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L’hydroélectricité représente plus des trois quarts de l’électricité renouvelable produite à travers le monde. Les avis divergent quant à la pertinence de cette technologie dans la lutte contre le changement climatique : certains considèrent que c’est une énergie propre qu’il faut encourager, d’autres, que ses impacts environnementaux représentent une menace supplémentaire pour le climat. Prenons pour une fois la question dans l’autre sens : qu’en est-il des impacts du changement climatique sur l’hydroélectricité ?

Des sécheresses préoccupantes

Qui dit hydro dit eau. La production électrique est étroitement liée aux précipitations et au débit des rivières ; toute variation climatique a des répercussions immédiates. Ainsi le Hoover Dam, un des emblèmes de l’hydroélectricité aux Etats Unis, construit sous l’égide de Roosevelt dans les années 1930, a vu sa capacité de production réduite de 2100MW à 1200MW en raison de la sécheresse qui frappe l’Ouest de ce pays. Non loin de là, l’état de Californie a vu la part de l’hydro baisser de 20% à 10% dans son mix électrique sous l’effet combiné d’une baisse des précipitations, d’un enneigement moindre et d’une fonte des glaces précoce. Ce sont alors d’autres sources d’énergie, notamment des centrales au gaz, qui viennent combler le déficit – augmentant au passage les coûts et les émissions de CO2.

Les berges à nu d’un lac de barrage EDF, août 2015 (La Girotte, Savoie). Photo CKB

Si une sécheresse peut mettre en difficulté le système électrique des Etats-Unis, dans des pays plus vulnérables c’est le blackout. En Tanzanie l’hydro a pendant longtemps constitué la principale source d’électricité. La sécheresse qui s’installe depuis le début des années 2000 a des répercussions importantes sur la production électrique et par ricochet, sur la population et l’économie du pays. En 2011, au plus fort d’une crise énergétique qui a laissé les habitants dans le noir 12 à 16 heures par jour, le FMI a dû revoir à la baisse ses prévisions de croissances pour le PIB tanzanien. En effet, le pays ne disposait pas de capacités suffisantes pour prendre la relève des centrales hydroélectriques : la seule solution est alors de procéder au délestage, c’est-à-dire de couper purement et simplement le courant pour une partie des habitants. Face à l’incertitude de l’hydroélectricité, la Tanzanie fait à présent le choix de développer sa production thermique notamment à partir de gaz naturel. Une option plus chère, plus polluante, mais considérée comme plus fiable.

Stabilité globale, fluctuations locales

A en juger par ces exemples l’avenir de l’hydroélectricité pourrait sembler compromis. Qu’en est-il au niveau global ? D’abord, il faut comprendre que les variations observées en Californie ou en Tanzanie ne peuvent pas être attribuées avec certitude au changement climatique. On a toujours connu une alternance d’années plutôt sèches et d’autres, plutôt humides. Les climatologues mettent régulièrement en garde contre les interprétations hâtives : si au niveau global le réchauffement est indéniable, au niveau local il est difficile de discerner ce qui relève de la variabilité naturelle de ce que l’on peut imputer au changement climatique. Sur le long terme, d’après le GIEC, l’impact du changement climatique sur la production mondiale d’hydroélectricité pourrait s’avérer… légèrement positif ! Mais il s’agit là d’une moyenne globale recouvrant de fortes variations au niveau régional. Les projections faites par deux scientifiques norvégiens montrent par exemple que le Canada et la Russie verraient leur potentiel augmenter d’ici au milieu du 21e siècle tandis qu’il diminuerait en Europe de l’Ouest et en Afrique australe.

En fait, pour se faire une idée des évolutions, il faut travailler à petite échelle, au niveau du bassin versant d’un fleuve. En France, la Compagnie Nationale du Rhône exploite 18 aménagements hydroélectriques entre Genève et Arles. Directement exposée aux modifications du régime hydrologique du Rhône, elle a conduit une étude très locale sur les répercussions du changement climatique sur sa production d’énergie qui conclut à une baisse de 2% à 23% du productible à l’horizon 2050. Des études similaires ont été conduites à de plusieurs endroits du globe (citons celle-ci pour les Etats Unis, celle-là pour l’Afrique du Sud) mais les experts s’accordent à dire que le phénomène n’est pas suffisamment étudié. Or les barrages sont des investissements de long terme, qui se rentabilisent sur plusieurs dizaines d’années : mieux vaut donc avoir des projections fiables du climat futur. Et si les pays les plus avancés peuvent réaliser de telles études, requérant une modélisation fine des évolutions climatiques et des phénomènes hydrologiques pour chaque grand bassin versant, les pays les plus pauvres sont loin de disposer des moyens techniques et humains nécessaires.

