SOMMAIRE
Editorial
Le point sur les énergies renouvelables
  L'hydrogène, combustible propre
   Le gisement solaire
   L'hydroélectrique entre Etat et marché
   Les taxes écologiques: panacée ou placebo?
   Sémiotique et esthétique de l'énergie électrique
   L'interdisciplinarité au service de la Cité 

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Editorial

  L'homme n'a pas attendu la fin de ce siècle pour se chauffer, se mouvoir, produire, grâce à l'énergie solaire. Elle a longtemps constitué l'unique ressource énergétique de l'humanité; toutefois, la civilisation industrielle n'a pu s'accomoder d'une ressource abondante mais capricieuse, naturelle mais fugitive. Face aux problèmes que pose l'utilisation des énergies non renouvelables (raréfaction des ressources, effets négatifs sur l'environnement, risques de tensions internationales),  les énergies renouvelables - flux permanents (1) d'énergie qui finissent de toute façon dégradés dans l'environnement - sont redécouvertes et font l'objet de nombreuses études techniques visant à les domestiquer.
    Pour bien appréhender le rôle qu'elles pourront jouer dans le futur, on peut relever six points iimportants.

La part des énergies renouvelables dans la couverture des besoins humains a atteint son minium et a maintenant tendance à croître.
    Il s'agit sans doute d'une tendance lourde, qui a pour origine l'amélioration technique des différentes filières concernées et les problèmes environnementaux liés à l'utilisation des autres ressources. Ces énergies couvrent environ 13% des besoins énergétiques mondiaux, le taux étant très variable d'un pays à l'autre. En Europe (2), la couverture n'est que de 5.4%: elle se situe entre 24% pour l'Autriche ou la Suède et 0.6% pour le Royaume Uni. La Suisse est dans le peloton de tête avec 16%. Point important à souligner: cette part n'était que de 5% en 1990, ce qui représente une augmentation relative de 8% en quatre années. Curieusement, grâce à son abondance, le charbon suit aussi la même voie puisque, après avoir baissé depuis le milieu de ce siècle, sa contribution augmentera très certainement dans l'avenir.

L'utilisation énergétique de la biomasse constitue encore le pilier des énergies renouvelables, principalement au Sud.
    Toutefois, l'homme a à son égard un comportement essentiellement de prédateur qui doit être radicalement modifié pour qu'elle mérite véritablement son qualificatif de «renouvelable». Exploitation «raisonnable» de la forêt, développement de cultures énergétiques efficaces et ne concurrençant pas la production alimentaire sont quelques-uns des défis à relever pour que le potentiel important de cette filière soit pleinement et durablement exploité, ce qui serait une révolution dans les rapports que l'homme entretient avec la nature.
    Aujourd'hui, elle est majoritairement utilisée dans les pays du Sud, où elle constitue souvent l'essentiel de la consommation énergétique. Le revenu moyen par habitant est un bon indicateur de son utilisation: en dessous de 300$ de revenu national par habitant et par année, plus de 90% de l'énergie est fournie par la biomasse, en dessus de 2000$, la substitution est presque complète. (Figure 1)

Les filières très anciennes, datant de l'Antiquité (hydraulique et éolienne), ont pleinement bénéficié d'avancées techniques (turbines, aéronautique, etc.) et constituent encore des technologies sur lesquelles il faut compter.
    Les moulins ont totalement disparu et la force de l'eau est utilisée aujourd'hui pour produire de l'électricité qui peut être facilement transportée et distribuée grâce au développement du réseau électrique. Le taux d'équipement de l'hydroélectricité est très variable d'un continent à l'autre: très élevé en Europe (80%), moyen en Amérique du Nord (50%) et faible en Amérique latine, Afrique et Asie (< 30%), qui possèdent un potentiel énorme. L'impact sur l'environnement que peuvent avoir de grands barrages, comme Assouan en Egypte ou le futur barrage des Trois Gorges en Chine, peut être important; sans que cela soit d'ailleurs une fatalité (voir l'utilisation du potentiel hydraulique des pays de l'arc alpin, par exemple). La mise en oeuvre d'installations plus petites (jusqu'aux microcentrales de quelques kW) est nettement plus favorable de ce point de vue.

A plus long terme, seule une transformation intensive issue directement du rayonnement solaire a la capacité quantitative de se substituer aux énergies fossiles, à condition que la demande en énergie se stabilise grâce à une utilisation plus rationnelle.
    Le rayonnement solaire constitue une ressource 10000 fois supérieure à la consommation mondiale d'énergie, répartie assez régulièrement à la surface de la terre quand on le compare aux autres ressources. L'espace nécessaire aux transformateurs solaires n'est pas exagérément important relativement aux autres transformateurs si l'on tient compte de toute la chaîne, depuis l'extraction jusqu'au traitement des déchets. Ainsi, la production d'un Exajoule d'électricité (288TWh, environ la consommation annuelle d'énergie de la Suisse ou 0.3% de la consommation mondiale) va demander des surfaces au sol très variables selon les technologies (ref[2]):
biomasse:             125'000 à 250'000 km²
grands barrages:   8'000 à 250'000 km²
petits barrages:     170 à 17'000 km²
vent:                     300 à 17'000 km²
photovoltaïque:     1700 à 3300 km²
centrales solaires:  700 à 3000 km²
lignite:                   7000km²
gaz naturel:            200 à 700 km²

    Les filières renouvelables les plus utilisées aujourd'hui sont les plus extensives, et de plus elles sont liées à d'autres cycles naturels fondamentaux (carbone et eau pour les forêts et les grands barrages). Un exemple d'interférences malheureuses avec le cycle de l'eau est donné par le catastrophique barrage d'Assouan dans la haute vallée du Nil; pour produire la même quantité d'énergie, il suffirait d'installer aujourd'hui une centrale thermique solaire couvrant une surface d'environ 20 km² (soit une très faible portion de la retenue d'eau actuelle), à des coûts économiques et environnementaux très inférieurs.

