Mark P. Mills (Senior Fellow au Manhattan Institute et membre de la faculté de la McCormick School of
Engineering and Applied Science de l’université Northwestern).
Le texte qui suit est le résumé d’un article publié par le Manhattan Institute en mars 2019. Le texte intégral de l’article peut être téléchargé ici.
Traduit de l’anglais par Camille Veyres.
Résumé
Depuis des décennies, un mouvement se développe pour remplacer les hydrocarbures, qui fournissent collectivement 84 % de l’énergie mondiale. Il a commencé par la crainte que nous soyons à court de pétrole. Cette crainte a depuis évolué vers la conviction que, en raison du changement climatique et d’autres préoccupations environnementales, la société ne peut plus tolérer de brûler du pétrole, du gaz naturel et du charbon, qui se sont avérés abondants.
Jusqu’à présent, l’éolien, le solaire et les batteries – les alternatives privilégiées aux hydrocarbures – fournissent environ 2 % de l’énergie mondiale et 3 % de l’énergie américaine. Néanmoins, une nouvelle affirmation audacieuse a gagné en popularité : nous sommes à l’aube d’une révolution énergétique basée sur la technologie qui non seulement peut remplacer rapidement tous les hydrocarbures, mais le fera inévitablement.
Cette « nouvelle économie de l’énergie » repose sur la conviction – pièce maîtresse du Green New Deal et d’autres propositions similaires, ici et en Europe – que les technologies de l’énergie éolienne et solaire et du stockage sur batterie vont avoir la même évolution que l’informatique et les communications, réduisant considérablement les coûts et augmentant l’efficacité.
Mais cette analogie de base veut ignorer les différences profondes, ancrées dans la physique, entre les systèmes qui produisent de l’énergie et ceux qui produisent de l’information.
Dans le monde des personnes, des voitures, des avions et des usines, l’augmentation de la consommation, de la vitesse ou de la capacité de charge entraîne l’expansion du matériel, et non sa réduction. L’énergie nécessaire pour déplacer une tonne de personnes, chauffer une tonne d’acier ou de silicium, ou faire pousser une tonne de nourriture est déterminée par des propriétés de la nature dont les limites sont fixées par les lois de la gravité, de l’inertie, de la friction, de la masse et de la thermodynamique – et non par un logiciel intelligent.
Cet article met en évidence la physique de l’énergie pour illustrer pourquoi il n’y a aucune possibilité que le monde subisse – ou puisse subir – une transition à court terme vers une « nouvelle économie de l’énergie ».
Parmi les raisons :
- Les scientifiques n’ont pas encore découvert, et les entrepreneurs n’ont pas encore inventé, quelque chose d’aussi remarquable que les hydrocarbures en termes de combinaison de faible coût, de haute densité énergétique, de stabilité, de sécurité et de portabilité.
- En termes pratiques, cela signifie que dépenser un million de dollars pour des éoliennes à l’échelle d’un service public ou des panneaux solaires produiront chacun, sur 30 ans de fonctionnement, environ 50 millions de kilowattheures (kWh) – tandis qu’un million de dollars équivalent dépensé sur une plateforme de schiste produit suffisamment de gaz naturel sur 30 ans pour générer plus de 300 millions de kWh.
- Les technologies solaires se sont grandement améliorées et continueront à devenir moins chères et plus efficaces. Mais l’ère des gains dix est révolue. La limite physique des cellules photovoltaïques (PV) en silicium, la limite de Shockley-Queisser, est une conversion maximale de 34 % des photons en électrons ; la meilleure technologie PV commerciale actuelle dépasse 26 %.
- La technologie de l’énergie éolienne s’est également beaucoup améliorée, mais là aussi, il ne reste plus de gain par 10. La limite physique d’une éolienne, la limite de Betz, est une capture maximale de 60% de l’énergie cinétique de l’air en mouvement ; les turbines commerciales dépassent aujourd’hui 40%.
- La production annuelle de la Gigafactory de Tesla, la plus grande usine de batteries au monde, pourrait stocker l’équivalent de trois minutes de la demande annuelle en électricité des États-Unis. Il faudrait 1000 ans de production pour fabriquer suffisamment de batteries pour deux jours de demande d’électricité aux États-Unis. Pendant ce temps, 25 kg à 100 kg de matériaux sont extraits, déplacés et traités pour chaque kilogramme de batterie produit.