Energie : peut-on compter sur le Soleil ?

Le Soleil, une étoile proche qui inonde la Terre d'une énergie constante. Crédit : Nasa/ESO/GSFC/DMSP/C&E Photos

Le Soleil est une étoile qui inonde la Terre d'une énergie inépuisable, et ce, pour des milliards d'années encore. À l'heure où la crise énergétique guette, Ciel & Espace a mené l'enquête : le Soleil peut-il être une alternative aux énergies fossiles ?
Réponse dans son numéro de septembre 2012, en kiosque le samedi 25 août.

Une étoile, c'est une centrale nucléaire
En quelques heures, la Terre reçoit du Soleil autant d'énergie que tous les peuples en consomment en une année. Cette manne trouve son origine au cœur du Soleil, qui est l'étoile la plus proche.

Là, la force de gravité est telle que la température atteint 15 millions de degrés et que les atomes d'hydrogènes, comprimés les uns contre les autres, fusionnent en hélium. Cette réaction produit de l'énergie sous forme de rayonnement. C'est cette énergie que le Soleil envoie dans toutes les directions dans l'espace. C'est cette énergie qui le font briller.

La Terre, petit capteur
Notre planète se trouve à 150 millions de kilomètres du Soleil. Et elle ne capte qu'une infime partie de toute l'énergie produite par l'étoile. Il suffirait pourtant de ne capter que le six-millième de cette énergie reçue pour couvrir la consommation énergétique mondiale. Aujourd'hui, le solaire ne fournit que 0,2% de la production totale...

Une enquête complète dans Ciel & Espace
Dans son numéro de septembre 2012, Ciel & Espace publie une enquête sur les promesses énergétiques du Soleil. Ou comment la plus proche étoile pourrait contribuer à résoudre la crise énergétique.

En complément de ce dossier, David Fossé, de Ciel & Espace, a interrogé sur la question un spécialiste des questions énergétiques, Pierre Papon, professeur émérite à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de Paris.

Pierre Papon. Crédit : DR

Ciel & Espace : Après deux décennies d'éclipse, le thème de l'énergie solaire fait un retour en force dans les débats sur l'énergie. Pour quelle raison ?
Pierre Papon : Il y a deux raisons, en fait. La première est l'évolution préoccupante du climat. Dans les sociétés développées, même si la crise économique l'a mise au second plan, il y a une volonté de réduire la part d'énergie produite en émettant des gaz à effet de serre. Pour cela, il faut se tourner vers les énergies renouvelables ou le nucléaire. La seconde raison, c'est que le coût de production du kilowattheure (kWh) ne cesse de baisser depuis vingt ans dans le secteur des énergies renouvelables. Économiquement, l'énergie solaire n'est pas encore compétitive, mais il y a une tendance. Les Espagnols, par exemple, assurent que leurs centrales solaires à concentration concurrencent désormais les turbines à gaz, au moins pendant l'été lorsqu'elles bénéficient d'un bon ensoleillement.

Vous mettez en avant des raisons écologiques et économiques. La problématique de l'énergie n'est-elle pas avant tout une crise des ressources, notamment en pétrole ?
P. P. : Pas vraiment. La source principale d'énergie pour produire de l'électricité dans le monde, aujourd'hui, c'est le charbon. Et il y en a encore des réserves énormes. Aucune pénurie n'est à craindre avant au moins 150 ans. Idem pour le gaz naturel, surtout si l'on compte les ressources "non conventionnelles" comme les gaz de schiste, qui représentent déjà près d'un quart de la production de gaz aux États-Unis. À moins de décisions politiques fortes pour limiter les émissions de gaz carbonique, les grandes ressources de gaz découvertes ces dernières années risquent bien de concurrencer le développement de la filière solaire pendant quelques décennies.

Pour des raisons économiques ?
P. P. : Oui. La filière solaire nécessite encore de gros investissements en recherche et développement (R&D). Pour le moment, elle n'est pas rentable (sauf pour le chauffage de l'eau). Or, la crise économique rampante limite les possibilités de financements. Le solaire pourrait faire les frais de cette conjonction entre la crise économique et la découverte de nouvelles ressources de gaz. C'est un peu ce qui s'est passé au début des années 1980. Après le choc pétrolier de 1973, les pays développés ont investi dans la recherche sur les énergies renouvelables, parce qu'ils cherchaient à diversifier leurs approvisionnements énergétiques. Mais lorsque le coût du pétrole a baissé de nouveau, et que la situation politique s'est stabilisée, les crédits sur ces recherches ont plongé. Je l'ai bien vu quand j'étais directeur général du CNRS. Ce qui se disait au ministère de l'Industrie à l'époque, c'était en gros : "Le nucléaire fonctionne, le pétrole baisse. Pourquoi investir ailleurs ?" C'est dommage : pour faire émerger une nouvelle filière technologique, il faut un effort durable, sur des dizaines d'années.

