY, la STANDARD OIL, SHELL, et ANGLO PERSIAN signent un accord visant un partage du marché mondial, accord qui restera secret durant 25 ans.

1960 : Création, en réaction à la pression des groupes précédents, de l’Organisation des Pays producteurs de Pétrole (O.P.E.P.) regroupant l’IRAN, l’IRAK, le VENEZUELA, le KOWEIT et l’ARABIE SAOUDITE. L’objet est d’agir sur les prix. La régulation est un échec car la demande est inférieure à l’offre.

1967 : Guerre des six jours. Fermeture du canal de Suez.

1973 : l’O.P.E.P. multiplie par 4 le prix du brut, de 3 $ à 12 $ par baril. Guerre de KIPPOUR.

1975 : regain du charbon (compte tenu de la crise du pétrole). Les pays exportateurs sont les Etats Unis, l’Australie, l’Afrique du Sud, le Canada, la Pologne.

1979 : 2^e choc pétrolier. Spéculation sur le brut (guerre IRAK IRAN)

Aujourd’hui, l’activité pétrolière est globalisée et on assiste bien à la fin des monopoles. La grande distribution s’est emparée de ce marché.

L’Energie nucléaire

Depuis la découverte de l’équivalence de l’énergie et de la matière (E = mc2), deux questions se sont posées : comment dégager le maximum d’énergie en un minimum de temps (fabrication de bombes), et comment réguler la production d’énergie produite par la matière en évitant l’emballement. De fait l’atome civil, originellement lié à l’atome nucléaire, a souffert du même manque de transparence.

Depuis l’accident de Three Miles Island, à la fin des années 1970, les Etats Unis n’ont plus construit de nouvelle centrale nucléaire.

Depuis 1986, avec l’accident de TCHERNOBYL, une méfiance croissante des opinions publiques se porte sur cette source d’énergie, qui remplit peu ses promesses initiales, particulièrement sur le plan (néanmoins essentiel) du traitement des déchets et de son coût (coût de démantèlement des centrales, mais également coût de production compte tenu du prix de revient d’un kWh aujourd’hui produit par une turbine à gaz)

L’histoire de l’énergie nucléaire se décline en trois périodes :

1 – Le développement de programmes militaires : Les U.SA. disposent de la bombe en 1945, l’U.R.S.S. en 1949, et débute ainsi la course aux armements.

2 – Le développement de l’atome civil : Aux U.S.A , des recherches sont confiées à WESTINGHOUSE (PWR) et GENERAL ELECTRIC (BWR) . D'autres pays utilisent des filières sans uranium enrichi: Graphite gaz (FRANCE), Gaz Carbonique (Angleterre).

Entre 1956 et 1970, 13 centrales sont construites aux U.S.A, sous licences PWR et BWR: association commerciale avec les compagnies de distribution de l'électricité. Les premiers problèmes techniques sont considérés comme des accidents de jeunesse.

La FRANCE achète la licence WESTINGHOUSE et crée FRAMATOME. Le choc pétrolier de 1973 débouche sur la décision d’un grand programme de tout électrique. Programme de 6 tranches de 900 MW par an. Dans le même temps : L'ANGLETERRE se dote d’un faible programme nucléaire. L'U.R.S.S met en place un fort programme: 70 à 78: 1600 à 10.000 MW. La RFA et le JAPON achètent des licences Américaines. Création de K.W.U (Kraft Werk Union) en R.F.A.

Une lutte internationale s’engage durant les années 74 à 79 entre WESTINGHOUSE, FRAMATOME et KWU (avec la même technologie de base pour les trois) dans les pays suivants: IRAN, IRAK, ASIE DU SUD EST, ARGENTINE, BRESIL, AFRIQUE DU SUD.

3 – la crise du nucléaire : A partir de 1979:

- Insolvabilité des clients.

- Obstacles techniques: THREE MILES ISLAND en 1979.

- Sensibilisation de l'opinion publique.

- Baisse de consommation des pays riches.

- Augmentation du coût des projets (sécurité).

Aujourd’hui :

En France, 75 % de l'électricité est d'origine nucléaire et les questions portent plus sur le devenir des déchets (enfouissement ou stockage en surface) que sur la sécurité des installations de production.

Electricité de France prétend agir profondément dans le sens du développement durable, car la filière nucléaire ne produit pas de gaz à effet de serre. Ce qui est vrai, mais en oubliant que la non production de gaz à effet de serre n’est pas une fin en soi mais uniquement un moyen de préserver la santé humaine et plus généralement la vie sur la planète. Or la filière nucléaire est loin d’avoir levé tous les doutes sur cette question. Actuellement, prenant acte du fait qu’il n’existe aucune énergie sans danger (au niveau de l’extraction de l’énergie, du transport, de sa consommation, de ses émissions, etc…) des scientifiques reconnus prennent parti en faveur de l’énergie nucléaire (CHARPAK, ALLEGRE). En fait, un tel débat est délicat à mettre en place dans la mesure où nos connaissances scientifiques et nos capacités de modélisation (impacts divers sur la vie) sont très en retard par rapport aux problèmes posés (choix des filières les moins nocives pour l’homme et/ ou pour le milieu naturel). Par ailleurs, la question du nucléaire fait l'objet d'un débat particulièrement vif (voir notamment, et de manière plus large, l'appel de Heidelberg signé par 425 scientifiques en marge de la Conférence de Rio), opposant:

- une approche écologique fondamentaliste, plaçant la nature au dessus de l’être humain (énoncé d’un droit de la nature, d’un droit des arbres ou des milieux naturels par exemple, tous droits devant être mis en œuvre avant le droit humain) ;

- une approche écologique environnementaliste, recherchant un développement harmonieux de l’homme et de la nature, avec néanmoins une possible transformation importante de cette dernière ;

- une approche productiviste, de confiance absolue dans la capacité de la science à résoudre les problèmes posés, sur le plan environnemental comme dans d'autres domaines.

