Le gaz peut il être une énergie de transition dans la lutte contre la changement climatique

Le secteur électrique est responsable d'un quart des émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine. Au cœur du problème : le charbon, qui reste la première source d'électricité à l'échelle de la planète.
Le sort des centrales à charbon existantes est donc un enjeu majeur dans la lutte contre le changement climatique et la mise en œuvre de l'Accord de Paris. Devrait-on, comme certains le recommandent, les remplacer par des centrales à gaz ?

> Cet article est un extrait d'une étude complète des  implications économiques et technologiques de l'Accord de Paris.

L'électricité, enjeu majeur de la mise en œuvre de l'Accord de Paris

Si nous voulons atteindre les objectifs de l'Accord de Paris, il nous faut baisser nos émissions de gaz à effet de serre d'au moins 4% par an jusqu'en 2050. La production d'électricité présente trois caractéristiques qui la place au cœur de ce défi :

• Elle est responsable d'environ un quart des émissions de gaz à effet de serre à l'échelle mondiale, ce qui en fait un des premiers contributeurs au changement climatique, à peu près à égalité avec l'agriculture et les transports. 
• Il existe un large choix de technologies permettant de produire de l'électricité sans émissions de gaz à effet de serre : hydroélectricité, nucléaire, biomasse, "négawatt", éolien et solaire photovoltaïque (même si certaines questions liées à l'intermittence restent à résoudre pour les deux derniers). D'autres technologies pourraient aussi arriver à maturité prochainement par exemple la capture du carbone ou la production de gaz sans émissions (biogaz ou méthanation). 
• Le secteur présente une très forte inertie liée à la durée de vie des infrastructures : une centrale électrique fonctionne généralement pendant plusieurs décennies. Il faut donc prendre maintenant des décisions d'investissements qui décideront des émissions de gaz à effet de serre au milieu du siècle.

Le charbon qui est l'énergie fossile la plus émettrice de gaz à effet de serre reste aussi la première source d'électricité. C'est d'autant plus problématique que le parc de centrales à charbon est relativement jeune :

 

Le gaz peut-il être une "énergie de transition" ?

Une proposition fréquemment évoquée pour réduire les émissions liées à l'électricité consiste à effectuer une transition en deux étapes : d'abord du charbon vers le gaz, ensuite du gaz vers des énergies décarbonnées. Cette stratégie peut paraitre intéressante parce que, à énergie équivalente, le gaz émet beaucoup moins de dioxyde de carbone que le charbon. Il pourrait donc servir d'énergie de transition en attendant que d'autres solutions, plus satisfaisantes, soient disponibles.

Pour évaluer la compatibilité de cette proposition avec les objectifs de Paris, supposons que la construction de centrales à charbon cesse immédiatement et que celles qui existent soient systématiquement remplacées par des centrales à gaz lorsqu'elles arrivent en fin de vie, ces nouvelles centrales à gaz étant à leur tour remplacées par des énergies décarbonnées lorsqu'elles arrivent au terme de leur existence.

On prend ces hypothèses :

Les émissions de gaz à effet de serre liées au parc de centrales à charbon actuel et à son remplacement seraient alors les suivantes :

Le remplacement du parc de centrales à charbon permet effectivement de diminuer les émissions mais pas suffisamment pour se conformer aux objectifs de Paris : on obtient une baisse de 27% entre 2015 et 2050, bien loin de la division par 4 qui serait nécessaire (au moins).

De plus, le gain immédiat permis par le remplacement d'une centrale à charbon par une centrale à gaz se paient par des émissions à long terme Remplacer les centrales à charbon par des centrales à gaz, c'est un peu comme demander un allongement de crédit à votre banquier : sur le coup vos mensualités vont baisser mais vous allez payer plus longtemps et, au total, beaucoup plus...
Dans ce scénario, la dernière centrale à gaz "de transition" fermerait ses portes à la fin du XXIe siècle. Au total, le parc actuel de centrales à charbon serait responsable de l'émission de près de 500 milliards de tonnes de dioxyde de carbone (ou 500GTeqCO2) entre 2015 et 2100, dont 270GTeqCO2 par les centrales à charbon et 230 par les centrales à gaz qui les remplacent. Il absorberait donc à lui seul les deux tiers du budget carbone qu'il nous reste si nous voulons limiter le réchauffement de la planète à 2°C.

Seule solution : une transition directe vers une électricité décarbonnée

Ce résultat ne dépend pas de la durée de vie des centrales à gaz : même en admettant qu'elles ne sont construites que pour 20 ans, la baisse des émissions serait de seulement 36% en 2050 et le cumul sur le siècle resterait de 390GTeqCO2. L'accélération de la fermeture des centrales à charbon n'aide pas plus : si on les ferme à leur trentième anniversaire pour les remplacer par des centrales à gaz construites elles aussi pour 30 ans, la baisse des émissions au milieu du siècle est limitée à 32% (cumul : 430GTeqCO2).
En fait, on obtiendrait un meilleure résultat (quoique encore insuffisant) en prolongeant légèrement les centrales à charbon pour pouvoir les remplacer directement par des solutions décarbonnées. Par exemple en leur donnant une durée de vie de 50 ans puis en leur substituant des énergies sans carbone, les émissions baisseraient de 41% en 2050 par rapport à 2015, les émissions totales entre 2015 et 2100 seraient aussi plus basses à 380GTeqCO2.

