Technologies énergétiques

LES TECHNOLOGIES DE PRODUCTION

Le pétrole et le gaz

Les hydrocarbures représentent une source d'énergie très importante. En 2010, ils devraient représenter 60 % de l'approvisionnement énergétique mondial. Pour ces sources, la dépendance géopolitique est forte: 70 % des réserves mondiales sont contrôlées par les pays de l'Opep. On s'efforce donc de valoriser les réserves faciles à exploiter et géopolitiquement sûres.

La R-D dans le domaine pétrolier amont a pour objectif de réduire au maximum les risques en exploration et de réduire les coûts en production.

Elle concerne principalement :

- l'évaluation des bassins et des gisements potentiels, en particulier par le développement des images 3D de la structure du sous-sol et la mise au point de modèles de bassins;

- l'évaluation de la taille des gisements par le traitement informatique des données sismiques;

- la récupération optimale des ressources, en particulier du pétrole, pour lequel on ne récupère actuellement que 30 % des réserves. Une meilleure connaissance des gisements et des techniques d'extraction optimisées devrait permettre d'atteindre 40 à 45 % de récupération. En Europe et en Mer du Nord, il faudra pouvoir mettre en oeuvre des gisements de plus en plus petits en combinant la récupération simultanée du pétrole et du gaz (avec des pertes réduites pour le gaz). Cela s'accompagne du développement de systèmes d'exploitation plus légers et éventuellement transportables;

- la réduction du coût du forage et l'amélioration de la qualité des ouvrages;

- la recherche d'une meilleure performance économique pour les développements off-shore, de plus en plus profonds et de plus en plus difficiles à exploiter.

Dans le domaine pétrolier aval, la R-D porte principalement sur la reformulation des carburants, avec pour objectif la réduction des émissions polluantes. Il faut toutefois noter que si les améliorations obtenues par la reformulation des carburants sont applicables immédiatement à l'ensemble des véhicules, celles apportées par les progrès dans les moteurs les dépassent de plusieurs ordres de grandeur mais se diffusent au rythme du renouvellement du parc.

Quant au gaz naturel, les réserves sont importantes et la recherche des gisements, actuellement combinée à celle du pétrole, doit être développée de façon spécifique.

Les coûts de production du gaz dans le monde sont faibles. Les réductions de coût devront porter sur le transport pour que le gaz naturel liquide (GNL) soit compétitif vis-à-vis du pétrole. La France dispose dans le domaine du transport de GNL d'une technologie très performante où l'on utilise une membrane pour l'isolation et l'étanchéité.

Le charbon

Dans les bilans énergétiques, le charbon représente une part de 30 % dans le monde, de 25 % dans les pays de l'OCDE et de plus de 20 % en Europe, alors qu'elle ne représente que 8 % en France. C'est le combustible principal pour la production d'électricité dans le monde.

Dans ce domaine, l'innovation concerne principalement :

- le traitement des gaz de combustion pour réduire les émissions nocives, c'est-à-dire éviter la formation de certains polluants ou les éliminer quand ils apparaissent, ou augmenter le rendement du cycle;

- les nouvelles techniques de combustion, parmi lesquelles le "lit fluidisé circulant atmosphérique" de forte puissance. Le lit fluidisé circulant est particulièrement intéressant car il permet d'utiliser des combustibles de basse qualité avec des émissions S02 et NOx fortement réduites; il permet aussi bien de brûler les schlamms (résidus de charbon) que d'utiliser de la biomasse combinée avec du charbon:

- les techniques à cycle combiné avec deux approches principales: le cycle combiné de combustion en lit fluidisé sous pression (PFBC) et la gazéification du charbon intégrée à un cycle combiné (IGCC).

Le nucléaire

Dans le domaine nucléaire, la filière PWR ("Pressurized water reactor", réacteur à eau pressurisée) est la technologie dominante des centrales françaises, fournissant 80 % de l'électricité. Les études d'amélioration en cours concernent principalement la sûreté, les coûts et le recyclage du combustible en centrales.

Des avances sont encore possibles dans l'enrichissement de l'uranium: le CEA, par exemple, a développé une nouvelle technologie d'enrichissement qui utilise le laser et permet des gains de productivité importants par rapport aux procédés classiques.

Les technologies actuelles de retraitement subsisteront à l'horizon 2005-2010. Le recyclage en centrales du combustible complète progressivement le retraitement classique. Le stockage géologique est envisagé à beaucoup long terme.

L'électricité (transport, distribution)

Le transport d'électricité à haute et très haute tension a un impact important sur l'environnement. Dans ce cadre, EDF a mis en place un programme d'enterrement des lignes basse et moyenne tension. Des progrès technologiques dans le domaine des isolants sont nécessaires pour pouvoir envisager des liaisons très haute tension à longue distance enterrées.

L'industrie électrotechnique est un domaine très concurrentiel où la France dispose de groupes industriels forts à vocation mondiale. Des technologies spécifiques de semi-conducteurs de puissance et, à plus long terme, de supraconducteurs haute température devront être maîtrisées. Il est également indispensable pour la compétitivité de ces entreprises de développer des savoir-faire plus transversaux tels que le contrôle-commande et les techniques de maintenance.

Les piles à combustibles à haute température sont adaptées à une gamme de puissance de 1 à 1 000 MW; leur rendement élevé (50 %) les positionne très favorablement par rapport aux chaudières classiques pour la production d'électricité.

Les énergies renouvelables

Quant aux énergies renouvelables, elles ne représentent aujourd'hui qu'une part très faible de la consommation globale. De plus, dans les conditions actuelles de faible coût de l'énergie, il est nécessaire d'être volontariste en prenant conscience que les ressources fossiles sont épuisables et que les énergies renouvelables seront de toute façon utiles. Les domaines où l'industrie française est compétitive devront être identifiés, avec pour objectif d'aider les industriels à se maintenir jusqu'au développement du marché.

La conversion photovoltaïque est développée en France pour les applications où elle présente réellement un avantage. D'autres pays comme l'Allemagne et l'Italie ont des expériences de véritables mini-centrales avec des puissances de plusieurs mégawatts. La technologie utilisée sera encore longtemps la technologie silicium, les progrès technologiques déterminants concernent actuellement les batteries et les convertisseurs.

L'énergie éolienne est relativement peu développée en France pour des raisons de relief, de climat et d'environnement (bruit et aspect visuel). Des PME ont cependant pris des positions fortes, en particulier dans le domaine des hélices.

La biomasse est une source importante d'énergie renouvelable. C'est également, à terme, un moyen de soutenir l'agriculture en développant des débouchés non alimentaires. L'incorporation dans les supercarburants d'éthanol sous forme d'ETEE est possible dans des proportions importantes (jusqu'à 15 %): elle représente un marché considérable. L'ester méthylique de colza, peu polluant, a été retenu en France. Pour les nouveaux carburants d'origine agricole, il est indispensable de réduire le coût des matières premières grâce à l'amélioration des productions végétales par voie génétique. Des techniques adaptées de raffinage devront ensuite être mises au point.