Les limites de la méthode cartésienne (1/6)
La logique cartésienne qui consiste à découper les gros problèmes en petits problèmes, plus aisés à résoudre séparément, montre ses limites dès qu’un système devient complexe ou non linéaire. Ainsi, le saucissonnage par le législateur de la «chasse aux pollutions» élimine des solutions qui pourraient être globalement bien meilleures pour l’environnement.
Quand on cherche à optimiser un système, le bon sens nous suggère qu’en choisissant ce qu’il y a de meilleur pour l’ensemble des éléments le constituant, on aboutit au meilleur système. Ainsi, en composant un menu avec la meilleure entrée, le meilleur plat et le meilleur dessert, je choisirais probablement le meilleur repas possible (pour autant qu’on puisse quantifier avec une seule variable numérique la qualité de chaque plat).
Selon cette logique, le législateur a par exemple fixé des normes strictes en ce qui concerne les propriétés isolantes des matériaux de construction d’une maison. Mais il n’a pas précisé les surfaces relatives des murs et des fenêtres. Résultat, il est possible, avec des matériaux un peu moins isolants – et souvent beaucoup moins chers – que ceux prescrits par la norme, de construire une maison mieux isolée qu’un immeuble identique répondant aux normes.
L’astuce? Réduire la surface des fenêtres, beaucoup moins isolantes qu’un mur. En jouant sur ce seul paramètre, non pris en compte par le législateur, on pourrait atteindre à moindre coût les objectifs sociétaux que le législateur s’est fixés en rédigeant la loi (lire «Isolation d’une maison: le tout est supérieur à la somme des parties»). Après tout, ce qui compte pour l’environnement, c’est que la maison dans son ensemble réponde à la norme d’isolation globale fixée pour le bâtiment. Pourquoi diable imposer en sus des normes pour chacun des matériaux utilisés?
L’environnement, première victime du cloisonnement
Ce «cloisonnement» de la chasse aux pollutions élimine ainsi des solutions globalement meilleures pour l’environnement car on fixe trop souvent les critères en fonction de l’état de la technologie et non en adoptant une réflexion plus globale, qui réalise de meilleures balances d’intérêts.
On retrouve ce «paradoxe du cloisonnement» dans l’interdiction formelle de chauffer de l’eau sanitaire à partir d’une source électrique (lire «Interdiction de chauffer de l’eau électriquement: un totalitarisme inique»), ou dans les normes trop strictes (ou mal pensées) qui régissent la pollution des chaudières collectives et des incinérateurs à déchets (lire «Les normes anti-pollution trop sévères pour les chaudières collectives sont contre-productives»). Il est également à l’origine d’un engouement déraisonnable pour la voiture à hydrogène (lire «Le mirage de la voiture à hydrogène, rejeton du cloisonnement»), et d’un regain d’intérêt pour les pompes à chaleur qui pourtant n’ont la plupart du temps aucun avantage écologique (lire «Pompes à chaleur, pompes à fric pour les producteurs d'électrons»).
Les effets pervers de ce cartésianisme excessif sont multiples et minent le développement durable. Les maisons bien isolées sont plus chères que ce qu’elles pourraient coûter. Le développement des systèmes de chauffage collectif est plombé au profit des chaudières individuelles, dix fois plus polluantes. D’énormes budgets de recherche sont engloutis dans une filière hydrogène sans avenir, au détriment des accumulateurs et d’autres pistes théoriquement beaucoup moins farfelues. Des primes distribuées par les pouvoirs publics sont gaspillées dans l’installation de pompes à chaleur profitant surtout aux producteurs d’électricité.
La parabole de l’anguille
Un autre exemple de cloisonnement intenable dans une perspective de vrai développement durable concerne la protection de l’environnement et la production d’énergie, sous tutelles politiques différentes là où un régulateur unique s’impose.
On le sait, une vive polémique oppose les naturalistes et les hydroélectriciens. Les premiers reprochent aux centrales des seconds de transformer en sushi les rares anguilles qui remontent de la mer des Sargasses. En pratique, on peut estimer que cette mésaventure affecte une anguille sur cent, bien que les statistiques soient très difficiles à établir. Les quelques stations hydroélectriques en Région wallonne seraient donc responsables de la diminution sensible de la population d’anguille constatée depuis une dizaine d’années.
