Impasse énergétique : et si le salut venait du solaire ?

Dans mon précédent article « L'impasse énergétique: une vérité qui ne dérange personne » et dans ses commentaires, j'expose des chiffres que chacun peut consulter aisément. Ainsi, avec les réserves fossiles et nucléaires identifiées à ce jour (6340 milliards de barils équivalents pétrole, ce qui inclut l'apport énergétique de 17 millions de tonnes d'uranium de réserves, et selon des prévisions modestes d'évolution de notre consommation (rapport WETO commandé par l'Union Européenne), nous passerons de 88 milliards de barils par an en 2005 à 161 en 2050. Dans ces conditions, nous aurons épuisé l'ensemble des ressources d'ici 2053, en rejetant au passage dans l'atmosphère TOUT le gaz carbonique contenu dans les combustibles fossiles.

Faut-il dès lors distribuer « suicide mode d'emploi » dans les boîtes aux lettres ? Offrir à ses petits-enfants des actions de fabricants de bougies à base de cire d'abeille ? Proposer à la secte Aoum de reprendre en gestion les transports publics des grandes villes du monde ?
Préférons une solution connue, opérationnelle, performante : le développement massif du photovoltaïque.

Quelle surface pour couvrir les besoins énergétiques de l'humanité ?
Le rayonnement solaire moyen capté sur Terre est de l'ordre de 1000 kWh par m² et par an. Or, le rendement final (ce qui est effectivement injecté sur le réseau) d'un générateur photovoltaïque est d'environ 10 %, soit 100 kWh par m² et par an.
Sachant qu'un baril équivalent pétrole = 1700 kWh, la production d'1 m² de panneaux est donc de 0,06 barils.
Pour couvrir l'ensemble des besoins actuels de l'humanité (88 milliards de barils), il faudrait donc couvrir 1 500 000 km² en photovoltaïque, soit 1 % des terres émergées (3 fois la superficie de la France, tout de même !).
Et pour faire face à nos besoins en 2050, en restant sur les bases du rapport WETO, le besoin passe à 2,2 %.
Pour donner une échelle de ce que cela représente, sachons qu'en France, la surface urbanisée représente 8 % du territoire.
Ainsi, en couvrant en photovoltaïque une partie de la surface urbanisée, nous sommes en mesure de satisfaire l'ensemble de nos besoins énergétiques.

Cette théorie rejoint-elle la pratique ?
Deux reproches sont en effet adressés au photovoltaïque : la difficulté à stocker cette énergie, et la difficulté à l'utiliser pour les transports.

Quelle solution pour le stockage ?
Historiquement, le photovoltaïque a été utilisé dans des sites isolés, non raccordés au réseau, et pour lesquels le stockage via un parc de batteries était un mal nécessaire. A la clé, des problèmes liés au plomb, à l'acide, au traitement des déchets en général.
Dans la continuité de cette logique, le stockage dans le cadre de batteries de nouvelle génération ou de piles à combustible, est évoqué.
A ce jour, la solution la plus judicieuse consiste à utiliser le relief dans le cadre de « stockage gravitaire ». Il s'agit alors de coupler des installations de production à un système de bassins amont et aval. Une pompe utilise l'énergie électrique produite en journée par les panneaux pour amener l'eau en hauteur. Une turbine produit le courant électrique la nuit, pour couvrir les besoins correspondants. Il n'est d'ailleurs pas nécessaire d'être en haute montagne, une hauteur de chute de 25 m est tout à fait suffisante. De plus, les bassins eux-mêmes peuvent être couverts de panneaux photovoltaïques. Les rendements énergétiques de tels systèmes se situent entre 70 et 80 %.

