Il n’est de discours sur le développement durable qui ne fasse référence aux énergies nouvelles et renouvelables (ENR). Le premier qualificatif est important pour les démarquer de la grande hydraulique et des énergies traditionnelles comme le bois de feu. Voilà une utopie technique attractive pour répondre à la raréfaction des ressources et à l’impératif de baisse des émissions de gaz à effet de serre (GES). Formulée dès la fin des années 60, cette utopie n’a pas conduit jusqu’ici à des résultats impressionnants. Mais il semble que l’on passe actuellement à la vitesse supérieure. Une directive européenne de 2001 vise à accroître de 5,6 % à 11,8% en 2010 la part des ENR en Europe; une autre vise à développer les biofuels à hauteur de 5,7 % des consommations de carburants. Les organisations internationales proposent des plans de décollage de ces énergies dans les pays en développement avec un objectif de lutte contre la pauvreté. Que penser de cet engouement : pure rhétorique incantatoire ou prise au sérieux ?

On tentera ici un bilan sans complaisance, non pour refroidir l’enthousiasme, mais pour éviter que celui-ci ne conduise à des impasses. Ces énergies sont une composante importante d’un système moins générateur de tensions entre les États et entre l’humanité et son environnement naturel. Mais leurs coûts sont importants pour les budgets publics et les consommateurs ; leur développement, qui suppose qu’une valeur élevée soit attachée à la préservation de l’environnement et pénalise les énergies polluantes, ne pourra s’opérer à la vitesse et avec l’ampleur souhaitées si on ne réfléchit pas à la stratégie d’ensemble dans laquelle les insérer.

Contexte nouveau ou gesticulations ?

La relance des politiques d’appui aux ENR depuis 1990 tient à un consensus croissant sur les risques de changement climatique, aux tensions autour des hydrocarbures, aux incertitudes sur l’avenir du nucléaire. On peut citer la fixation de quotas volontaires dans l’Union européenne, ou, à une échelle plus large la Johannesburg Renewable Energy Coalition 1 et la conférence de Bonn (2004) sur les modes de coopération avec les pays du sud. Des pétroliers, comme Shell et BP, ou des électriciens, comme l’italien ENEL, affichent la même conviction : le vent, le solaire, la biomasse devraient permettre de couvrir 10 % des besoins mondiaux en 2010, voire 50% en 2050. Ce discours se fonde sur l’idée que les baisses de coût permettront à ces énergies de devenir compétitives.

Les modèles de prospective montrent bien leur place dans un contexte de maîtrise des émissions de GES. Pour une cible de 550 ppm de concentration, il faudrait autour de 5 Gtep 2 d’énergies non carbonées en 2050 (sur 15 Gtep au total) dans un monde qui connaîtrait une croissance économique de 2,5% par an et une baisse de l’intensité énergétique de 0,7% par an. Or ces énergies ne produisent en 2000 que 0,95 Gtep (dont 0,67 pour le nucléaire) 3. Pour répartir ces 5 Gtep, les uns (comme les prospectivistes de Shell) penchent pour 4 Gtep de renouvelables et un seul Gtep pour le nucléaire, d’autres retiennent la répartition inverse avec un Gtep seulement pour les renouvelables.

Car il y a deux lectures des contraintes rencontrées par ces deux types d’options. Pour les uns, la relance commerciale du nucléaire reste soumise à des problèmes d’acceptabilité sociale et aux risques d’investissements de cette filière très capitalistique, dans un contexte fortement soumis aux pressions du marché. Pour les autres, les ENR sont fortement contraintes par leur coût, ne particulier en raison de leur difficulté à mobiliser des économies d’échelle, par la concurrence des technologies bien établies et bon marché et par les externalités qu’elles ne manqueront pas de produire en cas de passage à une grande échelle. De plus, sauf accident, la hausse des prix des énergies fossiles ne sera ni assez radicale ni assez régulière dans les prochaines décennies pour déclencher spontanément des innovations massives sur ces filières. A l’inverse, le nucléaire serait prêt à redémarrer et à mobiliser les effets de taille et de série, si les conditions d’acceptation politique sont recréées.