D’aucuns pensent que cette diminution est davantage le fait des pêcheurs industriels japonais et chinois qui (sur)pêchent l’anguille dans les estuaires incontournables pour rejoindre nos rivières. Toujours est-il qu’en vertu du principe de précaution, certains environnementalistes n’hésitent pas à exiger la fermeture des centrales pendant la moitié de l’année où migrent les anguilles. Ceci doublerait le prix de revient – déjà fort élevé – de cette électricité renouvelable, ce qui tuerait sa compétitivité sans qu’on ait résolu le problème de la diminution de la population des anguilles.
Il en va de même pour le développement de l’éolien. On fustige les problèmes que les éoliennes causent aux oiseaux migrateurs. Il est certain qu’une éolienne peut avoir un impact mortel sur quelques oiseaux à l’instar des buildings, des avions de tourisme ou des orages. L’impact éventuel sur la population ne doit cependant pas éluder le débat sur la balance d’intérêts, et fixer un seuil admissible d’animaux accidentés par an de manière à ne pas conduire à la disparition de l’espèce est sans doute une bonne idée.
Un fonctionnaire omnipotent
D’autres critiques sont d’ordre purement esthétique. Le cloisonnement en confine l’appréciation au seul fonctionnaire de l’aménagement du territoire, comme celui qui m’a avoué ne pas comprendre mon obstination à construire des bâtiments bioclimatiques dès lors que l’avenir était, selon lui, le chauffage à l’électricité nucléaire…
Le souci esthétique réclame une réflexion supplémentaire puisqu’il est purement subjectif et très évolutif. Les exemples sont nombreux de bâtiments autrefois honnis par la population qu’on n’imaginerait même pas d’éliminer aujourd’hui, comme la Tour Eiffel ou l’Atomium qui, dans les deux cas, tranchaient pourtant avec les règles urbanistiques de l’époque.
Pourquoi interdire une éolienne au seul critère qu’elle enlaidirait le paysage ou briserait sa «ligne de force»? Comment mettre en balance un critère esthétique actuel avec les besoins immédiats d’une énergie renouvelable qui n’entrave pas le développement des générations futures. Celles-ci seraient probablement très contrariées qu’on leur laisse une dette écologique alourdie par la prolongation des centrales nucléaires et au gaz pour n’avoir pas accepté une quelconque gêne dans nos paysages. Qui est «sans-gêne»?
La problématique des centrales hydroélectriques et des éoliennes souffre aussi du cloisonnement juridique régional. En effet, pourquoi, dans chaque région d’Europe, va-t-on nommer des commissions dont les inputs, les intervenants, les sensibilités différentes conduiront forcément à des conclusions et donc des lois différentes?
Des phobies souvent irrationnelles
J’avais été témoin d’un exemple amusant de cloisonnement juridique européen. En voyage au Danemark en 2005 pour visiter des écoquartiers, j’avais demandé à l’architecte ce qu’on faisait de l’eau de pluie. Celui-ci, étonné, me répondit qu’on n’en faisait rien car la législation danoise interdisait strictement tout usage de l’eau de pluie pour des questions d’hygiène. Celle-ci était simplement dirigée vers une mare centrale dans le jardin commun à une vingtaine de maisons. Je lui appris qu’en Belgique et plus encore en France, une telle mare serait interdite à moins d’être entourée d’une barrière d’un mètre de haut pour éviter que des bambins en bas âge ne s’y noient. D’un air tant amusé que dubitatif, il affirma que pareille mésaventure n’arrivait pas au Danemark.
Que retenir de cette anecdote? Que nos phobies sont souvent irrationnelles, colportées par des médias complaisants, promues par des intérêts financiers ou politiques, amplifiées au café du commerce ou aux barbecues estivaux. Qu’il faut sans doute être prêt à remettre son système de valeurs et ses certitudes en question, au risque de mourir idiot. Qu’il faut accepter une part de risque limitée dans la mesure où le risque zéro est un mythe.
En analysant les causes de mortalité, on déduirait qu’il faut interdire l’usage du tabac avant celui de l’amiante, ou la pratique du canoë avant celle du GSM dans les stations-service. dont personne n’a démontré le danger à ce jour. Or, il n’en est rien tant les réflexions et les législations ont été cloisonnées lors de leur élaboration. Il est notoire, par exemple, que la loi sur la sécurisation des piscines en France fût inspirée par un sénateur dont l’entourage a perdu un enfant par noyade. S’il était décédé d’un cancer du fumeur, une autre législation s’y serait peut-être substituée.
