développement des ENR et amélioration de

l’efficacité ÉNERGÉTIQUE: une

URGENCE MONDIALE

Unités / pouvoir énergétique

Equivalences en tonne d'équivalent pétrole (tep) des différentes énergies selon l'Agence internationale de l'énergie, 1 tep équivaut à : 41,868 GJ, soit exactement 10 Gcal  on prend couramment 42 GJ; 39,68  MBtu ; (1 Btu 1055 J) 11 630 kWh ; 1,43 tonne équivalent charbon.

N.B : l’énergie électrique lorsqu’on l’exprime en tep correspond généralement à l’énergie primaire utilisée pour la production, calculée en tenant compte d’un rendement « conventionnel » de production. Depuis 2002 les bilans officiels français sont conformes à la norme internationale et comptent pour 1 MWh électrique : 0,26 tep pour le nucléaire; 0,086 tep pour l’hydraulique, l’éolien et le solaire; 0,86 tep pour la géothermie et 0,086 tep pour l’électricité secondaire (thermique). D'après le « bilan énergétique pour la France » (MEMP 2007 ) les rendements des différentes filières sont : ~53,8% pour les centrales thermiques (fossiles), ~20,9% pour thermique renouvelable, ~91,9% autres renouvelables , 76,1% pour l’hydraulique de pompage et 33% pour les centrales nucléaires.

Le pouvoir énergétique moyen des combustibles est (selon le Conseil mondial de l'énergie) : 1 tonne d'uranium (réacteur à eau légère en cycle ouvert) = 10 000 à 16 000 tep ; 1 tonne de tourbe = 0,2275 tep ; 1 tonne de bois = 0,3215 tep ; 1 tonne de pétrole brut correspond à peu près à 7,35 barils (1 baril US ~159,0L, r=0,86) ; 1 000 m3 de gaz naturel ont un pouvoir calorifique net de 36 GJ.

(Ces coefficients de conversion approximatifs, peuvent varier selon le lieu et l'époque.)

Voir aussi : Les équivalences énergétiques et la nouvelle méthodologie d'établissement des bilans énergétiques de la France (DGEMP/OE – mai 2002) et http://www.cea.fr/energie/memento_energie_2011_-65718

Une consommation à 80% fossile

(AIE / IEA 2008)

Peu d’évolution relative en une quarantaine d’années, mais consommation multiplié par 2,2 alors que la population n’a été multipliée que par 1,85!

Mix énergétique primaire dans le monde

É le c t r i c i t é

h y d r a u l i q u e 2 %

Élec tric ité nucléaire

1 %

Gaz n a t u r e l 16 %

en 1971 (5 533 M te p )

Autres énergies r e n o u v e l a b l e s et déchets 11 %

C h a r b o n 26 %

Électric ité hydraulique 2 %

Électric ité nucléaire

6 % Gaz naturel

21 %

en 2009 (12 150 M te p )

Autres énergies r e n o u v e l a b l e s et déchets 11 %

Charbon 27 %

P é t r o l e 44 %

Pétrole 33 %

Source : Agence in te r n a tio n a le de l’é n e r g ie , octobre 2011.

« Montée en puissance sur une période de 130 ans » : un facteur ~60 pour une population multipliée par ~5 (x 12,3 par pers)Figure extraite de « Changer le Monde – Tout un programme » de J-M Jancovici –Ed. Calmann-Levy (2011)

Évolution depuis 1950 1950 : total hors bois 1,7Gtep soit

0,7tep/hab.an bois inclus ~2,2Gtep soit 0,9 tep/hab.an

2008 : 12,3 Gtep (1,84 tep/hab.an) 2009 : à peu près stable (~1,8

tep/hab.an) Prospective AIE pour 2035 (2 scénarii) :

› « Nouvelles politiques » 16,7 Gtep (1,93 tep/hab.an)

› « 450 ppm » 14,8 Gtep (1,71 tep/hab.an)

Approvisionnements par zones(d’après Mémento du CEA 2011)

Etats Unis22%reste A. S.

4%Brésil2%

reste A.C.M.

2%

U. E. à 2719%

reste Europe1%Ex-URSS

16%

Moyen-Orient

2%

Afrique4%

Chine10%

Inde4%

reste Asie5%

Pacifique OCDE7%

reste Monde1%

Soutes maritimes internationales

1%

Approvisionnement 1990

(8777 Mtep)

Etats Unis19%

reste A. S.4%

Brésil2%reste A.C.M.