La relance de la recherche sur les ENR est réelle, mais n’est pas à la hauteur d’une cible de 5 Gtep en 2050. BP a médiatisé son engagement dans les ENR en se rebaptisant temporairement Beyond Petroleum ! Il peut bien investir 1 G $ sur 5 ans dans les ENR, c’est une goutte d’eau par rapport à l’ampleur de ses investissements pétroliers. De même, le budget recherche-développement des ENR reste d’un ordre de grandeur inférieur à celui dont bénéficie la filière nucléaire. Un premier engouement de ce type avait eu lieu dans le monde (pas en France) après le premier choc pétrolier, puis un deuxième, plus significatif au début des années 80. Malgré de réels progrès, cela ressemble à une gesticulation méritoire autour d’une utopie apparemment raisonnable. La question, aujourd’hui, est donc de savoir si, pour de bon, pouvoirs publics et opérateurs privés enclenchent une mécanique susceptible d’impulser et de consolider l’envol des ENR dans différentes régions.

Dispersion spatiale et inertie des techniques

Les ENR doivent d’abord résoudre un problème de pénétration de l’innovation. L’inertie est énorme en raison de l’importance du capital technique et humain incorporé dans les systèmes existants et dans les institutions qui les accompagnent. Or ces systèmes se sont organisés autour d’atouts dont les ENR sont justement dépourvues : économies d’échelle associées aux formes centralisées de production et distribution, facilité de transport et de concentration, stockage. Les énergies renouvelables, elles, sont diffuses – ce qui interdit leur exploitation par des équipements de très grande taille –, parfois intermittentes et peu stockables. Leur palette est très diverse : chauffe-eau solaires qui se diffusent déjà dans les pays méditerranéens, centrales solaires thermodynamiques qui sont au stade de la recherche-développement, énergie des marées et des vagues, hydrogène à partir de biomasse. On se concentrera ici sur trois filières majeures pour montrer la diversité des obstacles à surmonter pour atteindre un large développement de ces technologies.

L’éolien victime du syndrome nimby ?

La production d’électricité par l’énergie du vent a émergé dans certains pays grâce à des subventions indirectes payées par les consommateurs via des tarifs d’achat ou des contrats longs à des prix fixés, sélectionnés par enchères. Cela a permis aux constructeurs danois et allemands d’enclencher depuis 1985 une trajectoire technologique faite d’améliorations croissantes et d’amener cette filière dans la zone de compétitivité pour la production électrique. L’industrie de l’éolien occupe 100 000 personnes dans le monde (40 000 en Allemagne, 15 000 au Danemark). Elle se re-développe aux Etats-Unis et décolle en Chine et en Inde.

L’association européenne des producteurs éoliens Ewea annonce 75 GW installés en 2010 et 180 GW en 2020 (produisant 440 TWh, soit l’équivalent du nucléaire français). Elle affiche un objectif de production du quart de l’électricité en Europe. Mais ce développement crée des problèmes techniques sur les réseaux. Vu son caractère intermittent, l’éolien doit s’intégrer dans un réseau électrique capable de compenser en temps réel les productions manquantes. Des investissements en capacités de réserve et de transmission s’avèrent nécessaires et les surcoûts d’équilibrage instantané sont élevés. Ils devront être intégrés par les électriciens et répercutés sur les consommateurs, en plus des surcoûts d’achat imposés (en gros deux fois le prix de revient de l’électricité ordinaire).

Un autre problème tient aux difficultés d’acceptabilité du déploiement à grande échelle des éoliennes, en raison de leur impact sur le paysage. C’est le syndrome nimby (not in my backyard), dont l’exacerbation peut amener les administrations à ralentir les implantations, quitte à s’écarter, comme en France, des objectifs fixés pour respecter la directive européenne. Une porte de sortie est le développement de l’off-shore à grande échelle (50 à 100 MW) dont les surcoûts seraient compensés par des économies de dimension. Les problèmes d’acceptabilité sont moindres, même s’il reste des contraintes d’implantation dans le domaine maritime. Les éoliennes sont des équipements à forte emprise spatiale. Ils nécessiteront de lourds investissements et seront plus coûteux que les moyens classiques pénalisés par les prix du CO2, sauf dans des zones bien délimitées.

