Ce que nous apprennent les scénarios énergétiques

Le cli­mat dépend de la quan­tité totale de GES accu­mulée dans l’atmosphère. La con­cen­tra­tion en CO₂ est passée de 280 ppm avant l’ère indus­trielle à 400 ppm aujourd’hui¹.

Un effet cumulatif

Les pro­jec­tions cli­ma­tiques pour la décen­nie 2020–2029 sont les mêmes pour les scé­nar­ios « vertueux » et busi­ness as usu­al. Le scé­nario « vertueux » sup­pose que l’on sta­bilise nos émis­sions au niveau d’aujourd’hui, 9 GtC par an, avant de les réduire.

“ Le climat de la prochaine décennie est déjà joué, quoi que nous fassions ”

L’autre pro­longe la ten­dance actuelle, qui est une aug­men­ta­tion de nos émis­sions de 2,5 % par an.

Dans le pre­mier cas, nous émet­trons 90 GtC en dix ans, 103 dans le sec­ond. Compte tenu du fait que la moitié seule­ment de ce que nous émet­tons s’accumule dans l’atmosphère, la con­cen­tra­tion aug­mente de 23 ppm dans le pre­mier cas, de 26 ppm dans le sec­ond. La dif­férence est min­ime. Le cli­mat de la prochaine décen­nie est déjà joué, quoi que nous fassions.

Ce n’est évidem­ment pas le cas si l’on s’interroge sur le cli­mat à la fin du siè­cle, suiv­ant que l’on parvi­enne à stop­per nos émis­sions ou qu’elles con­tin­u­ent d’augmenter.

Le poids du mix énergétique

Les cli­ma­to­logues ont donc besoin, pour faire tourn­er leurs mod­èles, de con­naître la con­cen­tra­tion de l’atmosphère en GES à long terme. Cette dernière découle de la tra­jec­toire d’émissions, qui elle-même dépend très large­ment de l’évolution des sys­tèmes énergé­tiques, et en par­ti­c­uli­er du con­tenu en GES des sources d’énergie primaire.

Les décideurs, pour leur part, et plus générale­ment tous ceux qui sont intéressés par le développe­ment humain, social et économique, ont besoin de trac­er des tra­jec­toires de tran­si­tion énergé­tique, qui pro­posent dif­férentes façons de décar­bon­er nos modes de pro­duc­tion, c’est-à-dire de sub­stituer des sources d’énergie peu ou non émet­tri­ces de GES aux sources fossiles.

Des scénarios, pas des prédictions

Pour sat­is­faire la con­trainte cli­ma­tique, il con­vient doré­na­vant de ne pas utilis­er une par­tie impor­tante des sources fos­siles encore disponibles. Les divers scé­nar­ios énergé­tiques pro­posent des futurs pos­si­bles sous cer­taines hypothèses.

“ La cause majeure d’incertitude réside dans ce que fera l’humanité en termes d’émissions ”

Mais ce ne sont en rien des pré­dic­tions, ne serait-ce que parce que ce que l’humanité va faire dans les prochaines décen­nies n’est écrit nulle part.

Les scé­nar­ios sont des out­ils d’aide à la pen­sée, dont la per­ti­nence repose sur deux con­di­tions : 1) les hypothès­es sous-jacentes doivent être physique­ment fondées (il est inter­dit de vio­l­er les lois de la physique : con­ser­va­tion de l’énergie, crois­sance de l’entropie, etc.), et 2) le traite­ment des hypothès­es doit avoir un cer­tain degré de réal­isme économique.

Il est sou­vent dif­fi­cile de déter­min­er si cette sec­onde exi­gence est sat­is­faite, car les mod­èles économiques n’ont en général pas une dynamique endogène : la crois­sance du PIB est sou­vent imposée de l’extérieur. Ces scé­nar­ios éma­nent d’institutions var­iées : indus­tries de l’énergie, agences gou­verne­men­tales, ONG etc., rarement d’institutions académiques.

La pub­li­ca­tion d’un scé­nario ne tra­verse donc pas les divers­es procé­dures de val­i­da­tion pro­pres aux pub­li­ca­tions sci­en­tifiques : explic­i­ta­tion claire des hypothès­es, posi­tion­nement par rap­port aux pub­li­ca­tions antérieures, dis­cus­sion cri­tique par les pairs.

