Chaque fois qu’il fait jour grâce à la lumière du Soleil, nous sommes baignés par des milliards de grains de lumière, les photons. Mais d’où viennent-elles, ces bien curieuses particules, ces « quantas d’énergie » tout à la fois invisibles, de masse nulle et se déplaçant à une vitesse égale à sept fois et demie le tour de la Terre par seconde ?

Leur naissance a lieu au cœur du Soleil, une peu paisible maternité à 15 millions de degrés et 200 milliards de fois la pression atmosphérique terrestre. À ce niveau de température et de pression, les noyaux d’hydrogène sont propulsés les uns contre les autres en se transformant en noyaux d’hélium. Ce processus génère des noyaux dont la masse est légèrement plus faible après cette fusion qu’avant celle-ci. Or, depuis Einstein et sa géniale équation e = mc², on sait que l’énergie, c’est de la matière. Cette différence de masse correspond donc à une transformation en énergie, laquelle est libérée sous forme de particules énergétiques : les photons.

Ceux-ci atteignent ensuite la zone radiative du Soleil au-dessus du cœur, épaisse de 300 000 km. La densité y est encore si élevée que les photons entrent sans cesse en collision avec d’autres particules ou les atomes ionisés d’hydrogène et d’hélium. La progression des photons est à ce stade si chaotique qu’il leur faut entre 10 000 et 170 000 années pour s’extirper de cette zone radiative. Un peu comme dans une foule compacte où, si chacun se heurte en tous sens, seuls quelques-uns finissent par être expulsés au hasard des collisions.

Les photons qui y parviennent traversent alors la tachocline, une zone de transition à 200 000 km de la surface et arrivent dans une zone très turbulente, la zone convective, où la température diminue à 2,5 millions de degrés. Le périple des photons n’est pas fini : poussés vers l’extérieur par le bouillonnement de la matière solaire, puis happés par d’immenses colonnes de gaz, il leur faut trois mois pour émerger des gaz de l’atmosphère solaire et atteindre la surface visible du Soleil, la photosphère. Enfin seuls et libres de voyager sans entraves !

Huit minutes plus tard, certains finiront déjà leur course en heurtant la Terre. D’autres mettront 40 h pour arriver sur Neptune, aux confins du système solaire. La plupart poursuivront dans le silence éternel des espaces infinis…

Résumons ce stupéfiant parcours : il a fallu aux photons entre 10 000 et 170 000 ans pour s’extirper du cœur radiatif du Soleil, trois mois pour en franchir les couches supérieures, puis 8 min pour arriver sur Terre. Les photons qui vous permettent de lire ce texte viennent donc de voyager durant environ 100 000 ans. Créés au cœur d’un infernal chaudron bien avant l’arrivée d’homo sapiens, ils ont subi des milliards de milliards de milliards de collisions avant de nous parvenir gratuitement, partout sur Terre, nous procurant dans leur finale terrestre collision à la fois de la lumière, une douce énergie et notre nourriture grâce à la photosynthèse des plantes. Sans photons, pas de lumière, pas de plantes, pas d’humains.

Merci et chapeau bas, braves et généreux photons !

Univers ou Métaverse ?

