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Inventons notre futur Cahier spécial – Ne peut être vendu séparément juillet-août 2010

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Inventons notre futur

Cahier spécial – Ne peut être vendu séparément

juillet-août 2010

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la recherche | inventons notre futur | juillet-août 2010 3

es défis de l’énergie et du change -ment climatique imposent uneprofonde mutation de nos sociétés.Il nous faut changer nos modes de vie

bien trop énergivores pour satisfaireles besoins de 9 milliards d’habitants,population prévue en 2050, changer nosmodes de production et nos habitudesde consommation. Nous pouvons bien sûrd’ores et déjà modifier nos compor tements.Néanmoins, il nous faut égalementtransformer notre système techniqueet inventer de nouvelles organisationspour les villes et les territoires.Le Grenelle de l’environnement a permisun large consensus entre tous les acteursde la société pour fixer les orientationset identifier les pistes de recherche,afin de parvenir à un monde plusrespectueux de notre environnementet des ressources épuisables. Le développe -ment des recherches sur toutes les optionsvisant à réduire nos consommationsd’énergie, à mieux exploiter les énergiesrenouvelables et à limiter les émissionsde gaz à effet de serre figure parmiles premières priorités.

Préparer le long terme suppose d’explorerla faisabilité de nombreuses technologiesqui sont encore dans les laboratoires.L’Ademe est notamment chargée de la miseen œuvre de ces expérimentations. L’Agencea été dotée d’un fonds de 325 millionsd’euros sur quatre ans pour aider àla réalisation de « démonstrateursde recherche », technologies testées au stadeexpérimental entre la phase de rechercheet l’industrialisation. Objectifs : vaincre

les verrous de ces technologies innovantes,valider leur faisabilité et leurs performancesen visant une commercialisation d’icià 2020.

Il s’agit ainsi d’expérimenter ce que serontles bâtiments du futur qui devront êtreà « énergie positive », c’est-à-dire trèsperformants et consommant globalementmoins d’énergie qu’ils n’en produirontgrâce aux énergies renouvelables. Mais aussid’expérimenter de nouveaux systèmes etservices de mobilité pour une ville durable,de nouveaux véhicules, de nouvelles sourcesd’énergie issues de la mer, du Soleil,du vent, de la biomasse, etc.

Pour chaque thématique, avec un panelvarié d’experts, l’Ademe définit une feuillede route afin d’identifier les déploiementspossibles et les verrous, si possible dansune perspective de long terme (2050).Depuis deux ans, l’Agence s’est engagéesur ce programme à grande échelle,et l’intérêt porté par les chercheurset les entreprises à ces expérimentationsa permis d’ores et déjà de sélectionnernotamment une trentaine de démonstra -teurs de véhicules, de solutions de captageet de stockage du CO2, d’énergies des mers,de biocarburants de seconde génération.

Le partenariat avec La Recherche au traversde ce numéro spécial nous permetde partager ces initiatives avec le plus grandnombre de lecteurs. C’est essentielcar ces innovations ne se déploierontque si elles répondent à nos besoins etque les citoyens se les approprient.

Expérimenter les futurs possibles

Philippe Van De MaelePrésident de l’Ademe

L

ÉDITO

préparer le longterme supposed’explorer la faisabilité de nombreusestechnologies qui sont encoredans leslaboratoires.

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photo de couverture : richard bouhet/afp creative/ph

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4 la recherche | inventons notre futur | juillet-août 2010

SOMMAIRE

les hommes

Peut-on avoir confiance dansla technologie ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5L’innovation technologique doit se faire dans la concertation.

la ville

repèresDes solutions pour un urbanismedurable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

transportsVers une offre globale de mobilité . . 10Les véhicules de demain devronts’adapter à la diversité des besoins.

urbanisme« Le métabolisme urbain est à revoir» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12De nouveaux plans de déplacementsont nécessaires pour favoriserles modes doux. interview

bâtiments

Des constructions productrices d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Bâtir des édifices sobres, réhabiliter le parc ancien : le bâtiment permetbeaucoup d’économies d’énergie.

airLa pollution est aussi à l’intérieur . . 16Nos logements produisent un cocktaild’émanations nuisibles pour la santé.

solsTerrains surveillés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Les sols sont fragiles. Leur protectionet leur remise en état sont cruciales.

les ressources

repèresLes promesses des renouvelables . . 18

énergie solaire

Comment profiter du Soleil ? . . . . . . . . . 20L’électricité solaire décolle à nouveau.Technologiquement, tout reste possible.

énergie marineExploiter les forces de la mer . . . . . . . . 22Vents, courants, vagues… Les filièresprometteuses d’une énergie durable.

biomasse« Une gestion des terres de plus en plus complexe » . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Les surfaces cultivables sont limitéesmais leur usage s’amplifie. interview

biocarburantsL’ère des bioraffineries . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Ces usines nouvelles utiliseraient laplante entière comme matière première.

stockage de co2Enfouir ce gaz encombrant . . . . . . . . . . . . 26Confiner le CO2 en sous-sol pour agirsur le réchauffement climatique ?

smart grid« Il faut adapter nos réseauxélectriques » . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Le développement de réseauxintelligents, une priorité. interview

L’AVENIRSe préparer à l’horizon 2050 . . . . . . . . . 30Les pistes technologiques pourrépondre aux enjeux de demain.

Le cahier 2 de La Recherchene peut être vendu séparémentdu cahier 1 (LR N° 443).Le cahier spécial du magazine« La Recherche » a été élaboréavec le concours de l’Ademe.Sophia Publications74, avenue du Maine – 75014Paris. Tél. : 01 44 10 10 10e-mail rédaction :[email protected] joindre directement partéléphone un membre de larédaction, composez le 01 44 10,suivi des quatre chiffres placésaprès son nom.Abonnements, anciens numéros,[email protected] Recherche ServiceAbonnement22, rue René Boulanger, 75472Paris Cedex 10Tarif France : 1 an 11 nurméros,59,00 €,1 an 11 nos + 4 hors-série, 79,50 €.Tarif international : nouscontacter.Directrice de la rédaction :Aline RichardDirecteur scientifique :Jean-Michel GhidagliaRédactrice en chef adjointedu cahier 2 : Isabelle BellinDirecteur artistique du cahier 2 :Alain de Pommereau/ÉdidoIconographie du cahier 2 :Xavier Lucas/ÉdidoChef de projet édition ducahier 2 : DominiqueFriocourt/ÉdidoFabrication : ChristophePerrusson (13 78)Directrice commerciale publicitéet hors média :Caroline Nourry (13 96)Chef de projet partenariats :Stéphanie Jullien (54 55)PublicitéResponsable clientèle :Antoine Faure (12 57)Marketing direct et abonnements Directrice : Virginie Marliac(54 49)Responsable gestion desabonnés : Isabelle Parez (13 60)Chargée du marketing :Estelle Castillo (54 51)Ventes au numéroDirectrice : Evelyne Miont (13 80) Responsable Internet :Jean-Brice Ouvrier (54 52)Directeur administratif etfinancier : Dounia Ammor (13 73)Comptabilité :Marie-FrançoiseChotard (13 43)La Recherche est publiée parSophia Publications, filiale deFinancière Tallandier. Président-directeur généralet Directeur de la publication :Philippe Clerget

Les titres, les intertitres, les textesde présentation et les légendes sontétablis par la rédaction. La loi du 11 mars1957 interdit les copies ou reproduc tionsdestinées à une utilisation collective.Toute représen tation ou reproductionintégrale ou partielle faite sans leconsente ment de l’auteur, ou de sesayants droit ou ayants cause, est illicite(article L.122-4 du Code de propriétéintellectuelle). Toute copie doit avoirl’accord du Centre français du droitde copie (CFC, 20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris. Tél. : 01 44 0747 70. Fax : 01 46 34 67 19). L’éditeurs’autorise à refuser toute insertion quisemblerait contraire aux intérêts morauxou matériels de la publication.

Cahier 2 de La Recherche – Commissionparitaire : 0909 K85863 ISSN 0029-5671

Imprimerie Canale, Via Liguria 24, 10071Borgaro, Torino (Italie). Dépôt légal àparution.© 2010 SOPHIA PUBLICATIONS.IMPRIMÉ EN ITALIE. PRINTED IN ITALY

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L’innovation scientifiqueporte par essence son lotde risques, plus ou moinsbien évalués. Pourquoicertains sont-ils misen exergue, d’autres ignorés?Leur perception serait-ellede plus en plus paradoxale,subjective, individuelle?

ouvrage d’Ulrich Beck La Société durisque »(1) a un quart de siècle. Publiépour la première fois en 1986, il aaujourd’hui un caractère prophétique

car, pour la première fois, un sociologue défi-nissait le risque comme le trait saillant dessociétés modernes. Pourtant, l’idée de caracté-riser notre monde par la notion de risqueparaissait a priori paradoxale : les acquis dessciences et des techniques n’ont-ils pas rendunotre monde plus sûr ? Ne vivons-nous pasdans des sociétés au sein desquelles l’espé-rance de vie ne cesse de progresser ? Sansdoute, mais plusieurs éléments viennentaujourd’hui conforter les thèses d’Ulrich Beck.C’est d’abord que le risque ne s’évalue pas seu-lement à sa probabilité de réalisation maisaussi, et de manière indissociable, à l’ampleurdes dommages qui seraient causés s’il adve-nait qu’il se réalise. Or bien des technologiesparaissent aujour d’hui porteuses de risques

aux conséquences potentiellement considéra-bles : c’est le cas, bien entendu, de l’usage del’énergie nucléaire civile pour lequel l’accidentde Tchernobyl (26 avril 1986) a donné unexemple dramatique. Mais ce sont aussi lesquestions posées par de nouvelles technolo-gies dont l’évaluation en termes de risques faitl’objet de controverses sociales, probablementdéroutantes pour le consommateur et lecitoyen (OGM, nanotechnologies, etc.).La capacité et la volonté de nos gouvernants àgérer les risques constituent d’autres motifsd’inquiétude au sein de nos sociétés. Sansdoute le devoir d’assurer la sûreté publiqueest-il une fonction assumée précocement parles États modernes. Pourtant, cette fonctionrégalienne est aujourd’hui mise en questionpour deux raisons : c’est d’abord que la com-plexité de l’évaluation et de la gestion durisque est devenue considérable. Le récent« principe de précaution » propose un cadre

(1) La Société du risque :sur la voie d’une autremodernité, Flammarion,2008.

s Des technologiesparaissant bénéficerd’une image trèspositive suscitentaujourd’hui lapolémique. Tel estnotamment le cas de l’éolienne.

