On va revenir à des sujets un peu plus techniques – qui pèsent nettement plus dans la balance que les aléas politiques – en commençant par l’énergie, pour la simple raison qu’elle est la condition première du fonctionnement de tout le système.
Vous noterez que cet article date de juste avant l’action militaire russe en Ukraine et les confinements complètement surréalistes en cours en Chine, qui ont tous deux exarcerbé et accéléré tous les problèmes décrits. En bref, on passe de la crise à la catastrophe.
Traduction
Des pénuries alimentaires en conséquence de la crise énergétique et de la rupture des chaînes d’approvisionnement?
Posté le 21 mars 2022 par energyskeptic
Préface. Ceci est une longue préface, suivie de deux articles qui abordent la façon dont les chaînes d’approvisionnement et les tracteurs à commande complexe [informatisée] pourraient être affectés à l’avenir par les pénuries d’énergie et les défaillances de la chaîne d’approvisionnement, ce qui se constate déjà à l’heure actuelle, où on voit un grand nombre de navires attendre au large d’être déchargés et où on voit une pénurie de camionneurs pour assurer la livraison des marchandises lorsqu’elles finissent par arriver.
Les défaillances de la chaîne d’approvisionnement ne feront qu’empirer, ce qui affectera l’approvisionnement alimentaire et remet maintenant en question la croissance démographique prévue de 3 milliards de personnes d’ici 2050. Le temps nous est compté pour le remplacement des combustibles fossiles par une autre source, encore inconnue et clairement non commerciale, dans les domaines du transport, de la fabrication et d’autres services et produits essentiels. Même le réseau électrique a besoin de gaz naturel pour rester opérationnel, quel que soit le nombre d’éoliennes ou de panneaux solaires construits (Friedemann 2016).
La raison pour laquelle le temps nous est compté est qu’au niveau mondial, le pétrole conventionnel, source de 90% de notre pétrole, a atteint son pic en 2008 (EIA 2018 page 45), et la production mondiale de pétrole conventionnel et non conventionnel a atteint le sien en 2018 (EIA 2020).
Dans le cas improbable où vous ne saisiriez pas ce que ça a de terrifiant, considérez que nous sommes actuellement en vie grâce aux transports lourds, qui fonctionnent presque exclusivement au diesel, que quatre milliards d’entre nous sont en vie grâce à des engrais issus du gaz naturel non renouvelable, que 500.000 produits sont fabriqués à partir de combustibles fossiles et qu’une grande partie de notre production essentielle (ciment, acier, métaux, céramique, verre, puces électroniques) nécessite la forte chaleur générée par les combustibles fossiles. Nous disposons de peu de temps pour mettre au point des procédés d’électrification ou d’utilisation de l’hydrogène, qui n’existent pas encore, en remplacement des combustibles fossiles, sans parler de la reconstruction d’infrastructures de plusieurs trillions de dollars et d’un nouveau système de distribution d’énergie encore inconnu, du triplement du système de transmission du réseau électrique et du remplacement de centaines de millions de véhicules et d’équipements pour qu’ils fonctionnent avec « autre chose » (Friedemann 2021).
Alors comment fabrique-t-on de nouvelles éoliennes et de nouveaux panneaux solaires? A chaque étape de leur cycle de vie, ils sont entièrement dépendants d’industries qui dépendent des combustibles fossiles. Ce n’est pas l’électricité qu’ils [l’éolien et le solaire] produisent, ni celle du nucléaire, qui alimente les poids lourds (tracteurs, moissonneuses, transporteurs longue distance, mines, exploitation forestière), ni les locomotives, ni les navires, ni les avions, ni l’industrie du ciment, ni celle de l’acier, etc.
Au moment où j’écris ces lignes, en octobre 2021, l’économie fait un retour en force. Mais pour combien de temps? Une crise énergétique imminente est probable, car les prix de l’essence et du gaz naturel ne cessent d’augmenter. Dans ma région, l’essence coûte aujourd’hui 4,69$. Mais cela ne durera pas – 11 des 12 dernières récessions ont été causées par des prix élevés de l’énergie (Hamilton 2013). Il ne semble pas non plus que l’Arabie saoudite soit en mesure d’augmenter suffisamment sa production pour faire baisser les prix du pétrole (Watkins 2021).
