Énergie, choix de développement et futur climatique : cours de Tle

Pour vivre, se chauffer, se déplacer, produire des objets ou faire fonctionner Internet, les sociétés consomment de l'énergie. Or la manière de produire cette énergie a des conséquences sur le climat. C'est le fil conducteur de ce chapitre : comment les choix énergétiques, qui sont des choix de développement, déterminent-ils le futur climatique ?

Le programme de terminale en enseignement scientifique rassemble cette question dans une partie intitulée « Énergie, choix de développement et futur climatique ». Elle part d'un constat : la consommation mondiale d'énergie augmente fortement, et elle repose surtout sur les combustibles fossiles.¹

Dans les chapitres précédents, tu as étudié l'atmosphère terrestre, la complexité du système climatique et le climat du futur. Ici, on change de point de vue : on ne se contente plus de décrire le climat, on regarde ce qu'on peut faire et ce que cela implique.

Ce cours ne cherche pas à te dire quel choix est « le bon ». Les sciences apportent des données, des modèles et des projections ; les choix relèvent aussi de considérations économiques, sociales et politiques. Ton travail d'élève est de savoir lire ces informations, de repérer ce qu'elles disent vraiment et ce qu'elles ne disent pas.

Le premier constat est simple. La consommation mondiale d'énergie est en forte augmentation, et elle fait majoritairement appel aux combustibles fossiles.¹ Les combustibles fossiles sont le charbon, le pétrole et le gaz naturel.

Pourquoi cela pose-t-il un problème pour le climat ? Le dioxyde de carbone est identifié comme le principal gaz à effet de serre responsable du réchauffement de la planète.⁴ Brûler une énergie fossile produit donc un gaz qui s'accumule dans l'atmosphère : plus on en brûle, plus l'effet de serre se renforce. Tu l'as vu dans le chapitre sur la complexité du système climatique : l'atmosphère, l'océan et les surfaces continentales échangent de l'énergie, et un déséquilibre de ce bilan modifie la température moyenne.

Le lien est donc le suivant :

1. une population et des activités qui demandent plus d'énergie ;
2. une production qui repose surtout sur des fossiles ;
3. des émissions de CO₂ qui augmentent ;
4. un renforcement de l'effet de serre et un réchauffement.

Depuis la fin du XXᵉ siècle, on observe dans le monde un mouvement vers les énergies renouvelables.³ Il s'explique par plusieurs raisons qui s'ajoutent les unes aux autres, et pas seulement par le climat.

Ces motifs ne vont pas tous dans le même sens. Les deux premiers poussent à quitter les fossiles ; les deux derniers nourrissent la méfiance envers le nucléaire. Tous ont contribué à l'intérêt pour les énergies renouvelables (EnR). Pendant les années 2010, des sommes considérables ont été consacrées au solaire photovoltaïque et à l'éolien. Trois facteurs sont avancés : des politiques publiques qui encourageaient ces filières, des technologies devenues moins chères, et une conscience plus vive des enjeux climatiques.³

Cette diversité compte pour le climat. Les renouvelables ont progressé plus vite en Chine, en Inde, au Brésil et dans l'Union européenne ; dans cette dernière, les politiques climatiques ont soutenu les biocarburants, l'électricité « verte » et les pompes à chaleur.³ Cela illustre un point central du chapitre : les politiques publiques orientent fortement les choix énergétiques.

Pour réduire les émissions de CO₂ liées à l'énergie, plusieurs options existent. Aucune n'est parfaite. Comprendre un choix énergétique, c'est comparer avantages et limites de chaque option.

