L’énergie durable urbaine, l’énergie de demain

Au cours des 20 dernières années, les zones urbaines ont connu une croissance impressionnante. Actuellement, plus de 3,5 millions de personnes y vivent (environ la moitié de la population mondiale). Les pays en développement, en particulier, connaissent une évolution rapide avec un déclin des économies rurales au profit des économies urbaines (ONU-HABITAT, ICLEI et PNUE, 2009, p. 7). Si les pays en développement présentent des rythmes et une étendue d’urbanisation très variés, leur défi à relever tient à la difficulté de stabiliser une demande croissante en ressources énergétiques, de construire des ponts, d’assurer l’égalité et l’autonomisation, de diminuer la dégradation de l’environnement, de promouvoir la santé et les moyens de subsistance ainsi que d’élaborer de nouvelles orientations pour le développement (Droege, 2008, p. 1).

Depuis 1960, la population mondiale a doublé et devrait dépasser 9 milliards de personnes d’ici à 2050. Au total, 99 % de cette croissance ainsi que 50 % de la croissance urbaine devraient avoir lieu dans les pays en développement (Chu et Majumdar, 2012; Curry et Pillay, 2012). Selon le Programme des Nations Unies pour le développement (PNUE), l’Amérique latine et les Caraïbes sont des régions très urbanisées, avec, en 2007, 78 % de la population vivant dans les villes. D’ici à 2050, ce chiffre devrait augmenter pour atteindre 89 %. Alors que l’Afrique et l’Asie sont moins urbanisées, avec environ 40 % de la population vivant actuellement dans les villes, elles connaissent aussi des taux de croissance élevés et leur population urbaine devrait augmenter pour atteindre 62 % d’ici à 2050 (ONU-HABITAT, ICLEI et PNUE, 2009, p. 7). Selon les Nations Unies, 6 milliards de personnes vivront dans les villes d’ici à 2050.

Pour faire face à cette crise énergétique mondiale, associée à la menace du changement climatique, nous devons trouver des solutions innovantes dans les secteurs de l’énergie et adopter des modes de consommation responsables à la fois dans les pays développés et les pays en développement. Le document intitulé Les transitions énergétiques urbaines : des combustibles fossiles aux énergies renouvelables indique que d’ici à 2030, la demande énergétique mondiale devrait augmenter de 60 à 85 %. Selon les recommandations du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), si nous ne limitons pas la hausse des températures à 2 % par rapport aux niveaux préindustriels, il faudra stabiliser les gaz à effet de serre à des concentrations d’environ 450 parts par million (ppm). En mars 2015, la NASA a cependant révélé que le niveau de 400 ppm était dépassé.

Pour assurer un avenir fiable, sain et écologiquement viable, une autre révolution industrielle doit avoir lieu afin de promouvoir le développement à partir de ressources énergétiques économiques, accessibles et durables. Afin de réduire les apports des ressources et les effets sur l’environnement, certains pays développés ont déjà réussi à dissocier la croissance économique et la consommation énergétique en constituant une boucle énergétique dans la production, comme la récupération de la chaleur produite pour la production d’électricité (ONU-HABITAT, ICLEI et PNUE, 2009, p. 7). L’efficacité et la conservation de l’énergie, ainsi que des sources d’énergie moins polluantes, sont essentielles à cette révolution.

Si la production d’électricité à partir des combustibles fossiles continue de jouer un rôle majeur dans les villes, il est de plus en plus clair que l’énergie durable est le seul choix pour l’avenir.  Par exemple, dans les villes, la part des combustibles fossiles reste importante, mais elles utilisent souvent la cogénération et le chauffage urbain qui ont un rendement énergétique élevé. La mise en œuvre de stratégies en matière d’énergies renouvelables dans les environnements urbains devient rapidement « un impératif sur le plan énergétique  ». La transition comprend la conversion à des sources d’énergie renouvelables tout en s’assurant qu’elles sont économiques, durables et bénéfiques au développement. Dans le monde entier, des villes s’engagent à utiliser 100 % d’énergie propre. Copenhague entend être neutre en carbone d’ici à 2015, Aspen (Colorado) compte utiliser 100 % d’énergies renouvelables d’ici à 2015 et Munich produira 100 % de son électricité à partir d’énergies renouvelables d’ici à 2025.

LA DIGESTION ANAÉROBIE

La production et l’élimination des déchets urbains deviennent problématiques en raison de l’essor de l’urbanisation et de la croissance démographique. La digestion anaérobie, qui consiste en la décomposition des déchets biodégradables sans oxygène conduisant à la formation d’un biogaz riche en méthane utilisable comme source d’énergie, pourrait être une solution vitale aux problèmes de gestion des déchets tout en réduisant les besoins en énergie externe (Curry et Pillay, 2012). Le biogaz peut être brûlé pour produire à la fois de la chaleur et de l’électricité en utilisant des moteurs à combustion interne ou des microturbines et des chauffe-eaux, où la chaleur produite est utilisée pour chauffer les digesteurs ou les bâtiments (ibid). L’utilisation des déchets municipaux pour la production de biogaz, qui réduit la demande en terrains utilisés pour l’enfouissement, permettrait de produire des énergies durables et renouvelables en même temps que du biolisier qui peut servir d’engrais. Selon une étude de Curry et Pillay publiée dans la revue Renewable Energy, le nombre d’usines de biogaz augmente chaque année d’environ 20 à 30 %, ce qui prouve que la digestion anaérobie devient une importante source d’énergie durable (2012).

