De l’énergie pour quoi faire ?

Suite des Nouveaux marchands de soleil.

Avant de se pencher sur l’avenir, il peut être utile d’effectuer un bref détour historique pour rappeler et comprendre le rôle de l’énergie dans l’accroissement de la population humaine et l’élévation du niveau de complexité technique. C’est en effet sur cette fonction que repose l’hypothèse d’une augmentation des besoins en énergie sans laquelle le sujet de l’hydrogène n’aurait que peu d’intérêt.

Si l’énergie a une existence autonome en dehors des sociétés humaines et même du monde vivant, elle occupe dans l’histoire de l’humanité une place majeure, avec une première césure que l’on peut associer à la domestication du feu il y a plus de 400 000 ans. Auparavant, les Homo pouvaient bien évidemment obtenir de l’énergie en s’alimentant, puis utiliser leur propre corps pour se déplacer, trouver plus de nourriture et se maintenir à une certaine température tout en recevant du soleil lumière et chaleur. Cependant, cette dernière source d’énergie n’était pas maîtrisée, de sorte qu’elle obéissait moins aux Homo qu’elle ne les contraignait à suivre son propre rythme et ses éventuels caprices, comme dans la légende polynésienne de Maui.

La maîtrise du feu a conféré à Homo erectus le pouvoir de décider où et quand créer une source de chaleur et de lumière. Elle lui a aussi permis de renforcer considérablement sa puissance car l’utilisation de combustibles – bois et dérivés – revient à libérer d’un coup de grandes quantités d’énergie chimique accumulées depuis longtemps à la suite de processus comme la photosynthèse.

Cette énergie a pu, entre autres fonctions, servir à cuisiner des aliments, avec pour effet de rendre leur contenu énergétique plus facilement absorbable par les mangeurs. Selon le chercheur Richard Wrangham¹, le gain de temps et d’énergie qui en a résulté pour les Homo a favorisé le développement de leur cerveau, organe responsable à lui seul de 20 % des besoins énergétiques du corps humain, et libéré du temps au profit d’activités non alimentaires et non indispensables à la survie au jour le jour.

L’utilisation de combustibles révèle par ailleurs deux concepts qui sont demeurés des fils conducteurs de l’histoire commune entre humanité et énergie : l’externalisation et la démultiplication. Ils concernent autant l’énergie que ses utilisateurs (animaux, outils, machines) et désignent les tendances par lesquelles l’être humain s’affranchit des limites de son propre corps en employant des animaux, outils ou machines capables à la fois d’absorber plus d’énergie que lui et de produire des efforts plus importants.

À titre d’illustration, un homme adulte a besoin de l’équivalent d’environ 3-3,5 kWh (2 500-3 000 kilocalories) par jour et peut fournir un travail (au sens physique) d’environ 75 watts. Un bœuf doit consommer 4-6 kWh par jour² mais peut dégager un effort proche de 500 watts³. Enfin, la puissance d’un tracteur se compte en dizaines, voire en centaines de kilowatts pour une consommation de carburant allant de 10 à 60 litres par heure, soit jusqu’à 15 000 kWh par jour⁴.

Les énormes besoins des machines en énergie requièrent l’utilisation de sources très concentrées qui peuvent dégager rapidement de grandes quantités d’énergie tout en occupant un espace assez réduit pour pouvoir être transportées, stockées et utilisées sans difficulté excessive. Cela privilégie les accumulations anciennes que constituent les énergies appelées précisément « fossiles » et qui résultent en fait de la décomposition pendant des millions d’années d’organismes ayant cessé de vivre. On peut en déduire que si l’herbe d’aujourd’hui, qui contient déjà de l’énergie d’origine solaire, est laissée à son sort pendant des millions d’années plutôt que d’être mangée par un ruminant, elle aura le temps de concentrer encore plus d’énergie jusqu’à se transformer en charbon ou en pétrole. La production de certains biocarburants repose d’ailleurs sur le même processus, mais en accéléré.

