Rapport sur l'évaluation de la stratégie nationale de recherche en matière d'énergie

De
Prévue par la loi du 13 juillet 2005 de programme fixant les orientations de la politique énergétique, la « stratégie nationale de la recherche énergétique », dont la première édition a été publiée en mai 2007 par les ministères de la recherche et de l'industrie, doit faire l'objet en vertu de la même loi d'une évaluation par l'Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques. Au terme d'une investigation d'une année, qui les a amenés à auditionner une soixantaine de spécialistes de l'énergie en France, et une cinquantaine en Finlande, aux États-Unis et au Japon, les deux rapporteurs, MM. Christian Bataille et Claude Birraux, députés, dressent un bilan critique de cette stratégie et émettent des recommandations
Publié le : mercredi 1 avril 2009
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Source : http://www.ladocumentationfrancaise.fr/rapports-publics/094000167-rapport-sur-l-evaluation-de-la-strategie-nationale-de-recherche-en-matiere-d-energie
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N° 1493 ___
ASSEMBLÉE NATIONALE
CONSTITUTION DU 4 OCTOBRE 1958
TREIZIÈME LÉGISLATURE
__________________________________
 Enregistré à la Présidence de lAssemblée nationale  Le 3 mars 2009
N° 238 ___
SÉNAT
SESSION ORDINAIRE DE2008-2009
____________________________
Annexe au procès-verbal de la séance du 3 mars 2009
OFFICE PARLEMENTAIRE DÉVALUATION DES CHOIX SCIENTIFIQUES ET TECHNOLOGIQUES ________________________
RAPPORT sur lÉvaluation de la stratégie nationale de recherche en matière dénergie
Par MM. Christian BATAILLE et Claude BIRRAUX, Députés
_________
Déposé sur le Bureau de lAssemblée nationale par M. Claude BIRRAUX, Président de lOffice
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Déposé sur le Bureau du Sénat par M. Jean-Claude ÉTIENNE, Premier Vice-Président de lOffice
  Composition de l office parlementaire d évaluation des choix scientifiques et technologiques Président M. Claude BIRRAUX Premier Vice-PrésidentM. Jean-Claude ÉTIENNE Vice-PrésidentsM. Claude GATIGNOL, député Mme Brigitte BOUT, sénatrice M. Pierre LASBORDES, député M. Christian GAUDIN, sénateur M. Jean-Yves LE DÉAUT, député M. Daniel RAOUL, sénateur
DÉPUTÉSM. Christian BATAILLE M. Claude BIRRAUX M. Jean-Pierre BRARD  M. Alain CLAEYS  M. Pierre COHEN  M. Jean-Pierre DOOR  Mme Geneviève FIORASO  M. Claude GATIGNOL  M. Alain GEST  M. François GOULARD  M. Christian KERT  M. Pierre LASBORDES  M. Jean-Yves LE DÉAUT  M. Michel LEJEUNE  M. Claude LETEURTRE  Mme Bérengère POLETTI  M. Jean-Louis TOURAINE  M. Jean-Sébastien VIALATTE
SÉNATEURS M. Gilbert BARBIER  M. Paul BLANC  Mme Marie-Christine BLANDIN  Mme Brigitte BOUT  M. Marcel-Pierre CLÉACH  M. Roland COURTEAU  M. Marc DAUNIS  M. Marcel DENEUX  M. Jean-Claude ÉTIENNE  M. Christian GAUDIN  M. Serge LAGAUCHE  M. Jean-Marc PASTOR,  M. Xavier PINTAT  Mme Catherine PROCACCIA  M. Daniel RAOUL  M. Ivan RENAR  M. Bruno SIDO  M. Alain VASSELLE
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SOMMAIRE___
Pages
INTRODUCTION .........................................................................................................................7La démarche dévaluation................................................................................. 8Lhorizon temporel ........................................................................................... 9Les retombées économiques ........................................................................... 11Le rôle clef de la valorisation ......................................................................... 12I. LA FORME DE LA STRATÉGIE............................................................................................15
A. LE DÉCALAGE AVEC LES ATTENTES .......................................................................... 151. La liste des « thèmes prioritaires » ................................................................... 152. Les caractéristiques attendues dune stratégie................................................. 17
3. Larticulation entre les recherches publique et privée....................................... 204. La dimension temporelle ................................................................................... 23B. LES LEÇONS DU GRENELLE DE LENVIRONNEMENT................................................ 271. La place de la recherche dans la politique de lénergie .................................... 272. Le besoin dinstances de pilotage ..................................................................... 303. La participation aux programmes internationaux .............................................. 33II. LE FOND DE LA STRATÉGIE..............................................................................................37
A. LES TECHNOLOGIES ÉTABLIES ................................................................................... 381. La recherche sur lénergie nucléaire ................................................................. 38a) Les axes législatifs..................................................................................................... 38b) Les inflexions souhaitables........................................................................................ 39La désignation de chefs de file ....................................................................... 40Lévaluation des recherches de Tournemire ................................................... 40Le rôle crucial de la séparation ....................................................................... 40La clôture du chantier « Superphénix » .......................................................... 412. La recherche pétrolière ..................................................................................... 43a) Une position de premier plan.................................................................................... 43b) Une stratégie cohérente ............................................................................................ 44c) Un dynamisme technologique méconnu .................................................................... 46B. LES TECHNOLOGIES NOUVELLES............................................................................... 511. La recherche sur lefficacité énergétique .......................................................... 51a) La conservation de la chaleur ................................................................................... 52b) La production de chaleur .......................................................................................... 53c) La mise en oeuvre ...................................................................................................... 54d) Les normes thermiques des bâtiments ....................................................................... 56