Le problèmes est donc large et dépasse largement le cadre scientifique. Rappelons toutefois deux choses:

1 - Le "principe de précaution" ne prétend interdire toute forme d'activité sous prétexte qu'elle présente un risque (dans ce, cas il faudrait préférer le principe d'immobilisme). Le principe de précaution s'oppose en fait au principe de prévention:

- principe de prévention = mettre en oeuvre les limites nécessaires lorsqu'un danger est correctement connu ;

- principe de précaution: approfondir nos connaissances scientifiques sur un domaine lorsque les dangers sont mal identifiés.

Le principe de précaution est donc un vecteur de recherche plus qu'un point d'arrêt de l'activité.

2 - La question du risque est posée différemment lorsque l'on s'interroge sur les moyens de réduire la consommation: certes, aucune production d'énergie n'est inoffensive, choisissons donc la (les) moins nocive(s) selon des critères définis, et surtout, évitons de la gaspiller. A partir de là, la question posée est de séparer les usages nécessaires des usages inutiles, et le débat est ouvert pour savoir si, par exemple, il est utile de promouvoir des installations de climatisations dans le Nord de la France (un bâtiment correctement conçu, dans le Nord, n'en a pas besoin), ou d'installation de "braseros électriques" dans les cours d'écoles, etc..

L’Electricité – vecteur de transport de l’énergie (et non énergie primaire au sens strict)

Aucune entreprise au monde n’a évolué autant qu’EDF : cette entreprise est devenue la première entreprise multinationale de l’électricité, présente dans 20 pays. Un marché spot de l’électricité apparaît aujourd’hui, lié à l’interconnexion des réseaux. (1)

L’intérêt de l’interconnexion peut être montré par un exemple : supposons qu’une ville A ait besoin d’une puissance électrique maximale de 100 Mégawatts. Cette ville A devra construire un équipement de 2 x 100 MW (dont 100 MW en secours), pour assurer sa sécurité d’approvisionnement.

Une ville B, de même taille et se trouvant à 50 km, se trouve dans la même situation que A : Si l’on relie électriquement les villes A et B (connexion), une des deux productions de secours de 100 MW pourra être évitée : Il suffira de disposer de 100 MW en A, de 100 MW en B et de 100 MW supplémentaires en A ou en B (ou entre les deux villes) pour assurer la sécurité en cas de défaillance de l’un ou l’autre groupe. Si, de plus les coûts d’investissement et de fonctionnement des équipements installés en A et B sont différents, il sera possible d’optimiser les flux en temps réel (livraison du kWh au moindre coût de production à tout moment de la journée). Cet exemple est extrapolable à l’ensemble du réseau, selon un principe que l’on pourrait résumer par : l’interconnexion permet de limiter les moyens de production à la valeur de pointe de l’ensemble des puissances appelées. Cette valeur est considérablement inférieure à la somme des puissances appelées sur chaque site.

Pour mieux appréhender le fonctionnement d’un réseau interconnecté, il faut avoir à l’esprit non l’idée d’électrons se déplaçant d’un point donné de production vers un point donné de livraison, mais plutôt la conception suivante : le réseau interconnecté se comporte comme un immense réservoir comportant des points de remplissage (les sources d’électricité) et des points de puisage (les utilisateurs). Des comptages sont réalisés en chacun de ces points. Un utilisateur, en Italie par exemple, achetant de l’électricité aux pays Bas, ne fait pas transiter des électrons à travers le réseau Français, mais contribue à modifier l’ensemble des flux sur tout le réseau se situant entre le point de production et le point de livraison.

Le gaz naturel

On assiste, comme dans le cas de l’électricité, à de grands mouvements liés à l’interconnexion des réseaux et à l’ouverture des marchés (voir plus loin). Cette énergie dispose de ressources plus faibles que le pétrole, et n'est pas à l'abri d'un risque de tension majeure. L'atout principal du gaz naturel est la relative propreté de sa combustion.

Un peu plus d’histoire

L’énergie est un élément structurant de l’histoire des sociétés : le vivant crée des structures de plus en plus complexes en captant un flux d’énergie. La réaction chimique essentielle est la photosynthèse, dont le rendement est de l’ordre de 2 %. Le rendement d’un animal est de l’ordre de 10 % (rapport entre l’énergie que l’animal est capable de produire et l’énergie alimentaire qui lui est nécessaire). L’être humain est l’ "animal" ayant le rendement le plus important, de l’ordre de 20 %. Des économistes de l’énergie ont tenté une lecture de l’histoire des sociétés humaines sur la base du mode d’appropriation des surplus énergétiques (15) :

- l’augmentation des rendements agricoles, dans l’Egypte ancienne, a permis la captation d’une plus value énergétique, au profit d’une caste (prêtres, savants, militaires). Par rapport à une situation antérieure où la production annuelle couvrait à peine les besoins alimentaires des agriculteurs, l’augmentation des rendements agricoles, donc une " plus value " énergétique a alors pu être accumulée. Cette plus value était réinjectée sous forme de travail (construction des pyramides qui, si elles avaient été construites par des animaux, auraient été deux fois plus petites compte tenu du fait que l’homme a le rendement le plus important) ;

- l’empire Romain ( 650.000 personnes au IVe siècle) a mieux organisé encore cette appropriation de la plus value, selon la logique suivante : Augmentation de l’armée à Augmentation des besoins alimentaires à Nécessité, en l’absence de machines, d’augmenter le nombre des esclaves à Nécessité de nouveaux comptoirs à Augmentation de l’armée. Ce qui a débouché sur la maîtrise de l’espace terrestre (routes) et maritime. La présence d’esclaves rendait inutiles certaines découvertes, pourtant réalisées à l’époque, telle la moissonneuse batteuse inventée au Nord de l’Europe. (15).

