Énergies et mégapoles

Qu’est-ce qu’une ville ? Si on met de côté ses ori­gines stra­té­giques, la défense des habi­tants que l’on regroupe, une ville appa­raît aujourd’­hui comme un moyen de rendre plus effi­cace le fonc­tion­ne­ment d’une société.
En très peu de temps, tout le monde peut ren­con­trer tout le monde et se livrer à nombre d’ac­ti­vi­tés et d’é­changes, ce qui, entre autres, favo­rise la divi­sion du travail.
La ville per­met d’é­co­no­mi­ser du temps et de l’éner­gie dans les trans­ports de mar­chan­dises, de déchets, de fluides, d’élec­tri­ci­té, d’eau…
La lit­té­ra­ture éco­no­mique abonde sur l’ef­fi­ca­ci­té des villes.

L’efficacité des mégapoles

Comme l’é­crit Lio­nel Tac­co­en¹, les méga­poles des pays en déve­lop­pe­ment sont les labo­ra­toires de l’a­ve­nir. Pour­quoi les gens des cam­pagnes s’y ins­tallent-ils ? Parce que même si la vie est dif­fi­cile dans les bidon­villes, les occa­sions de trou­ver du tra­vail, des soins médi­caux, de l’eau potable, de l’é­du­ca­tion pour les enfants sont plus grandes là qu’ailleurs, encore qu’il y ait, par­fois, une part d’illu­sion et qu’ils déchantent quand ils arrivent dans la grande ville. Là se créent les richesses éco­no­miques qui ne peuvent pas être créées dans la cam­pagne. Il faut renon­cer à cette idée d’ar­rê­ter l’exode rural, bien qu’il faille cer­taines fois le ralen­tir et l’en­ca­drer. Peut-on refu­ser aux pays en déve­lop­pe­ment ce phé­no­mène que nous avons nous-mêmes connu et qui nous a conduits à notre niveau de développement ?

Du point de vue de l’en­vi­ron­ne­ment, la concen­tra­tion accen­tue les effets pol­luants locaux : on se pol­lue l’un l’autre quand on a au même endroit, ou presque, le puits et le rejet à la nappe. En pleine cam­pagne on peut comp­ter davan­tage sur la capa­ci­té auto­dé­pu­ra­trice du milieu. Cepen­dant la concen­tra­tion réduit les émis­sions pol­luantes en rédui­sant les consom­ma­tions d’éner­gie, en par­ti­cu­lier dans les transports.

La concen­tra­tion urbaine rend plus facile et plus éco­no­mique l’ac­cès aux formes modernes d’éner­gie et aux réseaux. On y trouve des com­bus­tibles, fos­siles certes, mais rela­ti­ve­ment propres : dans les pays en déve­lop­pe­ment l’u­ti­li­sa­tion de la bio­masse en zone rurale ou péri­ur­baine est sou­vent catas­tro­phique du point de vue de la qua­li­té de l’air à l’in­té­rieur des locaux, et donc pour la san­té publique. Avec les mala­dies dues à l’eau, c’est l’une des sources prin­ci­pales de la mor­bi­di­té et de la mor­ta­li­té dans ces pays.

La sub­sti­tu­tion par des éner­gies fos­siles, tou­jours plus facile en ville qu’à la cam­pagne, est aus­si un signe de pro­grès même si l’on peut conce­voir des formes modernes d’u­ti­li­sa­tion de la bio­masse pour déve­lop­per l’u­sage de cette éner­gie renouvelable.

Plaidoyer pour la densité : le cas des transports

La den­si­té réduit la consom­ma­tion d’éner­gie dans les trans­ports – on le voit très clai­re­ment sur la fameuse courbe de New­man et Ken­wor­thy (figure 1). La den­si­té réduit évi­dem­ment la demande de trans­ports, mais sur­tout elle chasse la voi­ture, qui consomme trop d’es­pace au sol pour être effi­cace. La den­si­té favo­rise à l’in­verse les trans­ports publics et les ren­ta­bi­lise (parce qu’ils sont beau­coup plus effi­caces en termes de per­sonnes trans­por­tées par mètre car­ré de sur­face urbaine). Le bon bilan en éner­gie finale est aug­men­té par la domi­na­tion de l’élec­tri­ci­té dans les trans­ports publics. Les véhi­cules élec­triques ont déjà enva­hi nos villes, ils s’ap­pellent trains, métros, tram­ways, et pour finir ascen­seurs, les­quels per­mettent une des­serte fine dans les villes denses sur la troi­sième dimen­sion, la verticalité.

