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21 janvier 2012 6 21 /01 /janvier /2012 10:25

Je présente ici une estimation d’un scénario de production de différents combustibles fossiles (pétrole, gaz, charbon), scénario qui reproduit essentiellement les travaux de Lahérrère et d'autres auteurs de l'ASPO. Je ferai plusieurs posts sur ce scénario, ce premier présentant la méthode de calcul des courbes, avant de présenter des résultats "plausibles", et de les comparer aux autres scénarios (en particulier ceux du GIEC).

 Contrairement à la très grande majorité des scénarios publiés par les agences officielles, ces scénarios ne sont pas basés sur des hypothèses économiques, c’est à dire sur l’estimation des besoins futurs en supposant un certain taux de croissance. Ils sont basés sur des contraintes géologiques, en supposant une certaine quantité de réserves accessibles, et ne font pas d'hypothèse spéciale sur l'économie sous jacente.

C’est une différence de philosophie très importante : le scénario présenté ici ne fait pas d’hypothèses a priori sur la croissance économique future, il suppose qu’elle s’adaptera aux contraintes géologiques. Le résultat, c’est que différentes hypothèses d’évolution de l’intensité énergétique , avec différents efforts d’adaptation, d’économie d’énergies, produiront des effets très différents : dans les scénarios "officiels", la croissance économique est plus ou moins fixée et constante, et donc c’est la consommation d’énergie qui va varier dans des intervalles assez larges si on améliore l'efficacité de l'utilisation énergétique. Alors que dans le scénario présenté ici, c’est plutôt le contraire : la consommation d’énergie est plus ou moins contrainte, et c’est la croissance économique qui s’adaptera. La courbe de production énergétique sera donc essentiellement indépendante des efforts pour "économiser l'énergie", c'est le PIB qui en dépendra fortement - alors que c'est l'inverse dans les scénarios officiels.  Il est important de garder à l’esprit la différence fondamentale que nous introduisons au départ, et qui, comme nous le verrons plus tard, produit -logiquement - des résultats sensiblement différents à la fin.

Revenons à nos scénarios : comment sont-ils précisément calculés ? comme nous l’avons vu, une modélisation approximative de la courbe de production d’une ressource finie est donnée par le modèle de Hubbert, basé sur l’équation logistique. Nous avons vu aussi que ce modèle est approximatif et ne va pas reproduire très précisément la courbe instantanée de production. En revanche, il donne une image générale globale, en ordre de grandeur, de cette courbe.  Et même si cette courbe est fausse, elle permet quand même de définir un « scénario de base » , quitte ensuite à discuter des raisons possibles pour lesquelles le scénario réel pourrait s’en écarter. En quelque sorte, ces courbes fournissent une référence de base.

Pour établir une courbe de Hubbert, il faut connaître trois paramètres. Il y a plusieurs façons différentes de les exprimer, mais il en faudra toujours trois. On peut définir la courbe par exemple par :

  • ·      son intégrale totale (la quantité ultime qui sera extraite à la fin)
  • ·      la date du pic (production maximale)
  • ·      la production annuelle maximale au pic.

Une fois fixés ces trois paramètres, alors toute la courbe est fixée de manière unique.

Comment déterminer ces paramètres ? Bien sûr , en utilisant les informations disponibles. Ces informations sont de deux sortes :

  • -       les informations sur la courbe de production passée, déjà connue
  • -       les études géologiques tentant de déterminer la quantité de fossiles restant sous terre.

Aucune de ces informations n’est très précise : on va donc avoir certainement des barres d’erreurs pour toutes ces valeurs, mais encore une fois le but est surtout d’obtenir une courbe raisonnable.

Une caractéristique intéressante de la courbe de Hubbert est que, loin de son pic, elle est proche d’une courbe exponentielle : soit une exponentielle croissante quand on est loin dans le passé, au début de l’exploitation, soit une exponentielle décroissante quand on a passé largement le pic, à la fin donc de la courbe. Le caractère symétrique de la courbe fait d’ailleurs que le taux de décroissance asymptotique est égal au taux de croissance initial (une remarque intéressante puisqu’elle permet d’estimer le taux de décroissance après le pic à partir de la courbe passée).