    Les exploitations intensives (solaire mais aussi éolienne) présentent donc des avantages indéniables en permettant une exploitation de lieux inadaptés pour d'autres activités (déserts, mers, etc.). Des différentes filières possibles, le photovoltaïque semble être le meilleur candidat à long terme. Il constitue également la seule filière réellement nouvelle et en pleine évolution, où le potentiel de nouveautés technologiques est immense. Les possibilités d'un développement rapide sont réelles mais soumises à des contraintes économiques difficiles. Sous nos latitudes, la capacité de pénétration de ces technologies est principalement limitée par la possibilité de stocker l'électricité d'une saison sur l'autre. La filière de l'hydrogène est à ce titre pleine d'avenir.

Il ne faut pas opposer production centralisée et production décentralisée, qui sont complémentaires.
    Un point de vue souvent rencontré veut qu'on oppose ces deux possibilités. Ne vaut-il pas mieux renoncer à de tels schémas, souvent purement idéologiques et saisir toutes les opportunités de développement des énergies renouvelables: la première forme fournit des kWh à un réseau tandis que la deuxième fournit soit directement des prestations dans des zones isolées, soit soulage le réseau existant.
    On estime à près de 2 milliards le nombre de personnes au monde non encore connectées à un réseau électrique et la plupart ne le seront sans doute pas avant longtempst. On peut couvrir quelques besoins élémentaires de cette population (éclairage, radio, etc.) par des mini centrales solaires décentralisées, individuelles ou collectives: il s'agit d'un marché très important aussi bien pour la population concernée et pour les acteurs du photovoltaïque.

La poursuite du développement des énergies renouvelables suppose une vision à long terme et une action volontariste, comme le montre clairement le succès de la filière des éoliennes.
    Un rôle critique est tenu par les pouvoirs publics et par les grandes sociétés énergétiques, en pleine évolution actuellement (mondialisation de l'économie, affaiblissement du rôle de l'État, libéralisation des marchés de l'électricité et du gaz). Une attention particulière sera indispensable pour que la réglementation qui va être mise en place à l'occasion de la libéralisation des marchés énergétiques prenne en compte le nécessaire développement des énergies renouvelables.

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Bibliographie citée
[1] D.F. Barnes, W.M. Floor, Rural energy in developing countries: a challenge for economic development, Annual review of energy and the environment, vol. 21, 1996, pp. 497-530.
[2] C. Flavin, Domestiquer le soleil et le vent, L'État de la Planète 1995/1996, pp. 87-113, La Découverte.

Autres ouvrages
J.C. Debeir, J-P: Deléage, D. Hémery, Les servitudes de la puissance. Une histoire de l'énergie, Flammarion, 1986.
J-M. Chevalier, R Barbet, L. Beozoni, Économie de l'énergie, Presses de la fondation nationale des sciences politiques & Dalloz, 1986.
F. Pharabot, Atlas mondial de l'énergie, Editech, 1989.
B. Dessus, Atlas des énergies pour un monde vivable, Syros, Paris, 1994.

Eolienne: la croissance, Systèmes Solaires, No110, novembre-décembre 1995.
E. Barbier, Nature and technology of geothermal eneryy. A review, Renewable & Sustainable Energy Review, vol.1, No1, March-June 1997, pp.1-67.
C.j. Winter, j. Nitsch, Hydrogen as an energy carrier, Springer Verlag, 1988.
A. Crober, En captant la chaleur solaire, nous pourrions nous passer de charbon, La Science et la Vie, Tome V, avril-iuin 1914.
R. Dracker, P. De Laquil III, Progress commercializing solar-electricity power systems, Annual review of energy and the environment, vol. 21, 1996, pp. 371-402.

Prospective XXle siècle, Systèmes Solaires, N0 67/68, mars-avril 1991.
1 Au niveau de l'homme, puisque le soleil continuera à briller encore quelques milliards d'années.
2 Source: Eurostot, cité dans «Energy for the future: renewabte sources of energy», Green paper for a community strategy, en circulation, Com (96)576.

    Sur le toit de sa propre maison, un ensemble de 60m² de  panneaux photovoltaïques transforment le rayonnement solaire en électricité, forme d'énergie extrêmement noble et maniable, ne pouvant cependant pas être conservée de la sorte. Elle est donc utilisée dans un électrolyseur, qui sépare de l'eau en ses deux constituants fondamentaux: oxygène et hydrogène. C'est ce dernier; comprimé et stocké, qui est en temps voulu injecté dans le moteur tout à fait traditionnel du véhicule, pour se combiner à nouveau avec l'oxygène de l'air et libérer l'énergie capturée.
    A l'instar de la photosynthèse des végétaux, le photovoltaïque couplé à l'électrolyse permet ainsi un stockage direct du flux solaire sous forme de matière, utilisable ultérieurement. A quelques différences près:
- La photosynthèse implique non seulement le cycle de l'eau mais également celui du carbone. Bien que la combustion de bois ou d'autres produits de provenance végétale libère du CO₂, le bilan global n'en est pas altéré (non brûlés, les végétaux libèrent le carbone lors de leur mort naturelle) même s'il n'en va pas toujours de même pour les bilans locaux, lorsque comme dans les villes consommation et production sont délocalisées. Plus problématique, l'utilisation de bois énergétique se heurte dans les pays du Sud à la déforestation, alors que les cultures énergétiques (huile de colza, alcool de canne à sucre) se posent en principe de façon concurrentielle face aux cultures nutritives.
- La production d'hydrogène photovoltaïque peut s'imaginer sur des zones impropres à la végétation telles que des zones construites ou, à grande échelle, des zones arides. Il a ainsi déjà été envisagé d'implanter de grandes centrales d'hydrogène photovoltaïque dans le Sahara et d'en transporter la production vers les centres de consommation par pipeline ou gaziers.
- L'efficacité de captage de l'hydrogène photovoltaïque s'avère être entre trente et cent fois supérieure à celle de la photosynthèse. La technologie à mettre en oeuvre est bien sûr supérieure à celle requise par l'agriculture ou la sylviculture, mais les surfaces nécessaires sont également bien plus petites.
- Au lieu d'être faite sous forme de combustion, la recombinaison de l'hydrogène et de l'oxygène peut également se faire de façon électrochimique et libérer à nouveau de l'électricité. L'outil permettant cette transformation, la pile à combustible, combiné à des moyens de stockage d'hydrogène dix fois plus légers que ne le sont les batteries, ouvre ainsi un nouveau potentiel pour les transports alternatifs.
    Le problème de stockage de l'électricité (tout comme d'autres formes d'énergie comme la chaleur) est un problème relativement moderne, lié à l'utilisation contrôlée de la plupart des énergies renouvelables (solaire, hydraulique, éolienne), qui sont des énergies-flux dont l'abondance ne coïncide généralement pas - localement ou temporellement - avec les besoins. Par opposition, les énergies non renouvelables fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) représentent des énergies-stock et constituent ainsi une réserve à priori - en provenance de temps immémorables - de rayonnement solaire et de carbone. L'émergence depuis la seconde moitié de ce siècle de l'énergie fissile a cependant elle aussi reposé le problème du stockage d'électricité. En effet, la production nucléaire ne peut pas facilement être modulée au rythme de la consommation et pourrait d'autre part avoir avantage, pour des raisons de sécurité, à être implantée loin des centres de consommation.