La dimension temporelle est cruciale. À l’horizon de millions d’années, les combustibles fossiles pourraient être qualifiés de renouvelables car sur notre planète, de la matière organique ne cesse de mourir et d’être lentement dégradée par des bactéries pour former, dans des circonstances favorables, des hydrocarbures ou du charbon. Toutefois, alors que nous avons commencé il y a seulement deux siècles à brûler à grande échelle ces combustibles, le rythme de consommation est tel que l’épuisement est possible dans quelques centaines d’années, voire dans quelques décennies, et avant ce moment, nous aurons déjà libéré suffisamment de gaz à effet de serre pour bouleverser les conditions de vie sur Terre.

Compte tenu des difficultés déjà présentées d’exploitation « en temps réel » de l’énergie solaire arrivante, on comprendra que nous ayons opté pour la facilité en puisant dans les stocks et ce, malgré le caractère non durable de cette pratique – le bois est un cas intermédiaire puisque c’est un stock à peu près renouvelable dans une perspective de quelques décennies, voire tout au plus de siècles. Pour autant, cela ne répond pas encore à la question du pourquoi nous consommons tant d’énergie.

Se nourrir et se chauffer, besoins physiologiques élémentaires de l’être humain, requiert de l’énergie. Celle-ci peut être apportée directement par le soleil sous forme de chaleur, ou bien au travers d’aliments ingérés ou de bois brûlé qui restituent alors une partie de l’énergie qu’ils avaient eux-mêmes captée pour leur développement.

Avant l’invention de l’agriculture il y a environ 11 000 ans, les aliments dont dépendaient les chasseurs-cueilleurs pour leur survie apparaissaient de manière non maîtrisée. En plus de comporter un risque aléatoire de pénurie, un tel modèle ne pouvait être qu’extensif puisque les sources de nourriture pouvaient être éparses et les chasseurs-cueilleurs devaient donc fréquemment se déplacer à la recherche de nouveaux sites. Il en résulte que la population totale pouvant être entretenue de la sorte se comptait vraisemblablement en dizaines de millions de personnes⁵ avec de grandes variations au gré des catastrophes naturelles.

Si les premières formes de gestion et de stockage des aliments, donc d’énergie, sont antérieures à l’invention de l’agriculture, cette dernière intervient plus en amont puisqu’elle permet à divers degrés de maîtriser quoi, où, quand et combien produire et stocker. Elle peut être décrite comme une combinaison de connaissances, de matériaux et d’énergie apportée dans un premier temps par le travail humain, puis assez rapidement aussi par des animaux et beaucoup plus tard par des sources fossiles (carburants pour machines agricoles, chauffage de serres, production d’engrais à partir du gaz naturel…).

Comme on l’a vu, les bêtes de trait ont une puissance supérieure à celle des êtres humains, mais pour eux-mêmes vivre, ils doivent consommer plus d’énergie qu’ils n’en fournissent dans leur effort. La sécurisation et l’augmentation de l’approvisionnement alimentaire de la population humaine se paie ainsi par un accroissement de ses besoins énergétiques indirects qui doivent être couverts en partie par les animaux, et en partie par les êtres humains eux-mêmes au prix d’un travail plus important qu’à l’époque des chasseurs-cueilleurs. Entre environ 10000 et 2200 av. J.-C., la population humaine passe de 4-8 millions à 27 millions, mais fait encore plus significatif pour notre propos, la consommation d’énergie par an et par habitant grimpe de quelque 1 700 à près de 2 200 kWh (+30 %)⁶.

Sans s’attarder à étudier de façon systématique chacune des périodes suivantes, on se penchera un instant sur la situation à la veille de la révolution industrielle du XVIII^e siècle de notre ère. La population mondiale s’approche alors de son premier milliard et la consommation d’énergie par an et par habitant atteint 5 100 kWh, soit plus qu’un doublement sur près de quatre millénaires. Une partie de cette consommation est satisfaite par les moulins à eau ou à vent, formes précoces et originales de générateurs d’énergie renouvelable, mais c’est surtout de la déforestation massive que nos ancêtres de l’époque tirent combustible, matériaux, et nouvelles terres agricoles. Le phénomène semble immanquablement accompagner le développement des civilisations⁷ : Moyen-Orient (qui comptait autrefois des forêts), bords de la mer Égée, botte italienne sous l’Empire romain, Chine, Amériques, et bien sûr, Europe de l’ouest et du centre⁸.