De plus en plus d’incertitudes sur la disponibilité de l’eau

A cela s’ajoute une autre difficulté : la production hydroélectrique est très sensible aux phénomènes extrêmes. Une crue sévère qui endommage les installations, une sécheresse pendant laquelle la centrale produit peu, peuvent remettre en cause du tout au tout la rentabilité économique d’un projet. La fréquence de ces phénomènes pourrait s’accroître avec le changement climatique, mais il est très difficile de les prédire : cette incertitude représente un risque supplémentaire.

Ne pourrait-on pas stocker l’eau des crues et l’utiliser en période de sécheresse ? Certaines installations sont accolées de grands lacs de retenue qui peuvent stocker l’eau d’une saison à l’autre, parfois d’une année à l’autre. Cependant la majorité des centrales ne disposent que d’une capacité de stockage modeste, voire, d’aucune. On parle alors d’aménagement « au fil de l’eau », c’est le cas des barrages sur le Rhône cités plus haut. En effet tous les sites ne sont pas propices à la création de réservoirs importants. Il faut des conditions géologiques et topographiques favorables – sans parler du coût, et bien sûr des impacts sur l’environnement et la population. Et avec le réchauffement, les pertes par évaporation pourraient augmenter significativement. Heureusement s’il n’est pas envisageable de construire des réservoirs à tout va, d’autres solutions techniques existent : par exemple, le Hoover Dam a bénéficié d’un programme de rénovation de ses turbines pour fonctionner plus efficacement en période de basses eaux. D’une manière générale il est possible de concevoir des centrales hydroélectriques offrant un bon rendement sur une plage de débits plus large, limitant ainsi les conséquences des variations hydrologiques.

Mais cela ne résoudra pas un autre problème, et pas des moindres : celui de la gestion de l’eau. Aujourd’hui, une même rivière est utilisée pour produire de l’électricité, irriguer des champs, alimenter une ville en eau potable, refroidir une installation industrielle… Le tout encadré – théoriquement – par des lois et des règlements stricts qui fixent à l’avance les droits à l’eau de chacun. Demain, dans un contexte de raréfaction de la ressource, comment ce cadre évoluera-t-il ? L’hydroélectricité est remplaçable, l’eau potable ne l’est pas.

A court terme, les prémisses du changement climatique ne semblent pas constituer une menace pour la filière hydroélectrique. A en juger par le nombre de barrages en construction à travers le monde, la production d’hydroélectricité devrait continuer de croître dans les années qui viennent. Mais la situation de certains pays très dépendants de l’hydro risque d’empirer – je pense par exemple au Népal dont l’électricité est produite en quasi-totalité par des centrales au fil de l’eau et où chaque année les délestages augmentent en saison sèche. D’une manière générale le risque hydrologique, à savoir l’incertitude sur les débits futurs de la rivière, va peser de plus en plus lourd. Voire, à terme, détourner les investissements vers d’autres technologies jugées plus sûres ?

Publié le 15 octobre 2015 par Clara Kayser-Bril

Clara Kayser-Bril est ingénieur, spécialiste de l’accès à l’électricité dans les pays en développement. L’impact environnemental du système énergétique mondial est une problématique à laquelle elle s’intéresse particulièrement : peut-on concilier énergie pour tous et développement durable ?

Dans quelques jours, l'Accord de Paris sur le climat sera ouvert à la signature au siège new-yorkais de l'ONU. C'est une première étape vers son entrée en vigueur, et l'occasion se s’interroger sur les effets de cet accord dans les années et les décennies qui viennent.

> Cet entretien est extrait d'une étude sur les implications économiques et technologiques à long-terme de l'Accord de Paris. Vous pouvez télécharger l'étude complète ici.

