Tout solaire, un projet quantitatif

par  P. SAMUEL
Publication : avril 1978
Mise en ligne : 1er septembre 2008

Nous publions ci-dessous le résultat
du travail de la commission « Energie » des Amis de la Terre.
Ce texte nous a été communiqué par leur secrétaire,
notre camarade P. Samuel, professeur de mathématiques à
l’Université de Paris-Sud (Orsay).
Dans une société dont l’objectif ne serait plus la recherche
effrénée du profit, les besoins en énergie pourraient,
enfin, être ainsi raisonnablement évalués. Cette
étude montre qu’alors ils n’entraîneraient pas les conséquences
désastreuses qu’on peut craindre aujourd’hui.

L’ANALYSE de ce qu’on appelle le progrès montre
qu’il a été jusqu’ici intimement lié à la
quantité d’énergie dont dispose chaque être humain.
De 3 000 kilocalories par jour au paléolithique, elle s’est élevée
à 12 000 au stade agropastoral, à 25 000 au stade artisanal
(1750), à 50 0000- à l’ère industrielle charbonnière,
pour atteindre 100 000 avec le tout-pétrole contemporain. Renouvelables

jusqu’au 18e siècle (exploitation des plantes et des animaux,
moulins à vent et à eau), ces énergies ont, depuis,
de plus en plus dépendu des sources non-renouvelables, de ces
« trésors cachés » que sont les mines de charbon,
les nappes de pétrole ou de gaz, et les gisements d’uranium.
Comme l’or du Nouveau Monde pour la monarchie espagnole, cette pléthore
d’énergie à vil prix a des effets dévastateurs,
bien connus sous le nom de crise écologique.
Mais sommes-nous inéluctablement engagés dans le cycle
infernal, dans l’escalade de la consommation d’énergie ? Des
limites externes variées, des butoirs, font que l’appel aux sources
non renouvelables devra s’arrêter tôt ou tard, probablement
plus tôt que tard. Parmi elles, il y a des contraintes de ressources :
- réserves de pétrole et de gaz ne couvrant que quelques
décennies de la consommation actuelle ou prévue ;
- réserves de charbon plus abondantes, mais limitées à
quelques siècles ;
- juste assez d’uranium pour alimenter les programmes nucléaires
jusqu’à 1995-2005 sans surrégénération ;
certes, la surrégénération multiplierait par environ
50 le contenu énergétique des réserves d’uranium
 ; mais l’importance des « temps de doublement » ferait qu’elle
serait très lente à mettre en place ; elle impliquerait
un retraitement de combustibles très irradiés dont on
ignore s’il est industriellement possible et elle ferait naître
une « société du plutonium », pleine de dangers
et d’aléas d’un bout à l’autre de la chaîne nucléaire
 ;
- enfin, du point de vue de l’indépendance nationale, les 60
000 tonnes d’uranium du sous-sol français n’alimenteraient, pour
une génération (25 ans), qu’une douzaine de réacteurs
type-Fessenheim ; en supposant la surrégénération
possible (hypothèse de science-fiction), ce serait un siècle
de « programme Messmer » (200 000 MW).
D’autres limites externes ont la forme d’irréversibilités
 :
- (cas charbon-pétrole) accroissement de la teneur de l’atmosphère
en gaz carbonique, effet de serre, réchauffement, fusion de glaces
polaires ;
- (cas nucléaire) création de corps radioactifs (déchets,
installations déclassées, ...) dont l’humanité
devra se protéger pendant des siècles et des millénaires
 ;
- (cas nucléaire) pénétration de l’électricité
dans des usages où elle n’est pas nécessaire (chauffage
par exemple), d’où une très difficile reconversion le
jour où l’on voudra passer à des systèmes énergétiques
où l’électricité ne tiendrait que sa juste place
 ;
- (cas nucléaire) instauration d’une société technocratique
et policière dont il sera fort difficile de se débarrasser
une fois l’ère nucléaire terminée ; a-t-il jamais
été facile de se débarrasser des dictatures et
des concentrations de pouvoir ?
Mais il y a des sources d’énergie qui ne présentent aucun
de ces inconvénients fondamentaux. Elles sont renouvelables et
dureront autant que l’humanité. Outre l’énergie des marées,
ce sont l’énergie solaire et tous ses dérivés immédiats
hydraulique, végétale, éolienne, marithermique,
etc. Les milieux industriels et gouvernementaux ont coutume de dire
qu’elles sont insuffisantes. Certes, elles ne sont peut-être pas
compatibles avec la poursuite de l’expansion de la « grande bouffe
 » énergétique. Or nous n’en voulons nullement. Mais