Que faire pour les transports ?
Les transports terrestres ne posent pas de problèmes majeurs : les trains fonctionnent déjà à l'électricité, et les solutions existant actuellement sur le marché pour les automobiles (voitures électriques) permettent de satisfaire les besoins de déplacements domicile-travail.
Pour le transport de marchandises, la situation est plus complexe. Sur les longues distances terrestres, le train a vocation à assurer les transports de conteneurs.
Sur des courtes distances, de petits véhicules électriques pourront assurer le dispatching.
Mais pour le transport maritime et aérien, je ne connais pas de solution opérationnelle à ce jour permettant d'éviter le recours aux énergies fossiles. Et je doute que le retour à la marine à voile déclenche l'enthousiasme de tous. La probabilité est forte de voir, dans un contexte d'énergies fossiles chères, se restreindre les échanges internationaux par ces voies.
Nous pouvons toutefois fonder des espoirs sur les développements en cours sur l'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène. Il s'agit là d'une des voies les plus prometteuses de substitution aux fossiles.

Quel EROI (Energy Return on Energy Investment ou Retour énergétique de l'énergie) ?
L'intérêt du photovoltaïque apparaît particulièrement favorable. En effet, les solutions commercialisées ayant le niveau de retour énergétique de l'énergie (traduction « maison » de l'EROI) le plus faible donnent un chiffre de 3,23 pour 1.
Cela signifie que les panneaux photovoltaïques produisent au cours de leur « vie » au minimum 3 fois plus d'énergie que celle qui a été nécessaire pour leur fabrication.
Ce critère s'améliore pour des installations centralisées, localisées dans des régions fortement ensoleillées, etc...
De manière générale, il est admis que le retour énergétique du photovoltaïque est atteint entre 2 et 3 ans, sachant que les panneaux sont garantis au minimum 20 ans.

Comment apprécier l'impact C02 du photovoltaïque ?
Du côté des émissions de C02 (cf la même étude), l'on se situe à moins de 40g/kWh contre 780 g/kWh pour une centrale au fioul !
Je précise que les appréciations sur les émissions de CO2 sont en tout état de cause un art difficile, car selon le pays où l'on se situe, les résultats seront très différents.
En Norvège, où 99% de l'énergie électrique est d'origine hydraulique, donc sans émission de CO2, la production de panneaux est bien moins émettrice qu'en Chine où à ce jour, c'est plutôt le charbon qui prévaut.
Une fois les panneaux produits (à terme, rien n'interdit qu'ils soient produit à 100 % par des renouvelables), il permettent la production d'énergie sans CO2.

Quel sera la prix de l'électricité photovoltaïque ?
La parité réseau (grid parity) est déjà atteinte dans des pays où le rayonnement est suffisant et le prix de l'énergie élevé. C'est le cas en Californie et au Japon, et ce sera le cas en Allemagne à horizon 2012. Précisons qu'en Allemagne, le kWh est vendu au particulier 19c contre 12c en France. L'électricité solaire abordable, ce n'est donc pas de la science-fiction !

Les matériaux sont-ils disponibles ?
Le silicium est l'élément le plus abondant après l'oxygène dans la croûte terrestre. Il n'y a donc pas trop de souci à se procurer l'élément de base des panneaux (même s'il est nécessaire de le raffiner, naturellement). Les dopants indispensables à la fabrication des cellules : le bore et le phosphore sont abondants, même s'il ne s'agit pas des mêmes proportions.
On peut enfin espérer que l'aluminium qui encadre les panneaux soit remplacé par d'autres matériaux (rêvons du moment où les cadres seront en bois d'origine certifiée...).

Finalement, une solution parmi d'autres...

Le photovoltaïque comme énergie alternative aux ressources fossiles apparaît donc tout à fait viable.
Pour autant, de nombreuses autres solutions d'énergies renouvelables ont leur place dans le nouveau bouquet énergétique qui succèdera aux pétrole, charbon et gaz : hydraulique, géothermie, éolien, énergie thermique des mers, hydrolien, énergie de la houle (notamment le fameux Pelamis), biomasse, solaire thermique (sans oublier l'héliothermodynamique)...

Nous devons maintenant agir vite pour promouvoir ces solutions, tout en sachant que, comme le souligne l'association Négawatt, il nous faut d'abord inventer un avenir énergétique sobre !

Claude Marseille

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