En se donnant pour objectifs d'atteindre zéro émission nette pendant la seconde moitié du XXIe siècle (article 4 : "parvenir à un équilibre entre les émissions anthropiques par les sources et les absorptions anthropiques par les puits de gaz à effet de serre au cours de la  deuxième  moitié  du  siècle"), l'Accord de Paris sous-entend que nous serions capable de retirer des gaz à effet de serre de l'atmosphère et ainsi de compenser les émissions que nous ne parviendrons pas à éliminer.
En réalité, si nous commençons à savoir capter le dioxyde de carbone dans les fumées des installations émettrices, nous sommes encore loin de pouvoir l'isoler en grandes quantités dans l'air ambiant où il est 500 fois moins concentré. Alors, la capture atmosphérique du carbone est-elle un mirage ?
J'en ai discuté avec Noah Deich, directeur du Center for Carbon Removal à l'université de Berkeley.

En quoi la capture atmosphérique du carbone est-elle importante après l'Accord de Paris ?

La capture du carbone est très précieuse pour atteindre l'objectif de long-terme de l'Accord de Paris. Au rythme actuel, le budget carbone permettant de limiter le réchauffement à 2°C sera épuisé dans 20 ans et le budget associé à 1.5°C sera épuisé dans seulement 6 ans. Même si les INDC proposées avant la COP21 sont toutes respectées, les émissions vont continuer à croitre pendant les prochaines décennies. Comme seule la capture atmosphérique peut compenser un dépassement de notre budget carbone, c'est une assurance vitale au cas où nous ne pourrions pas réduire les émissions assez vite .
Une autre raison importante pour développer les solutions de capture atmosphérique du carbone est qu'elles peuvent aider à élargir le soutien aux politiques climatiques, ce qui utile aussi bien pour réduire les émissions que pour capturer le CO2. Une explication complète de l’intérêt de la capture atmosphérique est disponible dans notre rapport Philanthropy Beyond Carbon Neutrality.

La capture atmosphérique est souvent vue comme de la science-fiction, qu'en est-il vraiment ?

La capture du carbone est souvent représentée à tort comme une seule solution ou une seule approche. En réalité, il existe une large variété de solutions écologiques et technologiques capables de retirer du CO2 de l'air, par exemple la restauration des écosystèmes, le biocharbon, la biomasse avec capture et séquestration du CO2 et des procédés chimiques qui isole le CO2 directement dans l'air ambiant.
Toutes ces approches nécessitent encore de la recherche et développement avant que nous puissions retirer le dioxyde de carbone de l'atmosphère de façon sure et efficace. D'une manière générale, les techniques écologiques sont plus proches de leur maturité commerciale mais des pilotes et des démonstrateurs existent pour des technologies comme la biomasse + CSC ou la capture directe. Il ne s'agit donc certainement pas de science-fiction.

Aperçu des méthodes de capture atmosphérique du carbone envisagées à l'heure actuelle (cliquer sur l'image pour agrandir)

Quel est le retour d'expérience des projets existants ?

Les premiers projets montrent que les méthodes biologiques nécessitent une comptabilité carbone et des standards d'analyse de cycle de vie rigoureux avant de pouvoir être valorisées. Les solutions technologiques, elles, sont encore chères mais les essais montrent que les coûts pourraient baisser considérablement avec leur déploiement. Nos analyses présentent plus d'informations sur les projets et les différentes solutions.
La question clé est l'échelle : Quelles solutions ont le meilleurs potentiel ? Et sous quelles conditions pourront-elles être mises sur le marché ?

Qu'est-ce qui est nécessaire aujourd'hui pour accélérer le développement de la capture atmosphérique ?

De la recherche et développement et des démonstrateurs pour faire baisser les coûts et améliorer la comptabilisation du carbone, ainsi que des politiques, des réglementations et des marchés qui créent une demande pour la capture atmosphérique. Il faut encore de la R&D pour un grand nombre de solution et il est trop tôt pour dire qui seront les gagnants et les perdants.

A votre avis, quand la capture atmosphérique pourrait-elle commencer à jouer un rôle significatif dans la lutte contre le changement climatique ? Et à quel prix ?

D'ici une décennie, la capture atmosphérique pourrait jouer un rôle majeur dans les efforts d'atténuation. Je m'attend à ce que les premiers développement portent sur les solutions agricoles et écosystémiques qui s'appuient sur la photosynthèse pour séquestrer le carbone dans les plantes et les sols. Les systèmes technologiques, comme la biomasse + CSC ou la capture directe, pourraient être disponibles à l'échelle commerciale peu après. La vitesse à laquelle ces solutions seront commercialisées dépend des investissement qui seront réalisés par les gouvernements et le secteur privé.
A long-terme, les coûts seront vraisemblablement entre 10 et 100$ par tonne équivalent CO2. Mais il est difficile de dire combien cela va couter de développer ces techniques jusqu'au moment où elle deviendront rentables.


