Chaque homme, pour vivre, pour faire fonctionner son corps, a besoin d'énergie.
Vous, moi, le réfugié qui se trouve en Syrie, chacun a besoin d'énergie.
La quantité d'énergie dont on a besoin,
je peux l'exprimer en une certaine quantité, c'est 25 cl d'essence.
C'est l'équivalent énergétique qu'on consomme tous les jours
et dont on a besoin.
La société, notre civilisation, a développé
un ensemble de technologies qui nous permettent de garantir notre confort
et qui vont dépenser beaucoup plus d'énergie.
D'une part, on va produire des déchets ;
chacun d'entre nous produit 2 kg de déchets par jour
dont 30% sous forme de déchets organiques,
qui est le résidu de la nourriture que l'on a absorbée,
la nourriture que la nature nous a donnée.
On va consommer de l'énergie, 5L de pétrole par jour, en moyenne en Suisse.
Le problème, c'est qu'on le brûle et qu'on hérite du CO2. 14 kg par jour.
Vous devez imaginer que si c'était du solide, vous devriez, tous les matins,
partir avec deux packs de six bouteilles d'eau
et les mettre sur le trottoir.
Par chance, c'est du gaz donc ça part dans l'atmosphère, on ne le voit pas,
on a trop tendance à l'oublier,
mais il s'accumule dans l'atmosphère.
Alors nous, on ne sent pas l'effet mais TEDx, qui est là, observe déjà l'effet.
On s'est dit que c'était important de sauver TEDx et de trouver une solution
et donc d'essayer de limiter les émissions de CO2.
Pour ça, il faut étudier le système énergétique.
On a pris la Suisse et on a regardé
où l'on consommait l'énergie en Suisse.
47% de la consommation énergétique de la Suisse est pour nous chauffer,
nous éclairer dans les bâtiments.
Cette consommation énergétique est principalement en hiver.
En hiver, il fait froid, on doit chauffer,
et principalement sous forme de chaleur.
Seulement 25% de notre consommation énergétique
est sous forme d'électricité, le reste, c'est de la chaleur.
À ces 47%, je vais ajouter les besoins de mobilité
qui dépensent 36%
et le moteur de notre société, l'industrie, qui, elle, a besoin
d'une vingtaine de pourcents pour fonctionner.
Le carré qui est là, c'est 100L d'essence par habitant,
et chaque carré rouge est associé à une émission de CO2.
Si on regarde la ville, elle a tendance à concentrer la population.
On dit qu'à l'avenir, il y aura 75%
de la population qui vivra dans des villes.
Si elle concentre la population, elle va occuper l'espace.
À Genève, chaque mètre carré
de surface au sol correspond à également un mètre carré
de surface chauffée.
Ça veut dire qu'on va dépenser de l'énergie.
La valeur, si je prends la moyenne suisse,
c'est 260 millions de litres par an
pour la population du centre-ville de Genève.
C'est 1 million de tonnes de CO2 qui est émis.
La ville va également produire des déchets,
100 000 tonnes de déchets solides,
plus 40 000 tonnes de déchets organiques,
et elle a des opportunités.
À Genève, on a le lac, d'une part,
et d'autre part, on a du soleil qui éclaire toutes nos toitures.
Et si on transforme la quantité d'énergie
qu'on reçoit tous les jours en litres d'essence,
on constate qu'on a 620 millions de litres d'essence
qui nous arrivent sur le toit chaque année.
On voit qu'on a plus d'énergie disponible
que d'énergie qu'on consomme aujourd'hui.
Alors on s'est posé la question avec mes collègues
et des partenaires industriels
de savoir si on pouvait rendre la ville réellement autonome
en énergie.
Autonome en énergie, ça veut dire
qu'on voudrait bien ne plus avoir d'émission de CO2,
on voudrait ne plus devoir importer de l'énergie,
on voudrait bien également ne pas devoir abattre tous les bâtiments
et tous les reconstruire,
on voudrait bien utiliser la ville telle qu'elle est,
et on voudrait bien évidemment ne pas se ruiner.
Alors comment est-ce qu'on a fait ?
En tant qu'ingénieur, la première chose,
c'est de regarder les besoins.
On n'a pas besoin d'énergie et le mieux serait de ne pas en avoir besoin.
