La France et les métaux : Avertissement des deux Académies ( Sciences et Technologie)

 CF aussi sur ce blog https://vivrelarecherche.blogspot.com/2020/08/les-energies-renouvelables-sont-elles.html

Contexte : L’Académie des sciences et l’Académie des Technologies ont travaillé en commun et publiés un rapport intitulé : «  Stratégie d’utilisation des ressources du sous-sol pour la transition énergétique française Les métaux rares » (2018).

https://www.academie-sciences.fr/pdf/rapport/rc_transition_energie_0718.pdf

L’objectif de ce rapport est de conseiller les pouvoirs publics sur les besoins de la France, sur ses choix possibles, et suggérer des stratégies au cas par cas. « Chaque État doit donc se pencher sur la sécurité de l’approvisionnement en matériaux (matériaux minéraux, métaux de base et métaux plus rares), pour la transition énergétique mais aussi pour satisfaire l’ensemble des secteurs industriels utilisant des technologies de pointe. »

Domaine de l’étude : « Les besoins en matériaux sont évalués pour la production d’électricité renouvelable (éolien à terre et en mer, solaire photovoltaïque et thermodynamique, électrolyse et pile à combustible) ; la production d’hydrogène par électrolyse ainsi que son utilisation dans des piles à combustible ; le stockage d’énergie mobile pour les transports ; le stockage stationnaire d’électricité pour compenser l’intermittence de certaines ENR électriques ;  le stockage long terme d’autres vecteurs d’énergie (méthane, hydrogène, chaleur, air comprimé), et du CO2 dans le sous-sol. »

La méthode utilisée consiste à évaluer les quantités de matériaux nécessaires pour réaliser les objectifs énergétiques, au seul niveau national, des scénarios proposés par le gouvernement à l’horizon 2050 . Ce scénario prévoit 30 GW en électricité éolienne, 20 GW en électricité photovoltaïque et 100 % de véhicules électriques à batteries dès 2040

Faits saillants

1) Forte augmentation des demandes dues au développement des ENR. Le tableau présenté ci-dessous correspond à un parc éolien de 30 GW environ en 2030 (90 % d’éoliennes terrestres ayant 12 % de moteurs à aimants permanents , et 10 % d’éolienne en mer ayant 100 % de moteurs à aimants permanents) et à un parc solaire de 20 GW environ à l’horizon de 2030 .

Forts problèmes à anticiper sur Dysprosium (+660%) , Néodyme (+2400%) , Tellure, Indium (+280%) Cuivre (+220%) , Cobalt (+34900)

Et que l’on compare les ENR au nucléaire :

https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/minerals-used-in-clean-energy-technologies-compared-to-other-power-generation-sources ; https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions ; https://www.sfen.org/rgn/mineraux-transition-energetique-tension/

2) Le cas spécial du Cuivre, métal lié par excellence à la demandé électrique : Aux quantités nécessaires au développement des ENR s’ajoute le cuivre nécessaire aux câblages et aux moteurs des véhicules électriques, soit 3,2 millions de tonnes ou 19,5 milliards d’euros. Au total, et sous les hypothèses précédentes, le montant en matériaux estimés au cours actuel s’élève à 164 milliards d’euros

Ces tensions sur le cuivre ont fait l’objet d’une publication : Copper at the crossroads: Assessment of the interactions between low- carbon energy transition and supply limitations, Resources Conservation and Recycling. 163. 10.1016/j.resconrec.2020.105072.

“La pénétration des technologies à faible émission de carbone dans les secteurs des transports et de l’énergie (véhicules électriques et technologies de production d’énergie à faible émission de carbone) devrait augmenter considérablement la demande de cuivre d’ici 2050. Pour étudier comment les tensions sur les ressources en cuivre peuvent être réduites dans le contexte de la transition énergétique, nous examinons deux facteurs de politique publique : la mobilité durable et les pratiques de recyclage. Les résultats montrent que, dans le scénario le plus rigoureux, la demande cumulative de cuivre primaire entre 2010 et 2050 s’est avérée être de 89,4 % des ressources en cuivre connues en 2010. Ils soulignent également l’importance de la Chine et du Chili dans l’évolution future du marché du cuivre.

Voici l’évolution de la consommation de cuivre ; qui peut croire que c’est durable !

3) Le poids du véhicule électrique : le programme de véhicules électriques français examiné (2 millions de véhicules par an à partir de 2040 )fait appel à des quantités de lithium et de cobalt très élevées, qui excèdent, en fait et à technologie inchangée, les productions mondiales d’aujourd’hui, et ce pour satisfaire le seul besoin français 

L’analyse économique montre que le flux financier annuel global pour les seuls véhicules électriques à batteries est du même ordre de grandeur que celui des importations actuelles de pétrole pour assurer l’approvisionnement en carburant. Autrement dit, la voiture électrique nous place dans la même dépendance, et pour le même coût, des producteurs de lithium et Cobalt que la voiture thermique vis-à-vis des producteurs de pétrole !

Plus précisément, pour le lithium, 46000 tonnes contre 31000 tonnes extraites annuellement, pour le cobalt, 111000 tonnes contre 110000 extraites annuellement, pour le nickel, 173000 tonnes contre 2.2 millions extraites annuellement, pour l’aluminium, 2200 tonnes contre 59 millions produites annuellement,  le Manganèse 271.000 tonnes contre 18 millions extraites annuellement.

En dehors de la faisabilité technique déjà problématique (pour le lithium, au cours des 30 prochaines années, une croissance moyenne de 8 à 11 % est prévue, avec un taux de croissance maximal de 20 % au cours de la décennie 2020-2030. Etude Leuwen KU, 2002), l’effet sur les prix est tel qu’il risque de rendre la voiture électrique un produit de luxe.