il est aujourd’hui possible de démontrer numériquement
que les énergies renouvelables suffiraient amplement pour assurer
à tous une existence confortable, plus rationnellement et sereinement
confortable qu’aujourd’hui. C’est ce que vient de taire la commission
« énergie » des Amis de la Terre, en s’appuyant sur
les données d’un remarquable « Projet Alter », dû
à un groupe de chercheurs appelé le « groupe de
Bellevue » (1). Le calcul des Amis de la Terre s’est placé
dans les conditions suivantes :
- aucun appel à des sources non renouvelables (pétrole,
uranium, charbon, gaz et même géothermie classique) ;
- aucune percée technologique, uniquement des techniques connues
à développer ou à transposer avec soin, intelligence...
et volonté politique réelle ;
- indépendance énergétique totale ; on utilise
uniquement le « gisement solaire » du pays ;
- population de 60 000 000 d’habitants ;
- fourniture confortable de « fluides énergétiques
 » bien adaptés à leurs usages, s’élevant
à environ 75 % de la consommation finale actuelle (110 à
116 MTEP au lieu de 150 MTEP (2)).
Quelle vie recouvriraient les estimations de consommation des Amis de
la Terre ?
- Chacun des 60 millions de Français disposerait de 33 m2 de
logement (plus que la moyenne actuelle), bien chauffé, bien isolé,
bien pourvu en eau chaude ; il consommerait directement entre 400 kWh
et 600 kWh d’électricité par an.
- Le secteur tertiaire disposerait de locaux 13 plus vastes que maintenant,
mieux répartis, correctement chauffés et équipés.
- Pour se déplacer en ville, on se servirait surtout des jambes,
des vélos et des transports collectifs. Pour les longues distances,
il y aurait des trains nombreux et rapides (trafic multiplié
par 2, 3), qui réduiraient considérablement les parts
de la voiture et de l’avion (3). Il y aurait cependant des voitures
pour les transports à courte et moyenne distance en zones d’habitat
dispersé : 20 millions de voitures, parcourant chacune 8 000
km par an, mais ne consommant que 3 litres aux 100 km (4).
- L’agriculture disposerait d’un peu plus de chaleur et de force motrice
qu’actuellement, mais consommerait nettement moins d’engrais chimiques
et de pesticides.
- Sauf dans les secteurs déjà saturés, l’industrie
mettrait à la disposition de chacun 33 °% de plus de biens
de consommation et 54 % de plus de biens d’équipement que maintenant.
Mais les processus seraient moins énergivores (économie
moyenne de 15 %, les biens d’équipement seraient 1,5 fois plus
durables et il n’y aurait plus à alimenter la « croissance
 ». Ainsi l’industrie consommerait 20 % de moins d’énergie
qu’actuellement.
La consommation totale d’énergie du pays serait d’environ 4,5
x 1018 joules, contre 6 actuellement (l’unité employée
désormais est de 1018 joules). Comment seraient-ils produits ?
L’analyse des consommations finales a permis de déterminer sous
quelles formes et en quelles quantités l’énergie devrait
être disponible.
- La chaleur nécessaire serait de 3,4 unités (75 % du
Total) (5). Les deux tiers de celle-ci (2,2 unités) seraient
fournis par la captation directe de la chaleur solaire, l’injection
d’eau chaude pendant la belle saison dans des nappes captives ou des
réservoirs souterrains permettant un stockage étéhiver
de la chaleur (« hélio-géothermie »). Le reste
(1,2 unités) serait fourni par des combustibles d’origine végétale
ou par de l’hydrogène électrolytique.
- La force motrice (mobile ou fixe) représenterais 0,8 à
0,9 unités (18 % à 19 % du total, contre 1,9 unités
actuellement ; la réduction des consommations routière
et aérienne est ici le facteur prépondérant). Elle
serait obtenue à raison de 0,3 unités par de l’électricité
(trains, métros, industrie) et de 0,5 à 0,6 unités
par des carburants liquides ou solides d’origine végétale
(voitures, bus, avions, véhicules agricoles).
- Enfin l’électricité spécifique (éclairage,
électronique, petits moteurs domestiques ou artisanaux, certains
processus industriels...) représenteraient 0,2 à 0,3 unités,
un nombre voisin du nombre actuel.
Reste à voir comment les « vecteurs énergétiques
nobles », combustibles et électricité, seraient
produits.
- Une petite part des combustibles (0,17 unités) serait de l’hydrogène
produit par électrolyse (rendement 70 %) dans des centrales solaires
et éoliennes fonctionnant « au fil » du soleil et
