Eau et énergie : de l’interdépendance à la nécessité

Aquanomics, un rapport récent de GHD, a estimé les répercussions économiques associées aux sécheresses, aux inondations et aux tempêtes violentes. Le principal constat est que le produit intérieur brut (PIB) de plusieurs grandes économies ou régions industrialisées (États Unis, Canada, Chine, Royaume Uni, Moyen Orient et Australie) pourrait subir des pertes totalisant 5,6 billions de dollars entre 2022 et 2050. Les systèmes énergétiques à eux seuls risquent de perdre plus de 237 milliards de dollars d’ici à 2050. Bien qu’il soit difficile de prédire avec certitude les effets des changements climatiques, les systèmes énergétiques et hydriques seront soumis à des contraintes et à des pressions croissantes en raison de la variabilité et de l’incertitude des régimes climatiques. Pour renforcer la résilience de ces systèmes, il faudra de nouvelles mesures visant à accroître leur capacité d’adaptation afin d’éviter des interruptions majeures causées par des menaces liées à l’eau.

L’un des défis les plus importants auxquels nous sommes confrontés est la surexploitation des ressources en eau. Un constat préoccupant s’impose : cette situation pourrait compromettre l’avenir de certaines technologies d’énergie verte. Des technologies comme l’hydrogène vert et les centrales à réserve pompée cherchent à exploiter le potentiel de l’eau tout au long de leur chaîne de valeur. Or, les régions où les ressources en eau sont limitées se heurtent à un dilemme de taille : comment assurer des sources d’eau et d’énergie fiables et finançables? Il s’agit d’un facteur de risque déterminant pour les technologies cruciales nécessaires à la transition énergétique.

Les menaces liées à l’eau sont intrinsèquement liées à l’emplacement géographique, qu’il s’agisse d’un excès ou d’un manque d’eau. Chaque région est confrontée à un ensemble unique de défis. L’enjeu central est le suivant : si les ressources en eau et les répercussions des menaces hydriques sont mal gérées, elles représentent un risque majeur susceptible de freiner ou de compromettre les efforts de décarbonisation de nos systèmes énergétiques. Les enjeux sont considérables, et l’urgence d’agir face aux changements climatiques est manifeste.

La solution à ces défis repose sur deux volets et peut générer des retombées considérables. En gérant rigoureusement les risques liés à l’eau, nous pouvons améliorer la faisabilité de nouvelles pratiques de gestion et d’infrastructures, attirer de nouveaux investisseurs et renforcer l’adhésion des parties prenantes. Cela contribuera également à assurer la durabilité et la résilience à long terme de nos systèmes énergétiques et hydriques. Si nous y parvenons, nous pourrons créer une situation gagnant-gagnant : réduire les risques financiers et mieux protéger ces systèmes essentiels contre les chocs.

Dans notre quête d’un avenir durable, nous devons adopter des pratiques de gestion globales et des solutions technologiques innovantes afin de réduire notre dépendance aux systèmes hydriques et énergétiques. En reconnaissant l’interdépendance de ces deux ressources, nous pouvons œuvrer à un avenir plus équitable et plus résilient. Notre vision de l’avenir doit placer la durabilité au premier plan, en reconnaissant que l’eau et l’énergie ne sont pas de simples ressources essentielles, mais bien les fondements dont dépendent notre croissance et notre bien-être.

Les dommages causés aux infrastructures par des tempêtes violentes, des inondations ou des sécheresses peuvent limiter la capacité opérationnelle des réseaux d’eau et d’énergie. Lorsqu’une tempête majeure frappe ou que des inondations surviennent, les infrastructures de production d’électricité et de traitement de l’eau peuvent être endommagées, ce qui entraîne des coûts de remise en état élevés. Cela crée également des situations dangereuses pour la santé publique lorsque les stations d’épuration des eaux cessent de fonctionner ou que des pannes d’électricité surviennent pendant des épisodes de chaleur extrême.