Le créateur d’Amazon, Jeff Bezos, s’est payé un petit tour dans l’espace. Un amusement à 550 millions de dollars par minute, une broutille pour « l’humain le plus riche de l’Univers ». Marc Zuckerberg, patron de la tentacule Facebook, nous promet tout simplement de recréer l’Univers. Un univers nommé « Metaverse » où « une nouvelle réalité numérique créera une expérience immersive, dans un espace-temps propre » et où « un avatar ou un hologramme permettra aux différents acteurs du Metaverse de se rencontrer ». Enchanteur, non ?
Quant à son rival Elon Musk [Space X, Tesla, ndlr], il est convaincu que l’Univers n’est en fait qu’une simple simulation numérique : « Je pense qu’il existe beaucoup, beaucoup de simulations. Vous pourriez aussi bien les appeler réalité, ou les appeler multivers. »
Pour eux, l’Univers est donc à la fois un terrain de jeu, de rivalité et de conquête. Leur nouveau Far-West. Mais qu’est-ce que l’Univers réel, celui dans lequel nous et notre planète poursuivons notre commune aventure ?
Pour percevoir l’étendue et la matérialité de l’Univers réel, écoutons ce que nous enseignent les astrophysiciens aidés de leurs incroyables outils, sur Terre ou dans l’espace : c’est stupéfiant et donne le tournis.
La Terre est en rotation sur son axe à 1 600 km/h à l’équateur, et révolutionne autour du Soleil à 100 000 km/h. Ce double mouvement de rotation se conjugue avec un troisième : le Soleil et son système solaire tournent aussi autour du centre de la Voie lactée à une vitesse de 230 km/s, soit trois mille fois plus vite qu’un TGV. Plus rapide encore : notre galaxie navigue dans l’espace à près de… 2,3 millions de km/h. Le temps de lire ce billet, vous aurez donc parcouru en voyageant dans l’Univers l’équivalent de six fois le tour de la Terre !
À l’œil nu, nous ne voyons de l’Univers qu’environ 3 000 étoiles, toutes situées dans notre galaxie, la Voie lactée, ainsi qu’une seule autre galaxie, Andromède. Or, une galaxie de taille moyenne comporte entre 100 et 200 milliards d’étoiles, et le nombre de galaxies vient d’être réestimé à 2 000 milliards. L’Univers observable serait donc habité de 200 à 400 millions de milliards de milliards d’étoiles.
Dès lors, on imagine l’Univers très massif et bourré d’énergie. Double erreur : il est quasi vide, ne contenant en moyenne qu’un seul proton pour 4 m³. Et de nombreux astrophysiciens estiment que l’énergie totale de l’Univers est strictement égale à… zéro, la quantité d’énergie positive sous forme de matière étant très exactement annulée par l’énergie négative sous forme de gravitation. Furieusement négaWatt, l’Univers !
Le vrai Univers, celui que le génie humain peu à peu découvre, est donc fabuleusement extraordinaire, ravalant le Métavers et autres fariboles prétendument « universelles » au rang de microscopiques et risibles prétentions.
Pour les Grecs, au commencement du monde était Chaos, le désordre. Du hasard de celui-ci naquit la Terre-Mère, Gaïa, mais aussi Nyx, la nuit, Tartare, les ténèbres de la Terre, et Érébos, les ténèbres des enfers.
Voulant singer l’Univers en marchandisant Gaïa, Jeff, Marc et Elon se pensent l’égal des dieux. Espérons que cet infernal trio n’engendrera pas Nyx, ni Tatare ou Érébos…

À l’évidence, les ressources énergétiques du sous-sol – pétrole, charbon, gaz et uranium – seront de plus en plus rares, onéreuses et même cannibales, car nécessitant de plus en plus d’énergie pour produire de l’énergie.

Angoissés, nous imaginons alors que notre avenir ne sera que pénurie d’énergie et conflits pour se l’approprier. Or, c’est faux : nous avons de l’énergie en abondance ! Et pour découvrir la source de ce trésor, c’est tout simple : il suffit de lever les yeux.

Notre angoisse repose en effet sur une erreur de vision : la Terre est certes une sphère aux ressources finies, mais elle n’est pas toute seule dans son système thermodynamique… Prenons un peu de hauteur, un zoom arrière à partir de notre position. À 100 000 km d’altitude, la Terre entière nous apparaît, jolie petite boule flottant dans l’espace, bleue comme une orange. Poursuivons quelques millions de kilomètres. Apparaît alors le système thermodynamique dans lequel nous baignons : la Terre, le Soleil et l’espace sidéral.

Toute la vie sur notre planète repose sur les échanges d’énergie de ce trio : le Soleil, dont la surface est à 6 300°C, arrose en permanence la Terre d’un flux constant d’énergie. Ce rayonnement est réfléchi ou absorbé dans l’atmosphère, les océans, les sols, capté par les plantes ou les masses d’air. Puis, la Terre rayonne à son tour vers les confins de l’espace où ne subsiste que le rayonnement diffus cosmologique, dont la température est de - 272°C, juste au-dessus du zéro absolu. Tous ces échanges radiatifs, entre 6 300°C et - 272°C, maintiennent la Terre à 15°C en moyenne.