- au Moyen Age, l’eau, la terre et la forêt qui appartenaient au seigneur, étaient autant d’occasions de percevoir des taxes. Ce qui a généré – par réaction d’une classe économique naissante - le développement de l’énergie éolienne (moulins), le vent n’étant propriété de personne.

- avant la révolution française, la désertification des forêts et le problème du transport du bois sur de longues distances ont débouché sur une augmentation très importante du trafic maritime (le trafic de la compagnie des Indes multiplié par 5 au XVIIIe siècle).

La France consomme 192,8 Millions de TEP d’énergie primaire, soit 3,2 TEP ou 37.000 kWh par Français, répartis de la manière suivante :

- Electricité : 39 %

- Gaz naturel : 19 %

- Produits Pétroliers : 24 %

- Combustibles solides : 17 %

- Energies renouvelables : 1 %

- Industrie et Sidérurgie : 52 % (toutefois, ce secteur a réduit de 19 % sa consommation depuis les années 70.

- Résidentiel : 20 %

- Transports : 15 %

- Tertiaire : 12 %

LES ENERGIES RENOUVELABLES

En introduction, rappelons que la meilleure forme d'énergie, plus respectueuses de l'environnement et souvent bien meilleur marché que l'énergie renouvelable, est l'énergie économisée...

La biomasse

La biomasse représente 9 Millions de TEP en France, dont 8 Millions dans l’habitat (6 Millions de foyers). Le plan " Bois Energie et développement local " a permis, depuis 1994, de générer un programme d’environ 200 chaufferies consommant 36.000 TEP (6).

La combustion de bois est neutre sur le plan de la production de CO2. Des pays comme la Suède taxent la production de CO2 à hauteur de 10 cts par kWh

EDF brûle des résidus de canne à sucre (pendant la période de récolte) et du charbon (le reste du temps) dans certaines centrales implantées dans les îles. (7)

ELYO brûle, aux Etats Unis, via sa filiale BioPower, environ 500.000 tonnes de biomasse par an, y compris dans des process industriels fonctionnant 24 h/24. Ce qui semble garantir la fiabilité de la technique. (5).

La société SHELL a investi la plantation de 120.000 ha d’eucalyptus en Amérique du Sud.

Pour la CFDT, les EnR jouissent d'une image négative: les salariés semblent parfaitement inertes vis à vis du marché de l'emploi constitué par les EnR, et ce non seulement en France. Le EnR sont associés à l'image de PME à l'emploi précaire, sans syndicats, et disposant de qualifications non reconnues. L'ensemble paraissant moins satisfaisant que l'image de l'emploi dans une grosse structure. (10). Toutefois les grosses entreprises industrielles d'aujourd'hui étaient à l'origine des PME: ALSTHOM par exemple, qui était à l'origine NEYRPIC, fabricant de turbines hydraulique à Grenoble (11).

L’industrie Eolienne est en très rapide progression. En principe, 8.000 MW éoliens devraient être installés en Europe en 2000, ce qui représenterait environ 40.000 emplois.

La puissance des machines évolue : alors qu’on installait des machines de 600 kW il y a quelques années, on implante aujourd’hui des machines de 1,5 à 2 MW. Dans les îles, de petites puissances sont installées, quelques dizaines de kW. Par exemple, ces machines couvriront environ 10 % des besoins électriques de la Guadeloupe ces prochaines années. (8)

La France représente le deuxième potentiel éolien de l’Europe (après le Royaume Uni).

Le programme Eole 2005 prévoyait 250 à 500 MW installés en 2005. Le volume de projets s’élève aujourd’hui à 275 MW. (3)

Hydraulique

EDF produit 77 TéraWattheures hydrauliques par an, dont 10 % correspondent à de la micro-hydraulique (moins de 8 MW). Il existe en France 1.200 petits auto-producteurs, cette industrie est très dispersée et représente environ 30.000 emplois. A l’échelle mondiale, les perspectives de développement de cette énergie renouvelable sont colossales.

Les coûts d’investissement sont toutefois importants : 2.600 Euros / kW, contre 2.200 Euros /kW pour le nucléaire et 2.500 Euros pour la production d’électricité à partir de biomasse (à comparer à une dépense deux fois plus faible au moins, de l’ordre de 1.000 Euros par kW pour la cogénération). En France, des progrès importants pourraient être réalisés sur les plans de l’hydraulique, de la mécanique et de l’électromécanique des centrales. Le potentiel de développement serait de l’ordre de 1.000 MW. Dans la majeure partie des pays Européens, le développement de la micro-hydraulique est très simple, ce qui n’est pas le cas en France (quatre à cinq ans seraient nécessaires pour obtenir les autorisations administratives).

Photovoltaïque

Trois grands secteurs peuvent être identifiés :

1) les applications professionnelles (télécommunications, balisage) : marché captif pour lequel aucune comparaison avec l’énergie distribuée par réseau n’est envisageable. Ce marché progresse de 20 à 25 % par an.