La biomasse entre projet énergétique et projet agricole

L’avantage de la biomasse est d’être stockable. Mais l’efficacité nette de la capture d’énergie solaire par les plantes est inférieure à 0,5% et la faible densité énergétique qui en découle renvoie à un problème de collecte. Or ajouter les coûts énergétiques de la collecte à ceux de la production et de la transformation peut conduire à un bilan énergétique tout juste positif.

Le bois de chauffe connaît un nouvel essor, soutenu par de véritables filières industrielles et commerciales. Mais ce sont les biocarburants qui, dans l’éventail des bioénergies possibles font l’objet de l’effort principal : alcool à partir de plantes à forte teneur en amidon (blé, pomme de terre, maïs), ou en sucre (canne à sucre, betteraves), additif au diesel à partir de colza, utilisation de la ligno-cellulose des déchets de ces cultures ou de cultures de taillis à rotation rapide. L’important plan pro-alcool brésilien ne fait plus figure d’exception. La promotion des bio-carburants est en cours de consolidation aux Etats-Unis et dans l’Union européenne. D’autres pays (Inde, Malaisie, Chine, Thaïlande, Argentine) s’y intéressent. Mais leur coût total demeure élevé (0,7 à 0,8 €/l contre 0,1 à 0,2 €/l pour les carburants classiques), ce qui rend nécessaire une politique de subvention ou de défiscalisation.

Depuis l’utilisation des surplus de sucre au Brésil à la fin des années 70, ces politiques ont été engagées en réponse à des crises dans l’agriculture, reflétant le poids de groupes d’intérêt de ce secteur. En Europe, les cultures bioénergétiques constituent un substitut aux primes de mise en jachère dans le cadre de la Pac. Mais ces politiques ne sont pas gratuites. Aux Etats-Unis, la production des 8,4 Mt d’éthanol à partir de la gigantesque production de maïs est soutenue par 1,2 G$ de garantie de revenu minimum et une défiscalisation totale. En France, si l’objectif de 2 Mt en 2010 est tenu sur la base d’une défiscalisation de 0,5 €/l, ce sont environ 1,2 G€ par an qui seront à récupérer en relevant d’autres impôts. Un choix acceptable socialement pour soutenir l’agriculture et préserver l’environnement, mais qui posera un problème sérieux si des objectifs plus ambitieux, après 2010, forcent à mettre en culture plus d’un million d’hectares aujourd’hui en jachère.

On pourra certes sortir de l’impasse des coûts de transformation en changeant la taille des usines de distillation (aux Etats-Unis, elle est de 10 à 50 fois supérieure aux unités françaises) et par un accent mis sur la filière ligno-cellulosique/alccol, davantage porteuse d’innovation. Mais il faudrait mettre de côté peu à peu les filières centrées sur le biodiesel produit à base d’oléagineux, issues de compromis politiques de court terme. C’est au niveau mondial que va se jouer le sort des biocarburants. Ils font déjà l’objet de commerce entre Brésil et Etats-Unis, jouant sur les différences de rendements agricoles et de coût de la transformation (le moindre coût de main-d’œuvre joue un rôle important). Mais on ne peut ignorer, même pour le Brésil, le conflit d’usages des terres que la promotion à grande échelle des cultures énergétiques provoquerait avec les cultures alimentaires.

Le photovoltaïque, des limites intrinsèques

Le photovoltaïque est souvent associé à des visions idéalisées : celle d’individualisation des productions électriques ou celle, plus généreuse, de la promotion de l’électrification décentralisée dans les pays du sud. Mais pour l’heure, les ruptures technologiques nécessaires afin de le rendre compétitif pour fournir les réseaux, sont loin d’être atteignables : le coût actuel d’investissement d’un système photovoltaïque est sept fois plus élevé que celui d’une éolienne ou d’une centrale au charbon propre.

L’Allemagne et le Japon appuient les ventes par le rachat de l’électricité produite à 20 fois le prix de gros et par des subventions à l’installation de 100 000 toits photovoltaïques, pour parvenir à passer à la production de panneaux PV en grande série. On peut attendre une baisse des coûts d’un facteur deux ou trois, mais elle sera insuffisante pour en faire une énergie compétitive dans les pays industrialisés, sauf pour les sites non raccordés au réseau. Or le marché des sites isolés est surtout situé dans le tiers monde, mais il y est important surtout en termes de développement en accélérant l’accès à l’électricité de populations excentrées, et non en termes de contribution à la demande agrégée. Et il ne faut pas sous-estimer les difficultés financières et contractuelles à surmonter, pour passer à une échelle significative par rapport l’immensité des besoins.

