Jean-Marc Jancovici. 1 – L’énergie – Cours des Mines 2019 –

Enseignements essentiels:

• Face à un problème complexe et mal posé, il faut commencer par les ordres de grandeur et les règles de trois. Un modèle sophistiqué qui contredit un ordre de grandeur solide doit être suspecté.
• L’énergie ne doit pas être considérée seulement comme une dépense ou une facture. Son faible poids apparent dans le PIB ne mesure pas l’importance de la dépendance de toute l’économie à son égard.
• Une petite part comptable peut être indispensable au fonctionnement de tout le système. L’exemple donné est celui du cerveau ou de l’agriculture : leur faible poids relatif ne signifie pas qu’on puisse s’en passer.
• L’énergie est avant tout une grandeur physique. Dans le cours, elle est présentée comme ce qui permet de quantifier un changement d’état ou une transformation d’un système.
• Utiliser de l’énergie, c’est transformer le monde physique. Modifier une température, une vitesse, une forme, une composition chimique ou produire un mouvement implique de l’énergie.
• Plus une société mobilise d’énergie, plus elle dispose d’une capacité physique importante à transformer son environnement. C’est l’idée centrale qui structure tout le cours.
• Les sociétés humaines sont en transition énergétique depuis très longtemps. L’histoire passe de l’énergie musculaire au feu, aux animaux, au vent et à l’eau, puis aux combustibles fossiles et aux machines modernes.
• La révolution industrielle correspond surtout à un changement gigantesque d’échelle dans l’utilisation de l’énergie. Ce qui distingue l’époque moderne n’est pas l’existence de l’énergie, mais la quantité mobilisée.
• L’énergie obéit aux lois de la physique, indépendamment des décisions politiques ou économiques. On peut modifier les règles économiques, pas les principes physiques qui gouvernent l’énergie.
• Le premier principe de la thermodynamique impose que l’être humain ne crée pas l’énergie qu’il utilise. Il prélève dans l’environnement une énergie préexistante et la transforme.
• Une énergie primaire est une énergie disponible dans l’environnement avant transformation par le système énergétique.
• Une énergie finale est l’énergie livrée au consommateur final, par exemple l’électricité ou le gaz qui arrivent chez un particulier ou dans une usine.
• Entre énergie primaire et énergie finale se trouve tout le système de conversion, de transport et de distribution de l’énergie.
• Une source d’énergie n’est utile que si l’on dispose d’un convertisseur capable de la transformer en travail ou en service utile. Le corps humain fut longtemps le premier convertisseur disponible.
• Ce que l’on appelle couramment “consommer de l’énergie” revient surtout à faire fonctionner des machines. Le cours propose presque de remplacer mentalement « consommation d’énergie » par « utilisation de machines ».
• La civilisation moderne est une civilisation de machines. Même les gestes les plus banals — s’habiller, se brosser les dents, téléphoner — mobilisent indirectement de vastes chaînes industrielles et logistiques.
• Les services modernes dépendent eux aussi de flux physiques. Banques, hôpitaux, enseignement, télécommunications ou assurances nécessitent bâtiments, équipements, transports, matériaux et énergie.
• Une économie tertiaire n’est donc pas nécessairement une économie “dématérialisée”. Selon le cours, beaucoup de services apparaissent justement parce que les flux physiques à organiser sont devenus très importants.
• Supprimer brutalement l’approvisionnement énergétique ne ferait pas disparaître quelques pourcents de l’économie : cela désorganiserait presque toutes les fonctions de la société moderne.
• Il faut raisonner avec des unités permettant de comprendre les ordres de grandeur : joule, kWh, tonne équivalent pétrole, etc. Une tonne équivalent pétrole représente environ 11 600 kWh dans le cours.
• La puissance mécanique humaine est extrêmement faible comparée à celle des machines modernes. Un humain fournissant un effort prolongé se situe seulement à quelques dizaines de watts en moyenne.
• Un litre d’essence contient environ 10 kWh d’énergie thermique et peut fournir quelques kWh de travail mécanique dans un moteur. Cela représente, selon la comparaison du cours, de nombreux jours de travail physique humain.
• La mécanisation s’explique notamment par l’écart gigantesque entre le coût du travail mécanique humain et celui obtenu grâce aux machines alimentées en énergie.
• Le cours décrit les machines comme un “exosquelette” énergétique de l’humanité. Elles multiplient énormément notre capacité physique à agir sur le monde.
• L’hydrogène n’est pas présenté comme une énergie primaire. Il faut généralement dépenser de l’énergie pour le produire ; il constitue donc plutôt un vecteur ou un intermédiaire énergétique.
• Une pile à combustible n’est pas une source d’énergie : c’est un convertisseur. Il faut encore expliquer d’où provient l’hydrogène qu’elle utilise.