À ces quantités s’ajoutent 3 080 milliers de tonnes de cuivre à raison de 70 kg par véhicule , pour un montant global , au cours actuel du cuivre, de 18 ,5 milliards d’euros .

Il y a là un goulot d’étranglement vraisemblable à court terme aura un impact sur le choix des technologies des voitures à moteur électrique.

Ainsi, si les moteurs électriques utilisent des aimants permanents, la consommation de certaines terres rares (le dysprosium et le néodyme), de samarium, de cobalt et de l’alliage aluminium-cobalt-nickel devient significative et peut peser sur les choix technologiques en fonction des capacités réelles d’approvisionnement. Nos choix technologiques seront contraints

 

4) La conclusion est pourtant assez optimiste…à condition d’ouvrit massivement des mines

 « La transition énergétique telle qu’envisagée nécessitera des quantités de matières premières très importantes pour les seuls besoins français, dont le coût cumulé d’ici 2050 n’est pas très éloigné de celui des importations de pétrole qui seraient nécessaires si cette transition n’avait pas lieu . L’étude des matériaux nécessaires montre que les situations de pénurie de nature à empêcher cette transition sont peu probables.

Des tensions ponctuelles sur les prix, qui pourraient avoir des conséquences négatives pour le commerce extérieur ou l’économie de la France, sont par contre peut-être inévitables . Le sous-sol national contient quant à lui des matériaux qu’il convient d’inventorier pour identifier ceux qui peuvent faire l’objet d’une exploitation satisfaisante au plan économique et au plan de l’environnement et de la santé.

On peut à ce stade considérer que cette transition peut constituer une opportunité de développer la recherch , l’industrie extractive et l’industrie des énergies nouvelles en France .

5) Les ressources en France

La France métropolitaine recèle des ressources potentielles non négligeables pour les métaux suivants dans les zones suivantes :

Li (Massif Central , Massif armoricain , Alpes)

Cu , Pb , Zn et certains métaux associés : Ge , In , (tous les massifs anciens et certaines formations sédimentaires)

Sn , Ta , Nb , Be (Massif Central et Massif armoricain)

Sb (Massif armoricain , Massif Central)

W (Pyrénées , Massif Central)

La Nouvelle Calédonie est évidemment la terre d’élection du nickel , mais le chrome y est aussi assez abondant , tandis que le cobalt est un sous-produit valorisable du nickel (site de Goro) , et pourrait être de plus en plus attractif étant donné la progression continue des cours du cobalt , très important à divers titres dans la transition énergétique .

La Guyane est bien connue pour son or , mais les roches très anciennes qui constituent le bouclier guyanais contiennent des indices avérés de Nb , Ta , W , Sn , Li , Ni , Co , ainsi que de platinoïdes.

A ceci s’ajoutent les ressources maritimes pour laquelle la France, selon les Académies est bien placée

Les ressources minérales marines , une ressource stratégique pour la France

Depuis les années 1970 , la France a été un des leaders de la recherche océanographique grâce aux synergies entre l’Ifremer , le CNRS et les universités. La France dispose du potentiel tant public (Ifremer , CNRS , Univer¬sité) que privé (Technip , Eramet et Areva-Orano) pour mener à bien les recherches scientifiques et développer les technologies , potentiellement révolutionnaires , pour l’accès à ces ressources minières

Les technologies d’exploitation et leurs coûts sont soit très incertains, soit uniquement connus par segment . Certains des procédés d’extraction sont encore en cours de développement/validation tandis que le stockage, la logistique et les traitements du minerai sont en cours d’étude . Mais c’est certainement sur les impacts environnementaux , leurs conséquences sur le vivant et sur les services rendus à l’humanité que la connaissance est la plus partielle et la plus critique. La France est le seul pays qui ait mené une évaluation scientifique des impacts environnementaux potentiels et de leurs conséquences . Ceux-ci peuvent être, à l’échelle de la ressource , considérables .

(J . Dyment et al, , 2014 . Les impacts environnementaux de l’exploitation des ressources minérales marines profondes . Expertise scientifique collectiv , Synthèse du rapport , CNRS – Ifremer)

6) Les recommandations

1) Faire analyser par le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) les possibilités d’accès à certaines ressources minérales rares : lithium , dysprosium , néodyme , samarium , cobalt ,  tungstène, zinc, tantale, niobium, germanium, gallium, indium,  tellure .

2) Faire approfondir par le BRGM , en association avec le CNRS et les Universités, l’étude de la présence éventuelle de ces matériaux dans le sous-sol français au-delà de 500 mètres de profondeur (Massif Central et Massif armoricain , Pyrénées en Ariège , Nouvelle-Calédonie , Guyane).

Développer une stratégie de connaissance des ressources minérales sous-marines dans la zone économique exclusive française et dans les eaux internationales

3) Soutenir la transition énergétique par les technologies appropriées. Donner mission à l’Alliance Ancre (Alliance nationale de coordination de la recherche pour l'énergie) et aux entités qui la composent pour la recherche sur l’énergie de développer la réflexion sur les technologies les plus économes en certains matériaux pouvant potentiellement devenir rares .

4) Développer l’industrie du recyclage sur tous les matériaux , en particulier ceux dont la demande est croissante et très supérieure à la production fraîche. Construire une chaîne de valeurs qui justifie économiquement le recyclage des matériaux

 NB : sur le sujet, on peut aussi regarder deux rapports de l’Ademe :Le photovoltaïque : choix technologiques, enjeux matières et opportunités industrielles, Ademe 2020, https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/06/le-photovoltaique-choix-technologiques.html

qui identifie six matières à risque  : le silicium métal, l’argent, le cadmium, le tellure, le plomb et le cuivre

Les réseaux électriques choix technologiques, enjeux matières et opportunités industrielles, https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/01/les-reseaux-electriques-choix.html

Problèmes massifs sur le cuivre et l’aluminium  !