Le développement durable exige une approche systémique
Dans un article précédent, j’avais ainsi développé le décalage entre le sentiment de virulence du HIV responsable du SIDA et la réalité. Ce sentiment était propagé par des organismes publics bienveillants mais qui, sans le vouloir, empoisonnent la vie de l’ensemble de la population pour tenter d’éviter à quelques individus d’être contaminés. Il semblerait que le dépistage systématique afin de prescrire un traitement adéquat pour empêcher la maladie de se développer et de se propager soit une action plus efficace que de brandir des épouvantails inappropriés. Le cloisonnement de la réflexion et l’ignorance qui prévalait au siècle dernier sur cette maladie explique sans doute cette politique controversée.
La logique cartésienne qui consiste à découper les gros problèmes en petits problèmes, plus aisés à résoudre séparément, montre ses limites dès que le système devient complexe ou non linéaire. Signalons, l’exemple académique de l’équation du deuxième degré à une inconnue qu’il serait vain de tenter de résoudre en isolant les puissances de son inconnue.
Le développement durable renforce cette nécessité d’une approche systémique, où l’action ne peut se concevoir qu’en manipulant habilement les balances d’intérêts et non en brandissant systématiquement le principe de précaution. Non pas que ce dernier ne mérite pas qu’on s’y attarde, mais que l’inaction d’une nouvelle technologie prolonge la vie de l’ancienne sans qu’elle soit exempte d’impact, parfois bien plus important sur l’environnement et les générations futures.
Ici encore, le cloisonnement dans l’analyse ne peut conduire qu’à des paradoxes comme le maintien du développement des réseaux de gaz naturel tant qu’il n’existe pas de consensus sur le développement des réseaux de chaleur. En effet, les réseaux de gaz ne peuvent conduire qu’à maintenir la consommation de gaz fossile à effet de serre alors que les réseaux de chauffage urbains permettent la valorisation de chaleur industrielle ou d’incinérateurs, de cogénération ou de chaudière biomasse disposant de bonnes économies d’échelles tant au niveau de la diminution de la pollution de l’air que du prix du combustible primaire.
CONCLUSIONS
Le développement durable doit s’analyser globalement en pratiquant des balances d’intérêt et non en donnant des droits de véto à tous les intervenants qui s’opposent au changement.
Par définition, le développement requiert le changement. L’inaction entrave donc le développement durable ce qui maintient le développement non durable actuel. Or ces effets négatifs sont souvent bien supérieurs à ceux qu’un développement durable pourrait éventuellement apporter.
Il y a donc lieu d’examiner les projets de développement durable de manière globale en fixant des seuils admissibles pour les nuisances engendrées. Sans doute tout développement durable est imparfait mais sa qualité doit se mesurer par rapport au progrès qu’il permet en se substituant aux modes de développement actuels.
Laurent Minguet
16 octobre 2009
Le paradoxe du cloisonnement
15 octobre 2009
Isolation d’une maison: le tout est supérieur à la somme des parties
Le paradoxe du cloisonnement (2/6)
Supposons qu’on veuille construire une maison bien isolée qui, pour la simplicité de l’exposé, ne serait composée que de fenêtres et de murs. On pourrait penser que la meilleure isolation globale serait celle qui emploierait uniquement les vitrages et les murs au plus faible coefficient de conductibilité thermique symbolisé par la lettre U (anciennement K).
Pour illustrer le paradoxe dans ce cas précis, supposons que les meilleures fenêtres selon ce critère soient de 1,2 W/m²K et le meilleur mur, de 0,3 W/m²K. Pour la facilité de lecture, on oubliera de mentionner l’unité de mesure W/m²K. Supposons encore que l’enveloppe de la maison soit de 100 m² dont 40 m² de vitrage et 60 m² de murs. Le coefficient global sera de:
(40 x 1,2 + 60 x 0,3) / 100 = 0,66
On pensera alors qu’une maison de 100 m² ne peut qu’être moins bien isolée dès lors qu’elle utilise, par exemple, des vitrages de 1,4 au lieu de 1,2 et des murs de 0,4 au lieu de 0,3. C’est pourtant faux si l’architecte diminue la surface vitrée à 20 m² contre 80 m² de murs. En effet, le coefficient global sera dans ce cas de:
(20 x 1,4 + 80 x 0,4) / 100 = 0,60
Je conviens que si le problème avait figé les aires des fenêtres et des murs, le bâtiment construit avec les éléments moins performants aurait un coefficient plus élevé:
(40 x 1,4 + 60 x 0,4) / 100 = 0,80
Mais dès lors qu’on ne fixe pas la quantité de ces éléments, il ne sert à rien de fixer des contraintes sur leurs coefficients propres si on veut optimiser le coefficient global.
