Etats-Unis d'Amérique, zéro carbone : un remake de "Sunset boulevard" avec les EnR?

  Où il se confirme que les EnR sont INDISCUTABLEMENT voraces en métaux, en grands espaces et en pognon! Le tout pour une efficacité zéro-carbone toute relative. Combien de temps encore les dirigeants de la planète vont-ils refuser de voir la réalité?
  Et si celles-ci, tant vantées par les écolos anti-nucléaire, comme la martingale gagnante pour sauver le climat des énergies fossiles, n'étaient pas la solution?😯
Va savoir, Charles!

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 Les États-Unis auront besoin de beaucoup de terres pour une économie zéro carbone

 Dave Merrill

  Lors de son sommet international sur le climat la semaine dernière, le président Joe Biden s'est engagé à réduire de moitié les émissions de gaz à effet de serre des États-Unis d'ici à 2030. Cet objectif nécessitera des changements radicaux dans les secteurs de la production d'électricité, des transports et de la fabrication. Il nécessitera également une énorme superficie de terrain.
  Les parcs éoliens, les installations solaires et les autres formes d'énergie propre occupent beaucoup plus d'espace par W que leurs homologues utilisant des combustibles fossiles. Pour un parc éolien de 200 MW, par exemple, il faudrait répartir les turbines sur 49 kilomètres carrés. Une centrale au gaz naturel ayant la même capacité de production pourrait tenir sur un seul pâté de maisons.
  Pour atteindre l'objectif de M. Biden, il faudra construire de manière agressive davantage de parcs éoliens et solaires, souvent associés à des batteries géantes. Pour réaliser sa vision d'un réseau sans émissions d'ici 2035, les États-Unis doivent augmenter leur capacité sans carbone d'au moins 150 %.  Selon les estimations de Bloomberg et de l'université de Princeton, une augmentation de 10 % par an de l'énergie éolienne et solaire jusqu'en 2030 nécessiterait une superficie équivalente à celle de l'État du Dakota du Sud. D'ici 2050, date à laquelle M. Biden souhaite que l'ensemble de l'économie soit sans carbone, les États-Unis auront besoin de quatre Dakota du Sud supplémentaires pour développer suffisamment d'énergie propre pour faire fonctionner tous les véhicules électriques, les usines et autres.

 Pour alimenter une TV écran plat de 100 watts pendant un an, il faut occuper en moyenne une surface au sol de 

• 300m² avec un barrage hydraulique, 
• 37m² avec l'éolien, 
• 14m² avec le solaire,
• 0.3m² avec le nucléaire.

  Pour être clair, le plan de Biden n'a pas besoin de reposer entièrement sur l'éolien et le solaire.  L'énergie nucléaire, qui nécessite beaucoup moins d'espace, est également sans émissions. Idem pour l'énergie hydroélectrique. De plus, les parcs éoliens peuvent être installés en mer. Les panneaux solaires fonctionnent à merveille sur les toits. Et de nombreuses entreprises font le pari que les centrales à combustibles fossiles peuvent être réaménagées pour brûler de l'hydrogène ou équipées de systèmes permettant de capter leurs émissions de dioxyde de carbone.
  Mais quelle que soit la manière dont on aborde la question, les États-Unis devront consacrer davantage de terres à la production d'énergie dans un avenir sans émissions. Voici comment les chercheurs du projet Net-Zero America de l'université de Princeton estiment qu'il est possible d'y parvenir.

  Aujourd'hui, les États-Unis utilisent 81 millions d'hectares pour alimenter leur économie.

Note : La carte des biocarburants liquides représente les cultures de soja et de maïs. Un point équivaut à 10 000 acres [~4 100ha] de cultures. Environ un tiers des cultures de maïs et de soja du pays sont utilisées pour les biocarburants.

Cadre d'utilisation des terres pour l'énergie
  81 millions d'acres [~3 300 000ha]

Remarque : l'empreinte directe de l'énergie éolienne ne comprend que les bases des turbines et les routes d'accès. Voir la méthodologie ci-dessous pour une comptabilité complète des estimations de l'utilisation des sols.

  Deux tiers de l'empreinte énergétique totale de l'Amérique sont consacrés aux carburants de transport produits à partir de cultures agricoles, principalement le maïs cultivé pour l'éthanol. L'éthanol nécessite plus de terres que toutes les autres sources d'énergie réunies, mais ne fournit que 5 % de l'énergie du pays, ce qui en fait la source de carburant la plus gourmande en terres.

