Énergie, climat et environnement : des enjeux au cœur de nouveaux paradigmes de développement

Par Mathilde MATHIEU
Comment citer cet article
Mathilde MATHIEU, "Énergie, climat et environnement : des enjeux au cœur de nouveaux paradigmes de développement", CERISCOPE Environnement, 2014, [en ligne], consulté le 22/08/2019, URL : http://ceriscope.sciences-po.fr/environnement/content/part2/energie-climat-et-environnement-des-enjeux-au-coeur-de-nouveaux-paradigmes-de-developpement


Fuite de pétrole d’une plateforme offshore dans le golfe du Mexique en 2010, explosion de la centrale nucléaire à Fukushima (Japon) en 2011, contamination des sols et des eaux par l’exploitation des hydrocarbures non conventionnels aux Etats-Unis… l’énergie enregistre aujourd’hui un lourd bilan environnemental. La demande croissante en énergie exerce une pression sans précédent sur l’environnement. Toutefois, une réduction de sa consommation ne saurait suffire à changer les tendances. Nos sociétés doivent engager de profonds changements dans tous les secteurs et se préparer à des transformations majeures de leur mode de vie. Mais quel(s) changement(s) amorcer ? Et comment ? Cet article vise à dresser un tableau des problèmes environnementaux liés à l’énergie, ainsi qu’à explorer les principaux leviers de changement dont disposent nos sociétés.

L’énergie, une source de problèmes environnementaux locaux et globaux

Un lien étroit entre croissance économique et consommation énergétique

L’activité économique mondiale s’est intensifiée ces dernières années. En effet, bien que les pays développés connaissent actuellement un ralentissement de leur activité, les pays émergents (Chine, Inde, Brésil et certains pays du Moyen-Orient) sont devenus des acteurs économiques majeurs. Ces pays connaissent depuis les années 1990 une expansion rapide de leurs économies, qui s’est accélérée au cours des années 2000. Ces tendances devraient se poursuivre dans les prochaines décennies avec une contribution majeure de ces pays à la croissance économique mondiale (AIE 2013 ; FMI 2013).

Cette intensification de l’activité économique se traduit notamment par une augmentation du niveau de vie, de l’espérance de vie, de la consommation de biens et de services, et de l’activité industrielle, ce qui crée des besoins énergétiques importants. Cet accroissement de l’activité économique conduit ainsi à une forte augmentation de la consommation d’énergie mondiale.

En Chine, la consommation d’énergie par habitant a augmenté à un rythme très élevé ces dix dernières années, alors que le pays connaissait une croissance économique exceptionnelle (+18,6 % par an en moyenne sur la période 2001-2011).

La demande mondiale en énergie, qui n’a cessé de croître depuis la première révolution industrielle, a été satisfaite à 80 % par les énergies fossiles. Ces besoins croissants d’énergies fossiles poussent les acteurs de la filière à produire toujours plus. Cependant, une partie des réserves initiales a déjà été extraite et les ressources restantes sont de plus en plus difficiles à extraire car les gisements les plus faciles d’accès sont ou ont déjà été exploités (AIE 2013). Si de nombreuses incertitudes persistent sur le stock des énergies fossiles exploitables, ce stock est par nature limité et conduira à plus ou moins long terme à une raréfaction de ces ressources (voir les contributions de Frédéric Lasserre et Philippe Copinschi).

Raréfaction des ressources et reconfiguration progressive des échanges internationaux : l’exemple du gaz

Dans certains pays où la ressource a déjà été largement extraite ou qui ne la possèdent pas sur leur sol, cette raréfaction des ressources se traduit par des problématiques de sécurité d’approvisionnement énergétique. L’exemple du gaz naturel en Europe permet d’illustrer ce concept d’insécurité énergétique. En effet, la Russie assure plus d’un tiers de la consommation de gaz de l’Union européenne (UE), ce qui fait d’elle la première source d’approvisionnement extérieure devant la Norvège et l’Algérie. Le gaz est transporté en grande partie par des pipelines qui traversent des pays limitrophes. Environ 100 milliards de mètres cube de gaz transitent par l’Ukraine chaque année, soit environ un quart de la consommation de gaz de l’UE. Les conflits entre l’Ukraine et la Russie engendrent régulièrement des crises de pénurie du gaz comme en 2006, en 2009 ou actuellement, durant lesquelles la Russie coupe ou menace de couper l’approvisionnement en gaz de l’Ukraine et de l’UE. Pour éviter de se retrouver dans une situation de pénurie, l’UE, et plus généralement les pays importateurs, cherchent à établir des relations stables avec les pays exportateurs, à diversifier leurs sources d’approvisionnement et à maximiser leur production domestique. Ainsi, des ressources difficiles d’accès, plus complexes à extraire, au coût de production élevé et présentant des risques environnementaux importants sont désormais exploitées.

