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politique, géopolitique et écologie

La géopolitique est la pratique pour développer la position dominante d’un groupe d’individus, ou plus simplement une nation, sur un autre groupe, nation, état. Toute relation est établie sur un rapport dominant/dominé. La démonstration biologique a été faite par Henri Laborit, le père des neuroleptiques dans son ouvrage sur la bio-psycho-sociologie.

(voir mon ouvrage, « Philosophie politique de l’Amour », la théorie des jeux)

Tout pourrait, finalement, se résumer à un rapport énergétique puisque la vie est régie par ce rapport au niveau de sa transformation. Nous avons besoin d’énergie pour produire de l’énergie. Nous nous développons et vivons tant que nous produisons moins d’énergie que nous en consommons. Nous mourrons quand nous produisons plus d’énergie que nous en consommons.

Le monde a connu la révolution industrielle, au XIXe siècle, par l’utilisation de l’énergie fossile. Le pétrole offre cette possibilité de transformation de l’énergie par un rapport sans équivalent entre le coût de production de l’énergie et le gain produit par sa transformation. Mais cette source d’énergie n’est pas renouvelable à la dimension de l’Homme. Les réserves pétrolières, par la découverte de nouveaux gisements exploitables, sont, depuis 30 ans, estimés à 30 ans. Les besoins augmentent et le pic, c’est-à-dire le point d’inversement de courbe, entre la capacité de production et la consommation est sur le point d’être atteint.

Entre 1971 et 2012, la production totale annuelle d’énergie primaire au niveau mondial est passée de 5,53 à 13,4 Gtep. Durant la même période, la population mondiale a augmenté de 3,8 à 7,1 milliards. L’évolution démographique est donc un facteur important de l’augmentation des besoins d’énergie et contribue aux incertitudes des prédictions à long terme (rappel : 1 tep = 4,187 1010 J).

L’énergie commercialisée et finalement consommée est le résultat de processus successifs de production, conversion, transport et distribution. L’énergie électrique intervient largement dans la plupart des secteurs de consommation. La fraction d’énergie électrique totale sur la quantité d’énergie primaire dépend du niveau et des modes de vie. La moyenne mondiale qui était de 8% en 1971 dépasse maintenant 14% (et par exemple de 18% en France).

Les statistiques et les grandeurs relatives à l’énergie au niveau mondial montrent son évolution en lien avec la démographie et les développements économiques. Le secteur de l’énergie doit encore se transformer compte tenu des enjeux écologiques. Il influe fortement les économies nationales, les marchés financiers et les relations internationales.

La considération des données scientifiques de l’énergie est donc politique. Il devient fondamental de s’intéresser au rendement de son cycle de vie. Et la réalité n’est pas forcément celle qu’on croit.

L’analyse sur cycle de vie est un mode de raisonnement qui se pratique désormais dans de nombreux domaines de l’ingénierie, comme dans les filières de génie des procédés. Elle permet d’évaluer les impacts environnementaux sur tout le cycle de vie de systèmes ou services, par exemple en vue de les améliorer via une démarche d’éco-conception. C’est une démarche multicritère qu’il est nécessaire d’intégrer, dans le domaine de l’énergétique, afin de prendre en compte, entre autres, l’extraction des matières premières, leur rareté, leur transformation jusqu’à leur recyclage voire la production de déchets si l’industrie n’est pas capable de les recycler.

Quand on étudie le rendement d’un convertisseur d’énergie, on regarde seulement le rapport de l’énergie sortante sur l’énergie entrante. Il y a inévitablement des pertes, ainsi le rendement est toujours inférieur à 100 %.

Le rendement en puissance ou instantané est le rapport de la puissance utile, c’est-à-dire le débit (instantané) d’énergie en sortie du convertisseur sur la puissance en entrée, donc le débit d’énergie en entrée. On rappelle que la puissance est la dérivée de l’énergie par rapport au temps.

Pour exemple, on s’intéresse au rendement sur cycle de vie d’un réacteur de génération actuelle, type EPR, de puissance 1 GW qui a une durée de vie de 40 ans.

(données publiées par la World Nuclear Association, 2013)

Sur la vie du réacteur, l’énergie utile produite vaut 280 TWh, c’est-à-dire 7 TWh/an.  Pour cela, le réacteur va consommer 7 800 tonnes d’uranium naturel.

On détaille maintenant l’énergie grise (primaire non renouvelable) nécessaire à la fabrication de l’usine, l’extraction de l’uranium, la fabrication du combustible enrichi et le stockage futur des déchets de ce convertisseur :

L’extraction minière coûte 0,58 TWhp,

La transformation en combustible fissile coûte 5,1 TWhp,

La construction et le démantèlement coûte 9,3 TWhp,

Le stockage des déchets en surface coûte 0,43 TWhp,

Le total de l’énergie grise est alors de 15,4 TWhp.

Le rendement de conversion chaleur fission / électricité est de 33%, c’est-à-dire que l’on va avoir 560 TWh de perte (chaleur) sur la vie du système qui sont des pertes non renouvelables, puisqu’issue de la fission de l’uranium.

Le rendement sur cycle de vie est proche du rendement de conversion de 33% car l’énergie grise pèse peu dans cette application. Un allongement de la durée de vie, qui serait d’ailleurs associé à plus d’énergie grise, changerait peu le résultat final.

Comparons, maintenant à la production d’énergie d’origine photovoltaïque qui apparaît comme un choix par défaut face à une source d’énergie non renouvelable :

(données extraites d’un rapport de l’agence internationale de l’énergie, 2011)

Pour produire l’équivalent du réacteur nucléaire, on considère :

Un rayonnement solaire moyen correspondant plutôt à la moitié nord de la France de 1 000 kWh/m2/an,

Une technologie déjà ancienne (les plus récentes sont plus performantes mais les données d’énergie grise nécessaires ne sont pas disponibles) qui utilise du silicium cristallin qui a un rendement de conversion de 14%  (donc nettement moins bon que celui d’un réacteur nucléaire).

Ainsi, pour arriver à 7 TWh   électriques annuels, compte tenu de ce rendement il faut 50 TWh solaires  (7/0,14), soit 50 km2   de superficie (en m2 : 50 milliards de kWh divisés par 1 000 kWh/m2). Pour donner un ordre de grandeur de comparaison, en France nous possédons 8 500 km2 de surface bâtie. La durée de vie de référence de l’installation est prise égale à 20 ans.

La fabrication des modules demande 3 700 MJp/m2 , soit environ 1 000 kWhp/m2 de surface des modules, soit 50 TWhp.

Le montage en toiture et la fabrication des onduleurs et leur remplacement sur la vie de l’installation, 120 kWh/m2 de surface des modules soit 6 TWhp.

Le total d’énergie grise est donc de 56 TWhp.   Le rendement de l’énergie de conversion solaire / électricité est de 14%, mais l’énergie solaire gâchée, puisqu’elle est d’origine renouvelable, n’est pas comptabilisé.

Le rendement sur cycle de vie est donc :

η cv = E u − vie   E u − vie   + E pertes − vie    + E energie grise − NR       = 7 ∗ 20  7 ∗ 20  + 56    = 71,4%

Notons que sur 40 ans, le résultat serait le même en supposant que la technologie, qui viendrait à remplacer celle-ci au bout de 20 ans, soit la même (même rendement, même énergie grise).