Choix énergétiques et impacts sur les sociétés - Maxicours

Choix énergétiques et impacts sur les sociétés

Objectifs
  • Comprendre que l'équilibre du système Terre est menacé.
  • Analyser les impacts de choix énergétiques majeurs (exemple du nucléaire).
  • Comprendre les critères des choix énergétiques et le mix énergétique.
  • Comprendre l’inertie des systèmes face à l’urgence de la situation.
  • Comprendre comment aller vers la transition écologique des sociétés. 
Points clés
  • Pour qu’une adaptation efficace aux changements inéluctables soit mise en place, et que l’impact négatif soit atténué, les choix énergétiques supposent une compréhension globale du système Terre.
  • Les choix énergétiques doivent tenir compte de nombreux critères : disponibilité des ressources et adéquation aux besoins, impacts (climatique, écologique, sanitaire, agricole), gestion des risques, faisabilités, conséquences économiques et sociales.
  • L’analyse des choix conduit souvent à une recherche de diversification ou d’évolution des ressources.
  • Les durées longues, liées à l’inertie de certains systèmes (infrastructures énergétiques, transports, production industrielle) doivent être confrontées à l’urgence de l’action.
  • La transition écologique repose sur la créativité scientifique et technologique, comme sur l’invention de nouveaux comportements individuels et collectifs (consommations, déplacements).
Pour bien comprendre
  • Les risques naturels (SVT)
  • L’énergie
  • La transition écologique

Les besoins en énergie liés aux activités humaines ne cessent d’augmenter et les conséquences sur le système Terre sont telles que la situation actuelle nécessite d’opérer une transition énergétique.

Cette transition est de notre responsabilité humaine et nos choix énergétiques doivent se faire en tenant compte des ressources disponibles, des besoins, des conséquences économiques et sociales, ainsi que des impacts environnementaux.

1. L'équilibre du système Terre est menacé
a. Le système Terre
Pour une efficacité optimale de la transition énergétique, il est nécessaire de comprendre le système Terre dans son ensemble.

Le système Terre est l’ensemble composé des éléments suivants.

  • La lithosphère : c’est l’enveloppe rigide de la Terre.
    Elle comprend la croute terrestre et la partie supérieure du manteau.

    La lithosphère
  • L’atmosphère : c’est l’enveloppe gazeuse qui entoure la Terre, c'est-à-dire l’air qui nous entoure.
    Elle est constituée de plusieurs couches.

    L’atmosphère
  • L’hydrosphère : c’est l’ensemble de l’eau sous toutes ses formes, qu’elle soit liquide, solide, ou gazeuse.
    Exemples
    Les océans, les rivières, les lacs, les glaciers, la neige, la vapeur d’eau.
  • La biosphère : c’est l’ensemble des organismes vivants et de leurs écosystèmes.
    Il s’agit donc de la faune, de la flore et de leurs milieux de vie, qu’ils soient dans les océans, sur la Terre ferme, ou dans l’atmosphère.

La composition du système Terre
b. L'équilibre du système Terre

Le système Terre est le siège de nombreuses interactions naturelles (entre les différents éléments qui le composent), mais aussi d’interactions anthropiques (entre les éléments de ce système et les activités humaines).

Depuis la fin du XIXe siècle, l’industrialisation a fortement modifié le système Terre : son équilibre est menacé.

Remarque
On peut citer l’augmentation du niveau des océans, l’augmentation des phénomènes climatiques extrêmes, la biodiversité en forte baisse, la pollution atmosphérique, ou encore la diminution de la calotte glaciaire.

Depuis les années 1980, la prise de conscience de ces changements impose de faire des choix énergétiques qui doivent prendre en compte le système Terre dans son ensemble.

La science du système Terre, nécessaire pour étudier les choix énergétiques, intègre toutes les disciplines scientifiques telles que la biologie, la chimie, la physique et les mathématiques.

Les scientifiques doivent travailler de concert pour rechercher une adaptation efficace aux changements climatiques et minimiser les impacts négatifs.