2) l’électrification des sites isolés : la moitié de l’humanité n’a pas accès à l’énergie électrique. Une barrière existe, à savoir le financement. Le suivi des installations nécessite également un examen attentif, car les installations doivent pouvoir fonctionner quinze ans et plus.

3) la connexion aux réseaux électriques existants : le démarrage de ce secteur présuppose une détermination politique.

Plus de 1.100 sites non raccordés au réseau ont été traités en France (en majorité dans les DOM), faisant l’objet d’une intervention dans le cadre du FACE. En France, un contrat type de rachat de l’électricité produite par photovoltaïque a été récemment approuvé.

Selon la société SHELL, le prix du kW installé en photovoltaïque devrait passer de 20.000 à 5.000 F dans les dix prochaines années.

Au Japon, les constructeurs de maisons individuelles profitent de l'intérêt croissant du public pour les produits dits environnementaux, développant l'utilisation de panneaux photovoltaïques, de batteries solaires ou favorisant les matériaux sans produits chimiques : Misawa Homes, principal constructeur japonais de maisons en bois préfabriquées, propose des maisons dont les installations sont alimentées par l'énergie solaire. La compagnie affirme avoir vendu 2000 unités depuis leur lancement a l'été 1998. Face a un recul des ventes annuelles de maisons de 40000 a 25000 avec la crise économique, la vente de ces maisons "solaires" est désormais considérée comme une vente phare de la compagnie. Ces types de maisons possèdent des batteries solaires, capables de générer 10 kWh et installées sur le toit, ainsi que des fenêtres triple vitrage pour améliorer l'isolation thermique et l'étanchéité a l'air. Comparée a une maison avec surface d'habitation de 180 m2, d'un coût moyen de 25,5 millions de yens, une maison "solaire" de la même taille coûte environ 33 millions.. Les subventions du gouvernement sur l'achat de batteries solaires réduisent ce prix de base a environ 30 millions de yens. Cependant, d'après Misawa, la vente du surplus énergétique a des sociétés d'électricité et l'absence de factures d'électricité permettrait d'économiser 550.000 yens par an. Selon la compagnie, les 4,5 millions de yens investis pour l'achat d'une maison "solaire" seraient amortis en 7 ou 8 ans.(17)

Environ 2.000.000 de foyers, en Europe, sont équipés de chauffe eau solaires. La progression est de 15 % par an.

Perspectives de développement des énergies renouvelables

Selon les compagnies SHELL ou TOTAL, en 2050, 50 % de l’énergie proviendra du carbone sous toutes ses formes, et 50 % des autres énergies (EnR et nucléaire).

De nombreuses analyses convergent sur le fait que le développement des EnR passera par un engagement politique fort, et une lisibilité de la politique (au moins à moyen terme, sinon à long terme) permettant aux industriels – qui sont prêts – de s’engager dans des projets.

Sur un plan général, les idées " environnementales " suivraient un processus désormais classique :

1 – La tolérance amusée

2 – L’intérêt pour le thème dans les colloques

3 – la récupération économique assortie d’une perte de la dimension environnementale.

Les coûts externes des énergies fossiles ne sont actuellement pas pris en compte dans les approches comparatives avec les ENR : de récentes études auraient montré notamment que le coût des externalités, pour le charbon, serait équivalent au coût actuel de mise à disposition. Ce coût est moins élevé pour le gaz naturel. Il serait utile d’inclure ces externalités dans les bilans comparatifs (4).

Mille milliards de Francs ont été investis dans l’industrie nucléaire. Les industries liées aux énergies fossiles ont été largement subventionnées (charbon, pétrole, nucléaire). La mise en œuvre des EnR doit respecter l’échelle de temps (industrie très jeune) et disposer de moyens adéquats. Au CEA, les EnR représentent un budget de 50 MF, pour un budget total de 14 Milliards. Au CNRS, 12 MF. L’Ademe dispose depuis peu de 500 MF supplémentaires. En comparaison le désamiantage de la faculté de JUSSIEU est évalué à 3,6 Milliards de Francs. En ce sens, il serait nécessaire de définir des quotas pour le EnR et non simplement des objectifs. (12).

Les Anglos-Saxons intègrent dans l’évaluation des projets une notion de " coût de transaction " consistant à considérer que, par rapport à une approche traditionnelle, standardisée, tout projet nouveau nécessitera plus d’engagement (discussion, argumentation, justifications techniques, approfondissement réglementaire). Ce surcoût en temps peut être globalisé dans la notion de " coût de transaction " qui doit faire l’objet d’une ligne financière dans les comparatifs entre une solution standard et une solution EnR : ce qui malheureusement alourdit toujours le temps de retour des projets innovants. (5)

Il a été demandé à EDF de proposer la mise en place d’un Tarif " Vert ", à savoir des modalités de mise à disposition de kWh (plus onéreux a priori) produits par des EnR. (3). On peut toutefois poser la question de savoir pourquoi, un utilisateur d‘énergie produite proprement, serait tenu de payer plus cher qu’un autre le service qu’il rend ainsi – par son choix d’une énergie propre - à la collectivité (13). Ce point prend tout son relief lorsque l’on sait qu’ qu’EDF et la BERD relancent le programme nucléaire en Ukraine en vue de produire un kWh à 10 cts dans des conditions environnementales et sociales plus que discutables (et accessoirement en supprimant toute possibilité de réalisation des projets de développement d’EnR existant localement).

