Le monde des énergies, sens dessus dessous

Le 12 avril 1981, un dimanche, en Belgique. J’avais eu 10 ans la veille. Juste après notre déjeuner, un événement historique s’est déroulé sous mes yeux, via un écran de télévision interposé, à des milliers de kilomètres de chez moi. De cap Canaveral, en Floride, une navette spatiale décollait pour la première fois, vingt ans jour pour jour après le premier vol spatial de Youri Gagarine.

Le bruit et la puissance des moteurs rugissants, semblant arracher Columbia à la gravité terrestre comme au ralenti, font tourner ma jeune tête et me font rêver. Des combustibles fossiles dont j’observais le pouvoir en images, je ne savais qu’une chose : nous en avions manqué au milieu des années 1970 ! Tout le monde pouvait faire du vélo sur les autoroutes le dimanche après-midi. Quant au changement climatique, il ne s’était manifesté qu’une seule année, en 1976, lorsque la piscine du camping n’a été remplie qu’à moitié à cause du manque d’eau pendant un été très chaud.

Depuis ces années, le monde a basculé, et le mien aussi.

D’abord, en 2000, Mr E, leader du groupe des Eels, a chanté qu’il n’appréciait pas le lancement des fusées (ni les femmes trophées des astronautes d’ailleurs) parce qu’« il aime les oiseaux ». C’est le titre de la chanson et elle m’a servi de leçon. Ensuite, et surtout, la plus incroyable des transformations s’est produite dans mon entreprise, ENGIE.

Au milieu des années 1990, avec un petit groupe d’ingénieurs fraîchement diplômés, nous avons commencé à nous intéresser à des sujets étranges, comme l’énergie éolienne et solaire. Rien de très sérieux à l’époque, mais si d’un côté l’entreprise voulait que des centrales nucléaires, au charbon et au gaz continuent de surgir comme du pop-corn au micro-ondes, et que nos infrastructures transportent des mégatonnes de gaz naturel, elle devait de l’autre côté montrer, notamment au public et aux médias, qu’elle s’intéressait aussi aux énergies vertes. Nous étions encore très minoritaires, comparables à des plantes vertes dans un bureau où les personnes vraiment intelligentes prenaient en charge les projets sérieux, complexes et réels.

Aujourd’hui, tout a été renversé. Les énergies renouvelables et les infrastructures associées sont devenues le cœur de la stratégie de l’entreprise.

Les Birkenstocks des hippies doux rêveurs ont été remplacées par des barbes de hipster, des pulls et des pantalons décontractés. Enfin, pas tout à fait, mais dans la société au départ franco- belge qu’est Engie, se débarrasser de la cravate était déjà suffisamment révolutionnaire. Tandis que le monde de l’énergie basculait en quelques décennies, trouver de nouvelles sources et relever les défis qu’elles posent, notamment composer avec leur nature décentralisée et intermittente, nous a conduits vers de nouveaux territoires inexplorés jusqu’alors, des hauteurs du ciel jusqu’aux profondeurs des océans.

Somme toute, la situation est assez simple. Notre planète ne dispose in fine que de trois sources d’énergie : le Soleil, la Lune (pour les marées) et la Terre elle-même. La plus importante, notre étoile, est la plus éloignée, à environ 150 millions de kilomètres. Sans énergie solaire, ni échauffement de l’air dans l’atmosphère, et donc pas de vent, ni photosynthèse, et donc pas de plantes, pas de biomasse, pas d’énergies fossiles.

Le Soleil nous inonde chaque année de plus de 20 000 fois l’énergie primaire nécessaire pour satisfaire les besoins de l’humanité. Tous les besoins ! Se chauffer, faire tourner les machines, produire de l’eau potable, cuisiner... Et ce sera toujours le cas demain, lorsque nous serons environ 10 milliards d’habitants et que pour le plus grand nombre nous vivrons, espérons-le, longtemps et de façon prospère.

Cinq semaines en ballon 

L’objectif est aussi clair que la situation : capter l’énergie quand et où on le désire. Avec les technologies éoliennes et solaires actuelles, les coûts de ces énergies renouvelables deviennent compétitifs avec ceux de la production d’électricité à partir de combustibles fossiles. L’avenir consistera donc à faire encore mieux afin de surpasser les avantages intrinsèques des solutions « mainstream » actuelles. En d’autres termes, l’objectif est de résoudre les problèmes d’intermittence et de baisser encore plus les coûts. C’est possible !

• Ainsi, avec des panneaux solaires bifaciaux, qui captent la lumière solaire directe et celle réfléchie à l’arrière du panneau, le coût et les rendements sont notablement améliorés.
• C’est aussi le cas avec des éoliennes offshore flottantes que l’on peut déployer en eaux profondes (elles représentent jusqu’à 70 % de la surface de la Terre !), là où les vents sont plus stables et plus forts que sur la terre ferme. Les besoins en matériaux pour les fondations sont similaires à ceux des éoliennes offshore fixes (nécessairement installées plus près du rivage), et leur conception offre de belles marges d’optimisation.
• On peut également imaginer d’immenses « fermes » d’éoliennes offshore flottantes convertissant l’eau en hydrogène vert, voire en molécules plus complexes, sans être reliées au rivage. Ce type de projet s’apparente à l’exploration pétrolière et gazière offshore. La conversion permet en outre de résoudre le problème de l’intermittence tout en fournissant des molécules vectrices d’énergie pour divers usages.
  
