De l’énergie pour la planète

L’océan de lumière dans lequel baigne notre planète est le reflet de notre insatiable soif de ressources énergétiques, qui devrait encore croître de 55 % d’ici 2030. En 2020, nous serons 8 milliards sur Terre.

Seize fois par jour, un spectacle étonnant s’offre au regard des astronautes de la station spatiale internationale ISS : à chaque révolution, 390 km plus bas, la Terre est plongée dans l’obscurité et des milliards de sources lumineuses déferlent sur les continents. Depuis l’espace, ce phénomène est le seul indice de la présence de notre civilisation sur Terre.

Cet océan de lumière s’étend d’année en année, et ce n’est pas terminé : selon les Nations Unies, en 2020, nous serons huit milliards à nous partager la planète. L’accroissement global du niveau de vie ira inéluctablement de pair avec une hausse de la demande en appareils électroménagers, automobiles, etc., dont la fabrication exigera une multitude de bureaux et d’usines supplémentaires. Conséquence inévitable de cette situation : une consommation phénoménale d’énergie.

« L’énergie est indispensable à la vie », admet Peter Hennicke, ancien président de l’Institut du climat, de l’environnement et de l’énergie de Wuppertal. « Mais si nous ne daignons pas la produire et la consommer de manière rentable et économique, elle pourrait rapidement devenir un fléau pour le climat et les ressources naturelles » Or, la situation semble prendre un tour défavorable. En effet, d’après les estimations de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), si les politiques environnementales n’évoluent pas, d’ici 2030, la consommation d’énergie primaire de la planète augmentera de 55 %, passant à 18 milliards de tonnes équivalent pétrole, contre 11,4 milliards en 2005.

Selon l’AIE, 74 % de cette augmentation sera le fait des pays émergents, l’Inde et la Chine représentant à eux seuls 45 % de cette hausse. En outre, ces deux pays couvriront la majeure partie de leurs besoins grâce au charbon car contrairement aux autres matières premières, ce combustible est disponible en abondance, ce qui en fait une solution nettement plus économique que les énergies renouvelables. La Chine absorbe déjà énormément d’« or noir » : en 2006, 174 nouvelles centrales y ont été construites, soit une tous les deux jours – un véritable cauchemar pour les écologistes. « Sans compter qu’elles resteront en service pendant une trentaine d’années », souligne Peter Hennicke. « Alors, pour limiter les conséquences sur le climat et les ressources, il faudra suivre la piste la plus efficace et la plus économique qui soit : l’optimisation de l’efficacité énergétique. »

Parfaitement consciente des enjeux, la Chine a intégré à son 11e plan quinquennal des prescriptions très strictes en matière de préservation de l’environnement et d’amélioration de l’efficacité énergétique. Pour s’y conformer, le pays s’appuiera notamment sur des technologies Siemens.

La plus moderne des centrales à charbon chinoises, Huaneng Yuhuan, illustre parfaitement cette volonté : depuis l’installation en novembre 2007 de turbines à vapeur et de générateurs « ultra-supercritiques » Siemens, elle affiche un rendement de 45 %, soit 15 points de plus que la moyenne mondiale, et 7 points de plus que la moyenne européenne. Or, 1 point de rendement supplémentaire équivaut, sur un an, à une baisse des émissions de CO2 de 100 000 tonnes ! « La mise en oeuvre de cette technologie dans les futurs projets aura pour effet d’améliorer nettement le rendement dans le secteur de la production énergétique chinoise, contribuant ainsi à la protection de l’environnement », se réjouit Hu Shihai, vice-président de China Huaneng Group.

Pour optimiser le rendement de ces centrales à charbon fortement sollicitées, les scientifiques du Secteur Energy de Siemens, basé à Mülheiman- der-Ruhr, en Allemagne, planchent actuellement sur la « technologie 700 degrés » : ils travaillent sur des matériaux et procédés de fabrication destinés à la conception de turbines capables de résister à des températures extrêmes. Ainsi, la température de la vapeur pourrait être augmentée de 100 °C, et la pression de 65 bar, passant à 350 bar. Des conditions indispensables pour atteindre un rendement de 50 %, d’après les calculs thermodynamiques.

Une soif immense : les besoins en énergie de la Chine ont été multipliés par deux depuis 2003.

Captage et séquestration du CO2

Dans cette course à l’optimisation des centrales à d’Incharbon, les experts exploitent de nombreuses pistes. Ils souhaitent notamment capter le CO2 et le séquestrer dans le sous-sol afin de garantir une production d’électricité plus respectueuse de l’environnement. L’un des procédés les plus prometteurs est la gazéification dans les centrales CCGI, qui consiste à transformer du charbon ou d’autres combustibles (pétrole, asphalte, etc.) en gaz de synthèse pouvant ensuite servir à alimenter une turbine. Le CO2 peut être aisément dissocié de ce gaz composé d’hydrogène et de monoxyde de carbone : au final, seul subsiste donc l’hydrogène.

