L’évolution des technologies est exprimée de plus en plus par le terme de SINGULARITE. C’est pour ceux qui s’en sont aperçus une évolution de plus en plus rapide, du même type que l’évolution humaine par rapport à l’évolution de l’univers. En supposant que l’univers soit apparu il y a 24 heures, il aurait fallu à l’homme quelques minutes pour devenir ce qu’il est. En prenant toujours cette échelle, la technologie continue cette évolution mais cela en quelques secondes et de plus en plus rapidement. Certains se demandent si cela pourra durer parce que l’évolution semble directement reliée à la consommation (nourriture, énergie...). Tel est le constat pour certains: si nous continuons à consommer ainsi, nous ne pourrons plus nous développer. Ainsi, comment peut-on expliquer que ce que l’univers aura construit aussi facilement sans aucune connaissance a priori, pourra être détruit par un semblant d’organisation que l’on nomme intelligence? Nous sommes le dernier chaînon de l’évolution sur notre planète et nous sommes les premiers a nous appuyer sur l’intelligence pour encore évoluer. Ce que nous faisons actuellement est d’augmenter sans limite la quantité de neurones sur la planète et nous faisons cela en augmentant notre démographie.
L’évolution allant vers l’intelligence, stade ultime de l’organisation, permettra à la fois de réduire la consommation et à la fois de proposer de nouvelles sources d’énergie non polluantes et économiques. (“non polluant et économique” est pour moi un pléonasme, s’il y a pollution, il y a déperdition d’énergie inutile. En réduisant les fuites, on réduit la pollution)
Partons de la courbe ci-dessous représentant en fonction du temps la consommation d’énergie mondiale.
Cette courbe est l’expression de la consommation en énergie en tep (tonne équivalent pétrole correspondant à environ 10000kwh) en fonction du temps à partir d’une époque où seule la consommation au bois était possible jusqu’à une époque récente 2004. Cette courbe qui augmente sans cesse semble avoir l’expression de la singularité. Elle possède tout de même un biais: l’évolution démographique de la population mondiale est incluse dans cette courbe. Oui, la consommation mondiale en énergie augmente, mais elle est reliée en partie à l’augmentation de la population comme indiqué sur la courbe ci-dessous tirée de Wikipedia. Il est donc préférable de connaître la consommation d’énergie et ceci par habitant pour bien comprendre ce que signifie cette évolution.
La courbe ci-dessus montre l'évolution démographique de la planète en fonction du temps.La courbe ci-dessous représente pour différentes énergies, la consommation par habitant. Au lieu d'observer une croissance non stop, nous observons des ralentissements dans la croissance de la consommation et même des stabilisations sur des périodes qui peuvent être de plusieurs dizaines d'années. (REF.manicore)
Contrairement à une boulimie, je vois plutôt plusieurs ralentissement de la croissance. Les courbes des spécialistes de la singularité sont plutôt des courbes qui augmentent sans arrêt de façon exponentielle et même plusieurs fois exponentielles. Il est vrai comme l’indique Kurzweil qu’une courbe exponentielle n’est autre qu’un ensemble de courbes en S. En fait, tout dépend du niveau de résolution à laquelle la courbe est observée. L’énergie consommée est en fait une donnée nouvelle dans l’histoire de l’humanité. Il est vrai que la découverte de la maîtrise du feu a été quelque chose d’important pour la survie de l’humanité. Mais le feu faisait partie de notre biotope. Les choses ont été différentes lorsque nous avons voulu améliorer nos conditions de vie en maîtrisant le moyen d’obtenir beaucoup plus d’énergie. Ainsi ne partant de presque rien au niveau énergie, nous constatons que la consommation par habitant évolue par bonds, par sauts successifs. Nous n’avons pas une évolution continue mais une évolution par palier. Un premier palier s’arrêtant à 5000kwh par personne de 1910 à 1945 et un deuxième palier à environ 18000kwh de 1975 à nos jours. La première croissance se situe sur la période de l’industrialisation. Sa fin a entraîné une instabilité sociale. La deuxième croissance se situe pendant les 30 glorieuses après la guerre jusqu’à la crise du pétrole et les débuts de la mondialisation. Nous pouvons caractériser la mondialisation comme étant la période pour laquelle un plus grand nombre de personnes au niveau planétaire peut accéder à l'énergie.Une première question est: comment expliquer la première stabilisation? Elle a lieu au tout début de l’utilisation du pétrole. Il semble que la civilisation du charbon soit arrivée à son optimum puisqu’elle ne peut plus permettre d’évolution de la consommation. Le pétrole a du mal à prendre sa place bien que plus facilement utilisable. Nous parlons bien de consommation par habitant. Ceci est à relier au processus de démocratisation de la consommation qui doit être important pour qu’une augmentation puisse apparaître. La courbe qui suit donne sûrement l’explication: que faut-il pour que la consommation se démocratise, c’est à dire qu’un plus grand nombre de personnes y accède? il suffit que l’énergie soit peu chère, facile d’utilisation et surtout qu’elle apporte de nouveaux services. C’est à dire faciliter d’autres façons de consommer. Ceci à l’image de la vieille dame qui consommait son électricité pour l’unique usage qui était d’allumer sa lampe à pétrole... C'est bien l'électricité dont nous parlons actuellement qui est pourvoyeur d'une pléthore de services.
