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Comment fabriquer un panneau solaire low-tech

Tue, 05 Oct 2021 00:00:00 +0000

George Cove, aux côtés de son troisième dispositif solaire. Source: \"Generating electricity by the sun's rays\", Popular Electricity, Volume 2, nr. 12, April 1910, pp.793.

Plus efficaces, peu écologiques

Depuis que les laboratoires Bells ont présenté leur premier panneau solaire prêt à l’emploi dans les années 1950, tous les efforts de recherches ont été orientés vers la réduction des coûts et l’amélioration du rendement des cellules photovoltaïques. Dans ces deux domaines, les chercheurs ont effectivement fait des progrès spectaculaires : le rendement des panneaux solaires est passé de moins de 5% dans les années 1950 à plus de 20% aujourd’hui, tandis que le prix par watt-crête est passé de 30 dollars en 1980 à moins de 0.2 dollars en 2020 (watt-crête : puissance maximale que les cellules peuvent produire). Ces coûts très bas – permis entre autres par un haut rendement – sont d’une importance capitale car ils permettent au solaire photovoltaïque d’être compétitif sur le marché de l’électricité face aux énergies fossiles.

Pourtant, en matière de durabilité, les progrès ont été bien plus limités. Pour commencer, les panneaux solaires ne sont toujours pas recyclables, et ce depuis les années 1950 : c’est toute une filière de déchets qui finit dans nos décharges. D’autant que ce flux n’est pas près de se tarir : il faut 25 à 30 ans avant qu’un panneau solaire ne devienne inutilisable, et la plupart des panneaux ont été installés récemment. Les dernières estimations des chercheurs avancent qu’en 2050, près de 80 millions de tonnes de panneaux solaires achèveront leur cycle de vie. ¹²³ Cela représente une quantité de déchets significative et un danger pour l’environnement – les cellules photovoltaïques contiennent des éléments hautement toxiques et présentent un risque de combustion.

Le fort besoin en capital de ces technologies, couplé à de longues chaînes logistiques, empêche la production locale de panneaux solaires par des entreprises moins aisés ou des collectifs informels (DIY, Do It Yourself).

La fabrication de panneaux photovoltaïques elle-même pose de nombreux problèmes. Elle génère des déchets toxiques et nécessite une chaîne d’approvisionnement mondiale, comprenant des usines à forte intensité en capital, des machines complexes, des matériaux extraits du sol et un apport régulier en combustibles fossiles. Dans les analyses du cycle de vie des panneaux solaires, les scientifiques calculent la quantité d’énergie et de matériaux nécessaires à la construction d’un panneau solaire. Cependant, ils ignorent la quantité massive d’énergie et de matériaux nécessaires à la mise en place et au maintien de la chaîne d’approvisionnement solaire photovoltaïque ellemême. ⁴⁵⁶⁷⁸⁹¹⁰¹¹ Par conséquent, ces études ne révèlent pas le coût réel des panneaux solaires en termes de dépendance aux combustibles fossiles, d’émissions et d’autres pollutions environnementales. En outre, le fort besoin en capital de ces technologies, couplé à de longues chaînes logistiques, empêche la production locale de panneaux solaires par des entreprises moins aisés ou des collectifs informels (DIY, Do It Yourself).

S’inspirer du passé

Les panneaux solaires photovoltaïques sont-ils donc irrémédiablement insoutenables d’un point de vue écologique, voués à générer des déchets non-recyclables ? À dépendre de processus de fabrication high-tech et gourmands en capitaux ? Ou bien au contraire, serait-il possible de les fabriquer avec des ressources locales, recyclables et des procédés de fabrication moins complexes et coûteux en énergie ? Autrement dit, pourrait-on créer des panneaux solaires « low-tech » ? Si oui, à quoi cela ressemblerait-t-il en matière de prix et de rendement énergétique ?

Avant de tenter de répondre à cette question, il est important de noter que dans la plupart des cas, la meilleure manière de faire l’économie d’un panneau solaire high-tech n’est pas d’en trouver un low-tech, mais bien d’utiliser l’énergie du soleil directement. C’est à dire : sans la convertir en électricité. Par exemple, un étendoir à linge ou un chauffe-eau solaire sont incomparablement plus efficaces, écologiques et abordables financièrement que n’importe quel sèche-linge ou chauffe-eau électriques branchés à un panneau photovoltaïque. Utiliser directement la lumière du soleil ne nécessite rien de plus que les matériaux disponibles localement, des techniques de fabrication relativement simples et des chaînes d’approvisionnement courtes.

Pourtant dans cet article, je souhaite répondre à cette question au sens strict : peut-on construire des appareils photovoltaïques low-tech, qui puissent convertir le rayonnement solaire en électricité ? Dans un article précédent, nous avons montré que [l’histoire nous offre des pistes inspirantes pour développer des éoliennes plus écologiques](https://qelnixcor.cloud/fr/2019/06/how-to-make-wind-power-sustainable-again/. L’histoire peut-elle aussi nous inspirer afin de concevoir de meilleures cellules photovoltaïques ?

La préhistoire des cellules solaires

Le panneau solaire présenté en 1954 par les Bell Labs ne sortait pas de nulle part. La cellule en silicium trouve son origine dans des appareils plus simples qui pouvaient produire de l’électricité à partir de lumière ou encore de chaleur.

En 1821, Thomas Seebeck découvrit qu’un courant électrique circule dans un circuit composé de deux métaux de natures différentes et dont les jonctions ne sont pas à la même température. C’est sur cet « effet thermoélectrique » que se basent les « générateurs thermoélectriques » qui convertissent la chaleur (par exemple, celle émise par un poêle à bois) directement en électricité. En 1839, Antoine Becquerel découvrit à son tour que la lumière pouvait se transformer en électricité, et cet effet fut démontré sur les solides et particulièrement le sélénium par plusieurs scientifiques dans les années 1870. Cet « effet photoélectrique » donna naissance au « générateur photoélectrique », que nous appelons à présent générateur « photovoltaïque » ou cellule solaire photovoltaïque. En 1883, Charles Fritts créa le tout premier module photovoltaïque en utilisant du sélénium et une fine couche d’or. ¹² ¹³ ¹⁴

A cette époque les applications pratiques pour les appareils photoélectriques et thermoélectriques ne sont pas légion, et ce jusque dans les années 1950. Plusieurs inventeurs conçoivent différents types de générateurs thermoélectriques, le plus souvent alimentés par une flamme de gaz, et leur rendement dépasse rarement les 1 %. Dans le même temps, le panneau solaire fabriqué par Charles Fritts et les cellules solaires au sélénium qui vont suivre convertissent le rayonnement solaire en électricité à un rendement atteignant péniblement 1 à 2 %. ¹⁵ En bref, la période précédant les années 1950 ne semble pas offrir beaucoup d’inspiration pour fabriquer des panneaux solaires photovoltaïques plus durables écologiquement.

Un pionnier oublié de l’énergie solaire

Et pourtant, il semblerait que ce panorama de la « préhistoire du panneau solaire » soit incomplet. En 2019 j’ai reçu un e-mail de la part d’un lecteur de Low-Tech magazine, Philip Pesavento :

« Cela fait depuis le début des années 1990 que j’étudie l’un des pionniers des cellules solaires qui travaillait dans la période précédant la Première Guerre Mondiale. Je deviens trop vieux pour faire quoi que ce soit avec recherches, et bien qu’il y ait eu un ou deux articles académiques à propos de M. Cove, ils sont passés complètement à côté de ce qu’il a accompli. Je vous ai mis ci-joint le PDF d’un Powerpoint que j’ai réalisé en 2015 et que je n’ai jamais montré à personne. Si cela vous intéresse de rédiger un article à ce propos je pourrai vous envoyer une clef USB avec toute la documentation que j’ai rassemblée. »

Si le compte-rendu historique et les hypothèses proposées par Philip Pesavento se révèlent exactes, George Cove aurait tenté de fabriquer un générateur thermoélectrique mais aurait accidentellement créé un générateur photovoltaïque – une cellule solaire. Bien que cela se soit passé au début des années 1900, Cove obtint une puissance de sortie et un rendement comparables à ceux des scientifiques des Bell Labs en 1954. Son modèle dépassait également de loin les performances de toutes les cellules solaires au sélénium fabriquées entre les années 1880 et 1940. ¹⁶ Philip Pesavento:

« Ce serait plutôt excitant de confirmer que des cellules solaires d’une relatif grande efficience furent inventées 40 ans avant que les cellules au silicium ne fassent leur apparition. Plus important encore, s’il s’avère qu’il existait un système de cellules et de panneaux solaires photovoltaïques avant la Première Guerre Mondiale, il pourrait également présenter certains avantages quant au bas coût des matières premières, la faible énergie grise pour convertir les minerais en matériaux métalliques, l’efficacité des cellules photovoltaïques finales et la facilité de fabrication. »

En d’autres termes, si le compte-rendu historique et les hypothèses proposées par Philip Pesavento se révèlent exactes, construire des panneaux solaires low-tech pourrait être à portée de main.

Le générateur électrique solaire de George Cove

C’est en 1905 au Metropole Building à Halifax en Nouvelle-Écosse canadienne que George Cove présenta son premier « générateur solaire électrique ». Il en existe une image, et c’est la seule donnée que nous ayons sur ce panneau. ¹⁷ Pourtant sa puissance et son rendement devaient être remarquables car des investisseurs des États-Unis dépêchèrent un expert à Halifax. Après avoir lu le rapport de cet expert, ils firent venir Cove aux États-Unis (à Sommerville, Massachusetts) pour qu’il puisse continuer à développer son invention.

C’est là-bas que Cove présenta en 1909 sa deuxième machine : un panneau de 1,5 m² qui pouvait produire 45 watts et avait un rendement de 2,75 % pour transformer l’énergie solaire en électricité. Au cours de l’année 1909, Cove déménagea à New York City et c’est là qu’il présenta son troisième prototype. Il s’agissait d’une installation solaire comportant quatre panneaux de 60 watt-crête chacun, qui permettaient de charger cinq batteries au plombacide sulfurique. Cela représentait une surface totale de 4,5 m² , la puissance de production maximale était de 240 Watts et le rendement atteignait 5 % – comparable au premier panneau solaire des Bell Labs. [18]

Ci-dessus: Le premier panneau solaire de George Cove, présenté en 1905. Source: Technical World Magazine 11, nr4, Juin 1909.

Ci-dessus: Le deuxième panneau solaire de Cove, dont une partie est manquante. Source: Technical World Magazine 11, nr.4, Juin 1909.

Ci-dessus: Le troisième panneau solaire créé par George Cove. Source: \"Harnessing sunlight\", René Homer, Modern Electrics, Vol. II, No.6, Septembre 1909.

Ci-dessus: La troisième installation solaire de Cove. Les panneaux sont maintenant inclinés et non plus posés à plat.Source: Literary Digest 1909, pp. 1153.

Ci-dessus : L’un des panneaux de la troisième installation solaire, sans les vitres. Source: \"Harnessing sunlight\", René Homer, Modern Electrics, Vol. II, No.6, Septembre 1909.

Bien qu’il ne soit plus fait mention de George Cove dans l’histoire du photovoltaïque, son générateur électrique solaire impressionna sensiblement la presse technique de son époque. Par exemple, en 1909, le Technical World Magazine écrivait : « cette machine est aussi peu coûteuse et robuste que n’importe quelle cuisinière. Même à l’état de prototype rudimentaire, elle est capable, avec deux jours d’ensoleillement, de produire et stocker suffisamment d’électricité pour alimenter une maison ordinaire pendant une semaine. Cet inventeur l’a prouvé depuis des mois et à maintes reprises dans son établissement commercial ». ¹⁸

Des fiches métalliques coulées dans l’asphalte

Comment George Cove a-t-il fait pour construire une installation solaire avec 40 ans d’avance sur son temps ? D’après Philip Pesavento, qui a travaillé en tant qu’ingénieur en semi-conducteurs, Cove souhaitait créer un générateur thermoélectrique (TEG, Thermo-Electric Generator) perfectionné. Son générateur était voué à être exposé à la chaleur d’une cuisinière à bois et à l’énergie solaire dans le même temps. En effet, Edward Watson avait conçu le premier prototype expérimental de générateur thermoélectrique solaire (STEG, Solar TEG) dès 1888. On peut également comprendre clairement quel était le projet initial de Cove avec la description qu’il fait de son appareil :

« C’est un cadre pourvu de plusieurs vitres teintées violettes, derrière lesquelles se trouvent, coulées dans une plaque faite d’un composé asphalté, une myriade de petites fiches métalliques. L’une des extrémités des fiches est toujours exposée au soleil tandis ce que l’autre demeure au frais, à l’ombre. »

Générer la plus grande différence de température possible voilà tout l’enjeu de la production d’électricité avec un système thermoélectrique, ainsi le dispositif imaginé par Cove prend tout son sens. Pourtant, lorsqu’il mesura la puissance générée, il constata que l’appareil ne répondait pas à la chaleur comme le ferait normalement un générateur thermoélectrique. Dès le début, Cove constata que son invention utilisait la chaleur, mais aussi la lumière pour produire de l’électricité lorsqu’elle se trouvait exposée aux rayons du soleil :

« La particularité de mon invention est la suivante : la composition des fiches métalliques a ceci de particulier que lorsqu’elles entrent en interaction avec les rayonnements solaires elles génèrent du courant non seulement grâce au rayonnement thermique mais aussi grâce aux rayons violets. »

Cependant, après avoir d’autres expériences avec la chaleur d’un poêle bois et l’énergie solaire, Cove déclara :

« Exposer la machine à différentes sources de chaleur artificielle ne semble pas générer d’électricité. Seul le rayonnement thermique du soleil semble fonctionner (infra-rouges de courte portée), les rayons violets et ultraviolets jouent peut-être aussi un rôle dans la création du courant électrique. »

En guise de cellules, le panneau solaire de Cove comprenait des « fiches », soit des barres métalliques d’environ 7,5 centimètres, composées d’un alliage de plusieurs métaux courants. Le panneau de 1,5 mètre carré en contenait 976, et on en trouvait 4 x 1804 sur le dispositif de 4,5 mètres carrés. Cependant, garder les barres métallique fraîches d’un côté et chaudes de l’autre – séparées par une couche d’asphalte – n’avait pas d’importance. Ce qui importait, c’est que Cove avait fabriqué sans le savoir une jonction métal/semi-conducteur.

