1. Production et consommation d’énergie

On appelle « énergie primaire » l’énergie mise en oeuvre avant toute transformation, et « énergie finale », celle qui est vraiment disponible pour l’utilisateur, déduction faite :
 des usages non énergétiques (le pétrole sert aussi a faire des matières plastiques…),
 des différentes pertes de rendement.

Les chiffres ci-après proviennent de l’Agence Internationale de l’Energie (IAE)

 La consommation totale d’énergie primaire en France est de 256 Mtep par an (2009), soit 3,97 Tep par habitant.
 La consommation annuelle d’un Américain est de 7,8 Tep.
 Celle d’un Africain de 0,6 Tep.

Cette comparaison n’est pas anodine. On constate en effet que "l’indice de développement humain" est fortement corrélé à la consommation énergétique par habitant.
Pour mémoire, l’IDH est composé de trois dimensions :
 l’espérance de vie en bonne santé,
 l’accès à l’éducation,
 le pouvoir d’achat.

Corrélation entre l’espérance de vie et la consommation d’énergie par habitant

On voit que l’espérance de vie augmente considérablement jusqu’à 1.5 tep par personne, puis plafonne ensuite (on entre dans une zone de gaspillage).

1.1 Sources d’énergie primaire en France et dans le monde

Les sources d’énergie primaire mobilisées pour produire les 256 Mtep consommées annuellement en France sont les suivantes :

En France, on voit que :
 Plus de la moitié (57%) des énergies mobilisées sont des énergies fossiles.
 Le nucléaire est important (40%), du fait qu’il est très employé pour la production d’électricité (voir plus bas).
Dans le monde :
 90% de l’énergie utilisée est d’origine fossile.
 Toutes les autres énergies ne représentent que 10% du total.

1.2 Emploi de l’énergie finale en France

Si on retire les pertes de rendement et les usages non énergétiques du pétrole, les 256 Mtep d’énergie primaire fournissent une énergie finale de 148 Mtep.

Ces 148 Mtep sont consommées par les différents secteurs économiques français selon la répartition suivante :

On voit que les principaux postes de consommation énergétique sont le résidentiel tertiaire (essentiellement le chauffage) et les transports.
C’est sur ces deux postes que les économies d’énergie seront les plus profitables.

Les secteur industriel est également un fort consommateur, mais on considère souvent que les principales économies d’énergie ont été réalisées (suite aux différents chocs pétroliers).

Quant à l’agriculture, des évolutions sont certainement souhaitables (engrais, pesticides) mais leur impact sur les économies d’énergie restera marginal.

1.3 Production de l’électricité en France

La production totale d’énergie électrique en 2010 a été de 550 Térawh. Cette production a été faite a partir des sources primaires suivantes :

La production d’électricité en France en 2009

On voit que l’essentiel (74%) de la production d’électricité est d’origine nucléaire (pour l’ensemble du monde c’est seulement 14 %).
Les énergies renouvelables proviennent surtout de l’hydraulique.
Les autres sources renouvelables restent encore marginales.

A noter que les pointes de consommation (09h00 le matin et 19h00 le soir) sont essentiellement absorbées par les centrales thermiques (notamment les centrales au gaz, les plus faciles à lancer).
Si vous voulez voir, jour par jour et heure par heure, la contribution de chacune des sources à la production d’électricité en France, cliquez sur le lien ci-dessous, c’est très bien fait.

Ecomix de RTE

2. Produire l’énergie au bon endroit, au bon moment !

Produire l’énergie est une chose, encore faut-il qu’elle soit disponible là où il faut et quand il faut.
Je me souviens d’un équipage dans le sud de la Sicile qui aurait bien aimé avoir du bon vent à 09h00 du matin plutôt qu’à minuit... Mais c’est bien connu, Eole est un Dieu fort capricieux.

Ne nous égarons pas, en fait je pose là le double problème du transport et du stockage de l’énergie :
 On a trop d’énergie en fin de matinée ? On la stocke pour la récupérer à 19h00, quand on sera un peu juste.
 Ça déborde d’énergie solaire au sud, mais il fait frisquet au nord ? On la transporte...

2.1 Le transport

L’idéal serait évidemment de produire l’énergie localement, sans avoir besoin de la transporter.

Corvée de bois

C’est traditionnellement ce qui a été fait pour le bois (chauffage et cuisson des aliments) et ce qui continue d’être fait dans les pays en voie de développement, pour lesquels le bois reste la source principale d’énergie.
A noter que cet usage n’est pas sans conséquences en terme de déforestation, et donc de bilan CO².