C’est pourtant ce que fait la norme complexe que la Région wallonne impose au constructeur. Plutôt que de se borner à lui demander de mettre en œuvre un bâtiment dont le coefficient global soit de K 45 afin de limiter sa déperdition thermique, elle croit bon de lui imposer que tous les éléments qui constituent son enveloppe ne dépassent pas des valeurs fixées, ce qui est inutile.
L.M.
14 octobre 2009
Interdiction de chauffer de l’eau électriquement: un totalitarisme inique
Le paradoxe du cloisonnement (3/6)
La production durable d’eau chaude sanitaire n'échappe pas au paradoxe du cloisonnement. Le législateur a crû intelligent d’interdire le chauffage électrique puisqu’il consomme deux fois plus d’énergie primaire quand il est produit par une centrale électrique au gaz que le chauffage direct au gaz.
Pour illustrer ce propos, imaginons une maison qui produit son eau chaude avec une chaudière à pellets pendant la période hivernale donc, sans émission de CO2. Pendant la période estivale, des panneaux solaires thermiques fournissent 90% de l’énergie nécessaire pour chauffer l’eau, mais 10% doivent provenir d’un appoint électrique. Une maison plus classique produira de l’eau chaude toute l’année avec un chauffe-eau au gaz.
Pour simplifier le calcul, on supposera que la chaudière au gaz a un rendement de 100% même à charge réduite et qu’on doive produire mensuellement 100 kWh de chaleur pour l’eau chaude sanitaire.
L’eau chaude produite par le système classique au gaz consommera donc 1.200 kWh de gaz par an alors que le système sophistiqué consommera uniquement 10 kWh d’électricité pendant les 6 mois d’été soit 120 kWh de gaz.
On objectera que si l’appoint estival est fourni par une chaudière au gaz, on consommera seulement 60 kWh au lieu de 120 kWh. Mais ce système est exagérément lourd et ne sera jamais adopté économiquement, sans compter qu’une chaudière au gaz qu’on n’allumerait que pour fournir quelques kWh aura un rendement peut être même inférieur à celui de la filière électrique.
Cet exemple nous enseigne que le législateur se fourvoie quand il introduit des contraintes surabondantes pour viser un objectif comme minimiser la quantité de gaz a effet de serre pour produire de l’eau chaude sanitaire toute l’année.
L.M.
13 octobre 2009
Les normes anti-pollution trop sévères pour les chaudières collectives sont contre-productives
Le paradoxe du cloisonnement (4/6)
Une chaudière individuelle doit respecter des normes moindres en matière d’émission de pollution qu’une chaudière industrielle simplement parce que le contrôle de celle-ci et les moyens mis en œuvre pour réduire les rejets sont possibles sur de grandes chaudières et irréalisables pour des unités individuelles. Cette différence de traitement induit un paradoxe de cloisonnement.
En effet, supposons que la chaudière individuelle produise 10 unités de pollution par m³ d’air contre 1 unité pour la chaudière collective. Une législation sévère pour les chaudières collectives et laxiste pour les chaudières individuelles risque de forcer la préférence pour les solutions individuelles qui sont pourtant 10 fois plus polluantes.
Le cloisonnement temporel peut aussi provoquer des paradoxes. Un exemple connexe, celui des normes anti-pollution des incinérateurs, est tristement révélateur. Pétri de bonnes intentions, le législateur va souhaiter qu’un incinérateur produise le moins de polluants par m³ d’air en moyenne. Il fixera une norme qui exigera qu’à tout moment, l’incinérateur ne produise pas plus de 10 unités par m³. Or, un incinérateur qui produit 5 unités par m³ pendant 90% du temps et 15 pendant 10% du temps relâche donc en moyenne 6 unités par m³ soit nettement moins qu’un incinérateur qui relâcherait 9 unités de manière constante.
L.M.