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2. La recherche sur lénergie solaire ..................................................................... 61a) Les différents procédés de conversion....................................................................... 61b) Larbitrage thermique / photovoltaïque .................................................................... 62c) Les trois pistes photovoltaïques françaises ............................................................... 63d) Les conditions d déploiement massif.................................................................... 67 un 3. La recherche sur le stockage dénergie ............................................................ 70a) La poursuite de lamélioration des batteries ............................................................ 70b) Le déploiement de STEP en mer ............................................................................... 74c) Le stockage réparti dans le parc automobile ............................................................ 804. La recherche sur les biocarburants................................................................... 82a) Un apport indispensable, mais limité........................................................................ 82b) La réalité de leffet déviction sur lalimentation ..................................................... 82c) Lapport des filières de deuxième génération ........................................................... 84d) Le projet de pilote industriel à Bure ......................................................................... 85e) La piste de la troisième génération ........................................................................... 875. La recherche sur les énergies marines ............................................................. 89a) La diversité des pistes technologiques ...................................................................... 89b) Un potentiel significatif ............................................................................................. 906. La recherche sur lénergie éolienne .................................................................. 93a) Un effort français en voie dajustement .................................................................... 93b) Une énergie fondamentalement intermittente ........................................................... 93c) Le besoin dun dispositif de stockage ........................................................................ 957. La recherche sur la pile à combustible ............................................................. 97a) La spécificité de la pile à combustible ...................................................................... 99b) Les limites dune application à lautomobile .......................................................... 1008. La recherche sur le captage et le stockage du CO2....................................... 105a) Quelques ordres de grandeur.................................................................................. 106b) Les opinions recueillies à létranger....................................................................... 108c) Lavis de Greenpeace International ........................................................................ 110d) Un « marché potentiel à lexport » ? ...................................................................... 111Laccessibilité des marchés cibles ................................................................ 112La robustesse de lavantage stratégique........................................................ 112La voie de la coopération internationale ....................................................... 114e) Léquilibre de lapproche communautaire.............................................................. 114f) L'apport du marché des droits d'émission................................................................ 116g) La répartition de la charge ..................................................................................... 117h) La voie d'une rupture technologique....................................................................... 119CONCLUSION .........................................................................................................................121
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RECOMMANDATIONS ............................................................................................................125
Sur la forme de la stratégie ........................................................................... 125Sur le fond de la stratégie ............................................................................. 126
EXAMEN DU RAPPORT PAR L'OFFICE ................................................................................127
COMPOSITION DU COMITÉ DE PILOTAGE ..........................................................................137
ANNEXES ................................................................................................................................141
document 1 -Projet de pôle de recherche sur le campus de Saclay.................................143
document 2 - Stockage dénergie en mer : un exemple chiffré ............................................. 153
VISITES DE LOCAUX DE RECHERCHE....................................................................................................157
Personnalités rencontrées ..............................................................................................157
AUDITIONS INDIVIDUELLES.....................................................................................................................159Personnalités auditionnées .............................................................................................161Compte rendu des auditions ...........................................................................................164
AUDITION PUBLIQUE OUVERTE À LA PRESSE, SUR LES BIOCARBURANTS ................................305Personnalités auditionnées .............................................................................................307Compte rendu de laudition publique .............................................................................309
MISSIONS À LÉTRANGER .........................................................................................................................351
MissionenFinlande..............................................................................................................353Personnalités rencontrées ..............................................................................................354Lapportdesentretiens...................................................................................................355MissionauxÉtats-Unis.........................................................................................................358Personnalités rencontrées ..............................................................................................358Lapportdesentretiens...................................................................................................361Mission au Japon...................................................................................................................371Personnalitésrencontrées..............................................................................................371
Lapportdesentretiens...................................................................................................374
Dépense publique de recherche en énergie(Tableau)............................................................................. 37
Mesdames, Messieurs,
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Sans pour autant nourrir l'actualité du Parlement par des textes législatifs, l'énergie et la recherche en énergie sont au coeur de la mission du Parlement en qualité d'enjeux nationaux majeurs sur des thèmes récurrents.