La bande interdite des semi-conducteurs

Ni Georges Cove, ni aucun de ses contemporains ne comprirent comment fonctionnait ce générateur solaire. Ce sont les travaux d’Einstein sur l’effet photoélectrique (en 1905), puis bien plus tard sur la mécanique quantique (dans les années 1930 et au-delà), qui vinrent éclairer la situation grâce aux concepts de matériaux semi-conducteurs et de leur « bande interdite ». Les électrons peuvent avoir plusieurs « rôles » lorsqu’ils sont en orbite autour du noyau d’un atome. On les trouve à différentes distances du noyau où ils forment plusieurs « paquets » que l’on appelle des « bandes ». Ces bandes maintiennent fermement les électrons en place. Entre ces bandes il y a des écarts, des « bandes interdites », où aucun électron ne peut se trouver.

Ni Georges Cove, ni aucun de ses contemporains ne comprenaient comment fonctionnait ce générateur solaire.

Un matériau dit « conducteur » n’a pas de bande interdite, les électrons peuvent donc se déplacer à travers eux. C’est pourquoi un fil de cuivre laisse passer le courant électrique par exemple. Un matériau isolant (le bois, le verre, le plastique ou la céramique) a une bande interdite très large, ce qui bloque le courant électrique. Enfin, un semi-conducteur a une bande interdite plutôt fine : il peut se comporter en isolant ou en conducteur. Il peut devenir conducteur quand ses électrons sont heurtés par des « photons » (une particule élémentaire de la lumière) avec autant ou plus d’énergie qu’il ne leur en faut pour traverser la largeur de la bande interdite du matériau. ¹⁹

Comprendre le fonctionnement des matériaux semiconducteurs a permis de créer les premières cellules solaires photovoltaïques dans les années 1950. Cela a aussi permis d’améliorer les performances des générateurs thermoélectriques, mais pour d’autres raisons : bien que les générateurs thermoélectriques n’utilisent pas les propriétés offertes par la bande interdite des semi-conducteurs, ces matériaux ont un voltage thermoélectrique plus grand et une plus basse conductivité thermique que le métal et les alliages métalliques sans bande interdite, ce qui rend les générateurs thermoélectriques à base de semi-conducteurs plus performants.

La Barrière de Schottky

L’effet photovoltaïque n’apparaît que dans des systèmes non-homogènes. Les scientifiques du Bells Labs ont créé de tels systèmes dans les années 1950 en utilisant la « jonction p-n », qui forme une frontière entre un semi-conducteur chargé positivement et un autre négativement. Les semi-conducteurs de type P ont des places libres pour des électrons appelées « trous » (qui attirent les électrons) tandis ce que les semi-conducteurs de type N ont des électrons supplémentaires. Un potentiel électrique se forme à la jonction entre ces deux éléments du système.

Mais il est également possible de créer un panneau photovoltaïque en utilisant une « Barrière de Schottky », qui se forme entre un semi-conducteur et un métal. Dans ce cas de figure, c’est le métal qui se comporte comme un semi-conducteur de type N. Philip Pesavento explique :

« Mon hypothèse est que Georges Cove a accidentellement créé une cellule solaire basée sur un contact Schottky, des décennies avant que Walter Schottky n’en fasse la description. ²⁰ Ces systèmes permettent de générer un effet photovoltaïque (principalement) mais aussi un effet thermoélectrique.
Les fiches utilisées étaient composées d’un alliage de zinc et d’antimoine – un alliage dont nous savons aujourd’hui qu’il est semi-conducteur. La fiche était surmontée d’un capuchon de maillechort (ou « argent allemand », alliage de nickel, cuivre et zinc) à l’une de ses extrémités, et de cuivre à l’autre. Cela formait respectivement un contact ohmique, puis une barrière de Schottky. Il s’agit d’un appareil photovoltaïque. »

Une découverte fortuite

Si l’on en croit Philip Pesavento, Georges Cove avait probablement pour projet d’utiliser du maillechort comme matériau négatif à chaque extrémité de ses fiches et un alliage de zinc et d’antimoine (ZnSb) comme matériau positif. A l’époque, il s’agissait des meilleurs matériaux thermoélectriques disponibles :

« Je pense qu’il a épuisé son stock de maillechort et qu’il s’est rabattu sur du cuivre pour finir un certain nombre de fiches, ce qui s’entend car la différence de voltage thermoélectrique entre le cuivre et l’argent allemand est très faible. Puis, pendant qu’il effectuait ses tests, Cove a remarqué que ces fiches (celles avec une extrémité recouverte de maillechort et l’autre de cuivre) atteignaient un voltage nettement plus haut que les autres : dans les centaines de mV plutôt que les dizaines de millivolts habituellement observées dans les générateurs thermoélectriques. »

Que se passa-t-il ? En utilisant du cuivre, Cove avait involontairement créé une Barrière de Schottky. Ainsi son générateur thermoélectrique devînt un générateur thermophotovoltaïque. « Un appareil qui fonctionne à la manière des cellules solaires photovoltaïques, mais réagissant à d’autres longueurs d’ondes. Le spectre du rayonnement solaire a une amplitude qui va d’environ 0,5 à 2,9 électron-Volts (eV), de l’infrarouge à l’ultraviolet. Un semi-conducteur dont la bande interdite est comprise entre 1 et 1,7 eV peut convertir efficacement la lumière visible en électricité (c’est un générateur photovoltaïque), tandis qu’un semi-conducteur dont la bande interdite est comprise entre 0,4 et 0,7 eV peut convertir efficacement en électricité le spectre infrarouge du rayonnement solaire (c’est un générateur thermophotovoltaïque).

Ci-dessus: Cette illustration issue du [brevet de 1906 de Cove](https://patentimages.storage.googleapis.com/bc/bb/50/6683e8b44edd4c/US824684.pdf) montre l'alliage zinc-antimoine \" b\"; le capuchon d'extrémité (ohmique) en maillechort \"c\" ; et le capuchon (Schottky) de cuivre ou d'étain \"f\". Chacun de ses éléments est maintenu en place par compression car les souder entre eux diminuait les performances du dispositif.

On sait que ZnSb – le matériau négatif utilisé par Cove pour ses fiches – est un semi-conducteur avec une bande interdite de 0,5 eV. Cela explique en grande partie pourquoi l’inventeur a commencé par observer que son générateur solaire convertissait en électricité tout autant la chaleur que la lumière. Un générateur thermophotovoltaïque ne réagit pas seulement à la part infrarouge du rayonnement solaire, mais il est également sensible au rayonnement d’une flamme ou encore d’une surface incandescente chauffée au bois ou au gaz. Il convertit également une fraction très basse du spectre de la lumière visible en électricité, avec un rendement très faible.

D’après Philip Pesavento, Cove aurait alors ajusté la composition de l’alliage jusqu’à approcher Zn4Sb3 – un alliage de zinc et d’antimoine avec 4 parts de zinc pour 6 parts d’antimoine. On sait maintenant qu’il s’agit aussi d’un semi-conducteur. Pourtant, celui-ci a une bande interdite de 1,2 eV, soit presque comme le silicium (1,1 eV). Ainsi, le générateur thermophotovoltaïque de Cove est devenu un générateur photovoltaïque :

« Grisé par ses découvertes, Cove a probablement voulu fabriquer un grand nombre de fiches et se serait trompé dans les proportions pour l’une des séries. Il a alors mesuré un voltage plus élevé. Cove a alors mené une étude plus poussée sur les alliages de zinc et d’antimoine qui lui a permis de constater que à la proportion de 40-42% de zinc dans l’alliage était celui dont découlait le plus haut voltage (comparativement aux 35% de zinc dans ZnSb). Le nouvel alliage découvert accidentellement par Cove, Zn4Sb3, ayant une plus grande bande interdite que son précédent alliage, cela signifiait qu’il ne générait plus d’électricité lorsqu’il était exposé à la chaleur d’un poêle à bois. Par contre, il surpassait tous les autres alliages lorsqu’il était exposé au rayonnement solaire –car il convertissait désormais une bien plus grande part du spectre lumineux solaire en électricité. »

En utilisant des filtres de verre teintés, George Cove découvrit que la plupart de l’électricité générée l’était en réaction aux rayonnements du côté violet du spectre et très peu provenait du « rayonnement thermique ». Ses prototypes de générateurs photovoltaïques précédents réagissaient de manière équivalente au rayonnement thermique et aux rayons violets, tandis que ses premiers essais (avec du maillechort aux deux extrémités des fiches) ne réagissaient pas du tout aux rayons violets.

Et si on s’intéressait de nouveau à la cellule solaire Schottky?

Les cellules solaires à contact Schottky n’ont été que peu étudiées par les chercheurs et les entreprises privées – on compte très peu de dispositifs photovoltaïques qui utilisent du métal dans leur surface active à part pour les contacts métalliques. ²¹ Malgré tout, Philip Pesavento est persuadé qu’il pourrait valoir la peine de tenter de recréer des cellules photovoltaïques « de Schottky » en s’inspirant des travaux de George Cove :

« S’il était démontré que Zn4Sb3 (avec sa bande interdite de 1,2 eV) peut être utilisé dans une cellule photovoltaïque, il est probable qu’une installation solaire basée sur ce principe serait plus écologique. Elle obtiendrait probablement un TRE (Taux de Retour Énergétique ou EROI, Energy Return on Investment – NdT) élevé et une durée de vie conséquente avec un surplus d’énergie généré sur plusieurs décennies. C’est incroyable que tout le monde semble avoir oublié ce matériau et ses applications possibles dans le photovoltaïque, aucun dispositif solaire basé sur Zn4Sb3 n’a été développé, et ce même après que des chercheurs aient démontré que cet usage serait possible au milieu des années 1980. On peut dire qu’il s’agit d’une découverte prématurée, ce qui veut dire qu’elle pourrait être développée très rapidement avec les moyens actuels. »

Au-delà des panneaux solaires, Philip Pesavento voit aussi un potentiel pour les recherches de Cove dans le développement du thermophotovoltaïque pour les poêles à bois, des application solaires thermiques ou des utilisations tandem en utilisant une double jonction, en utilisant ZnSb plutôt que Zn4Sb3. Pesavento imagine également, si les cellules solaires « à fiches » s’avéraient efficaces, qu’elles permettraient de construire des concentrateurs-collecteurs solaires – comme des miroirs cylindro-parabolique ou des concentrateurs paraboliques composés – pour un coût bien plus bas.

Fabrication low-tech

Le principal attrait du dispositif conçu par Cove est sa méthode de fabrication low-tech. Dans les années 1970 et 1980, des études portant sur un usage photovoltaïque du Zn4Sb3 conclurent que : « les deux atouts évidents de ce matériau sont sa facilité de fabrication et la basse température requise dans la procédure ». ²² Le point de fusion du Zn4Sb3 est de 570 °C, tandis qu’il est de 1400 °C pour le silicium.