Les sécheresses prolongées peuvent compromettre l’approvisionnement en eau de régions entières. Cela concerne non seulement l’eau destinée aux usages agricoles et domestiques, mais aussi celle nécessaire à la production d’énergie. La production d’hydroélectricité peut être fortement touchée, et l’eau de refroidissement utilisée dans les centrales électriques peut se raréfier. L’augmentation des températures, l’accroissement de l’évapotranspiration et la diminution de l’humidité des sols sont autant de facteurs qui réduisent la quantité d’eau dans les bassins versants locaux ou régionaux plus vastes. Lorsque les sécheresses passent d’un phénomène ponctuel à une situation à long terme, les gouvernements et les municipalités ont souvent recours à des solutions plus énergivores pour assurer l’approvisionnement en eau, comme le dessalement, le pompage accru des eaux souterraines ou le transport de l’eau sur de longues distances à l’aide de canaux et de conduites, afin de répondre aux besoins en eau potable, en irrigation des cultures et en production d’électricité. Or, ces solutions exigent elles-mêmes un approvisionnement énergétique fiable et important pour être viables, ce qui peut engendrer des boucles de rétroaction négatives au sein du système eau énergie.

La hausse des températures exerce également une pression accrue sur les réseaux électriques, car un nombre croissant de régions doivent recourir à la climatisation pour demeurer habitables durant les périodes les plus chaudes de l’année. Cette situation entraîne une demande supplémentaire sur les réseaux, qui nécessitent davantage d’eau pour la production et le refroidissement de l’énergie. Il en résulte une boucle de rétroaction dans laquelle l’augmentation des températures accroît les émissions de CO2, ce qui entraîne une augmentation des températures, et donc, de la demande sur les réseaux électriques. La décarbonisation des systèmes énergétiques actuels devient donc primordiale pour lutter contre cette boucle de rétroaction.

Il ne fait aucun doute que les catastrophes naturelles destructrices et dangereuses continueront de se produire avec une fréquence accrue, exposant davantage les faiblesses et la vulnérabilité de nos réseaux d’eau et d’énergie face aux chocs externes. Il est essentiel de renforcer la résilience de ces deux systèmes, car ils sont étroitement interreliés : un choc affectant l’un peut se répercuter sur l’autre et en amplifier les conséquences. Cette interdépendance pose un défi majeur pour la planification de la gestion des risques, surtout si la nature profondément liée de ces systèmes n’est pas encore pleinement comprise. L’adoption d’une approche intégrée axée sur les besoins en eau et en énergie permettrait de renforcer ces systèmes, de corriger les lacunes de gestion et de réduire l’incertitude qui caractérise ces infrastructures essentielles. En misant sur la résilience, nous serons mieux en mesure d’affronter les défis inévitables à venir et de nous en remettre.

L’hydrogène vert est un concept révolutionnaire qui constitue une forme essentielle de stockage des énergies renouvelables, comme l’énergie éolienne ou solaire. Cette approche novatrice permet de stocker et de transporter de l’énergie propre afin de l’utiliser ultérieurement ou à d’autres endroits. L’hydrogène vert se distingue par son potentiel à faciliter la circulation des énergies renouvelables, ou « énergies vertes ». Il ouvre la voie à de nouvelles possibilités en matière de distribution et d’utilisation de l’énergie, notamment pour la décarbonisation de procédés industriels comme la production d’acier vert et d’engrais.

Toutefois, il est essentiel de reconnaître que l’eau joue un rôle central dans la production d’hydrogène vert. Elle est nécessaire à la fois comme matière première et pour le refroidissement, bien que ce dernier dépende fortement de l’emplacement et de la technologie choisis pour les installations de production. Les besoins en eau liés au refroidissement dépassent souvent largement ceux requis pour la production d’hydrogène : ils peuvent représenter de cinq à dix fois le volume d’eau utilisé comme intrant.