On va regarder quelle est la quantité minimum dont on a besoin.
On va appeler la science et la thermodynamique.
Ce thermodynamicien français, qui est Carnot,
a montré que pour chauffer un bâtiment à 21°C
lorsqu'on a un environnement qui se trouve à 0°C,
on a besoin d'acheter une unité d'énergie
pour en délivrer 10.
C'est un élément important
car ça permet de nous guider et de nous donner une motivation.
La motivation, elle se trouve où ?
Si je regarde la quantité d'énergie que je dépense dans une très bonne chaudière
qui a 90% de rendement, qui utilise du gaz
donc qui brûle et qui produit du CO2,
je vois que pour la même quantité de chaleur,
c'est-à-dire 10 unités, je dois en acheter 11.
La question qui se pose là est :
pourquoi est-ce qu'on consomme 10 fois plus que le minimum
que la thermodynamique nous indique
et, en plus, en émettant du CO2 ?
La réponse, elle se trouve dans la pompe à chaleur.
Qu'est-ce que c'est ?
Vous avez tous un frigo chez vous.
Le frigo fonctionne selon le principe suivant :
vous prenez de l'électricité,
vous allez extraire de la chaleur pour refroidir l'intérieur du frigo
et vous allez chauffer votre pièce.
La pompe à chaleur fait la même chose :
elle va prendre la chaleur qui se trouve dehors et, grâce à l'électricité,
va augmenter la température et vous chauffer.
La thermodynamique nous dit deux choses,
la première, c'est que plus la température à laquelle on doit chauffer est basse,
moins on devra dépenser d'énergie
et c'est pour ça qu'on vous recommande d'installer des chauffages
à basse température
et pas des chauffages à haute température.
La thermodynamique nous dit également que
plus haute est la température de la source, donc de l'environnement,
mieux c'est.
Le problème est qu'il faut trouver cette source.
La ville est très dense,
il y a plein de bâtiments,
et c'est très difficile de faire une seule pompe à chaleur.
L'idée qu'on a développée est de dire :
on va couper la pompe à chaleur en deux,
d'un côté, une pompe à chaleur
qui va trouver les bonnes sources de chaleur dans l'environnement.
Par exemple, si j'ai de l'eau dans le lac,
dans une rivière ou dans le sol,
je vais extraire cette chaleur,
et je vais la transporter à l'endroit où j'en ai besoin,
et puis là je vais utiliser une deuxième pompe à chaleur
qui va satisfaire juste le niveau de température dont j'ai besoin.
Vous avez un chauffage à basse température,
vous paierez moins que celui qui a un chauffage à plus haute température.
Et l'idée pour transporter la chaleur, c'est d'utiliser le CO2.
Ce qu'on va faire, c'est utiliser deux tubes :
un tube avec du CO2 à l'état liquide, un tube avec du CO2 à l'état vapeur,
on va prendre la vapeur et on va la condenser et, de cette manière-là,
on va délivrer de la chaleur
et utiliser une pompe à chaleur pour arriver à la température
dont on a besoin.
Si maintenant on veut refroidir, je peux prendre le liquide
et je peux l'évaporer.
Je vais ainsi pouvoir refroidir directement mes bâtiments.
Comme ils sont connectés par un tuyau, je peux aussi refroidir
le bâtiment qui a besoin d'être refroidi avec celui qui a besoin d'être chauffé,
ce qui me permet, finalement, de récupérer pas mal d'énergie.
Ensuite, sur le chemin, on va identifier quelles sont toutes les bonnes sources
de chaleur dont on dispose, par exemple l'eau usée qui sort de votre maison
à environ 20°C peut être utilisée pour chauffer les bâtiments,
l'eau du lac, l'eau qui sort de la station d'épuration ou la géothermie.
Maintenant j'ai un système qui va me permettre d'échanger
l'énergie entre les différents preneurs.
Un autre élément important est que j'utilise du CO2.
Le CO2 a une grande densité énergétique : on n'a pas besoin de gros tuyaux.
On va pouvoir mettre des tuyaux dans les trottoirs
et on ne doit pas les enterrer car le CO2 ne gèle pas.
On n'a pas à descendre très profond.
On peut donc faire des trottoirs préfabriqués
qui permettront de transporter l'énergie dont vous avez besoin.
