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Développement Durable en action
EAU & ENERGIE RENOUVELABLE

Coproduire l’eau et l’électricité grâce aux énergies renouvelables : un défi mondial

par René Tregouët - Sénateur honoraire et Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat

mardi 28 octobre 2008
Posté par Cyrille

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Le volume d’eau sur terre est d’environ 1.4 Milliards de km³. Mais il s’agit essentiellement d’eau salée : les mers représentent 97 % de l’eau disponible sur terre (360 millions de km2, soit 71 % de la surface du globe), au total : 1320 millions de km3 d’eau de mer + 24 millions de km3 de glace.



Les ressources en eau douce ne sont que de 35 millions de km³, soit 2.5 % du total. De plus, 68.9 % de cette eau douce, soit 24 millions de km³ sont stockées sous forme de glace et de neiges éternelles, dans les montagnes et aux deux pôles - ce qui les rend difficilement exploitable pour des usages humains. La majeure partie des ressources restantes, soit 8 millions de km³ (30.8 % des ressources en eau douce) se trouve emprisonnée dans les sols (sous forme de nappes phréatiques, de marais, de permafrost...).

Au total le stock d’eau disponible pour les humains, mais aussi pour le reste de l’écosystème, n’est donc que d’environ 200 000 km³, ce qui représente moins de 1 % du volume total d’eau douce sur terre. Et la quantité effectivement utilisable se situe entre 12500km³ et 14000km³ si l’on ne veut pas compromettre le renouvellement des ressources. Le monde arabe, de l’Afrique du Nord au Moyen-Orient, ne dispose que de 0.67 % des ressources en eau douce renouvelable de la planète. La disponibilité moyenne y frise les 1000 m³ par personne à peine.

L’eau est une ressource renouvelable, disponible en permanence grâce à l’énergie solaire. Sous l’effet du soleil, l’eau s’évapore des océans et de la terre et se retrouve dispersée de nouveau tout autour de la Terre. Cette eau s’écoule dans les rivières, pénètre dans la terre et alimente les nappes souterraines. Sur les continents, les précipitations sont annuellement supérieures de 44 000 km3 à l’évaporation. Les continents vont donc renvoyer ce volume d’eau aux océans, à mesure que l’eau des rivières et des nappes souterraines s’écoule. C’est ce qu’on appelle le cycle de l’eau.

La ressource en eau renouvelable et potentiellement disponible est estimée à 12 000 km3 par an. Sur cette quantité, les prélèvements d’eau représentent 35 %, soit environ 4 500 km3, et la part d’eau consommée 20 %, autrement dit 2 500 km3. A l’échelle planétaire la situation de l’eau n’est pas alarmante, mais certains pays souffrent de pénurie d’eau en raison de l’inégale répartition des ressources. Si le ruissellement mondial de l’eau était réparti de manière régulière dans l’espace et dans le temps, les ressources en eau douce seraient largement suffisantes pour approvisionner l’ensemble de la planète. Un rapide calcul montre que l’eau disponible pour la consommation humaine représente 15 000 litres par personne et par jour. Ce chiffre ne reflète cependant pas la réalité, étant donné que les ressources en eau douce sont inégalement réparties.

Les usages de l’eau sont multiples. L’eau est essentielle à la survie de l’homme mais sa consommation domestique (pour la boisson, la cuisine et l’hygiène personnelle) ne représente que 8 à 10 % de la consommation totale sur la planète. L’industrie est responsable d’environ 20 % de la consommation mondiale d’eau douce, et cette consommation industrielle augmente beaucoup depuis les années 1950. L’eau est en effet essentielle pour beaucoup de processus industriels.

Mais c’est l’agriculture qui est la plus gourmande en eau, occasionnant environ 70 % de toute la consommation d’eau douce sur la planète. Cette consommation est essentiellement le fait de l’agriculture irriguée, qui n’occupe qu’environ 17 % des terres cultivées, mais qui assure 40 % de la production agricole mondiale (le reste étant assuré par l’agriculture dite pluviale). Les surfaces irriguées ont environ doublé dans le monde depuis 1960.

Depuis le début du XXème siècle, la consommation d’eau douce a été à peu près multipliée par sept sur la planète. Or d’ici à 2025, les besoins en eau de l’agriculture devraient augmenter encore de 20 %. 4 millions de personnes meurent de maladies liées au manque d’eau, ou à la qualité de l’eau. Plus de 25 pays sont dans une situation de stress hydrique important, et subissent de grave pénuries. 1.5 Milliard de personnes n’ont pas accès à l’eau potable et d’ici 2050 2,3 milliards de personnes -4 terriens sur 10- devraient souffrir de stress hydrique et 1,7 milliard se retrouveront dans un contexte de pénurie hydrique.