Le nucléaire (fission). Comparées aux énergies fossiles, les filières nucléaires produisent peu de CO₂ ; elles peuvent donc aider à diminuer les rejets de ce gaz à effet de serre.⁴ En mai 2018, trois pays (États-Unis, Canada, Japon) ont, par la voix de leurs ministres chargés de l'énergie, mis en route l'initiative NICE Future, qui défend le nucléaire à côté des renouvelables.⁴ Mais le nucléaire a aussi suscité des réserves : les accidents de Tchernobyl et de Fukushima et les controverses sur le traitement des déchets radioactifs ont pesé dans le choix de se tourner vers les renouvelables.³

Le gaz naturel. Il reste une énergie fossile. Selon les sources, développer fortement son usage n'atténuerait pas le problème du réchauffement climatique.⁴ C'est une bonne illustration d'un piège : remplacer une énergie par une autre n'aide le climat que si la nouvelle émet moins de gaz à effet de serre.

La fusion nucléaire. En 2021, aucune installation ne permettait de tirer de la fusion plus d'énergie qu'on n'en dépense. L'enjeu est de maintenir un plasma assez longtemps pour que l'énergie de fusion dépasse celle consacrée à chauffer les particules.⁴ Le projet international ITER réunit des chercheurs pour préparer un usage civil de cette énergie ; son réacteur est assemblé à Saint-Paul-lès-Durance, en France.⁴ La fusion est donc une piste de recherche, pas une solution disponible.

La pompe à chaleur. Elle sert au chauffage et à la climatisation. Elle exploite une énergie en partie renouvelable : une part de l'énergie qu'elle fournit vient de la chaleur que le sol emmagasine grâce au Soleil. Elle délivre aussi plus d'énergie thermique qu'elle ne consomme d'électricité.³ Ce n'est pas un miracle : elle déplace de la chaleur au lieu de la créer, et c'est pourquoi on peut obtenir plus de chaleur que d'électricité consommée.

Le solaire et l'éolien sont dits intermittents : leur production dépend de la météo, donc varie dans la journée et selon les saisons. Cette caractéristique est le principal défi d'un système électrique qui compterait beaucoup d'énergies renouvelables.

Pour répondre à l'intermittence, plusieurs leviers sont évoqués :

• le stockage de l'énergie (sous forme d'hydrogène ou dans des véhicules électriques servant de batteries mobiles) ;
• les réseaux électriques intelligents, qui permettent de mutualiser des millions de petites sources d'énergie ;
• des centrales pilotables en appoint.³

Le prospectiviste Jeremy Rifkin imagine une possible « troisième révolution industrielle », née du rapprochement entre le secteur de l'énergie et celui du numérique.³ C'est un point de vue de prospective et non un résultat de mesure : retiens-le comme une hypothèse défendue par un auteur, pas comme un fait établi.

Comment savoir quel sera le climat selon les choix faits ? On ne peut pas faire d'expérience sur la Terre entière. On utilise donc des modèles climatiques qui simulent le système et permettent de comparer des scénarios. D'après les ressources d'Éduscol, pour connaître l'évolution à venir du climat, on ne dispose que des projections réalisées par les climatologues.² Ces modèles ont été développés des années 1970 à nos jours.¹

Les ressources pédagogiques insistent sur le même point : en continuant tels quels nos façons de produire et de consommer, on s'expose à un emballement du climat, c'est-à-dire à son dérèglement.² La question posée aux élèves est alors : sommes-nous prêts à entrer dans un monde « décarboné » ?² Le terme désigne un système où les émissions de carbone sont très réduites.

L'océan joue un rôle central dans la machine climatique.² Un point du programme concerne l'accumulation d'énergie dans les océans, qui rend le changement climatique irréversible à des échelles de temps de plusieurs siècles.¹ Cela signifie que, même si les émissions étaient réduites, le système continuerait d'évoluer pendant très longtemps : plus tôt on agit, moins l'ampleur sera grande, mais on ne peut pas « revenir en arrière » rapidement.

Au bac comme en classe, on te demande souvent d'exploiter des documents puis de conclure avec un raisonnement. Voici une démarche simple pour une question du type « Quelle place donner à telle énergie dans l'avenir ? ».