Parmi elles, les gaz de roche mère (plus communément appelés gaz de schiste) se trouvent au centre des débats sur l’approvisionnement énergétique. Entre 2000 et 2010, de nouvelles technologies d’extraction ont été développées à large échelle afin d’extraire des gaz jusque-là inaccessibles. Ces gaz piégés dans la roche mère, beaucoup plus profonde que les réservoirs de gaz conventionnels, nécessitent une technique d’extraction particulière, dite non conventionnelle, de forage horizontal et de fracturation hydraulique. Des pays comme la Pologne, dont les réserves estimées sont significatives, voient là une alternative à leur dépendance presque totale au gaz russe (Spencer et al. 2014).

Les Etats-Unis exploitent depuis une dizaine d’années les hydrocarbures non conventionnels dont le nombre de puits a presque doublé entre 2009 et 2011 (plus de 10 000 puits recensés en 2011 ; données issues de l’American Petroleum Institute). La production domestique de gaz des Etats-Unis a pu augmenter de 30 % entre 2005 et 2012. L’Energy Information Administration (EIA) américaine prévoit un prolongement de ces tendances dans les décennies à venir (EIA 2013) et dès 2020, les Etats-Unis pourraient devenir un exportateur net de gaz. Les gaz non conventionnels contribuent donc d’une part à assurer l’approvisionnement en gaz des Etats-Unis à plus ou moins long terme (selon la disponibilité des ressources), et d’autre part à développer les exportations en gaz naturel liquéfié vers l’Asie et l’Europe. Par ailleurs, importer du gaz liquéfié américain en Europe assurerait une diversification des sources d’approvisionnement et permettrait, par exemple, de faire pression sur la société nationale de production de gaz russe, Gazprom, lors de la négociation des contrats d’approvisionnement (Dreyer et Stang 2014), Ce qui pourrait permettre d’assurer une certaine stabilité dans les échanges de gaz avec la Russie.

Si ce phénomène de raréfaction des ressources génère des tensions géopolitiques, il amène également les acteurs à surexploiter certaines sources ou à en exploiter de nouvelles dont la production peut engendrer d’importants impacts environnementaux.

Le lourd bilan environnemental de l’énergie

Les gaz non conventionnels permettent de répondre à des enjeux de sécurité énergétique importants mais sont également sources de pollution environnementale. La fracturation hydraulique présente en effet de nombreux risques environnementaux, notamment la contamination des nappes phréatiques par les produits chimiques présents dans le mélange injecté dans le puits, une consommation considérable d’eau et de sable servant à l’extraction, dont le traitement de dépollution est complexe et cher, ainsi qu’une importante emprise au sol (plus encore que les puits conventionnels car un puits de gaz de schiste à une durée de vie bien moindre). Ces problèmes environnementaux locaux pourraient prendre une dimension mondiale si l’exploitation à grande échelle de ces ressources se généralisait. Or les prévisions de l’AIE tablent sur une contribution croissante des gaz non conventionnels dans la production mondiale de gaz (de 17 % en 2011 à 27 % en 2035). Pénurie locale d’eau potable, réduction des surfaces disponibles pour l’agriculture, dégradation du cadre de vie, destruction de patrimoine naturel dans les zones encore préservées : quel sera l’impact environnemental de l’exploitation croissante des gaz non conventionnels ?