Quelques scénarios de transition électrique et leurs impacts climatiques

L'utilisation du gaz comme énergie de transition est donc manifestement incompatible avec les objectifs de l'Accord de Paris. Si les États tiennent leurs engagements, les projets de centrales à gaz qui sont lancés aujourd'hui devront être retirés avant leur fin de vie et ne possèdent probablement pas de rationalité économique.

Si on souhaite que les émissions liées au parc de centrales à charbon baissent de 4% par an afin de contribuer équitablement à l'effort nécessaire pour remplir les objectifs de Paris, un scénario possible consisterait à fermer ces centrales lorsqu'elles atteignent leur trentième année et à les remplacer directement par des alternatives sans carbone (renouvelables, nucléaire, CCS, baisse de la demande, etc.). Les objectifs de Paris impliquent donc une transition électrique rapide et sans étape intermédiaire : dans ce scénario, la dernière centrale à charbon fermerait avant 2050.

Cette échelle de temps n'est pas complètement irréaliste : en France, la transition vers le nucléaire s'est fait en une vingtaine d'années et l'Allemagne étudie en ce moment la possibilité de se passer du charbon avant 2040.


Publié le 8 avril 2016 par Thibault Laconde, dernière mise à jour le 2 mai 2016

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Réchauffement climatique anthropique depuis quand sait on ce qui nous attend

L'actualité est pleine de rebondissements : le 5 novembre 2015, le procureur de New York ouvrait une enquête à l'encontre d'ExxonMobil, la plus grande compagnie pétrolière cotée de la planète. Pourquoi donc ? Parce que des documents ont montré que les chercheurs employés par Exxon avaient averti l'entreprise dès 1977 des effets néfastes de la combustion d'hydrocarbures sur le climat. Ainsi informée, elle a dépensé des millions de dollars pour retarder la prise de conscience des consommateurs et des pouvoir publics. Jusque là rien d'anormal. Mais si, par malheur, Exxon a aussi menti à ses investisseurs cela devient une fraude financière, péché mortel dans la ville de Wall Street.

Le pétrolier savait donc depuis les années 80 qu'il détraquait le climat ! Le lecteur ne s'était pas plus tôt remis de cette révélation que l'American Association for the Advancement of Science, la plus grande société scientifique au monde, célébrait l'anniversaire d'un rapport mettant en garde contre la changement climatique et remis au président Johnson le 5 novembre... 1965.

1977 ? 1965 ? On s'y perd... Depuis quand sait-on vraiment que nos émissions de gaz à effet de serre dérèglent le climat ?

L'effet de serre, c'est tellement XIXe siècle...

En fait, l'histoire commence bien avant en 1824. A l'époque le bon roi Louis XVIII vient de mourir dans son lit et Charles X lui succède, Victor Hugo est un jeune romancier médiocre et, à l'École Polytechnique, Joseph Fourier est bien embêté...

Fourier est un immense mathématicien et physicien français du début du XIXe siècle, on lui doit notamment des travaux sur la chaleur et les transferts d'énergie. Or justement, il calcule que, compte-tenu du rayonnement qu'elle reçoit du soleil, la terre devrait être beaucoup plus froide.
Afin d'expliquer ce décalage, il propose une théorie. Selon ses propres mots : "La température peut être augmentée par l’interposition de l’atmosphère, parce que la chaleur trouve moins d’obstacle pour pénétrer l’air, étant à l’état de lumière, qu’elle n’en trouve pour repasser dans l’air lorsqu’elle est convertie en chaleur obscure."

Remplacez "chaleur obscure" par l'appellation moderne "rayonnement infrarouge", et voici publié dans un article de 1824, la première description de l'effet de serre qui nous est si familier aujourd'hui.
Un autre français, Claude Pouillet, développe en 1838 l'idée de Fourier. Il fait notamment l'hypothèse que seuls certains gaz, dont la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, sont capables d'intercepter le rayonnement infrarouge.

Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre et la combustion de charbon qui s'est accéléré depuis le début de la Révolution Industrielle en rejette de grandes quantités... A ce stade, il ne reste plus qu'à relier les points.
C'est fait dès le milieu du siècle. En 1855, comme beaucoup de ses contemporains, Eugène Huzar s'inquiète des "changements climatériques" dans un essai à succès titré La fin du monde par la science. Il y note : "Vous pouvez prédire que dans cent ou deux cents ans le monde, étant sillonné de chemins de fer, de bateaux à vapeur, étant couvert d’usines, de fabriques, dégagera des billions de mètres cubes d’acide carbonique et d’oxyde de carbone, et comme les forêts auront été détruites, ces centaines de billions d’acide carbonique et d’oxyde de carbone pourront bien troubler un peu l’harmonie du monde." Plutôt bien vu, non ?