Peut-on avoirconfiancedans latechnologie?

les hommes

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de conduite très général, mais il ne donne pasde recettes très précises à l’usage des gouver-nants dans des situations concrètes d’incerti-tude : doit-on par principe refuser toute cul-ture de plantes génétiquement modifiées ?Est-il raisonnable d’étiqueter tout produitincluant l‘usage de nanotechnologies ? Lamultiplicité des expertises et leurs conclu-sions souvent contradictoires placent aujour -d’hui les gouvernants dans des situations dedilemmes qui les conduisent parfois à surréa-gir pour éviter de se trouver mis en accusationpour défaut de précaution. La récente mise encause de la gestion par le gouvernement de lagrippe A donne un exemple frappant des dif-ficultés auxquelles sont aujourd’hui confron-tés les gouvernants en matière de gestion durisque : le risque lié à la grippe A a-t-il été cor-rectement évalué ? Le vaccin lui-même pré-sentait-il par nature des risques ? Enfin, peut-on soupçonner que des intérêts financierssoient intervenus dans le processus de déci-sion et, plus précisément, que les firmes phar-maceutiques qui ont fabriqué le vaccin aientcontribué à exagérer l’évaluation du risque dela grippe A pour bénéficier des commandesde vaccin ?Au-delà du cas d’espèce, cette affaire démon-tre aussi à quel point un élément clé, celui queconstituait la notion de confiance, s’estaujourd’hui délité. Ici, comme dans d’autresexemples, le défaut de confiance du publicporte sur deux éléments : le jugement decapacité et le soupçon de connivence avec desintérêts privés. En d’autres termes, les doutesdu public portent d’abord sur la capacité desexperts à dresser un bilan bénéfice/risqueconvaincant et en second lieu sur l’indépen-dance de ces mêmes experts vis-à-vis des lob-bies industriels.

perception de la confiance. La remise encause du mécanisme de la confiance est dé -sormais au cœur du renouvellement de la pro-blématique du risque. Avoir confiance en ceuxqui évaluaient le risque était une façon écono-mique de porter des jugements sur des objetsscientifiques ou techniques complexes. Laconfiance est en effet pour les sociologues (2)

« un mécanisme de réduction de la complexitésociale » : avoir confiance a priori dans des ins-

titutions ou des personnes nous évite d’avoirà vérifier au cas par cas que nous ne risquonspas d’être trompés. Mais aujour d’hui, en quiavoir confiance dans ce domaine puisque lesévaluations proviennent de sources variées etsouvent divergentes et que le soupçon deconnivence avec des intérêts matériels estpresque toujours sous-jacent ? Cette perte de confiance reflète les doutes nésde la gestion des crises scientifiques ou tech-niques des vingt dernières années : sangcontaminé, vache folle, OGM et, plus récem-ment, nanotechnologies. Le mythe scienti-fique – l’image d’une science universelle etdésintéressée – a souffert du soupçon deconnivence avec les intérêts matériels. Lascience, en tant que telle, demeure une valeursociale reconnue, mais on souhaite plus qu’au-trefois qu’elle fasse l’objet d’un contrôle social.Doit-on conclure de cette situation nouvelleque le public exige aujourd’hui le risque zéroen matière d’innovation scientifique ou tech-nique ? Sans doute pas si l’on en juge par l’uti-lisation qui est faite de nombreuses technolo-gies nouvelles. L’exemple du téléphone mobileest ici particulièrement éclairant. Au cours desdix dernières années, son usage s’est généra-lisé, malgré son coût assez élevé. Or plusieursalertes ont été lancées ces dernières années sur

s Le public n’exigesans doute pas le risquezéro. En témoignel’usage généralisédu mobile, malgré lesnombreuses alertesdont il a fait l’objet.

t La mobilisation anti-OGM reflète bienles doutes nésde la ges tion descrises scientifiquesprécédentes.

les hommes

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les risques induits par son utilisation. Crédiblesou non, ces alertes auraient dû générer descontroverses et des mouvements de rejet deson utilisation, ou a minima une généralisationde l’usage de l’oreillette qui, sans écarter toutdanger, éloigne le signal du cerveau de l’utili-sateur. Il n’en a rien été, et la controverse quis’est développée concerne non le téléphone lui-même mais les antennes qui transmettent lesignal dont les implantations sont souventcontestées par des riverains. La sociologie de laperception du risque qui s’est développée cesdernières années (3) explique parfaitement ceparadoxe : on craint d’autant plus un risquequ’il vous est imposé sans concertation préala-ble (l’antenne dans le voisinage), alors que l’ons’accommode aisément de celui qu’on a soi-même choisi (le téléphone). Plus précisément,on peut généraliser cette proposition en faisantl’hypothèse que chacun d’entre nous élaborepour son compte sa propre équationrisque/bénéfice en « choisissant » des modesde vie plus ou moins risqués pour des béné-fiques plus ou moins valorisés. Du fait de cetteindividualisation de la notion de risque, destechnologies qui paraissaient il y a peu bénéfi-cier d’une image particulièrement positive sontaujourd’hui remises en question. C’est parexemple le cas des implantations d’éoliennes. Fournissant une énergie renouvelable, ne pré-sentant pas a priori de risque majeur pour levoisinage, les éoliennes semblaient représen-ter un mode de production proche de l’idéal

écologiste. Sans doute, mais des associationsde riverains font désormais valoir que cesimplantations portent atteinte aux paysages,qu’elles impliquent un dommage lié au bruitde fonctionnement, et qu’elles génèrent peut-être d’autres risques dont témoignentaujourd’hui des plaignants qui s’estimentmalades de la présence dans leur voisinaged’un champ d’éoliennes. Là encore, ce n’estpas le niveau « objectif » du risque qui compte– à supposer que cette notion ait un sens –,mais le calcul que font les riverains entre leurpropre risque et leur propre bénéfice.

débat public. On objectera que l’échec deces implantations tient aussi au manque deconcertation préalable. On sait en effetaujourd’hui que le modèle traditionnel « Déci-der, annoncer, défendre » (un équipement,une installation industrielle, etc.) ne fonc-tionne plus face à une société qui a considé-rablement évolué dans ses structures socialeset culturelles. Bien souvent, les opérateurs ontà convaincre non une société rurale, malarmée culturellement, mais une société com-posite où les néo-ruraux, actifs ou retraités,forment la trame experte d’une oppositionrésolue aux projets industriels. Dans cettenouvelle situation, le suivi de bonnes pra-tiques de concertation est crucial. On enconnait à peu près les règles(4) : en amont dela décision, rechercher la participation detoutes les parties prenantes, les convier à undébat ouvert et transparent, leur fournir lespossibilités d’accéder à l’information tech-nique, voire de produire leur propre expertisecontradictoire, etc. Depuis une vingtaine d’an-nées, ces pratiques ont été peu à peu expéri-mentées puis instituées en France, notam-ment avec la création et la montée enpuissance de la Commission nationale dudébat public (5) (CNDP). Pas plus qu’elle nerefuse par principe le risque, la société nerejette toute implantation d’équipement. Maiselle demande à ce que lui soit reconnu le droitde débattre à travers une procédure réglée etdu fond (l’opportunité) et de la forme du pro-jet (ses modalités de réalisation).

daniel boy

Directeur de recherche au Centre d’étude de la vie politique française (Cévipof )

(2) Niklas Luhmann,La Confiance.Un mécanisme de réductionde la complexité sociale,Economica, 2005.

(3) Daniel Boy, Pourquoiavons-nous peur de latechnologie ? Presses deSciences Po, 2007.

(4) Michel Callon, PierreLascoumes,Yannick Barthe,Agir dans un mondeincertain : essai sur ladémocratie technique,Seuil, 2001.

(5) www.debatpublic.fr

chacun d’entrenous élabore sa propreéquationrisque/bénéficeen choisissantdes modes de vieplus ou moinsrisqués pourdes bénéficesplus ou moinsvalorisés.

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Bâtiment à énergiepositive

Parfaitement isoléavec des doubles outriples vitrages, desisolants performants etune ventilation doubleflux (l’air sortantpréchauffe l’air entrant),il n’a presque plusbesoin de chauffage.Équipé notamment depanneaux solairesphotovol taïques et decapteurs ther miques, ilproduit en un an plusd’énergie qu’il n’enconsomme. En 2020,

(chaudières à conden -sation, pompes àchaleur). Un bâtimentneuf con somme50 kWh/m2/an, unerénova tion, entre 80 et100 kWh/m2/an. Début2010, 700 bâti mentsdémonstrateurs,148 logements et unbâtiment tertiaireétaient labellisés BBC.

Bâtiment à trèshaute performanceénergétique (THPE)

Ce label françaisatteste une consomma -tion inférieure d’aumoins 20 % par rapportà la réglementationthermique de 2005(RT 2005).

En France, en 2008, bâtiments et transports ont consommé les troi de 64 % des émissions de CO2. Ces deux secteurs doivent impérativ

tous les bâti mentsneufs devront être àénergie positive.

Bâtiment basseconsom mation (BBC)

Bien isolé, ilbénéficie de moyens

de chauf fagetrès perfor -

mants

Bâtiment récent

Construits selonla réglementationthermique RT 2005, ilsconsomment entre 80et 250 kWh/m2/an enmajorité pour lechauffage, et sontencore mal isolés.

Bâtiment à énergie positiveBât. basse consommationA

A+

BCD

EFG

Bât. à très haute perfor- mance énergétique

Bâtiment récent

Bât. ancien

≤ 50

< 0

51 à 90

91 à 150

151 à 230

231 à 330

331 à 450

> 450Avant 1975

Objectif bâtimentsexistants

2012

2020

Réglementationbâtiments neufs

2012

2005

2020

En kWh/m2/and’énergie primaire

Étiquette énergie

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REPÈRESla ville

Bâtiment ancien

Construits avant1975, ils sontparticulière menténergivores. Ilsreprésentent environ60 % du parc.Objectif : améliorerl’isolation etla ventilation.

Immeuble à énergie positive à Mont pellier.

Des solutions pour un urbanis

Maîtriser les bâtiments énergivores

ChauffageEau

chaudeSanitaire et cuisson

Électricité spécifique

Éclairage,informatique…

tertiairerésidentiel

30

20

10

0

La consommation annuelleest passée de 56 Mtep en 1973à 69 Mtep en 2008.

Consommation d’énergie par usage En Mtep, 2007

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Maison Phénix BBC.

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w Une logique terri to -riale de déplace menturbainw Un réseau detransport en communinterconnecté w Des voies réservéescyclables, bus,tramway, voitures w Des véhicules urbainsen libre-servicew Des services d’auto -partage, de covoituragew Des lieux de station -ne ment (voitures,vélos) près destransports publicsw De nombreux lieuxde recharge de batte -ries (domicile, parking,gares, hôtels, etc.)

w Des équipementsélectroniques quirenseignent l’usager(position, modes detransport disponiblesà proximité, horaires,tarifs, etc.)wDes parking-relaispour distribuerles marchandisesaux magasins

marion sabourdyAvec Daniel Clément,directeur scientifique

adjoint à l’Ademe

s quarts de l’énergie et ont été respon sables vement progresser.

Sources : Ademe, SOeS, IFP, Ceren, Eurostat, IEA, EEA, association Effinergie.

La ville durable n’estplus le terrain de jeuexclusif de la voiture.Se déplacer autrementest devenu un enjeuessentiel en ville.Toute la planificationurbaine est à revoir.

Les transportscollectifs et lesmodes douxdoivent reprendreleurs droits. Dessolutions alternatives,comme des véhiculeshybrides et électriques,

Route 80,1 %

Aérien13,2 %

Oléoducs0,2 %Fer

1,7 %

Maritimefluvial4,8 %

En France, le trans -port routier dominelargement : dépen -dant toujours à plusde 98 % du pétrole,il est respon sablede plus de 90%des émis sionsde CO2 nationales.Et la part de la voi -ture continued’augmenter.

Consommation d’énergiepar mode En pourcentage, 2008

la recherche | inventons notre futur | juillet-août 2010 9

‹ La consommationdes bâtiments estévoquée en kilowatt-heure par mètrecarré et par an :kWh/m2/an

‹ La consom ma tiond’un secteur estexprimée en millionde tonnes d’équiva -lent pétrole : Mtep

Le tramwayde Bordeaux.

Le Vélo’v de Lyon.

En aménageant la ville

Modes motorisésw Véhicules individuels :voiture plus simple,plus petite, plus légère,moins consommatrice, voiture hybride (moteurthermique et élec-trique) ; voiture élec-trique, taxi collectifw Transports collectifs :tramway, bus etminibus, train, métro,navette fluviale

Modes douxw La marche, le vélo,le roller

Station de rechargede batterie électrique.

me durable

Diversifier les modes de transport

Privilégier la mobilité urbaine

En valorisant tous les transports

doivent être misesen œuvre. Des servicesadaptés doivent êtredéveloppés.

