Les besoins énergétiques mondiaux s’élèvent à environ 150’000 TWh par an. Le rayonnement solaire annuel est au moins 10’000 fois plus important. Nous recevons donc chaque année gratuitement suffisamment d’énergie renouvelable pour tous les habitants de la planète. Les défis tiennent à la distribution fluctuante et inégale de ce rayonnement solaire, ce qui impose de trouver des solutions pour convertir, stocker, transporter et utiliser toute cette énergie. Car sans énergie en quantité suffisante, nous ne pourrons pas conserver notre prospérité et notre qualité de vie élevées. C’est ce que montre très clairement l’indice de développement humain des Nations Unies.
Par le professeur Gian-Luca Bona, professeur émérite de photonique à l’EPFZ et à l’EPFL, Executive Committee Member de la SATW (Académie suisse des sciences techniques)
Au cours des dernières décennies, notre économie a prospéré grâce aux carburants et combustibles fossiles bon marché et à des technologies innovantes, mais au prix d’un réchauffement climatique global. C’est ce que les scientifiques du GIEC nous expliquent, preuves à l’appui, depuis 30 ans. Le défi mondial consiste donc à permettre à quelque dix milliards de personnes de vivre de manière écologique et socialement équitable sans mettre à mal les ressources existantes et le climat. Pour parvenir à un système énergétique résilient et durable, il faut privilégier des concepts fonctionnant en circuit fermé, mais sans perdre de vue la sécurité d’approvisionnement, la compatibilité environnementale (c’est-à-dire la neutralité carbone) et un accès à l’énergie équitable et abordable pour tous. Ce trilemme énergétique, comme on l’appelle, exige des solutions innovantes et impose de repenser tout l’approvisionnement en énergie. Nous sommes là face à un défi sociétal que nous ne pourrons relever qu’ensemble.
Nous aurons besoin de plus d’électricité
Pour la Suisse et pour son industrie, ce défi est riche d’opportunités : les énergies renouvelables sont d’ores et déjà exploitables, les techniques pour le faire sont au point et sous réserve de leur déploiement à l’échelle industrielle, elles offriront des débouchés extrêmement prometteurs. Pour relever avec succès les défis auxquels fait face le système énergétique suisse, une approche systémique et raisonnée s’impose. Différents modèles montrent que c’est la transformation du système énergétique qui constitue la solution la plus avantageuse à long terme, à condition que l’efficacité énergétique progresse encore et qu’en matière énergétique, la Suisse soit rattachée à l’UE. Selon les scénarios énergétiques 2050 de la Confédération, nous aurons besoin d’environ 90 TWh d’énergie renouvelable supplémentaire pour remplacer les produits fossiles. C’est beaucoup si l’on considère que nos besoins en énergie se monteront à environ 200 TWh par an. Et nous aurons besoin de beaucoup plus de courant électrique, surtout pour la mobilité individuelle et les pompes à chaleur. Un développement accéléré de la filière photovoltaïque devrait nous permettre de produire entre 15 et 24 TWh. L’énergie éolienne pourrait également apporter une contribution nettement plus conséquente, mais les problèmes d’acceptation auxquels se heurte la filière devront être levés. Malheureusement, le courant ainsi produit ne sera pas disponible de manière prévisible, ni quand nous en aurons besoin. En raison des fluctuations quotidiennes, mais surtout saisonnières, nous devrons stocker cette électricité. Il est déjà question de l’arrêt forcé des installations photovoltaïques en été, quand la surproduction fait que les prix de l’électricité deviennent négatifs. Les possibilités de stockage local par les particuliers sont limitées, et nos réseaux ne sont pas conçus pour une production fluctuante et décentralisée. Il faudra donc réaliser des investissement dont les coûts seront élevés, et nous aurons intérêt à optimiser, mais aussi à élargir l’éventail des options techniques.