Le Soleil est donc l’infatigable moteur de ce trio et la Terre, l’heureuse bénéficiaire, miraculeusement tempérée, de ce système thermodynamique. Un moteur extraordinaire : il vivra encore 4,5 milliards d’années, 15 000 fois le temps qui nous sépare des premiers Homo sapiens. Chaque seconde, il rayonne mille fois l’équivalent de l’énergie consommée sur Terre durant un an. Et il gère tout seul et gratis ses propres déchets nucléaires.

Or, de jour en jour, se confirme une excellente nouvelle, peut-être la plus importante pour la survie de notre espèce depuis le début de ce millénaire : nous savons maintenant capter massivement l’énergie de ce moteur. En seulement 10 ans, le prix moyen du photovoltaïque a été divisé par 5,5. L’éolien est devenu une énergie non carbonée deux fois moins chère à la production que l’EPR. Et le gaz renouvelable offre des possibilités de stockage massif de l’énergie.

Aucune pénurie énergétique n’est donc à craindre pour les siècles des siècles : notre bon vieux Soleil y pourvoira ! Mais à deux conditions. Que l’on cesse au plus vite nos addictions aux énergies extractives du sous-sol. Et que l’on ne se laisse pas de nouveau piéger par le mirage de l’abondance : sobriété et efficacité sont des préalables impératifs.

Le XVIII^e siècle fut celui des Lumières. Les deux suivants furent obscurcis par les matières extraites du sous-sol, générant l’illusion d’une toute-puissance énergétique avec son cortège d’inégalités, de pollutions et de conflits sans fin. Arrêtons de courber l’échine vers les énergies du sous-sol. Levons la tête vers le Soleil, le remerciant pour sa générosité. Faisons de notre siècle le siècle de la Lumière.

Successivement RTE (853 pages), négaWatt (197 pages) et l’Ademe (844 pages) viennent ces derniers mois de publier leurs scénarios sur notre avenir énergétique jusqu’à 2050. Trois pavés très documentés, fruit du travail de dizaines d’ingénieurs, sociologues et prospectivistes armés d’outils complexes de modélisation. Trois sommes pas assommantes, car c’est une part de nos vies futures qu’elles explorent.

Quels enseignements tirer de ces travaux herculéens ? Leur ampleur peut effrayer et les commentaires restent trop souvent succincts et rapides. Leur comparaison appelle en effet une importante réserve et ils recèlent de nombreuses pépites trop peu mises en exergue.

La réserve, tout d’abord : seuls les scénarios Ademe et négaWatt sont des scénarios énergétiques et non simplement électriques. Contrairement à son intitulé, le rapport de RTE « Futurs énergétiques 2050 » se limite en effet au seul système électrique, soit 23 % de la consommation d’énergie finale de la France. Le système gazier, la biomasse sont ainsi quasiment absents de l’analyse, alors que la complémentarité entre les vecteurs « électricité » et « gaz » est l’une des clés d’une transition énergétique réussie.

Trois pépites, ensuite. La sortie du rapport de RTE s’est focalisée sur le nucléaire au point d’occulter une conclusion pourtant essentielle : tous les scénarios étudiés s’appuient sur un très haut niveau d’énergies renouvelables électriques, allant de 50 à 100 % du mix de production. Même le scénario N03 de RTE qui laisse la plus grande place au nucléaire intègre cinq fois plus d’éolien et sept fois plus de photovoltaïque en 2050 qu’en 2019 !

Par ailleurs, tous les scénarios RTE, y compris les scénarios de sortie totale du nucléaire, ont été établis sur des niveaux de qualité et sécurité de fourniture aux usagers au moins égaux à ceux du réseau actuel : de quoi battre définitivement en brèche les idées reçues sur l’impossibilité d’avoir plus de 30 % de renouvelables variables, sur les risques de black-out ou bien les « trains qui ne partiront pas s’il n’y pas de vent ».