2. Les impacts de choix énergétiques majeurs : exemple du nucléaire
a. Le choix énergétique du nucléaire en France
L’énergie nucléaire permet de produire de l’énergie électrique sans combustion, grâce à la fission des atomes d’uranium 238.
Le nucléaire en France

En France, environ 70 % de l’énergie électrique est produite par les centrales nucléaires alors que, dans le monde, 70 % est produite par les centrales thermiques à flamme (charbon et gaz).

La France compte actuellement une soixantaine de réacteurs.


Centrale nucléaire près de Lyon
L’histoire du nucléaire français

Le choix énergétique du nucléaire, typiquement français, a été fait dans les années 1970-1980.

Dans les années 1970, il existait des sites français d’extraction de l’uranium : celui-ci était alors facilement transporté vers les centrales et la France était autonome en énergie. Cet argument n’est plus valable car l’uranium est une ressource non renouvelable : la France n’en extrait plus, elle doit donc l’importer.

b. Avantages et inconvénients du nucléaire
Les avantages du nucléaire

Les avantages du nucléaire sont les suivants.

  • Il y a peu d’émission de CO2 (gaz à effet de serre).
  • La puissance fournie est très élevée.
  • Le prix du kWh est faible.
  • Les centrales sont localisées dans des zones rurales, ce qui permet une redynamisation de ces zones (emplois, etc.).
  • Il y a une grande adaptation de la production par rapport aux besoins.
Inconvénients du nucléaire

Les inconvénients du nucléaire sont les suivants.

  • Les accidents sont rares mais très graves.
    Exemple
    À ce jour, la plus grande catastrophe nucléaire civile s'est produite en Ukraine à Tchernobyl, le 26 avril 1986.
    L'explosion d'un réacteur de la centrale est à l'origine d'un nuage radioactif 100 fois plus puissant que ceux issus des explosions militaires d'Hiroshima et de Nagasaki en 1945.

    On ignore le nombre de civils tués, mais on sait que près de 800 000 civils et militaires ont été expédiés sur les lieux afin de porter secours aux populations et que 50 000 d'entre eux ont directement travaillé sur le site de l'explosion afin de le recouvrir d'une chape de béton.
  • Les centrales nucléaires françaises vieillissent, ce qui représente un danger.
  • Le cout de la maintenance ou du démantèlement est très important.
  • On utilise des déchets radioactifs qui ont une demi-vie très élevée (plusieurs millions d’années) et qui sont très dangereux.
c. L'avenir du nucléaire

La recherche scientifique et technologique cherche à réduire les impacts négatifs du nucléaire.

Voici deux exemples de projets qui vont dans ce sens.

Construction de réacteurs EPR

Des réacteurs EPR sont en construction, ce qui va permettre d’améliorer la sureté et la rentabilité. 

Un réacteur EPR est un réacteur de 3e génération, qui fonctionne sur les mêmes principes que ses prédécesseurs, mais qui utilise des techniques plus sures et plus efficaces.

Remarque
En 2020, on dénombre six réacteurs EPR dans le monde, dont un qui se trouve en France (en Normandie).
Projet ITER

Le projet ITER vise à démontrer que la fusion nucléaire pourrait permettre de produire une immense quantité d’énergie sans déchets radioactifs.

Ce projet regroupe 35 pays, se déroule en France (en région Provence-Alpes-Côte d’Azur) et devrait s’achever en 2035.

3. Les critères des choix énergétiques et le mix énergétique
a. Les critères des choix énergétiques
Pour effectuer une transition écologique, il faut tenir compte et analyser de nombreux critères, tant scientifiques que sociologiques et économiques.

On peut citer les critères les plus importants à prendre en compte pour prendre une décision.