Panneau solaire thermique

La production locale peut aussi être envisagée avec des énergies renouvelables, notamment le solaire (thermique ou photovoltaïque), l’éolien, les micro centrales hydrauliques.
C’est une solution intéressante pour l’habitat diffus et les lieux isolés, notamment (mais pas uniquement) dans les pays en voie de développement.

Cette solution présente toutefois des difficultés qui en limitent la généralisation :
 50% de la population mondiale (80% dans les pays développés) vit en zone urbaine dense, où le passage à une production individuelle est tout sauf facile.
 Le rendement des installations de production est a priori meilleur quand leur taille augmente (y compris pour les énergies renouvelables) et le coût de l’énergie produite est inférieur (malgré le surcoût dû au transport).
 La production diffuse peut être envisageable pour le résidentiel-tertiaire, mais elle ne ne répond évidemment pas aux besoins d’énergie dans le secteur industriel.

A noter que Jeremy Rifkin, économiste et essayiste américain, prône une production décentralisée de l’énergie (en transformant les bâtiments de tous les continents en mini-centres de production énergétique, avec stockage localisé de l’énergie), mais en déployant les réseaux d’interconnexion, à l’image de ce qui s’est fait pour l’internet.

Dès lors qu’on considère que le transport de l’énergie est indispensable, il faut transformer les énergies primaires en « vecteurs énergétiques », plus faciles et moins coûteux à transporter que les énergies primaires (transportées par bateaux, poids lourds, oléoducs, gazoducs).

Les principaux vecteurs disponibles ou envisageables à court ou moyen terme sont les suivants :
 L’électricité,
 Les hydrocarbures transformés (essence, gas oil, kérosène)
 Le méthanol et l’éthanol,
 Le gaz (gaz naturel, méthane…),
 L’eau chaude (pour le chauffage urbain),
 L’hydrogène.

A noter que des progrès importants (Recherche et Développement) restent à faire en ce qui concerne :
 Les réseaux de transport électriques : réseaux intelligents (smart grids), réseaux d’interconnexion entre pays ou entre régions.
 La production d’hydrogène (qui n’existe pas à l’état naturel), sous forme liquide ou gazeuse.

2.2 Le stockage

Le stockage des énergies fossiles à proximité des lieux de transformation ne pose pas a priori de problèmes particuliers.
A noter que la France (comme les autres pays développés) maintient un « stock stratégique » d’hydrocarbures pour pallier les risques d’une rupture d’approvisionnement en cas de crise. Ce stock correspond à trois mois de consommation.

Le stockage des produits nucléaires, avant et surtout après transformation (déchets nucléaires) pose des problèmes très spécifiques que j’essaierai d’analyser dans un article consacré à l’énergie nucléaire.

Le stockage des « vecteurs énergétiques » notamment utilisés en mobilité (transports), pose des problèmes très particuliers et doit faire encore l’objet de recherches :
 L’électricité ne se stocke pas directement (la production doit être en permanence égale à la consommation) et des moyens détournés de stockage doivent être envisagés : stockage hydraulique dans un lac de retenue situé en hauteur, parc de batteries, production et stockage d’hydrogène…
 Les produits dérivés du pétrole restent actuellement le moyen le plus efficace pour stocker l’énergie nécessaire à un véhicule : ils ont le meilleur rapport énergie/poids (mis a part l’atome !). Il faut actuellement 300 kg de batteries classiques pour stocker la même énergie qu’un litre d’essence.

Prototype de voiture à hydrogène

Des substituts, si possible renouvelables, sont envisageables sans être encore bien aboutis :
- éthanol ou méthanol (en apport partiel),
- gaz naturel liquéfié,
- batteries électriques (mais l’autonomie est encore insuffisante, sauf pour des parcs automobiles captifs),
- piles à hydrogène, l’hydrogène étant stocké sous forme gazeuse ou liquide (mais on en est encore au stade pré-industriel).

Avion électrique

Encore un effort !

A noter qu’aucun de ces substituts n’est actuellement envisageable pour les avions, et qu’il serait judicieux de garder un peu de pétrole en réserve si l’on veut que les générations futures disposent encore de transports aériens !

A moyen terme, on peut toutefois espérer que les bio-carburants de troisième génération (une sorte de pétrole produit par des micro-algues) permettront de faire voler des avions plus convaincants que ce prototype d’avion électrique (Avez-vous vu : "Ces merveilleux fous volants dans leurs drôles de machines" ?).

3. L’énergie est-elle chère ?

On est tenté de dire oui, si l’on se réfère à l’évolution récente des prix de l’essence à la pompe ! Mais qu’en est-il vraiment ?