La pénurie d’eau touche déjà tous les continents et plus de 40 pour cent de la population de la planète. D’ici 2025, 1,8 milliard de personnes, sur les 8 milliards de terriens (22 %) vivront dans des pays ou des régions victimes de pénuries d’eau absolues, soit environ 450 millions de foyers. Si l’on considère que le niveau de confort domestique correspond à une consommation moyenne d’eau par foyer de 150 m³ par an, cela veut dire que les besoins domestiques de cette population en situation de stress hydrique seront de l’ordre de 68 km³ en 2025.

Face à cette situation, le dessalement de l’eau de mer à grande échelle est devenu une nécessité au niveau mondial. Près de 50 millions de m3 d’eau douce sont produits chaque jour par 12 000 installations, à partir des mers et des océans, soit 0,5 % de l’eau consommée sur la planète. Au rythme actuel, qui enregistre un doublement de la production tous les 10 ans, les spécialistes estiment que cette production grimpera à 60 millions de m3 par jour en 2010. Et pourrait à nouveau doubler d’ici à 2025 pour atteindre 120 de m3 par jour, soit 44 km3 par an (contre 18 km3 par an en 2008), ce qui correspond aux deux tiers des besoins domestiques en eau des 450 millions de foyers qui seront sous le seuil minimum d’accès à l’eau en 2025.

Ce prélèvement de 44 millions de km3 par an d’eau de mer peut sembler important mais il ne représente que 2 % de la totalité de l’eau consommée sur terre (environ 2500 km3 par an). Ramené à la surface totale des océans (360 millions de km2), il ferait baisser le niveau global des océans d’à peine plus d’un 10eme de mm, une valeur très faible comparée à l’élévation moyenne annuelle du niveau des mers provoquée par le réchauffement climatique et la dilatation thermique, qui est de 2 à 3 mm par an, selon les méthodes de mesures.

Si l’on voulait fournir à ces 450 millions de foyers l’eau domestique nécessaire à l’aide d’usines de dessalement au monde utilisant la technologie membranaire d’osmose inverse, il faudrait environ 620 usines, sachant que la plus grande usine de dessalement au monde utilisant la technologie membranaire d’osmose inverse produit 110 millions de m3 par an. Sachant que la consommation d’énergie de cette technologie est de l’ordre de 4 kWh/m³, une telle production d’eau potable représenterait une consommation totale d’énergie de l’ordre de 272 milliards de kWh (272 TWh), soit environ la moitié de la consommation électrique totale prévue en France en 2025.

Cette quantité d’énergie représente la production annuelle de 49 réacteurs nucléaires de 900 MW ou encore la production annuelle de 11 000 éoliennes géantes maritimes ou encore la production annuelle de 210 Km2 de panneaux photovoltaïques (deux fois la surface de Paris). Cette consommation mondiale d’énergie serait tout à fait modeste par rapport à la consommation mondiale d’énergie prévue en 2025 (de l’ordre de 16 GTEP par an) et ne représenterait qu’environ 1 % des 25 000 TWh d’électricité que consommera la planète en 2025.

Sur le plan financier, sachant que le coût actuel de dessalinisation par osmose inverse est de l’ordre de 0,50 € le m3, il faudrait investir 34 milliards d’euros au niveau mondial pour permettre à l’humanité de ne plus connaître le manque absolu d’eau, soit seulement 0,1 % du produit mondial brut. On voit donc ce défi de l’eau pour tous n’est nullement hors de notre portée à condition que nous en ayons la volonté politique.

Dans cette perspective il faut évoquer le remarquable concept « DESERTEC » qui pourrait permettre aux pays d’Afrique et du Moyen Orient de coproduire énergie et eau douce grâce à l’énergie solaire. Selon le Centre Aéronautique et Spatial Allemand (DLR), des centrales thermiques solaires installées dans le désert du Sahara pourraient générer autant d’électricité qu’il en est consommé respectivement par la région Moyen-Orient et Afrique du Nord (MENA) et par l’Europe (UE-25) aujourd’hui.