Publié le 20 avril 2016 par Thibault Laconde

En ce début d'année 2016, nous sommes témoin d'un phénomène curieux  : il semble désormais y avoir une corrélation positive entre les indices boursiers et les cours du pétrole. En d'autres termes, lorsque le baril de brut baisse, les bourses mondiales dévissent. Lorsque le prix du pétrole remonte, les marchés financiers le suivent à la hausse...

Ce phénomène n'est pas seulement nouveau, il est à l'opposé de ce que le bon sens et la doxa économique tenaient pour une évidence il y a encore quelques semaines...

Pourquoi le prix du pétrole devrait avoir un effet positif sur l'économie

En principe, une baisse des cours du pétrole est sensé dynamiser l'économie des pays importateurs. A l'inverse une hausse peut, comme ce fut le cas lors des deux chocs pétroliers et en 2008, les précipiter dans la crise.

En effet, le cours du pétrole donne la direction du prix de l'énergie : il détermine très largement le prix du gaz et dans une moindre mesure celui du charbon. Ces trois ressources fossiles représentent, rappelons-le, plus de 90% de la consommation mondiale d'énergie primaire.
Or une baisse du prix de l'énergie stimule à la fois la consommation et l'activité :

• Coté consommateur : la réduction de la facture énergétique fait augmenter le pouvoir d'achat et permet des dépenses qui, dans les pays importateurs au moins, auront un effet multiplicateur plus élevé,
• Coté producteur : une énergie bon marché, ce sont des coûts de production qui baissent. L'énergie peut aussi se substituer partiellement à d'autres facteurs de production, notamment le travail, ce qui peut permettre d'augmenter la production.

Pourquoi les bourses mondiales baissent-elles avec le pétrole dans ce cas ? Une seule explication possible : même si ces mécanismes continuent à exister, elles anticipent qu'un prix durablement bas de l'énergie aura des conséquences négatives suffisamment importantes pour les contrebalancer.
Comme ce phénomène n'a jamais été observé auparavant, ces conséquences négatives sont à rechercher dans la conjoncture actuelle. Elles sont, à mon avis de deux ordres.

Les hydrocarbures non-conventionnels seront-ils les subprimes de 2016 ?

Il va de soi que si elle est positive pour les consommateurs, la baisse du prix du pétrole est négative pour les producteurs. De nombreux pays exportateurs d'hydrocarbure font déjà face à d'importants problèmes économiques. Ce n'est pourtant pas un jeu à somme nulle : dans le passé, les gains pour les pays consommateurs ont dépassé les pertes subies ailleurs, de telle sorte que le pétrole bon marché a profité à l'économie mondiale dans son ensemble. Est-ce que cela aurait changé ?

D'ordinaire, c'étaient des économies périphériques (Venezuela, Moyen-Orient, Angola, Nigeria...) et/ou relativement fermées (URSS dans les années 80) qui subissaient le contrecoup de la baisse du pétrole. Aujourd'hui la première économie mondiale est aussi exposée, ce qui change radicalement la donne.
En l'espace de quelques années, les États-Unis sont redevenus le premier producteur mondial d'hydrocarbures - place qu'ils tenaient jusqu'au début des années 70 mais à l'époque les prix étaient réglementés. Cet essor est basé sur des investissements importants dans l'extraction des gaz et pétrole non-conventionnels, une filière particulièrement onéreuse qui désigne les producteurs américains comme grands perdants de la baisse actuelle.

On peut même aller au-delà avec une question qui taraude sans doute les investisseurs : si les producteurs d'hydrocarbures s'enfoncent dans la crise, une contamination est-elle possible au reste de l'économie américaine ? Et en particulier au secteur financier ?
Le scénario catastrophe serait une répétition du credit crunch de 2008 avec l'oil & gas dans le rôle des subprimes :

1. Une vague de faillite dans les hydrocarbures non-conventionnels,
2. Les institutions financières qui sont engagées dans ce secteur commencent à prendre peur,
3. On ne sait pas exactement qui est exposé et qui ne l'est pas donc plus personne n'ose prêter de l'argent,
4. Faute de liquidité, le système financier cesse de fonctionner ce qui fait caler le reste de l'économie.