Les Energies Renouvelables sont-elles réellement renouvelables, durables, écologiques, résilientes ? L’ELF (Element Limitation Factor)

Quelques explications sur l’ELF (Element Limitation Factor) et conséquences : les scénarios qui reposent sur des sources d'énergie intermittentes en association avec batteries se heurtent à de sévères risques de pénurie en matière premières.

Dans le blog sur les chiffres clés du nucléaire, j’ai mentionné le nucléaire comme champion de l’Element Limitation Factor et de la durabilité

 https://vivrelarecherche.blogspot.com/2020/05/le-nucleaire-quelques-chiffres-cles.html

C’était à vrai dire une conséquence de la très forte ( imbattable ?) forte densité énergétique des combustibles nucléaires 1 g d'uranium 235 dégage autant d'énergie que 2,4 tonnes de charbon et 1,6 tonnes de pétroles !!!, de la disponibilité des ressources, et surtout de la possibilité de recycler le combustible dans des réacteurs de 4^ème génération (Superphenix, Astrid…. et qui fonctionnent déjà en Russie à Beloyarsk )

Et du fait que le nucléaire est aussi  champion de l’économie en matériaux : une étude du Department of Energy  donne 800 t/TWh de béton et 160 t/TWh d’acier pour le nucléaire, et 8000 t/TWh de béton et 1800 t/TWh d’acier pour l’éolien, soit un facteur 10 pour le béton et 11 pour l’acier, à l’avantage, très marqué, du nucléaire.

En fait, l’ELF (Element Limitation Factor -limitation des éléments) est un critère de faisabilité /durabilité qui  a été présenté lors de la COP25

 (http://gisoc.srweb.biz/gisoc/Docs/PosterCorrected.pdf). 

Schématiquement, l’idée est assez simple : une technologie ne peut pas être considérée comme capable de satisfaire les besoins si elle nécessite plus que la totalité des ressources mondiales d'un matériau donné.

Et il est en fait très intéressant de l’utiliser pour une analyse des Energies Renouvelables ( beaucoup plus que pour le nucléaire qui passe le critère Haut la Main !)

C’est ce qu’a proposé M. Gerard Grundblatt dans un tweet très intéressant que je reproduis ci-après

(https://twitter.com/grunblatt/status/1224330887178924033)

« L’éolien et PV sont-elles des énergies réellement renouvelables ?

Les promoteurs et défenseurs de l’éolien et du PV clament sur tous les tons le caractère RENOUVELABLE de ces énergies.

Ils oublient que celles-ci consomment des quantités astronomiques de matières premières dont les sources peuvent devenir limites (en particulier métaux & terres rares) pour la construction des équipements qui vont eux capter ces énergies renouvelables intermittentes

Par exemple, une technologie ne peut pas être considérée comme capable de satisfaire les besoins si elle nécessite plus que la totalité des ressources mondiales d'un matériau donné. Pour mesurer ces quantités un coefficient ELF Element Limitation Factor (limitation des éléments) a été présenté lors de la COP25 http://gisoc.srweb.biz/gisoc/Docs/PosterCorrected.pdf

Le facteur ELF est défini comme le rapport entre la consommation & les ressources. Si ce rapport est >1 la technologie ne peut pas couvrir à elle seule 100 % des besoins énergétiques, c'est-à-dire que ce facteur donne une limite supérieure pour chacune des sources

Grâce à l'ELF, les lacunes de nombreux scénarios sont immédiatement visibles, en particulier les scénarios qui reposent sur des sources d'énergie intermittentes en association avec batteries »

Bon, donc sont soutenables ce qui n’est pas trop loin de 1 le nucléaire, surtout avec surgénérateurs. Le stockage massif dans des batteries se heurte à des limitations en lithium ; la production d’hydrogène est victime de son pauvre rendement, l’hydraulique est limité par le manque de sites, etc. l’énergie solaire se heurte à un problème sérieux d’approvisionnement en métaux divers. En fait, comme l’écrit M. Gerard Grundblatt , tous les scenarios fétiches des 100%ENR couplés à un stockage de masse se heurtent à l’impitoyable pénurie de métaux et terres rares. Impossibilité physique !

L’argent, l’indium, ainsi que le praseodymium, le dysprosium, le terbium et le néodymium ont été identifiés comme faisant face à des pénuries critiques potentielles à moins que la production mondiale ne puisse augmenter de nombreuses fois par rapport à leurs niveaux actuels. D’ici 2050, le besoin annuel d’indium pour la seule production de panneaux (basé sur les modèles IPCC SR15 de croissance de la capacité solaire photovoltaïque) dépassera la production mondiale annuelle actuelle  de douze fois !

Une telle pression de la demande introduit une incertitude économique à long terme dans l’énergie solaire et éolienne, ce qui pourrait rendre l’investissement non viable – et même une incertitude physique fondamentale !