Dans les années 1970, des chercheurs ont étudié les cellules solaires Schottky à contact métal/semi-conducteur, cependant il s’agissait d’autres types de semi-conducteurs que le Zn4Sb3. Encore une fois, leur motivation était la procédure de fabrication simple et économique comparativement aux cellules solaires à jonction p-n au silicium de l’époque. ²³²⁴ Pour fabriquer des cellules solaires Schottky, nul besoin de faire diffuser du phosphore à haute température afin de créer une jonction p-n, comme c’est le cas avec le silicium que nous utilisons actuellement. Retrancher cette étape du processus suffit à réduire de 35 % la quantité d’énergie nécessaire à la création des cellules solaires. ²¹

Au cours des années 1980, les chercheurs firent de grandes avancées en ce qui concerne la création de jonctions p-n, si bien que l’intérêt déclina pour les alternatives. Cependant, les dernières années ont vu renaître un intérêt pour d’autres techniques et matériaux. Par exemple, des recherches portant sur les cellules Schottky à base d’un alliage graphène-silicium sont parvenues à la conclusion suivante : « l’un des avantages de cette technique est sa simplicité et son bas coût de mise en œuvre sans procédé de fabrication à haute température ». ²⁵ Dans d’autres études très récentes, les chercheurs concluent que les cellules de type Schottky « au sélénium sont […] très simple et bon marché à fabriquer ». ²⁶²⁷²⁸²⁹

Un recyclage facilité

Un autre atout de ce type de cellules pourrait bien être leur facilité de recyclage. Les modules de silicium sont pris en sandwich entre deux couches feuilletées et encapsulantes (de l’EVA la plupart du temps - éthylène-acétate de vinyle, obtenu par copolymérisation). Ces couches sont déterminantes dans la longévité du module. ¹²³ Au moment de recycler le silicium – le composant le plus précieux d’un panneau solaire – il est nécessaire de retirer ces couches, mais les brûler détrut également les modules. Les cellules de silicium ne peuvent être recyclées qu’avec une combinaison de procédés thermiques, chimiques et métallurgiques. C’est un processus qui est à la fois coûteux et peu écologique. Si l’on voit parfois écrit qu’environ 10 % des panneaux solaires sont « recyclés », il est plus probable qu’ils aient été « sous-cyclés ». Les modules ont été déchiquetés, puis les lambeaux utilisés comme « filler » (fines d’addition, NdT) pour l’asphalte ou le béton de ciment.

En revanche, les cellules photovoltaïques de Georges Cove étaient intégralement recyclables. Elles n’avaient pas besoin de ces couches protectrices et ne contenaient pas de soudure. Philip Pesavento :

« Si l’on construisait ces cellules à la manière de Cove, c’est dire en emmanchant en force les capuchons à la presse autour des fiches et en enroulant du fil de fer autour pour bien les maintenir en place, cela faciliterait leur recyclage car il ne s’agit que d’opérations mécaniques sans usage de quelque produit chimique. Cela nécessiterait beaucoup de main-d’œuvre afin d’assembler ou de démonter le dispositif, mais il serait toujours possible d’automatiser le processus. »

Pesavento est persuadé qu’il serait aussi possible de construire des cellules solaires très fines à partir des matériaux utilisés par Cove. Toutefois, reste à savoir s’il serait véritablement indispensable d’y adjoindre une couche protectrice qui en compliquerait le recyclage. Les cellules solaires de Schottky basées sur d’autres matériaux et sur lesquelles ont été menées des études dans les années 1970 n’avaient pas toujours de couches protectrices et pourtant certaines ont atteint une longévité de 20 ans. ²³

Efficacité

Quels rendements pourrait-on espérer atteindre avec nos futurs panneaux solaires low-tech, si tenté qu’ils puissent voir le jour ? D’après Philip Pesavento, les cellules solaires de type Schottky sont légèrement moins efficientes à matériaux équivalents que les cellules à jonction p-n, car ces dernières génèrent un voltage plus élevé : elles reçoivent plus d’énergie de la part des photons qu’elles absorbent.

« Quand il s’agit de tirer le meilleur rendement possible d’un dispositif à tout prix, c’est une bonne option. Mais si l’objectif est de pouvoir fabriquer des cellules solaires plus facilement avec des méthodes manuelles ou artisanales, alors il serait plus logique d’utiliser des diodes de Schottky. »

D’un autre côté, il serait théoriquement possible de fabriquer des cellules de Schottky qui soient plus fines que des cellules PV en silicium – et cela contribuerait à améliorer leur rendement. Philip Pesavento :

« Je n’ai pas trouvé les chiffres précis des paramètres – vélocité des porteurs de charge, durée de vie des recombinaisons, coefficient d’absorption – pour dire ce qui suit sans équivoque. Mais le fait que Cove ait pu obtenir un aussi haut rendement avec des cellules en forme de baguettes laisse à penser que cela pourrait également fonctionner avec de cellules plates et fines. »

Là encore, on peut trouver des études récentes menées sur les cellules Schottky, à base d’autres matériaux, qui semblent aller dans ce sens. Par exemple, lors d’une expérience menée récemment avec des cellules Schottky au sélénium, les chercheurs ont réussi à affiner la couche de cellules jusqu’à 100 µm, contre 200 à 500 µm habituellement pour les cellules de silicium. ²⁶³⁰ Les scientifiques ont également atteint un rendement expérimental de 17 % avec une cellule Schottky graphène/silicium, alors qu’il y a dix ans le rendement pour ce type de cellules s’élevait à 1,5 %. ²²

On peut aussi questionner l’obsession actuelle pour les rendements plus élevés. Un argument que l’on entend régulièrement est que si des panneaux low-tech voient le jour mais qu’ils sont moins efficaces que leurs équivalents high-techs, alors il faudrait construire plus de panneaux solaires pour produire la même quantité d’énergie. Par conséquent, les ressources qui auraient été sauvegardées grâce aux méthodes de productions low-tech seraient dépensées pour construire ce plus grand nombre de panneaux. Pourtant, atteindre un haut rendement n’est essentiel que si l’on prend la demande en énergie actuelle pour un fait immuable. Une moindre efficacité par panneau pourrait tout à fait être compensée en diminuant la demande en énergie, surtout si cela peut nous permettre de rendre cette production d’énergie plus écologique à long terme et d’économiser des ressources sur toute la chaîne logistique. Comme pour les éoliennes, sacrifier une part d’efficacité pourrait nous apporter de grands grains en matière de durabilité.

Qu’est devenu George Cove?

Si le panneau solaire créé par George Cove était si révolutionnaire, pourquoi n’en entend plus parler aujourd’hui ? À ce propos, les documents sur lesquels Philip Pesavento s’est appuyé pour ses recherches tissent un récit digne d’un polar. Les plans de Cove pour produire à plus grande échelle et commercialiser son appareil photovoltaïque se sont soldés par d’étranges échecs.

L’inventeur s’est associé avec un manipulateur de marchés financiers – Elmer Burlingame – qui a émis des actions pour différentes entreprises qui ne lui appartenaient pas, en 1909 et 1910, incluant la start-up de Cove, la Sun Electric Generator Company. En octobre 1909, il semblerait que Cove ait été kidnappé et menacé de meurtre s’il n’arrêtait pas le développement de son invention solaire. Pourtant à l’époque, la police ignore la piste du kidnapping, jugeant qu’il s’agit d’une histoire montée de toutes pièces. En 1911, Cove et Burlingame furent tous les deux arrêtés pour fraude boursière et passèrent un an en prison. Par la suite, Cove travailla sur d’autres inventions, mais aucune ne porta sur l’énergie solaire. ³¹

En octobre 1909, il semblerait que Cove ait été kidnappé et qu’on l’ait menacé de meurtre si il n’arrêtait pas le développement de son invention solaire.

George Cove était-il un charlatan ? Ou bien a-t-il été la victime de l’un d’eux ? Ou bien encore est-ce que sa réputation a été sciemment entachée parce que son générateur d’électricité solaire risquait de nuire aux profits d’autres entreprises ? On trouve de nombreux exemples de technologies novatrices tuées dans l’œuf par de grandes entreprises basées aux USA. George menait ses recherches à l’époque de l’Edison Electric Illuminating Company à New York, dont les pratiques sans scrupules envers la concurrence sont largement documentées. Si son générateur solaire avait bien fonctionné, alors la demande, croissante à l’époque, en centrales électriques à charbon et à pétrole vendues par Edison, aurait pu en être affectée. ³¹ Plusieurs décennies plus tôt, dans les années 1880, Edison avait notoirement racheté l’entreprise qui fabriquait le meilleur générateur thermoélectrique de l’époque – la thermopile améliorée de Clamond – et avait stoppé le développement de la machine. ³²

Encore plus de mystères

Néanmoins, s’il est tentant d’imaginer George Cove en victime de l’histoire, on ne peut que spéculer. Les archives rassemblées par Philip Pesavento recèlent même d’autres mystères, comme le brevet de Cove – déposé en 1905 et accordé en 1906. Dans celui-ci, l’inventeur détaille la manière dont il a créé ses fiches de Zn4Sb3, ce qui a permis à Pesavento de se baser sur le brevet pour calculer la puissance et le rendement du dispositif solaire. Pourtant Cove décrit la manière dont les fiches peuvent convertir la chaleur d’un poêle à bois en électricité, ce qui n’est pas compatible avec son choix de matériau. Le générateur avec le poêle ne fonctionnerait qu’avec des fiches en ZnSb et leur bande interdite de 0,5 eV. Philip Pesavento :

« Peut-être que ces instructions erronnées étaient volontaires de la part de Cove afin qu’on ne puisse pas copier son brevet de générateur à chaleur et le faire fonctionner ? Je ne sais pas. »

Encore plus surprenant, on trouve une photo de Cove posant aux côtés de l’un de ses panneaux solaires dans le livre de 2013 « Let it shine : The 6,000-Year Story of Solar Energy », un panorama historique de l’énergie solaire, par John Perling. Pourtant, la légende de la photo attribue le panneau solaire présent sur l’image à Charles Fritts, l’inventeur de la cellule solaire au sélénium. De plus, George Cove lui-même a été coupé de la photo. Des extraits du livre, ainsi que la photo, sont apparus sur plusieurs sites internet. Cela n’a pas surpris Philip Pesavento quand je le lui ai fait remarquer :

« J’ai découvert ça il y a des années. J’imagine que quelqu’un qui avait absolument besoin d’une image du panneau solaire de Fritts a trouvé celle-ci et retiré Cove de la photo sur Photoshop. Après tout, c’est vrai qu’il est totalement inconnu et quand il arrive que quelqu’un le connaisse, c’est en pensant qu’il a inventé un générateur thermo-électrique, pas un panneau photovoltaïque. Si on regarde bien les deux photos, on peut voir que le haut de la colonne de droite du portique a été déplacé là où se tenait Cove, il y a quelque chose d’étrange dans sa perspective. »

Mise à jour : Bellingcat démêle le mystère de l’image.

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Why don’t we use conductors for solar panels? When light hits a conductor surface it mostly reflects, and little or no energy is absorbed. Furthermore, in conductors, the free electrons move randomly, there is no flow of current, no directional capacity. ↩︎
Cove was not the first, though. Charles Fritts’ solar cell was also based on a Schottky junction. ↩︎
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Comment concevoir un voilier pour le 21e siècle?

Tue, 11 May 2021 00:00:00 +0000

À bord du navire *Garthsnaid* en mer. Une vue depuis le haut du gréement. Image d’Allan C. Green, vers 1920.

Le voilier est un exemple classique de durabilité. Depuis au moins 4 000 ans, les voiliers transportent des passagers et des marchandises à travers les mers et les océans du monde sans utiliser une seule goutte de combustibles fossiles. Si nous voulons continuer à voyager et à commercer à l’échelle mondiale dans une société à faibles émissions de carbone, les voiliers sont l’alternative évidente aux porte-conteneurs, aux vraquiers et aux avions.

Toutefois, par définition, le voilier n’est pas une technologie neutre en carbone. Pendant la majeure partie de l’histoire, les voiliers ont été construits en bois, mais, à l’époque, des forêts entières étaient abattues pour la construction des navires, et ces arbres ne repoussaient souvent pas. À la fin du 19e et au début du 20e siècle, les voiliers étaient de plus en plus souvent fabriqués en acier, qui a lui aussi une empreinte carbone importante.

L’idée d’une neutralité carbone de la voile au 21e siècle est encore plus soumise à questions. C’est parce que nous avons profondément changé depuis l’Age de la Voile. Par rapport à nos ancêtres, nous avons des exigences plus élevées en matière de sécurité, de confort, de commodités et de propreté. Ces standards plus élevés sont difficiles à atteindre à moins que le navire ne dispose également d’un moteur diesel et d’un générateur à bord.

La renaissance du voilier

Le voilier a connu une modeste renaissance au cours de la dernière décennie, en particulier pour le transport de marchandises. En 2009, la compagnie néerlandaise Fairtransport a commencé à expédier du fret entre l’Europe et les Amériques avec le Tres Hombres, un voilier construit en 1943. La compagnie reste active aujourd’hui et dispose d’un deuxième navire en service depuis 2015, le Nordlys (construit en 1873).

Depuis, d’autres ont rejoint le secteur du transport de marchandises à voile. En 2016, la société allemande Timbercoast a commencé à expédier des marchandises avec le Avontuur, un navire construit en 1920. ¹ En 2017, la Français Blue Schooner Company a commencé à transporter du fret entre l’Europe et les Amériques avec le Gallant, un voilier construit en 1916. ² Tous ces voiliers ont été construits au 19ème ou au 20ème siècle et ont été restaurés à une date ultérieure. Cependant, une renaissance de la voile ne peut pas compter uniquement sur les navires historiques, car ils ne sont pas en nombre suffisant. ³

Le Noach, construit en 1857.