D'abord,le pouvoir d'achat des Françaisquand on constate que le moindre déséquilibre dans l'approvisionnement en pétrole, en gaz, ou en électricité, a une influence sur le coût du « panier de la ménagère ».
Ensuite,la défense de l'environnementet les risques de désastre écologique liés aux rejets des énergies carbonées ou à la consommation sans frein qui prévalait jusqu'à aujourd'hui.
Enfin,le souci de l'indépendance nationalepour éviter, comme certains pays européens, imprévoyants dans le long terme, de nous retrouver en situation de dépendance par rapport à des fournitures d'énergie qui relèvent plus des États et de l'action politique que des entreprises et du libre échange.
Ce rapport, scientifique dans une première approche, concerne en fait la politique économique, le développement durable et les affaires internationales. La présente évaluation de « la stratégie nationale de la recherche énergétique » peut connaître un usage élargi.
Cette stratégie est définie par larticle 10 de la loi du 13 juillet 2005 de programme fixant les orientations de la politique énergétique : elle «précise les thèmes prioritaires de la recherche dans le domaine énergétique et organise larticulation entre les recherches publique et privée». Elle est «arrêtée» par le ministre chargé de lénergie et le ministre chargé de la recherche. La première « stratégie nationale de la recherche énergétique » a été publiée en mai 2007.
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La démarche dévaluation
L'énergie a toujours occupé une place essentielle dans les sociétés humaines. On a le sentiment de constater aujourd'hui un regain d'importance de cette question qui met en péril les gouvernements et peut même expliquer la majeure partie des conflits du moment.
On observe que, contrairement à bien des domaines techniques où les découvertes nouvelles ont rendu caduques les techniques anciennes, en matière d'énergie, les ressources s'additionnent dans le temps. L'énergie hydraulique est connue des hommes depuis des temps immémoriaux, le bois n'a pas été éliminé par le charbon, le pétrole n'a pas remplacé le charbon, le gaz ne s'est pas substitué au pétrole, l'énergie nucléaire n'a pas éliminé les autres énergies. De la même façon, les énergies nouvelles qui seront évoquées ouvrent des perspectives complémentaires par rapport aux énergies connues, bien développées et toujours utiles.
Plusieurs observations se sont imposées demblée à vos rapporteurs en prenant en charge cette mission dévaluation :
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dabord, son objet est étroitement défini, la « recherche énergétique », formulation très synthétique pour désigner leffort de recherche dans le domaine de lénergie. Il ne sagit donc pas dexaminer la politique de lénergie en elle-même, mais bien les pistes qui sont explorées pour donner à celle-ci les moyens dévoluer dans lavenir tout en préservant au mieux les intérêts de la France. La recherche en énergie constitue en quelque sorte une « dérivée première » de la politique de lénergie : elle donne la direction à suivre (la « pente », dirait-on en mathématique), et lintensité de la vitesse (caractérisée par la mobilisation de moyens) avec laquelle il faut sorienter dans cette direction ;
ensuite, lévaluation doit seffectuer en fonction de lignes de force déjà globalement définies, à savoir celles qui simposent pour lélaboration de la stratégie. Ces lignes directrices sont fixées par larticle 5 de la loi précitée : il sagit de «conserver[la]position de premier plan[de la France]dans le domaine de lénergie nucléaire et du pétrole», dassurer «laccroissement de lefficacité énergétique dans les secteurs des transports, du bâtiment et de lindustrie», et «laugmentation de la compétitivité des énergies renouvelables» ;
enfin, lévaluation, en principe, ne vaut pas mandat de substitution à la mission dévolue aux ministres chargés darrêter la stratégie. Lévaluation doit rester une appréciation à distance, quelle porte sur la forme ou sur le fond. Sagissant de la forme, elle doit sattacher à critiquer le cas échéant la méthode suivie pour élaborer la stratégie ; sagissant du fond, elle doit juger la conformité des priorités choisies aux lignes directrices fixées par la loi.