Intérêt environnemental et technique
    En bouclant le cycle de l'eau de façon particulièrement simple, l'utilisation de l'hydrogène comme vecteur énergétique comporte ainsi un double intérêt fondamental. Environnemental d'une part (suppression des gaz toxiques, CO₂ compris, lors de la combustion) pour autant qu'il soit produit à partir d'une source énergétique non polluante. Technique d'autre part, puisque rendant possibles le stockage à long terme et le transport sur de longues distances d'énergie électrique. La facilité de transvasement d'un récipient de stockage à un autre en fait par ailleurs un combustible idéal pour le transport (via le moteur thermique ou le moteur électrique).
    Parmi les différentes filières possibles, celle consistant à utiliser comme source énergétique le rayonnement solaire est à la fois la plus élégante (le soleil étant lui-même à la base de toutes les autres énergies renouvelables) et porteuse du plus grand potentiel énergétique: bien que réparti de façon non uniforme sur la planète, son flux est sans commune mesure avec les autres ressources et se localise préférentiellement dans les zones en développement.
    Alors que tous les composants de cette filière peuvent actuellement s'obtenir sur le marché, son utilisation est pourtant extrêmement rare. En Suisse, une seule installation de production d'hydrogène solaire à des fins énergétiques est actuellement en fonction - celle de la famille Friedli, à Zollbrück, entièrement financée par des fonds privés - alors que dans le reste de l'Europe quelques rares installations portées par des fonds publics voient le jour ici et là. Plus récemment, des annonces répétitives de grandes marques de l'automobile laissent entrevoir un développement du dernier maillon de la chaîne, à savoir les voitures roulant à l'hydrogène.

Contrôler les risques
    Comme pour d'autres filières d'utilisation des énergies renouvelables, la lenteur de ce développement s'explique en partie par une compétitivité économique encore insuffisante avec les vecteurs énergétiques classiques. Dans le cas particulier, cela semble cependant également tenir tant à la méconnaissance généralisée de ce vecteur énergétique qu'au scepticisme voire à la peur qu'il engendre encore dans la population. En effet, pour le grand public, la combustion de l'hydrogène (réaction chimique) est souvent confondue avec sa fusion (réaction nucléaire) utilisée de façon non contrôlée dans les bombes à hydrogène et peut-être un jour de façon contrôlée dans les réacteurs à fusion.
    Sa capacité à s'enflammer ou à exploser à faible concentration déjà lui confère par ailleurs une réputation de gaz dangereux, entre autre forgée par l'explosion du ballon dirigeable «Hindenburg» en 1937. Ceci occulte généralement le fait que, contrairement au gaz naturel ou aux vapeurs d'essence, il est plus léger que l'air et qu'il ne s'accumule pas au sol en cas de fuite dans un local ventilé, mais s'échappe vers l'atmosphère.
    D'importants travaux visant à contrôler le risque lié à l'utilisation de l'hydrogène sont par ailleurs en cours, dont le développement d'hydrures métalliques fiables et bon marché. Il s'agit là de poudres métalliques qui ont la propriété d'absorber l'hydrogène à haute densité (plus de 10 fois l'équivalent énergétique d'un stockage en batteries de plomb) au sein de leur structure atomique, en relâchant de la chaleur vers l'extérieur. Inversement, le soutirage d'hydrogène nécessite un apport calorifique de l'environnement, ce qui empêche des fuites massives lors de ruptures d'enceintes. Ainsi une expérience de tir au fusil d'assaut sur une bonbonne de gaz, un bidon d'essence et un stock d'hydrures métalliques de même contenu énergétique provoque respectivement une explosion, un incendie ou une petite flamme, facilement contrôlable.
    Afin de préparer la mise en place et d'évaluer le potentiel d'une véritable filière de production et d'utilisation d'hydrogène solaire, il est aujourd'hui primordial d'allier recherche fondamentale, recherche appliquée et réalisation d'installations de démonstration. C'est ainsi que depuis plus de deux ans des chercheurs du CUEPE, oeuvrant dans l'analyse de systèmes énergétiques, collaborent étroitement avec le laboratoire de cristallographie, spécialisé dans le développement d'hydrures métalliques, avec pour base de travail tant le développement en laboratoire de nouveaux composés de stockage que l'analyse in situ d'une installation privée, grandeur nature, fonctionnant en conditions réelles.