À l’heure actuelle, il y a au moins deux voiliers en développement qui sont construits de toutes pièces : le Ceiba et le EcoClipper500. Le premier est en cours de construction au Costa Rica par une société nommée Sailcargo. Il est fabriqué en bois et inspiré d’un navire finlandais du 20ème siècle. Le deuxième est conçu par une société appelée EcoClipper, qui est dirigée par l’un des fondateurs du néerlandais FairTransport, Jorne Langelaan. Leur EcoClipper500 est une réplique en acier d’un clipper néerlandais de 1857 : le Noach.

« Les vieux modèles ne sont pas nécessairement les meilleurs », dit Jorne Langelaan, « mais chaque fois qu’un design éprouvé est utilisé, on peut être sûr de ses performances ». Un nouveau design est plutôt un pari. En outre, aux 20e et 21e siècles, la technologie de navigation s’est développée pour les voiliers rapides, ce qui est une tout autre histoire que les navires qui doivent pouvoir transporter des marchandises.

Des voiliers plus économiques

Ces deux navires – l’un en construction et l’autre en phase de conception – ont le potentiel de rendre le transport à la voile beaucoup plus économique qu’il ne l’est aujourd’hui. C’est parce qu’ils ont une capacité de chargement beaucoup plus grande que les voiliers actuellement en service. À mesure qu’un navire s’allonge, sa capacité de chargement augmente plus que proportionnellement.

Le EcoClipper500 est une réplique grandeur nature du Noach.

Le Ceiba (46 mètres de long), est propulsé par 580 m² de voiles et transporte 250 tonnes de fret. Le EcoClipper500 (60 mètres) est lui propulsé par près de 1 000 m² de voiles et transporte 500 tonnes de marchandises. À titre de comparaison, le Tres Hombres n’est pas beaucoup plus court, avec 32 mètres, mais il n’accepte que 40 tonnes de marchandises – douze fois moins que le EcoClipper500. Un plus long navire est également plus rapide et permet d’économiser de la main-d’œuvre. Le Tres Hombres a besoin d’un équipage de sept personnes, tandis que le EcoClipper500 n’a qu’un équipage légèrement plus grand de douze personnes.

Analyse de cycle de vie d’un voilier

Bien que le EcoClipper500 ne soit encore que dans sa phase de conception, il sera au centre de cet article. C’est parce que l’entreprise a réalisé une analyse de cycle de vie du navire avant de le construire. Pour autant que je sache, c’est la première analyse de cycle de vie d’un voilier jamais réalisée. L’étude révèle qu’il faut environ 1200 tonnes de carbone pour construire le navire.

La moitié de ces émissions sont générées pendant la production de l’acier et environ un tiers par des procédés de façonnage de l’acier et d’autres activités de chantier naval. Les peintures à base de solvants ainsi que les systèmes électriques et électroniques représentent chacun environ 5 % des émissions. Les émissions produites lors de la fabrication des voiles ne sont pas incluses parce qu’il n’existe pas de données scientifiques disponibles, mais un calcul rapide de coin de table (pour les voiles basées sur les fibres d’aramide) indique que leur contribution à l’empreinte carbone totale est très faible. ⁴

L’EcoClipper500 a une empreinte carbone de 2g de CO2 par tonne-kilomètre, cinq fois moins élevé que celle d’un porte-conteneur.

Si ces 1200 tonnes d’émissions étaient réparties sur une durée de vie estimée à 50 ans, alors l’EcoClipper500 aurait une empreinte carbone d’environ 2 grammes de CO2 par tonne-kilomètre de cargaison, conclut le chercheur Andrew Simons, qui a fait l’analyse du cycle de vie du navire. C’est environ cinq fois moins que l’empreinte carbone d’un porte-conteneurs (10 grammes de CO2/tonne-km) et trois fois moins que l’empreinte carbone d’un vraquier (6 grammes de CO2/tonne-km). ⁵

Vue vers la proue depuis la mâture sur le ‘Parma’, au mouillage. Alan Villiers, 1932-33. Le travail de Villiers décrit de façon vivante la période du début du XXe siècle pendant laquelle les voiliers de la marine marchande ou “grands navires” furent en rapide déclin.

Transporter une tonne de fret sur une distance de 8000 km (environ la distance entre les Caraïbes et les Pays-Bas) produirait ainsi 16 kg de carbone avec l’EcoClipper500, contre 80 kg sur un porte-conteneurs et 48 kg sur un vraquier. Les proportions sont similaires pour d’autres facteurs environnementaux, tels que l’appauvrissement de la couche d’ozone, écotoxicité, pollution atmosphérique, etc.

Bien que le voilier bénéficie d’un avantage convaincant, il peut ne pas être aussi grand qu’on peut l’imaginer. Tout d’abord, comme Simons l’explique, il y a une question d’échelle. Un porte-conteneurs ou un vraquier bénéficie des mêmes avantages sur l’EcoClipper500 que le EcoClipper500 jouit sur le Tres Hombres. Il peut prendre beaucoup plus de fret – en moyenne 50 000 tonnes au lieu de 500 tonnes – et il n’a besoin que d’un équipage légèrement plus important de 20 à 25 personnes. ⁶

Deuxièmement, les navires alimentés aux combustibles fossiles sont plus rapides que les voiliers, ce qui signifie qu’il faut moins de navires pour transporter une quantité donnée de marchandises sur une période donnée. Le navire d’origine sur lequel l’EcoClipper500 est basé, naviguait entre les Pays-Bas et l’Indonésie en 65 à 78 jours, tandis qu’un porte-conteneurs fait ce voyage en environ moitié de temps (en prenant le raccourci par le canal de Suez).

Construire une flotte de voiliers

Il y a deux façons de réduire davantage les émissions de carbone des voiliers par rapport aux porte-conteneurs et aux vraquiers. L’une consiste à utiliser du bois plutôt que de l’acier pour construire les navires, comme pour le Ceiba. Si l’on permet aux arbres coupés de repousser (ce que les fabricants du Ceiba ont promis), un tel navire peut même être considéré comme un puits de carbone.

Cependant, il y a une bonne raison pour laquelle le EcoClipper500 sera fabriqué en acier : l’objectif de l’entreprise n’est pas de construire seulement un navire, mais une flotte entière. Jorne Langelaan : « Il y a peu de chantiers navals capables de livrer des navires en bois de nos jours. L’acier facilite la construction d’une flotte en moins de temps. »

Un compromis possible serait une construction composite, dans laquelle un squelette en acier serait relié à une quille de bois, des planches, et un pont. Andrew Simons : « Cela réduirait de moitié l’empreinte carbone de la construction. Il pourrait également être possible de fabriquer des superstructures et certaines sections de mâts et longerons à partir de bois au lieu d’acier.

Projections d’embruns sur le pont principal du ‘Parma’. Alan Villiers, 1932-33.

A l’avenir, une autre possibilité pour réduire davantage les émissions d’un voilier par tonne-km serait de le construire encore plus grand. Bien que le EcoClipper500 ait une capacité de chargement beaucoup plus importante que les voiliers de fret actuellement en service, il est loin d’être le plus grand voilier jamais construit.

Les navires historiques tels que la Grande République (5000 tonnes), le Parme (5300 tonnes), le France II (7300 tonnes) et le Preussen (7800 tonnes) mesurent plus de 100 mètres de long et peuvent embarquer plus de dix fois la capacité de fret de l’EcoClipper500*. Langelaan rêve déjà d’un EcoClipper3000.

Passagers

La plupart des voiliers de fret traversant les océans aujourd’hui peuvent également embarquer quelques passagers. Entièrement chargé de fret, l’EcoClipper500 emmène 12 membres d’équipage, 12 passagers et 8 apprentis (passagers apprenant à naviguer). Si le pont supérieur n’est pas utilisé pour la cargaison, 28 autres apprentis peuvent s’y installer, de sorte que le navire peut accueillir jusqu’à 60 personnes à bord (avec un volume de chargement plus faible : 480 m3 au lieu de 880 m3).

L’empreinte carbone des passagers s’élève à 10g par passager-km, à comparer avec environ 100g par passager-km pour un avion.

Par conséquent, et depuis que les paquebots ont disparu, le EcoClipper500 devient également une alternative à l’avion. Selon les résultats de l’analyse du cycle de vie, l’empreinte carbone des passagers du EcoClipper500 s’élève à 10 grammes par passager-kilomètre, contre environ 100 grammes par passager-kilomètre dans un avion. Le transport d’un passager produit donc autant d’émissions de carbone que le transport d’une tonne de fret.

Moteur ou pas?

Fait important, l’analyse du cycle de vie du EcoClipper500 suppose qu’il n’y a pas de moteur diesel à bord. Sur un voilier, un moteur diesel peut servir à deux fins, qui peuvent être combinées. Tout d’abord, il permet de propulser le navire lorsqu’il n’y a pas de vent ou lorsque les voiles ne peuvent pas être utilisées, par exemple en sortant d’un port ou en y entrant. Deuxièmement, combiné à un générateur, un moteur diesel peut produire de l’électricité pour la vie quotidienne à bord du navire.

Pendant la majeure partie de l’histoire, la consommation d’énergie à bord d’un voilier n’était pas trop problématique. Il y avait du bois à brûler pour la cuisson et le chauffage, et il y avait des bougies et des lampes à huile pour l’éclairage. Il n’y avait pas de réfrigérateurs pour le stockage des aliments, pas de douches ou de machines à laver pour la toilette et la lessive, pas d’instruments électroniques pour la navigation et la communication, pas de pompes électriques en cas de fuite ou d’incendie.

Cependant, nous avons maintenant des normes plus élevées en termes de sécurité, de santé, d’hygiène, de confort thermique et de commodités. Le problème est que ces normes plus élevées sont difficiles à atteindre lorsque le navire n’a pas de moteur qui fonctionne avec des combustibles fossiles. Les systèmes de chauffage modernes, les appareils de cuisson, les chaudières à eau chaude, les réfrigérateurs, les congélateurs, l’éclairage, l’équipement de sécurité et les instruments électroniques ont tous besoin d’énergie pour fonctionner.

Membre d’équipage du ‘Parma’ avec une maquette de son navire. Alan Villiers, 1932-33.

Les voiliers modernes utilisent souvent un moteur diesel pour fournir cette énergie (et pour propulser le navire si nécessaire). Un exemple est le Avontuur de Timbercoast, qui a un moteur de 300 CV (chevaux), un générateur de 20 kW (kilowatts), et un réservoir de carburant de 2330 litres. Les grands voiliers utilisés pour la formation et les navires de croisière ont plusieurs moteurs et générateurs à bord. Par exemple, le Brig Morningster (48m) dispose d’un moteur de 450 CV et de trois générateurs d’une capacité totale de 100 kW, tandis que le Bark Europa (56m) dispose de deux moteurs de 365 CV avec trois générateurs – et brûle des centaines de litres de carburant par jour.

Selon le mode de vie des gens à bord, les émissions de carbone par passager-km peuvent équivaloir, voire surpasser, celles d’un avion.

Évidemment, les émissions de carbone et autres polluants de ces moteurs doivent être pris en compte lors du calcul de l’empreinte environnementale d’un voyage à voile. Selon le mode de vie des gens à bord, les émissions de carbone par passager-km peuvent équivaloir, voire surpasser, celles d’un avion. Dans une moindre mesure, la consommation d’électricité à bord augmente également les émissions du transport de marchandises.

La consommation d’énergie à board d’un voilier

Le EcoClipper500 n’a pas de moteur diesel à bord, ce qui est une deuxième raison pour se concentrer sur ce navire. De toute évidence, un voilier sans moteur ne peut pas poursuivre son voyage quand il n’y a pas de vent. Ceci est facilement résolu à l’ancienne : le EcoClipper500 reste là où il est jusqu’à ce que le vent revienne. Un navire sans moteur a également besoin de remorqueurs – la quasi-intégralité brûlant des combustibles fossiles – pour entrer dans les ports et en sortir. Pour le EcoClipper500, ces services de remorqueurs représentent 0,3 g/t.km de l’empreinte carbone totale de 2 g/t.km (15%).

Sans moteur diesel, le navire doit également produire toute l’énergie nécessaire à bord à partir de sources d’énergie locales, et c’est la partie la plus difficile. Les énergies renouvelables sont intermittentes et ont une faible densité d’énergie par rapport aux combustibles fossiles, ce qui signifie qu’il faut plus d’espace pour produire une quantité donnée d’énergie – ce qui est plus problématique en mer qu’à terre.

Renouvellement du calfatage sur la poupe du 'Parma'. Alan Villiers, 1932-33.