On a donc un système complexe qui nous permet, grâce à une pompe à chaleur,
de se chauffer, qui permet d'être directement refroidi,
qui permet de faire la réfrigération dans les centres commerciaux,
par exemple, où l'on a besoin de frigos ou de congélateurs,
qui permet également de récupérer la chaleur de nos déchets
lorsqu'on va les brûler
et qui utilise toutes les opportunités offertes par l'environnement.
La question est :
est-ce que c'est plus efficace que le système traditionnel ?
Pour ça, on a fait une application,
c'est un quartier de Genève où il y a des bureaux, des logements, des banques,
des commerces - pour ceux qui connaissent, c'est les « Rues Basses » -
on a calculé la quantité d'énergie nécessaire et dépensée aujourd'hui
pour se chauffer et se refroidir, on voit qu'on a besoin de 12 unités d'énergie :
10 sous forme de chaleur et de gaz naturel et 2 sous forme d'électricité.
On peut voir également que le gaz naturel est principalement utilisé en hiver,
alors que l'électricité est utilisée en été pour refroidir.
Le même système avec le réseau CO2 n'a besoin que de 2 unités ;
on a fait un facteur 6 dans la consommation énergétique.
On n'a besoin que de 16% de la quantité d'énergie que l'on consomme aujourd'hui
sans changer les bâtiments,
il est évident que si l'on isole les bâtiments, on profitera d'un facteur
multiplicatif supplémentaire.
Bien sûr, tout le monde nous a dit : « Oui mais ça va coûter trop cher. »
Et la réponse est : « Oui ça vous coûte très cher pour le moment. »
En fait, le système que l'on propose coûtera moins cher et sera profitable,
alors que le système d'aujourd'hui n'est pas profitable.
Maintenant, j'ai presque atteint mon objectif.
En réalité, j'ai de l'électricité que je dois apporter au système,
donc pas encore tout à fait autonome.
J'ai de l'électricité que je dois apporter en hiver.
Comment fait-on de l'électricité en hiver ?
On peut la faire en l'important de l'extérieur, mais à ce moment-là,
on va émettre beaucoup de CO2 et je perds déjà pas mal de bénéfice.
Je peux aussi utiliser des nouvelles technologies, comme le cycle combiné à gaz
qui a une meilleure efficacité et émet beaucoup moins de CO2
parce qu'il utilise le gaz naturel.
Je peux aussi dire : « Pourquoi ne pas utiliser les énergies renouvelables
pour entraîner mes pompes à chaleur ? »
Mais les énergies renouvelables sont surtout disponibles en été,
le soleil brille en été et beaucoup moins en hiver.
On peut utiliser un autre type de technologie.
L'EPFL a breveté un nouveau concept qui combine une pile à combustible
avec une turbine à gaz qui a un rendement électrique de 80%,
bien supérieur à la meilleure centrale à gaz, et qui sépare le CO2 gratuitement.
Donc maintenant j'ai du CO2 qui est dans un tube,
et ça tombe bien puisque j'ai justement un tube.
J'ai de la chaleur résiduelle puisque j'ai 80%, il me reste 20% et ça tombe bien
puisque j'ai de quoi la transporter vers mes utilisateurs.
J'ai un système qui me permet de faire de l'électricité, de capturer du CO2,
et de faire mes besoins de chaleur.
Mais j'utilise encore du carburant fossile parce que j'utilise du gaz naturel.
Alors là il faut retourner à l'histoire et voir les cadeaux de Mère Nature.
La Nature nous a apporté deux choses.
D'un côté, on a un trésor. Le trésor est quelque chose qui ne se remplit jamais.
Il est là et on peut juste l'utiliser, et c'est ce qu'on fait :
on prend une partie du trésor et on le brûle pour faire du CO2.
Et TedX n'est pas très content, en fait.
Ce que vous pouvez constater, c'est que le réservoir s'est vidé
et personne ne le remplit.
Ça veut dire que nos enfants auront moins que ce que nous avons reçu de nos parents.
On peut regarder aussi le compte courant et le compte épargne de la Nature,
les énergies renouvelables.
On en a de différentes sortes.
On a du soleil, du vent, de l'eau et de la biomasse.