    Lorsqu'on aborde le problème des énergies renouvelables et plus particulièrement de l'énergie solaire, le principal discours est que l'apport du solaire dans nos régions est si faible que sa contribution est presque négligeable en comparaison de la consommation globale d'énergie. Si l'on s'en tient strictement aux chiffres, le raisonnement est certainement valable. La consommation d'énergie étant en constante augmentation et les réserves limitées, c'est vers les énergies renouvelables que l'on peut s'orienter. Le rayonnement solaire sera toujours suffisant pour suppléer à un certain pourcentage de notre consommation, et cette fraction sera d'autant plus grande que la consommation sera faible. Puisque le gisement solaire est quelque chose de plus ou moins immuable, c'est sur la consommation qu'il faut agir, et cela sans diminution de confort, mais par l'utilisation rationnelle de l'énergie. Cette remarque est vraie quelle que soit la source d'énergie. En effet, rien ne sert de chauffer une piscine avec des capteurs sophistiqués ou d'essayer de subvenir à tous les besoins en eau chaude avec des capteurs de première génération: il faut adapter l'utilisation de l'énergie solaire à ses besoins et optimiser l'efficacité de captage-stockage.
    Le soleil peut être considéré comme à l'origine de la plupart des énergies renouvelables à notre disposition: énergie éolienne, hydraulique, etc. Mais son attrait principal reste le rayonnement directement utilisable sous forme thermique ou photovoltaïque. En effet, la puissance émise par le soleil est de l'ordre de 3.8 10²⁶ Watts, dont seul 0.00000005% est intercepté par la terre. Compte tenu de la réflexion vers l'espace, de l'absorption et de la diffusion par l'atmosphère terrestre, environ 1000 Watts de puissance par mètre carré sont disponibles par ciel clair à la surface du sol. C'est cette source d'énergie, modulée par les conditions météorologiques et géographiques, qui constitue le gisement solaire. Toute application liée au rayonnement solaire nécessite la connaissance ou l'évaluation de ce gisement, et notre objectif est de répondre par des mesures et des modèles à cette demande.
    Pour parvenir à des modèles d'évaluation du rayonnement incident, il s'agit en premier lieu d'effectuer une campagne de mesure complète, précise et continue sur une période significative de temps englobant la plupart des variations climatiques et statistiques. De plus, pour être certain de la validité de tels modèles, des mesures effectuées en d'autres sites géographiques seront nécessaires. Les modèles issus de cette recherche sont de deux types: les modèles statistiques qui permettront d'évaluer un rayonnement en un lieu quelconque sur la base de la seule connaissance de la situation géographique, et les modèles dynamiques nécessitant certaines mesures in situ comme données d'entrée pour l'évaluation de paramètres complémentaires. Ces modèles seront ensuite intégrés dans des logiciels d'évaluation du rayonnement solaire.

Eau chaude et éclairage
    Prenons trois exemples concrets: l'installation de capteurs solaires pour l'eau chaude sanitaire sur le toit d'une villa, l'électricité solaire dans une région éloignée du réseau électrique et l'évaluation de l'éclairage à l'intérieur d'une pièce d'habitation.
    Dans le premier cas, il nous faudra considérer la situation géographique du lieu (latitude, altitude et dégagement de l'horizon), les conditions climatiques particulières de la région (ville, plaine, lac, etc.) ainsi que les contraintes d'installation (orientation et inclinaison du toit, autorisation de construire, etc.). Ces données connues, il sera possible au moyen d'un logiciel d'évaluer la quantité de rayonnement solaire à disposition dans ce cas précis sur une base annuelle, mensuelle ou horaire; il sera donc possible de faire une estimation relativement précise des paramètres de l'installation ainsi que de la quantité d'énergie qu'elle sera capable de fournir.
    Dans le deuxième cas, il ne s'agit pas seulement de raisonner sur les conditions d'utilisation de l'énergie solaire dans nos régions, mais bien d'y réfléchir à une plus grande échelle géographique. En effet, cette utilisation est généralement nécessaire dans des régions où des mesures systématiques du rayonnement solaire ne sont pas disponibles. Nous utiliserons donc une méthode d'évaluation basée sur les images de satellites. Dans le cas de l'Europe, le satellite météorologique Météosat génère une image chaque demi-heure et sa résolution spatiale est de l'ordre de 5 à 10 kilomètres. Les modèles que nous utiliserons seront donc capables d'évaluer le rayonnement solaire sur la base d'une photo prise à 36'000 km d'altitude. L'avantage de cette méthode est de couvrir la majorité du territoire et donc d'avoir accès à des valeurs de rayonnement quelle que soit la situation géographique. Son inconvénient est évidemment d'être un peu moins précise.
    Le troisième cas fait appel à des techniques plus sophistiquées. En effet, si l'on veut pouvoir estimer la pénétration de la lumière naturelle à l'intérieur d'un bâtiment, il est nécessaire de connaître la répartition de la luminosité dans l'angle de vision de l'ouverture vers l'extérieur. Dans ce cas, il est préférable d'avoir quelques mesures de base de rayonnement de façon à augmenter la précision de l'évaluation. Les modèles nous permettront cette fois d'évaluer la distribution de la luminosité extérieure, puis de calculer l'effet de la lumière naturelle qui pénètre à l'intérieur. Cette connaissance permettra d'équilibrer la lumière artificielle et naturelle afin d'optimiser le confort et la consommation d'énergie.
    La connaissance des ressources en rayonnement solaire représente la base de tout dimensionnement d'installation solaire ou d'éclairage naturel. Malheureusement, la plupart du temps, ces informations manquent et leur évaluation au moyen de modèles représente la seule solution. Les modèles que nous développons sont basés sur des mesures complètes et précises et validés au moyen de données extérieures; ils sont intégrés à des logiciels de calculs et disponibles sur le marché ou sur le réseau Internet.

LE SECTEUR DE L'ELECTRICITE N 'ECHAPPE PAS A LA GLOBALISATION ET A LA LIBERALISATION DE L'ECONOMIE. L'ORGANISATION DE L'EXPLOITATION HYDROÉLEC-TRIQUE ET L'AVENIR MEME DE CETTE SOURCE D'ENERGIE SONT REMIS EN QUESTION. LES CONSÉ-QUENCES POUR LA POLITIQUE ÉNERGÉTIQUE, LES SOCIÉTÉS ÉLEC-TRIQUES ET LES COLLECTIVITÉS PUBLIQUES, NOTAMMENT DANS LES RÉGIONS DE MONTAGNE, PEUVENT ÊTRE TRÈS IMPORTANTES: LES CENTRALES HYDROÉLECTRIQUES FOURNISSENT ENVIRON 60% DE LA PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ EN SUISSE, QUI EST EN MOYENNE ANNUELLE D'ENVIRON 52TWH.