A l'époque, il ne s'agit encore que de théories et d'hypothèses. Mais plus pour très longtemps : en 1859, le physicien Irlandais John Tyndall construit un des premiers spectromètres et confirme expérimentalement que la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone ont bien la propriété prévue par Fourrier et Pouillet d'intercepter une partie du rayonnement infrarouge. Il en profite pour allonger la liste des gaz à effet de serre en mesurant, outre la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, les coefficients d'absorption du méthane et de l'ozone.

La question qui se pose à partir de cette date n'est déjà plus celle de l'existence de l'effet de serre mais de la sensibilité climatique. En d'autres termes : les émissions humaines de ces gaz sont-elle suffisantes pour modifier significativement le climat ?
En 1896, le chimiste suédois (et un des premiers Prix Nobel) Svante Arrhenius donne la première réponse à cette question : il calcule que le doublement de la concentration en dioxyde de carbone entrainera une hausse de 4°C de la température moyenne. Ce résultat est remarquablement proche de ceux que nous obtenons aujourd'hui avec des modèles bien plus élaborés

Pourquoi n'a-t-on rien fait avant ?

Toutes les bases physiques pour prévoir que les activités humaines vont réchauffer la planète sont donc en place dès la fin du XIXe siècle. Et ces travaux ne sont pas confinés dans quelques laboratoires : les calculs d'Arrhenius sont largement publiés et discutés dans les revues scientifiques de l'époque (par exemple ici en 1901 par un autre éminent savant suédois Knut Angstrom) et dès le début du siècle on trouve l'information dans des journaux destinés au grand public :

Article publié dans Popular Mechanics en mars 1912 (version complète ici)

Alors pourquoi ne s'inquiète-t-on pas plus à l'époque ? C'est que, même si il est possible de prévoir l'élévation de la température moyenne et les grandes caractéristiques du changement climatique à venir (réchauffement plus rapide aux pôles, augmentation des précipitations...), il est encore difficile au début du XXe siècle d'en saisir la portée catastrophique.

Pour cela il faudra attendre la fin de la Seconde Guerre Mondiale et le développement des systèmes d'observation météorologiques (stations, radars puis satellites), les progrès de la paléoclimatologie et surtout les premiers ordinateurs. En effet les simulations climatiques nécessitent une puissance de calcul telle qu'elles étaient hors de portée avant l'apparition de l'informatique.
Les progrès reprennent donc dans les années 50 après presque un demi-siècle de pause. C'est à cette époque que sont mis au point les premiers modèles de circulation générale à l'Université de Princeton. Et en 1957, Charles Keeling installe à Mauna Loa (Hawai) le premier observatoire capable de mesurer le taux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. La "courbe de Keeling" enregistre depuis, avec une régularité de métronome, la hausse de la concentration en CO2 dans l'air.

Dans les années 70 et 80, le climat devient un réel sujet de préoccupation et plusieurs rapports sont demandés à l'Académie des Sciences américaine. Ils convergents vers une augmentation de la température de 2 à 3°C en 2050 avec la possibilité d'une hausse beaucoup plus forte. C'est par exemple le cas du Rapport Charney remis en 1979.
A la même époque, l'Organisation Météorologique Mondiale organise une série de conférences sur le climat qui préfigurent le GIEC. Elle le cofondera en 1988 avec le Programme des Nations-Unies pour l'Environnement.

Extrait de la résolution 43/53 de l'AGNU

La même année, l'Assemblée Générale des Nations-Unies déclare que le climat est une "préoccupation commune de l'humanité" (Résolution 43/53). A ce moment, la question du changement climatique anthropique sort du domaine scientifique pour entrer de plain pied dans le champ politique et diplomatique.

En conclusion ?

Alors depuis quand sait-on ? Depuis les premières prévisions d'Arrhenius ? Depuis les rapports alarmistes qui se sont multipliés à partir des années 60 ? Depuis que la communauté internationale a reconnue l'importance du sujet ? Depuis que les économistes s'en sont emparés, notamment que William Nordhaus a identifié le changement climatique comme le seul problème environnemental capable de déstabiliser l'économie mondiale ?

En fait, le sujet n'est pas là. La vraie question, c'est quel niveau de précision et de certitude nous faut-il pour passer à l'action ? Peut-on même accepter collectivement la réalité d'un phénomène qui remet à ce point en cause notre vision du monde ?