L’ évolution de la consommation d'électricité mondiale depuis 1945, en TWh, n’a pas cessée d’augmenter (REF.manicore). En fait, l’électricité a permis la démocratisation de l’énergie. On ne reçoit plus l’énergie à dos de mulets. L’énergie arrive chez nous sans s’en rendre compte. Par conséquent, nous pouvons avancer que la croissance de la consommation par habitant des 30 glorieuses est due principalement à l’électrification. La raison est que c’est le moyen le plus efficace pour transporter de l’énergie de sa source à l’utilisateur. C’est le moyen le plus démocratique qui va pouvoir être livré au plus grand nombre.
Donc, au début, l’industrialisation grâce au charbon a permis une augmentation de la consommation par l'apparition de nouvelles machines (machine à vapeur, usine...). Cette consommation s’est stabilisée à la fois par l’augmentation du nombre de personne voulant profiter de cette croissance et à la fois par une amélioration des processus d’approvisionnement de l’énergie (réduction des dépenses énergétiques). Par contre, ni les technologies de l’industrie, ni l’arrivée du pétrole, n’ont permis une nouvelle évolution dans la démocratisation de l’accès à l’énergie jusqu’en 45. Cette période est plutôt connue comme très difficile au niveau social (crise économique, guerre mondiale...) que nous pouvons relier aux difficultés d'accession par le plus grand nombre aux ressources énergétiques.
A partir de 1945, une consommation plus grande est observée par l’accès plus facile à l’énergie grâce à l’électricité. Je pense que l’on aurait dû s’attendre à une suite de déséquilibres sociaux sans le déploiement des réseaux électriques. Cette croissance des 30 glorieuses s’arrête en 70 au moment du choc pétrolier. Par contre, la consommation en électricité continue toujours sans arrêt peut importe les crises. Il semble que cette nouvelle stabilisation en 1970 soit due à la fois à l’optimisation des processus de consommation (électrification) mais surtout à une augmentation encore plus importante de la population. Nous continuons de consommer de plus en plus même après le choc pétrolier mais le baby-boom des années 60 a changé cette progression. 10 à 20 ans plus tard entre 70 et 80, la pente de la démographie a augmenté. Une nouvelle stabilisation de la consommation par habitant apparaît. Depuis 1970, nous sommes toujours dans cette période constante où en moyenne, nous consommons toujours la même énergie par habitant.
Regardons de plus près quelles sont les nations qui consomment l’énergie électrique. Ci-dessous l’Indice de Développement Humain (IDH) en fonction de la consommation en électricité par personne. L’IDH est directement relié au bien-être des populations.
La limite de 4000kWh indique que tous les pays qui sont en dessous ne dépasse pas un IDH de 0.9 en dehors de l’Afrique du Sud, l’Arabie Saoudite, la Russie, et la Corée du Sud (REF. Euronuclear).
Nous nous sommes intéressés à l’électricité plutôt qu’à une énergie primaire puisque l’électricité facilite la démocratisation à la consommation et est donc directement reliée au bien être des personnes. Nous évaluons entre 75 et 80% de la population ayant un idh inférieur à 0.9 actuellement. Pour que toute la planète ait un réel bien être en profitant de la civilisation des services et des distractions, la consommation mondiale électrique devrait être multipliée par un peu plus de deux. (je vous laisse faire le calcul)
Actuellement, un quart de l’énergie est fourni par le charbon, un tiers par le pétrole, le reste principalement par le gaz. Il sera très difficile de multiplier la consommation de plus de deux fois sans augmenter les coûts énergétiques à la fois par la plus forte demande et à la fois par les difficultés d’extraction de nouvelles sources. Si les coûts augmentent, nous nous éloignerons de l’objectif premier qui est la démocratisation à la consommation de l’énergie. De plus, pour la même raison, nous devons tout faire pour que cela soit principalement de l’énergie électrique.