L’éolien, le solaire et les batteries menacés par une pénurie de matières premières »

C’est ainsi que l’excellent Transitions et Energies a pu titrer : « L’éolien, le solaire et les batteries menacés par une pénurie de matières premières »

(https://www.transitionsenergies.com/eolien-solaire-batteries-penurie-matieres-premieres/)

«Les énergies dites «propres», à savoir les éoliennes, les panneaux photovoltaïques et les batteries des véhicules électriques, sont totalement dépendantes de nombreuses matières premières et plus particulièrement de métaux rares. Sans un approvisionnement continu, important et fiable, il n’est pas question de voir se multiplier dans les prochaines années les productions d’électricité par des renouvelables et les véhicules électriques sur les routes. Toutes les stratégies de transition énergétique faisant appel au solaire, à l’éolien et au transport électrique par batteries sont aujourd’hui menacées. Quant aux alternatives moins consommatrices de matières premières et plus locales, comme l’hydrogène ou la géothermie, par exemple, elles ne figurent même pas en France dans les plans à long terme des pouvoirs publics. »

L’avertissement de l’AIE ! « Surveiller surveiller la sécurité de l’approvisionnement en minéraux nécessaires à la transition écologique »

Quasiment simultanément, l’AIE (Agence Internationale de l’Energie) prévenait : « La crise du Covid-19 a mis en évidence la nécessité de surveiller la sécurité de l’approvisionnement en minéraux nécessaires à la transition écologique »

https://www.iea.org/articles/clean-energy-progress-after-the-covid-19-crisis-will-need-reliable-supplies-of-critical-minerals

Pour donner un ordre d’idées de cette dépendance aux matières premières minérales et métalliques, la construction d’une voiture électrique à batteries en nécessite 5 fois plus qu’un véhicule à moteur thermique. De la même façon, construire un ensemble d’éoliennes demande huit fois plus de matières premières qu’une centrale au gaz offrant la même puissance théorique de production d’électricité. Et encore, les éoliennes sont par définition intermittentes.

La fabrication des batteries lithium-ion des véhicules électriques et des mêmes batteries utilisées pour stocker l’électricité dans certains réseaux est devenue aujourd’hui l’activité industrielle qui consomme le plus de lithium et de cobalt dans le monde, respectivement 35% et 25% de la production. De la même façon, la consommation dans le monde de cuivre et de nickel n’a cessé d’augmenter au cours des dernières années.

Déjà, avant la pandémie de coronavirus, les tensions ne cessaient de grandir sur les marchés de ses matières premières stratégiques. Elles se sont aggravées depuis. D’abord, du fait du confinement généralisé qui a désorganisé dans de nombreux pays la production et le transport des matières premières. Elle s’est traduite aussi par une chute brutale des investissements de capacité, pourtant indispensables pour faire face à une demande en constante augmentation. Il faut ajouter à cela des tensions politiques grandissantes entre la Chine, principal fabricant dans le monde de panneaux photovoltaïques, de batteries lithium-ion, d’éoliennes et principal producteur et raffineur de terres rares, et les pays occidentaux.

Il y a des risques géopolitiques associés à la production de nombreuses matières premières essentielles à la transition énergétique.

L’agence Internationale de l’Energie appelle à considérer ce défi en termes géostratégiques, à l’égal du pétrole et du gaz et souligne les risques que fait peser sur la transition écologique le goulet d’étranglement que représente l’approvisionnement de matières premières stratégiques.  

«L’’idée de géopolitique énergétique est typiquement associée au pétrole et au gaz. Par contraste, le solaire, l’éolien et les autres technologies propres sont souvent considérées comme immunisées contre de tels risques. Mais il y a des risques géopolitiques associés à la production de nombreuses matières premières essentielles à la transition énergétique »

Pour donner juste quelques exemples, le lithium, le cobalt et le nickel sont indispensables et essentiels à la fabrication des batteries lithium-ion. Le cuivre est absolument nécessaire pour développer les réseaux électriques et y intégrer les productions solaires et éoliennes. Des terres rares comme le néodyme sont utilisées pour fabriquer des aimants puissants sans lesquels les moteurs électriques des éoliennes et des véhicules ne fonctionnent pas. Même l’optimisation de technologies liées aux énergies fossiles nécessite ses matières premières. Les centrales à charbon les moins polluantes utilisent du nickel pour augmenter la température de combustion et rejeter moins de CO2.

Et ces ressources ne sont plus réparties équitablement et font déjà l’objet de stratégies de puissances, notamment de la part de la Chine. Et lorsqu’elles ne dépendant pas de la Chine, d’autres facteurs aussi inquiétants apparaissent. En fait, la production de nombre de ses matières premières et métaux est plus concentrée géographiquement que celle du pétrole et du gaz. Pour le lithium, le cobalt et les terres rares, les trois premiers pays producteurs contrôlent plus des trois quarts de leurs marchés respectifs. Dans certains cas, un seul pays assure la moitié de la production mondiale.

La concentration est tout aussi grande dans les opérations de raffinement. La Chine assure 50 à 70% du raffinement du lithium et du cobalt. Elle contrôle également 85 à 90% du processus industriel de traitement des terres rares et de leur raffinage et transformation en métaux et en aimants.

Les conditions même d’extraction de ses matières premières posent des problèmes humains et environnementaux. Ainsi, 20% de la production de cobalt de la République Démocratique du Congo (RDC) dépend de mineurs «artisanaux» qui extraient le métal dans des conditions proches de l’esclavage. Le raffinage des terres rares est un processus qui nécessite de nombreux produits chimiques très polluants et qui produit de grandes quantités de déchets tout aussi polluants.

La récession économique mondiale née de la pandémie de coronavirus ne devrait pas ralentir longtemps la demande de ses matières premières. Surtout si les plans de relance économique un peu partout dans le monde mettent l’accent sur la transition énergétique par les renouvelables et les véhicules électriques à batteries. Or, de nombreuses mines fonctionnent déjà à la limite de leurs capacités et des pénuries pourraient rapidement se produire prévient l’AIE. Non seulement cela aura un impact sur la capacité à fabriquer des éoliennes, des panneaux solaires et des batteries pour voitures électriques, mais cela créera un problème très sérieux d’indépendance nationale.