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Cependant, il est difficile, pour ceux qui sont en charge dune évaluation, de la conduire sans développer leur propre vision de lobjet soumis à évaluation. Vos rapporteurs ont auditionné en France une soixantaine de spécialistes de lénergie, et en ont rencontré une cinquantaine dautres lors de leurs trois missions en Finlande, aux États-Unis, au Japon. Au fil de ces contacts, ils se sont forgés un jugement sur ce que devraient être les priorités de recherche en énergie pour la France, et ce rapport leur fournit loccasion den faire part.
Ce présent rapport dévaluation de la « stratégie nationale de recherche énergétique » apparaît dans une certaine mesure comme un tome complémentaire du précédent rapport produit par vos deux rapporteurs, en mars 2006, sur les nouvelles technologies de lénergie : celui-ci avait pour objectif une description exhaustive, une à une, sous forme dun abécédaire, des différentes « briques de base » composant le paysage des nouvelles technologies de lénergie ; celui-là va sefforcer de justifier une hiérarchisation qualitative des différentes pistes technologiques possibles, en vue de contribuer à la rédaction de la prochaine version de la « stratégie nationale de recherche énergétique » dici 2012.
Pour élaborer une hiérarchisation qualitative, il paraît indispensable de prendre en compte deux dimensions incontournables : dune part, le temps, car il faut tenir compte de la maturation nécessaire des recherches, de leur éclosion jusquau stade du déploiement industriel ; dautre part, les retombées économiques, dont on peut exiger quelles soient au moins européennes, et au mieux, françaises.
Lhorizon temporel
Dans le secteur de lénergie, les évolutions prennent beaucoup de temps, et les transitions dun système technologique à un autre sopèrent sur des dizaines dannées. Cest là une différence fondamentale avec le secteur des technologies de linformation, où les progrès sont manifestes dune année sur lautre, au rythme approximatif de la loi empirique de Moore, à savoir un doublement defficacité à prix constants tous les dix-huit mois, quil sagisse de la puissance des ordinateurs, de la rapidité des connexions Internet ou de la richesse de loffre multimédia en téléphonie mobile.
La réflexion stratégique sur la recherche en énergie doit donc intégrer cette lenteur de réaction pour faire face à laugmentation prévisible de la demande dénergie, dont on prévoit quelle pourrait croître dun tiers dici 2030, et doubler dici 2050, alors que la disponibilité de certaines énergies fossiles (pétrole, gaz) va devenir de plus en plus problématique au fur et à mesure de lavancée vers la fin du siècle.
Le processus dexploitation de nouvelles sources dénergie consomme lui-même de lénergie ; lénergie nucléaire en fournit une illustration évidente avec la fusion, puisque celle-ci consiste à chauffer un plasma jusquà des températures de
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lordre de la centaine de millions de degré, pour libérer lénergie résultant de la formation de noyaux atomiques dhélium par fusion de noyaux atomiques de deutérium et de tritium, énergie incommensurablement plus importante que celle mobilisée pour le chauffage du plasma.
A léchelle de lhistoire de lhumanité, qui dépend encore à 80 % des énergies fossiles, il existe donc une sorte de course de vitesse entre, dun côté, lextinction progressive de ces ressources anciennes, et de lautre, le développement de nouveaux systèmes énergétiques qui vont nécessiter une grande quantité dénergie pour leur mise au point et leur mise en route. Si lhumanité consomme trop vite ses ressources anciennes, ou si elle tarde trop à développer les nouveaux systèmes énergétiques, elle risque de voir tomber lénergie courante disponible en dessous dun seuil lempêchant de mener à bien les solutions de relais.