    65% de la production hydroélectrique provient des barrages situés dans les Alpes. Ces aménagements permettent de stocker l'eau pendant la fonte des neiges en été, lorsque la consommation d'électricité est relativement faible, et de la turbiner en hiver, lorsque la consommation est plus élevée. Ils permettent aussi de moduler la production d'électricité en fonction des fluctuations de la consommation, qui varie de manière très sensible tout au long de la journée. Les aménagements hydroélectriques situés dans les Alpes jouent donc un rôle fondamental dans la couverture des besoins énergétiques de tout le pays, ainsi que dans les échanges avec l'étranger. La Suisse est en effet en mesure d'alimenter le réseau interconnecté européen pendant les heures de pointe et les heures pleines; en échange, elle effectue des prélèvements pendant les heures creuses, notamment pendant la nuit.

Un marché fermé à la concurrence
    Du point de vue économique, l'organisation actuelle du marché de l'électricité se caractérise par la présence de sept grandes sociétés électriques (les Ueberlandwerke), qui opèrent sur le marché national et international, et d'une multitude d'entreprises régionales ou locales. Les Ueberlandwerke possèdent les lignes de transport à haute tension et une partie des centrales électriques; dans la plupart des cas, elles effectuent aussi la distribution. Les entreprises régionales ou locales produisent et ou distribuent le courant. Le marché de l'électricité est relativement fermé à la concurrence, car les Ueberlandwerke se sont partagé le marché national et ont créé des «zones d'influence». La distribution s'effectue dans un régime de monopole. En principe, les prix de l'électricité comprennent donc une rente monopolistique, limitée toutefois par une certaine réglementation des prix et la concurrence des autres vecteurs énergétiques. Il convient de relever que 75% du capital social des entreprises électriques suisses appartient aux collectivités publiques.
    En ce qui concerne les coûts de production, il faut rappeler que la plupart des aménagements ont été réalisés pendant les années 50 et 60, lorsque les coûts de la construction étaient nettement plus bas. Le coût du renouvellement des installations est pris en considération seulement marginalement, par le biais de la création de réserves comptables. Dans ces conditions, les entreprises électriques ont pu rentabiliser de manière satisfaisante les investissements dans l'hydroélectrique, dans la mesure au moins où leur capacité de production était adaptée à la taille de leur marché.
    Du point de vue institutionnel, l'exploitation hydroélectrique se base sur les «concessions d'eau». La concession est octroyée par les autorités cantonales ou communales et définit les droits et les devoirs du concessionnaire. La loi fédérale prévoit que la durée de la concession doit être de quatre-vingt ans au plus. Après cette période, les installations (partie électrique mise à part) sont reprises gratuitement par la communauté concédante. Une fois octroyé, le droit d'utilisation ne peut être retiré ou restreint, sauf pour cause d'utilité publique et moyennant indemnité.
    Du  point de vue historique, il convient de rappeler que des cantons de montagne ont été souvent parcourus par un courant politique qui exigeait la «cantonalisation» des ressources hydroélectriques. On demandait notamment la création d'entreprises cantonales ou communales qui assuraient l'exploitation du patrimoine hydroélectrique par les collectivités locales. On critiqua fortement les concessions octroyées aux «Partnerwerke», ces sociétés de participation qui exploitent les grands aménagements hydroélectriques et qui cèdent la production à leurs partenaires dans les villes et les cantons de plaine.
    Le système d'exploitation des ressources hydroélectriques que nous venons de décrire, basé sur les concessions d'eau et un marché fermé à la concurrence, peut être évalué par rapport aux répercussions sur ce que les économistes appellent l'«allocation des ressources», l'économie régionale (notamment les cantons de montagne) et les approvisionnements énergétiques.
    Le système en question a permis aux ressources hydroélectriques de jouer une part très importante dans l'approvisionnement  énergétique de la Suisse. En effet, les entreprises électriques ont pu effectuer des investissements qui les engageaient pour de longues périodes, avec d'excellentes garanties juridiques (les concessions d'eau) et dans un cadre économique qui leur permettait, dans une certaine mesure, de faire payer aux consommateurs le prix d'éventuelles pertes. Les cantons de montagne ont bénéficié des redevances d'eau, que les sociétés électriques doivent payer en contrepartie de l'utilisation des ressources hydrauliques. Le montant maximum de la redevance est fixé par la loi fédérale et relève de la compétence du Parlement. C'est le résultat d'un compromis entre cantons de montagne, cantons de plaine et Sociétés électriques, qui toutefois n'a pas manqué de produire des mécontentements chez les uns ou les autres. L'«allocation des ressources» a été négativement affectée, car les prix ne reflètent que partiellement les coûts de production et de transport.

Les effets de la libéralisation
    Si le vent de la libéralisation ne s'était pas abattu sur le secteur électrique, l'exploitation hydroélectrique n'aurait vraisemblablement pas subi de changements sensibles jusque vers la moitié du XXIe siècle, lorsque viendront à échéance les concessions de la plupart des grands aménagements hydroélectriques de la Suisse.
    Mais l'ouverture des marchés à la concurrence peut modifier de manière importante les données du problème. La création d'un marché spot, où les prix de gros sont déterminés par la confrontation de l'offre et de la demande et varient tout au long de la journée, changerait les termes de la valorisation des ressources hydroélectriques. Même si les concessions d'eau ne subiront pas de modifications, à cause des «droits acquis» dont bénéficient les exploitants, La séparation complète de la production, du transport et la distribution du courant, qui fait partie des conditions d'ouverture du marché à la concurrence, bouleverserait profondément l'organisation du secteur. En particulier, elle remettrait en cause les «Partnerwerke».
    Par rapport au statu quo, l'effet sur "l'allocation des ressources" sera positif, car dans un environnement économique concurrentiel, les prix sont déterminés par l'offre et la demande et ne comprennent pas de rente de type monopolistique. Vraisemblablement, les redevances d'eau seront aussi libéralisées. Elles pourraient par exemple être liées au prix spot de l'électricité. Les cantons de montagne partageraient ainsi les bénéfices et les risques associés à l'exploitation hydroélectrique. Les investissements dans l'hydroélectrique, qui ont des longs temps de retour, pourraient être pénalisés, car le marché est myope et privilégie l'optique de court terme. Toutefois, dans la mesure où l'on prend en considération les coûts environnementaux des différentes filières énergétiques, l'hydroélectrique pourra continuer à contribuer de manière très importante à l'approvisionnement énergétique de la Suisse. Par ailleurs, la directive du Parlement européen du 19.12.1996 concernant les règles communes pour le marché intérieur de l'électricité admet de manière explicite la possibilité de mettre en service prioritairement les installations les plus respectueuses de l'environnement.
    L'intérêt de la libéralisation du marché de l'électricité réside dans l'opportunité qu'elle offre de remettre en discussion une organisation qui est plus adaptée au passé qu'à l'avenir. Pour comprendre les enjeux et trouver les solutions, il faudra toutefois se rappeler la mise en garde du Prix Nobel Robert Solow: «one ought to be as suspicious of uncritical centralization as of uncritical free-marketeering».