Voici à quoi ressemblent 81 millions d'acres d'énergie regroupés sur une carte des États-Unis. Notre empreinte énergétique actuelle correspond à la taille de l'Iowa et du Missouri réunis, soit environ 4 % des États américains contigus.Le projet Net-Zero America de l'université de Princeton trace différentes voies pour parvenir à une Amérique sans carbone d'ici 2050. Chaque voie présente des défis uniques en matière d'utilisation des sols, qu'il s'agisse de choisir l'emplacement de centaines de nouveaux réacteurs nucléaires ou de trouver des logements pour un million d'éoliennes.

  Le plan le plus gourmand en terres élimine tous les combustibles fossiles et les centrales nucléaires.  Le vent et le soleil fournissent 98 % de l'énergie électrique en 2050. L'empreinte énergétique des États-Unis quadruple de taille. Les parcs éoliens occupent des surfaces équivalentes à celles de l'Arkansas, de l'Iowa, du Kansas, du Missouri, du Nebraska et de l'Oklahoma. Dans cette économie hautement électrifiée, l'éolien et le solaire fournissent quatre fois la capacité de production d'électricité du réseau américain de 2020. L'électricité alimente tous les véhicules, chauffe les maisons et alimente de nombreux processus industriels. Lorsque la demande atteint des sommets et que le réseau a besoin d'un coup de pouce supplémentaire, celui-ci provient d'un mélange de batteries, d'hydroélectricité et de turbines à combustion brûlant des carburants synthétiques sans carbone et de l'hydrogène. Y a-t-il seulement assez de terres ouvertes pour construire 250 millions d'acres [~102 500 000 millions ha] de nouveaux parcs éoliens ?

  La réponse courte est oui, selon les estimations du ministère américain de l'agriculture.

- Cropland = terres cultivées
- Miscellaneous = Divers

Les États-Unis contigus abritent 654 millions d'acres [~268 millions ha] de pâturages et 391 millions d'acres [~160 millions ha] de terres agricoles. Dans de nombreux cas, les éoliennes peuvent être intégrées dans ces zones et avoir un impact limité.

  De nombreux propriétaires de ranchs et d'exploitations agricoles aux États-Unis louent déjà des terres moyennant le paiement de redevances annuelles, pour un total de 820 millions de dollars l'année dernière. L'étude de Princeton estime que 11 % de l'énergie électrique pourrait provenir de parcs éoliens en mer d'ici 2050. Un autre 3 % de la capacité de production pourrait provenir de l'énergie solaire en toiture. Dans les régions les plus ensoleillées, comme la Californie, l'énergie solaire en toiture pourrait générer 74 % de l'électricité, selon le National Renewable Energy Laboratory des États-Unis.

  Si les États-Unis veulent avoir une économie sans carbone d'ici 2050 en utilisant le moins de terres possible, ils devront compter beaucoup moins sur l'éolien et le solaire et construire à la place des centaines de centrales nucléaires et de centrales au gaz naturel équipées de systèmes permettant de capturer le dioxyde de carbone avant qu'il ne s'échappe dans l'atmosphère.

  Dans ce modèle, le rythme actuel de développement de l'énergie éolienne et solaire reste constant, mais le captage du carbone et l'énergie nucléaire connaissent une croissance sans précédent.

  L'énergie éolienne et solaire contribueraient à 44 % de la production d'électricité, et 50 % proviendraient de centrales nucléaires et au gaz naturel sans émissions, dotées d'une technologie de capture du carbone. Le méthane, une émission particulièrement puissante qui est un composant central du gaz naturel, serait réduit de manière agressive par une meilleure surveillance des pipelines et autres équipements. Les fuites éventuelles seraient compensées par des systèmes qui filtrent les gaz à effet de serre présents dans l'air, des méthodes agricoles améliorées et d'autres moyens. Dans ce scénario, les États-Unis devraient construire 250 centrales nucléaires d'une capacité d'au moins 1 gigawatt, ou plusieurs milliers de réacteurs modulaires plus petits. Le gaz naturel et l'énergie nucléaire sont des sources d'énergie très compactes. Un réacteur conventionnel de 1 gigawatt fonctionnant sur 1 000 acres [~410ha] produit la même énergie qu'un parc éolien s'étendant sur 100 000 acres [~410 000ha].