3.1 Le prix de l’essence en France

Le prix d’un litre d’essence est actuellement d’environ 1,5 €.
En euros constants (c’est à dire corrigés de l’inflation), ce prix a augmenté d’environ 50% depuis 1970.

Source : SOS 2011

Le Service de l’Observation et des Statistiques assure, depuis juillet 2008, les fonctions de service statistique pour les domaines de l’environnement, de l’énergie, de la construction, du logement et des
transports.

Mais si l’on considère que le PIB par tête (c’est à dire le pouvoir d’achat) a pratiquement doublé sur la même période, le prix de l’essence rapporté au pouvoir d’achat a baissé de 25% depuis 1970 !

3.2 Et le prix de l’électricité ?

En Europe, le prix moyen de l’électricité était en 2008 de 10,2 centimes d’€ (HT) par Kwh, avec toutefois des disparités importantes :
 un peu moins cher dans les pays ayant recours au nucléaire (France, Suède, Slovénie, Slovaquie) ou à l’hydraulique (Suède, Roumanie).
 un peu plus cher dans les autres pays.

Globalement et tout particulièrement en France, le prix de l’électricité est très bas, comparé à celui de l’essence :
1 litre d’essence correspond à environ 4,5 Kwh, ce qui met le Kwh-essence à 33 centimes d’euros TTC.
Le Kwh électrique domestique (10 centimes d’euros) est donc trois fois moins cher.

3.3 Et le prix de l’énergie au Moyen Age ?

Au 14ème siècle :
Un manœuvre gagnait 9 sous par jour, soit environ 1 sous de l’heure.
Il pouvait louer un cheval pour 16 sous par jour, soit 18 sous avec le fourrage. Il lui fallait donc travailler 18 heures pour louer le cheval une journée
En faisant travailler son cheval 8 heures, il disposait de 6 Kwh et, devant travailler 18 heures pour en bénéficier, le Kwh « valait » 18/6=3 heures de travail.

Actuellement :
Un ouvrier au SMIC gagne environ 7 € net de l’heure.
Il peut louer un motoculteur de 18 chevaux pour 200 € par jour, soit environ 220 € avec l’essence. Il lui faut donc travailler 31 heures pour louer son motoculteur une journée.
En utilisant son motoculteur 8 heures, il dispose de 107 Kwh et, devant travailler 31 heures pour en bénéficier, le Kwh « vaut » 31/107=0,3 heures (soit 20 minutes).

Le Kwh vaut donc 9 fois moins cher actuellement qu’au moyen age !

Ça vaut tous les motoculteurs !

Croyez-moi

3.4 Et le prix de l’énergie à l’avenir ?

Depuis le début de l’ère industrielle et l’extraction du charbon et du pétrole fournis gracieusement par la nature, le prix de l’énergie est ridiculement faible. On le voit dans les comparaisons à court terme (depuis 1970) ou à long terme (depuis le Moyen Age).
Ne nous leurrons pas, ça ne va pas durer !

Profites-en, mon gaillard !

Le prix de l’énergie va grimper dans les prochaines années pour des tas (!) de raisons :
 le prix d’extraction croissant des hydrocarbures, tant au niveau des pétroles « conventionnels » (pour en extraire les dernières gouttes…) qu’au niveau des pétroles « non conventionnels » (schistes bitumineux, extractions profondes, gaz de schistes…).
 la demande croissante (accroissement de la population, développement industriel de la Chine, développement du niveau de vie en Inde, ... ) face à une offre qui plafonne déjà.
 Le renchérissement de l’électricité nucléaire, compte tenu des surcoûts imposés par la sécurité (suite notamment à Fukushima) et une plus juste « internalisation » des coûts de traitement des déchets nucléaires et de démantèlement des centrales en fin de vie.
 Les surcoûts imposés par le captage du CO², tant que les énergies fossiles seront utilisées et si l’on veut restreindre les émissions de gaz à effet de serre (et ce d’autant plus que la conscience écologique se développera).
 Les surcoûts liés à "l’acceptabilité sociale" de nouvelles infrastructures : à titre d’exemple enfouir les lignes haute tension pour ne pas dégrader les paysages.
 Les coûts de production des énergies renouvelables tant qu’on n’aura pas atteint un niveau industriel suffisant, et du fait aussi des investissements nécessaires pour pallier les problèmes d’intermittence.

Les plus importants de ces points seront développés dans des fiches consacrées au différentes formes d’énergie. Vous pourrez les lire sur le blog avant notre prochaine réunion.