3%U. E. à 27

14%

reste Eu-rope1%

Ex-URSS8%

Moyen-Orient5%

Afrique5%

Chine17%

Inde5%

reste Asie6%

Paci-fique OCDE7%

reste Monde1%

Soutes maritimes internationales

1%

Approvisionnement 2008

(12267 Mtep +40%)

Un partage des ressources très inéquitable (année 2000 - BP Statistical Review)

Energie primaire par habitant moyen en 2008

Europe+ex URSS Amérique N Amérique S+C Afrique Asie+Océanie

4.05

7.59

1.000.66

1.07

Consommation énergie primaire par habitant en 2008 (données INED et CEA - 2012)

Émissions de CO2 dues à l’énergie par habitant

t CO

2 / h

abita

nt

24 22

20 18 16 14 12 10

8

6 4 2 0 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

2005

2009

États-Unis

UE à 2 7

F r a n c e

Chine

Monde

A u tr e

Source : Agence in te r n a tio n a le de l’é n e r g ie , septembre 2011. A l’exception notable de la France qui recourt massivement au nucléaire,les émissions de CO2 sont fortement corrélées avec la consommation d’énergie.

Une contrainte majeure : la croissance démographique

Où passe toute cette énergie?Quelques exemples en France

Logements : 25m²/pers. en 1970, 40m²/pers. en 2010. Consommation moyenne chauffage, ventilation, rafraichissement et éclairage 250 kWh/m²/an soit 10 MWh ep/pers.

Alimentation, conditionnement, transport : 1kg de bœuf = 1kg de pétrole et de gaz, 100g de chocolat = 50 à 100 g d’hydrocarbures Voir par exemple : http://www.proteines.fr/cp/Etude_nutrition_environnement.pdf et http://www.inra.fr/l_institut/prospective/rapport_dualine

Transport : une voiture par adulte en France (parc automobile multiplié par 2 entre 1975 et 2010)/ 12800 km/an, 6,9 L/100 km soit 880 L/an ou 9 MWh, avion long courrier plein 5 L/100km/pass soit 1 MWh pour 2000 km.

Produit manufacturés et usage : un ordinateur portable ~ 3500kWh (fabrication, emballage et transport) + 500kWh ep/an

Consommation primaire moyenne d’un français par postes

kWh/pers.an

Impacts réduits

métabolisme 1000 1000chauffage 11000 2447 4,50électricité 8000 975 8,20transport 11000 3021 3,64industrie 10000Total 40000

Quelques info sur la nutrition pour ceux qui ont envie d’aller plus loin :http://www.nutritionnistes.be/bilan%20energetique.htm

émissions de CO2 dans l’UE en 2009 (3 765 Mt CO2 hors UTCF1)

D é c h e ts 2

0,1 %

P r o c é d é s in d u s tr ie l s 3

5,5 %

Usage de s o lv a n ts et d'autres p r o d u i ts

0,2 %

É n e r g ie 94,2 %

T r a n s p o r t 24,5 %

P r o d u c tio n d 'é le c tr i c i té

et de c h a le u r 32,4 %

R é s id e n tie l te r tia ir e

16,0 %

Autre c o m b u s tio n d ’é n e r g ie 4

7,5 %

In d u s tr ie 13,9 %

Source : Agence e u r o p é e n n e pour l’e n vir o n n e m e n t, juin 2011.

1. Utilisation des terres, leur changement et la forêt.2. Hors incinération des déchets avec récupération d’énergie (incluse dans «production d’électricité et de chaleur»).3. Industrie hors combustion d’énergie. 4. Autres industries de l’énergie (raffinage de pétrole, transformation de combustibles minéraux solides et autres), émissionsfugitives et combustion d’énergie du secteur agriculture/sylviculture/pêche.