  Il va sans dire que l'expansion de l'énergie nucléaire posera de sérieux problèmes d'utilisation des sols. Si personne ne veut d'une centrale dans son jardin, nombreux sont ceux qui ne veulent pas d'énergie nucléaire sur leur planète.

  Pour que 300 nouvelles centrales électriques alimentées au gaz naturel ne produisent pas d'émissions, il faudrait construire un réseau de pipelines de capture du carbone et des installations de stockage. Cela nécessiterait des servitudes foncières totalisant 500 000 acres [~205 000ha], soit environ la moitié de la superficie du Rhode Island. Pour faire baisser les coûts, Princeton estime qu'il faudra environ 100 milliards de dollars d'investissements privés et publics dans des projets de démonstration de captage du CO2 au cours de la prochaine décennie.

  Le défi le plus difficile à relever en matière d'utilisation des terres, quel que soit le scénario, pourrait être la construction de lignes de transport d'électricité. Par exemple, en 2011, l'ancien président Barack Obama a créé l'équipe de réponse rapide pour la transmission afin d'accélérer l'octroi de permis pour cinq projets de lignes de transmission occidentales. Un seul est en cours de construction à ce jour. Trois font encore face à des retards d'autorisation. Le cinquième a été annulé. La capacité des lignes de transport d'électricité devrait plus que tripler dans le cadre du scénario à forte intensité de ressources renouvelables élaboré par les chercheurs de Princeton. Sans cela, de nombreux nouveaux projets éoliens et solaires seraient abandonnés.

Rédacteurs : Joe Ryan et Alex Tribou
Avec l'aide de Christopher Cannon

Sources 

1. Projet Net-Zero America de l'Université de Princeton, Jesse Jenkins, Eric Larson ; John van Zalk, Paul Behrens, Université de Leiden ; National Renewable Energy Laboratory (NREL) ; Strata : L'empreinte de l'énergie : Land Use Of U.S. Electricity Production

2. Méthodologie : les estimations d'efficacité énergétique présentées dans cet article reposent sur des études du National Renewable Energy Laboratory, du groupe politique Strata et de "The spatial extent of renewable and non-renewable power generation" de John van Zalk, Paul Behrens, Université de Leiden. Bloomberg a choisi les estimations les plus appropriées en fonction des différentes hypothèses et méthodologies présentées par chaque étude.

3. Estimations de l'utilisation des terres

• Production de gaz naturel et de pétrole à terre : La superficie des puits pour les plateformes de forage conventionnelles et les routes d'accès a été estimée à 1,5 acre [~0.7ha] par puits, 7 acres [~3ha] pour les puits fracturés, ce qui suppose des plateformes de puits plus grandes, un trafic supplémentaire, des pipelines de liquides. 58 000 acres [~23 750ha] pour les mines de sable de fracturation ont été inclus selon les estimations de Strata. 110 000 acres [~45 000ha] pour les usines de traitement du gaz et 2,9 millions d'acres [~1 190 000ha] pour les servitudes de gazoducs, 75 pieds de large [~25 mètres] 
• Les exportations nettes d'énergie ont représenté 3,7 % de la production totale d'énergie des États-Unis en 2020, selon l'Energy Information Administration. Les exportations de gaz naturel représentaient 8,5 % de la production totale des États-Unis. Les exportations nettes de produits pétroliers étaient négligeables. Il est peu probable que des puits ou des installations de production de gaz naturel spécifiques ne servent que des clients exportateurs d'énergie, de sorte qu'aucun ajustement de l'utilisation des terres n'a été effectué pour les exportations de gaz. 
• Le pétrole brut et les produits pétroliers, tels que l'essence, le total de l'utilisation des terres comprend : 639 000 acres [~262 000ha] pour les puits conventionnels, 536 000 [~219 000ha] pour les puits fracturés, 236 000 acres [~97 000ha] pour les raffineries et 2 millions d'acres [~820 000ha] pour les servitudes de pipelines.

4. 

