123 – L’efficience et la résilience.

Nous avons vu que les sociétés humaines évoluent suivant des cycles de transformations au cours desquels elles mémorisent de l’information qui leur permet d’améliorer leur bien être en dissipant davantage d’énergie. C’est le progrès scientifique et technique. Dans mon billet 121, j’ai montré que ce processus a un rendement analogue au rendement de Carnot d’une machine thermique. Il est d’autant plus grand que l’accroissement d’énergie dissipée par bit d’information mémorisée est élevé. Ce rapport mesure le progrès dit technique. Il exprime la température de sa « source chaude ».

Mais plus une société dissipe de l’énergie, plus elle fait évoluer son environnement. Elle ne peut se maintenir qu’en mémorisant constamment de l’information nouvelle. Elle le fait grâce à la recherche dite fondamentale. L’énergie requise par bit d’information nouvelle supplémentaire représente la température de sa source froide. Plus celle-ci croît, plus le rendement de Carnot de la société décroît. Pour maintenir un bon rendement de Carnot, une société doit développer sa recherche fondamentale tout en évitant de dissiper trop d’énergie, c’est-à-dire en limitant ses développements techniques aux besoins fondamentaux: ceux qui améliorent le bien-être de chacun.

Pour les lecteurs qui trouve ce raisonnement trop abstrait, j’ai décrit mon expérience personnelle dans mon billet 122. Bien qu’ayant effectué mes recherches au sol, j’ai toujours été en contact étroit avec la recherche spatiale, et j’ai montré à quel point je trouvais le coût de cette recherche excessivement élevé. D’autres lecteurs trouveront cette approche trop personnelle et subjective.

Je propose aujourd’hui une troisième approche intermédiaire entre la physique (le rendement de Carnot) et la vie de tous les jours (mon expérience personnelle). Cette approche repose sur la biologie. Tous les écosystèmes oscillent entre l’efficience et la résilience. Cela correspond à deux types de sélection naturelle appelés sélection K et sélection r [1]. La sélection K favorise les organismes les plus efficients, tandis que la sélection r favorise les plus résilients. Le physicien danois Per Bak a montré que c’est une propriété générale de tous les systèmes auto-organisés qu’il a baptisée « criticalité auto-organisée ». Cette propriété s’applique aux sociétés humaines.

Je pense que nos sociétés occidentales viennent de traverser une période de sélection K. Celle-ci favorise les sociétés qui dissipent l’énergie avec le plus d’efficacité. Elle a favorisé l’essor de l’aviation, puis de la recherche spatiale. La sélection K favorise la formation de gros organisme, ceux-ci dissipant plus d’énergie que les petits. Elle a ainsi favorisé la création de la communauté européenne. De telles sociétés ne peuvent se maintenir qu’en mémorisant toujours plus d’information. Cela explique le développement de l’informatique et la loi de Moore. Mais plus une société mémorise d’information, plus elle devient complexe et nous avons vu que plus une société devient complexe, plus elle a tendance à s’effondrer.

En s’effondrant, une société se divise en sociétés plus petites et plus adaptables. Les exemples abondent depuis l’effondrement de l’empire romain jusqu’à l’effondrement du bloc soviétique, en passant par l’effondrement des empires coloniaux. Le même processus s’applique aux sociétés occidentales. Ayant dissipé plus d’énergie que les autres, elles sont plus susceptibles de s’effondrer. C’est hélas le cas de l’union européenne qui, plus récente, reste plus fragile que les autres. On le voit déjà: face au réchauffement climatique, la France et l’Allemagne ont des stratégies différentes.

Du point de vue biologique, l’effondrement d’une société correspond au passage de la sélection K à la sélection r. La première favorise son efficience, la seconde favorise sa résilience, c’est-à-dire sa faculté d’adaptation. Cela s’applique aux sources d’énergie. Pour des raisons d’efficacité, l’énergie nucléaire conduit à la création d’une centaine d’usines tout à fait performantes, mais très peu résilientes: elles sont à la fois couteuses à installer et couteuses à entretenir. En cas d’incident, des régions étendues peuvent se retrouver privées d’électricité.