Publié le 6 novembre 2015 par Thibault Laconde, dernière mise à jour le 2 novembre 2016

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Infographie Chaos climatique comment le réchauffement destabilise déjà la planète

Perpétrées quelques jours avant l'ouverture de la COP21, les attentats du 13 novembre 2015 ont fait entrer en collision deux thèmes qui se rencontraient rarement : terrorisme et changement climatique. Il ne s'agit pas que d'une affaire d'agenda : comme de nombreux commentateurs l'ont souligné au lendemain des attaques, le changement climatique a joué un rôle dans la déstabilisation de la Syrie et in-fine la montée de Daesh.
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Paris Climat 2015 létat desprit dans les coulisses de la mobilisation climatique à 6 mois de la COP21

Depuis le début de l'année, j'ai observé presque à temps plein les préparatifs de la 21e conférence de l'ONU sur le changement climatique (alias COP21). En 6 mois, la mobilisation a grandi, quelques gros événements (notamment le Business & Climate Summit) ont attiré l'attention des médias, tirant la la COP21 de l'indifférence qu'elle inspirait encore largement fin 2014. Le sujet est devenu "bankable", suscitant de nombreuses vocations qui sont venues s'ajouter aux quelques personnes actives depuis longtemps.
Et bien sur ce n'est qu'un début... le rythme va encore s'accélérer jusqu'à la fin de la conférence dans, presque exactement, 6 mois.

Après avoir longuement déambulé dans ce théâtre en construction et discuté avec bon nombre de ses acteurs, il me semble intéressant de vous donner un aperçu de l'état d'esprit qui prévaut au sein de la petite communauté impliquée dans la mobilisation de la société civile.

Une petite communauté relativement homogène

Mais d'abord plantons le décor : qui sont les personnes qui s'activent autour de la préparation de la COP21 ?

Je m'attendais à trouver un nébuleuse, c'est plutôt une communauté organisée en cercles concetriques avec une hiérarchie établie par l'accès à l'information et aux décideurs : la première couche est composée de la foule des militants, bénévoles et amateurs divers qui n'ont presque aucune prise sur l'événement. Une seconde couche est formée par ceux qui, issus des précédents, sont parvenus à s'ouvrir quelques portes à force d'obstination, ils ont accès aux coulisses mais n'y jouent pas un rôle notable. La troisième est constituée des petites mains : porteurs de projets, chargés de mission, salariés associatifs... ils jouent un rôle actif mais leurs marges de manoeuvres sont limitées. Enfin la dernière couche compte une poignée de "parrains" (et marraines) qui peuvent attirer l'attention des médias par leurs présences et ouvrir la porte des ministères et des entreprises, de telle sorte qu'on les retrouvent presque toujours, à un moment ou à un autre, dans le lancement des initiatives qui émergent (Nicolas Hulot est l'archétype, mais ce n'est pas le seul).
Si on laisse de coté les deux premiers cercles, on se retrouve avec une communauté étonnamment petite compte-tenu de l'ampleur de l'événement : de l'ordre, je pense, d'une centaine de personnes.

L'étroitesse de ce groupe a plusieurs conséquences qui m'ont surpris au cours des dernière mois. La principale c'est la tendance à l'homogénéisation du discours. La plupart des gens se connaissent et se fréquentent même s'ils défendent des positions a priori irréconciliables... Et comme il y a peu d'élus, c'est souvent la cooptation qui permet de passer d'un cercle au suivant, laissant peu de place à des points de vue nouveaux ou des opinions divergentes.
En bref, si on s'en tient aux discours, toute le monde semble d'accord : sans qu'ils en aient forcément conscience, les mêmes éléments de langage, à un peu de wording près, se retrouvent chez un responsable associatif et dans une coordination d'entreprises ou dans la bouche de jeunes militants et chez les vieux habitués qui n'ont raté aucune conférence de l'ONU depuis Rio...

Rappel des objectifs de la COP21 : Un accord contraignant et 100 milliards/an

Quel est ce discours qui domine ? Pour le comprendre, il faut d'abord rappeler les objectifs de la conférence de Paris.

Le premier objectif de ce sommet est de parvenir à un nouvel accord sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre (l'accord précédent, conclut à Kyoto en 1997 et entré en vigueur en 2005 a expiré fin 2012), mais pas n'importe quel accord... Celui de Paris devrait être :

• Juridiquement contraignant : il ne s'agit pas d'énoncer des bons sentiments et de jurer qu'on va faire le nécessaire mais de s'entendre sur un texte qui une fois ratifié s'imposera sur les législations nationales.
• Universel : tous les pays devraient être concernés alors que le protocole de Kyoto ne fixait des objectifs de réduction que pour les pays déjà industrialisés (et encore, les États-Unis ne l'ont pas ratifié et le Canada s'en est retiré).
• Capable de limiter la hausse des températures à 2°C par rapport à l'ère pré-industrielle, c'est un engagement pris lors de la COP15 à Copenhague, le chiffre de 2°C est assez arbitraire mais il représente une limite plausible en-dessous de laquelle l'humanité peut encore espérer s'adapter au effet du réchauffement.