Si les gaz non conventionnels illustrent ces problématiques environnementales liées à l’énergie, d’autres hydrocarbures comme les gaz et pétrole de haute mer comportent également des risques environnementaux. Au-delà des problèmes locaux qu’elle génère (pollution des milieux par le rejet de substances toxiques par exemple), l’extraction offshore présente des risques élevés d’accidents, et ceux-ci sont de facto de plus en plus nombreux : fuite de pétrole à Montara en 2009 (Australie), explosion de la plateforme pétrolière Deepwater Horizon en 2010 (Etats-Unis), ou les fuites d’hydrocarbures à Penglai en 2011 (Chine), pour ne citer que les plus récents. La catastrophe de 2010 dans le golfe du Mexique, qui a entraîné le déversement de plus de cinq millions de barils dans l’océan durant quatre-vingt-sept jours, illustre la difficulté de maîtriser ces accidents. Pourtant, l’extraction des hydrocarbures offshore a tendance à se développer. Le pétrole de mer représente aujourd’hui un tiers de la consommation mondiale de pétrole et le gaz près d’un quart de la consommation mondiale (Rochette 2013).

La demande élevée en énergie crée une forte pression sur la ressource, qui pousse les producteurs à intensifier la production malgré les risques potentiels pour l’environnement et la santé humaine. Mais les impacts environnementaux de l’énergie ne se limitent pas à la production énergétique ; la consommation de cette énergie contribue également et dans des proportions conséquentes à l’effet de serre.

Pour libérer le potentiel énergétique des énergies fossiles, celles-ci sont brûlées. La combustion d’énergies fossiles est source d’émissions de gaz comme le dioxyde de carbone, qui, lorsqu’ils sont présents dans l’atmosphère provoquent un effet de serre. L’énergie est ainsi responsable de plus de deux tiers des émissions de gaz à effet de serre humaines. Aussi, la croissance accélérée de la demande énergétique que nous connaissons depuis le début du XXe siècle a conduit à une augmentation rapide de la concentration de ces gaz dans l’atmosphère. L’effet de serre est à l’origine du réchauffement climatique dont les conséquences sur l’environnement et les sociétés humaines se font déjà sentir aujourd’hui : l’augmentation des températures, l’élévation du niveau de la mer, l’augmentation des niveaux de précipitation, les cyclones affectent déjà l’agriculture, les conditions de vie des populations et la biodiversité (GIEC 2014).

Hydrocarbures non conventionnels ou offshores, production d’électricité d’origine nucléaire (risques d’accidents et de stockage des déchets radioactifs à très longue durée de vie), centrales géantes d’hydroélectricité (menace pour les écosystèmes fragiles des fleuves), pollution locale de l’air dans les villes (liée aux particules fines émises par les véhicules ou par les centrales électriques fonctionnant au charbon), réchauffement climatique… l’énergie est source de nombreux problèmes environnementaux. Essentielle à nos sociétés, elle génère aussi parfois des tensions géopolitiques entre les pays consommateurs et les pays producteurs. Dès lors, peut-on envisager des modèles de société plus durables ? Quels changements peuvent être engagés pour assurer la durabilité de notre développement ?

Les défis et leviers du changement

Des tendances à changer…

Les tendances actuelles de consommation et de production d’énergie montrent que le chemin à parcourir vers un monde plus durable est encore long. La production de pétrole a augmenté de 40 % depuis les années 1970, celle de gaz de 170 % et celle de charbon de 180 %. Selon l’AIE, si aucune mesure n’est prise rapidement, la part des énergies fossiles dans le mix énergétique mondial sera toujours de 80 % en 2035 et la consommation d’énergie continuera à croître au même rythme que les deux décennies précédentes, soit une augmentation de 42 % par rapport aux niveaux actuels.

Un scénario ambitieux – c’est-à-dire dans lequel tous les Etats mettraient en place des mesures visant à limiter le réchauffement climatique à 2 °C conformément aux engagements pris en 2009 lors de la 15e Conférences des parties (COP 15) organisée à Copenhague – permettrait de ramener la part des énergies fossiles à 64 %, de porter la part des renouvelables à 23 %, et de maintenir la consommation d’énergie à un niveau légèrement supérieur à celui d’aujourd’hui. L’enjeu est donc considérable. Mais une simple transformation du système de production par substitution d’énergies moins polluantes aux énergies fossiles ne suffira à infléchir ces tendances. Un changement de modèle plus large, portant sur la production mais également sur la consommation d’énergie et concernant tous les secteurs de la société, est nécessaire.