L’AIE appelle donc à la prudence et à l’anticipation, au moins à la prise en compte des risques géostratégiques liés au développement des ENR.

Car si le soleil et le vent sont partout (ou à peu près), ce n’est pas le cas des matières premières liées aux ENR… Et les ENR sont très gourmants en métaux stratégiques.

Le cas de la France : l’avertissement des deux Académies ( Sciences et Technologies)

En ce qui concerne plus spécifiquement la France, L’Académie des sciences et l’Académie des Technologies ont travaillé en commun et publiés un rapport intitulé : «  Stratégie d’utilisation des ressources du sous-sol pour la transition énergétique française Les métaux rares » (2018).

https://www.academie-sciences.fr/pdf/rapport/rc_transition_energie_0718.pdf

L’objectif de ce rapport est de conseiller les pouvoirs publics sur les besoins de la France, sur ses choix possibles, et suggérer des stratégies au cas par cas. « Chaque État doit donc se pencher sur la sécurité de l’approvisionnement en matériaux (matériaux minéraux, métaux de base et métaux plus rares), pour la transition énergétique mais aussi pour satisfaire l’ensemble des secteurs industriels utilisant des technologies de pointe. »

Domaine de l’étude : « Les besoins en matériaux sont évalués pour la production d’électricité renouvelable (éolien à terre et en mer, solaire photovoltaïque et thermodynamique, électrolyse et pile à combustible) ; la production d’hydrogène par électrolyse ainsi que son utilisation dans des piles à combustible ; le stockage d’énergie mobile pour les transports ; le stockage stationnaire d’électricité pour compenser l’intermittence de certaines ENR électriques ;  le stockage long terme d’autres vecteurs d’énergie (méthane, hydrogène, chaleur, air comprimé), et du CO2 dans le sous-sol. »

Faits saillants :

Une bonne nouvelle. Grâce à la Nouvelle Calédonie, pas de problème de Nickel pour la France- encore faut-il que la Nouvelle Calédonie reste française !

Le programme de véhicules électriques français examiné (2 millions de véhicules par an à partir de 2040)fait appel à des quantités de lithium et de cobalt très élevées, qui excèdent, en fait et à technologie inchangée, les productions mondiales d’aujourd’hui, et ce pour satisfaire le seul besoin français !

Pour le lithium et le cobalt, la demande française dans le cadre du scénario retenu dépasse la production mondiale actuelle. L’analyse économique montre que le flux financier annuel global pour les seuls véhicules électriques à batteries est du même ordre de grandeur que celui des importations actuelles de pétrole pour assurer l’approvisionnement en carburant.

Autrement dit, la voiture électrique nous place dans la même dépendance, et pour le même coût, des producteurs de lithium et Cobalt que la voiture thermique vis-à-vis des producteurs de pétrole. Nous échangeons une dépendance contre une autre !

Si les moteurs électriques utilisent des aimants permanents, la consommation de certaines terres rares (le dysprosium et le néodyme), de samarium, de cobalt et de l’alliage aluminium-cobalt-nickel devient significative et peut peser sur les choix technologiques en fonction des capacités réelles d’approvisionnement. Nos choix technlogiques seront contraints

Pour la France, la valeur des matériaux nécessaires à la transition énergétique serait de 164 milliards d’euros

Le cas spécial du Cuivre, métal lié par excellence à la demandé électrique : À ces montants s’ajoute le cuivre nécessaire aux câblages et aux moteurs des véhicules électriques, soit 3,2 millions de tonnes ou 19,5 milliards d’euros. Au total, et sous les hypothèses précédentes, le montant en matériaux estimés au cours actuel s’élève à 164 milliards d’euros. Par destination, ce montant se répartit de la façon suivante (en milliards d’euros cumulés d’ici 2050) :

Ces tensions sur le cuivre ont fait l’objet d’une publication : Copper at the crossroads: Assessment of the interactions between low- carbon energy transition and supply limitations, Resources Conservation and Recycling. 163. 10.1016/j.resconrec.2020.105072.

“La pénétration des technologies à faible émission de carbone dans les secteurs des transports et de l’énergie (véhicules électriques et technologies de production d’énergie à faible émission de carbone) devrait augmenter considérablement la demande de cuivre d’ici 2050. Pour étudier comment les tensions sur les ressources en cuivre peuvent être réduites dans le contexte de la transition énergétique, nous examinons deux facteurs de politique publique : la mobilité durable et les pratiques de recyclage. Les résultats montrent que, dans le scénario le plus rigoureux, la demande cumulative de cuivre primaire entre 2010 et 2050 s’est avérée être de 89,4 % des ressources en cuivre connues en 2010. Ils soulignent également l’importance de la Chine et du Chili dans l’évolution future du marché du cuivre.

Voici l’évolution de la consommation de cuivre ; qui peut croire que c’est durable !

Petits problèmes avec l’éolien - 15 Sauvons le Climat : la PPE est mal partie !

Marjolaine Meynier Millefert, (LREM), rapporteur de la Commission d’enquête parlementaire sur les énergies renouvelables et la transition énergétique présidée par le député Julien Aubert (2019):

« Quand on a 80 % des gens qui vous disent que le développement des ENR électriques en France soutient la décarbonation et finalement la transition écologique en France, je pense que ce n’est pas bon non plus parce que le jour où les gens vont vraiment comprendre que cette transition énergétique ne sert pas la transition écologique vous aurez une réaction de rejet de ces politiques en disant vous nous avez menti en fait. »

Commission Aubert : Audition, ouverte à la presse de Jean-Pierre Pervès, représentant de l’association Sauvons le climat. Extraits

Les objectifs ne seront pas atteints !