Concernant les coûts du système électrique, RTE a calculé que le coût d’une transition vers 100 % renouvelables serait du même ordre de grandeur que des scénarios de prolongation du nucléaire : en 2050, le coût complet du système électrique pour une trajectoire de consommation « Sobriété » s’établirait, d’après les six scénarios étudiés, entre 51 et 66 milliards d’euros par an. Celui de la trajectoire « de Référence », plus consommateur de 90 TWh, serait quant à lui entre 58 et 77 milliards d’euros par an, donc un peu plus coûteux. Un tel constat est parfaitement logique : moins de consommations – donc plus de négawatts – implique moins d’investissement en moyens de production, transport, distribution, flexibilité et stockage.

Ces projections 2050 de RTE, comme celles de l’Ademe et de négaWatt, feront date parce qu’elles confirment qu’un système électrique 100 % renouvelable est faisable, tout aussi sécurisé et pas plus onéreux. Mais, pour le découvrir, il faut ne pas se satisfaire de ce que certains voudraient trop hâtivement en conclure. Regarder tout le film et non pas uniquement la bande-annonce pour apprécier vraiment le scénario.

Au Nunavut, chez les Inuits, un ours polaire parcourt tranquillement la banquise par - 40 °C. Sur les rives de l’Antarctique, un manchot empereur résiste à des blizzards soufflant à 200 km/h. Dans le nord du Canada, une petite grenouille des bois subit des gels intenses. Or, pour affronter ces froids glaciaux, tous trois sont simplement à poils, à plumes ou même toute nue.

Dans un environnement aussi hostile, un humain dévêtu succomberait à une mortelle hypothermie. Mais eux, comment font-ils pour supporter ces froids extrêmes, sans abri, sans vêtements et sans le moindre appareil
de chauffage ?

Les ours polaires ont depuis longtemps inventé… la polaire, c’est-à-dire les supers isolants minces. Les longs poils de leur fourrure, tous orientés dans le même sens, bloquent l’air et chaque poil est lui-même une fibre creuse emprisonnant l’air dans son canal central. Et lorsqu’il paresse au soleil, le rayonnement solaire après réflexions le long des poils de son blanc pelage finit par réchauffer sa peau noire. Eh oui, pas raciste pour deux sous l’emblématique plantigrade : la peau de l’ours blanc est noire…

Le manchot empereur, quant à lui, est recouvert de quatre couches de petites plumes raides, incurvées, si rigides qu’elles restent plaquées les unes contre les autres même par vent violent. Sous son plumage, une couche de graisse sert à la fois d’isolation et de réserve stratégique permettant de très longs jeûnes en période de couvaison. Mais, c’est bien connu, on s’enrhume par les pieds, surtout sur la banquise ! Le manchot empereur, excellent thermicien frigoriste, a développé un système sanguin qui lui évite de se geler les petons tout en économisant l’énergie : dans ses pattes le sang chaud descend par une artère et échange, avant d’arriver aux pieds, une grande partie de sa chaleur avec les veines voisines d’où remonte le sang refroidi par le contact avec le sol glacé. Ses pieds se maintiennent alors à une température de 0,4 à 1,9 °C, dissipant très peu de chaleur vers le sol tout en évitant toute gelure.

Scénario négaWatt et doubles mixtes

Tous les cinq ans, l’association négaWatt publie une nouvelle version  de son scénario de trajectoire de transition énergétique. Six mois avant une Présidentielle afin que notre futur énergétique ne soit pas un impensé du débat électoral …

Que retenir de ce nouvel opus, le cinquième depuis 2003, fruit de 18 mois d’un intense travail et de l’intelligence collective d’une vingtaine de « scénaristes »  ?

Pour avoir participé étroitement à l’élaboration de ces cinq scénarios, j’ai le sentiment que l’exercice est de plus en plus difficile. Non par lassitude, l’enthousiasme est intact. Non par manque d’imagination, c’est plutôt de son excès dont nous nous méfions par volonté de bâtir une trajectoire robuste.