Ses projets de recherche en cours portent sur la libéralisation du marché de l'électricité en Suisse, et l'estimation et la gestion des risques des radiations ionisantes (énergie nucléaire).
Enseigne l'économie politique en SES et à la Faculté des sciences dans le cadre du diplôme en sciences de l'environnement et du certificat de maîtrise en analyse et gestion des risques géologiques.

    Tant en Suisse que dans la plupart des pays industrialisés, la politique environnementale se basait dans le passé essentiellement sur des normes techniques et des réglementations. Actuellement les mesures incitatives, en particulier les taxes écologiques, occupent une large place dans le débat sur la politique de l'environnement. Ainsi, au niveau fédéral, les deux initiatives qui ont abouti en 1995 - l'initiative solaire (qui prévoit une taxe incitative sur les énergies non renouvelables et dont le produit est destiné à encourager l'énergie solaire) et l'initiative énergie et environnement (qui prévoit une imposition des énergies non renouvelables et de l'électricité produite dans les grandes centrales hydrauliques afin d'encourager les économies d'énergie et de freiner le gaspillage) - vont être prochainement inscrites au calendrier des votations. Ensuite ce sera le tour de l'initiative «pour garantir l'AVS - taxer l'énergie et non le travail» dé-posée en 1996 par le parti écologiste suisse. Finalement, la commission de l'économie et des redevances du Conseil national a adopté en novembre 1997 une motion demandant au Conseil fédéral d'élaborer d'ici à l'an 2001 un projet de réforme fiscale écologique.

Inciter plutôt que réglementer
    Cette situation devrait réjouir les économistes qui préconisent depuis longtemps des mesures incitatives plutôt qu'une politique environnementale basée sur des réglementations. Du point de vue théorique, les instruments incitatifs ont un avantage décisif: ils permettent d'atteindre un objectif environnemental, tel que la réduction de certaines émissions polluantes, au moindre coût. En effet, ces mesures font appel au mécanisme de marché qui incite les ménages et les entreprises à réduire les émissions de la manière qui soit économiquement la plus efficace.
    Contrairement aux normes, les instruments incitatifs n'obligent pas le pollueur àadopter un comportement ou une technique déterminée. Entre le paiement d'une redevance ou différentes mesures d'assainissement, il choisira la stratégie la moins onéreuse. Ainsi les assainissements les moins chers seront-ils effectués en premier. Pour arriver à un résultat semblable, l'approche réglementaire nécessiterait la connaissance de toutes les techniques de production utilisées par les entreprises ainsi que l'application d'une réglementation différenciée dans chaque cas - tâche très coûteuse, sinon impossible.
    Les économistes pourront-ils donc se (re) faire une bonne réputation en réussissant dans ce domaine le mariage de l'écologie et de l'économie? Rien n'est moins sûr, car certains amoureux de l'économie ne voient pas cette liaison d'un bon oeil, même s'ils se gardent bien d'exprimer leurs critiques en public. Cela aboutit à une situation cocasse où (presque) tout le monde est d'accord sur le principe des taxes écologiques mais, lorsqu'il s'agit de passer aux actes, de nombreuses oppositions apparaissent. Pourquoi ce double jeu? Tous les adeptes de l'économie de marché s'accordent sur l'idée que des taxes sont préférables, du point de vue de l'efficacité économique, à des réglementations lorsqu'il s'agit de corriger une externalité. Rappelons que l'on se trouve en présence d'une externalité lorsque le comportement d'une entreprise (ou d'une personne) affecte les autres membres de la collectivité (p. ex. par la pollution) et que  l'entreprise  n'en  tient  pas compte dans ses choix. Le rôle de la taxe écologique consiste alors à rappeler au pollueur que la collectivité attache une certaine valeur à l'environnement.
    En revanche, une taxe sur l'énergie, par exemple, a un effet redistributif plus important, et surtout plus visible, que des normes techniques, puisqu'en plus du coût des investissements d'économies d'énergie il faut assumer la charge de la taxe. Il n'est donc pas étonnant que les représentants des industries grandes consommatrices d'énergie fassent beaucoup d'efforts pour combattre l'introduction d'une telle taxe. Ceci peut aboutir, à la fin du processus politique, à une forte dilution de la taxe initialement prévue. Un exemple éloquent d'une telle évolution est donné par le débat sur l'introduction d'une taxe sur le CO₂ en Suisse.