Rendre l’utopie mobilisatrice

Les ENR ne parviendront sans doute pas, à horizon prévisible, à prendre une part décisive des marchés énergétiques sans une forte évolution du contexte de leur déploiement. Pour les filières électriques, la production en série ne compensera pas l’absence d’économies de dimension imposée par leur faible densité. Pour les filières bio-carburants, la complexité des enjeux liés à l’agriculture et à l’usage des sols pose des défis redoutables, y compris en termes environnementaux. Enfin, on ne saurait sous-estimer les réserves de contre-attaque que recèlent les hydrocarbures et le charbon face à la progression technologique des ENR.

Les choses peuvent changer à deux conditions : l’adoption par la communauté internationale d’objectifs ambitieux de décarbonisation de l’économie, et, pour des raisons géopolitiques, une priorité donnée à la sortie de la dépendance pétrolière. Il est urgent de bien analyser les structures incitatives à mettre en place, et de se rappeler que toute chose a un coût. Un des dangers, en effet, est de prolonger les situations de coûts masqués, de fausse gratuité, source de rentes multiples et d’inefficacité. La défiscalisation des biocarburants doit être compensée par la hausse d’autres impôts avec, si on n’y prend garde, des coûts réels importants. De même, les subventions sont source de rentes pour de grands acteurs agro-industriels. Pour les ENR-électriques, les surcoûts des obligations d’achat imposées aux fournisseurs d’électricité se répercutent nécessairement sur les consommateurs. On chiffre ainsi à 2G€ le coût de l’aide implicite des consommateurs à l’éolien français en 2010. Se posent alors des problèmes redistributifs, comme en Allemagne, où le succès du photovoltaïque passe par des transferts importants vers des particuliers riches investissant en « toit PV ». Pour les pays en développement, les ENR ne contribueront à lutter contre la pauvreté que dans des cas très précis et sous réserve de mettre en place les institutions financières et les compétences locales pour installer et entretenir les équipements. Cette réflexion sur la forme des systèmes d’incitation révèle une question plus fondamentale, invitant à ne pas faire des ENR une utopie pensée isolément d’un contexte.

Si on veut faire vraiment pivoter nos systèmes énergétiques vers un profil économe en ressources, à basses émissions en GES et respectueux de l’environnement, il faudra bien en venir à une forme de vérité des coûts. Des taxations élevées sur les énergies polluantes devraient bénéficier aux ENR et limiter le recours à des politiques de subventions dont on sait mal mesurer l’efficacité. Cette démarche de rationalisation devrait surtout inciter à regarder du côté de l’efficacité des usages de l’énergie. Faute de quoi, il n’y a aucune chance pour que les ENR soient disponibles en masse pour répondre aux défis posés à nos sociétés au 21e siècle.

Pour relever ces défis, il faudra recourir à toutes les technologies du côté de l’offre et à la séquestration de carbone (d’ici à vingt ans). Mais on voit aussi ressortir l’importance d’agir sur la croissance de la demande d’énergie partout dans le monde. C’est bien plus par les consommations d’énergie que par le développement plus ou moins important de telle ou telle source que se différencient les scénarios de long terme. Les scénarios d’insouciance conduisent à une consommation de 25 Gtep et trois fois plus d’émissions de GES en 2050, les scénarios efficaces permettent de se contenter de 12 à 15 milliards de Gtep. Il s’agit donc d’interroger les dynamiques de demande (dans les transports par exemple, avec des mobilités qui ne sont pas toutes choisies). Les ENR seront en bonne place dans cette approche; par nature décentralisées, elles bénéficieront d’une dynamique institutionnelle similaire à celle de la maîtrise de l’énergie et épousant au mieux les réalités locales. Maîtriser la demande leur donnera le temps nécessaire à leur maturation, sans volontarisme excessif, dont le coût se retournerait contre elles.

Dominique Finon, Jean-Charles Hourcade