Potentiellement beaucoup plus nombreuses et dispersées, les éoliennes sont bien plus résilientes. Faciles à entretenir et à remplacer, elles s’adaptent à la demande. Le développement récent d’éoliennes maritimes flottantes améliore encore leur efficacité et leur résilience. Il est curieux de constater que la France, qui dispose de côtes étendues, s’attache à l’énergie nucléaire alors que l’Allemagne, qui n’en dispose pas, y renonce. Enfin les partisans de l’énergie nucléaire mentionnent que les éoliennes utilisent des aimants permanents contenant des terres rares alors qu’il s’agit de matériaux recyclables tandis que l’uranium, dont l’approvisionnement pose tout autant de problèmes, est un matériau consommable.

Cela nous conduit au cœur du débat politique qui est celui de la croissance économique face à un mouvement encore très minoritaire, dit de la « décroissance ». Je reviendrai sur ce débat dans un prochain billet.

[1] Voir mon livre: « Thermodynamique de l’évolution », section 6.4.


15 réflexions au sujet de « 123 – L’efficience et la résilience. »

  1. Bonjour monsieur Roddier, il me semble que Philippe Bihouix pointe le problème du manque de Néodyme – non recyclable et en quantité insuffisante sur terre – pour les éoliennes.

    Quant à Jean-Marc Jancovici, il avance que le problème des mêmes éoliennes – comme de toutes les énergies « intermittentes » réside dans la difficulté de stockage, nécessitant d’énormes et nombreuses batteries, etc.

    Bref, on est mal barrés.

    En tour cas, grand merci pour vos réflexions toujours passionnantes !

  2. Bonjour M. Roddier,

    Je suis d’accord avec 90% de votre article mais suis en désaccord profond sur vos conclusions en termes de production d’électricité.

    Tout d’abord, j’aimerais vous faire remarquer que comparer du nucléaire (une source d’électricité pilotable) et des éoliennes (une source d’électricité non pilotable) est un peu comme comparer des navets et des carottes 😉

    Pour comparer de manière juste ces 2 sources d’électricité, il faudrait adosser aux « renouvelables » des moyens complémentaires, à savoir du stockage (batteries, STEP, …etc) ou des sources d’appoint pilotables (gaz, pétrole, …etc).

    Or, dans ce schéma, je ne suis pas certain que la filière industrielle « renouvelable » + batteries soit beaucoup plus résiliente que la filière nucléaire.

    Les éoliennes / panneaux solaires sont des « haute-technologies » qui reposent sur de multiples procédés d’ingénierie tout comme le nucléaire.

    Les éoliennes / panneaux solaires ne sont pas non plus rapportés au kwh si peu cher que cela à entretenir.

    Les sources d’électricité les plus résilientes sont – à part l’hydraulique – malheureusement les plus « sales »: charbon, gaz, pétrole.

    Bien qu’elles soient massivement impopulaires, il ne serait donc pas complètement stupide de continuer à dépendre de ces énergies, d’un point de vue de la résilience.

    En revanche, étant données les problématiques de raréfaction des ressources et du climat, il faudrait diminuer drastiquement le volume dont on dépend.

    Pour résumer: si nous voulons la résilience + sauver le climat, il ne faut pas d’après moi verser dans une fuite en avant technologiste avec les fameuses « énergies renouvelables ». Il faut surtout décroitre en volume les sources fossiles.

    Qu’en pensez-vous ?

  3. La sélection naturelle ne sélectionne pas les espèces r au détriment des espèces K. La sélection naturelle sélectionne des espèces K, efficientes et résilientes au détriment de celles qui ne le sont pas. C’est la sélection K. La sélection naturelle sélectionne des espèces r, efficientes et résilientes au détriment de celles qui ne le sont pas. C’est la sélection r.
    Une extinction massive est un effondrement à l’échelle de la biosphère terrestre. Les espèces r y disparaissent autant que les espèces K. En outre, elles sont imbriquées dans des chaînes alimentaires qui les rendent dépendantes, d’où l’effondrement. Après une extinction massive, il se forme de nouvelles espèces r et de nouvelles espèces K qui occupent les niches écologiques libérées. La sélection renforce les efficientes-résilientes. Une nouvelle extinction massive a néanmoins lieu quand l’entropie de la biosphère est trop forte et que l’évolution est bloquée parce que chaque espèce est trop bien adaptée à sa niche.
    Si les centrales nucléaires « s’effondrent » cela ne permettra pas de mettre des éoliennes là où il n’y a pas de vent. Et, là où il y a du vent, il n’y aura plus d’électricité nucléaire pour « s’adapter à la demande », quand le vent s’essoufle.