L’ÉNERGIE SOLAIRE

Comparée à la biomasse, à l’hydroélectricité ou au nucléaire, l’utilisation de l’énergie solaire comme source d’énergie est bénéfique, car elle n’a pas besoin d’eau et élimine donc les préoccupations environnementales concernant l’augmentation de la consommation d’eau et les pénuries qui en découlent. La réduction récente des coûts dans la mise en œuvre des technologies solaires (à la fois les énergies solaires concentrée et photovoltaïque) les a rendues plus concurrentielles vis-à-vis de la production électrique à partir de combustibles fossiles à la fois dans les régions de moyennes et de hautes latitudes. Selon une étude sur la politique énergétique (Purohit, Purohit et Shekbar, 2013), entre 2006 et 2011, l’énergie solaire photovoltaïque s’est développée plus rapidement que les autres technologies renouvelables dans le monde, avec une augmentation de 58 % par an, suivie de l’énergie solaire concentrée, qui a augmenté de près de 37 %, puis de l’énergie éolienne qui a progressé de 26 %. L’énergie solaire est efficace dans les villes, car des panneaux et des matériaux photovoltaïques peuvent être installés sur les toits des bâtiments où il n’y a pas d’obstruction à la lumière et où l’entretien  est réduit. On estime que l’énergie solaire concentrée aura une capacité de 147 GW en 2020, de 337 GW en 2030 et de 1089 GW en 2050 [ibid]).

UNE INFRASTRUCTURE EFFICACE

À l’avenir, grâce au développement de la production d’énergies renouvelables sur site, les bâtiments pourraient ne plus émettre de carbone et les villes pourraient devenir des villes écologiques à faible teneur en carbone et plus efficaces sur le plan énergétique (Lund, 2012). De nouvelles technologies innovantes se développent chaque jour, rendant les villes plus durables. Par exemple, les énergies éolienne et solaire ainsi que la collecte d’eau de pluie sont utilisées dans des gratte-ciel afin d’optimiser la production d’énergie. Cela permet de réduire les problèmes liés aux applications urbaines et des turbines actuelles.

DES VILLES ÉCOLOGIQUES

Avec l’essor de la technologie, les villes écologiques sont de plus en plus nombreuses dans le monde. Parmi les exemples de « zones durables urbaines », nous pouvons citer Masdar City, à Abu Dhabi, et PlanIT Valley, au Portugal. Visant à être la plus grande ville de ce type, la ville écologique Tianjin, grâce à une collaboration entre la Chine et Singapour, offrira d’ici à 2020 des logements à plus de 350 000 résidents dans un environnement écologique à faible émission de carbone et d’une superficie équivalente à la moitié de Manhattan. Ces villes comprennent des infrastructures avec des installations économisant l’eau, des murs isolés, des fenêtres à double vitrage, une orientation vers le sud afin d’optimiser la chaleur passive, des toits et des murs photovoltaïques ainsi que des stations de production d’énergie sur site.

La mise en œuvre des énergies renouvelables dans les environnements urbains est parfois entravée par l’inadéquation entre l’offre et la demande et leur intégration dans les systèmes énergétiques. Les réseaux intelligents pourraient offrir les interconnexions et le contrôle nécessaires pour gérer efficacement l’approvisionnement en énergie. La mise en œuvre de ces mesures présente plusieurs avantages, y compris l’amélioration de la sécurité et de la fiabilité énergétiques, une réduction des coûts de transmission en rapprochant l’approvisionnement énergétique local de la demande, l’utilisation des infrastructures existantes et la réduction de la demande en terrains. (Lund, 2012).

CONCLUSION

L’utilisation des énergies renouvelables à grande échelle dans les environnements urbains est un choix énergétique durable pour l’avenir qui revêt une grande importance, car il répond à la demande énergétique urbaine croissante et réduit les émissions (ibid). Alors que la technologie continue de progresser, les énergies renouvelables deviendront plus efficaces, plus faciles à utiliser, plus économiques, plus accessibles et plus durables.  

Références

Chu, Steven et Arun Majumdar (2012). Opportunities and challenges for a sustainable energy future. Nature, 488, (août), pp. 294 -303. Disponible sur le site http://www.nature.com/nature/journal/v488/ n7411/full/nature11475.html.

Curry, Nathan, et Pragasen Pillay (2012). Biogas prediction and design of a food waste to energy system for the urban environment. Renewable Energy, vol. 41 (May), pp. 200 -209.

Droege, Peter, dir. (2008). Urban Energy Transition: From Fossil Fuels to Renewable Power. Oxford: Elsevier Ltd.

Lund, Peter (2012). Large-scale urban renewable electricity schemes—Integration and interfacing aspects. Energy Conversion and Management, vol. 63 (novembre), pp. 162–172.

Purohit, Ishan, Pallav Purohit, et Sashaank Shekhar (2013). Evaluating the potential of concentrating solar power generation in Northwestern India. Energy Policy, vol. 62, pp. 157-175.

ONU-HABITAT, Conseil international des initiatives environnementales locales et Programme des Nations Unies pour l’environnement (2009).  Sustainable  Urban  Energy  Planning: A  handbook  for  cities and towns in developing countries. Nairobi: UNEP. Disponible sur le site http://www.unep.org/urban_environment/PDFs/Sustainable_Energy_Handbook.pdf.