A partir d’études satellites réalisées par le Centre Aéronautique et Spatial Allemand (DLR), il a été démontré qu’en occupant moins de 0.3 % de la surface entière désertique de la région Moyen-Orient et de l’Afrique du Nord (MENA) par des centrales thermiques solaires, il serait possible de produire assez d’électricité pour satisfaire aux demandes actuelles en énergie de l’Europe (UE des 25) et de la région MENA. L’électricité d’origine solaire et éolienne issue de Desertec serait acheminée vers l’Europe au moyen de lignes CCHT (Courant Continu à Haute Tension ou HVDC pour High Voltage Direct Current) avec des pertes n’excédant pas 10 à 15 %.

Les centrales thermiques solaires (appelées aussi Concentrating Solar Power - CSP) constituent la meilleure technologie pour assurer un rendement énergétique sûr et important. Elles utilisent des miroirs pour concentrer la lumière du soleil créant ainsi suffisamment de chaleur pour générer de la vapeur et actionner les turbines produisant l’électricité. L’excès de chaleur produit le jour peut être stocké, sous forme de gaz ou d’air comprimé et servir à actionner les turbines pendant la nuit ou bien lors de pics de consommation.

Afin de garantir une production électrique ininterrompue en cas de longues périodes de mauvais temps, on peut coupler aisément les turbines avec des chaudières classiques utilisant le pétrole, le gaz ou la biomasse (cela rend ainsi inutile le maintien en état de coûteuses centrales électriques de substitution). La chaleur résiduelle ayant servi à générer l’électricité peut permettre (par cogénération) de dessaler l’eau de mer et de produire du froid, ceci au profit de la population locale.

D’ici 2050, entre 10 et 25 % des besoins en électricité de l’Europe pourraient être importés des déserts. Une dépendance trop large vis à vis d’un pays ou d’un petit nombre de centrales électriques pourra être évitée grâce à l’installation et la mise en réseau d’une multitude de centrales thermiques solaires (puissance moyenne 200 MW) et de fermes éoliennes dans de nombreux pays. De plus, l’utilisation de plusieurs lignes de transport CCHT à destination de l’Europe et d’installations appartenant à un grand nombre de propriétaires (publics et privés) permettra d’accroître la sécurité de l’approvisionnement de l’Europe.

La construction de nouvelles centrales thermiques solaires a déjà commencé en Espagne et aux Etats-Unis (Andasol 1 et 2, Solar Tres, PS 10, Nevada Solar One). Il y a de plus des projets en cours en Algérie, en Egypte, au Maroc et d’autres sont planifiés en Jordanie et en Libye. Dans les pays de l’Europe du Sud tels que l’Espagne et l’Italie, l’énergie solaire venant d’Afrique du Nord sera moins chère dès 2020 que celle produite par les nouvelles centrales utilisant les combustibles fossiles ou nucléaires.

La construction d’un réseau EU-MENA exigera certes un investissement de 45 milliards d’Euros d’ici à 2050, mais elle permettra des économies annuelles de 10 milliards d’euros sur le coût de l’électricité. L’énergie propre des déserts deviendra alors l’option la moins chère et la connexion EU-MENA apparaîtra comme une nécessité pour les économies européennes.

Vers le milieu du 21ème siècle, les pays du MENA pourraient, grâce au projet DESERTEC, avoir valorisé leurs déserts comme sources d’énergie propre et inépuisable, faisant d’une pierre quatre coups : ils produiraient de manière propre leur énergie et une bonne partie de celle de l’Europe, ils pourraient, grâce à cette énergie propre et abondante, dessaler l’eau de mer et résoudre leur problème d’accès à l’eau potable, ils trouveraient les moyens de développer sur le plan économique et agricole des régions arides ou désertiques et ils contribueraient ainsi à réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre au niveau européen et mondial. Il est donc dans l’intérêt de l’Europe à long terme de nouer un nouveau et ambitieux partenariat énergétique avec l’Afrique et le Moyen Orient et d’aider massivement ces régions à pouvoir exploiter leur immense potentiel énergétique.

- Photo illustrant l’article La mer pourrait devenir une source importante de biocarburant avec les algues publié sur Notre-planete.info

- Lire aussi la contribution de René Trégouët : L’énergie éolienne : économique et écologique ! sur citedurable.com



René TREGOUET est Sénateur Honoraire, Président de "ALTIVIS" s.a.s.
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat et Rédacteur en Chef des Lettres @RT Flash et @ALTI news.
Il anime un blog reputé sur les questions de développement : www.tregouet.org.
A noter qu’il est également l’auteur d’une PROPOSITION DE LOI tendant à généraliser dans l’administration l’usage d’internet et de logiciels libres


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