émissions de CO2 en France en 2009 (DOM inclus) (373 Mt CO2 hors UTCF)

Tr a n sp o r t 34,5 %

Déchets2

0,5 %

Production d 'é le ctr icit é et de ch a le u r

11,7 %

Pr o cé d é s in d u str ie ls3

4,6 %

Usage de so lva n ts et d'autres p r o d u its

0,3 %

Énergie 94,6 %

Résidentiel tertiaire

23,4 %

Autre co m b u stio n

d ’é n e r g ie 4

8,3 %

In d u str ie 16,8 %

Source : Agence e u r o p é e n n e pour l’e n vir o n n e m e n t d’après Citepa, juin 2011.

Émissions de CO2 par mode de transport 1 en France métropolitaine(125,1 Mt CO2 en 2009)

Poids lourds

25,1 %

Véhicules utilitaires

16,7 % 2 roues 0,8 %

Autres 6,1 %

Ferroviaire

0,4 %

Maritime 0,8 %

Aérien 2,8 %

Fluvial 2,1 %

Véhicules particuliers

52,9 %

Source : CITEPA/fo r m a t SECT EN, mai 2011. 1. Comprend le transport in té r ie u r ( h o r s transport entre métropole et DO M ) mais pas les transports internationaux.

L’énergie : moteur de « l’économie des pays industrialisés »

En 2010 un humain « moyen » consomme chaque année pour l’ensemble de ses besoins 12,3Gtep/6,9 Milliard = 1,8 tep soit 21 MWh, un français moyen 4 à 6 tep ou entre 60 MWh (J-M Jancovici – 2011) et 49 MWh selon le bilan énergétique de la France qui ne compte pas l’énergie « grise » des imports-exports de produits manufacturés, un nord-américain environ deux fois plus.

Les énergies fossiles coûtent 10 à 100 fois moins chère que l’énergie humaine.

La croissance « physique » dépend très fortement d’une énergie abondante et « bon marché ».

Réserves non renouvelables En 2008, la totalité

des réserves fossileset fissiles prouvéesétaient évaluée à68 ans de produc-tion actuelle. En ad-ditionnant les réser-ves supposées on atteint 3600 ans, voir 160000 ans avec la surgénération.

Combustibles fossiles : bientôt en décroissance rapide.Figure extraite de « Changer le Monde – Tout un programme » de J-M Jancovici –Ed. Calmann-Levy (2011)

A moins que les hydrocarbures non conventionnels ne sauvent le système productiviste quelques années

Voir WEO 2012

Mais les rendements en énergie nette diminuent

Rendement sur investissement énergétique : Rie = Ep/Ei

Rendement énergétique net : Ren = (Ep-Ei)/Ei

Il est possible que l’énergie disponible en 2100 soit 7 fois moins abondante qu’aujourd’hui : pour combien d’habitants?

Réduction de la consommation d’énergie contraction du PIB (déflation)

Fossil fuels account for 77% of the increase in world primary energy demand in 2007-2030, with oil demand rising from 85 mb/d in 2008 to 88 mb/d in 2015 & 105 mb/d in 2030 (F. Birol et al.-WEO 2009). A noter que nous avons probablement dépassé récemment le pic de production pétrolière : comment faire?

Dans les schémas de fonctionnement économique actuels une grave récession est probable

La sortie de crise passe par une réorganisation complète (relocalisation, efficacité…) de l’activité pour diviser par 2 à 3 à l’horizon 2050 (c’est demain) nos consommations énergétiques

L’énergie solaire : une énergie inépuisable qui pourrait satisfaire intégralement les besoins de l’humanité

Mais il faut régler le problème de la variabilité de la source :

Aléas météorologique, alternance jour-nuit, variations saisonnières, variations locales

Adaptation de la demande (smart grids…)

Stockage Transport

Il faut aussi réduire les coûts et l’énergie « grise » des installations solaires

Photovoltaïque Thermique Géosolaire, aérosolaire Thermodynamique

Sur le développement des ENR en Europe voir : http://www.energies-renouvelables.org/

les termes importants du scénario « Blue Map » AIE à réaliser d’ici 2050 :

Augmentation de l’efficacité énergétique : réduction de l’ep de 16% par rapport à 2007 des réductions de GES 75% par rapport à 2005.

Développement des ENR : 40% du mix, 55% de l’électricité Développement du Nucléaire : 21% Développement des solutions CCS : presque 100% des

capacités de production électriquesVoir par exemple http://fr.wikipedia.org/wiki/Séquestration_géologique_du_dioxyde_de_carbone Développement massif des agrocarburants…

A-t-on suffisamment de ressources pour assurer la transition ?