Un tel scénario est-il réaliste ? Reprenons point par point :

1. Une vague de faillite : probable. Le coût de production des hydrocarbures non-conventionnels américains est autour de 15$ le baril et comme ceux-ci se négocient généralement en dessous du cours de référence (le West Texas Intermediate), il est probable que beaucoup de producteurs ne parviennent déjà plus à rentrer dans leurs frais. Selon Moody's, le risque de défaut aux États-Unis est au plus haut depuis 2010 et c'est presque entièrement à cause des pétroliers et gaziers.
2. Des institutions financières qui prennent peur : c'est en tous cas ce que suggère la fébrilité des marchés.
3. Un système opaque qui provoque une défiance mutuelle : ici, la réponse est moins évidente. La situation n'est peut-être pas aussi catastrophique qu'en 2008 où, par la grâce de la titrisation, des institutions qui n'avaient jamais fait de prêt hypothécaire se retrouvaient avec des actifs toxiques plein leurs placards, mais des incertitudes existent notamment parce que le secteur oil & gas américain est très financiarisé. Aux pertes potentielles liés aux prêts (qui se chiffrent déjà en centaines de milliards) s'ajoutent peut-être d'autres risques plus opaques. 

En bref, le parallèle entre la situation actuelle et celle qui a précédé l'éclatement de la bulle immobilière en 2008 n'est pas parfait mais il vient assez spontanément à l'esprit... et cela peut suffire dans une industrie où l'opinion moyenne compte plus que son propre jugement.

Risque de déflation en Europe

La baisse du prix du pétrole pourrait aussi avoir un effet moins spectaculaire mais tout aussi dévastateur en faisant basculer l'Europe dans la déflation.

Pour comprendre de quoi il s'agit remontons un peu en arrière. Une baisse du prix de l'énergie entraîne une baisse des prix à la consommation, ce qui a priori stimule la croissance : les consommateurs gagnent du pouvoir d'achat, les entreprises vendent plus et l'activité augmente.
Mais ce n'est pas toujours le cas. Si la baisse des prix devient générale et durable, c'est-à-dire si on rentre en déflation, les consommateurs seront incités à retarder leurs achats (puisqu'ils ont compris désormais que la télé qu'ils veulent dans leur salon coûtera moins cher dans quelques mois), les investisseurs et les employeurs à leur tour deviendront attentistes et l'économie entrera dans une stagnation qui peut s'éterniser. C'est ce mécanisme qui est à l'origine de la "décennie perdue" au Japon, et un quart de siècle après le pays n'en est pas encore sorti...

Or l'Europe est depuis plusieurs années déjà sur le fil du rasoir avec une inflation très faible voire ponctuellement négative. A l'échelle nationale : en 2014, 5 pays européens étaient en déflation. En 2015, ils étaient 12, beaucoup n'y échappant que de l'épaisseur du trait : la France, l'Allemagne et l'Italie ont eu l'année dernière un taux d'inflation de... 0.1%.

Inflation annuelle dans la Zone Euro (source : Eurostat)

Ajoutons que l'Europe est complètement désarmée pour lutter contre une déflation. En effet, il existe deux outils pour cela qui seraient tous les deux inopérants dans la situation actuelle :

• La méthode la plus conventionnelle consiste à baisser les taux d’intérêt : garder de l'argent sur son compte en banque devient alors moins intéressant et les consommateurs sont de nouveau incités à dépenser. Problème : comment faire lorsque le taux directeur de la Banque Centrale Européenne est déjà de 0.05% ?
• La seconde méthode est tout simplement d'imprimer des billets et de les déverser sur l'économie, ce qui doit faire diminuer la valeur de la monnaie et donc augmenter les prix. Toutes les grandes économies ont eu recours à un avatar de cette méthode - le quantitative easing - depuis la crise de 2008, la BCE a d'ailleurs accéléré il y a un an. Mais elle ne fonctionne pas en déflation : s'ils anticipent une baisse des prix, les agents économiques vont thésauriser l'argent qu'ont leur donne au lieu de le dépenser. Vous pouvez donc créer autant de monnaie que vous voulez, cela n'aura aucun effet parce qu'elle n'arrivera pas jusqu'à l'économie réelle, c'est ce qu'on appelle un "piège à liquidité".

Si la baisse des prix de l'énergie se poursuit, elle pourrait bien faire basculer l'Europe dans la déflation. On peut comprendre qu'une stagnation durable de la première zone économique de la planète ne soit pas une perspective très réjouissante pour les marchés.

Publié le 29 janvier 2016 par Thibault Laconde.