• Il y a encore mieux avec le Kit Power, et plus haut, au-delà des 150 premiers mètres d’altitude accessibles aux éoliennes classiques. Pensez aux kitesurfeurs qui, sur leurs planches, défient les lois de la gravité accrochés à leurs cerfs-volants de 10 à 12 mètres carrés. En changeant de dimensions, des voiles de plusieurs centaines de mètres carrés arrimées à des générateurs produiraient plusieurs mégawatts d’électricité, en exploitant les vents puissants circulant à 250 mètres au-dessus du niveau de la mer. Avec des ressources plus importantes, moins de matériaux qu’une éolienne traditionnelle et une emprise au « sol » jusqu’à 20 fois inférieure à celle des parcs éoliens de capacité similaire, cette technologie est en mesure de changer la donne en matière d’énergies renouvelables dans un avenir proche. Et ce qui est vrai au- dessus de nos têtes l’est aussi sous nos pieds.

Voyage au centre de la Terre

Lorsque j’avais 15 ans, mon professeur de français m’a fait découvrir un roman de Jules Verne publié en 1864. Après des centaines de pages où il est question d’affamer sa famille, de décoder un cryptogramme en caractères runiques islandais, des phrases latines à lire à l’envers, de rencontres avec un ichtyosaure et un plésiosaure… les personnages parviennent au terme d’un voyage épique qui n’a rien d’une promenade de santé dans les entrailles de la Terre. Là, tout n’est que tunnels volcaniques, océans souterrains déchaînés, roches fondues… Que d’énergie en vérité !

L’environnement est peut-être un peu rude, mais la terre en ébullition n’est désormais plus un simple entrepôt tranquille d’énergies au repos, comme le charbon ou le pétrole.

• Grâce à l’énergie géothermique, exploitée dans des systèmes intelligents de chauffage et de refroidissement, le sous-sol devient une chaudière géante, pour des applications résidentielles et industrielles.
• Toujours dans le sous-sol, l’exploration de l’hydrogène naturel est encore plus prometteuse à long terme. La plus petite des molécules s’échappe en effet de la croûte terrestre dans des zones qui apparaissent circulaires vues du ciel, ce sont des « cercles de fées ». Grâce à des forages limités, à une ingénierie adaptée des roches explorées ou même à de simples solutions de capture, l’hydrogène naturel vert, bon marché et à grande échelle devient une réalité.
• Même les creux et les vides sous nos pieds ont leur intérêt. De fait, les activités d’ENGIE en matière de stockage souterrain de gaz naturel en attestent, la croûte terrestre et les cavernes qu’elle recèle promettent d’être un gigantesque réservoir tampon pour résoudre le problème de l’intermittence des énergies renouvelables. Le stockage à grande échelle du biométhane, de l’hydrogène vert, de l’air comprimé ou même des électrolytes des batteries géantes à flux est une solution réaliste et qui plus est compétitive.
• Les océans de Vingt Mille Lieues sous les mers sont tout aussi riches de promesses. L’énergie des courants de marée et de la houle, particulièrement prévisibles, offre un potentiel très important. Certes l’invasion d’animaux ou de végétaux dans les appareils, la maintenance complexe et les environnements difficiles sont autant de défis à relever, mais les technologies commencent seulement à être explorées, et l’on peut espérer des progrès notables.

De la Terre à la Lune, et au-delà

Avec une production plus décentralisée et des systèmes électriques et gaziers hautement connectés, la question du transport de l’énergie est sur la table. Les classiques lignes à haute tension suspendues à des pylônes sont de plus en plus remplacées par des lignes souterraines, les technologies basées sur le courant continu permettant de transporter l’électricité sur de très longues distances avec des pertes limitées. Le monde de la production d’électricité étant bien parti pour réduire considérablement ses émissions de gaz à effet de serre, dès lors que les technologies sont aujourd’hui disponibles et économiquement compétitives, la lutte contre le changement climatique se déporte sur d’autres secteurs, à commencer par les transports et l’industrie. La bonne nouvelle est que les leçons tirées du secteur de l’électricité valent aussi dans ces domaines.

• L’électrification des véhicules et des procédés industriels est une première solution facile à mettre en œuvre. Une voie plus intéressante encore consiste à utiliser les réseaux existants de transport et de distribution de gaz pour apporter des molécules vertes aux industries qui en auraient besoin.
• Remplir nos tuyaux de gaz verts, quelle que soit la molécule la mieux adaptée (biogaz, méthane synthétique... provenant de sources renouvelables), aiderait à verdir rapidement tous les processus qui étaient auparavant alimentés par du gaz naturel fossile.
• Nous pouvons encore repousser les limites et aller plus loin, avec l’aviation. À court terme, il est possible d’alimenter tous les systèmes auxiliaires d’un avion (climatisation, éclairage...) au moyen de petites piles à hydrogène. Les carburants synthétiques sont le prochain horizon. Ces e-carburants seront élaborés à partir d’hydrogène vert (créé grâce à un électrolyseur alimenté par des énergies renouvelables) et du CO2 capturé, par exemple auprès des industries émettrices, pour produire un carburant durable destiné à des applications réclamant un composé énergétique très concentré.

Avec cette énorme diversité de nouvelles sources d’énergie et de solutions, adaptées à une transition énergétique durable, nous vivons une époque des plus excitantes. Et d’ici le 12 avril 2041, pour les 60 ans de Columbia, je m’attends à ce que mes petits-enfants vivent la même expérience époustouflante que moi lorsqu’ils verront SpaceX décoller vers Mars, propulsée par de l’hydrogène vert provenant de parcs éoliens flottants en mer, se ravitailler sur une base lunaire et poursuivre son voyage grâce à des cellules solaires ultra-efficaces. Et cette fois, les oiseaux pourront chanter tranquilles.

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