Deuxième objectif important de la COP21 : donner aux pays en développement les moyens de sortir de la pauvreté tout en limitant leurs émissions de gaz à effet de serre. Pour cela, il faut trouver 100 milliards de dollars par an auprès des pays développés afin d'alimenter le Fond Vert pour le Climat (encore un engagement chiffré pris à Copenhague).

Personne (ou presque) n'y croit...

Voilà pour les objectifs affichés par la France, qui présidera la conférence. Sont-ils réalistes ?

La réponse à cette question est claire : non. Dans tous les entretiens que j'ai réalisé, j'ai demandé à mes interlocuteurs ce qu'ils attendaient de la COP21, personne n'a repris à son compte ces objectifs. L'opinion la plus courante, me semble-t-il, est que la conférence de Paris aboutira bien à un accord, qu'il sera peut-être universel, probablement pas suffisant pour rester sous les 2°C et certainement pas contraignant.

Pourquoi ? Ce pessimisme traduit une défiance généralisée pour les processus onusien mais aussi des préoccupations géopolitiques. La Russie est souvent citée : elle pourrait être tentée de faire payer les sanctions dont elle fait l'objet dans l'affaire Ukrainienne en sabordant les négociations à Paris, d'autant qu'un accord efficace entraînerait nécessairement une baisse de la consommation d'énergie fossiles et enfoncerait encore plus son économie. Les États-Unis arrivent second dans l'ordre des préoccupations : un accord contraignant nécessiterait une ratification par le Sénat, ratification que le président Obama n'a plus ni le temps ni les moyens politiques d'obtenir. Si cela ne suffisait pas, la Chine est parfois aussi citée comme opposées par principe à tout accord contraignant.

Ce pessimisme s'explique aussi par le traumatisme encore vif de la conférence de Copenhague en 2009 (COP15). Le contexte était alors nettement plus positif : on pouvait croire que la crise serait passagère, le protocole de Kyoto était encore en vigueur, Obama était tout neuf, Sarkozy venait de faire voter le Grenelle de l'environnement... L'enthousiasme était peut-être monté à la tête des participants : la communauté internationale allait enfin se montrer à la hauteur et ne pas laisser passer ce que presque tout le monde appelait le sommet de la dernière chance... Copenhague devait être le grand soir de la lutte contre la changement climatique ! Et puis rien.

Affiche de Greenpeace pour le sommet de Copenhague

"Paris ne doit pas être un nouveau Copenhague", voilà le mot d'ordre. Pour se prémunir contre une nouvelle déception, il me semble que la plupart des participants ont choisi de ne rien espérer de la conférence de l'ONU, si ce n'est un signe que le sujet existe encore sur la scène internationale.

... Mais tout le monde est content car il y aura "un signal" et "des solutions"

Vous pensez qu'avec de telles perspectives, l'ambiance doit être morose ? Détrompez-vous : après ces sombres présages, votre interlocuteur enchaînera presque toujours sur un "mais en fait c'est pas grave, ce qui compte c'est le signal". Entendez par là qu'il suffit que les gouvernements fassent semblant pour pousser les autres acteurs - entreprises, collectivités, ONG... - à l'action.

L'action, ce sont les "solutions" que la présidence française du sommet a décidé de mettre en avant dès l'année dernière. Le mot d'ordre a été repris et décliné avec zèle : Agenda des solutions, Solutions COP21, crowdvoting de solutions... Les ONG elles aussi ont rejoint la dynamique, même si les plus subversives s'autorisent une petite divergence sémantique : elles réclament des "alternatives" par opposition aux "fausses solutions".
Cette rhétorique des solutions est certainement plus efficace que le catastrophisme pour obtenir l'adhésion des opposants traditionnels aux politiques climatiques. Mais elle tranche dangereusement avec l'urgence de la situation, et elle permet aussi de dédouaner par avance le processus onusien : les négociations ne portent jamais sur des sujets concrets comme les énergies renouvelables, les transports ou l'efficacité énergétique, ceux-ci relèvent des politiques nationales et de la sacrosainte souveraineté des États. Les COP ne connaissent en réalité que 3 sujets : objectifs d'émissions, financement et transfert de technologies. La déclinaison en "solutions" est l'affaire de tout le monde... sauf des négociateurs et des diplomates.

A suivre...

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Avis dexpert La lutte contre le changement climatique et lAccord de Paris vus de Chine

Demain, vendredi 22 avril, l'Accord de Paris sur le climat sera ouvert à la signature au siège new-yorkais de l'ONU. Ce sera un pas de plus vers son entrée en vigueur, probablement entre 2018 et 2020. C'est aussi l'occasion de s'interroger sur les prochaines étapes...

> Cet entretien est extrait d'une analyse complète de l'Accord de Paris. Vous pouvez télécharger l'étude ici.