Toutefois, de nouveaux moyens existent pour cette politique de développement :

- Paradoxalement, la Loi PONS, concernant la défiscalisation dans les D.O.M – T.O.M. a fortement favorisé l’usage des EnR dans ces régions.

- L’Ademe se voit dotée de 100 postes d‘agents supplémentaires, et de 500 Millions de Francs de budget d’intervention de plus.

- Le programme HELIOS 2006 pourrait porter sur 30 Millions de Francs par an : une aide de 6.000 F par foyer et par chauffe eau solaire pourrait être envisagée. (3)

- Cette aide pourrait être répartie, dans le cadre des Contrats de Plan, entre l’Etat et les Régions ( et portée à 9.000 F, pour réellement faire décoller le marché, 4.500 F pris en charge par l’Etat et 4.500 F par la Région – ceci pour une installation standard de 4 m2). (9).

- L’Ademe souhaite mettre en place des outils de prédiagnostic à l’intention des maîtres d’Ouvrages publics et privés (objectif : conseil donné sous un délai de 15 jours maximum – prestation légère de deux jours maximum) et des procédures d’autodiagnostic, notamment en utilisant Internet. Curieusement, on parvient à définir la prospective en 2050, mais pas à l’échelle de dix ans. Un bâtiment est construit pour 100 ans, et nul ne connaît précisément l’évolution énergétique des années à venir, il est donc utile de réaliser les meilleurs choix au départ (9).

Production décentralisée d'électricité - Piles à combustible

La pile à combustible est un équipement dont le principe général, assez ancien, est inverse de l'électrolyse: une réaction chimique est directement convertie en électricité en présence d'air, avec dégagement concommitant de chaleur éventuellement valorisable. Des prototypes de très petites taille existent (quelques kW). Les piles à combustible ont un intérêt environnemental évident (cogénération électricité + chaleur, émissions très faibles). Les difficultés techniques rencontrées par cette technologie sont, soit la gestion des hautes températures (800 à 900 °C), soit la préparation du combustible (pour les piles "basse température", mais qui en revanche nécessitent un combustible - hydrogène - très pur).(21).

Quelques réalisations expérimentales existent en France

Production décentralisée d'électricité - Petite cogénération

La cogénération consiste à valoriser simultanément de deux manières différentes une même quantité d’énergie primaire. Tout moteur thermique est potentiellement un cogénérateur, dans la mesure où le principe de CARNOT fixe une limite haute au rendement mécanique d’un processus de conversion. Avec un rendement mécanique maximal de l’ordre de 40 %, 60 % de l'énergie est disponible sous forme de chaleur. Dans le cas général cette chaleur est dissipée dans l'atmosphère, donc perdue. La technique de cogénération consiste à récupérer cette chaleur perdue, en vue d'une valorisation dans des usages thermiques. L'efficacité globale de l'énergie primaire est donc accrue. La cogénération consiste à valoriser simultanément de deux manières différentes une même quantité d’énergie primaire. Tout moteur thermique est potentiellement un cogénérateur, dans la mesure où le principe de CARNOT fixe une limite haute au rendement mécanique d’un processus de conversion. Avec un rendement mécanique maximal de l’ordre de 40 %, 60 % de l'énergie est disponible sous forme de chaleur. Dans le cas général cette chaleur est dissipée dans l'atmosphère, donc perdue. La technique de cogénération consiste à récupérer cette chaleur perdue, en vue d'une valorisation dans des usages thermiques. L'efficacité globale de l'énergie primaire est donc accrue.

Situation particulière de la "petite cogénération" (moins de 1 MW), en France: compte tenu des modalités de rachat de l'énergie électrique par EDF, la puissance des groupes de cogénération, pour un site donné, était jusqu’à présent limitée à une valeur maximale compatible avec le rendement global de l’installation (65%): au delà d’une certaine taille de groupe, trop de chaleur étant produite par rapport aux besoins du site, cette chaleur excédentaire devait être gaspillée, ceci s’accompagnant d’une chute du rendement global de la cogénération, et donnait à E.D.F. la possibilité (après contrôle par la DRIRE) de se soustraire à ses obligations de rachat. La taille des groupes présentait donc une limite haute, qui était pratiquement toujours atteinte, voire légèrement dépassée en modifiant les consignes d’exploitation du site (afin de maximiser les profités liés à la vente d’électricité). Ces dispositions, relatives à l’efficacité énergétique, risquent d’être maintenues et très certainement renforcées dans les prochaines dispositions.

Pour les sites de petite taille, ayant de faibles besoins thermiques, ce raisonnement conduit obligatoirement à des puissances de groupes assez faibles, souvent de moins de 1.000 kW. Pour ces faibles puissances, les coûts d’installation sont proportionnellement plus importants que pour les fortes puissances : le prix global d’installation de l’ordre de 6.000 FHT par kW installé, en grosse puissance, est largement dépassé - voire plus que doublé - pour les petites puissances. Des recherches spécifiques ont donc été engagées - surtout par les pays d’Europe du Nord (Pays Bas, Allemagne, Royaume Uni) - en vue de réduire les coûts d’équipements, pour les petites puissances. On a donc recherché une standardisation des produits, une préfabrication, une alimentation gaz en basse pression (300 mb, voire 20 mb), et surtout la suppression d’équipements très onéreux tels que les équipements électriques liés à la livraison en Moyenne Tension (élévation de tension en HTA) jusqu’à présent utilisés dans le cas d’une revente de courant à E.D.F.