  • Disponibilité des ressources : proximité de rivières, zone très ventée et/ou très ensoleillée, etc.
    Exemple
    Il vaut mieux installer des panneaux photovoltaïques dans les zones fortement ensoleillées, afin de produire de l’énergie électrique avec un bon rendement.
  • Adéquation aux besoins.
    Exemple
    La production d'une centrale nucléaire est facilement ajustable, ce qui permet d'adapter au mieux la production d'énergie en fonction des besoins d'une zone géographique.
  • Impacts climatiques.
    Exemple
    Il faut arrêter les centrales à énergie fossile, qui sont la principale cause des émissions de gaz à effet de serre, donc du réchauffement climatique.
  • Impacts écologiques.
    Exemple
    Il faut favoriser les ressources locales afin de diminuer la part du transport, qui est une cause de pollution atmosphérique.
  • Impacts sanitaires.
    Exemple
    Lors de l’extraction des métaux rares servant à la fabrication des panneaux photovoltaïques, il est important de mieux protéger les populations car des produits toxiques sont utilisés.
  • Impacts agricoles.
    Exemple
    Il faut limiter l’utilisation de surfaces agricoles pour l’exploitation de biocarburants, ou pour l’installation d’éoliennes.
  • Vulnérabilité et gestion des risques.
    Exemple
    Il faut prendre en compte les risques de séismes lors des choix de zones d’installation de centrales nucléaires.
  • Conséquences économiques.
    Exemple
    Lors de la construction et de l’exploitation de centrales de production d'électricité, il faut veiller à ce que cela crée des emplois.
  • Conséquences sociales.
    Exemple
    Lors de la construction d’un barrage hydraulique dans un endroit donné, il faut prendre en compte l’éventuel déplacement de la population.

Dans une zone géographique donnée, l’analyse de ces éléments et la volonté d’une transition énergétique amènent à diversifier les ressources et à modifier le mix énergétique.

b. Le mix énergétique
Le mix énergétique est la répartition des différentes sources d’énergie primaire consommées dans une zone donnée (un pays, une région, ou plus localement, une commune par exemple).

Le mix énergétique varie énormément d’un pays à l’autre.


Mix énergétique de la France, en 2019
4. L'inertie des systèmes face à l'urgence de la situation

Le réchauffement climatique de la Terre doit conduire à des mesures urgentes, mais la grande difficulté à modifier rapidement certains systèmes est un frein à la transition énergétique souhaitée.

Certains systèmes, comme les infrastructures énergétiques, les transports ou encore la production industrielle, possèdent en effet une grande inertie, ce qui signifie qu’il est difficile de changer leur fonctionnement.

a. Les infrastructures énergétiques
Les infrastructures énergétiques désignent toute l’organisation et les équipements liés à la production, au transport, au stockage et à la distribution de l’énergie électrique.

Les infrastructures énergétiques sont difficiles et très longues à modifier car elles sont construites et organisées depuis de nombreuses années, de même qu’elles dépendent du fonctionnement de nos sociétés et de la géopolitique extérieure.

Il est pourtant nécessaire de les modifier, si un pays veut changer son mix énergétique.

Exemple
Une grande partie de l’énergie repose sur le pétrole.
Si, en France, l’énergie fossile issue du pétrole est remplacée par d’autres sources d’énergie, c’est toute la filière liée au pétrole (son transport, son stockage, sa distribution, etc.) qui doit s’adapter.

De plus, le pétrole est en grande partie importé depuis les pays du Golfe (Arabie saoudite, Bahreïn, Émirats arabes unis, Koweït, Oman, Qatar). Les relations géopolitiques de la France avec ces pays seraient donc fortement impactées.
b. Les transports

L’activité économique du monde repose en majeure partie sur la logistique des transports de marchandises, qui consomment environ 30 % de l’énergie consommée totale. Leur organisation possède également une très grande inertie.

Diminuer les transports à l’échelle planétaire permettrait de réduire le réchauffement climatique.

Exemple
Des tomates produites en Espagne, qui sont transportées en camion, passent par la France puis transitent par le port de Hambourg, avant d’être à nouveau expédiées en France par camions.
c. La production industrielle
La production industrielle désigne la production liée aux secteurs industriels : cette production inclut notamment l’extraction et la transformation des matières premières, ou encore la production de tous les biens.

L’industrie mondiale consomme environ un quart de l’énergie totale consommée et un tiers de l’électricité. Elle est donc un pilier incontournable du changement climatique. L’urgence de la transition écologique mondiale, ainsi que sa dépendance énergétique, doivent l’amener à muter vers une gestion plus performante de sa consommation d’énergie.