La Chine est devenue il y a un peu moins de 10 ans le premier émetteur de gaz à effet de serre de la planète. Une place qu'elle va garder et conforter : d'ici quelques années, les émissions par habitant des chinois devraient dépasser celles d'un européen.
La Chine est donc être un acteur incontournable dans la mise en œuvre de l'Accord de Paris et plus généralement dans la lutte contre le changement climatique. Mais comment ce sujet est-il perçu dans le pays ? Est-il possible de concilier la maîtrise des émissions avec la poursuite du développement économique ?
J'ai posé ces questions à Feng Zhang. Feng est docteur en génie industriel et expert des questions de développement durable. Il est directeur des opérations dans une entreprise spécialisée dans l'efficacité énergétique.

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Le changement climatique opportunité ou menace Demandons son avis à un homme préhistorique

A priori, une hausse de la température moyenne est plutôt une chose sympathique. Entre autres, on peut espérer réduire les dépenses de chauffage, accélérer la croissance des plantes (donc les rendements agricoles) et aller à la plage plus souvent.
C'est d'ailleurs comme ça que le voyait Svante Arrhenius, le premier a avoir compris que l'utilisation à grande échelle d'énergie fossile allait faire augmenter la température moyenne de la planète.
En 1896, il calcule qu'un doublement de la concentration en dioxyde de carbone dans l'athmosphère conduirait à un réchauffement de 4°C (c'est à peu de choses près ce que prévoit toujours aujourd'hui le GIEC). Mais cette perspective ne l'inquiète pas particulièrement. D'autant qu'il savait déjà que le climat change naturellement : les archéologues du XIXe siècle avaient compris en analysant les restes d'animaux découverts sur des sites préhistoriques que la température avait changé significativement dans le passé - c'est d'ailleurs pour expliquer ces découvertes qu'Arrhenius s'intéresse à l'effet de serre. 

Les variations climatiques du paléolithique supérieur et leur impact sur l'homme

S'il avait disposé des connaissances que nous avons actuellement sur sur les variations passées du climat et de leurs conséquences pour les premiers hommes, il aurait peut-être été un peu moins enthousiaste....

Lorsque les premiers hommes modernes débarquent en Europe, il y a environ 40.000 ans, ils y trouvent un climat a priori hostile : nous sommes en plein dans le dernier maximum glaciaire, une période de refroidissement global qui a culiminé il y a environ 20.000 ans, et la moitié nord de l'Europe est recouverte de quelques kilomètres de glace. Cependant cette période est ponctuée de rechauffements rapides et brefs. La température remonte alors pour atteindre des niveaux tempérés pendant quelques siècles. Ces anomalies sont connues sous le nom d'évenements de Heinrich et de cycle de Dansgaard-Oeschger et leur origine reste incertaine.

Question : comment se sont comportés nos lointain ancètres lorsque ces événements leur offraient pour quelques générations un climat tempéré ?
On peut répondre, au moins en partie, grâce aux progrès de la la datation au carbone 14 (notamment à la spectrométrie de masse par accélérateur) qui permet de dater précisément les vestiges et donc d'extrapoler les variations de population dans le temps. Et là, surprise...

Les premiers européens préféraient le froid...

Comme tout bon européen, nos ancètres sont allés se mettre à l'abri du froid en Espagne et dans le Sud de la France. Ils y resteront pendant toute la période glaciaire avec une population ne dépassant pas 40.000 individus (Van Andel et Davies, 2003).

Plus surprenant : les intermèdes tempérés ne permettent pas à la population de croitre. C'est même le contraire qui s'est produit : la fréquences des sites baisse nettement à chaque réchauffement (d'Errico, 2010). Les premiers européens semblent bien avoir préféré les périodes de basse température...
Les paléontologues expliquent ce résultat contre-intuitif par l'évolution de la végétation : nos ancètres étaient des chasseurs, grands consommateurs d'ongulés. Or ceux-ci se trouvent plus facilement dans les steppes, lorsque le climat se réchauffe, la steppe laisse place à une végétation plus dense, la chasse devient difficile et la population baisse.

Et à l'âge de bronze ?

Bon, vous me direz qu'il s'agissait de chasseurs dépendant très directement de leur environnement et qui n'avaient sans doute pas de connaissances techniques ou de structures sociales leur permettant de s'adapter à une variation du climat. Vous n'avez pas tort... Mais une société plus avancée garantit-elle un meilleurs résultat ?