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n nous promettait des véhicules élec-triques dès les années 1960. Plus dequarante ans plus tard, à quelques per-cées récentes près, la voiture électrique

est loin d’avoir envahi notre quotidien. La fauteaux batteries trop lourdes, trop chères, peuautonomes, trop longues à recharger, auxinfrastructures de charge largement insuffi-

santes, aux modèles économiquesencore à inventer… Alors, à défaut

de saut technologique, condamnéle véhicule électrique ?Pas forcément. À condition de

poser les bonnes questions,répond Gabriel Plassat,

chargé de la prospectivesur les transports et

les mobilités à

(1) http://transportsdufutur.typepad.fr

10 la recherche | inventons notre futur | juillet-août 2010

À quoi ressembleront les véhiculesde demain? Électriques ou hybrides,

la question n’est pas tant celle du carburantque du modèle d’affaires et des stratégies

d’usage. Révolution en cours.

t Voitureélectrique Daimlerà l’exposition Ever, à Monaco,en mars 2010.

l’Ademe et auteur du blog Les Transports dufutur (1) : « Le verrou n’est pas technologique.On prend le problème à l’envers. On le centresur : quelle sera la solution d’avenir entre élec-trique, hybride rechargeable ou hydrogène ?Alors qu’en matière de transports c’est tout lesystème d’exploitation qu’il faut changer ! »

un autre paradigme. Pour l’instant, notremobilité est essentiellement conçue à partird’un fonctionnement unimodal (le métro oula voiture, par exemple) et basée sur la pos-session d’objets (les véhicules). Or, avec l’avè-nement des véhicules à bas coût, les modèlesélectriques ou hybrides, généralement à plusde 30 000 euros, sont hors jeu. Même pourles plus enthousiastes ! Et si l’on passait à un autre paradigme ? Si

l’offre était celle non plus d’objets véhicules,mais de mobilité ? Une flotte de véhiculesélectriques partagée deviendrait dès lorsconcurrentielle en termes de prix au kilomè-tre. « C’est donc en fonction des usages que sedéclinera le panel de solutions techniques envi-sageables », poursuit l’expert.On voit déjà se dessiner ces nouveaux modèlesde parcs partagés, tel celui développé par lastart-up israélienne Better Place qui, ennovembre 2009, a commandé à Renault100 000 voitures électriques, roulant à110 km/h et d’une autonomie de 170 km. Elledéploie avec la ville de Jéru salem un réseaude bornes de charge (en trois heures) sur lafo

urm

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la villeTRANSPORTS

Vers une offre globale

de mobilité

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mation, par exemple), qui s’intéressent au sec-teur des transports. Néanmoins, beaucoupreste à développer. Gabriel Plassat plaide pourune « mobilité pensée » avec un haut degréd’interopérabilité, intégrant la « nature desvéhicules urbains déployés et leurs relations avecles systèmes de transports existants ». Cela néces-sitera des acteurs travaillant en multimodal etdes autorités régionales de régulation des sys-tèmes de transports.

investir. Comment s’y retrouver ? Le four-nisseur de système informatique Cisco a éla-boré un assistant personnel de mobilité (PTAen anglais). Ce dernier est déjà opérationnelà Séoul, célèbre pour ses embouteillagesmonstres. Il indique pour chaque déplace-ment le trajet le plus rapide, le plus écono-mique ou le plus écologique, qu’il s’agisse duvélo, du métro, du tramway ou du véhiculeurbain. Cela implique évidemment de déve-lopper les modes doux. « En France, il fau-drait y investir autant d’argent que ce qui aété fait pour les autoroutes depuis quaranteans », affirme Michel Gioria qui soulignel’importance de politiques publiques soute-nues dans la durée.Alors, trop attachés à leur automobile, lesFrançais ? Pas sûr ! « Entre santé publique,prise de conscience écologique, crise écono-mique et épuisement des réserves pétrolifères,beaucoup de choses ont changé depuis lesannées 1960, explique Gabriel Plassat. Noussommes prêts au changement. Et, surtout, nousn’avons pas le choix. »

renaud persiaux

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voirie et dans les parkings, ainsi qu’un sys-tème de changement express des batteriesdéchargées par des batteries pleines encinq minutes, l’équivalent d’un plein d’es-sence. Un vrai modèle d’affaires. Idem enFrance : après le succès des flottes de vélospartagées, la Mairie de Paris veut développerdes voitures électriques en libre-service. Avecl’idée que la possession incite à l’usage et quela non-possession permet de choisir le modede transport le plus adapté, lequel est biensouvent le plus efficace énergétiquement.À quoi ressembleront les véhicules dedemain ? Pas de réponse unique. « La voitured’aujourd’hui est surdimensionnée, souligneMichel Gioria, chef de service adjoint pour larecherche et les technologies avancées àl’Ademe. Elle est conçue pour emmener unefamille avec deux enfants et un chien envacances. Alors qu’en moyenne elle transporteune personne et demie qui fait 30 kilomètrespar jour pour aller travailler. » Conséquences :encombrement et pollution. Il faut répondreà l’hétérogénéité des besoins et des situationsde mobilité avec des performances optimiséespour chaque usage. Certains véhicules serontdes monoplaces urbains légers électriques defaible autonomie, d’autres des routières4 places capables de faire 800 kilomètres. Cela ne peut se concevoir sans une offre glo-bale de mobilité dont les prémices sont déjàvisibles avec les nouveaux acteurs du tertiaire(fournisseurs de services, de systèmes d’infor-

il faut répondreà l’hétérogé -néité desbesoins avec desperfor mancesoptimisées pourchaque usage.

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s Un service en autopartage de véhiculesélectriques devraitêtre lancé à Nice en 2011.

Quelle énergie pour les véhicules de demain ?Quatre des projets soutenus par l’AdemeWatt ® testera en 2011 dans

une grande ville françaiseun système de bus électrique àrecharge rapide (10 secondes) àl’abribus avec bras télescopique.Mhygale est une solution demotorisation hybride (thermiqueet électrique) optimisée, généra -lisable, conçue pour n’entraînerqu’un surcoût « acceptable ».Forewheel est un véhicule élec -trique de 5 places, doté de deux

ou quatre moteur-roues intégrantfreinage, suspension, motorisa -tion et direction, pour libérerl’espace occupé par le groupemotopropulseur classique.DHRT2 expérimente à Stras -bourg depuis la fin de 2009 latechnologie hybride rechargeablesur le secteur avec une centainede Prius 3 équipées de batterieslithium-ion. Une infrastructure derecharge solaire est aussi testée.

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ports publics, et la construction de nou-velles voies, lesquelles attirent des voitureset sont bientôt congestionnées. Et ainsi desuite… Cet urbanisme mal pensé empêchela diversité des modes de transport.

Vous évoquez des conséquences sanitaires etsociales importantes…

A. M. : À commencer par le bruit et la pollu-tion, vrais problèmes de santé publique. Sur leplan social, le coût du foncier conduit à l’acces-sion à la propriété « dans les champs de bette-raves ». Conséquences : une dépendance à lavoiture et un budget transport contraint, par-fois considérable. Sans oublier les effets tra-giques sur le tissu social : enfermé dans sa voiture, « pédoncule de chez soi », on necommunique plus et la vie de quartier s’ap-pauvrit. La ville actuelle est le résultat de 50 ansde non-urbanisme. Le choix de Pompidou étaitclair : adapter la ville à la voiture. Rocades péri-phériques, autoroutes urbaines sur les voiessur berges, tout a été pensé pour faire de la voi-ture le mode de transport le plus compétitif.Résultat : une ville qui s’étale en tache d’huile.Il faut faire machine arrière toute ! Concevoirla ville comme un organisme dynamique.

C’est cela que vous appelez le métabolismeurbain ?

A. M. : On oublie que la ville est un corps

la villeURBANISME

Premier point, la mobilité. Comment les choixd’urbanisme l’influencent-elle ?

Alain Morcheoine : Ils imposent une certainedensité, laquelle définit les distances à parcou-rir, favorise ou non l’utilisation de modes nonmotorisés et le développement de transportspublics. Dans le Paris haussmannien, la den-sité est de 85 000 habitants au kilomètre carré.Dans les grands ensembles des années 1950-1970, elle n’est que de 25 000, et les zonespavillonnaires plafonnent à 2 500, avec unmitage de la campagne. En outre, la mobilitéest contrainte par la segmentation de l’espaceen secteurs résidentiel, de loisirs, de travail,de commerce, une segmentation héritée de Le

Corbusier et d’autres urbanistes au milieudu XXe siècle.

Quelles sont les incidences sur les transports ?

A. M. : Les trajets quotidiens se multi-plient, s’allongent. Les transports publics,

viables uniquement si la densité est suffi-sante, se développent peu, la voiture parti-culière est indispensable. Avec un cerclevicieux : l’utilisation massive de la voitureentraîne la congestion des voiries et rendimpraticables les autres modes comme levélo ou la marche, qui deviennent des par-cours du combattant. D’où un usage crois-sant de la voiture au détriment des trans-

«Le métabolismeurbain està revoir »

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Nos cités sont des organismescomplexes et dynamiquesoù les choix d’urbanismesont entièrement à repenserpour réduire leurs impactsenvironnementaux, sanitaireset sociaux. interviews Alain Morcheoine

est conseiller à laprésidence de l’Ademeen matière de villedurable.

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vivant, avec des êtres humains qui échan-gent. Un système complexe très dynamique,avec des interactions multiples. C’est celaqu’il faut comprendre, désosser. Exemple : lamixité fonctionnelle entre bâtiments d’habi-tation et de bureau permet d’optimiser laconsommation de chaleur et augmente laprobabilité de trouver un emploi près dechez soi. Contre-exemple  : construire unbâtiment à énergie positive au mauvaisendroit peut induire une mobilité qui rendle solde énergétique négatif. D’ailleurs, lesécoquartiers traitant correctement la mobi-lité sont très rares, certains n’ont même pasde boulanger ! Il existe déjà des outils sectoriels, des modé-lisations de parcs de bâtiments ou de voi-tures. La recherche donne des solutions à desbouts de problèmes. Il faut les rassemblerpour créer des outils d’aide à la décisioncomme le simulateur MobiSim (1) que déve-loppe le laboratoire Théma, unité mixte derecherche CNRS-universités de Franche-Comté et de Bourgogne : il détermine quelusage donner à un espace vacant en centre-ville (habitation, tertiaire, espace vert, etc.),afin de maîtriser la mobilité globale induite.

Comment s’attaquer au fond du problème ?

A. M. : Améliorer la technologie pour desvéhicules plus efficaces ne suffit pas, cela ne

réduit qu’à la marge consomma-tion et nuisances. Il faut revoir la

planification urbaine et les plansde déplacement, afin de mieux répar-

tir l’espace public de la voirie en faveurdes modes doux. Il est occupé à 90 % par lavoiture qui n’assure que 60 % des déplace-ments urbains. Concrètement, cela veut direagrandir les trottoirs, rendre praticables lesespaces piétonniers, créer des transports encommun en sites propres, instaurer deszones 30 très étendues, mettre en place uncode de la rue comme en Belgique, rendrepossible l’augmentation de la place du vélocomme à Strasbourg où il assure 20 % desdéplacements…

On peut donc agir rapidement ?

A. M. : Oui, sur les plans fiscal et réglemen-taire par exemple. Le nœud du problème,c’est la consommation de l’espace public. Ilfaut la faire payer, avec une bonne politiquede stationnement : des tarifs horaires crois-sants, comme à Florence ou à Venise, pouréviter les «  voitures ventouses  », ou despéages urbains pour l’accès au centre-villecomme à Londres ou à Milan. Et repenser laquantité de places de parking non en termesde minimum comme actuellement, ce quiincite à la possession et à l’usage de voitures,mais de maximum comme en Suisse. Toutcela est efficace, mais on rechigne à le mettreen place en France.