« Nous pourrions dès à présent commencer la construction d’une centrale de grande envergure. En effet, Siemens participe depuis des années au développement et à l’optimisation des concepts CCGI », explique Christiane Schmid, de Siemens Fuel Gasification Technology, à Freiberg. En Espagne et aux Pays-Bas, des centrales CCGI dotées des technologies Siemens sont déjà en service.

Cependant, le captage du CO2 n’est pas encore pratiqué dans ces centrales : le cadre légal reste trop imprécis et aucun gisement n’a encore été approuvé pour la séquestration de gaz en grande quantité. Et si certains producteurs de pétrole et de gaz naturel renvoient vers les gisements le gaz extrait lors des forages, c’est principalement parce que cette opération de pompage entraîne une hausse du rendement.

Des recherches poussées en matière de séquestration de CO2 dans le sous-sol ont lieu dans la petite ville de Ketzin, près de Berlin, sous la houlette de scientifiques du Centre de recherches en géosciences de Potsdam. Dans les deux années à venir, ces experts prévoient de piéger 60 000 tonnes de CO2 dans des couches rocheuses spéciales situées à 700 m de profondeur. Baptisé CO2SINK, ce projet soutenu par l’Union européenne devrait permettre d’étudier le comportement du gaz en profondeur et de vérifier qu’il ne remonte pas à la surface.

Les géologues pensent que le CO2 peut demeurer piégé ainsi pendant des milliers, voire des millions d’années. L’exploitation commerciale du procédé et la construction de centrales à charbon plus respectueuses de l’environnement pourraient donc bientôt devenir une réalité. « Cependant, la rentabilité ne sera pas immédiatement au rendez-vous, c’est pourquoi il faudra s’appliquer non seulement à produire l’énergie avec un rendement plus élevé, mais aussi à la consommer de façon infiniment plus raisonnée », prévient Peter Hennicke. D’après lui, dans un pays comme le Japon, les émissions de CO2 pourraient être réduites de 70 % d’ici 2050, et ce, pour un coût marginal.

À Vienne, les exploitants d’une piscine couverte ont déjà récolté les fruits des mesures qu’ils avaient prises pour accroître l’efficacité énergétique de leur structure. Grâce à la mise en œuvre d’un modèle adapté et à l’installation d’un système de gestion technique des bâtiments Siemens, ils ont réduit de 600 tonnes leurs émissions annuelles de gaz à effet de serre, mais aussi allégé de 200 000 € par an leurs factures d’eau et de chauffage.

À ce jour, Siemens a mené à bien près de 2000 projets de ce type – des initiatives gagnant- gagnant pour les entreprises comme pour l’environnement, d’autant que le potentiel de réduction des émissions est énorme : selon l’AIE, au niveau mondial, les bâtiments contribuent à hauteur de 40 % à la consommation énergétique et pour 21 % aux émissions de CO2.

Parmi les gros consommateurs d’énergie rarement pointés du doigt, les 30 millions de serveurs garantissant le bon fonctionnement d’Internet dans le monde entier font figure de champions : selon les calculs de l’Université de Stanford, l’équivalent de 14 centrales d’une capacité de 1000 MW est nécessaire à leur alimentation. « En équipant ces serveurs de technologies à plus haut rendement, il serait possible de réduire de plus d’un tiers leur consommation », estime David Murphy, coordinateur des projets « Green IT » chez Siemens IT Solutions and Services. Une perspective séduisante si l’on considère la flambée du coût de l’énergie et l’explosion des émissions de CO2.

On a beau accabler le CO2, il faut bien reconnaître qu’il constitue actuellement l’un des principaux moteurs d’innovation technologique en termes d’efficacité énergétique et de respect de l’environnement. Pionnière en la matière, la Californie offre aux entreprises « clean tech » comme Siemens un terrain favorable, notamment grâce à ses universités, à ses prescriptions environnementales contraignantes et à ses sociétés de capital-risque. D’ailleurs, aujourd’hui, les technologies écologiques sont la branche la plus dynamique des investissements en capital-risque : aux États-Unis, en 2007, un tiers d’entre eux concernaient ce secteur.

Les produits auxquels ces nouvelles technologies donnent naissance – puces électroniques à ultra-haut rendement, véhicules hybrides « faisant le plein » à l’énergie solaire – représentent, selon Peter Hennicke, un espoir. « Si les États-Unis exploitaient leur potentiel en termes d’énergies renouvelables, les innovations pleuvraient. Nous ferions alors un grand pas vers notre objectif : mettre à la disposition de milliards d’êtres humains des solutions énergétiques durables », conclut-il. Une avancée qui mettrait également du baume au cœur des astronautes d’ISS qui voient s’amenuiser, à mesure que croît l’océan de nos lumières artificielles, toutes les terres de glace de la planète.

Florian Martini