  4. Avant de se poser la question pourquoi décroître il faut à mon humble avis se poser la question pourquoi croître. La croissance est nécessaire pour payer les rentes financières de quelque nature que ce soit, c’est le moteur de notre système capitaliste industriel sous le mode d’évolution K. Vous allez en parler dans un prochain billet mais cette question est au centre du débat que nous avons ici sur l’énergie, c’est pourquoi j’anticipe un rien. La question qui à mon avis se pose est par quoi remplacer ce « capitalisme d’accumulation » Vaste débat.

  5. Efficacité, efficience, résilience et durabilité.
    Les concepts n’ont de sens précis que dans un certain contexte, qui est leur domaine de validité. Quand on transporte un mot depuis un domaine vers un autre, il finit par prendre un sens opposé à son sens d’origine.
    Une métaphore n’est pas un concept, c’est une figure de style en littérature. C’est une figure de rhétorique pour les rhéteurs. Elle n’a pas sa place dans un raisonnement scientifique.
    On ne peut pas opposer efficience et résilience quand on parle de sélection. Quand une population d’individus n’est ni efficiente, ni résiliente, cette population disparaît. Une population qui disparaît ne peut pas former une espèce. On ne peut donc pas opposer des espèces efficientes à des espèces résilientes.
    Les termes efficacité et efficience n’ont de sens que par rapport à un projet, un but, un objectif. Sinon, ils sont inadaptés au contexte.
    Les termes efficacité et efficience sont utilisés en Economie, qui se définit elle-même comme « l’art de l’aménagement des ressources rares, pour des besoins (ou désirs) illimités ».
    Ces termes ne sont pas utilisés en Physique car la matière et l’énergie ne sont pas supposées avoir un but, une intention, une finalité.
    En Biologie, l’emploi des termes efficacité et efficience suppose que l’on impute (ou attribue) une intention à la population vivante dont on parle. Exemples :
    Si l’espèce humaine veut disparaître, comme ont disparu les dinosaures, sa disparition prouvera son efficacité.
    Si l’espèce humaine disparaît 100 000 fois plus vite que ne l’ont fait les dinosaures, cela prouvera son efficience.
    Si l’espèce humaine met son point d’honneur à disparaître 100 000 fois plus vite que les dinosaures, elle n’a pas besoin de résilience et sa durabilité sera faible.
    Si l’espèce humaine disparaît sans l’avoir voulu, on ne peut parler ni d’efficacité ni d’efficience.
    Si l’espèce humaine disparaît alors qu’elle avait l’objectif de survivre durablement, on peut parler d’inefficacité. On peut parler d’inefficience si elle disparaît rapidement.
    Changeons d’échelle, pour être plus concret !
    Si le but de ce blog est de montrer que les effondrements sont possibles et même probables, du fait de la thermodynamique ; au prochain effondrement, quelques centaines de « lecteurs assidus » se diront : tiens, François Roddier l’avait dit. Ce sera une mesure de l’efficacité de ce blog.
    Si le but de ce blog est d’éviter un effondrement, en donnant des notions de thermodynamique à une population qui en manque cruellement, le prochain effondrement sera une mesure de l’inefficacité de ce blog.
    Si le but de ce blog est de prouver que l’effondrement final de l’espèce humaine est inévitable, du fait des lois de la thermodynamique, les remèdes proposés, de-ci, de-là (monnaie alternative, décroissance, « éoliennes résilientes ») n’y ont pas leur place, car ils seraient totalement inefficaces face à une fatalité.
    Je ne sais pas quel est le but de ce blog. Et je ne fais pas d’hypothèse. Seul l’auteur peut nous l’expliciter, s’il le souhaite.