La biomasse est un peu le compte épargne,
elle est disponible sous forme stockée.
Je peux prendre la biomasse et la convertir en gaz.
Il y a des procédés biologiques, chimiques,
qui permettent de convertir la biomasse en gaz.
Si le procédé n'est pas efficace, il va libérer de la chaleur,
et j'ai un tuyau qui permet d'utiliser la chaleur,
donc ça sera parfait si j'ai besoin de chaleur.
Et le gaz, je vais pouvoir l'utiliser dans les piles à combustible.
Je vais aussi essayer d'apprendre de la Nature,
et si je réfléchis bien, j'ai besoin d'énergie, où est-ce que je la trouve ?
Dans la nourriture qui est de l'énergie qui est stockée.
Je ne sens pas les variations du soleil, qui varie d'heure en heure
et de saison en saison.
Comment la nature a réalisé ça ? Elle a fait la photosynthèse.
Elle a pris du CO2 dans l'atmosphère,
elle a utilisé les photons qui venaient du soleil, de l'eau,
et elle a fait des hydrates de carbone qui sont ma nourriture,
ou qui sont aussi les arbres.
On peut faire la même chose avec un système technique :
je peux prendre le soleil, je peux le transformer en électricité
avec des cellules photovoltaïques, je peux les prendre,
prendre du CO2 et de l'eau, et faire du méthane.
Et je vais faire prendre du CO2 que j'ai stocké,
et faire du méthane à l'état liquide que j'ai stocké.
Je vais avoir un système qui va devenir un peu complexe, parce qu'en été,
je vais prendre du CO2 liquide, et je vais faire du méthane liquide
avec le soleil qui brille ;
en hiver, je vais prendre le méthane liquide,
et le faire passer dans la pile à combustible
pour produire l'électricité dont j'ai besoin pour me chauffer et m'éclairer,
et je vais capter le CO2,
le ramener dans mon tuyau et le convertir en CO2 liquide.
Si je fais ça, je vais avoir un système qui va paraître super-compliqué
mais n'oubliez pas que vous avez chez vous, tous les jours,
plusieurs tuyaux qui arrivent.
Vous avez le câble d'électricité, le câble internet,
vous avez aussi l'eau potable et l'eau usée qui part de chez vous,
donc rajouter un tuyau n'est pas nécessairement si compliqué que ça.
On a un système qui permet de chauffer, de nous refroidir, de réfrigérer,
de valoriser tous nos déchets
et de stocker l'énergie solaire que l'on va produire sur toutes nos toitures,
en été, pour la rendre disponible en hiver.
Si je fais ça, j'ai un système qui va devenir entièrement autonome en énergie.
Avant j'avais un système qui brûlait une grande quantité d'énergie
pour satisfaire mes besoins, qui émettait beaucoup de CO2 et qui vidait mon trésor.
Aujourd'hui, avec un investissement, je dois installer une nouvelle infrastructure
avec des pompes à chaleur, des piles à combustible et du stockage,
je vais pouvoir satisfaire les mêmes besoins,
je n'ai pas changé les bâtiments, je n'ai pas changé votre confort,
vous aurez toujours la même température dans toutes vos pièces,
vous aurez simplement des panneaux solaires sur le toit,
des piles à combustible qui vont produire de l'électricité à base du méthane
qui a été produit pendant l'été.
Vous allez récupérer la chaleur de l'eau chaude que vous avez envoyée à l'égout
car vous allez pouvoir l'utiliser dans les pompes à chaleur,
vous allez récupérer l'énergie de vos déchets, et à la fin,
en fait, vous serez exportateur d'une électricité sur commande.
C'est-à-dire que vous pourrez décider quand vous l'exportez,
quand vous en avez trop et elle sera stockée sous forme de méthane.
Pour la petite histoire,
la quantité de stockage nécessaire est dix fois plus petite
que la quantité des citernes nécessaires qui sont dans tous les bâtiments
si on chauffait tout avec du mazout.
Et ce sera ma conclusion.
TEDx peut nous dire merci.
Parce que si vous êtes capable de transformer la ville
en un producteur net d'électricité sans émission de CO2,
il a peut-être une chance de retrouver un autre bloc de glace plus sécurisé.
Merci beaucoup.
(Applaudissements)