Cette dernière perspective justifie une mobilisation générale de la communauté politique internationale, et par contrecoup, de la communauté scientifique mondiale ; heureusement, la mobilisation de celle-ci sest déjà produite, par le biais de la préoccupation du changement climatique. Depuis ladoption, à la Conférence de Rio1en 1992, de la Convention sur le climat posant la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre, et la signature du protocole de Kyoto en 1997, lurgence dun investissement massif dans les nouvelles technologies de lénergie fait consensus sur la planète.
Il sagit néanmoins de répartir leffort de recherche entre ces nouvelles technologies, en tenant compte de la vitesse démergence de chacune au stade industriel, de manière que le supplément doffre dénergie que chacune apporte vienne, à temps, répondre à une évolution de la demande dénergie. Ainsi, il serait peu pertinent de concentrer exclusivement tout leffort de recherche sur la seule fusion nucléaire, malgré son potentiel extraordinaire, car elle ne sera disponible au mieux quà la fin du XXIe siècle, alors que la demande mondiale dénergie va exploser dans les prochaines décennies.
Au niveau de chaque stratégie nationale, lajustement de leffort de recherche à lévolution anticipée de la demande dénergie se pose dans les mêmes termes quau niveau mondial, mais en tenant compte des particularités et des atouts du contexte géographique et économique local. Ainsi, la Finlande, petit pays couvert à 80% de forêts, complète son choix nucléaire par un engagement marqué dans la production de biodiesel de deuxième génération, lui permettant de valoriser sa richesse en biomasse. Le Sud-Ouest des États-Unis, et particulièrement la Californie, très ensoleillés, foisonnent logiquement de CleanTech à la pointe des technologies de lénergie solaire.
1et le développement. Elle sest tenue à Rio de Janeiro, auConférence des Nations Unies sur lenvironnement Brésil, du 3 au 14 juin 1992, et a réuni les représentants de 178 pays, dont 110 chefs d'État et de gouvernement.
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La France doit aussi tenir compte de ses particularités et de ses atouts pour ajuster, aux différentes échéances, la répartition de ses efforts de recherche en énergie, et cest là une dimension à prendre en compte dans sa « stratégie nationale de la recherche énergétique ».
Les retombées économiques
Mais la recherche ne peut pas senvisager seulement du point de vue de lintérêt de lhumanité. Certes, elle comporte une composante de connaissances fondamentales qui justifie une mobilisation coopérative de tous les chercheurs du monde. Cependant, la mise au point des procédés industriels suppose un investissement qui ne peut se financer quavec une perspective de chiffres daffaires. A laval des filières de recherche, au stade de la mise au point industrielle, les pays se retrouvent en concurrence pour linstallation des unités de production, et les emplois et les recettes fiscales que celles-ci procurent.
Il convient dès lors de combiner une ouverture mondiale totale en matière de recherche fondamentale à une démarche sélective, guidée par un objectif bien pragmatique de rentabilité, en matière de recherche appliquée.
Il est important que la France soit présente sur la scène mondiale de la recherche fondamentale, dans lénergie comme dans les autres domaines. Les moyens publics quelle consacre à cette noble tâche au service de lhumanité doivent cependant demeurer à léchelle de sa taille économique mondiale ; elle sengage déjà bien au-delà de cette contribution proportionnelle, car la recherche publique y représente 0,9% du PIB contre 0,7% au Japon. De toute façon, au niveau le plus fondamental de la recherche scientifique, la force de frappe est fonction de lintensité de la coopération internationale. Un des symboles de cette collaboration mondiale est laccord international ayant permis la création du site dITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) à Cadarache. A une échelle plus réduite, on peut encore citer la participation de lIRDEP (Institut de recherche et développement sur l'énergie photovoltaïque) et de lUniversité de Picardie (laboratoire menant des recherches sur les batteries) auGlobal Climate and Energy ProjectStanford, financé par le mécénat de quatrede lUniversité de grands groupes mondiaux (Toyota, Schlumberger, Exxon Mobil, General Electric).
Cependant, les investissements publics dans la recherche appliquée doivent reposer sur des considérations beaucoup plus sélectives, car ils interviennent dans un contexte de concurrence : si une solution alternative simpose finalement sur le marché mondial,a fortiorisur le marché français, tout le soutien antérieurement accordé au développement de la solution nationale est perdu. Cette situation a été illustrée par le célèbre échec du second « Plan calcul » de 1971, montrant limpossibilité dune reconquête nationale dun marché mondial fortement concurrentiel comme celui des ordinateurs.
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