Pour rendre le EcoClipper500 autosuffisant en termes de consommation d’énergie, une première décision de conception a été d’utiliser autre chose que de l’électricité comme source d’énergie à chaque fois que possible. Ceci est particulièrement important pour la chaleur haute température, qui ne peut être fournie par des pompes à chaleur électriques. Le navire aura un poêle à granulés à bord pour assurer le chauffage des locaux, ainsi qu’un biodigesteur – jamais utilisé auparavant sur un navire – pour convertir les déchets humains et de cuisine en gaz pour la cuisson. L’isolation thermique du navire est une autre priorité.

Néanmoins, même avec le poêle à granulés et le biodigesteur (qui ont eux-mêmes besoin d’électricité pour fonctionner), et avec l’isolation thermique, la demande d’énergie sur le navire peut monter jusqu’à 50 kilowatt-heures (kWh) d’électricité par jour (consommation moyenne d’énergie de 2 kW). Il s’agit d’un scénario de « pire des cas de fonctionnement normal », lorsque le navire navigue par temps froid avec 60 personnes à bord. La consommation d’énergie sera plus faible par temps chaud et/ou lorsque moins de personnes seront embarquées. En cas d’urgence, les besoins en puissance peuvent s’élever à 8 kW, tandis que plus de 24 kWh d’énergie peuvent être nécessaires en seulement trois heures.

Hydrogénérateurs

Comment produire cette énergie ? Les panneaux solaires et les éoliennes ne sont qu’une petite partie de la solution. Produire 50 kWh d’énergie par jour nécessiterait au moins 100 mètres carrés de panneaux solaires, pour lesquels il y a peu d’espace sur un voilier de 60 m de long. La vulnérabilité aux éléments et l’ombrage par les voiles sont des problèmes additionnels. Les éoliennes peuvent être fixées dans le gréement, mais leur puissance est également limitée. Le faible potentiel de l’énergie solaire et éolienne est démontré par le voilier Avontuur mentionné précédemment. Il a un générateur de 20 kW, alimenté par le moteur diesel, mais seulement 2,1 kW de panneaux solaires et 0,8 kW d’éoliennes.

L’hydrogénérateur est la seule source d’énergie renouvelable qui peut fournir à un grand voilier suffisamment d’énergie pour l’utilisation de technologies modernes à bord.

L’hydrogénérateur est la seule source d’énergie renouvelable qui peut fournir à un grand voilier suffisamment d’énergie pour l’utilisation de technologies modernes à bord. Les hydrogénérateurs sont fixés sous la coque et fonctionnent de façon opposée à une hélice de navire. Au lieu que ce soit l’hélice qui propulse le navire, le navire fait tourner l’hélice, qui elle-même entraîne un générateur, qui a son tour produit de l’électricité. Malgré son nom et son apparence, l’hydrogénérateur est en fait une forme d’énergie éolienne : les voiles propulsent les hélices. Évidemment, cela ne fonctionne que lorsque le navire navigue assez vite.

Ferlage d’une voile sur une des vergues principales du Parma. Alan Villiers, 1932-33.

L’EcoClipper500 sera équipé de deux grands hydrogénérateurs, pour lesquels Simons a calculé la puissance à différentes vitesses, en tenant compte du fait que la traînée supplémentaire qu’ils produisent ralentit quelque peu le navire. Il conclut que l’EcoClipper500 doit naviguer à une vitesse d’au moins 7,5 nœuds pour produire suffisamment d’électricité. À cette vitesse, les hydrogénérateurs produisent environ 2000 watts de puissance, ce qui équivaut à environ 50 kWh d’électricité par jour (24 heures de navigation).

À une vitesse inférieure de 4,75 nœuds, les générateurs produisent 350 watts, c’est-à-dire 8,4 kWh d’énergie sur une période de 24 heures – seulement 1/6e de l’énergie maximale requise. D’autre part, à des vitesses plus élevées, les hydrogénérateurs produisent plus d’énergie que nécessaire. À une vitesse de près de 10 nœuds ils fournissent 120 kWh/jour, à une vitesse de 12 nœuds cela donne 182 kWh/jour – 3,5 fois plus que nécessaire.

Batteries à l’eau de mer

Selon sa vitesse surface, l’EcoClipper500 pourra naviguer à un peu plus de 16 nœuds en vitesse de pointe – soit le double de la vitesse minimale requise pour générer suffisamment de puissance. Atteindre cette vitesse sera rare, car cela nécessite une mer calme et des vents forts dans la bonne direction. Néanmoins, dans de bonnes conditions de vent, le voilier navigue facilement à une vitesse suffisante pour produire toute l’électricité nécessaire à son bord.

De bonnes conditions de vent peuvent durer des jours, en particulier sur les océans, où les vents sont plus puissants et prévisibles que sur terre. Cependant, ils ne sont pas garantis, et le navire naviguera également à des vitesses inférieures, ou se retrouvera dans des conditions de vent nul – où les hydrogénérateurs sont aussi inutiles que les panneaux solaires au milieu de la nuit.

Parce qu’il n’a pas de moteur, l’EcoClipper500 fait face à un double problème lorsqu’il n’y a pas de vent : il ne peut pas poursuivre son voyage, et il n’a pas d’énergie pour maintenir la vie à bord.

Parce qu’il n’a pas de moteur, l’EcoClipper500 fait face à un double problème lorsqu’il n’y a pas de vent : il ne peut pas poursuivre son voyage, et il n’a pas d’énergie pour maintenir la vie à son bord. Le premier problème est facilement résolu, mais le second ne l’est pas. La vie à bord continue, et il y a donc un besoin continu d’énergie. Pour ce faire, le navire a besoin de la stocker.

Pour couvrir les besoins pendant trois jours à la dérive par temps froid, un stockage d’énergie de 150 kWh serait nécessaire, sans tenir compte des pertes de charge et décharge. Cinq ou sept jours de consommation d’énergie à bord nécessiteraient de 250 à 350 kWh de stockage. Pour une utilisation d’urgence, un autre stockage d’énergie de 25 kWh serait nécessaire.

Brossage du pont du 'Parma'. Alan Villiers, 1932-33.

Le fait de ne pas avoir de moteur, de générateur et de réservoir de carburant permet d’économiser de l’espace à bord, mais cet avantage peut être rapidement perdu lorsqu’on commence à ajouter des batteries pour les hydrogénérateurs. Les batteries lithium-ion sont très compactes, mais elles ne peuvent pas être considérées comme durables et posent des risques de sécurité. C’est pourquoi Jorne Langelaan et Andrew Simons voient – très pertinemment – plus de potentiel dans les batteries à l’eau de mer, qui sont non-inflammables, non toxiques, faciles à recycler, ont une grande tolérance vis-à-vis des températures et peuvent durer plus de 15 ans. Comme le biodigesteur, elles n’ont jamais été utilisées sur un voilier auparavant.

Contrairement aux batteries lithium-ion, les batteries à l’eau de mer sont volumineuses et lourdes. Avec une capacité de stockage de 60 kg par kWh, un bloc de batteries de 150 kWh ajouterait un poids de 9 tonnes, tandis qu’une capacité de stockage de 350 kWh ajouterait 21 tonnes. Néanmoins, cela se compare favorablement à la capacité totale de chargement (500 tonnes), et les batteries peuvent servir de ballast si elles sont placées dans la partie basse de la coque du navire. Les exigences en matière d’espace ne sont pas trop problématiques non plus. Même un stockage d’énergie de 350 kWh ne nécessite que 14 à 29 m3, ce qui est faible par rapport aux 880m3 de volume de fret (1,5 à 3%).

Les émissions produites par la fabrication des hydrogénérateurs, du biodigesteur et des batteries ne sont pas incluses dans l’analyse du cycle de vie du navire car il n’y a pas de données disponibles. Toutefois, ces émissions doivent être relativement faibles. Les hydrogénérateurs ont une densité de puissance beaucoup plus élevée que les éoliennes, et donc une énergie intrinsèque relativement faible (énergie nécessaire à la fabrication des produits). Un rapide calcul de coin de table nous apprend que l’empreinte carbone des batteries à l’eau de mer de 350 kWh est d’environ 70 tonnes de CO2 (6% de l’empreinte carbone totale). ⁷

Puissance humaine

Il y a une autre source d’énergie renouvelable et de stockage d’énergie à bord de l’EcoClipper, et ce sont les êtres humains eux-mêmes. Comme le poêle à granulés et le biodigesteur, l’utilisation de l’énergie humaine pourrait réduire le besoin d’électricité. De nos jours, les cargos et la plupart des grands voiliers ont des treuils électriques ou hydrauliques, des pompes et un appareil à gouverner, économisant ainsi de la main-d’œuvre manuelle au détriment d’une consommation d’énergie plus élevée. En revanche, l’EcoClipper s’en tient autant que possible à la manutention manuelle du navire.

Equipage au cabestant du Parma, relevant l’ancre. Alan Villiers, 1932-33.

Simons et Langelaan envisagent également l’ajout de quelques « rameurs », couplés à des générateurs, pour produire de l’énergie d’urgence. Deux rameurs pourraient fournir environ 400 watts de puissance. S’ils sont exploités 24 heures sur 24 par quarts, ils pourraient fournir au navire 9,6 kWh d’énergie supplémentaires par jour (sans tenir compte des pertes d’énergie) – un cinquième de la consommation maximale totale d’électricité.

D’ailleurs, comme je l’ai dit à Simons et Langelaan, dix rameurs en action continuellement par quarts fourniraient autant de puissance que les hydrogénérateurs à une vitesse de 7,5 nœuds. S’il y a 60 personnes à bord, et que tout le monde produit de l’électricité à peine une heure par jour, aucun hydrogénérateur ni batterie ne serait nécessaire. « Une pensée très intéressante », répond Simons, « mais quelle impression donnerions-nous ? »

Douches chaudes ?

Même avec un biodigesteur, des hydrogénérateurs, des batteries et des rameurs, les passagers et l’équipage à bord de l’EcoClipper500 seraient loin de baigner dans le luxe, et ce serait peut-être trop peu confortable pour certains. Par exemple, si 60 personnes à bord du navire prennent une douche chaude quotidienne – qui nécessite en moyenne 2,1 kilowattheures d’énergie et 76,5 litres d’eau sur terre – la consommation totale d’électricité par jour serait de 126 kWh, soit plus du double de l’énergie produite par le navire à une vitesse de 7,5 nœuds.

Le navire pourrait fournir cette énergie à une vitesse de navigation plus élevée, mais il y aurait également un besoin de 4590 litres d’eau par jour, une quantité qui ne pourrait être produite qu’à partir d’eau de mer – un processus qui nécessite beaucoup d’énergie. Même un équipage de 12 personnes prenant une douche chaude quotidienne aurait besoin de 25,2 kWh d’énergie par jour, soit la moitié de ce que les hydrogénérateurs produisent à une vitesse de navigation de 7,5 nœuds. Le Bark Europa est le seul voilier mentionné dans cet article qui a des douches chaudes dans chaque cabine (partagée), mais c’est aussi le navire avec les plus gros générateurs et la plus forte consommation de carburant.

En tête de gaillard avant sur le Parma par beau temps. Image de Alan Villiers, 1932.

Andrew Simons : « Sur l’EcoClipper500, il doit y avoir un compromis raisonnable entre la consommation d’énergie et le confort. La consommation d’énergie à bord devra être activement gérée. Les ressources sont limitées, tout comme pour la planète. À bien des égards, le navire est un microcosme de défis auxquels le monde entier doit faire face et trouver des solutions.

Jorne Langelaan: « En mer, vous êtes dans un monde différent. Il importe peu si vous pouvez prendre une douche quotidienne ou non. Ce qui compte, ce sont les gens, les mouvements du navire, et le vaste désert de l’océan autour de vous ».

Utiliser les bonnes mesures

Cet article a jusqu’à présent comparé le voilier EcoClipper500 avec porte-conteneur, vraquier et avion moyens en termes d’émissions par tonne ou passager-kilomètre. Toutefois, ces valeurs sont des abstractions qui voilent des informations beaucoup plus importantes : les émissions totales produites par tous les passagers et toutes les cargaisons, sur tous les kilomètres.

Le commerce international de fret maritime est passé de 4 milliards de tonnes de cargo en 1990 à 11,2 milliards de tonnes en 2019, ce qui a entraîné plus de 1 milliard de tonnes d’émissions. Le nombre de passagers aériens internationaux est passé de 1 milliard en 1990 à 4,5 milliards en 2019, ce qui a entraîné 915 millions de tonnes d’émissions. Par conséquent, la réduction des émissions par tonne et par passager-kilomètre n’est ni une nécessité ni une garantie pour réduire les émissions totales.

Si nous divisons par plus de cinq le trafic international de fret et par plus de dix le trafic de passagers, les émissions de tous les porte-conteneurs et avions seraient inférieures aux émissions de tous les voiliers transportant 11,2 milliards de tonnes de fret et 4,5 milliards de passagers. Inversement, si nous passons aux voiliers, mais que nous continuons à transporter de plus en plus de marchandises et de passagers à travers la planète, nous finirons par produire autant d’émissions qu’aujourd’hui avec le transport alimenté par des combustibles fossiles.