Ain­si, la lec­ture d’un scé­nario con­siste pour beau­coup à en repér­er les non-dits, à iden­ti­fi­er les « jok­ers » appelés à la rescousse (par exem­ple le stock­age de l’énergie ou le pilotage de la demande), à ques­tion­ner l’origine des dis­con­ti­nu­ités lorsqu’il s’en présente, etc.

Beaucoup d’incertitudes

Ces incer­ti­tudes se trans­met­tent aux scé­nar­ios d’émission de GES déduits des scé­nar­ios énergé­tiques, et s’ajoutent aux incer­ti­tudes pro­pres à la mod­éli­sa­tion cli­ma­tique : approx­i­ma­tions inévita­bles dues soit à la physique, soit au traite­ment numérique.

Le sché­ma ci-dessous, extrait du dernier rap­port du GIEC, clas­si­fie l’ampleur des dif­férentes caus­es d’incertitudes. Notons que la cause majeure d’incertitude réside dans ce que fera l’humanité en ter­mes d’émissions (zone verte), et non dans la sci­ence du climat.

Orig­ine et ampleur des incer­ti­tudes sur le change­ment de tem­péra­ture moyenne de la sur­face terrestre.
GCM : Glob­al Cir­cu­la­tion Model.

Nouvelle méthodologie

Dans le dernier Rap­port d’évaluation du GIEC (Assess­ment Report 5, ou AR5), la méthodolo­gie util­isée pour définir les scé­nar­ios ser­vant de base aux mod­éli­sa­tions cli­ma­tiques a été modifiée.

Pour le précé­dent rap­port, pub­lié en 2007, une bat­terie de scé­nar­ios fut pro­posée, qui com­bi­naient deux coor­don­nées glob­ales décrivant la dynamique économique mon­di­ale : inten­sité de la pres­sion sur l’environnement et inten­sité des échanges internationaux.

En revanche, les scé­nar­ios util­isés pour l’AR5 sont autorisés à inclure l’effet de poli­tiques cli­ma­tiques (comme la cap­ture et le stock­age du CO₂), et sont classés par la valeur du forçage radi­atif anticipé pour 2100.

Des scénarios classés selon le forçage radiatif

Les scé­nar­ios de l’AR5 sont classés selon les valeurs du forçage radi­atif en 2100 (appelés Rep­re­sen­ta­tive Con­cen­tra­tion Path­ways, RCP) : 2,6 W/m², 4,5 W/m², 6 W/m² et 8,6 W/m². Seul le RCP2.6 per­me­t­trait de lim­iter l’augmentation de tem­péra­ture à moins de 2 °C.

Des hypothéses optimistes

Exam­inons les hypothès­es rel­a­tives au scé­nario RCP 2,6 (qui prévoit une hausse des tem­péra­tures de 2°). Elles sont de deux ordres : 1) une sta­bil­i­sa­tion rapi­de, puis une diminu­tion de nos émis­sions de GES, et 2) un mon­tant total de nos émis­sions futures de 1 000 GtCO₂.

Serons-nous en mesure de sta­bilis­er rapi­de­ment nos émis­sions ? Pour le gaz car­bonique, elles suiv­ent très directe­ment l’augmentation de la crois­sance mon­di­ale, qui est – hors crise économique – de 2,5 % à 3 % par an. Certes, un récent rap­port prélim­i­naire de l’AIE affirme que l’année 2014 a vu, pour la pre­mière fois, un décou­plage entre la crois­sance mon­di­ale (3 %) et une stag­na­tion des émis­sions de GES, mais je ne crois pas que ces esti­ma­tions seront con­fir­mées dans le rap­port final : le lien PIB-énergie est trop étroit, et la part des renou­ve­lables trop faible pour qu’il en soit ainsi.

Prenons la valeur de 2,5 %. Cette valeur reflète l’augmentation de la con­som­ma­tion des com­bustibles fos­siles (char­bon, gaz, pét­role), qui con­stituent 80 % de la con­som­ma­tion d’énergie pri­maire, soit env­i­ron 10 mil­liards de tonne-équiv­a­lent pét­role (Gtep) par an. Nous aug­men­tons donc de 250 Mtep, chaque année, cette con­som­ma­tion. Cela représente une puis­sance annuelle nou­velle d’environ 350 GW.