Une récession risque à son tour de mener les entreprises à la faillite, en brisant des chaînes d’approvisionnement essentielles. Pour ma part, je pense que les microprocesseurs seront les premiers à manquer. Ils sont également très vulnérables à une crise énergétique car les usines de fabrication sont tributaires de centaines de chaînes d’approvisionnement très longues, d’un degré de pureté incroyablement élevé de l’air, de l’eau, des gaz et des produits chimiques [utilisés] – ce qui nécessite de grandes quantités d’énergie, et les fabricants de microprocesseurs ne peuvent pas se permettre de subir de coupures de courant car leur approvisionnement en électricité doit rester fiable durant des mois, 24 heures sur 24.
Si la production de microprocesseurs est compromise, il en ira de même du reste de la civilisation, en allant des équipements de forage du pétrole et du gaz naturel, des panneaux solaires, des éoliennes, des ordinateurs et des véhicules, jusqu’aux gadgets aussi simples que les grille-pain. Pour vous donner une idée de leur vulnérabilité, voici un résumé de « La fragilité des microprocesseurs« :
La création d’une puce commence par la découpe d’une fine tranche de 12 pouces, appelée wafer, dans un cristal de silicium pur à 99,9999999 %, l’un des matériaux les plus purs au monde. Les wafers exigent un tel degré de perfection – des particules 500 fois plus petites qu’un cheveu humain peuvent y causer des défauts – qu’un seul atome manquant peut y provoquer des déperditions de courant imprévues ainsi que d’autres problèmes ultérieurs dans la chaîne de fabrication. Par conséquent, il est courant que seuls 20% d’entre eux arrivent jusqu’en bout de chaîne. Les insidieuses particules en suspension peuvent provoquer un dysfonctionnement de la puce, des performances médiocres, un ralentissement ou au final, une panne totale. Étant donné que l’air urbain standard contient 5 millions de particules par pied cube, mais que ces processus exigent un seuil maximum d’une seule particule par pied cube carré, la construction d’usines de fabrication de puces coûte cher, 10 milliards de dollars ou plus. L’eau, les produits chimiques et les gaz de ville doivent être purs à 99,999999% ou plus, ce qui nécessite des traitements complexes et énergivores.
Mais c’est encore plus complexe que cela, comme il est expliqué dans la partie « Comment les puces sont-elles fabriquées?«
Et leur exigence d’une électricité fiable (la production de puces peut prendre jusqu’à quatre mois) ne sera pas envisageable dans le cas d’un réseau électrique tributaire d’une énergie éolienne et solaire peu fiable, sans les réserves de secours que garantissent actuellement le gaz naturel et le charbon. Les seules batteries de stockage d’énergie pour lesquelles on dispose dans le monde de suffisamment de matières premières, qui n’assureraient que 12 heures d’électricité au niveau planétaire, sont les batteries sodium-soufre (NaS) (Barnhart 2013), là où il faudrait un stockage qui assurerait au moins quatre semaines de consommation en raison de la saisonnalité de l’énergie éolienne et solaire. Cependant, les seules batteries de stockage d’énergie fabriquées commercialement sont celles au lithium, qui entrent en concurrence avec les véhicules électriques par rapport aux quantités limitées de lithium disponible. Il n’est pas non plus possible de développer à un niveau suffisant le stockage d’énergie par pompage hydraulique ou par air comprimé pour stocker l’électricité (voir les articles sur le stockage d’énergie pour plus de détails).
La fabrication d’un wafer pour puce peut comporter plusieurs milliers d’étapes impliquant de nombreux types de machines. Si l’une de celles-ci nécessite une nouvelle pièce introuvable ou une pièce de rechange indisponible, la fabrication s’arrête. Voici quelques exemples d’équipements nécessaires: fours de diffusion à haute température, stations de nettoyage par voie humide, appareils de gravure par plasma sec, implanteurs d’ions, processeurs thermiques rapides, pompes à vide, régulateurs de débit rapides, analyseurs de gaz résiduels, déchargeurs plasma à effluves, fours verticaux, pyromètres optiques, etc.