Le mât de misaine 'Grace Harwar'; vue vers l’arrière depuis les barres de mât principales. Alan Villiers, 1932-33.

Bien sûr, rien de tout cela n’arrivera jamais. La quantité de fret échangée à travers les océans en 2019 équivaut à la capacité de fret de 22,4 millions EcoClippers. En supposant que le EcoClipper500 peut faire 2-3 voyages par an, nous aurions besoin de construire et d’exploiter au moins 7,5 millions de navires, avec un équipage total d’au moins 90 millions de personnes. Ces navires ne pourraient embarquer que 0,5 milliard de passagers (12 passagers et 8 stagiaires par navire), nous aurions donc besoin de millions de navires et de membres d’équipage supplémentaires pour remplacer le trafic aérien international.

Nous ne devrions pas nous laisser berner par des mesures relatives abstraites, qui ne servent qu’à maintenir l’accent sur la croissance et l’efficacité.

Tout cela est techniquement possible et, comme nous l’avons vu, cela produirait moins d’émissions que les alternatives actuelles. Toutefois, il est plus probable qu’un passage aux voiliers s’accompagne d’une diminution du trafic de fret et de passagers, et cela est en lien direct avec la vitesse et l’échelle des choses. Beaucoup de marchandises et de passagers ne voyageraient pas sans les vitesses élevées et les faibles coûts des avions et des porte-conteneurs d’aujourd’hui.

Il serait peu logique de transporter des pièces d’iPhone, des marchandises Amazon, des vêtements d’ateliers de misère, ou des voyageurs intensifs avec des voiliers. Un voilier est plus qu’un moyen de transport technique : il implique une autre vision de la consommation, de la production, du temps, de l’espace, des loisirs et des voyages. Par exemple, beaucoup de marchandises se déplace maintenant dans des endroits différents pour chaque étape de traitement avant d’être livré comme produit terminé. En revanche, toutes les compagnies de fret maritime mentionnées dans cet article ne transportent que des marchandises qui ne peuvent pas être produites localement, et qui font un voyage du producteur au consommateur. ⁸

Cela signifie également que même si les voiliers ont des moteurs diesel à bord, ils entraîneraient toujours une diminution significative des émissions totales pour le trafic de fret et de passagers, simplement parce qu’ils réduiraient le nombre absolu de passagers, de marchandises et de kilomètres. Nous ne devrions pas nous laisser berner par des mesures relatives abstraites, qui ne servent qu’à maintenir l’accent sur la croissance et l’efficacité.

Cette traduction a également été publiée sur Changement climatique et énergie.
En savoir plus sur EcoClipper500. La plupart des images: Alan Villiers collection.

Entre 1978 et 2004, l’Avontuur a été exploité comme voilier cargo sous le Commandement de Paul Wahlen. L’Apollonia, construit en 1946, est un autre voilier cargo en service depuis 2014. Il a une longueur de 19,5 mètres et peut transporter 10 tonnes de marchandises. ↩︎
Très récemment, Grain de Sail a été construit et lancé pour le transport transatlantique de vin et de cacao. C’est un voilier moderne sans moteur, construit en aluminium, et pouvant emporter 35 tonnes de fret. ↩︎
Andrew Simons: « Il y a beaucoup de voiliers historiques, mais ils sont soit très coûteux à mettre en service en tant que voilier cargo conforme à la réglementation – car ils sont encore utilisés à d’autres fins – soit ils ne conviennent pas. » ↩︎
Malheureusement le coin de table a disparu (NdT : la note a plus de sens en Anglais, langue original de l’article, car l’expression veut qu’on fasse le calcul “au dos d’une enveloppe” et la note dit que “l’enveloppe a malheureusement disparu). ↩︎
Dans le case de EcoClipper, la plupart des émissions sont produites durant la construction du navire, alors que dans les cas des vraquiers et porte-conteneurs, elles sont principalement produites durant l’opération du navire et la production du carburant. ↩︎
Les plus grand porte-conteneurs peuvent aujourd’hui embarquer 190000 tonnes de marchandises. ↩︎
Il n’y a pas beaucoup de données disponibles sur les batteries à l’eau de mer, mais elles sont moins exigeantes en énergie lors de la fabrication que beaucoup d’autres types de batteries. Le calcul est basé sur une estimation de capacité de stockage de 66 kg CO2/kWh et de trois générations de batteries sur une période de 50 ans. ↩︎
Presque un tiers de toute la marchandise transportée sont des carburants fossiles. ↩︎

Comment rendre l’énergie de la biomasse à nouveau durable

Sun, 20 Sep 2020 00:00:00 +0000

Arbres émondés en Allemagne. Image: René Schröder (CC BY-SA 4.0).

En quoi la coupe d’arbres est-elle une pratique durable ?

Prôner l’utilisation de la biomasse comme source d’énergie renouvelable, pouvant remplacer les énergies fossiles, est devenu un sujet polémique entre les écologistes. Les commentaires sur l’article précédent à propos des poêles thermoélectriques, le montrent bien :

« Comme le mentionne le film récent Planet of the Humans, la biomasse, alias arbres morts, n’est en aucun cas une ressource renouvelable ; même si elle est classifiée en tant que telle par l’ Union Européenne (UE). »
« En quoi couper les arbres est-il durable ? »
« L’article oublie de mentionner qu’un poêle à bois produit plus de CO2 qu’une centrale à charbon par tonne de bois / charbon brûlée. »
« Ceci est une pure folie. Brûler des arbres pour réduire notre impact carbone est un oxymore. »
« L’impact carbone à lui seul est terrifiant. »
« Le plus gros problème quand on brûle quelque chose c’est que c’est parti pour toujours. »
« La question idiote que je peux ajouter à l’idiotie de cet article c’est : d’où vient tout le bois ? »

Contrairement à ce que les commentaires suggèrent, l’article ne défend pas l’expansion de la biomasse comme source d’énergie. Il avance plutôt l’idée que l’incinération de biomasse déjà en usage – par environ 40% de la population mondiale – pourrait aussi générer de l’électricité en sous-produit via l’addition de modules thermoélectriques. Néanmoins, même après une relecture plus assidue de l’article, certains commentateurs restent sur leur position. L’un d’entre eux écrivant : « Notre but devrait être d’arrêter de brûler de la biomasse, et pas d’y apporter plus d’intérêt ».

Il semble que la pensée « high-tech » ait envahi les esprits des écologistes (urbains) au point qu’ils perçoivent la biomasse comme une source d’énergie intrinsèquement problématique, au même titre que les carburants fossiles. Pour être clair, il est légitime de dénoncer les pratiques non durables dans la production de biomasse. Cependant, ces dernières sont la conséquence d’une approche industrielle et relativement récente de la gestion forestière. En creusant l’histoire plus ancienne de la foresterie, il devient clair que la biomasse est potentiellement l’une des ressources énergétiques les plus durables sur la planète.

Le Taillis : Récolter du Bois Sans Tuer d’Arbres

De nos jours, la récolte du bois entraîne, le plus souvent, la mort de l’arbre. Cependant, avant la révolution industrielle, beaucoup de bois était prélevé sur des arbres vivants, qui étaient alors recépés. Le principe du taillis est basé sur la capacité naturelle de beaucoup d’espèces de feuillus à repousser à partir de tiges ou de racines endommagées ; que le dommage soit causé par un incendie, du vent, de la neige, un animal, des pathogènes ou des éboulis. La création d’un taillis implique de couper un arbre au ras du sol, après quoi la souche développe de nouvelles tiges – appelées « brins de cépée » - résultant en un arbre à tiges multiples.

Image: Une cépée. Crédit: Geert Van der Linden.

Image: Un taillis de Chênes récemment recépés. Crédit: Henk vD. (CC BY-SA 3.0)

Image: Cépées dans le comté de Surrey, Angleterre. Crédit: Martinvl (CC BY-SA 4.0)

Quand on pense à une forêt ou une plantation d’arbres, on imagine un paysage d’arbres hauts. Cependant, jusqu’au début du 20ème siècle, au moins la moitié des forêts d’Europe étaient des taillis ressemblant plus à un ensemble de buissons. ¹ Le recépage apparaît dès l’Âge de pierre ; on construisait alors des cités lacustres et des chemins traversant les marais en utilisant des milliers de branches de tailles similaires – un accomplissement rendu possible par la technique du recépage. ²

Cartes : Répartition approximative de taillis en République tchèque (en-haut) et en Espagne (en-bas). Source : \"Coppice forests in Europe\", voir [^1]

Depuis lors, cette technique fût la méthode standard de production de bois ; non seulement en Europe mais de part le monde. Les taillis se développèrent considérablement au cours des 18ème et 19ème siècles, du fait de la pression grandissante sur les réserves de bois causée par l’augmentation de la population et du développement de l’activité industrielle (verre, fer, production de carrelage, de tuiles et de chaux).

Cycles de rotation courts

Du fait que les jeunes pousses d’un arbre recépé soient nourries par un système racinaire déjà bien développé, le taillis produit du bois plus rapidement qu’un arbre haut. Plus précisément : à rendement photosynthétique égal, un arbre haut génère plus de biomasse sous le sol (racines) alors qu’une cépée produit au dessus du sol (les nouvelles pousses) ; ce qui est bien plus pratique du point de vue de la récolte. ³ C’est en partie pour cette raison que le recépage était basé sur des cycles de rotation courts de deux à quatre ans ; même si des cycles d’un à douze ans pouvaient être pratiqués.

Image: Cépées en cycles de rotation différents. Crédit: Geert Van der Linden.

Du fait de ces cycles courts, le taillis fournissait du bois de chauffe de façon rapide, régulière et fiable. La parcelle était souvent divisée en sections égales, correspondant à la durée des cycles de rotation. Si, par exemple, les brins de cépées étaient récoltés tous les trois ans, la forêt était divisée en trois parcelles, une seule étant recépée chaque année. Cette courte rotation permettait aussi au carbone dégagé par la combustion du bois d’être compensé par celui absorbé par les nouvelles pousses, donnant au taillis un impact carbone neutre. Lors de cycles très courts, les nouvelles pousses pouvaient même être prêtes au moment où les anciennes étaient assez sèches pour servir de carburant.

Chez certaines espèces, la capacité de la souche à produire diminue avec l’âge. Après quelques rotations ces arbres étaient soit récoltés entiers et remplacés par de nouveaux, ou convertis en un taillis à rotation plus longue. D’autres espèces montrent une meilleure capacité à repousser malgré leur âge, produisant des cépées durant des centaines d’années ; en particulier sur des sols riches et bien irrigués. Certaines cépées peuvent vivre plus de mille ans.

Biodiversité

Ni forêt, ni plantation, le taillis est quelque part entre les deux. Bien que géré par les humains, il n’était pas au détriment de l’environnement, au contraire. Récolter du bois sur des arbres vivants au lieu de les tuer est bénéfique pour les formes de vie qui dépendent de ces deniers. Les taillis hébergent parfois une biodiversité plus riche que des forêts non gérées car on y trouve continuellement des zones à différent niveaux de lumière et de croissance. Rien de tout cela ne s’applique aux plantations industrielles qui n’offrent rien ou presque à la vie végétale et animale et dont les cycles de rotation sont plus longs (au moins vingt ans).

Image: Cépées aux Pays-Bas. Crédit: K. Vliet (CC BY-SA 4.0)

Image: Cépées de châtaigners à Flexham Park, Sussex, Angleterre. Crédit: Charlesdrakew, public domain.

Nos ancêtres coupaient aussi des arbres hauts, aux troncs conséquents, mais pas comme bois de chauffe. Les grands arbres n’étaient tués que lorsque la taille du bois d’œuvre le nécessitait (bateaux, bâtiments, ponts et moulins à vent. ⁴ Les taillis pouvaient contenir des arbres hauts que l’on laissait pousser pendant des dizaines d’années alors que l’on taillait les arbres alentours. Cependant même ces grands arbres étaient parfois partiellement étêtés, pour récolter les branches secondaires tout en les laissant en vie (émondage).

Arbres aux Multiples Usages

L’archétype industriel de la plantation d’arbres consiste en des lignes régulièrement espacées d’arbres du même âge où la monoculture règne, fournissant ici du bois de construction, là du bois destiné à la production de papier ou, ailleurs, du bois à brûler dans des centrales électriques. Ceci contraste avec le taillis de l’ère préindustrielle où les arbres étaient à usages multiples. Ils donnaient à la fois du bois de chauffage, des matériaux de construction ou encore du fourrage.

L’usage destiné du bois définissait les mensurations désirées, qui à leur tour déterminaient le rythme de rotation du taillis. Du fait des limitations de chaque espèce, les taillis étaient souvent multispécifiques, avec des pieds présentant des stades de croissance variés — des brins de cépée d’âges différents coexistant parfois sur une seule et unique souche (« taillis furetés »). Les rotations pouvaient évoluer au cours du temps selon les besoins différents et les priorités des activités économiques.

Image: Un petit bois peuplé d’arbres en taillis, certains émondés et d’autres inaltérés. Crédit: Geert Van der Linden.