• Il n’existe pas, dans le raisonnement proposé, d’énergie absolument “propre”. Toute source utilisée à grande échelle implique des infrastructures, des prélèvements de ressources et des effets indésirables.
• Choisir une énergie revient donc à choisir un ensemble d’avantages, de contraintes et d’inconvénients, plutôt qu’à choisir entre une énergie parfaite et une énergie mauvaise.
• La ressource énergétique naturelle elle-même n’est pas ce qui est payé. Le prix rémunère surtout l’accès à la ressource, son extraction, sa conversion, son transport, les équipements et les rentes associées.
• L’abondance physique d’une énergie ne suffit pas à la rendre facilement exploitable. Ce qui compte est aussi sa concentration, son accessibilité et la difficulté de la convertir en une forme utile.
• Une énergie concentrée et facilement stockable offre un avantage considérable. C’est l’une des raisons données pour expliquer le succès historique du pétrole.
• Les énergies fossiles ont historiquement remplacé de nombreux usages renouvelables parce qu’elles permettaient davantage de puissance, de vitesse, de régularité et de productivité.
• Le passage inverse vers davantage de renouvelables ne peut donc pas être supposé physiquement neutre. Le cours invite à examiner sérieusement les conséquences sur les quantités disponibles et les modes de vie.
• Les anciennes énergies renouvelables mobilisaient beaucoup de surface. Nourrir des animaux de trait ou produire de la biomasse énergétique entre en concurrence avec d’autres usages du sol.
• Les combustibles fossiles ont permis d’exploiter de l’énergie provenant du sous-sol et de libérer une partie des surfaces agricoles pour d’autres usages.
• Les “petits gestes” ne doivent pas faire perdre de vue les grands postes de consommation. Dans le cours, logement, transport, alimentation et biens achetés pèsent beaucoup plus que des gestes symboliques de faible ampleur.
• La population mondiale et la consommation d’énergie par personne ont augmenté simultanément, produisant un changement d’ordre de grandeur de la pression humaine sur la planète.
• Jancovici pose l’hypothèse qu’une population mondiale de plusieurs milliards d’individus est étroitement liée à l’énergie abondante, notamment via l’agriculture, les transports, l’eau potable et les infrastructures sanitaires.
• L’impact physique global peut être pensé grossièrement comme “population × énergie utilisée par personne”. Plus les deux augmentent, plus la capacité de transformation de l’environnement augmente.
• Les problèmes environnementaux actuels sont surtout nouveaux par leur ordre de grandeur, davantage que par la nature fondamentale des phénomènes de transformation.
• Historiquement, les nouvelles sources d’énergie se sont davantage additionnées aux anciennes qu’elles ne les ont remplacées. Le charbon n’a pas disparu avec le pétrole ; le pétrole n’a pas disparu avec le gaz, etc.
• Le pétrole s’est imposé particulièrement dans les transports grâce à sa forte densité énergétique volumique, son caractère liquide et sa facilité de stockage.
• Le succès du moteur thermique dans les transports ne vient pas de son rendement supérieur au moteur électrique. Le cours souligne au contraire le bon rendement du moteur électrique ; l’avantage historique venait surtout du stockage de l’énergie embarquée.
• Les chocs pétroliers doivent être compris comme une rupture dans la croissance de l’approvisionnement pétrolier par personne, et pas seulement comme une flambée temporaire des prix.
• Les nouvelles énergies renouvelables occupaient encore, au moment du cours, une part beaucoup plus faible du système énergétique mondial que leur visibilité médiatique ne le suggérait.
• L’énergie abondante a fortement accru la productivité agricole. Les machines, engrais, transports et autres auxiliaires ont permis de libérer une grande partie de la main-d’œuvre agricole.
• L’exode rural est interprété comme une conséquence de la mécanisation : davantage d’énergie permet davantage de machines et moins de travailleurs nécessaires dans les champs.
• L’énergie abondante a accompagné l’urbanisation. Les emplois industriels et tertiaires se concentrent dans les villes, tandis que la motorisation permet ensuite leur étalement géographique.
• L’étalement urbain dépend d’une mobilité abondante et bon marché. Sans énergie disponible pour les transports, une ville doit être beaucoup plus compacte.
• Les moyens de transport modernes permettent des vitesses et des distances supérieures, mais demandent généralement beaucoup plus d’énergie que la marche ou le vélo.
• L’avion illustre le caractère très énergivore de la mobilité moderne. Le cours insiste sur l’énergie considérable nécessaire pour rendre banal un déplacement intercontinental.
• L’augmentation des flux d’information n’a pas, jusqu’ici, supprimé les flux physiques. Dans les données présentées, information, transport de personnes et transport de marchandises ont plutôt augmenté ensemble.
• L’énergie abondante a aussi augmenté le temps libre. Études longues, retraites, vacances et réduction du temps de travail supposent qu’une partie croissante de la production soit réalisée par les machines.