Le navire-citerne Starlight remonte le Rhin à Bâle. Source: iStock
Nous devrons avoir la possibilité de stocker l’électricité bon marché sous forme chimique, car nous aurons toujours besoin de carburants et de combustibles pour la mobilité et les utilisations industrielles. La production de carburants de synthèse pour
l’aviation et ses 200’000 vols par jour ou pour le trafic lourd et la navigation et leurs énormes besoins de carburants bon marché représente à elle seule une tâche immense. Pour la transition de notre système énergétique, nous aurons besoin de
sources d’énergie renouvelables stockables (d’une saison à l’autre) et transportables, mais aussi exploitables au mieux sur l’infrastructure existante. Les carburants de synthèse issus de circuits fermés en font partie. Les calculs basés sur les perspectives énergétiques 2050+ de la Confédération montrent que les besoins en carburants durables en Suisse se situent dans une fourchette de 30 à 60 TWh par an. Si nous parlons de concepts Power-to-X, c’est parce qu’une pluralité de solutions sera nécessaire. X désigne des gaz (H2, NH3, méthane, …), mais aussi des agents énergétiques liquides (méthanol, éthanol et hydrocarbures supérieurs), et l’utilisation de la chaleur industrielle pour le chauffage fait également partie du concept. Enfin, la répartition inégale du rayonnement solaire local et saisonnier évoquée plus haut nous oblige à prévoir une proportion considérable d’importations.
La transition énergétique est un projet intergénérationnel que nous devons mener à bien ensemble.
Une chance unique pour l’économie suisse
Une diversification technique et logistique d’une telle ampleur peut sembler complexe, mais elle augmente la résilience grâce à la diversité. Aujourd’hui, des solutions systémiques, qui passent par le contrôle (internet des objets, capteurs) et l’exploitation optimisée des données par l’intelligence artificielle, s’imposent pour parvenir à un système énergétique renouvelable, efficace et résilient. Il y a là une opportunité unique pour notre économie, car nous avons une longue expérience dans la mise au point, la production industrielle et l’exportation de solutions systémiques complexes. Nous sommes passés maîtres dans la diversification technique innovante, l’hydroélectricité classique, le couplage chaleur-force, les batteries, l’hydrogène, les carburants de synthèse, mais aussi dans la diversification de nos filières d’importation et des possibilités technologiques. Nos universités, nos instituts de recherche et nos start-ups innovantes ont produit une pluralité de solutions techniques qui ne demandant qu’à être industrialisées et financées pour renforcer durablement notre place économique. Mais pour l’instant, ces opportunités ne sont guère exploitées. Les investisseurs et les grandes entreprises internationales se disent découragés par les contraintes bureaucratiques et le climat d’investissement qui règnent en
Suisse, et préfèrent investir dans le Power-to-X à l’étranger. Notre société d’abondance aurait-elle perdu toute capacité de saisir les opportunités quand elles se présentent? Un exemple tiré de l’histoire suisse démontre qu’il vaut la peine d’investir dans l’avenir. Lorsque le tunnel ferroviaire du Gothard a été ouvert en 1882, l’électrification des chemins de fer s’est rapidement imposée comme une nécessité pour s’affranchir du charbon importé. La première ligne ferroviaire électrifiée en Suisse a été le tramway Vevey-Montreux-Chillon en 1888. L’électrification de la ligne du Gothard a été achevée dès 1924. Bien entendu, la volonté première était de remplacer le charbon venu de l’étranger par de l’hydroélectricité indigène. Mais rapidement, ce choix a permis à l’industrie locale de réaliser des innovations remarquables dans la construction de
locomotives, de les exporter et de contribuer ainsi à la prospérité générale. Le courage d’innover s’est avéré payant à long terme, malgré la césure de la Première Guerre mondiale et le marasme économique qu’elle a provoqué. Le système énergétique du futur exige la mise en place rapide d’une pluralité de solutions (dont les technologies à émissions négatives) et constitue une chance unique pour notre société. Pour que l’innovation avance, il faut une volonté politique et collective. À nous de relever ce défi ensemble !