Difficile en réalité parce que 2050 se rapproche. Deux générations nous séparaient du milieu du siècle lors de l’élaboration de notre tout premier scénario en 2003. Il n’en reste plus qu’une aujourd’hui, et la durée qui sépare 2022 de 2050 est aussi courte que celle qui déjà s’est écoulée depuis 1994 et, par exemple, l’apparition des premiers ordinateurs Macintosh…

Ensuite, en 2003, on parlait encore peu du climat. Quelques climatosceptiques péroraient allègrement sur les plateaux de TV, et les climatologues évoquaient 2100. Aujourd’hui, ceux-ci considèrent que le sort de notre climat se joue dans les 15 prochaines années, bien avant 2050.

Malgré cette double difficulté, ce scénario nouveau apporte son lot de belles avancées. Il confirme que la sobriété énergétique n’est plus une option mais un impératif. Qu’elle forme avec l’efficacité un double mixte permettant d’allier l’intelligence sur nos usages et sur nos équipements.

Ce scénario 2022 consolide aussi une intuition développée depuis le scénario 2012. La transition a besoin d’une autre alliance, d’un deuxième double mixte, ou plutôt double mix : celui que forme l’électron et la molécule de gaz, tous deux bien sûr d’origine renouvelable. 

Une paire astucieusement complémentaire : à l’électron la souplesse, la facilité de transport. À la molécule la capacité complémentaire de stockage, y compris massif pour sécuriser les faiblesses de l’électron lorsque le vent ou le soleil font défaut.

Certains imaginent volontiers un autre double mixte, un « en même temps » nucléaire et énergies renouvelables. Pas sûr que ces dernières aient besoin de s’encombrer d’un partenaire onéreux et hégémonique, au jeu risqué car vieillissant, et surtout plein de déchets…

Quinze ans après

Cent billets déjà ! D’où la curiosité de relire mon tout premier billet, paru il y a 15 ans avec le n° 26 : tient-il encore le coup ? Ou bien est-il dépassé, erroné voire ridicule ?

Ce billet épinglait sans détours trois équipements remarquables : le pont de Millau, l’avion A380 et le réacteur de fusion ITER, « trois réalisations qui ont en commun […] de constituer des prouesses technologiques, d’être des modèles de coopération entre chercheurs et ingénieurs, de se situer toutes les trois en France… et de ne servir à rien. Pire : ces trois équipements prestigieux vont aggraver nos problèmes au lieu de les résoudre ». Bigre ! 15 ans plus tard, ce jugement sans appel est-il toujours mérité ?

Le pont de Millau est sans conteste une fabuleuse réalisation, un trait de génie léger et monumental entre deux rives dont la fluidité esthétique me laisse stupéfait à chaque passage. Mais le beau viaduc, emblème autoroutier par excellence, séduit aussi 1 200 camions
par jour tandis qu’on laisse mourir d’anémie le ferroutage et un exceptionnel réseau ferré de lignes et de
gares secondaires…

L’A380 fut aussi une prouesse technologique étonnante. Mais l’avion géant a participé à la croissance explosive du trafic aérien, passé de 2 à 4,3 milliards de passagers depuis ce premier billet de 2006 ! Bel éléphant blanc victime de son gigantisme, la production de l’A380 a cessé, carnet de commande vide. Stoppé par les exigences de rentabilité commerciale et non par des contraintes écologiques : 24 ans après le Protocole de Kyoto, le kérosène n’est toujours pas taxé et les transports aériens internationaux, encore non comptabilisés dans les bilans nationaux des émissions de gaz à effet de serre.

Quant au réacteur de fusion ITER, autre prouesse scientifique et technologique, il est loin, très loin d’assurer une production d’énergie « inépuisable, abondante et propre » comme le louent ses promoteurs. Même ceux-ci n’envisagent pas que la fusion puisse atteindre avant 2080, voire 2100, un niveau industriel écologique et économique acceptable. Et l’on peut parier, au vu des formidables avancées de ses vrais concurrents, l’éolien et le photovoltaïque, qu’il n’y aura même pas de match ; les renouvelables ont sur ITER 60 ans d’avance, utilisant dès aujourd’hui le soleil avec bon sens au lieu de vouloir orgueilleusement le recréer un jour sur Terre.