La Suisse fera-t-elle cavalier seul?
    L'effet de serre est dû en grande partie aux émissions de CO₂ qui proviennent d'une consommation excessive de carburants et de combustibles fossiles. Les efforts pour le combattre devraient donc être entrepris à l'échelle planétaire. Malheureusement, la coordination des mesures au niveau international s'avère très ardue car aucun pays ne veut s'engager sans que les autres le fassent. Ce problème se pose également au sein de l'Union européenne, qui a finalement renoncé à l'introduction obligatoire d'une taxe sur le CO₂ au niveau des pays membres. Dans un tel contexte, il s'agit donc de savoir si la Suisse a intérêt à faire cavalier seul.
    Ceux qui préconisent l'introduction unilatérale d'une taxe sur le CO₂ en Suisse considèrent qu'en augmentant le prix de l'énergie, elle incite àdes mesures de rationalisation et au développement de nouvelles technologies. Lors de l'introduction future d'une telle taxe par la communauté internationale, la Suisse aurait déjà réalisé les adaptations nécessaires et pourrait tirer bénéfice de cette avance.
    Cependant, lors d'une première procédure de consultation lancée par le Conseil fédéral en 1994, plusieurs milieux ont manifesté leur opposition. Les organisations patronales demandaient notamment que - pour préserver la compétitivité des entreprises grandes consommatrices  d'énergie  fossile - la Suisse n'introduise pas de taxe sur le CO₂ avant que ses principaux partenaires commerciaux ne prennent des mesures analogues. En réponse à cette exigence, le projet initial du Conseil fédéral prévoyait de réduire la charge de la taxe pour les entreprises des branches concernées. Cette proposition d'exonération partielle n'a cependant pas réussi à satisfaire les milieux patronaux.
    Dans son projet révisé de la loi sur le CO₂, publié en mars 1997, le Conseil fédéral propose d'accorder une exemption de la taxe à des groupes d'entreprises qui prennent l'engagement de limiter volontairement leurs émissions de dioxyde de carbone. De plus, selon ce projet, la taxe sur le CO₂ n'entrera pas en vigueur avant l'an 2004 et elle ne sera alors introduite que s'il est prévisible que l'objectif - une réduction des émissions de 10% entre 1990 et 2010 - ne sera pas atteint par d'autres moyens.
    On peut alors se demander si le projet original de taxe sur le CO₂ garde encore ses vertus thérapeutiques après tant de dilutions successives. En effet, les mesures volontaires de réduction des émissions qui permettraient à certaines entreprises, et surtout à celles consommant beaucoup d'énergie fossile, d'échapper à cette taxe s'apparentent plutôt à l'approche réglementaire traditionnelle et risquent de compromettre son efficacité économique. De plus, l'idée que des mesures volontaires d'économies d'énergie pourraient aboutir au même résultat qu'une taxe est séduisante mais tient plus de la méthode Coué que d'un raisonnement économique. En effet, comme le prix de l'énergie influence la rentabilité des mesures d'économies d'énergie, les entreprises tiennent compte de ce prix dans leurs choix d'investissement (voir encadré ci-dessous). Puisqu'une taxe sur le CO₂ renchérit l'énergie fossile, elle incite àchoisir une technologie de production plus efficiente du point de vue énergétique que celle qui serait adoptée dans le cas de mesures volontaires. 

Projets de recherche en cours:
- projet du FNRS dans le cadre du programme prioritaire environnement: «contribution de la taxation écologique des équipements au développement durable. Évaluation de l'efficience environnementale et de l'efficacité économique d'une taxation écologique des immeubles».
- collabore au cycle de formation du CUEPE «Quels sysfèmes énergétiques pour le XXIe siècle?», et au cours du Diplôme en sciences naturelles de l'environnement de la Faculté des sciences.
 

    Les centrales électriques, les barrages, les conduites forcées ou les pylônes sont les témoins privilégiés d'un certain nombre de concepts fondamentaux qui ont marqué l'histoire de la culture industrielle. Les sites, les plans et l'architecture de ces constructions demandent, d'un point de vue sémiotique, à être lus: ils «racontent» en effet l'histoire d'une intervention humaine dans la nature aux mul-tiples implications. Il existe un impact non négligeable de l'énergie électrique sur le paysage, impact qui doit faire l'objet d'une étude approfondie. Cette analyse sémiotique et esthétique doit s'orienter vers l'élaboration d'une théorie philosophique de l'énergie électrique, tout en tenant compte des considérations techniques nécessaires. L'approche sémiotico-esthétique conçoit les constructions électriques comme un ensemble de signes.
    L'observation de ces objets significatifs est tout d'abord tournée vers le passé: elle inventorie les différents éléments, élabore des typologies, propose des interprétations, opère des comparaisons, etc. Elle doit toutefois également faire face aux problèmes actuels et futurs d'une  présence  importante des constructions électriques dans notre environnement. Quel aspect faudra-t-il en effet donner aux centrales électriques de demain? Proposera-t-on de les masquer, de leur conférer une réalité purement souterraine (une tendance manifeste dans ( la conception des centrales hydroélectriques de l'après-guerre) ou bien s'agira-t-il, au contraire, de mieux les exposer (comme dans la période glorieuse de l'électrification des années vingt) aussi bien dans le paysage urbain qu'à l'intérieur d'une nature de moins en moins vierge? Et si l'on choisissait de les montrer, quelle forme leur donner alors? Faudra-t-il «traduire», extérioriser la technique pour aboutir à une "Neue Sachlichkeit", à une sémantique architecturale réaliste et froide? Devrions-nous «régionaliser» davantage les édifices électriques en prônant l'utilisation exclusive de matériaux locaux? Ou imposer plutôt leur transformation en véritables oeuvres d'art intégrant librement tous les moyens disponibles?

Transformer l'environnement
    Ces problèmes ne relèvent pas seulement de la théorie. Si EDF s'efforce aujourd'hui de réaliser des pylônes à très haute tension qui sont le fruit de concours internationaux, si l'on commence à prendre en compte la beauté de ces objets techniques, c'est que ce changement de perspective exprime clairement le désir d'une société d'interpréter son environnement et de participer à sa transformation. En Suisse aussi la restructuration des centrales électriques ou la surélévation des barrages posent bien des interrogatifs. Mis à part le coût économique et le problème de la biodiversité, les décisions à prendre devront le plus souvent considérer l'aspect esthétique de la construction ainsi que son intégration dans le paysage.
    Une voie possible de la recherche dans ce domaine consiste à proposer des modèles actuels à l'échelle internationale, à indiquer le développement historique aussi bien du point de vue synchronique que diachronique et à analyser des propositions concrètes.