du vent. Mais la plus grande partie des combustibles (1,7 unités)
serait d’origine végétale. Le méthane (0,14 unités,
couvrant toute la cuisine et quelques véhicules agricoles) serait
produit par fermentation anaérobie des déchets humides
(surtout ceux de l’élevage) ; le résidu de cette bio-digestion
est d’ailleurs un excellent compost. Les autres déchets organiques,
ramassés systématiquement, seraient transformés
en 0,5 unités de combustibles solides ou liquides. Pour le reste
de ces combustibles, soit 1,06 unités, il faudrait taire appel
à des cultures et plantations énergétiques ; on
ferait pousser là n’importe quelle plante ou combinaison de plantes,
adaptée au sol et au climat. Ces cultures et plantations occuperaient
environ le dixième du territoire (soit 5 à 6 millions
d’hectares) ; mais il est possible de trouver ces hectares, sans réduire
les surfaces de cultures alimentaires, grâce à l’utilisation
des deux-tiers des terres en friche, à une modeste réduction
des prairies (alimentation moins carnée !) et à l’exploitation
à but énergétique d’un petit quart des forêts.
Ces plantes et les déchets solides seraient amenés dans
de petites usines dispersées sur le territoire (« complexes
agroénergétiques ») qui les transformeraient, soit
en combustibles solides (« granulats » obtenus par broyage,
séchage et agglomération, rendement de 90 %), soit en
hydrocarbures liquides ou gazeux (par hydrocracking sous pression vers
500°C, rendement de 70 %) .
- L’électricité, environ 0,5 unités, soit 114 à
134 TWh, serait surtout d’origine hydraulique : 90 TWh contre 60 TWh
actuellement, les inventaires EDF d’il y a une quinzaine d’années
montrant qu’une production de 100 TWh est possible. Le reste serait
d’origine éolienne et solaire. Les éoliennes et les centrales
électro-solaires (thermodynamiques et photovoltaïques) produiraient
aussi de l’hydrogène électrolytique. Dans une variante
« haute », des hydrocarbures gazeux d’origine végétale
alimenteraient quelques turbines à gaz. Pour l’équilibrage
du réseau électrique, le passage des « pointes »
en particulier, l’essentiel du travail serait fait par les retenues
hydrauliques et le complément par une reconversion d’une petite
partie de l’hydrogène en électricité dans des piles
à combustible et, dans la variante haute, par les turbines à
gaz. Outre un équipement hydraulique poussé, il faudrait
installer, par exemple, 17 000 éoliennes de 500 Kw et 15 000
centrales électro-solaires de 3 000 kW.
Les éoliennes et les installations solaires (thermiques et électriques)
demanderaient une surface assez importante : 370 000 hectares, soit
3 700 km2, environ. Mais la plus grande partie de cette surface, 300
000 hectares, serait une surface « mixte » (cas des éoliennes
et des capteurs solaires placés sur des pylones) où la
quasi-totalité du sol est laissée libre pour d’autres
usages (pâturages, cultures, routes, aires de jeux...) .
Quand un tel régime énergétique stable et doux
pourrait-il être mis en place ? Les scénarios de transition
ne sont encore qu’à l’état d’esquisse, mais nous pensons
qu’une cinquantaine d’années seraient suffisantes, si la volonté
politique ne fait pas défaut. En fous cas, pour le démarrage
du processus, les mesures d’urgence que réclament les écologistes
en matière d’énergie, de nucléaire, de transports,
d’urbanisme et de consommation, vont exactement dans la direction indiquée.

(1) Le calcul détaillé des Amis de la
Terre et les mesures. de démarrage qu’ils demandent font l’objet
d’un livre « Tout solaire ; une autre vie, une autre politique,
d’autres énergies », en cours de publication dans leur
collection chez J.J. Pauvert. Le travail du groupe de Bellevue s’intitule

« Projet Alter : esquisse d’un avenir énergétique
pour la France fondé sur le potentiel renouvelable » (version
préliminaire, nov. 1977, tirage restreint). Sans ce « Projet
Alter », le livre des Amis de la Terre n’aurait pas vu le jour.
(2) MTEP = million de tonnes d’équivalent pétrole.
(3) Parcours ferroviaire moyen de 2000 km par habitant et par an, contre
850 km actuellement.
(4) Un modèle Volkswagen de série consomme 4 litres aux
100 km, et des voitures expérimentales descendent jusqu’à
2 litres.
(5) Chaleur à températures diverses, pour l’habitat, le
tertiaire et l’industrie.