Les brins de cépée étaient utilisés pour construire presque tout ce dont la communauté avait besoin.⁵ Les jeunes branches de saule, solides et flexibles, étaient tissées pour former des paniers et des cagettes. Avec le châtaigner - qui ne gonfle pas et ne se contracte pas après avoir séché – on faisait toutes sortes de tonneaux. Le frêne et le saule des chèvres, qui donne un bois droit et solide formaient les manches des balais, haches, pelles, râteaux et autres outils.

Les jeunes pousses de noisetier étaient fendues sur toute la longueur, tissées dans la structure des bâtisses, puis couvertes d’un mélange de terre et de fumier selon la méthode du torchis. Les mêmes pousses liaient les toits de chaume. La capacité de l’aulne et du saule à résister à l’eau en faisait un matériau de choix pour les pilotis et le renfort des bords de rivière. Le bois de construction prélevé du taillis ne réduisait pas son apport son énergétique : les éléments, souvent fabriqués et utilisés localement, pouvaient être exploités comme bois de chauffage une fois en fin de vie.

Image: Récolte de fourrage à Leikanger kommune, Norway. Crédit: Leif Hauge. Source: [^19]

Le taillis était aussi une source de nourriture. D’une part, il prodiguait aux humains des fruits, des baies, des truffes, des noix, des champignons, des herbes, du miel et du gibier. D’autre part, il était une source importante de fourrage pour les animaux des fermes en hiver. Avant la révolution industrielle, on nourrissait beaucoup de moutons et de chèvres avec des feuilles, avec ou sans branchettes, d’arbres fourragers. ⁶

L’orme et le frêne faisaient partie des espèces les plus nutritives mais on donnait aussi aux moutons du bouleau, du noisetier, du tilleul, du cerisier à grappes et même du chêne. Les chèvres quand a elles étaient aussi nourries d’Aulne. Dans les régions montagnardes, les chevaux, le bétail, les cochons, ainsi que les vers à soie partageaient parfois ce régime. La durée du cycle de rotation des arbres fourragers était de trois à six ans, lorsque les branches offraient le meilleur ratio entre bois et feuilles. Une fois les feuilles consommées par les animaux, le bois pouvait être brûlé.

Émondage et Haies

Les taillis sont vulnérables aux animaux brouteurs, en particulier les jeunes pousses. Il n’était donc pas rare que ces exploitations soient protégées par des fossés, des barrières ou des haies. L’émondage rendait par-contre possible la cohabitation des arbres et des animaux. Un arbre émondé était taillé de la même façon qu’un taillis mais à une hauteur d’au moins deux mètres afin de garder les jeunes pousses hors de portée des animaux.

Illustration: Différentes méthodes de taille. Crédit: Helen J. Read, see [^1]

Image: Arbres émondés à Ségovie, Espagne. Crédit: [Ecologistas en Acción](https://www.ecologistasenaccion.org/35724/).

Des pairies et pâturages boisés – mosaïques de pâturages et de forêts – associaient lieu de nourriture et production de fourrage, bois de chauffage et/ou de construction venant des arbres émondés. La « glandée » était une méthode consistant à lâcher des cochons dans des forêts de chênes émondés à l’automne où les cochons se nourrissaient des glands tombés à terre. Ce système formait la base de la production de porc en Europe pendant des siècles. ⁷ Le « pré-verger » ou « verger en pâture » combinait la culture des fruits avec le broutage – les arbres fruitiers émondés donnaient de l’ombre aux animaux, ces derniers ne pouvaient se nourrir des fruits mais fertilisaient les arbres.

Image: Forêt ou pâturage ? Quelque-part entre les deux : une \"dehesa\" (ferme à cochons forestière) en Espagne. Crédit: Basotxerri (CC BY-SA 4.0).

Image: Bétail broutant parmi des arbres émondés à Huelva, Espagne (CC BY-SA 2.5)

Image: Un verger-prairie entouré d’une haie à Rijkhoven, Belgique. Crédit: Geert Van der Linden.

Si l’agriculture et l’exploitation forestière sont aujourd’hui des activités bien distinctes, dans le passé la ferme était la forêt et vice versa. Il serait sensé de les regrouper à nouveau car l’agriculture et la production de bétail – et non pas la production de bois – sont les raisons principales de la déforestation. En utilisant les arbres comme source de fourrage, les productions de viande et de lait ne seraient pas synonymes de déforestation. Si la culture pouvait se faire dans des champs arborés, l’agriculture ne devrait pas être responsable de la déforestation non-plus. Les fermes-forêts amélioreraient aussi les conditions de vie des animaux, la fertilité du sol et aideraient à contrôler l’érosion.

Plantations linéaires

Certaines plantations conséquentes pouvaient être constituées de taillis ou d’arbres émondés et étaient souvent gérées comme un bien commun. Cependant, recépage et émondage n’étaient pas des techniques destinées à des exploitations à grande échelle. De petits bois, entre les champs ou proche des habitations, étaient entretenus par un foyer donné qui le coupait en taillis ou l’émondait. Une grande quantité de bois poussait aussi en ligne autour des fermes, champs et prairies, près des bâtiments et le long des chemins, routes et cours d’eau. C’est là qu’apparaissaient des arbres et arbustes taillés en haies épaisses. ⁸

Image: Paysage de haies en Normandie, France, autour de 1940. Crédit: W Wolny, public domain.

Image: Plantations linéaires en Flandres, Belgique. Detail de la carte Ferraris, 1771-78.

Les plantations linéaires étaient utilisées comme haies en Angleterre et particulièrement communes dans de vastes régions d’Europe. En 1804, l’historien Abée Mann exprimait sa surprise en relatant par écrit son voyage en Flandres (aujourd’hui une partie de la Belgique) : « Les champs sont tous entourés de haies, plantées d’une forte densité d’arbres, au point que si l’on se perche un petit peu, le pays entier semble être une forêt continue ». Les arbres émondés étaient typiques dans cette région. ⁸

De même que les taillis, les plantations linéaires étaient diverses et fournissaient les populations en bois de chauffage, de construction et fourrage. Cependant, à l’instar des taillis, elles remplissaient d’autres fonctions du fait de leur localisation. ⁹ L’une d’elles était la séparation des parcelles : elles formaient un enclos pour les animaux des fermes tout en gardant les animaux sauvages et ceux en pâture sur les terres communes à l’extérieur. Diverses techniques rendaient ces haies impénétrables, y compris pour de petits animaux comme les lapins. Autour des prairies, des rangées d’arbres émondés et plantés les uns très près des autres faisaient barrière à des animaux d’une certaine taille comme les vaches. Si l’on y tressait de l’osier de Saule, ces rangées pouvaient même être infranchissable par de petits animaux. ⁸

Image: Détail d’une haie d’Ifs. Crédit: Geert Van der Linden.

Image: Une haie. Crédit: Geert Van der Linden.

Image: Haie d’arbres émondés à Nieuwekerken, Belgique. Crédit: Geert Van der Linden.

Image: Souches en taillis dans un pâturage. Crédit: Jan Bastiaens.

Arbres et plantations linéaires offraient aussi leur protection contre les aléas du temps. Ils protégeaient les champs, les vergers et jardins potagers contre le vent qui pouvait éroder le sol et endommager les récoltes. Dans des climats chauds, les arbres prodiguaient de l’ombre et fertilisaient le sol. Les limettiers émondés, au feuillage très dense, étaient souvent plantés proches de bâtisses en torchis pour les protéger du vent, de la pluie et du soleil. ¹⁰

Les tas de fumier étaient protégés par un ou plusieurs arbres prévenant l’évaporation par le soleil ou le vent de cette précieuse ressource. Sur le terrain d’un moulin à eau, un arbre abritait la roue afin d’éviter que le bois ne travaille – gonflement ou contraction – en temps de sécheresse ou d’inactivité. ⁸

Image: Un arbre émondé protège une roue à aube. Crédit: Geert Van der Linden.

Image: Des limettiers émondés protègent un bâtiment de ferme à Nederbrakel, Belgique. Crédit: Geert Van der Linden.

De l’importance du lieu

Le long des chemins, des routes et des cours d’eau, les plantations linéaires remplissaient les mêmes fonctions liées à leur position qu’autour des fermes. Bétail et cochons étaient menés le long de chemins dédiés et bordés de haies, taillis et/ou arbres émondés. À l’apparition du chemin de fer, les plantations linéaires évitaient les collisions avec les animaux. Elles protégeaient les voyageurs et soulignaient les chemins afin qu’ils ne soient pas perdus par temps enneigé. Elles évitaient l’érosion des sols en bord de rivières et routes creuses.

Toutes ces fonctions pouvaient aussi être remplies par des barrières de bois mort pouvant être déplacé plus facilement que des haies, prenant moins de place, ne provoquant pas de compétition pour la lumière ou la nourriture avec les cultures et pouvant être dressées rapidement. Cependant, dans les lieux ou les moments où le bois était rare, la haie vivante était préférable et parfois même inévitable, du fait qu’elle est productrice plutôt que consommatrice de bois. Une barrière en bois mort économisait peut-être du temps et de la place mais elle impliquait que le bois nécessaire à sa construction et à sa maintenance soit produit ailleurs.

Image: Haie d’arbres émondés en Belgique. Crédit: Geert Van der Linden.

On profitait aux mieux des ressources locales en bois. L’arbre planté près de la roue à aube n’était pas n’importe quel arbre. Il s’agissait souvent d’orme, le bois le plus approprié pour fabriquer la machinerie du moulin. Si des réparations s’avéraient nécessaires, le bois pouvait ainsi être récolté à proximité du moulin. De même, les haies d’arbres le long des sentiers de terre étaient utilisées pour la maintenance de ces derniers. Les branches étaient attachées ensemble et placées comme fondations ou pour boucher des trous. Comme les arbres étaient recépés ou émondés et non pas abattus, aucune des fonctions n’est jamais remplie au détriment d’une autre.

De nos jours, quand on prône la plantation d’arbres, on définit des objectifs de superficie ou de nombre d’arbres, sans accorder beaucoup d’importance à leur localisation – qui pourrait tout aussi bien être de l’autre côté de la planète. Pourtant, comme le montrent ces exemples, planter local et à un endroit précis enrichit grandement le potentiel de chaque arbre.

Formé par les limitations

Ces techniques ont presque entièrement disparu des sociétés industrielles, même si l’on trouve encore quelques arbres émondés le long des routes ou dans les parcs. Leurs branches qui, dans le passé, soutenaient des communautés entières, sont devenus un simple déchet. Pourquoi avoir abandonné une pratique si efficace qui prodiguait énergie, matériaux et nourriture ? La réponse est simple : elle a été remplacée par les énergies fossiles. Nos ancêtres dépendaient des taillis parce qu’ils n’avaient pas d’accès aux énergies fossiles, nous n’en dépendons pas car nous avons cet accès.

Nos ancêtres dépendaient des taillis parce qu’ils n’avaient pas d’accès aux énergies fossiles, nous n’en dépendons pas car nous avons cet accès.

Il est flagrant que les énergies fossiles ont remplacé le bois comme source d’énergie et comme matériau. Le charbon, le gaz et le pétrole ont remplacé le bois pour cuisiner, chauffer les espaces, l’eau, et tous les procédés industriels basés sur l’énergie thermique. Le métal, le béton et la brique – des matériaux qui, bien qu’ils étaient déjà disponibles dans le passé - sont devenus préférables au bois seulement depuis qu’ils sont fabriqués à l’aide des énergies fossiles, qui nous ont aussi apporté le plastique. Les engrais artificiels, produits des énergies fossiles – ont stimulé la production et le commerce mondial de fourrage animal, rendant obsolète l’utilisation d’arbres fourragers. La mécanisation de l’agriculture – nourrie par les énergies fossiles – a conduit à l’exploitation de parcelles plus grandes, éliminant arbres et haies au sein des fermes industrielles.

Moins évident, mais tout aussi important, les énergies fossiles ont transformé l’exploitation forestière en elle-même. De nos jours, la récolte, la transformation et le transport du bois sont assurés par l’utilisation de carburants fossiles. Il fut un temps, ces activités étaient basées exclusivement sur la main-d’œuvre humaine et animale, qui elles-mêmes tiraient leur nourriture de la biomasse. C’était les limitations de cette main-d’œuvre qui créaient et formaient les exploitations de taillis de par le monde.

Image: Récolte de bois sur des arbres émondés en Belgique, 1947. Crédit : Zeylemaker, Co., Nationaal Archief (CCO)

Image: Transport de bois de chauffage en Pays Basque. Source: Notes on pollards: best practices' guide for pollarding. Gipuzkoaka Foru Aldundía-Diputación Foral de Giuzkoa, 2014.