Le bilan des trans­ports publics n’est pas seule­ment très favo­rable en termes éner­gé­tiques, il l’est aus­si en matière de pol­lu­tion locale. L’A­gence inter­na­tio­nale de l’éner­gie (AIE) a publié il y a deux ans une étude inti­tu­lée Bus sys­tems for the future : com­ment pas­ser à des bus à hydro­gène non pol­luants. Elle montre que, pour que les com­pa­gnies de ce type de trans­port soient béné­fi­ciaires, il faut qu’elles offrent aux habi­tants un ser­vice effi­cace et rapide, capable d’a­jou­ter à la clien­tèle cap­tive des trans­ports publics une par­tie de la clien­tèle auto­mo­bile. Cela sup­pose des déci­sions de répar­ti­tion de l’es­pace public, de prio­ri­té aux trans­ports en com­mun, de restruc­tu­ra­tion des lignes pour favo­ri­ser les correspondances…

Des villes de pays en déve­lop­pe­ment l’ont fait avec suc­cès, notam­ment en Amé­rique latine, par exemple Curi­ti­ba au Bré­sil. Cela sup­pose aus­si qu’on ait bien réflé­chi sur le mode de gou­ver­nance : il faut assu­rer un cer­tain degré de concur­rence, mais on ne peut pas non plus lais­ser une com­pé­ti­tion anar­chique se déve­lop­per. Un sys­tème de conces­sions est néces­saire si l’on veut des trans­ports en com­mun orga­ni­sés et effi­caces. On a alors des com­pa­gnies de trans­port ren­tables qui peuvent acqué­rir des bus modernes pol­luant beau­coup moins que les bus hors d’âge fré­quents dans les pays en déve­lop­pe­ment. L’ef­fet du trans­fert des voi­tures vers les bus est lui-même déjà plus impor­tant que la moder­ni­sa­tion des bus.

Les véhicules hybrides » pluggables »

On pour­ra conte­nir les émis­sions de gaz à effet de serre des trans­ports en maî­tri­sant l’é­vo­lu­tion des besoins, ce qui néces­site de pré­ser­ver la den­si­té urbaine, et d’ap­pli­quer des poli­tiques faci­li­tant le trans­fert modal. Bien enten­du, il y aura tou­jours des voi­tures pour la des­serte inter­ur­baine, la rase cam­pagne et une par­tie en ville. Quelles voi­tures ? Un consen­sus est en train de se des­si­ner par­mi les experts en faveur de la voi­ture hybride » plug­gable « , c’est-à-dire rac­cor­dable au réseau élec­trique. Le véhi­cule hybride, du type » Prius « , est carac­té­ri­sé par l’as­so­cia­tion, très effi­cace sur le plan éner­gé­tique, d’un moteur à com­bus­tion interne et d’un moteur élec­trique. Il lui faut des bat­te­ries d’une bonne capa­ci­té – quoique moins volu­mi­neuses, moins lourdes et moins chères que pour un véhi­cule tout électrique.

Un hybride » plug­gable « , c’est un peu un hybride de véhi­cule hybride et de véhi­cule tout élec­trique – une sorte » d’hy­bride au car­ré « . En ville, pour des tra­jets quo­ti­diens rela­ti­ve­ment courts de quelques dizaines de kilo­mètres, on fonc­tionne en tout élec­trique. Hors de la ville, pour des plus longs tra­jets, on fonc­tionne en hybride. L’hy­bride divise par deux la consom­ma­tion d’es­sence, laquelle peut encore être divi­sée par deux en se rac­cor­dant chaque fois que pos­sible au réseau en ville. Les bio­car­bu­rants pour­raient alors per­mettre de satis­faire tout ou par­tie de l’éner­gie res­tante pour réduire à zéro les émis­sions de l’au­to­mo­bile, sans attendre la fameuse » éco­no­mie de l’hy­dro­gène « , encore hypothétique.

La déconcentration a des atouts, mais pas assez

La décon­cen­tra­tion a pour­tant ses avan­tages – et ses défen­seurs. Un argu­ment sou­vent avan­cé pour une pro­duc­tion beau­coup plus décen­tra­li­sée d’élec­tri­ci­té, c’est celui de l’a­tout de la cogé­né­ra­tion qui aug­mente for­te­ment le ren­de­ment des moyens de pro­duc­tion élec­trique en uti­li­sant la chaleur.