• Centrales électriques à combustibles fossiles : Les empreintes des centrales au charbon et au gaz naturel sont présentées séparément, car ce total est utilisé dans les scénarios de Princeton pour l'implantation des futures centrales nucléaires et de captage du carbone. 
• Les puits offshore représentaient 0,15 % du total des puits de gaz en production aux États-Unis et 0,7 % des puits de pétrole américains. Aucune superficie d'utilisation des terres n'a été ajoutée pour les installations offshore. 
• Les pipelines et les puits terrestres de l'Alaska n'ont pas été inclus dans les totaux car les comparaisons de données sont relatives à la superficie de 1,9 milliard d'hectares de l'État contigu des États-Unis. La production pétrolière de l'Alaska a représenté 3,8 % du total des États-Unis en 2019. 
• Charbon : le fret ferroviaire du charbon représente 31,4 % de l'ensemble du tonnage ferroviaire, seul ce pourcentage du kilométrage total du fret ferroviaire américain a été pris en compte et ajouté à l'empreinte du charbon. La largeur des servitudes a été calculée à 100 pieds [~30m] pour 43 960 miles de voies [~71 000kms]. Les exportations de charbon représentaient 16 % de la production américaine. La superficie représentative des terres consacrées au charbon exporté a été soustraite de l'empreinte foncière des mines de charbon nationales. Le stockage des déchets de charbon sur 73 000 acres [~30 000ha], selon l'estimation de Strata, est inclus dans l'empreinte du charbon. 
• Énergie nucléaire : la plupart de l'uranium des centrales nucléaires est extrait à l'étranger. Les chiffres relatifs à l'utilisation des terres sont les mêmes que si l'uranium était extrait et traité dans le pays. La superficie des centrales actives a été estimée à 832 acres/GW de capacité [~342ha] par Strata. Le stockage des déchets a été ajouté pour les centrales désaffectées et quatre sites de stockage de déchets spéciaux selon les estimations de Strata.
• Energie solaire : la moyenne pondérée de la capacité solaire à l'échelle des services publics est de 7,3 acres/MW [~3ha], selon NREL. Les panneaux solaires résidentiels montés sur les toits n'ont pas été ajoutés aux totaux d'utilisation des terres
• Énergie éolienne : l'impact direct sur l'utilisation des terres de la fondation d'une seule éolienne et de la route d'accès est estimé à 1 acre [~0.41ha] par le NREL. L'impact indirect ou les exigences d'espacement d'un parc éolien - avec plusieurs turbines - nécessitent 60 acres [~25ha] supplémentaires/MW de capacité de turbine selon les estimations de l' American Clean Power Association.
• Stockage par batterie : dans le scénario hautement électrifié de Princeton pour 2050, l'empreinte du stockage par batterie est minime et n'est pas représentée. Pour 186 GW de capacité de stockage par batterie en 2050, Bloomberg estime l'empreinte à 2 000 acres [~820ha].
• Lignes électriques : les terres défrichées pour les servitudes de transmission des lignes électriques sont totalisées et représentées séparément et ne sont pas distribuées à chaque source de combustible. La largeur des servitudes a été calculée à 88 pieds [~27m] pour 450 000 miles de lignes électriques à haute tension [~725 000kms]
• Hydroélectricité : l'hydroélectricité nécessite en moyenne 305 acres/MW [~125ha] de capacité selon les estimations de Strata. Les réservoirs et les postes de sectionnement occupent en moyenne 238 acres/MW [~~97ha] de capacité et les carrières et gravières - qui produisent des granulats pour le béton utilisé dans la construction des barrages - utilisent 67 acres [~28ha]. La capacité américaine d'hydroélectricité en 2019 était de 28 549MW, soit un total de 8,7 millions d'acres [~3 567 000ha] nécessaires à l'hydroélectricité.
• Biomasse et biocarburants : les estimations des superficies de maïs pour l'éthanol et de soja pour le biodiesel proviennent du World Agricultural Supply and Demand Estimates de février 2021 de l' United States Department of Agriculture (USDA) [Département de l'Agriculture]
  
• Biomasse ligneuse et déchets : ils n'ont pas été analysés dans le cadre de cette étude en raison du double usage des terres associé à la biomasse ligneuse et du potentiel de croissance limité de l'énergie des déchets.
• Géothermie : produit moins de 0,3% de l'énergie américaine et n'a pas été inclus.
• Matières premières, processus de production et déchets : the Footprint of Energy, de Strata, examine l'utilisation des sols liée à la production de ressources d'infrastructure et au stockage des déchets. Le stockage des déchets de charbon et la production de sable de fracturation, qui augmentent chaque année, ont été ajoutés aux totaux. La fabrication d'éoliennes et de panneaux solaires, ainsi que les processus d'extraction des matières premières ont contribué de manière significative à l'utilisation des terres par MW de capacité. Mais si elles sont réparties sur le cycle de vie moyen des centrales électriques, elles représentent moins de 1 % de l'utilisation totale des terres et n'ont pas été incluses.