12 octobre 2009
Le mirage de la voiture à hydrogène, rejeton du cloisonnement
Le paradoxe du cloisonnement (5/6)
Le paradoxe du cloisonnement est largement présent quand on isole un processus de son cycle de vie. Ainsi, il est coutumier de vanter le caractère écologique de la voiture à hydrogène puisqu’elle ne produit pas de CO2 quand elle roule. C’est oublier un peu vite que la production industrielle d’hydrogène est réalisée avec du méthane (CH4) en coproduisant du monoxyde de carbone (CO) qui s’oxydera en dioxyde de carbone (CO2). Ainsi, pour fournir 2 molécules d’H2 à partir d’une molécule de CH4, on produit une molécule de CO2 exactement comme si on avait utilisé du CH4 dans un moteur. En raison des pertes successives du reformage et du stockage comprimé, on récupère moins d’énergie mécanique par la filière hydrogène que celle au gaz naturel. Faire avancer un véhicule à l’hydrogène génère donc, pour l’instant, davantage de CO2 par kilomètre parcouru qu’un véhicule au méthane.
On objectera que l’hydrogène pourrait, dans le futur, provenir d’un processus utilisant de l’électricité renouvelable comme celle, par exemple, issue d’une éolienne. C’est vrai, mais cela n’en ferait peut-être pas pour autant le processus le plus efficient. En effet, une batterie au plomb utilisée dans les véhicules électriques permet de restituer 75% de l’électricité stockée. La filière hydrogène électrique du futur requiert successivement une électrolyse au rendement énergétique de 60%, un stockage par compression au rendement de 80%, puis un moteur thermique au rendement de 40%. Le rendement global (60% de 80% de 40%) est donc inférieur à 20%. Il faudrait ainsi dépenser nettement plus d’électricité renouvelable pour faire avancer un véhicule à hydrogène qu’un véhicule à accumulateur.
On rétorquera que, dans le futur, on améliorera tout à la fois le rendement de l’électrolyse, du stockage et du moteur grâce, sans doute, à la pile à combustible. C’est possible mais il faudrait des progrès inouïs dans ces trois processus pour parvenir à égaler la performance de l’accumulateur au plomb ou même d’accumulateurs moins performants (mais beaucoup plus légers) comme le lithium-ion. Il est aussi permis de penser que les performances de ces accumulateurs vont s’améliorer, ce qui rendrait encore plus improbable un changement de compétitivité.
Quel serait donc l’intérêt de cette mythique voiture à hydrogène pour résoudre nos problèmes de mobilité durablement? Qui a intérêt à entretenir ce mythe, depuis des décennies, sans qu’aucune solution industrielle n’ait vu le jour et surtout sans qu’un modèle global théorique ne permette d’imaginer en quoi cette filière pourrait devenir compétitive dans le futur par rapport aux solutions existantes?
L.M.
11 octobre 2009
Pompes à chaleur, pompes à fric pour les producteurs d’électrons
Le paradoxe du cloisonnement (6/6)
Rappelons le principe de base: par un cycle thermodynamique identique à celui d’un frigidaire, l’électricité permet de pomper la chaleur de l’air ambiant pour augmenter la température d’un logement. Le «miracle» est que la consommation de 1 kWh électrique permet de pomper en moyenne annuelle 2,5 kWh de chaleur dans l’air ambiant même en hiver. On s’émerveillera que ce type de chauffage ne nécessite plus de cheminée et ne produit localement pas de CO2.
Ici encore, nous sommes en plein paradoxe de cloisonnement. En effet, l’électricité nécessaire à la pompe à chaleur est fournie actuellement par des centrales thermiques au gaz qui utilisent en moyenne environ la même quantité d’énergie primaire pour fournir l’électricité à la pompe à chaleur que celle d’une classique chaudière au gaz. La production de CO2 est donc globalement identique. La pompe à chaleur est plutôt un système de chauffage électrique plus efficient que le chauffage électrique classique mais n’est en rien une solution de chauffage renouvelable. Il n’est pas surprenant qu’en France EDF accorde des prêts à taux préférentiel pour l’installation d’une pompe à chaleur.
Dans certains cas précis, la pompe à chaleur est nettement plus performante. Il faut cependant chauffer un nouveau bâtiment bien isolé avec de l’eau à basse température – moins de 30°C – en disposant d’une source de chaleur constante en eau souterraine à plus de 10°C. Le coefficient de performance annuel peut alors dépasser 4 voire 5 kWh de chaleur par kWh électrique. Ce système permet donc une consommation moindre d’électricité (et donc de méthane) que le chauffage direct au gaz. Il est regrettable que ce système soit, en pratique, interdit en Région wallonne, davantage soucieuse de protéger ses eaux souterraines que de promouvoir un chauffage plus efficient, contrairement à nos régions voisines: la Région bruxelloise, la France, les Pays-Bas...
L.M.