Il faut pour­tant gar­der les avan­tages du » foi­son­ne­ment « , qui fait que les sys­tèmes élec­triques inter­con­nec­tés des­servent une puis­sance sous­crite totale envi­ron quatre fois supé­rieure à la capa­ci­té phy­sique ins­tal­lée. Il per­met ain­si de divi­ser par quatre la fac­ture d’in­ves­tis­se­ment dans les capa­ci­tés de production.

La décon­cen­tra­tion a aus­si des avan­tages pour le solaire ther­mique. Il est plus facile d’a­voir une part de sa consom­ma­tion de chauf­fage ou d’eau chaude sani­taire avec des pan­neaux solaires si l’on a un peu de place sur son toit et si l’on n’a pas trop d’ef­fets d’ombre. À l’in­verse la consom­ma­tion d’éner­gie est supé­rieure dans l’ha­bi­tat dis­per­sé d’en­vi­ron 30 % par rap­port à l’ha­bi­tat concentré.

Au total, les incon­vé­nients de la décon­cen­tra­tion en matière de trans­port sont tel­le­ment impor­tants, qu’ils l’emportent très vrai­sem­bla­ble­ment sur les éven­tuels béné­fices en termes de consom­ma­tion dans l’habitat.

Énergies renouvelables et mégapoles

On assi­mile sou­vent les éner­gies renou­ve­lables aux éner­gies inter­mit­tentes et dis­per­sées, au » hors réseaux « . On pense tout de suite au 1,6 mil­liard d’in­di­vi­dus non rac­cor­dés aux réseaux élec­triques dans les pays en déve­lop­pe­ment. Les ana­lyses de l’AIE sug­gèrent qu’une moi­tié à peu près est par­fai­te­ment rac­cor­dable du point de vue éco­no­mique si la den­si­té de peu­ple­ment est suf­fi­sante, sur le modèle de l’élec­tri­fi­ca­tion de la Chine durant ces deux der­nières décen­nies qui a conduit à un taux d’élec­tri­fi­ca­tion de l’ordre de 99 %. Il vaut mieux alors des réseaux, encore une fois parce que grâce à l’ef­fet de foi­son­ne­ment on divise par quatre la fac­ture d’in­ves­tis­se­ment de pro­duc­tion. Pour l’autre moi­tié, soit 800 mil­lions de per­sonnes, habi­tant en zone peu dense et dis­per­sée et qui y res­te­ront vrai­sem­bla­ble­ment – parce que, même si l’es­sen­tiel de la crois­sance démo­gra­phique à venir va se faire dans les villes, une cer­taine crois­sance en zone rurale tend à com­pen­ser l’exode rural -, alors effec­ti­ve­ment les éner­gies renou­ve­lables peuvent appor­ter des solu­tions inté­res­santes avec le pho­to­vol­taïque ou la micro­hy­drau­lique. Cela dit, ce n’est pas parce que les éner­gies renou­ve­lables sont dif­fuses qu’elles ne peuvent pas gagner les réseaux. On le voit aujourd’­hui avec la grande éolienne. Certes en France on n’en est encore qu’à envi­ron 300 MW, mais nos voi­sins alle­mands dis­posent de 14 000 MW. Cela équi­vaut, en divi­sant par un fac­teur 3 pour avoir le pro­duc­tible élec­trique, à 4 réac­teurs nucléaires, ce qui n’est pas négligeable.

Par ailleurs, on peut aus­si, pour un futur assez proche, pen­ser au solaire à concen­tra­tion. La pho­to­gra­phie repro­duite ci-contre montre une par­tie des cen­trales solaires dans le désert de Mojave qui ali­mentent le réseau élec­trique de Los Angeles depuis le milieu des années 1980 ; on y voit des cap­teurs para­bo­liques qui concentrent les rayons du soleil sur les tubes situés au foyer des cap­teurs, per­met­tant d’at­teindre une tem­pé­ra­ture de 400° et de faire ensuite tour­ner, avec un cir­cuit eau vapeur, une tur­bine, et pour finir un géné­ra­teur élec­trique. Ce sys­tème à concen­tra­tion de l’éner­gie solaire per­met de des­ser­vir… des concen­tra­tions urbaines. L’élec­tri­ci­té pro­duite est beau­coup moins chère que le pho­to­vol­taïque et, sur­tout, a une valeur beau­coup plus grande pour les élec­tri­ciens : l’éner­gie est en effet faci­le­ment garan­tie, soit par un sto­ckage de cha­leur, soit par un appoint facile en uti­li­sant toute la par­tie clas­sique de la cen­trale pour un faible coût addi­tion­nel. C’est un très grand avan­tage par rap­port à l’éo­lien ou le pho­to­vol­taïque. Il y a actuel­le­ment des pro­jets dans une dizaine de pays dans le monde : Afrique du Sud, Algé­rie, Égypte, Espagne, États-Unis, I^nde, Israël, Ita­lie, Maroc, Mexique. Deux cen­trales de 50 MW cha­cune pour­raient être rac­cor­dées avant la fin de l’an­née, l’une en Espagne près de Gre­nade, l’autre aux États-Unis dans le Nevada.