Le TRE [NdT. le taux de retour énergétique – ou en anglais, EROI, Energy Return On Investment – est le ratio entre l’énergie utilisable et celle consommée pour l’obtenir. Voir sur Wiki] de l’éolien et du solaire est sans importance puisque ces énergies dépendent des combustibles fossiles à chaque étape de leur cycle de vie, notamment pour leur transport, leur fabrication et leurs éléments fabriqués à partir de matières premières fossiles.
En outre, les chaînes d’approvisionnement dont dépendent ces technologies et d’autres se briseront. En fait, elles sont déjà brisées depuis des décennies, mais nous ne l’avons pas remarqué. Prenez par exemple les tracteurs fournis par les ONG aux agriculteurs des pays pauvres. Après quelques années, le tracteur tombe en panne et rouille dans un champ, faute de pièces ou de savoir-faire mécanique.
Le monde développé est lui aussi sur le point de connaître ces problèmes. Prenons l’exemple des tracteurs. Les agriculteurs des États-Unis et d’ailleurs sont fiers de leur autonomie. Ils ont toujours pu se procurer des pièces et réparer leurs tracteurs sans aide. Mais ce n’est plus le cas. Sur les tracteurs modernes, les logiciels qui permettent de réaliser davantage de profits grâce à la planification précise de la plantation et de la récolte, de l’apport d’eau, d’engrais et de pesticides, sont propriétaires. Et les pièces qui doivent être remplacées sont si difficiles à obtenir que les agriculteurs achètent des semoirs et d’autres équipements en double uniquement pour s’équiper en pièces de rechange.
La loi de Liebig sur le minimum [NdT. voir sur Wiki] s’amplifiera à mesure que l’énergie diminuera, que les chaînes d’approvisionnement se briseront et finiront par provoquer des pannes généralisées, comme l’avait très bien dit Ben Franklin: « faute d’un clou, un royaume a été perdu »:
« Faute d’un clou, le fer à cheval fut perdu,
faute de fer à cheval, le cheval fut perdu,
faute de cheval, le cavalier fut perdu,
faute de cavalier, la bataille fut perdue,
faute de bataille, le royaume fut perdu,
Et tout cela faute d’un clou de fer à cheval. »
Alice Friedemann http://www.energyskeptic.com Auteur de Life After Fossil Fuels: A Reality Check on Alternative Energy; When Trucks Stop Running: Energy and the Future of Transportation”, Barriers to Making Algal Biofuels, & “Crunch! Whole Grain Artisan Chips and Crackers”. Women in ecology Podcasts: WGBH, Planet: Critical, Crazy Town, Collapse Chronicles, Derrick Jensen, Practical Prepping, Kunstler 253 &278, Peak Prosperity, Index of best energyskeptic posts
Waldman P, Mulvany L (2021) Les fermiers se battent contre John Deere pour savoir qui aura le droit de réparer un tracteur de 800.000$. Bloomberg.com
Une campagne populaire est actuellement menée par les agriculteurs pour rétablir un droit fondamental que la plupart des gens ne réalisent pas avoir perdu: le droit de réparer leur propre matériel agricole.
Mais les fabricants de tracteurs comme John-Deere, dont le chiffre d’affaires s’élève à 68 milliards de dollars, qui vendent plus de la moitié de toutes les machines agricoles aux États-Unis et un tiers de celles-ci dans le monde, affirment que les agriculteurs n’ont pas le droit d’accéder aux logiciels protégés par des droits d’auteur qui contrôlent toutes les facettes des équipements actuels, même pour réparer leurs propres machines. C’est le domaine exclusif des concessionnaires agréés, ce qui crée un monopole et détruit la culture séculaire de l’autonomie.
Les tracteurs d’aujourd’hui sont incroyablement complexes. Lorsque la porte de la cabine est ouverte, l’ordinateur de bord envoie une notification au nuage à l’aide d’un émetteur cellulaire. Il transmet en continu les niveaux d’humidité et d’azote dans le sol, et calcule précisément où épandre les graines, les engrais et les pesticides. Grâce à ces données en temps réel, les agriculteurs peuvent optimiser le moment où ils doivent planter et récolter les cultures et utiliser moins d’engrais et de pesticides.