• Nos modes de vie modernes sont donc structurellement liés à un haut niveau de mécanisation, et pas seulement à quelques équipements visibles dans le logement.
• Les combustibles fossiles ne servent pas seulement de carburants. Le pétrole et le gaz sont aussi des matières premières majeures de la chimie organique et entrent dans une multitude de produits.
• Toute production économique réelle commence par des ressources physiques. L’activité productive consiste à extraire des ressources, à les transformer grâce à l’énergie et à produire des biens ou services.
• Le capital lui-même est du monde physique transformé. Une usine, un immeuble ou une machine résultent eux aussi de ressources naturelles et d’énergie mobilisées précédemment.
• Une ressource non renouvelable diminue lorsque nous l’extrayons. Une ressource renouvelable peut également être épuisée si son prélèvement dépasse son rythme de renouvellement.
• Les sociétés modernes commencent même à dégrader certains stocks théoriquement renouvelables : poissons, forêts, sols, biodiversité.
• Toute transformation produit des effets indésirables. Le cours regroupe ces sous-produits sous la notion générale de pollution.
• Le changement climatique est présenté comme l’une des conséquences aval du gigantesque flux de transformation physique produit par les sociétés humaines.
• Le PIB mesure une valeur monétaire de flux de production, mais ne retranche pas automatiquement l’épuisement des ressources ou les dommages environnementaux correspondants. C’est une critique majeure adressée à la comptabilité économique conventionnelle dans le cours.
• Un système économique conçu comme potentiellement illimité se heurte nécessairement à un monde physique limité. La Terre possède une taille, des stocks et des capacités de régénération finis.
• Jancovici critique les modèles économiques qui représentent essentiellement la production par le capital et le travail humain sans donner un rôle central aux ressources et à l’énergie.
• Dans sa lecture, énergie et ressources doivent être considérées comme de véritables facteurs limitants de la production. Des travailleurs et du capital financier ne suffisent pas si les ressources physiques ou l’énergie manquent.
• Le cours soutient qu’il existe une relation très forte entre quantité d’énergie mobilisée et niveau de production économique. Les euros mesurent monétairement une transformation dont les kWh décrivent la dimension physique.
• La croissance économique historique des sociétés industrielles est ainsi présentée comme étroitement liée à la croissance du parc de machines et de l’énergie qui les alimente.
• Lorsque l’énergie disponible par personne croît moins vite, le cours observe également un ralentissement de la croissance économique par personne.
• Jancovici interprète une partie de l’endettement occidental comme une tentative de maintenir des promesses économiques et sociales alors que la croissance physique ralentit. C’est l’une de ses thèses économiques centrales, à distinguer d’une simple loi physique.
• Il interprète également la crise de 2008 comme liée en profondeur aux contraintes énergétiques et au ralentissement économique qui les accompagne, plutôt que comme un événement purement financier.
• L’efficacité énergétique permet de produire davantage avec une même quantité d’énergie, mais elle ne rend pas l’énergie inutile. Elle intervient comme un multiplicateur supplémentaire de productivité, pas comme un substitut complet.
• Le passé récent ne doit pas être extrapolé mécaniquement vers l’avenir. Le système énergétique, économique et environnemental est non linéaire et rencontre progressivement de nouvelles contraintes.
• Le cours anticipe un monde où la disponibilité énergétique pourrait devenir davantage contrainte et où la croissance matérielle serait beaucoup plus difficile.
• Un monde en contraction est présenté comme beaucoup plus difficile à gérer politiquement et économiquement qu’un monde en expansion. L’enjeu devient alors de préserver la stabilité dans un contexte de ressources plus contraintes.
• La conclusion générale du cours est que notre organisation sociale actuelle n’est pas indépendante de l’énergie fossile abondante : elle en est en grande partie le produit historique. Urbanisation, mécanisation, tertiarisation, mobilité, alimentation, loisirs et niveau de vie ont été façonnés par elle.
• La question énergétique ne peut donc pas être traitée isolément. Elle touche simultanément l’économie, l’emploi, l’agriculture, les transports, le logement, l’aménagement du territoire, la démographie, les ressources naturelles et le climat.
• Le message méthodologique final est de remettre la physique avant les promesses. Avant de demander combien quelque chose coûtera ou quelle politique le rendra possible, il faut d’abord vérifier si les ordres de grandeur, les ressources et les contraintes physiques rendent réellement cette possibilité crédible.

L’idée du cours en une phrase

Notre civilisation moderne est essentiellement une civilisation de machines alimentées par de grandes quantités d’énergie ; cette abondance a multiplié notre capacité de production et notre niveau de vie, mais elle a simultanément multiplié notre prélèvement de ressources et notre capacité à transformer — donc à dégrader — l’environnement. C’est le fil rouge qui relie presque toutes les parties de la vidéo.