Les « modules de cogénération » représentent le nouveau concept développé par les constructeurs et soutenu par G.D.F. Ils consistent en équipements pré-assemblés en usine, à savoir un container insonorisé comprenant le groupe proprement dit et ses accessoires (échangeurs, régulation, armoire électrique, etc..). L’avantage de ces produits est leur simplicité d’installation (container), le caractère complet du produit qui exclut les reports de responsabilités lors de la mise en œuvre de l’équipement, et enfin leur coût inversement proportionnel au caractère standardisé du produit et au temps de montage (moins onéreux en usine que sur site).La puissance électrique des groupes installés en modules est plus faible que pour les installations de cogénération traditionnelles: entre 30 et 1.000 kWé, ou plutôt entre 150 et 1.000 kW (les petits groupes, de moins de 150 kW sont à un stade expérimental). Leur rendement global est compris entre 82 et 87 %, avec de moins bonnes performances électriques que les centrales classiques (préférence donnée, par les constructeurs, à la fiabilité plus qu’aux performances). L’intérêt de ces modules de cogénération doit être étudié dans le détail, dans la mesure où les paramètres habituels entrant dans le calcul de rentabilité (coût d’installation, coût d’exploitation, tarif d’achat du combustible) sont très différents du cas d’une cogénération de puissance supérieure.

Ces modules de cogénération sont très répandus enEurope. Mais il faut préciser que les pays dans lesquels cette technologie se développe proposent des tarifs de rachat de l’électricité attractifs et éventuellement des prix de gaz naturel bas. Par ailleurs, la production du module peut être entièrement évacuée sur certains réseaux électriques étrangers, ce qui est essentiel à la rentabilité de l’équipement (fonctionnement à régime nominal) mais peut très difficilement être réalisé en France en Basse Tension (car un transformateur et une GTE – Gestion Technique Electrique - nécessaires à une revente en Moyenne Tension, alourdissent généralement d’au moins 400 kF le coût d’un projet).

Quelques problèmes posés par ces nouvelles technologies de production décentralisée d'électricité

Les nouvelles technologies de production décentralisée de l'électricité posent différents problèmes: maturité technique, réceptivité des utilisateurs (une production décentralisée nécessite plus de gestion que la livraison d'électricité par le réseau), sachant que le bilan environnemental ne nous semble pas encore établi.

Le raisonnement généralement développé en ce qui concerne les réseaux de chaleur - à savoir que la concentration des moyens de production génère une économie de matière première (construction), diminue les coûts d’entretien, et améliore l’efficacité énergétique par rapport à un ensemble de petites chaufferies isolées - nous semble transposable au contexte de l’électricité. Il n’existe, à notre connaissance, aucune étude approfondie garantissant l’intérêt environnemental de petites unités, généralement de plus faible rendement que les unités plus puissantes, réparties sur le territoire en lieu et place de gros équipements. Par ailleurs, l’interconnexion des réseaux est en soi un facteur d’optimisation énergétique et d’économies d’échelle. L’octroi d’aides aux filières de petite production décentralisée nous semble mériter une étude nuancée, tenant compte des pertes électriques évitées en même temps que des chutes de rendement, et donc établissant au moins une distinction entre les projets ruraux et urbains. On peut également affirmer que les projets apportant le meilleur « bénéfice global » sont certainement ceux valorisant l’intégralité de la chaleur produite (et non ceux calés sur la règle du rendement de 65 %). L’évolution des conditions de rachat semble donc cohérente avec cette approche environnementale (renforcement des rendements minimums, à 70 % voire plus). A l'évidence, les nouvelles technologies d'autoproduction d'électricité doivent être étudiées dans leur "environnement réseau" et non sur le seul plan de l'autosuffisance énergétique (ce qui pourrait être le cas pour les sites isolés, qui sont assez rares en France par rapport aux Etats unis ou au Canada).

QUELS POUVOIRS LOCAUX ? (16)

La conférence de KYOTO a été le lieu d’un engagement des pays sur une réduction de 5,2 % des gaz à effet de serre d’ici 2010 (par rapport aux émission de 1990), avec la répartition suivante : Europe : - 8 %, E.U. : - 7 % , Japon et Canada : - 6 %.

Le niveau européen

Des travaux de planification énergétique locale sont soutenus, depuis de nombreuses années, par la Direction Générale de l’Energie de la Commission européenne (programme SAVE). La Commission européenne souhaite en effet doubler la part des énergies renouvelables dans le bilan Européen entre 1996 et 2010. Des objectifs quantifiés ont été établis (1.000.000 systèmes photovoltaïques, 10.000 MW générés par l’énergie éolienne, 1.000.000 de logements chauffés par la biomasse, etc.), des opérations pilotes sont aidées (100 communautés alimentées en énergie renouvelable), tout en favorisant les partenariats et en développant les outils financiers et juridiques adéquats (programmes Altener, Energy, Inter-reg, Fonds structurels, etc.). mais ces objectifs se développent dans un contexte d'ouverture à la concurrence des marchés de l’électricité et du gaz… dont la mise en œuvre ne favorisera certainement pas spontanément les objectifs précédents.

Le niveau national

Depuis les lois de nationalisation du secteur de l’énergie, au lendemain de la Libération, les collectivités locales ont exercé de façon limitée leur pouvoir en matière d'organisation énergétique du territoire : la centralisation des mécanismes de décisions et la quasi absence de pluralité d'expertise dans le domaine énergétique expliquent largement ce constat. Même si de nombreuses régies de distribution d’énergie existaient avant 1946, la stratégie énergétique a donc été déléguée au seul niveau national.