Dans le même temps, ces tracteurs complexes se mettent parfois en panne en raison d’un problème informatique, et il faut parfois plusieurs heures aux techniciens pour venir réparer le logiciel. De plus, ces tracteurs sont vulnérables aux cyberattaques. Un ennemi pourrait par exemple immobiliser des milliers de tracteurs au moment de la récolte. Ou encore, un orage géomagnétique pourrait causer suffisamment de dégâts pour immobiliser le tracteur. Pourtant, laisser les agriculteurs mettre à jour le logiciel est risqué, une erreur pourrait envoyer un tracteur de 20 tonnes percuter leur ferme.
Weinraub M (2021) Un besoin désespéré de pneus – La pénurie de composants perturbe la récolte aux États-Unis. Reuters.
L’effondrement du secteur de la production frappe le cœur des États-Unis, car la pénurie de semi-conducteurs qui frappe les fabricants d’équipements depuis des mois s’est étendue à d’autres composants. Les déboires de la chaîne d’approvisionnement menacent désormais l’approvisionnement alimentaire des États-Unis et la capacité des agriculteurs à sortir les récoltes des champs.
« Au terme de la récolte, nous verrons des agriculteurs assister à des ventes aux enchères d’équipements, non pas pour les machines, mais pour les pièces », a déclaré M. Peterson. « Nous entendons déjà des gars parler d’acheter une deuxième planteuse ou un deuxième pulvérisateur, juste pour les pièces. »
Les pénuries les obligent certains agriculteurs à réutiliser – ou à réparer – de vieilles pièces. L’accès à l’acier, au plastique, au caoutchouc et à d’autres matières premières a été limité pendant la pandémie, et les fabricants se préparent à des chocs encore plus importants après que des pénuries d’électricité ont contraint plusieurs fonderies chinoises à réduire leur production ces dernières semaines.
L’une des difficultés rencontrées par les concessionnaires est la pénurie de récepteurs GPS, qui sont utilisés pour faire fonctionner les systèmes de guidage et de données des tracteurs.
Chez Ag-Pro, le plus grand concessionnaire privé de Deere & Co en Amérique du Nord, le personnel de l’Ohio a récupéré des unités GPS datant de 2004. Jusqu’à présent, ils étaient pratiquement sans valeur.
Les fabricants d’équipements sont confrontés à un choix douloureux en cette saison de récolte: envoyer des pièces aux usines pour construire de nouveaux tracteurs et moissonneuses-batteuses à vendre aux agriculteurs ou rediriger ces pièces sur le terrain pour réparer les équipements cassés des clients existants?
CNH [NdT. constructeur néerlandais de machines agricoles] estime que les contraintes de la chaîne d’approvisionnement, allant de l’augmentation du fret à la hausse des prix des matières premières, ont coûté à l’entreprise un milliard de dollars. Ce retard a contraint la société à transformer certains parkings d’usine en aires de stockage. Dans l’usine de moissonneuses-batteuses de CNH à Grand Island, dans le Nebraska, des centaines de moissonneuses-batteuses inachevées attendent des pièces.
[NdT. Pour les références de cet article, voir à la fin du texte original ci-dessous]
Texte original
Food shortages as the energy crisis grows and supply chains break?
Posted on March 21, 2022 by energyskeptic
Preface. This is a long preface followed by two articles about how supply chains and complex tractors may be affected by energy shortages and consequent supply chain failures in the future.Which we’re already seeing as massive numbers of ships sit offshore waiting to be unloaded, and a shortage of truckers to deliver goods when they do arrive.
Supply chain failures will only get worse, affecting food supply and making the prediction of 3 billion more people by 2050 unlikely. We are running out of time to replace fossil fuels with something else that is unknown and definitely not commercial for transportation, manufacturing and other essential services and products. Even the electric grid needs natural gas to stay up, no matter how many wind turbines or solar panels are built (Friedemann 2016).
The reason time is running out is that global conventional oil, where 90% of our petroleum comes from, peaked in 2008 (EIA 2018 page 45), and world oil production of both conventional and unconventional oil in 2018 (EIA 2020).
In the unlikely event you don’t know why this is scary, consider that we are alive today thanks to heavy-duty transportation, which runs almost exclusively on diesel, four billion of us are alive due to finite natural gas derived fertilizer, 500,000 products are made out of fossil fuels, and much of our essential manufacturing (cement, steel, metals, ceramics, glass, microchips) depend on the high heat of fossil fuels. There is not much time to come up with processes to electrify or use hydrogen to replace fossil fuels, which don’t exist yet, let alone rebuild trillions of dollars of infrastructure and a new unknown energy distribution system, triple the electric grid transmission system, and replace hundreds of millions of vehicles and equipment to run on “something else” (Friedemann 2021).