Pour sta­bilis­er nos émis­sions, il faudrait met­tre en place, chaque année, une puis­sance de sub­sti­tu­tion non car­bonée équiv­a­lente. Plus, pour dimin­uer nos émissions.

Les limites des énergies renouvelables

Le total éolien + pho­to­voltaïque représente moins de 20 GW. © GIRODJL / FOTOLIA

Pour l’année 2014, la puis­sance éoli­enne mon­di­ale nou­velle­ment instal­lée a été d’environ 50 GW, ce qui, compte tenu du fac­teur de charge de 25 %, équiv­aut à une puis­sance moyenne de 12,5 GW. En pho­to­voltaïque, la puis­sance-crête nou­velle­ment instal­lée a été d’environ 40 GW, soit, avec un fac­teur de charge moyen de 15 %, une puis­sance moyenne de 6 GW. Le total éolien + PV représente donc moins de 20 GW.

Il n’est du reste pas clair que cette puis­sance vienne en sub­sti­tu­tion des fos­siles. En Alle­magne, par exem­ple, ce n’est pas le cas : les renou­ve­lables y com­pensent en moyenne la réduc­tion du nucléaire, mais les émis­sions de CO₂ con­tin­u­ent d’augmenter.

Quant aux agro­car­bu­rants (éthanol et biodiesel), leur crois­sance est d’environ 10 Mtep par an, ce qui représente une puis­sance nou­velle de près de 15 GW.

En ajoutant l’hydroélectricité, la géother­mie, le solaire ther­mique, le nucléaire, on ne parvient pas à 50 GW, au regard des 350 GW néces­saires seule­ment pour sta­bilis­er nos émis­sions actuelles. On est loin du compte. La pre­mière con­di­tion est donc loin d’être remplie.

Anticiper des heusses de 3° à 5°

Puisque les émis­sions vont con­tin­uer d’augmenter pen­dant quelques années, imag­i­nons, comme les Chi­nois l’ont annon­cé récem­ment pour eux-mêmes, qu’elles soient sta­bil­isées vers 2030 autour de 45 GtCO₂ par an. Nous aurons émis, d’ici là, plus de 600 GtCO₂ sur les 1 000 qu’il ne faut pas dépass­er. Sup­posons ensuite une diminu­tion linéaire des émis­sions. Il faudrait alors être capa­ble de réduire nos émis­sions à zéro en quinze ans.

“ L’objectif des 2 °C appartient au passé ”

La con­clu­sion s’impose d’elle-même : nous n’y parvien­drons pas, l’objectif des 2 °C appar­tient au passé, l’humanité est résol­u­ment engagée sur une tra­jec­toire de réchauf­fe­ment de 3° à 5°. Il con­vient donc de regarder en face la per­spec­tive d’un monde 4° plus chaud en moyenne.

Compte tenu de l’inertie ther­mique des mers qui cou­vrent les deux tiers de la planète, l’augmentation de tem­péra­ture des ter­res sera supérieure : 5°, 6°, voire 7° par endroits. Déser­ti­fi­ca­tion des zones arides, arid­i­fi­ca­tion des zones tem­pérées : les con­séquences les plus vio­lentes con­cerneront sans doute l’eau et l’agriculture.

Si des crises majeures frap­pent la pro­duc­tion agri­cole dans dif­férentes régions du globe, il faut s’attendre à des mou­ve­ments de pop­u­la­tion et des émeutes de la faim : que fer­ons-nous, lorsque les réfugiés cli­ma­tiques se compteront par dizaines de millions ?

Pren­dre la mesure des dan­gers ne con­duit pas à baiss­er les bras, mais au con­traire à agir de façon vigoureuse, au plus tôt. Ce n’est pas par hasard que le GIEC, en 2007, a reçu le prix Nobel de la paix.

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1. ppm : par­tie par mil­lion en vol­ume. La masse de l’atmosphère est 5 x 1018 kg. Un ppm de car­bone représente donc 2 GtC, ou 7,3 GtCO₂.

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