Soucieuses de la maîtrise des consommations de leur propre patrimoine, de nombreuses villes ont toutefois engagé des politiques ciblées durant les années 1980, sous l'impulsion des incitations publiques de niveau national (Prime de 400 F par TEP économisée, réglementation thermique ou Fonds Spéciaux Grands Travaux par exemple). Elles ont été moins nombreuses à s’engager dans la création de réseaux de chaleur, la valorisation d’énergies locales ou le maintien des régies de distribution existantes.

De nombreux changements sont toutefois en cours, liés à des évolutions techniques (cogénération, arrivée à maturité des énergies renouvelables), des changements politiques (ouvertures des marchés de l’énergie, décentralisation des prises de décision), ainsi qu’à l’émergence de nouvelles exigences environnementales fortes (objectifs de santé publique notamment). Ainsi :

- Le Code des Communes rend obligatoire la création de commissions de contrôle des services publics concédés, avec toutefois des restrictions concernant l’électricité et le gaz naturel. La loi SAPIN (1993) a renforcé la responsabilité de l’autorité concédante dans la gestion des services délégués ;

- Des accords ont été signés (1993), entre l’ADEME et EDF, en vue de soutenir la maîtrise de la demande d’électricité (M.D.E.) et notamment la mise en œuvre de solutions alternatives aux extensions de réseaux. L’objectif principal était de différer le renforcement des réseaux électriques sous contrainte, en recourant à une auto-production locale (dont énergies renouvelables) ou à un programme de réduction de la demande en pointe. Ces accords sont en cours d'actualisation ;

La notion de M.D.E. (ou D.S.M. pour " Demand Side Management ") vient des Etats Unis et du Canada, pays dans lesquels il s’avère généralement moins onéreux de mettre en place des moyens de réduction de la pointe de production, plutôt que construire les équipements de puissance supplémentaire nécessaires.

Il est plus facile aujourd’hui de construire des réseaux de gaz naturel (enterrés, donc invisibles) que des lignes à haute tension de 400 kiloVolts, ce qui pourrait conduire au développement plus important de la petite cogénération.

Les grands équipementiers se sont développés avec les monopoles de la distribution d’énergie, mais saisissent aujourd’hui toutes les opportunités, notamment dans le domaine des petites puissances. A l’image de ce que l’on constate dans le domaine de la micro-informatique, les équipementiers développent des micro-turbines, de petites piles à combustible, etc.. (1)

- Le droit à l’information et à la consultations des usagers des services publics est renforcé : consultation possible, en Mairie, des comptes détaillés des concessionnaires, mise en place de commissions d’usagers ;

On constate un mouvement croissant de participation des citoyens aux choix de cadre de vie, et ce dans les domaines de l’énergie, des déchets, de la qualité de l’air ou des transports. La question est de savoir dans quelle mesure les autorités locales (région, ville) sont en mesure d’imposer des contraintes. La fiscalité peut représenter un moyen d’action, comme dans les pays d’Europe du Nord où l’on constate une tendance à la taxation croissante des énergies fossiles. (1)

D’autre part, il semble de plus en plus difficile d’imposer aux citoyens des choix énergétiques lourds. A titre d’exemple, pour la Ville Metz, l’arrêt de la construction de la ZUP à une taille inférieure de moitié à la taille prévue génèrerait aujourd’hui des coûts de fonctionnement énergétique trop importants.

Les mouvements de consommateurs demandent :

- une transparence dans le coût des réseaux

- une possibilité de choix d’énergie pour le consommateur final (2).

Enfin, selon les associations de consommateurs, certaines énergies sont jugées comme favorisant l’exclusion : le chauffage électrique serait ainsi un vecteur d’accélération de la précarisation (les personnes disposant de peu de revenus achetant des appareils de chauffage de bas de gamme, les matériels performants – de type ampoules à basse consommation – étant réservés aux clients aisés). (2).

- De nouveaux décrets (notamment celui du 5 mai 1999) étendent les possibilités de classement aux réseaux de chaleur alimentés par des énergies renouvelables ou par cogénération ;

- Les réglementations thermiques: la nouvelle réglementation thermique (RT 2000 - élaboration en cours - application prévue en juin 2001) augmente encore, par rapport à la dernière datant de plus de dix ans, les exigences de consommation, tout en fixant de nouvelles exigences en matière de confort d'été (l'idée générale est d'éviter que la surisolation conduise à une augmentation des consommations de climatisation...). Cette réglementation est principalement fondée sur le calcul d'une "consommation de référence" égale à celle d'un bâtiment de forme identique au projet, construit avec des matériaux et produits dits "de référence". Différents moyens (équipement de chauffage, ventilation, isolation) peuvent être utilisés dans cet objectif. (20).

Nota: il reste à mieux définir comment la réglementation thermique est appliquée, notamment en réhabilitation, les études préparatoires semblant montrer que la majeure partie des projets ne respectent pas les obligations, ceci résultant notamment d'une insuffisance de moyens de contrôle.

On constate une ouverture très rapide des réseaux : L’Allemagne a adopté une loi très libérale (ouverture du marché de l’électricité à tous les usagers, même domestiques). La concurrence s’est développée alors que les tarifs n’étaient pas encore fixés. (1)

Pour l’instant l’ouverture du marché de l’électricité porte sur 26 % du marché en France. Une 2^e lecture du projet de loi Electricité est envisagée pour ce mois de Janvier. (12).