So how can new wind turbines and solar panels be made? They are entirely dependent on these industries which depend on fossil fuels for every step of their life cycle. The electricity they and nuclear generate doesn’t power heavy-duty trucks (tractors, harvesters, long-haul, mining, logging), locomotives, ships, airplanes, cement, steel, and so on.
As I write this in October of 2021, the economy has come rip-roaring back. But for how long? A looming energy crisis is likely as gasoline and natural gas prices keep increasing. Gasoline in my area is $4.69 today. But that won’t last — 11 of the past 12 recessions have been due to high energy prices (Hamilton 2013). Nor does it appear that Saudi Arabia will be able to increase production enough to lower oil prices (Watkins 2021).
A recession in turn is likely to drive businesses bankrupt, breaking essential supply chains. I’d nominate microchips to be the first to fail. They are also very vulnerable to an energy crisis since fabrication plants have hundreds of long supply chains, an incredibly high amount of purity required for air, water, gases, and chemicals — which is highly energy intensive to accomplish, and chip makers can’t afford to have power outages because they need reliable electricity for months around the clock.
As microchip production fails, there goes the rest of civilization, of oil and natural gas drilling equipment, solar panels, wind turbines, computers, and vehicles, and even as really simple gadgets like toasters. To give you an idea of how vulnerable they are, here’s a summary of “The Fragility of Microchips“:
Creating a chip begins by cutting a thin 12-inch slice, called a wafer, from a 99.9999999% pure silicon crystal, one of the purest materials on earth. Wafers require such a high degree of perfection — particles 500 times smaller than a human hair can cause defects — that even a missing atom can cause unwanted current leakage and other problems in manufacturing later on. Consequently, sometimes only 20% make it to the end. Traveling particles are insidious, and can cause a chip to malfunction, perform poorly, more slowly, or die later on. Since typical city air has 5 million particles per cubic foot but these processes require a maximum of 1 particle per square cubic foot, building chip fabrication plants is expensive, $10 billion dollars or more. City water, chemicals, and gases need to be 99.999999% or more pure, requiring energy intense and extensive complex treatments.
It’s even more complex than that though, as shown in “How are Microchips Made?”.
And their need for reliable electricity (chips can take 4 months to make) is not going to be possible in an electric grid dependent on unreliable wind and solar power without the backup storage that natural gas and coal provide now. The only energy storage battery for which there are enough materials on earth for just 12 hours of world electricity are Sodium Sulfur (NaS) batteries (Barnhart 2013), and you’d need at least four weeks of storage due to the seasonality of wind and solar. Yet only lithium energy storage batteries are being made commercially, competing with electric vehicles for limited amounts of lithium. Nor can we scale up pumped hydro or compressed air energy storage enough to store electricity (see energy storage posts for details).
Wafer fabrication for a chip can require several thousand steps using many kinds of machines, and if any of these need a new part that can’t be obtained, or a replacement bought, then then manufacturing stops. Here are just a few of the kinds of equipment needed: high-temperature diffusion furnaces, wet cleaning stations, dry plasma etchers, ion implanters, rapid thermal processors, vacuum pumps, fast flow controllers, residual gas analyzers, plasma glow dischargers, vertical furnaces, optical pyrometers, and many more.
The EROI of wind and solar don’t matter since they depend on fossil fuels for every step of their life cycle, especially for transportation, manufacturing, and products made out of fossil feedstocks.
On top of which the supply chains they and other technology depend on will break. In fact they have been for decades, we just haven’t noticed. Take for example the tractors provided by NGOs to farmers in poor nations. Years later the tractor breaks and rusts in the field due to lack of a part or mechanical know how.
The developed world is on the verge of these problems as well. Take tractors for instance. Farmers in the U.S. and elsewhere take pride in their self-reliance. The can get parts and fix their own tractors without help. But not any longer. On modern tractors the computer software that squeezes a bit more profit by precise planting, harvesting, and application of water, fertilizer and pesticides is proprietary. And parts that can be replaced are so hard to get that farmers are buying second planters and other equipment just to get replacement parts.