Monsieur le président, Madame la rapporteure, nous cherchons plutôt à regarder ce qui est en train de se passer, à estimer si nous sommes dans la bonne voie, sachant qu’en matière climatique, il est urgent de travailler dans les dix à quinze ans qui viennent, faute de quoi, nous serions en grande difficulté dans une vingtaine d’années.

Le bilan est pour le moins décevant. Sur les quatre à cinq dernières années, les émissions de CO₂ ont augmenté, les consommations de combustibles fossiles et la consommation finale d’énergie ont augmenté. On n’est pas du tout en passe d’atteindre les objectifs de baisse de 10 à 20 % fixés pour 2023. De plus, dans les deux domaines essentiels que sont le transport et le résidentiel, on constate également une croissance, alors qu’ils représentent les deux tiers de nos émissions de gaz carbonique.

La loi de transition énergétique pour une croissance verte (LTECV) est une réussite en matière de développement des énergies renouvelables électriques, dont l’objectif fixé est pratiquement atteint. Les gagnants sont la biomasse solide, largement nationale, très intéressante, et deux technologies à forte valeur ajoutée que sont l’éolien et le solaire, en grande partie importées. Pour le reste, les résultats sont insuffisants, tant pour les constructions neuves que pour les rénovations et les biocarburants.

Pour progresser, il convient de s’appuyer sur un moyen de jugement. Une étude de France Stratégie rappelle qu’en 2008, la commission Quinet avait fixé la valeur tutélaire du carbone de nature à atteindre la neutralité carbone à 108 euros la tonne en 2030, tandis que le gouvernement avait fixé une taxe carbone à 100 euros la tonne pour le même horizon. La commission Quinet, estimant qu’il avait considérablement sous-estimé la difficulté de la tâche, propose aujourd’hui de fixer à 250 euros la tonne d’équivalent CO₂, ajoutant que si l’on ne va pas assez vite, ce prix atteindra 500 euros à 2040 et 800 euros en 2050, ce qui montre l’ampleur de la tâche.

ENR thermiques/ENR électriques : on finance 8 fois plus ce qui ne sert à rien !

Il est connu qu’un moins gros avantage a été consenti aux EnR thermiques qu’aux EnR électriques, qui bénéficient de pratiquement huit fois plus de subventions et ont apporté deux fois moins d’énergie et évité deux fois moins de CO₂.

Au niveau européen, on fixe des objectifs ambitieux dans tous les domaines, mais on n’a pas le sentiment qu’on a fait le point entre ce qui coûte cher d’un côté ou de l’autre pour déterminer ce sur quoi il faut insister. C’est pourquoi nous disons qu’il ne s’agit pas d’analyse mais de wishful thinking. En outre, il est surprenant que l’on ne parle pas du rôle que peut jouer le nucléaire, qui représente 24 % de l’électricité en Europe.

Pour ce qui est de l’habitat, une enquête de l’agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME) sur les travaux de rénovation énergétique des maisons individuelles (TREMI) est révélatrice. Elle montre que sur cinq millions de rénovations, seuls 5 % ont été un succès en faisant gagner deux classes énergétiques. Le coût moyen de chaque opération est de 26 000 euros. Pour la moitié des maisons françaises qui consomment pratiquement cinq fois plus que les bâtiments bas carbone (BBC) d’aujourd’hui, il faudrait dépenser 390 milliards d’euros. Est-ce possible pour les particuliers ? Le calcul de la quantité de CO₂ économisée fait apparaître une trentaine de millions de tonnes sur soixante-dix, soit 650 euros la tonne.

Cela confirme que progresser essentiellement par les économies d’énergie est hors de prix et est aujourd’hui inaccessible. Il va falloir progresser plus souplement. Remplacer un chauffage au fioul par une pompe à chaleur coûte seulement 13 000 euros, contre les 26 000 euros précédemment évoqués, et l’économie de CO₂ est presque deux fois plus importante, soit une efficacité quatre fois supérieure. C’est pourquoi nous disons que la solution n’est pas de réduire la production d’électricité, comme le propose l’ADEME, mais de faire appel à l’électricité en substitution, en particulier pour les bâtiments.

Il est indispensable de substituer une électricité non carbonée au fioul et au gaz, de promouvoir les actions d’efficacité énergétique les plus rentables, comme l’isolation des plafonds, et de développer une gestion souple.

À cela s’ajoute une réglementation thermique pour le bâtiment, la RT 2012, qui va dans le mauvais sens, puisqu’elle avantage le chauffage au gaz, ne respecte pas les règles européennes et pénalise lourdement les 10 millions de logements chauffés à l’électricité en multipliant leur consommation annuelle par le facteur 2,58. Je rappelle que le gouvernement envisage d’appliquer un malus, ce qui est de nature à créer une nouvelle affaire de gilets jaunes.

Le projet de programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) prévoit d’amplifier l’appel aux énergies renouvelables thermiques, ce que nous préconisions depuis dix ans mais qui n’était pas fait. Je note tout de même une singularité. On voit apparaître relativement peu de progrès d’ici 2023, puis une accélération phénoménale. Est-ce réaliste ? Je n’y crois pas. Des croissances de 500 % pour la chaleur fatale et le biogaz sont-elles réalistes ? Je suis loin d’en être sûr en termes de ressources. Je regrette que le peu de progression envisagé des pompes à chaleur et du solaire thermique, qui sont réellement sources de progrès en matière de carbone.