Le bois était récolté et transformé à la main, à l’aide d’outils simples tels que couteaux, machettes, serpes, haches, et (plus tard) scies. Puisque les exigences en main-d’œuvre grandissent avec le diamètre du bois, il était moins cher et plus pratique de récolter de grosses quantités de branches plus petites plutôt que d’abattre de gros arbres. De plus, il n’était pas nécessaire de fendre les brins de cépées. Elles étaient coupées en longueurs d’environ un mètre, puis attachées en « fagots », d’une dimension plus facile à manipuler à la main.

C’était les limitations de cette main-d’œuvre qui créait et formait les exploitations de taillis de part le monde.

Pour transporter du bois de chauffage, nos ancêtres utilisaient des charrues tractées par des animaux sur des routes souvent très mauvaises. Cela signifiait qu’à moins de transporter le bois par voie d’eau, il devait être récolté dans un rayon de 15 à 30 km de l’endroit où il était utilisé. ¹¹ Au delà de cette distance, l’énergie nécessaire au déplacement était plus grande que le contenu énergétique du bois. Il aurait donc été plus sensé de le faire pousser sur le pâturage qui nourrissait l’animal de trait. ¹² Toutefois, il y avait quelques exceptions à cette règle. Quelques activités industrielles comme la production de fer et de potasse pouvaient être déplacées au sein de plus grandes forêts. Le transport de ces produits était plus économique que celui du bois nécessaire à leur production. Il n’en reste pas moins que, la plupart du temps, les taillis (et bien sûr les haies) étaient situés dans le voisinage immédiat de l’endroit auquel ils étaient utiles.

En bref, l’apparition du taillis se fît dans un contexte de limites. Grâce à sa pousse rapide et la versatilité de ses usages il tirait le meilleur parti du capital bois d’une zone donnée. Du fait de l’utilisation de petites branches, il rendait la récolte manuelle et le transport aussi économique et pratique que possible.

Pourrait-on mécaniser le taillis ?

Depuis le 20ème siècle, la récolte du bois est effectuée par outils de coupe motorisés et, depuis les années 1980, on utilise des machines puissantes qui peuvent abattre des arbres entiers et les débiter in situ en l’espace de quelques minutes. Les énergies fossiles nous ont aussi apporté de meilleures infrastructures de transport, ouvrant accès à des réserves jusqu’alors inaccessibles. Du bois de chauffage peut maintenant pousser d’un côté de la planète pour être consommé de l’autre.

L’usage d’énergies fossiles ajoute un impact carbone à une activité qui en était alors dépourvue ; pire, il pousse la production de bois à une échelle plus grande et non durable. ¹³ Le transport facilité par les énergies fossiles a complètement détruit la connexion entre l’offre et la demande qui gouvernait la foresterie locale. Si les réserves de bois sont limitées, une communauté n’a pas d’autre choix que de s’assurer que les rythmes de récolte et de repousse sont en équilibre. Y faire défaut créerait un risque d’arriver à court de bois de chauffage, de construction ou de fourrage et l’abandon du bassin de vie.

Image: Taillis de Saule récolté mécaniquement. Peu de temps après la récolte (droite), 3 ans après (gauche) Crédit: Lignovis GmbH (CC BY-SA 4.0).

De même, la mécanisation de la récolte a boosté la gestion forestière d’une façon telle qu’elle n’est plus durable. Nos ancêtres ne coupaient pas de gros arbres pour en faire du bois de chauffage, car cela n’était pas économique. Aujourd’hui, l’industrie forestière fait exactement cela car la machinerie l’exige. Si l’on y compare l’industrie forestière où un seul travailleur peut récolter jusqu’à 60m³ de bois à l’heure, le taillis est extrêmement exigeant en matière d’effort. En conséquence, il ne peut faire concurrence dans un système économique qui entretient le remplacement du travail manuel par celui des machines.

Le taillis ne peut faire concurrence dans un système économique qui entretient le remplacement du travail manuel par celui des machines.

Quelques scientifiques et ingénieurs ont essayé de résoudre ce problème en expérimentant des techniques mécaniques de récolte de taillis. ¹⁴ Cependant, la mécanisation est une pente glissante. Les machines ne sont pratiques et économiques que sur de grandes parcelles (>1 ha), qui contiennent des arbres d’une même espèce et d’âges similaires et pour une production destinée à un usage donné (bois souvent utilisé pour générer de l’électricité). Comme nous l’avons vu, cela exclut bien d’autres formes de gestion du taillis tels que les arbres à usages polyvalents et les haies. Si l’on ajoute le transport motorisé, il en résulte un taillis industriel apportant bien peu d’avantages.

Image: Taillis le long d’un ruisseau à Gravenvoeren, Belgique. Crédits: Geert Van der Linden.

Une exploitation forestière durable est par essence locale et manuelle. Cela ne veut pas dire que nous devons copier le passé pour rendre la biomasse à nouveau durable. On pourrait par exemple agrandir le rayon de transport via l’utilisation de solutions à faible consommation énergétique tels que les vélo cargo et le transport par câble (ancêtre du téléphérique), qui sont des moyens plus efficaces que le transport de chariot tiré par des chevaux ou des bœufs sur de mauvaises routes et qui peuvent être mis en place sans utiliser d’énergies fossiles. Les outils manuels se sont aussi améliorés en matière de rendement et d’ergonomie. Nous pourrions même utiliser des tronçonneuses à bio-carburants – une utilisation bien plus réaliste que comme carburant automobile. ¹⁵

Le Passé Survit

Cet article a comparé la production de biomasse industrielle avec les formes historiques de gestion forestière en Europe mais, en fait, il n’est nul besoin de regarder en arrière pour s’inspirer. 40 % de la population globale est constitué de personnes pauvres sur le plan financier qui utilisent toujours du bois pour cuisiner et se chauffer et qui ne sont pas de clients pour l’industrie forestière. Ces derniers obtiennent leur bois d’une façon analogue à nos ancêtres, même si les espèces et conditions environnementales peuvent différer. ¹⁶

Un étude de 2017 a calculé que la consommation de bois par les sociétés « en développement » - à savoir 55 % de la récolte mondiale de bois et 9 à 15 % de la consommation d’énergie – cause seulement 2 à 8 % de l’impact humain sur le climat. ¹⁷ Pourquoi si peu ? Parce que le bois que ces sociétés récoltent l’est de façon durable, écrivent les scientifiques. Les gens récoltent surtout du bois mort, ils plantent beaucoup en dehors des forêts, sous formes de taillis et arbres émondés et préfèrent les arbres polyvalents, qui ont trop de valeur pour être abattus. Leurs motivations sont les mêmes que celles de nos ancêtres : les gens n’ont pas accès aux énergies fossiles et sont donc liés aux réserves de bois locales, qui doivent être récoltées et transportées manuellement.

Image: Femme africaine transportant du bois de chauffage. (CC BY-SA 4.0)

Ces chiffres confirment que ce n’est pas l’énergie de biomasse qui n’est pas durable. Si toute l’humanité vivait comme les 40 % qui brûlent de la biomasse régulièrement, le changement climatique ne serait pas un problème. Ce qui n’est pas viable, c’est un mode de vie gourmand en énergie. Il est évident que l’on ne peut entretenir une société high-tech grâce aux haies et taillis. Mais la même chose est vraie pour tout autre source d’énergie, y compris l’uranium et les énergies fossiles.

Version français relu par Pascal Mayol.

Références multiples : Unrau, Alicia, et al. Coppice forests in Europe. University of Freiburg, 2018. // Notes on pollards: best practices’ guide for pollarding. Gipuzkoako Foru Aldundia-Diputación Foral de Gipuzkoa, 2014. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Aarden wallen in Europa, in “Tot hier en niet verder: historische wallen in het Nederlandse landschap”, Henk Baas, Bert Groenewoudt, Pim Jungerius and Hans Renes, Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed, 2012. ↩︎
Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. ↩︎
Holišová, Petra, et al. “Comparison of assimilation parameters of coppiced and non-coppiced sessile oaks”. Forest-Biogeosciences and Forestry 9.4 (2016): 553. ↩︎
Perlin, John. A forest journey: the story of wood and civilization. The Countryman Press, 2005. ↩︎
La majorité de ces informations provient d’une publication belge (en néerlandais): Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. Pour une bonne (mais concise) référence en anglais, lire : Rotherham, Ian. Ancient Woodland: history, industry and crafts. Bloomsbury Publishing, 2013. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Les abres fourragers, utilisés de part l’Europe, l’étaient particulièrement en région montagneuse : la Scandinavie, les Alpes et les Pyrénées. Par exemple, en 1850 en Suède, 1.3 millions de chèvres consommait un total de 910 millions de ballots par an, pour lesquelles au moins 1 millions d’hectares de forêts à feuilles caduques était exploité, souvent par émondage. La récolte des arbres fourragers précède l’utilisation de foin comme fourrage d’hiver. Les branches pouvaient être coupées à l’aide d’outils en pierre alors que la coupe de l’herbe requiert des outils en bronze ou en fer. Si la plupart du recépage et de l’émondage était effectué en hiver, la récolte des arbres fourragers commençait logiquement en été. On plaçait souvent des fagots d’arbres fourragers en haut d’arbres émondés pour sécher. Références: Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Slotte H., “Harvesting of leaf hay shaped the Swedish landscape”, Landscape Ecology 16.8 (2001): 691-702. ↩︎
Wealleans, Alexandra L. “Such as pigs eat: the rise and fall of the pannage pig in the UK”. Journal of the Science of Food and Agriculture 93.9 (2013): 2076-2083. ↩︎
Cette information est basée sur plusieurs publications en Flamand : Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. // Handleiding voor het beheer van hagen en houtkanten met erfgoedwaarde. Thomas Van Driessche, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2019 // Knotbomen, knoestige knapen: een praktische gids. Geert Van der Linden, Jos Schenk, Bert Geeraerts, Provincie Vlaams-Brabant, 2017. // Handleiding: Het beheer van historische dreven en wegbeplantingen. Thomas Van Driessche, Paul Van den Bremt and Koen Smets. Agentschap Onroerend Erfgoed, 2017. // Dirkmaat, Jaap. Nederland weer mooi: op weg naar een natuurlijk en idyllisch landschap. ANWB Media-Boeken & Gidsen, 2006. // For a good source in English, see: Müller, Georg. Europe’s Field Boundaries: Hedged banks, hedgerows, field walls (stone walls, dry stone walls), dead brushwood hedges, bent hedges, woven hedges, wattle fences and traditional wooden fences. Neuer Kunstverlag, 2013. // Si les plantations linéaires étaient surtout utilisées pour la production de bois, on en répartissait les arbres de façon à laisser passer de la lumière, ayant pour effet d’en augmenter le rendement. Si leur but était surtout de limiter des parcelles on les plantait plus proche. Cela diminuait le rendement mais autorisait une pousse plus épaisse. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Le taillis pouvait aussi être placé autour d’un groupe de bâtisses pour former un obstacle impénétrable à des attaquants, à pied ou à cheval. Contrairement aux murs, il résistait aux projectiles. Source: ⁵ ↩︎
Les limettiers étaient même utilisés dans la prévention d’incendies. On les plantait juste à côté des boulangeries pour protéger les tas de bois, de foin et toits de chaume de projections d’étincelles. Source: ⁵ ↩︎
Même amené par voie d’eau sur de longues distances, le bois se voyait généralement récolté dans un rayon de 15 à 30km de la rivière ou de la côte. ↩︎
Sieferle, Rolf Pieter. The Subterranean Forest: energy systems and the industrial revolution. White Horse Press, 2001. ↩︎
Pour d’autres échelles de production voir aussi : Jalas, Mikko, and Jenny, Rinkinen. “Stacking wood and staying warm: time, temporality and housework around domestic heating systems”, Journal of Consumer Culture 16.1 (2016): 43-60. // Rinkinen, Jenny. “Demanding energy in everyday life: insights from wood heating into theories of social practice.” (2015). ↩︎
Vanbeveren, S.P.P., et al. “Operational short rotation woody crop plantations: manual or mechanised harvesting?” Biomass and Bioenergy 72 (2015): 8-18. ↩︎
Cependant, les tronçonneuse sont nuisibles à certaines espèces d’arbres, amenuisant la pousse ou augmentant le risque de transfert de maladies. ↩︎
Quelques sources traitant de la foresterie traditionnelle en Africque: Leach, Gerald, and Robin Mearns. Beyond the woodfuel crisis: people, land and trees in Africa. Earthscan, 1988. // Leach, Melissa, and Robin Mearns. “The lie of the land: challenging received wisdom on the African environment.” (1998) // Cline-Cole, Reginald A. “Political economy, fuelwood relations, and vegetation conservation: Kasar Kano, Northerm Nigeria, 1850-1915.” Forest & Conservation History 38.2 (1994): 67-78. ↩︎
Plusieurs références: Bailis, Rob, et al. “Getting the number right: revisiting woodfuel sustainability in the developing world.” Environmental Research Letters 12.11 (2017): 115002 // Masera, Omar R., et al. “Environmental burden of traditional bioenergy use.” Annual Review of Environment and Resources 40 (2015): 121-150. // Study downgrades climate impact of wood burning, John Upton, Climate Central, 2015. ↩︎