RAPPORT SUR L’INVESTISSEMENT DANS LE MONDE 2007 Conférence des nations unies sur le commerce et le développement (CNUCED) Chap. III pp 10-11 : « la plupart des fruits qui étaient à portée de main ont été cueillis ».

PIB mondial 2011 environ 58 000 milliards de US$ subventions à l’industrie énergétique en 2011 : fossiles

523 milliards US$ (+30%), renouvelables 88 milliards US$ (WEO 2012)

Subventions aux ENR = 0,15% du PIB mondial, subventions aux fossiles 6 fois plus élevé!

S’adapter aux ressources disponibles : le scénario « Négawatt »

http://www.negawatt.org/scenario-negawatt-2011-p46.html

En guise de conclusion 1/4 L’économie mondiale est alimentée par une

consommation massive d’énergie à 80% issue des combustibles fossiles

Le pétrole qui représente aujourd’hui 1/3 de la consommation est une ressource en déclin.

Le charbon qui pourrait satisfaire les besoins pour un siècle environ, est malheureusement un combustible parmi les plus émetteurs de CO2 par kWh produit (c.f. « Chiffres clés du climat - France et Monde-Édition 2012 » p.31 http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr). Sa consommation est fortement relancée notamment par la croissance exponentielle de l’économie chinoise principalement tournée vers l’exportation.

En guise de conclusion 2/4 Si les tendance actuelles se poursuivent, le gaz naturel devrait être

épuisé au cours de ce siècle (http://www.indexmundi.com/map/?v=98&l=fr), à moins d’un recours massif aux gaz non conventionnels comme l’envisage par exemple les Etats-Unis, la Pologne... L'Europe s’approvisionne en Russie, Norvège (en déclin), en Algérie, au Qatar (GNL). Les tensions sont fortes autour des réserves asiatiques (Sibérie, Mers noire et Caspienne). Le commerce avec l’Iran est entravé par l’embargo européen lié au programme d’enrichissement d’uranium.

Les risques de conflits pour le partage des ressources fossiles ne sont pas improbables : la guerre d’Irak, par exemple, n’a semble-t-il pas été déclenchée que pour des causes « humanitaires ». Les difficultés politiques pour mettre en place un gazoduc entre le moyen orient et l'Europe occidentale via l'Asie centrale sont symptomatiques de la crispation autour de l’exploitation des ressources. (cf. sous la responsabilité des auteurs du site : http://www.infoguerre.fr/matrices-strategiques/projet-nabucco-est-il-mort-et-pourquoi/ )

En guise de conclusion 3/4 Pour assurer un avenir harmonieux à tous, il est urgent que les

économies « avancées » (OCDE) fassent des efforts massifs d’économie pour diviser par 4 à 8 leurs consommations (frugalité, efficacité, ENR, nucléaire 4ème génération si les conditions de sécurité le permettent…), et que les économies émergentes s’orientent au plus vite vers une croissance « bas carbone » orientée en priorité vers les besoins intérieurs. Une part importante de l’économie devrait être « relocalisée » pour limiter les transports les plus dispendieux.

C’est une partie des conditions d’un développement pacifique et maîtrisé des autres parties du Monde basé sur la satisfaction des besoins fondamentaux des populations (alimentation, eau, santé, logement, vêture, accès aux savoirs et à l’intégration sociale) tout en maintenant les acquis et l’ouverture internationale dus à la technologie…

En guise de conclusion 4/4 Le pire n’est jamais certain ! Selon le dernier rapport du GIEC-

IPPC (2011) : “Close to 80 percent of the world‘s energy supply could be met by renewables by mid-century (…)” ceci sous condition de politiques publiques très volontaristes

The findings (…) also indicate that the rising penetration of renewable energies could lead to cumulative greenhouse gas savings equivalent to 220 to 560 Gigatonnes of carbon dioxide (GtC02eq) between 2010 and 2050.

Et pour finir une vision en apparence moins optimiste, mais qui est cohérente avec celle du GIEC : http://petrole.blog.lemonde.fr/2011/11/06/trop-tard-pour-limiter-le-rechauffement-a-2%C2%B0c-selon-nature/2/

http://www.nature.com/nclimate/journal/v1/n8/full/nclimate1258.html