La voiture électrique : un espoir ?

Nous sommes favorables au développement du transport électrique, particulièrement adapté à France, en remplacement du fioul par une électricité décarbonée.

J’ai entendu le patron de Peugeot regretter d’avoir été très peu consulté. L’engagement en faveur du tout électrique pour 2040 pèse très lourd, parce que nous avons de grandes entreprises exportatrices, parce que 80 % du monde n’aura pas d’électricité décarbonée et parce que les voitures thermiques vont rester nombreuses pour beaucoup plus que vingt ans. Il faudrait réfléchir au devenir de nos industriels.

Nous constatons aujourd’hui l’échec des biocarburants. Quant à l’hydrogène, ce n’est sûrement pas pour les dix ans quoi viennent, mais peut-être pour plus tard.

Dans un rapport publié en mars dernier, l’office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques (OPECST) estimait l’investissement total pour dix millions de voitures électrifiées entre 41 et 168 milliards d’euros, incluant les batteries et l’hydrogène des piles à combustible. Un tel écart révèle le niveau d’incertitude. En supposant qu’en 2040, la moitié du parc soit électrifiée et que l’autre moitié reste à électrifier, l’investissement est de l’ordre de 30 à 50 milliards d’euros pour un gain de CO₂ d’environ 40 millions de tonnes. Le coût de la tonne de CO₂ économisée ressort alors plutôt de 100 à 200 euros, soit un peu moins qu’indiqué par la commission Quinet. De ce côté, il y a donc un gain à espérer.

L’échec couteux des ENR électriques

Concernant l’électricité, je fais ressortir un point qu’on ne souligne pas souvent. En Allemagne, la puissance électrique a connu une croissance formidable, passant de 115 à 206 GW, alors que la puissance pilotable est restée au même niveau. Ce n’est pas un investissement, mais en grande partie un surinvestissement. Quand on parle de compétitivité, on ne tient pas compte du fait que c’est un surinvestissement. Selon le CGDD, le service allemand de l’économie, de l’évaluation et de l’intégration du développement durable, le prix de l’électricité a augmenté de 70 % pour les familles et de 50 % pour l’industrie, en 2019. Un GW d’électricité nucléaire produit 6,2 fois plus qu’un GW d’éolien ou de solaire. En Allemagne, les émissions de CO₂ sont quasi stables depuis huit ans. On sent donc qu’il y a un vrai problème. Voulons-nous aller dans la même direction ?

En France, les coûts de l’électricité pour la famille croissent clairement, de 24 % ou 28 % en euros constants, suivant le type de contrat, depuis une douzaine d’années, essentiellement à cause de la « contribution » au service public de l’électricité (CSPE). Je note cette grande singularité que la CSPE, qui était censée financer l’énergie renouvelable, est devenue un « impôt » pur versé directement au budget de l’État, soumis, de plus, à la TVA. La CSPE avec sa TVA représente la moitié du coût de production de l’électricité en France.

Selon des documents publiés par la commission de régulation de l’énergie (CRE) en 2017, en dix ans, le prix d’achat de l’éolien par EDF a augmenté régulièrement. L’électricité photovoltaïque reste cinq fois plus chère que le prix de marché. La biomasse et le biogaz sont eux-mêmes deux trois fois plus chers que le prix du marché. Les coûts restent très élevés, même si l’on attend de voir apparaître des appels d’offres plus favorables, sans tenir compte des externalités, c’est-à-dire du fait que c’est une énergie non contrôlable….

Quand on dit que les éoliennes vont progresser en permanence, il existe une loi de la physique, la limite de Betz pour les éoliennes. Il y a six ans, le facteur de charge moyen était de 23 % par an et il est aujourd’hui de 23 % par an. C’est le même rendement

Alors qu’il propose un gros effort pour l’énergie renouvelable, le Gouvernement demande de consentir un effort encore plus important pour le renouvelable électrique, avec une croissance très forte : doublement pour l’éolien pendant dix ans, doublement pour le solaire pendant cinq ans, puis quadruplement pendant cinq ans. Est-ce bien raisonnable ? Comme les Allemands, notre volume total d’EnR va presque doubler, tandis que notre puissance contrôlable diminuera régulièrement jusqu’à une vingtaine de GW à l’horizon 2035. Donc, nous nous fragilisons.

Pour le comprendre, j’ai repris un transparent présenté par François-Marie Bréon, montrant le caractère aléatoire de la production de l’éolien et du solaire, sans lien avec la consommation. La variabilité est très grande. J’ai multiplié les productions éoliennes et solaires par le ratio des puissances, pour montrer ce que cela donnera en 2028 si l’on fait ce qui est prévu. Il y a des moments où l’on aura besoin d’une puissance pilotable quasiment identique à celle d’aujourd’hui, ce qui signifie que les EnR ne jouent pas leur rôle de remplacement. En revanche, on aura par moments de fortes singularités, avec des variations de puissance considérables qu’il faudra gérer avec d’énormes machines thermiques. L’été, c’est encore plus flagrant. Avec 40 GW d’énergie solaire, il y aurait des jours où cela pourrait suffire à la production totale. Six heures plus tôt, j’aurai eu la pleine puissance pilotable, que je devrai arrêter, avec une évolution de l’ordre de six à huit centrales à l’heure en régime de fonctionnement. En tant qu’ingénieur, tout cela ne me paraît pas très bien pensé, sachant qu’on n’aura pas de stockage à cet horizon-là. Donc, cela ne fonctionnera pas.

