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La recherche scientifique face aux défis de l’énergie Comité de prospective en

La recherche scientifique face aux défis de l’énergie Comité de prospective en énergie de l’Académie des sciences ACADÉMIE DES SCIENCES Rapport adopté par l’Académie des sciences en sa séance plénière du 25 septembre 2012 17, avenue du Hoggar Parc d’activités de Courtabœuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France Imprimé en France © 2012, EDP Sciences, 17, avenue du Hoggar, BP 112, Parc d’activités de Courtaboeuf, 91944 Les Ulis Cedex A Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés réservés pour tous pays. Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent ouvrage, faite sans l’autorisation de l’éditeur est illicite et constitue une contrefaçon. Seules sont autorisées, d’une part, les reproductions strictement réservé- es à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective, et d’autre part, les courtes citations justifiées par le caractère scientifique ou d’information de l’oeuvre dans laquelle elles sont incorporées (art. L. 122-4, L. 122-5 et L. 335-2 du Code de la propriété intellectuelle). Des pho- tocopies payantes peuvent être réalisées avec l’accord de l’éditeur. S’adresser au : Centre français d’exploitation du droit de copie, 3, rue Hautefeuille, 75006 Paris. Tél. : 01 43 26 95 35. ISBN 978-2-7598-0826-7 COMPOSITION DU COMITÉ DE PROSPECTIVE EN ÉNERGIE Présidents Sébastien CANDEL Membre de l’Académie des sciences – Membre de l’Académie des technologies – Professeur à l’École centrale Paris Bernard TISSOT Membre de l’Académie des sciences – Membre de l’Académie des technologies – Président honoraire de la Commission nationale d’évaluation des études et recherches sur la gestion des matières et déchets nucléaires (CNE2) Membres Jean-Claude ANDRÉ Correspondantdel’Académiedessciences– Membre de l’Académie des technologies – Directeur honoraire du Centre européen de recherche et de formation avancée en calcul scientifique (Cerfacs) Roger BALIAN Membre de l’Académie des sciences – Physicien Yves BRÉCHET Membre de l’Académie des sciences – Haut-commissaire à l’énergie atomique et aux énergies alternatives – Professeur à l’Institut polytechnique de Grenoble (INPG) et au laboratoire Science et ingénierie des matériaux et des procédés de Grenoble (SIMaP) Édouard BRÉZIN Membre de l’Académie des sciences – Professeur émérite à l’université Pierre-et- Marie-Curie et professeur honoraire à l’École polytechnique iv LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE FACE AUX DÉFIS DE L’ÉNERGIE Catherine CÉSARSKY Membre de l’Académie des sciences – Haut conseiller scientifique au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) Michel COMBARNOUS Correspondantdel’Académiedessciences– Membre de l’Académie des technologies – Professeur émérite à l’université de Bordeaux 1 Vincent COURTILLOT Membre de l’Académie des sciences – Professeur à l’université Paris Diderot (Paris 7) Jean-Claude DUPLESSY Membre de l’Académie des sciences – Directeur de recherche émérite au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) Pierre ENCRENAZ Membre de l’Académie des sciences – Professeur à l’université Pierre-et-Marie- Curie Marc FONTECAVE Membre de l’Académie des sciences – Professeur au Collège de France Robert GUILLAUMONT Membre de l’Académie des sciences – Membre de l’Académie des technologies – Professeur honoraire à l’université Paris-Sud Orsay Claude HENRY Professeur à l’IDDRI Sciences-Po Paris et à Columbia University Pierre JOLIOT Membre de l’Académie des sciences – Professeur honoraire au Collège de France Guy LAVAL Membre de l’Académie des sciences – Directeur de recherche émérite au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) COMPOSITION DU COMITÉ DE PROSPECTIVE EN ÉNERGIE v Marc PÉLEGRIN Correspondantdel’Académiedessciences– Membre de l’Académie de l’air et de l’espace – Membre de l’Académie des technologies – Haut conseiller honoraire à l’Office national d’études et de recherches aérospatiales (Onera) Olivier PIRONNEAU Membre de l’Académie des sciences – Professeur à l’université Pierre-et-Marie- Curie Michel POUCHARD Membre de l’Académie des sciences – Membre de l’Académie des technologies – Professeur émérite à l’université de Bordeaux 1 Paul-Henri REBUT Correspondantdel’Académiedessciences– Conseiller scientifique au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) Didier ROUX Membre de l’Académie des sciences – Membre de l’Académie des technologies – Directeur de la recherche et de l’innovation de Saint-Gobain Jean SALENÇON Membre de l’Académie des sciences – Membre de