Liebig’s law of the minimum will grow as energy declines, supply chains break and eventually cause widespread failures, much as Ben Franklin put it: “for want of a nail a kingdom was lost”:
“For the want of a nail the shoe was lost,
For the want of a shoe the horse was lost,
For the want of a horse the rider was lost,
For the want of a rider the battle was lost,
For the want of a battle the kingdom was lost,
And all for the want of a horseshoe-nail.”
Waldman P, Mulvany L (2021) Farmers Fight John Deere Over Who Gets to Fix an $800,000 Tractor. Bloomberg.com
There’s a grassroots campaign being waged by farmers to restore a fundamental right most people don’t realize they’ve lost—the right to repair their own farm equipment.
But tractor makers like $68 billion John-Deer, who sell over half of all farm machinery in the U.S. and a third sold world-wide, say farmers have no right to access the copyrighted software that controls every facet of today’s equipment, even to repair their own machines. That’s the exclusive domain of authorized dealerships, creating a monopoly and destroying the age-old culture self-reliance.
Tractors are insanely complex today. When the cab door is opened the computer onboard sends notice to the cloud using a cellular transmitter. It continues to transmit moisture and nitrogen levels in the soil, precisely calculate where to pout seeds, fertilizer, and pesticides. With such real-time data, farmers can optimize when to plant and harvest crops and use less fertilizer and pesticides.
Meanwhile, these complicated tractors shut down at times due to a computer fault, and it can take technicians many hours to show up to do a software fix. On top of that, these tractors are vulnerable to cyberattacks – an enemy could shut down thousands of tractors right at harvest time for example. Or a geomagnetic storm could do enough damage to shut the tractor down. Yet letting farmers update the software is risky, a mistake could send a 20 ton tractor to careen into the farmhouse.
Weinraub M (2021) ‘Desperate for tires’ – Components shortage roils U.S. harvest. Reuters.
Manufacturing meltdowns are hitting the U.S. heartland, as the semiconductor shortages that have plagued equipment makers for months expand into other components. Supply chain woes now pose a threat to the U.S. food supply and farmers’ ability to get crops out of fields.
As harvest ends, we will see farmers at equipment auctions not for the machinery – but for parts,” Peterson said. “We’re already hearing from guys talking about buying a second planter or sprayer, just for parts.”
For some farmers, the shortages are forcing them to reuse – or repair – old parts. Access to steel, plastic, rubber and other raw materials has been scarce during the pandemic, and manufacturers are preparing for even more shocks after power shortages forced several Chinese smelters to cut production in recent weeks.
One pain point for dealerships is an industry-wide shortage of GPS receivers, which are used to run tractor guidance and data systems.
At Ag-Pro, the largest privately-owned Deere & Co dealership in North America, staff in Ohio have been digging out GPS units that date back to 2004. Until now, they were essentially worthless.
Equipment manufacturers are faced with a painful choice this harvest season: Send parts to factories to build new tractors and combines to sell to farmers or redirect those parts into the field to repair broken equipment for existing customers?
CNH estimates that supply chain constraints ranging from increases in freight to higher raw materials prices have cost the company $1 billion. That lag has forced the company to turn some factory parking lots into storage lots. At CNH’s combine plant in Grand Island, Nebraska, hundreds of unfinished combines sit outside, waiting for parts.
References
Barnhart C et al (2013) On the importance of reducing the energetic and material demands of electrical energy storage. Energy Environment Science 2013: 1083–1092
EIA (2020) International Energy Statistics. Petroleum and other liquids. Data Options. U.S. Energy Information Administration. Select crude oil including lease condensate to see data past 2017
Friedemann A (2016) When Trucks Stop Running: Energy and the Future of Transportation. Springer.
Friedemann A (2021) Life After Fossil Fuels: A Reality Check on Alternative Energy. Springer.
Hamilton, J.D. 2013. Historical Oil Shocks in Routledge handbook of major events of economic history. Routledge.
IEA (2018) International Energy Agency World Energy Outlook 2018, page 45, International Energy Agency.
Watkins S (2021) The Facts Behind Saudi Arabia’s Outrageous Oil Claims. oilprice.com
Le blog de Skidmark 