Peut-on être optimiste ?

A. M. : L’urbanisme doit prendre en compteles trois axes du développement durable :social, économique, environnemental, aux-quels je rajouterais le culturel. Cela passe parde nouveaux critères, de nouveaux arbitrages,qui sont expliqués dans les «  référentielsvilles durables ». Ville durable, planificationurbaine, mixité sociale et fonctionnelle ontété au centre du Grenelle de l’environne-ment, de la Charte de Leipzig sur la ville euro-péenne durable en 2007 ou du Colloque inter-national des urbanistes de Marseille en 2008.On a les outils, on sait qu’ils sont efficaces,mais on tarde à les utiliser.

propos recueillispar renaud persiaux

s À Grenoble, quatre lignes de tramway assurentla liason entre l’est,l’ouest et le sud de l’agglomération.

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(1) www.mobisim.org

« il faut revoir la planificationurbaine et les plans de déplacement,afin de mieuxrépartir l’espacepublic de lavoirie en faveurdes modesdoux.»

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la villeBÂTIMENTS

pas encore réglementé car il s’agit d’un usagemobilier, explique Pierre Hérant, chef du ser-vice Bâtiment à l’Ademe. Cela ouvre unchamp nouveau dans l’intégration de l’électro-nique et des nouvelles technologies dans le bâti-ment. » Autre exemple : dans sa feuille deroute, l’Ademe envisage un fonctionnementen îlots où les bâtiments échangeront, voiremutualiseront les énergies produites avecleurs voisins. D’ici à 2020, 200 000 à 400 000Bepos devraient sortir de terre, 6 millions aumoins dans les trente années suivantes, pourviser 16 % du parc national en 2050.

appels à projets. Mais moins de 1 % duparc est renouvelé annuellement, tandis que60 % des bâtiments existants datent d’avantla première réglementation thermique. L’ob-jectif du vaste programme de réhabilitationénergétique engagé est de réduire de 38 % laconsommation moyenne du parc existantd’ici à 2020 (400 000 logements par an). En2050, il devrait rester 36 % du parc à réhabi-liter. À terme, les consommations viséesseront inférieures à 80 kWh/m2/par an.Où en est-on ? De nombreuses initiativessont en cours. Ces trois dernières années, laquasi-totalité des conseils régionaux a lancéavec l’Ademe des appels à projets dans lecadre du Prebat. Plus de 1 000 bâtimentsdémonstrateurs bénéficieront de soutiensfinanciers pour leur réalisation, leur suivi etleur évaluation. Des municipalités commeDunkerque ou Lille ont mis en place des poli-tiques énergétiques au sein du réseau euro-péen Énergie-Cités. Créée en 2005, la fonda-tion Bâtiment-Énergie a soutenu une dizainede projets de R&D pour la rénovation éner -gétique à très haut niveau de performance demaisons individuelles, immeubles debureaux ou logements collectifs sociaux. Le

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(1) Programme de rechercheet d’expérimentation sur l’énergie dans le bâtiment.(2) Ces matériaux absorbentde la chaleur en passantde l’état solide à l’étatliquide et inversement.(3) Habitats et bâtimentsoptimisés pour la maîtrise de l’énergie et des services.

Bâtir desédificessobres,réhabiliterle parcancien,recomposerle tissuurbain:le bâtimentdevient le ferde lance deséconomiesd’énergie.

Des constructions productrices e bâtiment est le secteur le plus énergi-vore avec 70 millions de tonnes d’équi-valent pétrole consommées, soit 43 %de l’énergie française et 18 % de nos

émissions de gaz à effet de serre (GES). Selonle Grenelle de l’environnement, ces chiffresdevront être divisés par quatre d’ici à 2050.Malgré le très faible renouvellement du parcimmobilier, le bâtiment pourrait bien être leseul secteur capable de répondre à ces enga-gements, selon l’Ademe.À partir de 2011 pour les édifices publics ettertiaires et de 2012 pour les bâtiments rési-dentiels, toutes les nouvelles constructionsdevront être des bâtiments basse consom -mation (BBC). Ceux-ci consommeront e nmoyenne 50 kWh/m2� par an contre280 kWh/m2/an pour les bâtiments actuels.Le Prebat (1) prépare l’échéance 2020, lorsquetous les nouveaux bâtiments seront à énergiepositive (Bepos), c’est-à-dire produisant plusd’énergie qu’ils n’en consomment. Implantéset orientés selon les caractéristiques de larégion et l’ensoleillement, peu déperditifs,ces bâtiments auront très peu besoin dechauffage, poste qui dévore actuellementenviron 70 % de l’énergie dans le résidentielet 45 % dans le tertiaire. Leurs parois serontisolantes et productrices d’énergie, avec desmatériaux thermiquement très performants,capables même de stocker l’énergie et de larestituer au besoin grâce à des matériaux àchangement de phase (2). Des panneauxsolaires, voire des micro-éoliennes, serontintégrés à la façade ou au toit.Électricité et gestion de l’énergie seront l’objetde toutes les attentions, à l’instar des usagesspécifiques de l’électricité (réfrigérateur,congélateur, éclairage, informatique, veille…)qui ont grimpé de 71 % dans le résidentieldepuis vingt-cinq ans. « Ce poste majeur n’est

L

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par l’extérieur, etc., indique Pierre Hérant.Notre mission est d’accélérer leur diffusion etleur installation selon les contraintes dechaque bâtiment pour parvenir à une trèshaute performance énergétique globale ».

des solutions standardisées. Or cescontraintes thermiques, d’architecture et d’uti-lisation varient énormément entre un immeu-ble haussmannien, un logement collectif desannées 1960 ou une villa individuelle… Afin detrouver des solutions standardisées, la fonda-tion Bâtiment-Énergie définit des sous-ensem-bles de bâtiments aux profils similaires. « Ilfaut révolutionner l’organisation du secteur dubâtiment, avance Michel Gioria, chef de serviceadjoint pour la recherche et les technologiesavancées à l’Ademe. Cette notion de pac-kagesde solutions permettra de favoriser l’industriali-sation de la réhabilitation et ainsi de réduire lescoûts et d’améliorer la qualité. » Pierre Hérantrenchérit : « Le Prebat préconise de créer la pro-fession d’“améliorateur de bâtiment”. »Au slogan du ministère du Développementdurable « Faisons vite, ça chauffe ! », PierreHérant répond : « L’objectif de l’Ademe estd’accélérer le développement de produits, afinde mettre sur le marché en trois à quatre ansdes solutions présentant une amélioration deperformance d’un facteur 2, 3, voire plus, àcoût maîtrisé. » Pour cela, des Programmesd’actions concertées en technologies de l’éner-gie (Pacte) sont mis en place, tel celui lancé enaoût dernier sur l’eau chaude sanitaire, postequi représente jusqu’à 25 % de la consomma-tion énergétique d’un logement BBC. Cinqprojets ont été retenus pour un montant aidéde 6 à 8 millions d’euros sur quatre ans.

marion sabourdy

t La tour Elithis,bâtiment tertiaireinauguré à Dijon

en avril 2009,consomme

20 kWh/m2/an.

projet Homes(3), qui mise sur l’efficacité éner-gétique des bâtiments via des contrôleurs etcapteurs, regroupe quant à lui 13 acteursindustriels et de recherche comme EDF, Phi-lips, Schneider Electric et le Centre scienti-fique et technique du bâtiment. Un capteurde surveillance de l’environnement intérieur(humidité, température, luminosité, taux deCO2) a déjà été mis au point. Mais pour l’ensemble, « les solutions tech-niques sont déjà très souvent sur le marché,comme la chaudière à condensation, la venti-lation double flux, le triple vitrage, l’isolation

d’énergies Bel exemple derenouvellement urbaintertiaire HQE en Seine-Saint-Denis (immeubleVitalys). Ferme turesen bois pour régulerla température,la lumière et protégerdu bruit.

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16 la recherche | inventons notre futur | juillet-août 2010

la villeAIR

ls sont une petite centaine à polluer notreair intérieur : composés organiques vola-tils comme les aldéhydes, éthers de glycolet hydrocarbures…, allergènes d’acariens,

de chats et de chiens, dioxyde et monoxyde decarbone, particules, radon, rayonnementgamma et moisissures. Sans oublier les nom-breux pollens et polluants atmosphériques !Loin d’être des cocons protecteurs, nos loge-ments abritent un sacré concentré de molé-cules. Selon une enquête menée entre 2003et 2005 par l’Observatoire de la qualité de l’airintérieur(1), 5 à 30 % des logements présen-tent des valeurs nettement plus élevées queles concentrations moyennes. Quel impact sur la santé ? « On ne le sait pasencore précisément, mais cela pourrait être unvéritable problème de santé publique, expliqueHélène Desqueyroux, spécialiste de la ques-tion à l’Ademe. L’impact de l’air intérieur a étélongtemps négligé, celui de la pollution atmo-sphérique monopolisant toutes les attentions. »Or nous passons 90 % de notre temps enespace clos. Et « l’air n’a pas de frontière. Onretrouve dans l’air intérieur les substances del’air ambiant, celles émanant des meubles,peintures et produits d’entretien… », détaillePierre Deroubaix, spécialiste de la ventilationà l’Ademe. Avec des effets suspectés allant de

la simple gêne (odeurs, somnolence, irritationdes yeux et de la peau) jusqu’à l’aggravation,voire le développement de pathologies pluslourdes. « Asthme et allergies respiratoires aug-mentent depuis trente ans, alors que la pollutionatmosphérique diminue mais que nos bâti-ments, autrefois véritables passoires, sont de plusen plus étanches », s’alarme-t-il. Les classe-ments en matière de toxicité ne délivrent quedes informations parcellaires. D’autant queces cocktails de polluants pourraient agir ensynergie à de très faibles concentrations.

ventilation. « Les effets de l’exposition conti-nue à de faibles doses de polluants sur delongues périodes sont mal connus, ajouteHélène Desqueyroux. Les études suivant ungrand nombre de personnes pendant plusieursannées sont les seules capables de relier l’expo-sition au développement d’un symptôme. Ellesviennent à peine de commencer. » En atten-dant, l’Ademe a lancé de nombreux projets derecherche spécifiques, par exemple sur l’im-pact des formaldéhydes ou des moisissures.Comment agir ? « À trois niveaux, expliquePierre Deroubaix : la réduction des sources(meubles, peintures sans solvant, etc.), la ven-tilation, et éventuellement le traitement de l’air.Parent pauvre de l’habitation, une bonne ven-tilation est essentielle. Malgré son coût margi-nal, un logement neuf sur deux n’est pasconforme à la réglementation ! » Et surtout, ilfaut informer le grand public : « Trop de per-sonnes colmatent leur ventilation qu’ils voientcomme une perte de chaleur. »

renaud persiaux

La piètrequalitéde l’air dansles maisons a étélongtempsignorée.On cherchedésormaisà y remédieret à évaluerprécisémentses impacts.