l’Académie des technologies – Ingénieur général honoraire des ponts et chaussées, professeur honoraire à l’École polytechnique et à l’École nationale des ponts et chaussées Jean-Marie TARASCON Membre de l’Académie des sciences – Professeur à l’université de Picardie Jules Verne et au Collège de France Ont également participé à la rédaction du rapport Yves BAMBERGER Conseiller scientifique du Président d’EDF – Membre de l’Académie des technologies vi LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE FACE AUX DÉFIS DE L’ÉNERGIE Daniel CLÉMENT Directeur scientifique adjoint de l’Ademe Jean JACQUINOT Conseiller auprès du Haut-commissaire à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) Claude JAUPART Membre de l’Académie des sciences – Professeur à l’université Paris Diderot François MOISAN Directeur de la stratégie et directeur scientifique de l’Ademe Xavier MONTAGNE Directeur adjoint à la Direction scientifique de l'IFP Énergies nouvelles (IFPEN) Satish SINGH Professeur à l’Institut de physique du globe de Paris – Laboratoire de géosciences marines – Le chapitre 7 s’appuie sur une étude réalisée par l’Académie de l’air et de l’espace Liste des personnes auditionnées Jacques AMOUROUX Professeur à l’université Pierre-et-Marie- Curie Olivier APPERT Président de l’IFPEN – Président de l’Ancre Nicolas ARNAUD Directeur de recherche – OSU-OREME – CNRS Françoise BARBIER Directrice R&D – Air Liquide Noël CAMARCAT Délégué R&D nucléaires et affaires internationales – EDF Jean-Michel DELBECQ Directeur scientifique R&D nucléaire – EDF COMPOSITION DU COMITÉ DE PROSPECTIVE EN ÉNERGIE vii Françoise ELBAZ-POULICHET Directrice de recherche – OSU-OREME – CNRS Gilles FLAMANT Directeur de recherche – CNRS Jean-Claude GRENIER Directeur de recherche – CNRS Jean JACQUINOT Conseiller auprès du Haut-commissaire à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) François KALAYDJIAN Directeur de la Direction des technologies de développement durable – IFP Énergies nouvelles Daniel KAPLAN Membre de l’Académie des sciences – Membre de l’Académie des technologies – Directeur de la société Fastlite Alain LEUDET Conseiller scientifique au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) Didier ROUX Membre de l’Académie des sciences – Membre de l’Académie des technologies – Directeur de la recherche et de l’innovation de Saint-Gobain Michel SÉRANNE Chargé de recherche – OSU-OREME – CNRS Ionel SOLOMON Membre de l’Académie des sciences – Membre de l’Académie des technologies – Directeur de recherche émérite au CNRS Coordination éditoriale Joëlle FANON Adjointe du directeur du service des publications de l’Académie des sciences TABLE DES MATIÈRES Composition du Comité de prospective en énergie iii Objectifs - Recommandations 1 Goals - Recommendations 5 Synthèse 9 Executive summary 25 Introduction générale 41 Chapitre 1 – Prospective énergétique 47 Chapitre 2 – Énergies renouvelables 63 1. L’énergie éolienne et hydrolienne. . . . . . . . . . . . . . . 65 2. L’énergie solaire photovoltaïque . . . . . . . . . . . . . . . 68 3. L’énergie solaire thermodynamique . . . . . . . . . . . . . 74 4. Les biomasses naturelles et cultivées . . . . . . . . . . . . . 78 5. Les biocarburants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Chapitre 3 – Énergies fossiles 95 1. Les gaz de schiste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 2. Les hydrates de gaz naturel . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Chapitre 4 – Énergie nucléaire 111 1. Quelques idées sur l’évolution du nucléaire . . . . . . . . . . 113 2. Génération IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 3. Le projet Iter et la fusion thermonucléaire . . . . . . . . . . . 120 x LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE FACE AUX DÉFIS DE L’ÉNERGIE Chapitre 5 – Vecteurs et stockage 129 1. Les réseaux électriques (transport et de distribution) . . . . . . 131 2. Le rôle de l’hydrogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 3. Le stockage de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 4. La valorisation du CO2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Chapitre 6 – Maîtrise et économie d’énergie 163 1. Maîtrise énergétique dans les bâtiments résidentiels et tertiaires . 166 2. Mobilité de proximité des personnes et des biens . . . . . . . 169 Chapitre 7 – L’énergie pour l’aéronautique future 173 1. Quelques caractéristiques du transport aérien . . . . . . . . . 175 2. Les carburants aéronautiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 3. Perspectives pétrolières et disponibilité du kérosène . uploads/Science et Technologie/ rapport-defis-energie-pdf.pdf