    1. Le système vivant oscille constamment entre efficacité et efficience en ayant comme intention de recycler les déchets de son entropie.

      1. J’estime cet article d’Opaline Lysiak très éclairant à ce sujet:

        Morceau choisi:
        La vie est basée sur des processus qui évoluent de formes simples à complexes. Chaque espèce sur la planète et chaque être humain a une fonction dans notre grand système. L’idée est que la planète est un organisme et que son métabolisme a toujours une balance énergétique positive, qui « drive » l’augmentation constante de la complexité des écosystèmes. Par exemple, même si la décomposition de chaque être vivant est entropique au niveau individuel, elle autorise d’autres procédés syntropiques à une échelle régionale ou mondiale. Les processus syntropiques nécessitent la lumière du soleil pour produire de l’énergie et partout sur terre, la vie s’organise pour utiliser de manière optimale les déchets issus de l’entropie.

        http://agriculture-de-conservation.com/spip.php?page=tribune-article&id_article=2585

        Il nous faut créer une nouvelle civilisation en copiant ce processus, dans une forêt il n’y a pas de fuites.
        Plus de complexité demande une plus grande bio ou autre diversité et forcément une plus grande résilience

  6. Comme d’autres commentateurs, j’attire votre attention sur le fait que l’éolien n’est absolument pas comparable au nucléaire (et je ne défends pas le nucléaire, c’est juste factuel).

    Le nucléaire est « pilotable » en effet, et ça change absolument tout.
    Sans pilotabilité, autant dire qu’à production énergétique constante, on a infiniment moins d’exergie.

    J’ai déjà fait cette remarque sur les posts précédents.

    Je ne critique pas le fond de la réflexion, qui me semble tout à fait pertinent, mais simplement l’exemple choisis est maladroit.

    1. Je suis d’accord avec vous. On peut adopter un mode de vie soit rustique soit énergivore. Mais quand on veut justifier son choix personnel par des arguments scientifiques, on doit faire des démonstrations rigoureuses qui pourraient être publiées par une revue scientifique à comité de lecture.
      Les partisans de la croissance ont trouvé en Claude Allègre un scientifique prêt à tous les mensonges, toutes les contre-vérités pour justifier son choix personnel qu’il veut imposer à tous.
      J’ai adopté un mode de vie studieux, rustique et frugal. Certains nomment cela la décroissance. C’est un mot comme un autre. Mais la décroissance n’a pas besoin d’avoir son propre « Claude Allègre » qui la ridiculiserait.

    2. Il est facile d’accumuler de la chaleur / froid, ce qui peut rendre ‘pilotable’ une énergie facile et gratuite, celle du soleil / froid nocturne.
      Cela peut permettre, malgré les dissipations thermiques, de faire fonctionner à la demande un générateur accouplé à un moteur de type Stirling, y compris en rythme lent et faible gradient thermique, donc pertes réduites et rendement de Carnot bon voire excellent : certaines réalisations (J. Kleinwachter p.e.) prouvent que c’est possible à échelle ‘amateur’ !
      Technologie localisée, simple, efficace, résiliente.
      Le rendement est à comparer à celui des centrales.

  7. Le refuge du col de Sarenne (« Tout le confort écologique à 2000 m ») et le refuge du Goûter (3800 m, énergétiquement autonome) montrent qu’il y a des solutions, même dans des situations assez extrêmes. Mais, dans les deux cas, il faut mettre en système, pilotable, pas mal de technologies différentes. Comme pour LVH, La Vache Heureuse (« Les vaches à la rescousse de l’environnement ») dans le domaine agricole, il faut un niveau de technologie et un niveau de connaissances scientifiques (multiples et complémentaires) très élaboré et très sophistiqué. Et ces exemples montrent que l’intelligence collective (réelle, pas celle que les économistes attribuent aux marchés financiers qui s’effondrent périodiquement) ne se confond pas avec l’auto-organisation. Elle ne supprime pas l’entropie, mais la réduit drastiquement. C’est pourquoi on s’en sortira le jour où l’entropie sera un concept bien compris.

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