La res­source est consi­dé­rable dans les régions à cli­mat semi-aride et sans nébu­lo­si­té : le sud-ouest des États-Unis, le nord du Mexique, une large zone en Amé­rique du Sud, une très grande zone cou­vrant l’A­frique du Nord, le Moyen-Orient et une par­tie de l’A­sie cen­trale et méri­dio­nale, et la plus grande par­tie de l’Aus­tra­lie et de l’A­frique aus­trale (cf. figure 3). L’i­ro­nie du sort c’est qu’il s’a­git sur­tout de pays en déve­lop­pe­ment qui n’ont pas d’ob­jec­tif Kyo­to, et de deux pays déve­lop­pés, les États-Unis et l’Aus­tra­lie, qui n’ont pas rati­fié le pro­to­cole de Kyo­to. Qui dit condi­tions semi-arides ne dit pas néces­sai­re­ment faible popu­la­tion. En fait, il y a 90 villes ayant près de, ou (beau­coup) plus d’un mil­lion d’ha­bi­tants (sur les quelque 480 villes de cette impor­tance dans le monde) qui se trouvent dans, ou à proxi­mi­té d’une zone favo­rable à ce type de cen­trale ; dont près d’un tiers (12 sur 39) des méga­poles de plus de 5 mil­lions d’ha­bi­tants (cf. tableau 1 – chiffres de 2000).

Le nombre de grandes villes et de méga­poles sus­cep­tibles d’être ali­men­tées par l’éner­gie solaire pour­rait être plus éle­vé encore si l’on inter­con­nec­tait les cen­trales avec d’autres sources d’éner­gie renou­ve­lable. Ain­si, dans la vision à 2050 de l’U­nion euro­péenne, on envi­sage, pour atteindre l’ob­jec­tif de 50 % de l’élec­tri­ci­té en Europe qui soit d’o­ri­gine renou­ve­lable, de com­bi­ner les res­sources éoliennes off­shore plus régu­lières qu’on peut avoir sur nos côtes occi­den­tales, avec ce qu’on a déjà en hydrau­lique – on ne fera pas beau­coup plus dans ce domaine -, et un peu plus de géo­ther­mie, ain­si qu’a­vec des cen­trales solaires qui pour­raient être en Afrique du Nord et en Tur­quie, rac­cor­dées par divers conduits sous-marins.

En défi­ni­tive, la concen­tra­tion urbaine crée sans doute des pro­blèmes d’en­vi­ron­ne­ment spé­ci­fiques, mais elle faci­lite la réso­lu­tion d’autres pro­blèmes envi­ron­ne­men­taux, notam­ment ceux liés aux chan­ge­ments cli­ma­tiques parce qu’elle per­met de consom­mer l’éner­gie dans l’ha­bi­tat, et encore plus dans les trans­ports, avec bien plus d’ef­fi­ca­ci­té. La concen­tra­tion urbaine, contrai­re­ment à une idée reçue, n’est pas incom­pa­tible avec le déve­lop­pe­ment des éner­gies renou­ve­lables, comme le montre le cas de la grande éolienne aujourd’­hui et des cen­trales solaires à concen­tra­tion. Pour Alphonse Allais, l’air serait plus pur si l’on construi­sait les villes à la cam­pagne. Mais si l’on prend la bou­tade au sérieux, et qu’on laisse s’é­ta­ler autour des cœurs de ville des flaques urbaines peu denses, il sera plus dif­fi­cile de lut­ter contre les chan­ge­ments climatiques.

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1. Tac­co­en L., 1979, La guerre de l’éner­gie est com­men­cée, Flam­ma­rion ; et, 2001, L’Oc­ci­dent est nu, Flam­ma­rion.

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