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(1) www.air-interieur.org

La pollution estaussi à l’intérieur

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la recherche | inventons notre futur | juillet-août 2010 17

On mesure enfin l’impor -tance des sols et leur

fragilité. Comment prévenirleur pollution, notammentagricole, la traiter et gérerles espaces contaminés?

utils primaires de productions agricoleet forestière, acteurs majeurs du cyclede l’eau et du carbone, les sols rem-plissent des fonctions indispensables

à la vie. Leur protection et leur remise en étatsont l’une des missions de l’Ademe.L’Agence gère le programme de reconversiondes friches urbaines, ces terrains délaissés enmilieu urbain, parfois pollués, ou encore lamise en sécurité des sites dont les responsa-bles sont défaillants.Surtout, l’Ademe soutient la recherche sur lespollutions diffuses ou locales (4 300 sites enFrance). Avec quatre objectifs : la caractérisa-tion, la surveillance, l’évaluation des risqueset le traitement. Qu’ils soient d’origineurbaine, industrielle ou agricole, certains pol-luants franchissent des dizaines de kilomè-tres avant de rejoindre les sols. L’impact decette pollution diffuse est mal connu.

base de données. L’un des projets del’Ademe vise à tester et à calibrer d’ici à 2012une vingtaine de bio-indicateurs permettantd’évaluer la qualité biologique des sols à tra-vers l’étude des micro-organismes, de la floreou de la faune. Un autre concerne la surveil-lance du territoire dans le cadre du Réseau demesures de la qualité des sols (RMQS). Ceréseau élabore une base de données des pol-luants métalliques présents à l’état de tracessur 2 180 sites français. Les cartes qui ont étéétablies identifient les lieux à teneur anorma-lement élevée en cuivre, zinc, cadmium etplomb, des polluants issus respectivementdes fongicides, des effluents d’élevage, des

engrais phosphatés et de l’atmosphère. LeRMQS sera probablement élargi aux pol-luants organiques persistants comme les pes-ticides organochlorés ou les hydrocarburesaromatiques polycycliques lourds.

bioremédiation. La France compte par ail-leurs 500 000 anciens sites industriels parfoiscontaminés. Comment traiter ces pollutionslocales des sols et des nappes sans excaver lesterres pour les mettre en décharge, avec tousles inconvénients connus en termes d’envi-ronnement ? Différentes techniques de bio-remédiation (dégradation des polluants pardes bactéries ou des champignons) sont àl’étude. Les terres peuvent être excavées pourêtre réutilisées, décontaminées in situ paroxydation ou réduction chimique, biodégra-dation stimulée ou par fixation des polluants.Autre piste suivie : l’« atténuation naturelle »,dégradation qui se produit avec le temps decertains polluants organiques, solvants chlo-rés, hydrocarbures ou hydrocarbures aroma-tiques polycycliques. Autant de solutions de protection ou deremise en état des sols pour lesquelles lesdécideurs politiques devront fournir les outilsréglementaires et juridiques nécessaires àleur mise en œuvre.

michel petit-jean

Oon retrouvedes polluantsà des dizainesde kilomètresde l’endroitoù ils ont étégénérés.

s La qualité des solsdoit beaucoup à la biodiversité qu’ils abritent.

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Terrainssurveillés

Repéragepar GPS d’un

terrain àcaractériser.

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18 la recherche | inventons notre futur | juillet-août 2010

RE

L’objectif, en France, est de passer d’une production d’énergierenouvelable d’environ 15 % en 2008 à 23% en 2020.

Les promesses des renouvelab

Bois-énergie Bois mais aussi sciure,paille, rafles de maïs,etc. sont brûlés dansune chaudière pourproduire de la chaleuret de l’électricité.

BiocarburantsDe première généra-tion, l’éthanol pourl’essence est obtenu àpartir du blé et de labetterave. L’huile pourle biodiesel est obtenueà partir du colza ou dutournesol. Les biocar-burants de deuxièmegénération seraientobtenus à partir derésidus agricoles, cultures dédiées, voiredéchets organiques.Une troisième généra-tion utiliserait desalgues. Objectif 2020 : 10 %de la consommationtotale française, au lieude 5,75 % en 2008.

Centrales hydroélectriquesElles produisent del’électricité et stockentde l’énergie. Des sta-tions de pompage-tur-binage utilisent deuxlacs de retenue entrelesquels l’eau est pom-pée et stockée ou pro-duit de l’électricité. En2008, l’hydroélectricitéa augmenté de 7,6 %.Objectif 2020 :27 500 MW.

ÉoliennesSur terre ou off shore,elles utilisent la forcemotrice du vent pourproduire de l’électri-cité. Entre 2005 et2008, la productiond’électricité d’origineéolienne a été multi-pliée par six. Avec4 520MW de puissancetotale installée en 2008,la France arrive au qua-trième rang européenet a produit 5,7 TWh.Objectif 2020 :25 000 MW.

Biomasse Hydraulique Éolien

DéchetsMénagers, industrielset agricoles, ils sont va -lorisés thermiquementgrâce à l’incinération.

BiogazObtenu à partir de dé -chets organiques trans-formés dans des biodi-gesteurs et des métha- niseurs, il peut êtreutilisé pour les trans-ports, le chauffage etl’électricité.

Productiond’énergieprimairepar filière

les ressources

L’éolien en plein essor

Bois-énergie45,7 %

Hydraulique29 %

Biocarburants11 %

Biogaz et déchets

8,6 %

Pompe à chaleur et géothermie3 %

Éolien2,6 %

Solaire thermique et photovoltaïque0,2 %

Biocarburants11 %

Biogazet déchets

8 %

Pompe àchaleur et

géothermie6,6 %

Éolien13,8 %

Solairethermique et

photovoltaïque3,8 %

Marine et solaire thermo-dynamique0,08 %

Bois-énergie41 %

Hydraulique15,8 %

19 Mtep 36,6 Mtep2008 Objectif 2020

Petite hydroélectricité (Installations <10 MW). Elle a produit6 924 GWh en 2008,soit une hausseannuelle de 11,3 %,hissant la France àla 3e place européenne.

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ThermodynamiqueDes miroirs concen-trent la chaleur duSoleil vers un fluidecaloporteur pour pro-duire de la vapeur, fairetourner une turbine etproduire de l’électricité.En développement dansles zones de la planètefortement ensoleillées.

Thermique Des capteurs exploitentle rayonnement solairepour chauffer des locauxou de l’eau sanitaire.

la recherche | inventons notre futur | juillet-août 2010 19

Photovoltaïque Il produit de l’électri-cité utilisée sur place,stockée en batterie ouinjectée dans le réseaugrâce à des cellulesphotovoltaïques. Lespuissances raccordéesen 2008 ont été multi-pliées par 3,5 pouratteindre 102 MW. Prévisions 2020 :5 400MW.

PÈRES

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‹ La puissances’exprime en watt, lesunités courantes étantle MW et le GW(méga, gigawattou million, milliardde watts).‹L’énergie s’exprimeen Joule (un watt

durant une seconde).On utilise surtout latonne d’équivalentpétrole (tep) ou lekilowatt-heure (kWh),en particulier pourl’électricité et le gaz(1 tep = 11 628 kWh= 42 MJ).

wMultiplication par 4 dunombre d’éoliennesinstallées et par 10de la puissance

w Production de 10%de biocarburants, soit1 million d’hectaressupplémentaires parreconversion dessurfaces de culturesexcédentaires

Géothermie basseénergie(30 °C à 90 °C). Elle uti-lise le gradient de tem-pérature du sous-sol(+ 3 °C tous les100 mètres). Exploitéesurtout dans les bas-sins parisien et aquitainpour le chauffageurbain, les utilisationsindustrielles, etc.

Pompe à chaleur(< 30 °C). Des échan -geurs horizontauxpresque en surfaceou verticaux et plus enprofondeur permettentchauffage etclimatisation.

Énergies marines Elles sont en dévelop -pement : deshydroliennes utilisantles courants marins,des machineshoulomotrices l’énergiedes vagues et dela houle. D’autresutilisent les marées,les différences detempérature entresurface et grandsfonds, les gradientsde salinité, etc.

Géothermie

Géothermie profondeEncore en expérimenta-tion à Soultz-sous-Forêts (Bas-Rhin), elleprofite de la chaleur deroches sèches en pro-fondeur (4 500 mètres)pour transformer del’eau en vapeur.

Géothermie moyenneet haute énergie (180°C à 350°C). Elleutilise de l’eau chaudedirectement accessibleen sous-sol pour pro-duire de l’électricité.

Solaire Marine

Unités… Comment s’y retrouver ? ‹ Une tranche de centrale nucléaire : 1 GW‹ Un barrage hydraulique : quelques MWà quelques GW

‹ Une centrale solaire thermodynamique :quelques MW à quelques dizaines de MW

‹ Une centrale géothermique : quelques MWà quelques dizaines de MW

‹ Une éolienne : quelques MW‹ Une centrale solaire photovoltaïque : quelquesdizaines de kW à quelques dizaines de MW

w Installation de2 millions de pompesà chaleur, de4 millions de chauffe-eau solaires etde 3,25 millions dechauffage au bois

w Mise en serviced’environ 5400 hec -tares de panneauxphotovoltaïques

w Production de7,5 Mtep supplé men -taires issues de labiomasse, en majoritéle bois

w Meilleure valorisationdes déchets

Politique de développement à l’horizon 2020

marion sabourdyAvec Daniel Clément, directeur scientifique adjoint à l’AdemeSources : Ademe, EurObserv’ER, Ministère du développement durable, SOeS. ro

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mondiale de modules photovoltaïques est àbase de plaquettes de silicium cristallin, avecdes rendements entre 12 et 21 %. Le reste uti-lise des couches minces déposées sur unesurface, solution plus économique enmatière de coûts de fabrication mais avec desrendements entre 5 et 11 %. « Toutes lesfilières ont un énorme potentiel d’améliorationtant en performance qu’en coût », précise ÉricPeirano. La technologie la plus éco-nomique en termes de coût deproduction de l’électricitél’emportera selon les applica-tions choisies. Certains pays, dont laFrance, privilégient l’installation demodules intégrés au bâti directement sur lacharpente. Le rendement surfacique (watt parmètre carré) est alors un paramètre majeur.Dans d’autres pays, on observe un dévelop-pement important des centrales au sol où desmilliers de modules peuvent représenter unepuissance installée allant jusqu’à 150 méga-watts (MW) sur environ 300 hectares.

paris ouverts. Côté R&D photovoltaïque,le consortium français PV Alliance, quiregroupe Photowatt, le CEA (Commissariat à

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Agence internationale de l’énergie (AIE)estime que la production d’électricitéd’origine solaire pourrait atteindre20,5 % de la production mondiale d’élec-

tricité en 2050. « Difficile néanmoins de pré-dire quelles sont les technologies qui s’impose-ront, affirme Éric Peirano, responsable R&DÉnergies renouvelables à l’Ademe. Il faut sou-tenir la plupart d’entre elles pour donner unechance aux industriels français. Néanmoins,des choix seront faits, notamment dans lecadre de l’élaboration de nos feuilles de route. »On peut produire de l’électricité solaire soitavec des matériaux semi-conducteurs quitransforment l’énergie lumineuse en électri-cité (solaire photovoltaïque), soit selon unetechnologie thermodynamique en concen-trant la chaleur du Soleil pour produire de lavapeur et faire tourner une turbine.Aujourd’hui, plus de 95 % du parc mondialest photovoltaïque avec un peu plus de 22gigawatts (GW) installés, selon l’Observatoiredes énergies renouvelables. Selon l’AIE, lesfilières photovoltaïque et thermodynamiqueauront des contributions équivalentes en2050 en termes de production énergétique.Actuellement, environ 85 % de la production

Comment profiter du Soleil ?

les ressourcesÉNERGIE SOLAIRE

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L’électricité solaire décolle à nouveau depuis quelquesannées grâce aux financements publics pour la rechercheet aux tarifs d’achat. Elle pourrait être compétitive en 2020.Côté technologies, tout reste possible.

selon l’agenceinternationalede l’énergie,les filièresphotovoltaïqueet thermo -dynamiqueauront descontributionséquivalentesen 2050.