   S'il est vrai que l'interdisciplinarité se justifie parfois pour des raisons de pure recherche fondamentale, elle s'impose le plus souvent dans le cadre de la Cité, car les problèmes posés par celle-ci sont presque toujours complexes et touchent ainsi de nombreux domaines scientifiques: les sciences naturelles et techniques, les sciences humaines et sociales, ainsi que la médecine. Pour y répondre de manière efficace, il est important de mettre en place des structures stables, qui ménagent des espaces institutionnels et financiers adéquats.
    C'est dans cet esprit que, par l'entremise de son Association des professeurs (APUG), l'Université a organisé en 1976 un colloque interfa-cultaire sur le thème de l'énergie. On était alors sous l'effet du premier choc pétrolier, et la question dominante était celle de l'approvisionnement énergétique. N'allait-on pas bientôt manquer de sources d'énergie? Fallait-il recourir massivement à l'énergie nucléaire, ce qui était le thème central de la discussion à cette époque? Y avait-il d'autres solutions, et lesquelles? Sans ce prononcer définitivement sur cette question difficile, l'APUG s'intéressa très vite, à la suite notamment des travaux de Lovins et de Rosenfeld aux Etats-Unis, au potentiel des économies d'énergie et des énergies renouvelables. Aujourd'hui, les préoccupations sur les ressources énergétiques se sont estompées, et on se soucie davantage des effets environnementaux de la consommation d'énergie, notamment l'effet de serre. Mais les économies d'énergie et les énergies renouvelables ont gardé, dans cette nouvelle problématique, une position clef pour l'avenir.

Activité de services et modélisation
    A la suite du colloque de l'APUG, le Rectorat décida de créer un Centre universitaire, et en confia la création au professeur Bernard Giovannini. C'est ainsi que le CUEPE vit le jour en 1977. Les débuts d'une institution sont toujours difficiles, il faut établir des orientations et trouver des sources de financement. Dès le début, le CUEPE s'est orienté vers une activité de services à la collectivité, notamment pour les besoins de l'Office fédéral de l'énergie et de l'administration cantonale.
    Les premières recherches à caractère interdisciplinaire se développèrent dans le domaine de la modélisation de la consommation d'énergie. Elles débutèrent avec des travaux prospectifs sur la demande d'électricité, à la demande de la Commission fédérale de l'énergie dans le cadre de l'évaluation de la preuve du besoin pour la construction de la centrale nucléaire de Kaiseraugst. Par la suite, l'Office fédéral de l'énergie confia au CUEPE le mandat de préparer des perspectives énergétiques, d'abord pour l'Office, puis également pour le groupe d'experts «Scénarios énergétiques» chargé d'étudier les ef-fets à long terme des différentes politiques de l'énergie dans le cadre des initiatives antinucléaires. La préparation de ces perspectives demandait d'introduire, à côté des facteurs explicatifs figurant dans les modèles économétriques, aussi des facteurs techniques comme les caractéristiques des bâtiments, le rendement énergétique des appareils, la consommation spécifique des véhicules, etc. Ce fut ainsi que se développa la première collaboration interdisciplinaire au sein du CUEPE, pour l'élaboration de modèles technico-économiques.
    Ce thème de recherche s'avéra particulièrement fructueux. Au plan scientifique, il inspira de nombreuses publications dont trois thèses de valeur (1). Au plan pratique, il permit de satisfaire à une demande grandissante de perspectives énergétiques en provenance des secteurs énergétique et gouvernemental. La recherche du CUEPE dans ce domaine reste très active et innovatrice. Elle poursuit l'intégration des méthodes et modèles des économistes et des ingénieurs tout en élargissant la problématique de la modélisation des besoins énergétiques aux aspects institutionnels et culturels (2).

L'énergie solaire au service des bâtiments
    En parallèle à l'essor de ce premier thème de recherche interdisciplinaire, le CUEPE posait les jalons d'un deuxième domaine de recherche qui allait susciter une collaboration interdisciplinaire, impliquant, cette fois, les architectes et les physiciens. Associé très tôt aux activités du CUEPE, le professeur Guisan développa des mesures de l'ensoleillement à Genève et l'étude des technologies permettant de tirer profit de ce gisement énergétique dans le domaine bâti, d'abord au sein du Groupe de physique appliquée, puis par la mise en place d'un groupe de chercheurs en systèmes énergétiques dans le cadre du CUEPE. Tout au long de la dernière décennie, ces recherches se sont multipliées en dotant le CUEPE d'une compétence technique et pratique de haut niveau en matière de systèmes énergétiques pour les bâtiments, comme les capteurs solaires thermiques ou photovoltaïques, le stockage saisonnier de l'énergie solaire, l'architecture solaire ou encore le rafraîchissement passif des immeubles. Cette accumulation d'expérience a été réalisée grâce aux talents d'animateur d'équipes déployés par le professeur Guisan jusqu'à sa récente retraite. Elle fait désormais partie des acquis durables du CUEPE et elle compte parmi ses marques de visibilité.
    Constamment sollicité par des demandes pressantes d'études appliquées au service de la Cité, le CUEPE n'a développé que lentement des activités d'enseignement postgrade et de formation continue. Mis en place dès la création du CUEPE, le séminaire de recherche consacré à des sujets pluridisciplinaires d'intérêt pour les chercheurs et les praticiens du secteur énergétique a été étoffé, dès 1989, par une «Journée» thématique annuelle dont le succès de participation n'a cessé de s'amplifier. Depuis cette année académique, un autre progrès significatif a été réalisé par l'organisation d'un ensemble cohérent de sujets de séminaires et de journées annuelles couvrant la problématique de l'approvisionnement énergétique au siècle prochain et de ses conséquences environnementales et sociales. Ce recentrage de l'activité d'enseignement et de formation du CUEPE autour d'un thème fédérateur a permis d'offrir, à ressources constantes, un cycle de formation biennal sur le thème «Quels systèmes énergétiques pour le XXIe siècle?» apprécié par un public nombreux de professionnels, d'enseignants, de chercheurs et d'étudiants.
    Né au lendemain du premier choc pétrolier, le CUEPE s'est, dès le début, attaché à développer un regard multidisciplinaire critique sur le problème de l'approvisionnement énergétique de nos sociétés, avec en point de mire la collaboration inter-disciplinaire entre scientifiques des sciences de la nature et de la technique, d'une part, et sciences de l'homme et de la société, d'autre part. Avec un recul de deux décennies, on constate que le CUEPE a su progresser dans la voie de la recherche interdisciplinaire au service de la collectivité. En adoptant une approche pragmatique des problèmes et avec un souci constant d'être proche des bénéficiaires de la recherche, il a également contribué à jeter des passerelles entre le monde académique et celui de la pratique.

(2) On trouve une description succincte des recherches en cours dans le dernier rapport d'activité du CUEPE, que l'on peut se procurer auprès de son secrétariat.