… et des leviers à actionner

Les leviers de la transition peuvent être de nature technologique ou sociétale. Ils peuvent agir sur la demande, comme le permettent l’efficacité et la sobriété énergétiques, ou sur la production d’énergie, comme c’est le cas pour les énergies renouvelables (solaire, éolienne, géothermique, etc.) ou les énergies bas carbone (comme le nucléaire par exemple). Ces changements ne doivent pas être envisagés de façon cloisonnée ou disjointe ; pour que la transformation du système soit efficiente, ils doivent être engagés de manière simultanée. Les défis et leviers actionnés dépendent du secteur. Par exemple, pour « décarboner » le secteur du bâtiment, les pays peuvent mettre en œuvre des mesures d’efficacité énergétique, comme la rénovation des bâtiments existants et la réglementation thermique pour les nouvelles constructions. Il représente en France plus d’un quart des émissions de gaz à effet de serre et plus de 40 % de la consommation d’énergie finale. Un des objectifs annoncé par le gouvernement français consiste à rénover 500 000 logements par an, sur les trente millions de logements existants, afin de réduire la consommation de chauffage des Français. Au Royaume-Uni, la réduction de la consommation est également envisagée par la diffusion de moyens de chauffage plus efficaces et moins polluants comme les pompes à chaleur, les chaudières à condensation, les réseaux de chaleur. Enfin, une partie importante de la consommation d’énergie est liée à l’éclairage ou à l’utilisation d’équipements électroniques comme l’électroménager, les ordinateurs, etc. Au Japon, le potentiel d’action sur ces postes de consommation est important car le taux d’équipement des ménages est élevé et une meilleure efficacité des appareils permettrait d’économiser une partie importante de l’énergie consommée.

Le secteur des transports est également un secteur qui émet beaucoup de CO2, la quasi-totalité de l’énergie consommée provenant des énergies fossiles. Sa « décarbonation » passe souvent par la production de véhicules électriques qui ne génèrent pas d’émissions directes et sont dotés de moteurs trois fois plus performants que les moteurs à combustion classiques. Les changements de comportements, par une conduite adaptée ou le recours à des modes de transport alternatifs par exemple, représentent également un potentiel important de réduction de la consommation énergétique du secteur.

Enfin, la décarbonation de la production est un pilier important de la transition. L’électricité est un secteur particulièrement concerné, puisque dans de nombreux pays, ce sont des centrales à charbon ou à gaz qui la produisent. En Chine, on estime par exemple que 66 % de la capacité électrique installée provient des centrales à charbon, ce qui représente 755 GW (soit presque six fois le parc électrique français total).

Comme nous l’avons dit précédemment, la décarbonation de la production électrique s’effectue grâce à la substitution des énergies fossiles par des énergies sobres en carbone comme l’énergie nucléaire ou les énergies renouvelables (énergies éolienne, solaire, marine ou hydraulique). Ces dernières pourraient jouer un rôle-clé dans la décarbonation du secteur. Leur développement à l’échelle mondiale croît chaque année. Depuis 2011, les énergies renouvelables ont produit 100 GW supplémentaires chaque année, ce qui représentait 58 % des nouvelles capacités en 2013 (IRENA 2014). En 2013, ces nouvelles centrales permettaient de porter la part des renouvelables dans la production électrique à 22 % (dont 16,4 % d’énergie hydraulique et seulement 3,6 % d’énergie photovoltaïque et éolienne). L’objectif de décarbonation proposé par l’International Renewable Energy Agency (IRENA) est d’amener cette part à 36 % en 2030. Ainsi, le chemin à parcourir est encore long, notamment pour ce qui concerne les énergies solaires et éoliennes.

Bien au-delà de ces quelques exemples (trente millions de logements à rénover en France, vingt-huit millions de véhicules à renouveler au Royaume-Uni, plus de six cent vingt centrales à charbon à remplacer en Chine), l’enjeu pour les prochaines décennies est considérable, que ce soit pour le secteur du bâtiment, des transports, de l’industrie ou de l’électricité. La mise en œuvre de tels changements nécessite une réelle volonté politique qui se traduit par des politiques publiques permettant d’activer l’ensemble des leviers de la transition.

Les difficultés de mise en œuvre de la transition

Les politiques publiques doivent être pensées dans leur ensemble et respecter notamment une cohérence entre le rythme et la nature des investissements à entreprendre. Par exemple, le développement d’un parc de véhicules électriques nécessite de nombreuses transformations de différentes natures : changements de comportements des utilisateurs, de la structure économique du secteur, de l’industrie automobile pour pouvoir concevoir et produire ce type de véhicules. Mais aussi d’un point de vue technique car le développement massif des véhicules électriques conduit à une augmentation de la consommation d’électricité, et donc à des modifications majeures dans le réseau de transport et de distribution d’électricité, ainsi que dans le système de production d’électricité. Ces changements profonds ne peuvent se faire seuls, les politiques publiques permettent de les enclencher et de les coordonner. Toutefois, les politiques se heurtent à de nombreuses difficultés d’ordre économique (financement de ces infrastructures) et social (acceptabilité du public), mais aussi structurel car ces changements sont engagés sur la base d’un modèle de société enraciné dont l’inertie freine la dynamique.