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trales représentaient 710 MW de puissanceinstallée aux États-Unis et en Espagne. Déjà37 centrales (dont 31 en Espagne) sont enconstruction, de nombreuses autres sont enprojet pour environ 15 GW.Les différentes technologies concentrent plusou moins les rayons du Soleil pour chaufferun fluide entre environ 400 °C et 1 000 °C.Dans tous les cas, un fort taux d’ensoleille-ment direct est nécessaire, sans brume ninuages. Le marché potentiel est donc à l’ex-port pour les nombreux industriels françaisintéressés. Certains projets envisagent uneproduction massive en Afrique du Nord etdes lignes à haute tension à courant continupour transporter cette électricité sur des mil-liers de kilomètres vers l’Europe.

stocker la chaleur. 90 % des centralesactuelles et la plupart des projets utilisent lamême technologie : de longues rangées demiroirs cylindro-paraboliques suivent lacourse du Soleil d’est en ouest. Une huiletransporte la chaleur (environ 400 °C) dansun long tube central. Des solutions destockage de la chaleur sur plusieurs heures

dans des réservoirs de sels fondus (1) sonttestées. Une voie prometteuse consiste àgénérer directement la vapeur pour la

stocker sous cette forme et améliorer lerendement. Une variante plus écono-mique est également étudiée : elle consisteà installer de longues rangées de miroirsplans mobiles (dits miroirs de Fresnel).Deuxième solution, industrielle en Espagneet en projet dans le monde : des tours entou-rées de grands miroirs plans qui suivent lacourse du Soleil et renvoient son rayonne-ment en haut de la tour vers un récepteur.Plusieurs options pour transférer la chaleuret la stocker sont testées. Troisième solution,la plus efficace, la plus flexible mais aussi laplus coûteuse, sans possibilité de stockage :de grandes paraboles qui suivent et concen-trent le Soleil en leur point focal (à plus de1 000 °C), où un moteur Stirling (à air chaud)produit directement l’électricité. Quels choixs’imposeront ? Réponse dans dix, vingt ans…

isabelle bellin

(1) Mélange de nitrate de potassium et de sodium,inflammable au contact de l’oxygène, classé Seveso en France.

l’énergie atomique et aux énergies alterna-tives) et EDF ENR (EDF Énergies nouvellesréparties), dirige un ambitieux programmeoù de nombreux industriels, comme ApollonSolar, Photosil Industries ou Emix, dévelop-pent des modules en silicium cristallin à hautrendement et bas coût. D’autres industrielsfrançais misent sur l’augmentation des ren-dements des couches minces de silicium (casde Solsia), ou d’alliages de cuivre, indium etsélénium baptisés CIS (comme Nexis), touten maîtrisant les coûts de production. Pourle plus long terme, certains étudient des cel-lules organiques (en plastique) ou des cellulesnanostructurées à très haut rendement... Lesparis sont ouverts !Quant au solaire thermodynamique, il renaîtdepuis 2006 grâce aux aides financières enEspagne et aux États-Unis. Il a deux atouts depoids qui permettent d’adapter la productionélectrique à la demande, voire de produire defaçon continue. Le premier, mis en œuvredans la plupart des nouvelles centrales,consiste à les « hybrider » avec une centralethermique fossile, en général au gaz. Lesecond permettra à terme d’envisager descentrales 100 % solaire en stockant la cha-leur. À la fin de 2009, 28 cen-

s Les deux seulestours solairesau monde, près deSéville (Espagne):PS10 (10 méga watts)et sa cadette PS20(20 méga watts)inaugurée à la finde 2009.

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t Abri en panneauxphotovol taïques.

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la Lune, ont l’avantage d’être prédictibles,explique Vincent Guénard, expert à l’Ademe.On peut donc estimer avec une relativeconfiance la production d’électricité. »La voie est d’autant plus prometteuse que lescourants marins exploitables sont importantsen France. À eux seuls, ils représentent 20 %du potentiel européen. Principales régionsconcernées, la Bretagne et la Basse-Norman-die. L’onde de marée y est amplifiée par laconfiguration de la côte, ce qui provoque descourants particulièrement forts. Les turbinespourraient être placées dans les détroits et lescaps où l’on observe une accélération desvitesses.

résistance et entretien. Selon EDF, leshydroliennes pourraient fournir au total unepuissance électrique de 3 GW, soit l’équiva-lent de trois réacteurs nucléaires. Mais l’ins-tallation de ces machines dans des courantstrès puissants pose question. Les turbinesseront-elles assez résistantes ? Pourront-ellesêtre entretenues facilement ?Autre technologie en vogue : les machineshoulomotrices, qui utilisent l’énergie desvagues et de la houle (1). Cette énergie peutêtre captée par de multiples procédés. Onpeut utiliser des colonnes d’eau oscillantes :l’eau de mer monte et descend dans unechambre étanche sous l’effet de la houle,actionnant ainsi une turbine. Dans d’autres

(1) La houle est unmouvement ondulatoirede la surface de la mer,qui se forme à partir desvagues créées par le vent.

ÉNERGIE MARINEles ressources

Exploiter les forces de la merLes vagues,les courantset les ventsmarinsfournissentune énergiedurable quipeut êtretransforméeen électricité.

a mer est un milieu riche en flux énergé-tiques. Il y a bien sûr l’énergie méca-nique créée par les vagues, les courantset les marées. Mais pas seulement : les

vents, les différences de température entre lasurface et le fond, ou encore les contrastes desalinité à l’embouchure des fleuves peuventêtre utilisés pour produire de l’énergie,notamment de l’électricité.Avec ses 10 millions de kilomètres carrés desuperficie maritime, la France dispose d’unpotentiel parmi les plus importants aumonde. Un avantage de taille pour remplirl’objectif fixé par la Communauté euro-péenne : atteindre 20 % d’énergies renouve-lables dans la consommation totale d’énergieà l’horizon 2020. Mais avant d’être commer-cialisées, les technologies marines devrontêtre éprouvées en conditions réelles. Il fautévaluer leur efficacité, leur sécurité, leurimpact sur l’environnement et les activitéshumaines. C’est le but des démonstrateursde recherche soutenus par l’Ademe. La priorité a été donnée à quatre filières, lesplus abouties sur le plan technologique :hydroliennes, machines houlomotrices,éoliennes flottantes et machines thermiques.À court terme, la solution la plus viable sem-ble être celle des hydroliennes, ces turbinesimmergées, actionnées par les courantsmarins. « Les courants de marée, dus au mou-vement de la Terre par rapport au Soleil et à

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systèmes, dits « à déferlement », les vaguesdéferlent sur des rampes artificielles, sedéversent dans des réservoirs, puis se déchar-gent à travers des turbines. L’énergie peutenfin être captée via des objets mobiles situésen surface ou fixés sur le fond marin.Selon le Conseil mondial de l’énergie, lafilière houlomotrice pourrait couvrir 10 % dela demande annuelle en électricité. EnFrance, elle serait en mesure de produire 10à 15 GW, principalement sur la façade atlan-tique. La Réunion, la Polynésie et la Nouvelle-Calédonie possèdent également un fortpotentiel.L’énergie thermique des mers demeure,quant à elle, plus difficile à exploiter. Pour êtreefficaces, les machines doivent capter une dif-férence de température d’au moins 20 °C, cequi oblige à pomper l’eau froide à 1 000mètres de profondeur. Les essais, menésdepuis 1920, ont échoué en raison de la diffi-culté à concevoir des canalisations suffisam-ment longues. La filière pourrait bénéficierdes progrès réalisés par les pétroliers qui par-viennent aujourd’hui à puiser le pétrole trèsprofondément dans la mer. L’énergie ther-mique représente un moyen de productiond’électricité particulièrement intéressant pourles zones intertropicales comme la Réunionet la Martinique.« Certaines technologies marines sont plusavancées que d’autres, analyse Vincent Gué-

nard. Cependant, nous souhaitons développerl’ensemble de ces filières de manière complé-mentaire. L’objectif est d’atteindre la plusgrande mixité énergétique possible. »

impact environnemental. Quels effetsauront ces installations sur les activités écono-miques et la qualité de vie des populations ?C’est aussi à cette question que devront répon-dre les projets soutenus par l’Ademe. Parexemple, les hélices, turbines et transforma-teurs peuvent causer des nuisances sonores.Les éoliennes modifient les paysages, avecpeut-être des conséquences – positives ounégatives – sur le tourisme. Elles peuventaussi limiter la pêche et rendre la navigationdangereuse, ce qui entraînerait des conflitsavec les professionnels de la mer. Par ailleurs, il faut évaluer l’impact sur l’en-vironnement. Ces technologies perturbent-elles la faune, la flore, le transport des sédi-ments ? En Bretagne, l’usine marémotrice dela Rance, construite en 1966, a détruit l’éco-système de l’estuaire. Pour Vincent Guénard,« ces aspects environnementaux, économiqueset sociaux doivent être pris en compte demanière très sérieuse, à travers des concerta-tions avec les populations, les usagers de la meret l’État ».

julien damier

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L’hydrolienneSeaGen, installée

en 2008 par lasociété Marine

Current Turbinesau large de

Strangford Lough(Irlande du Nord),produit 1,2 MW.

Qued’énergies!Vents, différencesde tempéra turesde l’eau, gradientsde salinité, alguespour produire desbiocarburants, etc.Autant de filièresprometteuses,encore mal maîtri -sées sur le plantechnique. Elles neseront probable -ment opération-nelles qu’à longterme. Leséoliennes marines,par exemple,doivent être placéesau large pourprofiter de ventspuissants et stables.Or la profon deurdes eaux y est plusimportante, d’où lanécessité de conce -voir des systèmesflottants. Un défitechnolo gique tantla mer est un milieuagité soumis auxintempéries !

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Pourquoi affirmez-vous que gérer les sols est crucial pour lutter contre le changement climatique ?

Antonio Bispo : Après les océans et les com-bustibles fossiles, le sol constitue le troisièmestock de carbone, avec 1 500 à 3 000 milliardsde tonnes, alors que la biomasse (végétation)en stocke environ 500. Toute variation pèsedonc considérablement dans les bilans de gazà effet de serre (GES), sachant qu’à l’échellemondiale l’agriculture est déjà responsable de13,5 % des émissions de GES et la déforesta-tion de 17,4 %. Or ce sont les seuls secteursoù l’on peut combiner les trois leviers de luttecontre le changement climatique : la réduc-tion des émissions, le stockage du carbone, laproduction d’énergies renouvelables. Uneapproche globale est donc indispensable.

Y a-t-il pénurie de terres cultivables dans le monde ?

A. B. : Leur surface est estimée à 3 300 mil-lions d’hectares, dont près de la moitié estdéjà utilisée. L’essentiel des réserves estsituée dans les pays en développement, majo-ritairement en Afrique subsaharienne et enAmérique du Sud. En 1950, on disposait de0,5 hectare (ha) agricole par habitant ; en1995, ce n’était plus que 0,24 ha, et en 2050ce serait 0,14 ha. Alors même que les usagesvont en s’amplifiant : il y aura bientôt 9 mil-liards de personnes à nourrir, et la consom-

mation de biomasse à visée énergétique aug-mente. La pression des pays du Nord estforte. Certains achètent ou louent déjà desterres cultivables en Afrique, au détriment del’indépendance alimentaire locale.

Que sait-on du stockage et du rejet de GES liés au sol ?

A. B. : Cela fait l’objet de nombreux débats etrecherches. Les interactions sont complexeset les incertitudes majeures. Les taux d’émis-sion de méthane et de protoxyde d’azote,GES respectivement 25 et 300 fois plus puis-sants que le CO2, varient considérablementselon les années et les milieux. En France, enraison du changement d’usage (conversionde prairies, etc.) et des pratiques agricoles(labour, etc.), mais aussi du réchauffementclimatique qui accélère la décomposition dela matière organique, les sols agricoles ontémis 6 millions de tonnes de carbone par ances dernières années.