Les rendements des sources d’énergie ont aussi leur importance. Les rendements du pétrole liés au moteur à explosion sont faibles. Dans le meilleur des cas, ils sont de: 35 % environ pour les moteurs à allumage, 45 % pour les moteurs Diesel et les plus gros moteurs industriels dépassent 50 %. Avec la même quantité d’énergie, vous allez de 3 à 4 fois plus loin avec une batterie qu’avec un moteur à explosion. Le coût du kilomètre est plus important avec le pétrole qu’avec l’électricité sans compter les problèmes mécaniques plus importants pour le moteur à explosion. Ainsi, même pour les déplacements, l’électricité aide à la démocratisation à la consommation d’énergie en fournissant des solutions moins coûteuses.
Quelles pourraient être les spécifications, même utopiques, d’une machine (que nous nommerons M) fournissant de l’énergie qui permettrait à tout être humain d’atteindre un IDH de 0.9?
L’énergie obtenue devra être sous forme électrique qui est le vecteur le plus démocratique par sa disponibilité et son efficacité énergétique. M devra permettre à la fois l’alimentation en énergie à l’intérieur de l’habitat et aussi alimenter les véhicules pour les déplacements.
La machine M devra avoir un rendement proche de 100% avec un coût de maintenance faible et un prix du KWh le plus bas possible. Son combustible devra être le plus répandu possible pour atteindre ces coûts faibles.
La machine M devra pouvoir s’installer facilement comme un groupe électrogène. Il faut faciliter la mise en place de centrale électrique le plus rapidement possible. Sans cela, la plus grande partie de la population terrestre vivra dans la pauvreté tout en augmentant sa croissance démographique. La courbe ci-dessous montre bien que la natalité est plus importante dans les pays à faible IDH (REF.antisophiste).
La machine M devra être mobile. Il faudra prévoir de petites unités énergétiques pour apporter l’électricité nécessaire à tous même dans des zones très reculées. Ceci pour éviter l'exode rural augmentant la population des bidonvilles des villes surpeuplées. Une centrale de 1 à 10 MW doit pouvoir être installée en quelques jours n’importe où, pour fournir l’énergie nécessaire à un coût réduit.
Il est normal de voir l’urbanisation comme une tendance négative. Mais cette tendance existe parce qu’elle est un moyen d’améliorer l’IDH. Elle est un moyen naturel de réduire les dépenses de transport en augmentant les opportunités de trouver du travail, des moyens de se loger, et d’étudier. C’est l’opportunité de la proximité, de la diversité des rencontres que les gens recherchent. Mais ils trouvent souvent les conditions défavorables d’un bidonville: surpopulation, pauvreté, manque d’hygiène,... L’exode rural doit être enrayé en développant les conditions idéales là où se trouve la population.Quelles sont les solutions permettant de réaliser cette machine M?
Toutes les solutions énergétiques basées sur un combustible fini comme le pétrole, le gaz, l’uranium, ne pourront jamais valider les spécifications de la machine M. Dans quelques décennies, ces combustibles deviendront rares et chers. Ce sont des solutions limitées à un nombre réduit de pays. Elles ne pourront pas permettre une augmentation suffisante de l’IDH de l’humanité.
Les solutions énergétiques solaires sont une première solution. Le solaire sanitaire, en chauffant de l’eau pour la salle de bain et la cuisine, est une solution d'appoint dans les pays chauds. Ce n’est pas une solution électrique mais elle convient en local, elle n’a pas besoin d’être déplacée. La solution électrique est le photovoltaique. Pour le particulier, elle doit être abandonnée. Le rendement énergétique est très faible et ne pourra pas être augmenté sans une forte augmentation du coût du matériel. Par contre, la solution des centrales photovoltaiques a un grand avenir devant lui. Grâce à des paraboles, le rayonnement solaire est envoyé sur des semiconducteurs de petites tailles optimisés pour le haut rendement. Ces rendements actuellement supérieurs à 40% devraient s’améliorer de plus en plus. D'un autre coté, la petitesse de ces composants leur permet d’être remplacés à chaque nouvelle version, ce qui n’est pas le cas pour les panneaux sur les toits prévus pour durer 20 ans. Toutes ces technologies sont intéressantes mais sont dépendantes de la météorologie. Sans soleil, sans vent, nous ne disposons plus d’énergie démocratique. Il y a la solution des batteries ou de tout autres systèmes de stockage mais j’ai du mal à envisager une durée supérieure de 2 à 3 jours de stockage, alors qu’il faudrait considérer, sous certaines latitudes, la durée de 2 à 3 mois sans condition météo favorable.
Nous avons vu que l’électricité est une aide à la démocratisation de l'accès à l’énergie à la fois pour l’industrie, l’habitat, et la mobilité (automobile). Pour être économique, il faudrait une source d’énergie se transformant directement en électricité sans perte de rendement.
La société Focus Fusion travaille-t-elle à mettre en oeuvre la machine M?
Je développerai dans mon prochain blog le dispositif proposé par Eric Lerner de Focus Fusion.