Quels sont les pays qui investissent aujourd'hui dans l'énergie solaire ?
P. P. : Le Japon fait des efforts continus depuis vingt ans sur le solaire photovoltaïque. Depuis la catastrophe de Fukushima, le pays mise encore davantage sur cette technologie et sur les énergies renouvelables en général. Les États-Unis investissent beaucoup dans toutes les filières et veulent exercer une suprématie. Il en va de même de la Chine qui a une stratégie industrielle dans ce secteur. L'Allemagne est en très bonne position, ainsi que l'Italie. L'Espagne a fait beaucoup pour le solaire thermodynamique, mais sa situation économique n'incite guère à l'optimisme pour la R&D dans les années à venir.

Et quelle est la situation de la France ?
P. P. : Nous sommes à la traîne. Alors que notre pays possédait une avance indéniable dans le solaire au cours des années 1980, il n'y a aujourd'hui aucune société française parmi les vingt premières entreprises mondiales du secteur. Nous avons privilégié le nucléaire et n'avons pas fait grand-chose pour soutenir les nouvelles filières. Je vous donne juste un exemple : en Allemagne, qui est un pays pourtant moins ensoleillé que la France, la production d'eau chaude par chauffage solaire est cinq fois plus importante que chez nous. Paradoxal !

Qu'attendez-vous du débat sur la transition énergétique qui doit s'ouvrir à l'automne ?
P. P. : Trois choses. D'abord que la question de l'efficacité énergétique dans l'habitat soit attaquée de front : comment faire plus d'économie d'énergie dans ce secteur ? Quelles incitations fiscales mettre en œuvre pour y parvenir et pour financer la R&D ? Il faut, par exemple, un vrai débat sur la taxation de l'énergie et la taxe carbone. Je souhaite aussi une discussion sur le long terme : quelles sont les options sur la table, sans idéologie ? Quel rôle pour les énergies renouvelables et pour le nucléaire d'ici 2050 ? Enfin, j'espère que nous discuterons de la coopération européenne : que pouvons-nous faire en commun sur le plan technique, industriel et scientifique ?

Dans son "scénario 450", compatible avec l'engagement de limiter la hausse de la température mondiale de seulement 2 °C avant 2100, l'Agence internationale de l'énergie estime que 4 % de l'électricité sera produite par cellules photovoltaïques en 2035, et 3 % par solaire thermodynamique. Pourquoi si peu ?
P. P. : Essentiellement pour des raisons de compétitivité. Le prix de production du kWh solaire est aujourd'hui 5 à 10 fois plus élevé que le prix de l'électricité nucléaire. Dans vingt ans, il devrait être encore au-dessus du prix du marché, sauf probablement dans les régions à fort ensoleillement. Cela dit, l'extrapolation du scénario 450 permet d'espérer une électricité totalement décarbonée à l'horizon 2060, dont la moitié serait produite par énergie solaire, et peut-être la production de carburants synthétiques. Cela supposera bien sûr d'avoir résolu les problèmes d'intermittence de l'ensoleillement par un stockage performant de l'électricité.

Justement, que pensez-vous des projets d'acheminement de l'énergie solaire depuis les zones désertiques comme le Sahara vers les grands pays consommateurs, via de gigantesques lignes électriques ?
P. P. : Je suis sceptique. Ces projets me semblent être avant tout être des projets industriels, imaginés pour vendre des câbles électriques, des turbines, des alternateurs, etc. Tirer des lignes sur des milliers de kilomètres coûte très cher ! Et puis est-on prêt à voir passer près de chez soi ces lignes à haute tension ? Rien que tirer une nouvelle ligne entre l'Espagne et la France, c'est compliqué...
L'autre objection est que ces projets s'appuient sur des centrales thermodynamiques, dont l'efficacité repose en grande partie sur l'existence de ressources d'eau et sur le pouvoir réfléchissant de miroirs. Est-ce qu'elles supporteraient les vents de sable ? Tout cela me paraît assez utopique.

Certains ingénieurs voient dans l'énergie solaire la promesse d'un nouveau type de société. Partagez-vous ce sentiment ?
P. P. : Il est certain que l'énergie a toujours joué un rôle important dans l'histoire des civilisations. À la fin de l'Empire romain, par exemple, l'Italie comptait trois millions d'esclaves. Toute la société en dépendait. L'aventure de l'énergie nucléaire a été associée au secteur militaire. La transition énergétique qui s'annonce impliquera forcément du neuf, sans doute dans l'organisation des villes, et donc dans les modes de vie. Mais allons-nous vers une "civilisation du solaire" ? Je ne le crois pas. En tout cas, pas dans ce siècle. De toute façon, ce n'est pas nous qui piloterons cette transition ! C'est la Chine, c'est l'Inde. En matière d'énergie, je crois qu'il faut être pragmatique et ne pas faire trop d'idéologie.
(1) www.pierrepapon.fr/.

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