Bien que la volonté de cultiver plus de terres et de s’approvisionner en bois de construction ait sans doute davantage contribué à la déforestation que la recherche de bois-énergie, cette dernière n’en a pas moins constitué un facteur important, d’autant que la distinction entre bois-matière et bois-énergie n’est pas toujours nette, par exemple pour la production de charbon de bois et le travail du fer.

La hausse de la consommation d’énergie par habitant observée pendant cette période peut tout d’abord s’expliquer par la sédentarisation et l’urbanisation jusque dans des territoires au climat relativement froid – vers le nord et l’est en Europe⁹, vers l’ouest en Chine. Elle découle aussi de besoins croissants liés à des activités de transformation comme la métallurgie, la fabrication du verre, ou encore la production de sel (dans le but de faire s’évaporer l’eau)¹⁰.

En dépit du caractère relativement renouvelable du bois, le rythme des déforestations était tel qu’il déclencha à l’époque des craintes d’épuisement très semblables à celles que nous nourrissons aujourd’hui vis-à-vis des énergies fossiles. Dans une thèse controversée, l’historien américain John Nef affirmait ainsi en 1932 que l’industrie charbonnière britannique avait commencé son ascension dès le XVII^e siècle en réaction à une « crise du bois »¹¹ et plus largement, une crise énergétique due à des prix du bois devenus exorbitants et des pénuries.

Utilisé dans un premier temps comme combustible de substitution, le charbon aurait ensuite permis de nouvelles applications grâce à son pouvoir calorifique supérieur. En particulier, la mécanisation a conduit à employer à la place du travail humain ou animal des machines alimentées par de l’énergie d’origine fossile. Sans trancher la question du lien de causalité entre exploitation du charbon et débuts de la révolution industrielle en Grande-Bretagne, on doit admettre que compte tenu des différences de teneur énergétique entre bois et charbon, la diffusion des machines à vapeur aurait sans doute été, en Europe et en l’absence de charbon, vite entravée par manque de combustible.

Sur le plan énergétique, la massification de l’emploi du charbon et la révolution industrielle firent véritablement entrer le monde dans une nouvelle époque. Alors que des millions d’années furent nécessaires pour que la population d’individus Homo atteigne un premier milliard, le deuxième milliard s’ajouta en moins de 130 ans. Pendant ce temps, la consommation d’énergie par an et par habitant bondit de près de 50 % pour passer à 7 500 kWh. L’accélération se constate également dans la consommation d’énergie cumulée entre 10000 av. J.-C. et le milieu de notre XX^e siècle puisque le tiers fut utilisé rien qu’entre 1850 et 1950¹².

Aujourd’hui, soit moins de cent ans après le précédent point d’étape, la population mondiale est proche des 8 milliards de personnes dont chacune consomme en moyenne près de 20 000 kWh par an¹³, soit plus du double qu’en 1950 et dix fois plus qu’en 10000 av. J.-C.. Les disparités entre pays sont considérables : plus de 160 000 kWh par an et par habitant en Islande, au Qatar ou à Singapour, mais moins de 1 000 en Afghanistan, à Madagascar ou au Tchad, même si ces faibles chiffres ignorent probablement des consommations domestiques non comptabilisées dans les statistiques officielles.

Les principaux combustibles de la période sont le pétrole et le gaz naturel, qui représentent à eux deux près de la moitié de la consommation totale d’énergie primaire. La part du charbon a cessé d’être majoritaire dès la fin des années 1940 et a continué depuis lors de diminuer, mais le volume de consommation, lui, a pratiquement quadruplé¹⁴ ! Ceci explique qu’en cumulé, nous ayons utilisé plus d’énergie au cours des soixante-dix dernières années que l’ensemble de nos ancêtres lors des 11 000 ans antérieurs tout en y consacrant une proportion plus faible de notre temps et de nos revenus¹⁵. Outre un PIB moyen par habitant qui a beaucoup augmenté, les rapports entre coûts d’extraction et rendement énergétique du pétrole et du gaz naturel sont particulièrement avantageux.