Comment arbitrer l’affectation des solset les modes de production ?

A. B. : La priorité est de préserver les stocks decarbone des sols et de la biomasse. Il fautaussi mieux comprendre les sols et les inté-grer dans les évaluations environnementales(effet de serre, biodiversité, eau, etc.). Unechose est sûre : les arbitrages vont être deplus en plus complexes car ils concernent laproduction agricole (alimentaire ou énergé-tique), mais également les usages non agri-coles (urbanisation) et environnementaux(zones humides).

propos recueillis par renaud persiaux

les ressourcesBIOMASSE

Les terres cultivables sont limitées alors même que la population et les usagesvont en s’amplifiant. Comment les gérer de façon efficace et durable? interview

Antonio Bispoest ingénieur solet écosystèmesau service Agricultureet forêts de l’Ademe.

«Une gestion des terres de plus en plus complexe»

«la priorité estde préserverles stocksde carbone des sols et dela biomasse.»

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En complé ment des usages alimentaires, ces usinesd’un nouveau type pro duiraient des biocarburantset des composés de base d’une industrie chimique verteen valorisant l’ensemble des constituants des plantes.

L’ère des bioraffineries

ujourd’hui, la totalité des biocarburantsest produite par des procédés qui nevalorisent que l’organe de réserve de laplante (grains de blé, maïs, soja, etc.).

« Cela limite le champ des ressources mobilisa-bles et peut interférer avec un certain nombrede filières à vocation alimentaire », souligneBruno Gagnepain, spécialiste de l’impact desbiocarburants à l’Ademe. Or pour 2020, unedirective européenne vise l’objectif ambitieuxde 10 % d’utilisation de biocarburants, sousréserve que soient respectés des critères de« durabilité ». Alors comment produire desbiocarburants « durables » ? «  En jouant la complémentarité entre lesusages, en développant d’ici à 2020 des “bio-raffineries” utilisant les plantes comme matièrespremières, sur le modèle des raffineries depétrole », répond Léonard Boniface, expert dela question à l’Ademe. À côté de la produc-tion d’alimentation humaine et animale,une partie des plantes servirait à la syn-thèse de biocarburants et de molécules debase d’une chimie organique se substi-tuant à la pétro chimie.

plante entière. Cela permettrait de valorisertoute la plante et d’utiliser une grande variétéde matières premières : des plantations alimen-taires et leurs sous-produits (pailles de céréales,etc.), des résidus de bois, des plantations enmilieu non cultivable capables de fournir unmaximum de biomasse avec peu d’eau et sansengrais, ou encore des déchets organiques.

APour cela, il faut parvenir à transformer effica-cement l’intégralité des tissus végétaux (cellu-lose, hémicellulose et lignines) qui formentdes assemblages difficiles à déstructurer. Larentabilité économique des deux voies actuel-lement connues (thermochimique et biochi-mique) devra être améliorée avant de pouvoirles transférer à l’échelle industrielle et com-merciale. Elle est limitée dans la voie thermo-chimique par les niveaux d’investissements, lahaute température à atteindre et le coût élevédes catalyseurs. Et dans la voie biochimique,par la quantité d’enzymes nécessaire pourconvertir la cellulose en sucres : 10 à 100 foisplus que pour les productions actuelles de bio-carburants à partir de blé ou de maïs. Parmi lakyrielle de pistes, on pourrait s’inspirer de l’es-tomac des termites pour fabriquer des usinesà bactéries. Tout l’intérêt des démonstrateursde recherche soutenus par l’Ademe ou Oséo(Futurol en Champagne-Ardenne, Bio T Fuelen Picardie ou le projet Gaya) est d’améliorerles modèles d’affaires à une échelle représen-tative d’unités commerciales.À plus long terme, pourquoi ne pas utiliserdes cultures en bassin de microalgues capa-bles de produire beaucoup de biomasse verteou de grandes quantités d’huiles transforma-bles en biodiesels ? A priori, leur rendementest élevé et leur culture peu exigeante enintrants. Mais pour l’instant, souligne Léo-nard Boniface, « c’est une promesse de labo-ratoire ».

renaud persiaux

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pour 2020, une directiveeuropéenne vise 10 %d’utilisationde biocarbuants,sous réserveque soientrespectés descritères de « durabilité ».

BIOCARBURANTS

s Des biocarburantsdurables pourraient

être produits àpartir d’une grandevariété de matières

premières.

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les ressourcesSTOCKAGE DE CO2

est la principale cause du réchauffe-ment de la planète, selon le Giec(1) :depuis cinquante ans, la concentrationdu CO2 dans l’atmosphère ne cesse

d’augmenter notamment en raison de l’utili-sation des énergies fossiles (pétrole, gaz natu-rel, charbon). L’une des solutions serait decapter le CO2 à sa source et de le stocker sousterre. En 2050, 21 à 45 % des émissions deCO2 d’origine anthropique pourraient êtreainsi confinées dans les roches profondes.En France, les organismes de recherche et les

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Étude et contrôlein situ de

l’enfouissementdu CO2 parle Centre

de recherchede la Terre (GFZ)

de Potsdam.

C’

Enfouir ce gaz encombrant Comment réduire les émissions de dioxyde de carbone jugéesresponsables du change ment climatique? L’une des solutions :capter le gaz à sa source pour le stocker en sous-sol.

l’ademeprivilégiele stockagede co2 enaquifère salinprofond.

(1) Groupe d’expertsintergouvernementalsur l’évolution du climat.

industriels travaillent sur le sujet depuis prèsde vingt ans. Les premiers projets de R&Dsoutenus par l’Ademe ont débuté en 2001.« Aujourd’hui, certaines recherches sont assezmatures pour être testées à l’échelle dedémonstrateurs de recherche, explique Natha-lie Thybaud, experte à l’Ademe. Nous pour-rons ainsi valider ces technologies, mais aussimettre en évidence des obstacles techniquesqui pourront alimenter les futurs programmesde recherche.»Première phase du processus, le captage. Pas

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1950, elles injectent du CO2 sous pressionpour diminuer la viscosité du pétrole et faci-liter son extraction. Selon le Giec, 675 à900 gigatonnes (milliards de tonnes) de CO2pourraient être stockées dans le monde. EnFrance, la voie est déjà explorée par Total surle gisement de gaz naturel de Lacq.Dans le cadre du fonds démonstrateur,l’Ademe a donné la priorité à une autre voie,elle aussi prometteuse, mais qui n’est pasencore testée dans l’Hexagone : le stockagedans les aquifères salins profonds. Ces rochesporeuses, qui contiennent de l’eau saléeimpropre à la consommation, sont présentesdans tous les bassins sédimentaires. Ellespourraient donc offrir une grande capacité destockage. Cependant, on ne sait pas quel estle volume réellement exploitable.Enfin, derniers réservoirs possibles, cer-taines veines de charbon inexploitées richesen méthane. En effet, le CO2, ayant une affi-nité naturelle pour le charbon, se substitue-rait au méthane. Cette solution a été aban-donnée en Europe car les veines y sont trèspeu perméables, ce qui rend l’injection deCO2 difficile.

maîtriser les fuites. L’injection du CO2sous terre est donc techniquement réalisable.Mais le stockage est-il pérenne ? L’enjeu estde taille : le CO2 devra être confiné pendantau moins mille ans avant que sa concentra-tion dans l’atmosphère ne soit stabilisée. Il estégalement nécessaire de maîtriser le risque defuites pour garantir la sécurité autour des sitesde stockage. Le CO2 est un gaz acide qui réa-git avec les roches des réservoirs : il pourrait ycreuser des chemins et migrer vers la surfaceou d’autres compartiments souterrains. «Destravaux sont menés sur les interactions entre leCO2, la roche et le milieu environnant, préciseNathalie Thybaud. Ces phénomènes sont trèscomplexes : les démonstrateurs sont nécessairespour voir in situ comment se comporte le gazen sous-sol.»Pour la plupart des spécialistes, stocker le CO2dans le sous-sol ne peut être qu’une solutionde transition liée à l’utilisation des énergiesd’origine fossile, dans l’attente de leur substi-tution par des énergies décarbonées.

julien damier

question pour l’instant de prélever le CO2 àla sortie des pots d’échappement ou des sys-tèmes de chauffage individuels, les techno-logies ne sont pas adaptées. L’idée est plutôtde le récupérer là où il est émis en grandequantité : dans les fumées de certaines ins-tallations industrielles (centrales thermiques,hauts-fourneaux, raffineries, cimenteries).

trois procédés. Pour cela, il faut le séparerdes autres éléments présents dans lesfumées. Trois procédés peuvent être utilisés.Le plus au point est le captage en postcom-bustion, qui consiste à brûler le combustibleen présence d’air puis à envoyer les fuméesvers des solvants capables d’absorber le CO2.Deuxième solution, l’oxycombustion. Cettefois, on brûle le combustible avec de l’oxy-gène et non de l’air. On obtient alors desfumées riches en CO2 avec très peu d’azote.Le procédé donne de bons résultats, mais lacombustion à l’oxygène, beaucoup plusintense que celle à l’air, est difficile à maîtri-ser. Enfin, dernière voie possible, la précom-bustion qui consiste à limiter la productionde CO2 en transformant le combustible enhydrogène. La combustion intense de l’hy-drogène est elle aussi délicate à opérer.Si le captage du CO2 pose quelques problèmestechniques, il entraîne aussi une dépenseénergétique qui augmente les coûts d’exploi-tation : selon un rapport du Giec publié en2005, la consommation en combustible d’unecentrale au charbon serait accrue de 24 à 40 %par le captage. Pour rendre le procédé accep-table par les industriels, il faut donc limiter auminimum sa « pénalité énergétique ». C’estpourquoi l’Ademe soutient, en parallèle dufonds démonstrateur, des recherches desti-nées à améliorer l’efficacité énergétique ducaptage, en élaborant par exemple des sol-vants plus faciles à régénérer.Deuxième étape : le stockage. Après avoir étécapté, le CO2 est transporté via des gazoducsou des bateaux vers un site de confinement.Plusieurs formations géologiques profondespeuvent servir de réservoirs. Les compagniespétrolières et gazières proposent d’injecter leCO2 dans leurs gisements d’hydrocarburesépuisés ou en déclin. Elles possèdent déjà lescompétences nécessaires : depuis les années

ce gaz acidedevra êtreconfiné pendantau moins mille ans.

À Lacq(Pyrénées-Atlantiques),Total capte etinjecte du CO2dans le sous-sol depuisjanvier 2010.

w Stockage à petiteéchelle en aquifèresalin dans le nordde la France total

w Captage, transportet stockage du CO2 d’une unitésidérurgiquearcelor-mittal

w Captage post-combustion EDF, Alstom

w Captage pargivrage-dégivragedu CO2alstom

4 projetssoutenuspar l’Ademe

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de transport d’électricité), les objectifs 2020en termes de pénétration des énergies renou-velables peuvent être atteints sans problèmetechnique majeur. Plusieurs solutions sontdisponibles ou en cours de déploiementcomme l’automatisation des réseaux, grâce àdes compteurs électriques intelligents quimesurent et communiquent les consomma-tions en temps réel, grâce à des capteurs, desautomates et de puissants moyens de com-munication, mais aussi avec des moyens destockage de l’énergie, des systèmes de prévi-sion des productions intermittentes et unemeilleure maîtrise de la demande d’électricité.

Où en est-on côté stockage de l’électricité ?