Faisons un grand bond en avant pour arriver en 850 avant notre ère. A ce moment-là, l'Europe connait encore un changement climatique rapide : son climat devient plus frais et plus humide.
Au Pays-Bas, ce climat plus humide provoque une élévation rapide des nappes phréatiques : les plaines se tranforment progressivement en marais et en tourbières. Cette fois nos ancètres tentent de s'adapter : des fouilles ont montré queles habitants de Hollande Septentrionale, installés sur place depuis près d'un millénaire, ont modifié leurs techniques de constructions afin de surélever les habitations. Mais c'est insuffisant : les marécages continuant à gagner sur les terres arables, ces populations ont finalement été contraintes d'émigrer.
Mais pour d'autres l'effet a été positif : c'est le cas des scythes, un peuple nomade installé à l'époque en Sibérie centrale. Pendant que les agriculteurs européens peinent, eux connaissent un remarquable développement démographique et culturel et une extension vers l'Europe de l'est et du Sud-est (ce qui les fera entrer en contact avec les Grecs). L'explication de cet essor semble tenir encore une fois à la végétation : avec un climat plus humide, des zones semi-arides se sont transformées en steppes favorables aux herbivores, donc aux nomades (Van Geel, 2009).

Morale de l'histoire

Parmi une multitude d'autres, ces quelques exemples montrent à quel point il est difficile de prévoir les effets d'une variation du climat sur une communauté humaine. Seront-ils positifs ou négatifs ? C'est l'interaction entre, d'une part, les modifications physiques de l'environnement causées par un changement climatique et, d'autre part, les caractéristiques (économiques, sociales, politiques, culturelles...) de la communauté considérée qui le dira. Interactions d'autant plus complexe et dynamiques que les sociétés sont développées et interdépendantes.

De ce point de vue, je crois qu'il serait vraiment ambitieux d'essayer de prévoir comment le réchauffement que nous connaissons actuellement va influer sur nos propres sociétés et d'essayer de deviner des gagnants et des perdants, comme le font manifestement certains pays qui ne collaborent pas aux efforts de réduction des émissions.
Nous pouvons sans doute, au moins en partie, prévoir les impacts du changement climatique actuel sur notre environnement physique mais beaucoup moins sur notre environnement humain. Et à l'arrivée, le résultat peut se révéler assez contre-intuitif...

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Invité Changement climatique et hydroélectricité y aura t il de l’eau dans nos barrages en 2100

L’hydroélectricité représente plus des trois quarts de l’électricité renouvelable produite à travers le monde. Les avis divergent quant à la pertinence de cette technologie dans la lutte contre le changement climatique : certains considèrent que c’est une énergie propre qu’il faut encourager, d’autres, que ses impacts environnementaux représentent une menace supplémentaire pour le climat. Prenons pour une fois la question dans l’autre sens : qu’en est-il des impacts du changement climatique sur l’hydroélectricité ?

Des sécheresses préoccupantes

Qui dit hydro dit eau. La production électrique est étroitement liée aux précipitations et au débit des rivières ; toute variation climatique a des répercussions immédiates. Ainsi le Hoover Dam, un des emblèmes de l’hydroélectricité aux Etats Unis, construit sous l’égide de Roosevelt dans les années 1930, a vu sa capacité de production réduite de 2100MW à 1200MW en raison de la sécheresse qui frappe l’Ouest de ce pays. Non loin de là, l’état de Californie a vu la part de l’hydro baisser de 20% à 10% dans son mix électrique sous l’effet combiné d’une baisse des précipitations, d’un enneigement moindre et d’une fonte des glaces précoce. Ce sont alors d’autres sources d’énergie, notamment des centrales au gaz, qui viennent combler le déficit – augmentant au passage les coûts et les émissions de CO2.

Les berges à nu d’un lac de barrage EDF, août 2015 (La Girotte, Savoie). Photo CKB

Si une sécheresse peut mettre en difficulté le système électrique des Etats-Unis, dans des pays plus vulnérables c’est le blackout. En Tanzanie l’hydro a pendant longtemps constitué la principale source d’électricité. La sécheresse qui s’installe depuis le début des années 2000 a des répercussions importantes sur la production électrique et par ricochet, sur la population et l’économie du pays. En 2011, au plus fort d’une crise énergétique qui a laissé les habitants dans le noir 12 à 16 heures par jour, le FMI a dû revoir à la baisse ses prévisions de croissances pour le PIB tanzanien. En effet, le pays ne disposait pas de capacités suffisantes pour prendre la relève des centrales hydroélectriques : la seule solution est alors de procéder au délestage, c’est-à-dire de couper purement et simplement le courant pour une partie des habitants. Face à l’incertitude de l’hydroélectricité, la Tanzanie fait à présent le choix de développer sa production thermique notamment à partir de gaz naturel. Une option plus chère, plus polluante, mais considérée comme plus fiable.

Stabilité globale, fluctuations locales

A en juger par ces exemples l’avenir de l’hydroélectricité pourrait sembler compromis. Qu’en est-il au niveau global ? D’abord, il faut comprendre que les variations observées en Californie ou en Tanzanie ne peuvent pas être attribuées avec certitude au changement climatique. On a toujours connu une alternance d’années plutôt sèches et d’autres, plutôt humides. Les climatologues mettent régulièrement en garde contre les interprétations hâtives : si au niveau global le réchauffement est indéniable, au niveau local il est difficile de discerner ce qui relève de la variabilité naturelle de ce que l’on peut imputer au changement climatique. Sur le long terme, d’après le GIEC, l’impact du changement climatique sur la production mondiale d’hydroélectricité pourrait s’avérer… légèrement positif ! Mais il s’agit là d’une moyenne globale recouvrant de fortes variations au niveau régional. Les projections faites par deux scientifiques norvégiens montrent par exemple que le Canada et la Russie verraient leur potentiel augmenter d’ici au milieu du 21e siècle tandis qu’il diminuerait en Europe de l’Ouest et en Afrique australe.