Bien que ces tendances passées ne devraient pas être interprétées comme des guides inflexibles pour l’avenir, elles invitent à la prudence vis-à-vis de certaines idées. Ainsi, les théories du « pic pétrolier », maintes fois répétées depuis les années 1950 et selon lesquelles nous serions proches d’un déclin de la production dû à l’épuisement des réserves, ont toujours été invalidées jusqu’ici, comme l’avaient déjà été leurs déclinaisons antérieures à propos du bois – la Holznot allemande – et du charbon – la fameuse « question du charbon » posée au XIX^e siècle par l’économiste britannique William Stanley Jevons.

Le même Jevons avait en revanche formulé un intéressant paradoxe en observant de manière contre-intuitive qu’une amélioration de l’efficacité énergétique pouvait conduire non pas à une diminution, mais à une augmentation de la consommation de combustible en raison d’une meilleure valeur d’usage et d’une rentabilité plus élevée. Jusqu’à maintenant, cela ne s’est pas démenti et l’on pourrait même ajouter, en paraphrasant l’économiste français Jean-Baptiste Say, que l’offre d’énergie crée sa propre demande. C’est aussi pourquoi, malgré l’exploit de Maui, les journées nous semblent toujours trop courtes pour achever tout ce que nous souhaiterions pouvoir faire.

Il en découle que les besoins en énergie reflètent peut-être davantage la disponibilité d’une offre qu’une demande « objective ». L’exploitation à grande échelle du charbon a permis de mécaniser des processus auparavant exécutés à la main ou par des animaux, mais également d’accompagner la généralisation d’applications nouvelles comme le transport ferroviaire et la production d’acier, matériau qui a ensuite largement supplanté le bois de construction.

De la même façon, le caractère relativement bon marché du pétrole et de ses dérivés a favorisé les mouvements de personnes et de marchandises, aussi bien entre les continents qu’entre les centres urbains et leurs périphéries. Autrement dit, sans cette faculté que confère le pétrole bon marché, peut-être que le commerce et le tourisme internationaux seraient moins intenses, que nous effectuerions moins de déplacements quotidiens (en nombre ou en distance), et pour autant, peut-être n’éprouverions-nous pas à cet égard de sentiment de manque.

Toutefois, une fois en place une population qui se compte en milliards de personnes, des foyers de peuplement situés dans des zones naturellement peu hospitalières et une organisation socio-économique basée sur le commerce et les échanges, il est clair qu’un tel modèle ne peut perdurer sans des apports constants de grandes quantités d’énergie pour fournir notamment nourriture, chauffage, et services de transport et de communication. La pandémie de Covid-19 a d’ailleurs jeté une lumière crue sur l’inertie de ce système puisque même au moment des confinements les plus sévères, la consommation d’énergie n’avait diminué « que » de 25 %¹⁶.

La création incessante de nouveaux besoins explique probablement pourquoi, en dépit de gains de productivité et d’efficacité énergétique, le découplage entre croissance du produit intérieur brut (PIB) et consommation d’énergie n’est souvent que relatif – 1 % de croissance du PIB requiert moins de 1 % de croissance de la consommation d’énergie, mais cette dernière augmente malgré tout. Il s’ensuit que la consommation d’énergie ne pourrait reculer en valeur absolue que dans un nombre limité d’hypothèses non exclusives les unes des autres : 1) une chute du PIB ; 2) une chute de la population ; 3) un retour à un emploi plus important du travail humain ou animal combiné à une baisse de l’usage d’autres sources d’énergie¹⁷ ; 4) une plus grande part d’intelligence et/ou de matériaux dans les procédés pour réduire leurs besoins énergétiques.

Si aucune de ces voies n’est irréaliste, le scénario d’une augmentation de la demande en énergie demeure néanmoins le plus plausible à l’horizon des vingt prochaines années.

Troisième partie : vers une nouvelle géographie du commerce de l’énergie – les cas de l’Australie et du Chili