É.P.: La France dispose de moyens de stockageà grande échelle avec ses barrages hydrau-liques dont certains sont des stations de pom-page-turbinage (deux lacs de retenue entre les-quels l’eau peut être pompée ou « turbinée »).Les ballons électriques de production d’eauchaude sanitaire sont une autre alternativepour stocker de l’énergie électrique restituéesous forme de chaleur, et piloter ainsi lacharge du réseau. À long terme, les véhiculesélectriques pourraient aussi être un moyen destockage à domicile. De nombreux acteursinstitutionnels et industriels imaginent denouvelles solutions. Leurs études portent bienentendu sur les technologies de stockage,mais aussi sur les modèles d’affaires associés.L’échelle des installations, du barrage à la bat-terie individuelle, est un paramètre détermi-nant. Leur répartition spatiale aussi.

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les ressourcesSMART GRID

Pourquoi faut-il adapter les réseaux ?

Éric Peirano : En Europe, c’est avant tout pourintégrer les moyens de production électriquedécentralisés (éolien, photovoltaïque, microcogénération, etc.), amenés à se développer.Largement répartis sur le territoire, parfoisintermittents, ils créent de nouvelles contraintesqui nécessitent de nouveaux modes de gestiondes réseaux. Cela passe par des moyens decontrôle et de commande novateurs, d’où l’ap-pellation réseaux intelligents (1). Plus généra-lement, ces réseaux du futur sont au cœur desenjeux énergétiques : réduction des émissionsde gaz à effet de serre, intégration des éner-gies renouvelables et amélioration de l’effica-cité énergétique. Leur développement devrase faire en maintenant le niveau actuel de qua-lité de fourniture d’électricité et de sécurité dusystème électrique.

Jusqu’où notre réseau peut-il supporter uneproduction d’électricité intermittente ?

É. P. : Répondre à cette question suppose uneétude globale du système électrique tenantcompte des caractéristiques du parc de pro-duction, des réseaux de transport et de distri-bution, et de la demande. Selon RTE (Réseau

Le développement de réseaux électriquesintelligents est considéré comme prioritairepar de nombreux pays pour intégrerl’électricité d’origine renouvelable, maîtriserles consomma tions énergétiques et éviterles pannes. interview

Éric Peiranoest respon sableR&D Énergiesrenouve lablesà l’Ademe.

«Il faut adapternos réseauxélectriques»

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(1) «Smart grids».

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Les îles semblent être d’excellentsterrains d’expérimentation. Quels sont lesprojets en cours ?

É. P. : Les contraintes y sont nombreuses(faible possibilité de mutualisation, coûts deproduction importants, taux de pénétrationdes énergies renouvelables élevé…). L’Ademeet ses partenaires ont financé un projet destockage électrochimique à moyenne échelleavec une batterie sodium-soufre à la Réunionet de stockage réparti à petite échelle avec desbatteries lithium-ion à la Guadeloupe. Partout,les expérimentations se multiplient (Japon,États-Unis, Allemagne), selon la spécificité dechaque pays : son parc de production, la topo-logie de son réseau, son climat, ses consom-mations, etc.

Qu’envisage-t-on pour maîtriser la demande ?

É. P. : Il y a deux modes d’action. D’une part,les actions « statiques », un travail sur le longterme sur les consommations et le dimen-sionnement de l’infrastructure. Cela va de lapromotion des appareils électriques éco-nomes aux actions de planification sur un ter-ritoire. D’autre part, les actions «  dyna-miques », autrement dit le pilotage en tempsréel des flux électriques (charges). De nom-breuses expérimentations ont été menéesdans le secteur tertiaire, et des solutions exis-

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tent. Dans le secteur résidentiel, le déploie-ment de compteurs communicants commele Linky (expérimenté dans un quartier lyon-nais et une zone rurale près de Tours) per-mettra de piloter à distance certains appareilsselon l’état de charge du réseau. Associés àdes dispositifs intelligents (box), ils devraientpermettre d’informer le client de ses consom-mations, de délester des appareils consom-mateurs pendant les pointes, et de prendreen compte l’injection du courant vers leréseau pour favoriser la production d’énergiedécentralisée. Les modèles d’affaires restentcependant à développer. Là aussi, de nom-breuses expérimentations sont en cours,notamment en Italie et aux États-Unis.

Qu’en est-il des économies d’énergie ?

É. P. : L’Ademe travaille de longue date sur lesactions statiques : promotion des appareilsélectriques les plus efficaces comme dansl’électroménager et l’éclairage, modulation desusages électriques responsables des pointes,changement des comportements, etc. Pour lesactions dynamiques, des expérimentations àgrande échelle se multiplient selon la spécifi-cité de chaque pays. Les États-Unis sont assezprécurseurs, principalement en raison de latopologie de leur réseau et de la grande effer-vescence de leur industrie des technologies del’information et de la communication. Lesdéploiements à grande échelle sont attendusentre 2012 et 2015. Il faudra veiller à ce quetous les consommateurs puissent en profiter.

propos recueillis par isabelle bellin

« ces réseaux du futur sont au cœurdes enjeuxénergétiques. »

s Linky remplacerales anciens compteurséquipant actuellementles foyers françaiset pilotera à distancecertains apareilsselon l’état de chargedu réseau électrique.

s CenterPoint Energyinstalle depuis mars 2009

plus de 2 millions decompteurs communicantsà Houston (États-Unis).

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sources énergétiques fossiles y contribuera,mais si nous ne voulons pas seulement subirces contraintes et les crises qu’elles laissentprésager, il nous faut préparer ce monde dedemain et tout bonnement l’inventer.

un monde souhaitable. Certaines avan-cées scientifiques pénètrent de plus en plusvite nos économies et nos sociétés, à l’imagedes développements spectaculaires des usagesquotidiens des technologies de l’informationet de la communication ou des progrès dessciences de la vie pour de nouvelles applica-tions médicales. Dès lors, 2050 peut noussembler encore loin. Pourtant, d’autres tech-nologies sont bien plus lentes à diffuser,comme dans l’habitat : les deux tiers des bâti-ments qui existeront en 2050 sont déjàconstruits, compte tenu du très faible taux derenouvellement du parc. Quant aux véhicules,sachant qu’une nouvelle technologie mettrente ans avant d’être intégrée dans tous lesvéhicules en circulation, en 2050 ils bénéficie-ront de celles qui auront été développéesdepuis le début des années 2000, depuis quel’enjeu de la sobriété est au premier plan despréoccupations. D’autres technologies encore,comme les usages spécifiques de l’électricité(informatique, télécommunications notam-ment), sont prometteuses, par exemple pourréduire les déplacements. Mais ce sont cellesdont la croissance en matière de consomma-tion est la plus forte. Il nous faut donc antici-per leur développement avec les technologiesles plus sobres en énergie.Il n’est pas nécessaire d’attendre des révolu-tions scientifiques pour imaginer un mondesobre en énergie et en carbone. De nom-breuses options existent dans les laboratoires.Toutes ne se matérialiseront pas pour autant.Chacune a ses atouts mais aussi ses barrièresou ses verrous d’ordre scientifique, technique,

économique et aussi sociologique. Amé-liorer l’efficacité énergétique est

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n 2050, nous devrons avoir réduit nosémissions de gaz à effet de serre par unfacteur 2 sur le plan mondial, par un fac-teur 4 dans les pays développés, si nous

voulons éviter que le réchauffement de la pla-nète nous entraîne de façon irréversible dansdes situations de désordres climatiquesincontrôlés. C’est la première fois dans l’his-toire des sciences qu’un objectif quantitatifest fixé à si long terme pour orienter lesrecherches. Ce défi s’adresse à l’ensemble dela communauté scientifique internationale :comment faire émerger un monde vivablepour l’ensemble de la population mondialetout en réduisant de façon si profonde nosémissions de CO2 et nos consommationsd’énergie  ? Certes, la raréfaction des res-

Quelles options techno lo giques permet trontde répondre aux enjeux écono miques,écologiques et sociétaux de 2050 ?Les visions prospec tives de l’Ademeen matière d’énergie sont autant de pistesde réflexion et d’expérimen tation.

Se préparerà l’horizon 2050

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pL’AVENIR

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nécessaire, mais il nous faudra égalementfaire émerger de nouvelles filières d’énergiesrenouvelables. Peut-être aurons-nous besoind’options transitoires comme le stockage duCO2 dans le sous-sol. Encore faut-il que cessolutions soient « acceptables » et correspon-dent à un monde souhaitable. Face à cette équation, un enjeu à long termeet une large panoplie de réponses technolo-giques et organisationnelles, il nous faut éla-borer les visions collectives et partagées d’un2050 acceptable et enviable. Cet exercice deprospective a été engagé par l’Ademe depuisdeux ans dans le domaine des nouvelles tech-nologies de l’énergie. Nous avons réuni desexperts de différents domaines, afin de réali-ser des feuilles de route stratégiques. Autantde visions de ce que serait en 2050 le déploie-ment d’une technologie ou plus générale-ment d’une option technologique dans unmonde « facteur 4 ». Cela permet d’identifierles obstacles, des verrous techniques à lever,des coûts à réduire mais aussi de vérifier l’ac-ceptabilité des solutions, puis d’orienter et deprogrammer la R&D en conséquence. Au-delà de cela, ces visions éclairent les enjeuxde société liés au déploiement des différentestechnologies.

nombreuses alternatives. Ainsi, le déve-loppement des réseaux électriques intelli-gents nous permettra d’accroître la produc-tion d’énergies renouvelables décentraliséesen palliant leur caractère intermittent. Ilsvaloriseront mieux l’électricité produite parles éoliennes ou les panneaux photovol-taïques, mais cela au prix de modifications decertaines de nos habitudes : la mise en routedu chauffe-eau ou de la machine à laver pour-rait ainsi être reportée à un moment où laproduction d’électricité renouvelable est dis-ponible. Cela se traduira par des économies,mais nous devrons nous y adapter.Autre exemple : avec des bâtiments à énergiepositive, les occupants deviendront des pro-ducteurs d’énergies renouvelables. Ils pour-ront consommer l’électricité, la revendre auréseau, ou encore la stocker, pourquoi pas ?,dans un véhicule électrique qui servirait alorsde générateur électrique lorsque nous n’au-

rons pas besoin de nous déplacer. Une

la recherche | inventons notre futur | juillet-août 2010 31

au-delà des optionstechniques, de véritableschoix de sociétédoivent êtreposés dèsmaintenant.

s Mini-voitureélectrique gérée

en réseau, prototypeprésenté par

General Motors à l’Expositionuniverselle

de Shanghai.

électricité disponible à domicile qui pourraitbien devenir une option importante lorsquel’électricité sera rare et chère…Ces visions font aussi émerger de nouvellesquestions : est-on bien certain que ces techno-logies seront accessibles au plus grand nom-bre ou seront-elles limitées à une « élite »,obérant ainsi leur impact sociétal et global ?Va-t-on vers une société où toutes les fonction-nalités seront individualisées au niveau deconsommateurs indifférenciés sur tout le ter-ritoire, la gestion des ressources restant cen-tralisée et peu flexible, ou irons-nous vers desoptions de mutualisation locale des produc-tions décentralisées et des usages  ? Enmatière de mobilité urbaine, par exemple,l’avenir est-il aux véhicules très performantsen propriété individuelle ou à des services demobilité avec des véhicules en propriété par-tagée ? Ces différentes visions montrent bienque les alternatives sont nombreuses. Au-delàdes options techniques, de véritables choix desociété doivent être posés dès maintenant.Cela passe par des expérimentations en gran-deur réelle avec la participation des citoyenspour éclairer de véritables choix démocra-tiques.

françois moisanDirecteur scientifique de l’Ademe

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