15 ans après, la conclusion du tout premier billet reste donc mot pour mot d’une cruelle actualité : « Nous sommes de nouveau à bord du Titanic. Mais cette fois-ci, nulle surprise : l’iceberg est localisé par satellite au centimètre près. Pour éviter la collision, il suffirait que notre navire commun adopte une allure plus sobre, que l’on améliore l’efficacité des chaudières et – pourquoi pas ? – que l’on change le navire pour un vaisseau profitant de l’énergie du vent, de la chaleur et des électrons du soleil.

L’énergie éolienne n’est en rien renouvelable, elle pollue gravement la nature ! Les éoliennes sont la négation de l’écologie ! ». 

Celui qui s’exprime n’est pas un spécialiste de l’énergie mais le très médiatique Stéphane Bern⁽¹⁾, expert en familles royales et bibis colorés de la reine Elisabeth II. « Les éoliennes, ça détruit la faune et la flore⁽²⁾ », ajoute-t-il, comme si, tel l’agent orange, leurs seules présences décimaient nos plantes et nos fleurs. Et qu’il fallait les mettre toutes … en berne.

Haro donc sur les éoliennes, ces pelées, ces galeuses d’où viennent tous nos maux ! Les vents mauvais de la démagogie soufflèrent alors en rafale : « Un véritable saccage de notre environnement ! », assèna la présidente d’un parti qui fait Front face à ces envahisseuses étrangères. « Un scandale national ! », s’étouffa le Président des Hauts-de-France⁽³⁾, prêt à leur couper les pâles.

Face à cette tempête, rappelons quelques réalités.

Les éoliennes sont moches ? Infiniment moins que nos hideuses entrées de villes dont on aimerait que l’ignoble laideur affole Stéphane Bern bien plus que ces ingénieux moulins, merveilles d’aérodynamisme.

Elles assassinent des oiseaux ? Selon les mesures de la LPO elle-même, une éolienne provoque la mort de 0,3 à 18 oiseaux par an. Un seul chat en liberté en tue quarante⁽⁴⁾. Faut-il dès lors éradiquer les chats ? Les vitrages des gratte-ciels ? Les lignes électriques HT ? Supprimons d’abord les arrachages de haies et les pesticides, et nos amis à plumes chanteront à nouveau.

Elles sont plus chères que le nucléaire ? C’est faux depuis déjà une décennie, et selon un récent rapport⁽⁵⁾ les coûts de l’énergie éolienne vont continuer de baisser. D’ici à 2030, l’éolien terrestre sera à 33 €/MWh, l’éolien en mer entre 48 €/MWh (posé) et 64 €/MWh (flottant). Les coûts du nucléaire, eux, ne cessent de grimper et se situent déjà à plus de 100 €/MWh.

Savez-vous comment se nomme cette petite machine de 3 à 100 l, constituée de 1 000 milliards d’unités fonctionnelles travaillant en synergie, de 100 000 km de très fins tuyaux et d’un système de pompage capable de fonctionner sans panne 2,5 milliards de fois ? Ne cherchez pas très loin, cette extraordinaire machine… c’est vous! Oui, vous ou plutôt votre humaine enveloppe corporelle. Votre très intime habitat écologique. Comme toute machine, elle a besoin d’énergie, qu’elle trouve bien sûr dans nos aliments. Encore faut-il que ceux-ci soient transformés, perdant donc une partie de leur contenu énergétique. Pour 2 200 kcal d’aliments ingérés, le processus de leur transformation en consommera 15 %, ne nécessitant que 15 W en permanence, sauf repas pantagruélique. Pas mal pour un processus qui met en branle un enfourneur-déchiqueteur (la cavité buccale), des capteurs d’analyses chimiques instantanées (les papilles gustatives), un système de lubrification (la salive), un brasseur-malaxeur (l’estomac) avec puissant traitement chimique (les sucs gastriques), puis une machine à laver (l’intestin grêle) munie d’un injecteur (la pastille duodénale) distribuant un liquide dégraissant et désintégrateur (les sucs digestifs produits par le foie et le pancréas). Avec, bien sûr, au final, un indispensable dispositif scato-évacuatif…