Mais l’industrie mondiale est une énorme organisation, avec tout ce que ça comporte en termes de logistique, d’emplois, de bâtiments, d’usines, de machines, de réglementations, etc. Son évolution est donc très lente, comparativement à l’urgence du changement climatique souhaité.

Exemple
Les pays émergents concentrent une part importante de la production industrielle (exemple du Brésil), ce qui explique leur essor et leur intégration dans le commerce mondial.

Leurs infrastructures industrielles sont relativement récentes, ces pays ne sont donc pas prêts à les modifier car cela pourrait impacter leur développement économique.
5. Aller vers la transition écologique
La transition écologique correspond à des théories et à des mises en pratique qui visent à satisfaire les besoins en énergie sans épuiser les ressources naturelles, de manière durable, équitable et sure.
a. L'aide de la science
La recherche scientifique et technologique est essentielle pour inventer, créer, développer et faire évoluer des modes de production d’énergie ayant le moins d’impacts néfastes possibles sur le système Terre.

De nombreuses technologies innovantes sont étudiées dans tous les domaines scientifiques.

Exemple 1 – L’arbre à vent

Prototype de l’arbre à vent, créé en Bretagne

Inspirée de la nature, l’arbre à vent est une construction qui ressemble à un arbre, avec de nombreuses petites éoliennes qui ressemblent à des feuilles. Cet « arbre » mesure quelques mètres de haut et peut être installé dans n’importe quel jardin ou parc en ville.

Ses éoliennes-feuilles peuvent produire de l’électricité avec un vent assez faible, dès 7 km/h, alors qu’une éolienne classique nécessite un vent plus fort, au minimum de 50 km/h. Cette caractéristique pourrait permettre de pallier le problème d’intermittence des éoliennes classiques.

Exemple 2 – Les routes solaires

Piste cyclable solaire, aux Pays-Bas

La surface d’occupation des sols par des routes est gigantesque, l’idée est donc d’utiliser cette surface pour y intégrer des panneaux photovoltaïques. Ces panneaux pourraient servir à produire de l’électricité pour des besoins proches (habitations par exemple), à chauffer la route en cas de verglas, ou encore à incorporer des signaux lumineux pour la signalisation.

b. La nécessité d'adopter de nouveaux comportements

Adopter de nouveaux comportements est essentiel pour opérer et réussir la transition écologique.

La transition écologique se fera nécessairement à travers les décisions et changements de mode de vie de chacun, individuellement et collectivement.

Exemples de changements individuels

Voici quelques exemples de changements individuels nécessaires pour assurer la transition écologique.

  • Choisir les transports en commun, faire du covoiturage.
  • Mieux isoler son habitation.
  • Réduire ses déchets.
  • Consommer des aliments de saison.
  • Moins consommer de viande.
Exemples de changements collectifs

Voici quelques exemples de changements collectifs qui ont pour objectif la transition écologique.

  • Depuis 1995, presque 200 États et organismes se réunissent une fois par an lors des COP (conferences of the parties) : il s’agit de grandes conférences internationales sur le climat. 
    Organisées par les Nations unies, l’objectif de ces conférences est de trouver des accords et de prendre des mesures pour faire baisser les émissions de gaz à effet de serre, afin de limiter le réchauffement climatique.
    Exemple
    C’est lors de la COP21, qui s’est tenue à Paris en 2015, qu’il a été décidé de limiter le réchauffement climatique à 2 °C d’ici 2100.
  • Les lois gouvernementales permettent d’inciter ou d’obliger à rénover les bâtiments, de taxer les pollueurs, de dégager des subventions pour aider les pays plus pauvres à faire le pas des investissements.
    En effet, l’efficacité énergétique est cruciale pour les pays émergents et ils doivent se développer tout en participant à l’effort écologique.
    Exemple
    Lors de la COP15 à Copenhague en 2009, il a été décidé que les pays développés verseraient 100 milliards de dollars par an aux pays en voie de développement pour les aider à opérer leur transition écologique.

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