Reconnaître ce défi constitue un élément clé du développement technique et de l’optimisation de l’industrie de l’hydrogène. En améliorant l’efficacité énergétique des procédés de conversion de l’hydrogène, il est possible de réduire considérablement les besoins en refroidissement et les volumes d’eau associés. Cette perspective ouvre des avenues prometteuses, où les innovations technologiques du secteur de l’hydrogène peuvent contribuer à diminuer la consommation globale d’eau, créant des retombées positives pour les ressources hydriques et la durabilité. Les innovations en matière d’efficacité peuvent ainsi atténuer la pression potentielle sur les ressources en eau et orienter l’industrie de l’hydrogène vers un avenir plus durable et plus respectueux de l’eau.

L’hydrogène vert représente une solution novatrice pour le stockage et le transport de l’énergie. Néanmoins, sa production exige une prise en compte rigoureuse de l’utilisation de l’eau et de ses incidences sur les ressources hydriques locales et régionales, en particulier lorsque les installations dépendent de sources d’eau douce naturelles. Cela permet de résoudre le problème de la sécurité et de la fiabilité de l’approvisionnement en eau, devient alors un facteur déterminant dans le choix des sites de production d’hydrogène. À défaut d’une gestion adéquate de ce risque critique dès les étapes de faisabilité et de planification, l’accès à l’eau peut constituer une faille majeure compromettant la viabilité des projets.

La situation du fleuve Colorado, dans le sud ouest des États Unis, illustre clairement la complexité des interactions entre l’eau et l’énergie, en particulier l’hydroélectricité. Le fleuve fournit de l’eau et de l’électricité à près de quarante millions de personnes réparties dans sept États américains et au Mexique. En raison d’une sécheresse prolongée et de la surexploitation des ressources du fleuve, les niveaux d’eau des réservoirs du lac Powell et du lac Mead, situés en amont des barrages de Glen Canyon et de Hoover, chutent de façon alarmante. À mesure que les niveaux d’eau diminuent, la capacité de production d’électricité s’amenuise. Si le niveau d’eau descend sous l’entrée des turbines, aucune électricité ne peut être produite. S’il descend sous les évacuateurs standards du barrage, aucune eau ne peut plus être évacuée. On parle alors de « réserve morte ».

Les efforts visant à stabiliser les niveaux d’eau des réservoirs derrière les barrages nécessitent des négociations complexes entre les deux pays, les sept États, de nombreuses communautés autochtones, des districts d’irrigation, des entités gouvernementales et des municipalités revendiquant des droits sur les eaux du fleuve.

Les conséquences d’une situation de réserve morte seraient catastrophiques pour les populations qui dépendent de l’électricité produite par les barrages pour la production alimentaire, ainsi que pour les écosystèmes du fleuve et de ses rives. Les répercussions politiques seraient également sans précédent et exigeraient l’intervention du gouvernement fédéral et d’autres organismes publics de gestion.

La sécheresse qui sévit dans le fleuve Colorado a des répercussions à la fois sur les systèmes hydriques et énergétiques. Il n’existe pas de solution simple à ce problème, d’autant plus que de nombreux groupes de parties prenantes et des ONG participent aux processus décisionnels liés au fleuve. Ce fleuve constitue un exemple frappant de la complexité parfois étonnante des systèmes d’eau et d’énergie, et de la manière dont leur interdépendance peut entraîner des conséquences profondes, durables et souvent imprévues pour les communautés, l’environnement naturel, les producteurs alimentaires et la production d’énergie. Cette situation n’est pas unique au fleuve Colorado : des exemples similaires ont lieu ailleurs dans le monde, notamment sur le Nil et le Mékong, où des enjeux comparables se produisent.

En considérant la relation entre l’eau et l’énergie comme une nécessité – et non comme un simple point de convergence –, nous pouvons adopter une approche plus globale de ces deux éléments essentiels et concevoir des systèmes plus adaptatifs et plus résilients. En faisant tomber les barrières entre ces deux secteurs, il est possible de réaliser des gains d’efficacité en eau et en énergie, plutôt que des compromis où aucune des deux industries n’est réellement gagnante. Comprendre les liens qui unissent l’eau et l’énergie est fondamental à mesure que nous transformons nos systèmes énergétiques en vue d’un avenir carboneutre, tout en composant avec les effets croissants des inondations, des sécheresses et des tempêtes. Si nous faisons bien les choses, tout le monde y gagnera.