La décarbonation du système électrique, en particulier le développement massif des énergies renouvelables, connaît aussi quelques difficultés. C’est notamment le cas au sein de l’UE, et ce, bien que les politiques publiques européennes soient relativement ambitieuses. En effet, l’UE a instauré en 2008 un ensemble de mesures – le paquet énergie-climat – afin d’atteindre trois objectifs en 2020 : 20 % de réduction des émissions par rapport aux niveaux de 1990, 20 % d’énergies renouvelables dans la consommation d’énergie, 20 % d’économies d’énergie. Le prochain paquet énergie-climat pour la décennie 2020-2030 est actuellement en cours de négociation. Dans ses feuilles de route, l’UE envisage par exemple une production d’électricité presque totalement décarbonée en 2050. Ceci supposerait un développement massif des énergies éolienne et photovoltaïque. Toutefois ces politiques sont compliquées à mettre en place car les énergies éoliennes et solaires sont intermittentes (variables selon les conditions météorologiques) et non prévisibles. Jusqu’à présent, les centrales de production électrique étaient principalement des centrales thermiques à énergie fossile dont la production était facile à gérer, ou des centrales nucléaires dont la production est constante dans le temps. L’entrée de ces nouvelles énergies pose des problèmes techniques en termes de sécurité d’approvisionnement et de stabilité du réseau. D’autre part, afin d’assurer le développement de ces nouvelles énergies, qui ne sont pas encore compétitives par rapport aux énergies conventionnelles, il est nécessaire d’aider financièrement les investisseurs. Bien que cela représente un coût non négligeable et que les réponses à ces problèmes techniques soient complexes, ces énergies sont essentielles à la décarbonation du secteur de la production d’électricité.

Les politiques de transition sont confrontées à de nombreuses difficultés de différentes natures et leur mise en œuvre nécessite une forte volonté politique. Pourtant un changement de paradigme à l’échelle mondiale s’impose. En effet, comme le reconnaît la Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques, un climat stable est un bien commun à tous les pays et ceux-ci doivent tous contribuer aux efforts d’atténuation et d’adaptation au changement climatique, selon le principe de capacités et de responsabilités communes mais différenciées. Depuis 1995, les pays se réunissent chaque année afin de trouver un accord commun sur des mesures d’atténuation et d’adaptation. Un accord global est nécessaire afin d’assurer l’engagement politique de tous les pays, de coordonner les politiques nationales de décarbonation et d’assurer leur convergence vers l’objectif global de 2 °C (voir à ce sujet la contribution d’Amy Dahan et Stefan Aykut). Toutefois, la forme de l’accord joue un rôle déterminant dans l’accomplissement de ces objectifs. Jusqu’à présent, les engagements nationaux étaient très hétérogènes tant dans leur ambition que dans leur forme. En effet, ils peuvent être agrégés à l’échelle nationale, exprimés en fonction d’un niveau d’émissions à atteindre à une certaine date (absolu), relatifs à la croissance économique ou encore fonction d’un scénario de référence ; ils peuvent être aussi sectoriels, exprimés en termes quantitatifs ou qualitatifs (Spencer 2014). La disparité de ces engagements reflète la diversité des situations nationales. Les potentiels d’action ne sont pas les mêmes pour tous les pays ; ils varient selon les caractéristiques naturelles du pays, son passé, sa culture ou encore son contexte politique. Il faudrait établir un cadre commun qui tienne compte de la diversité des pays dont les problématiques sont très différentes et qui soit évolutif car tous les pays ne se trouvent pas au même stade de développement et ne se développent pas à la même vitesse. La COP 21 organisée à Paris en décembre 2015 constituera un tournant pour les négociations sur le changement climatique, les pays ayant décidé de statuer sur un accord global. La forme que prendra cet accord pour qu’il soit adopté par tous les pays en est l’enjeu crucial.

Références

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