A la fin du XIXe siècle et au début du XXe siècle, le paysage énergétique était encore dominé par l’idée d’indépendance énergétique, de sécurité d’approvisionnement, dans un système centralisé. Le charbon représentait le prototype d’une telle industrie stratégique. Cette idée est complètement abandonnée aujourd’hui.

Pour l’industrie, la question de l’énergie se pose de plus en plus uniquement en termes économiques. La négociation du prix de l’énergie (dans le cadre de contrats courts négociés, notamment, sur la base de prix fixes pendant un an) primera sur les investissements d’économie d’énergie.

Le nouveau contexte est caractérisé par les notions de transparence, de démocratie et de concurrence. Toutefois, se pose un problème de qualité et de sécurité. L’Etat (par le biais des entreprises énergétiques nationalisées) ne sera plus (ou sera dans une bien moindre mesure) le garant de la sécurité. (1)

La Ville est à la fois consommatrice d’énergie, distributrice, productrice, incitatrice. De la façon dont elle aménagera l'espace, pensera son urbanisme ou définira son Plan de Déplacements Urbains, dépendront les consommations énergétiques des habitants, les activités économiques et les besoins en équipements de réseaux. La qualité de l’air dépend avant tout des usages énergétiques ; le choix des énergies distribuées, la valorisation d’énergies locales ainsi que les décisions d’urbanisme ont une incidence directe sur les budgets de chauffage ou de transport supportés par les usagers. L'aménagement des villes est encore réalisé selon le plan directeur défini par Le Corbusier, avec le concept de "ville radieuse" : des zones d'habitation, de commerce, de travail et de loisirs, reliées par des axes, routiers notamment. Ce qui n'est pas sans incidence sur l'augmentation des consommations d'énergie dans le domaine des transports. La loi Gayssot propose la remise en question de ces schémas, en proposant le développement de la mixité et la prise en compte du développement durable dans les schémas d'aménagement (19).

Les municipalités ont, du fait de leurs attributions légales et de leur proximité avec les usagers et citoyens, un rôle majeur à jouer pour relayer ou accompagner des actions incitatives engagées aux niveaux régional, national et européen, ou pour décider d'en engager de leur propre chef : politiques relatives à la prospérité économique et l’emploi dans les villes, d’amélioration de l’égalité des chances et d’insertion, ou exercice des pouvoirs locaux dans un contexte de respect et d’amélioration de l’environnement urbain. Une municipalité a pour responsabilités d’organiser l’occupation du sol, du sous-sol, des déplacements mais aussi l’approvisionnement en eau, en énergie, ainsi que la gestion des déchets : elle gère, maîtrise et aménage son territoire afin d’améliorer la qualité de vie des habitants, pour aujourd'hui et pour demain. Elle s’interroge sur les moyens de concevoir et de mettre en œuvre des orientations sociales, environnementales, énergétiques, etc. adaptées aux exigences de notre temps. Les zones d’intervention spécifiques des communes se situent au niveau de l’urbanisme et des transports.

Les autorités locales (Régions, Départements, Villes) peuvent et doivent être associées aux projets de schémas collectifs de l’Energie. Une identification des gisements locaux d’Enr ou d’Efficacité Energétique doit être réalisée. (3).

Il existe toutefois une contradiction entre l’ouverture des marchés et la notion de planification énergétique locale. Ainsi par exemple, les Stadtwerke allemandes (compagnies de distribution d'énergie) peuvent difficilement poursuivre leurs programmes de développement des énergies renouvelables, du fait du départ de leurs plus gros clients (qui se fournissent ailleurs, compte tenu de l'ouverture des marchés) les privant de recettes importantes.

Les démarches de planification énergétiques locales sont très développées danes certains pays comme la Suisse. Là encore, l'ouverture des marchés rend l'exercice plus difficile.

Le sens d’une politique énergétique locale durable est d’abord de favoriser l’usage d’équipements énergétiques efficaces et de contribuer à l’utilisation réfléchie des ressources naturelles en limitant les déchets, avant de recourir aux énergies de réseau conventionnelles (électricité, gaz naturel).

Les résultats d’une politique énergétique locale dépendront de la volonté et des compétences que la municipalité se donnera pour définir les règles du jeu énergétique urbain, contrôler leur application et les faire respecter.

La Charte des Villes européennes pour la durabilité (dite Charte d’Aalborg), a été signée par plusieurs communes de la Région Nord Pas de Calais. Cette charte prévoit que " la baisse des émissions de combustible fossiles nécessitera des politiques et des initiatives basées sur une parfaite connaissance des bilans énergétiques et des solutions de remplacement ".

La prise en compte de l’énergie dans l’urbanisme pose des problèmes très complexes car il s’agit d’analyser techniquement l’impact de décisions à la fois au niveau des matériaux (plus ou moins énergivores, transportés plus ou moins loin), de la conception de l’enveloppe des bâtiments (plus ou moins perméable thermiquement), sur le plan du choix de l’énergie (distribuée directement ou sous forme de chaleur, par réseau), et sur l’aménagement des espaces (la construction d’ensembles distincts de bureaux, de logements, de loisirs et de commerces génère des déplacements importants). Il n’existe pas à vrai dire d’outil de modélisation satisfaisant. A ces questions techniques s’ajoutent d’autres questions telles que la préférence donnée à une pollution locale et immédiate (gaz naturel ou fioul par exemple) ou décalée dans l’espace et le temps (nucléaire). Il semble que le seul point de convergence de toutes ces questions soit le problème de la santé humaine, au sens large, voire du respect du vivant, selon des conceptualisations qu’il serait utile d’éclaircir.