Est-ce qu’on va pouvoir compter sur les voisins, comme l’ont dit le Président de la République, le Premier ministre et le ministre de la transition écologique ? On dit toujours qu’il y a du vent et du soleil partout. Ce n’est pas vrai. Un transparent montre la réalité, en Allemagne, Angleterre et Espagne, nos trois grands voisins. En hiver comme en été, nous avons du vent à peu près tous en même temps. Il n’y a pas de foisonnement. On va surdimensionner les réseaux pour relativement peu d’échanges. On parle toujours de puissance transférée mais l’important, c’est l’énergie transférée. Du côté du solaire, il y a une heure à une heure et demie d’écart entre les pays, de sorte que, là non plus, il n’y aura pas de foisonnement.

Pour conclure, j’ai demandé à un de mes collègues, Henri Prévot, de comparer une solution extrême dans laquelle on ne ferait plus d’éolien et de solaire, avec une solution où on fait exactement ce qui est prévu dans la PPE pour aller à 85 GW d’éolien et de solaire. On constate qu’on économise très peu de CO₂, mais on le sait depuis longtemps, et que le coût du CO₂ économisé est de l’ordre de 700 à 1 000 euros la tonne ! Même en se trompant d’un facteur 2, cela reste monstrueux. Pourquoi retenir une telle solution alors que nous avons des réacteurs qui peuvent fonctionner beaucoup plus longtemps et que nous avons dix ans pour décider du futur ?

Dans le même temps, on va voir s’écrouler la puissance garantie, qui passera de 87 à 75 MW, alors qu’on nous annonce moins de GW d’origine nucléaire en Europe et 35 GW de moins issus du charbon et du lignite. L’Europe est en train de se fragiliser, l’Allemagne va devenir importatrice. Est-il raisonnable de continuer à compter sur eux ? La valeur de l’action pour le climat est très importante. Je suggère qu’on travaille dans cette direction.

Mes deux derniers transparents font état de recommandations. Pour nous, les bons paramètres sont : le coût de la tonne de CO₂ évitée sur vingt ans ; le développement des usages de l’électricité – je ne vois pas l’intérêt de la réduire – ; des EnR électriques qui accompagnent le développement et non se substituent à des énergies déjà décarbonées ; privilégier les EnR thermiques. On en a certainement peu parlé dans votre commission d’enquête, mais la réglementation thermique appliquée aux bâtiments est totalement inadéquate. Elle doit être reprise et mise en conformité avec la réglementation européenne qui n’est pas respectée.

Il y a actuellement en Europe un double marché, dont l’un est protégé et l’autre assume toutes les responsabilités. Cela ne peut pas continuer, on va vers une catastrophe. De plus, il est insensé d’augmenter de 6 % le prix de l’électricité pour que des marchands puissent faire plus de bénéfice.

Les transports et les bâtiments sont des secteurs critiques. La France est forte de son mix électrique, c’est une folie de vouloir le détruire. La baisse du nucléaire contrainte par la loi est un contresens climatique. Il est regrettable que de nombreuses instances compétentes, l’OPECST, les académies, l’institut Montaigne, soient moins sollicitées que les grandes ONG qui sont relativement totalisantes et très internationales.

Par exemple, M. Marignac estime vertueux d’économiser l’électricité et d’en consommer moins. Moi, je dis que si un KWh d’électricité me permet de fournir trois ou quatre kilowattheures, dont deux ou trois renouvelables récupérées dans l’atmosphère, j’ai fait plus d’électricité mais j’ai globalement économisé de l’énergie, donc j’ai été vertueux. Une pompe à chaleur a un rendement de trois à quatre, ce qui signifie une réduction d’un facteur de trois ou quatre la consommation d’électricité.

Bâtiment et transport remplacer le carbone par l’électrique, donc nous aurons besoin de nucléaire supplémentaire

Les bâtiments et les transports sont des domaines difficiles. Treize ans après le Grenelle de l’environnement, on constate une constance politique puisque, dans ces deux secteurs, on continue à consommer plus. Cela ne va franchement pas ! On ne tient pas le bon raisonnement. Faut-il continuer ainsi ? Je ne vois d’autre solution aujourd’hui que de remplacer rapidement du carboné par du non carboné. Le non carboné, ce sont des renouvelables thermiques et le nucléaire que nous avons aujourd’hui. C‘est pourquoi je ne suis pas du tout sur le même mode de présentation.

J’ai insisté sur la RT 2012 et j’insiste sur la RE 2020, car c’est vital. Je dis qu’on ne respecte pas les règles européennes. La performance énergétique d’un bâtiment, c’est l’énergie finale consommée et non l’énergie primaire avec le facteur 2,58. Mettez-vous à la place d’un propriétaire de logement électrique voisin d’une famille identique qui est chauffée au gaz, à qui l’on dit que la maison au gaz est performante et que la maison électrique ne l’est pas, alors qu’elle consomme exactement la même quantité d’énergie ! C’est incompréhensible. On trompe les citoyens. Quand on nous dit qu’on va imposer un malus à la vente pour des maisons mal classées et que les dix millions de logements chauffés à l’électricité vont être défavorisés, on est face à un vrai problème. Il va falloir modifier radicalement la RT 2012. Il y a une tricherie de la part du ministère du Développement durable et de l’ADEME à dire que l’énergie primaire, c’est la performance énergétique du bâtiment. Ce n’est pas du tout ce que dit l’Europe .

Quand on voit l’âge du parc immobilier français, quand on sait que la RT 2012 vise un objectif de consommation de 80 kWh par mètre carré et par an, alors que la moyenne actuelle est 240, il est évident qu’on ne l’obtiendra jamais, sauf à tout détruire au profit de constructions neuves. On est très loin du compte !