En fait, pour se faire une idée des évolutions, il faut travailler à petite échelle, au niveau du bassin versant d’un fleuve. En France, la Compagnie Nationale du Rhône exploite 18 aménagements hydroélectriques entre Genève et Arles. Directement exposée aux modifications du régime hydrologique du Rhône, elle a conduit une étude très locale sur les répercussions du changement climatique sur sa production d’énergie qui conclut à une baisse de 2% à 23% du productible à l’horizon 2050. Des études similaires ont été conduites à de plusieurs endroits du globe (citons celle-ci pour les Etats Unis, celle-là pour l’Afrique du Sud) mais les experts s’accordent à dire que le phénomène n’est pas suffisamment étudié. Or les barrages sont des investissements de long terme, qui se rentabilisent sur plusieurs dizaines d’années : mieux vaut donc avoir des projections fiables du climat futur. Et si les pays les plus avancés peuvent réaliser de telles études, requérant une modélisation fine des évolutions climatiques et des phénomènes hydrologiques pour chaque grand bassin versant, les pays les plus pauvres sont loin de disposer des moyens techniques et humains nécessaires.

De plus en plus d’incertitudes sur la disponibilité de l’eau

A cela s’ajoute une autre difficulté : la production hydroélectrique est très sensible aux phénomènes extrêmes. Une crue sévère qui endommage les installations, une sécheresse pendant laquelle la centrale produit peu, peuvent remettre en cause du tout au tout la rentabilité économique d’un projet. La fréquence de ces phénomènes pourrait s’accroître avec le changement climatique, mais il est très difficile de les prédire : cette incertitude représente un risque supplémentaire.

Ne pourrait-on pas stocker l’eau des crues et l’utiliser en période de sécheresse ? Certaines installations sont accolées de grands lacs de retenue qui peuvent stocker l’eau d’une saison à l’autre, parfois d’une année à l’autre. Cependant la majorité des centrales ne disposent que d’une capacité de stockage modeste, voire, d’aucune. On parle alors d’aménagement « au fil de l’eau », c’est le cas des barrages sur le Rhône cités plus haut. En effet tous les sites ne sont pas propices à la création de réservoirs importants. Il faut des conditions géologiques et topographiques favorables – sans parler du coût, et bien sûr des impacts sur l’environnement et la population. Et avec le réchauffement, les pertes par évaporation pourraient augmenter significativement. Heureusement s’il n’est pas envisageable de construire des réservoirs à tout va, d’autres solutions techniques existent : par exemple, le Hoover Dam a bénéficié d’un programme de rénovation de ses turbines pour fonctionner plus efficacement en période de basses eaux. D’une manière générale il est possible de concevoir des centrales hydroélectriques offrant un bon rendement sur une plage de débits plus large, limitant ainsi les conséquences des variations hydrologiques.

Mais cela ne résoudra pas un autre problème, et pas des moindres : celui de la gestion de l’eau. Aujourd’hui, une même rivière est utilisée pour produire de l’électricité, irriguer des champs, alimenter une ville en eau potable, refroidir une installation industrielle… Le tout encadré – théoriquement – par des lois et des règlements stricts qui fixent à l’avance les droits à l’eau de chacun. Demain, dans un contexte de raréfaction de la ressource, comment ce cadre évoluera-t-il ? L’hydroélectricité est remplaçable, l’eau potable ne l’est pas.

A court terme, les prémisses du changement climatique ne semblent pas constituer une menace pour la filière hydroélectrique. A en juger par le nombre de barrages en construction à travers le monde, la production d’hydroélectricité devrait continuer de croître dans les années qui viennent. Mais la situation de certains pays très dépendants de l’hydro risque d’empirer – je pense par exemple au Népal dont l’électricité est produite en quasi-totalité par des centrales au fil de l’eau et où chaque année les délestages augmentent en saison sèche. D’une manière générale le risque hydrologique, à savoir l’incertitude sur les débits futurs de la rivière, va peser de plus en plus lourd. Voire, à terme, détourner les investissements vers d’autres technologies jugées plus sûres ?

Publié le 15 octobre 2015 par Clara Kayser-Bril

Clara Kayser-Bril est ingénieur, spécialiste de l’accès à l’électricité dans les pays en développement. L’impact environnemental du système énergétique mondial est une problématique à laquelle elle s’intéresse particulièrement : peut-on concilier énergie pour tous et développement durable ?

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