Il est d’ailleurs possible de démontrer que ce taux est exactement le double de l’inverse du rapport « réserves sur production » R/P (qui correspond au nombre d’années de réserves ) au moment du pic , soit 2Pmax/R  =4Pmax/Qo , où Qo est la quantité totale d’hydrocarbures extraites , et Rmax = Qo/2 étant les réserves au moment du pic, qui sont exactement la moitié du total dans le modèle de Hubbert.

Ainsi, pour le pétrole, où on estime être proche du pic actuellement, il y a environ 40 ans de réserves. L’inverse de ce temps donne 1/40 = 2,5 % /an, et donc le taux asymptotique de décroissance futur serait, dans ce modèle,  de  - 5 % / an . Remarquons que ce chiffre est proche à la fois du taux de croissance initial de la production pétrolière, et du taux de dépletion actuellement constaté pour les champs « matures ».  Ce qui est assez logique puisque quand le pic sera largement passé, tous les champs seront « matures » … L’estimation paraît donc raisonnable et robuste , et en accord avec les données connues.

Si on impose à la courbe de Hubbert de reproduire la courbe initiale de production, de type exponentielle, cela permet donc de fixer 2 contraintes (une exponentielle « sans pic » n’ayant que 2 paramètres libres, puisqu’elle est du type A exp (r t) ). Il faut donc un troisième paramètre pour déterminer complétement la courbe, et ce 3e paramètre, c’ est justement la quantité finie ultime Qo. En d’autres termes , si on connaît Qo ET le début de la courbe ( approchée par une exponentielle) de croissance, alors la courbe de Hubbert est aussi complétement déterminée (y compris la date du pic et sa valeur).

Les paramètres sont résumés sur cette courbe "typique":

 

Hubbert.jpg

Oui mais comment connaître Qo ? très bonne question bien sûr, c’est l’inconnue essentielle du jeu.  Une première manière est de faire confiance aux estimations sur le contenu des gisements, évalués par des géologues, en tenant compte des taux d’extraction. Evidemment il y a un certain nombre d’incertitudes, les moindres n’étant pas que parfois ces chiffres sont simplement maintenus secrets (une loi en Russie punit pénalement ceux qui divulgueraient des chiffres relatifs aux réserves de pétrole et de gaz.. et pour les pays de l’OPEP, ces chiffres sont simplement des déclarations « sur l’honneur » non vérifiés par des experts indépendants). Une autre difficulté est que les taux d’extraction et les perimètres accessibles peuvent varier avec le temps.

Une autre approche est de regarder plus précisément l’évolution de la courbe de production initiale. Pour cela, il est utile de former le rapport P(t)/Q(t), c’est à dire le rapport de la production annuelle, divisée par la quantité totale qui a déjà été extraite au temps t.

Si la courbe était une vraie exponentielle, ce rapport serait constant et égal au taux de croissance de l’exponentielle, r . En effet si on a P(t) =  A exp(rt), alors Q(t) = A exp(rt)/r  (c’est la primitive de P(t)). Mais dans le modèle de Hubbert , on a P/Q = 4Pmax/Qo (1-Q/Qo) = r(1-Q/Qo) , où on reconnaît le taux de croissance initiale r, mais avec un facteur décrivant une décroissance linéaire de ce taux en fonction de la quantité extraite. Autrement dit, dans le modèle de Hubbert, la quantité P/Q portée en fonction de Q doit décroitre linéairement, alors qu’elle reste constante pour une exponentielle. C’est précisément cette décroissance linéaire qui traduit le fait que la courbe de Hubbert s’écarte de plus en plus de l’exponentielle, jusqu’à ce que P s’annule pour Q = Qo, c’est à dire quand tout a été extrait.

C’est le principe de la méthode dite de « linéarisation de Hubbert » : porter P/Q en fonction de  Q et extrapoler la droite obtenue permet de déterminer Qo par l’intersection avec l’axe des abscisses à P = 0 . Mais là aussi, la méthode suppose que la courbe passée est proche d’une courbe de Hubbert, ce qui n’est nullement garanti. En fait, elle suppose que la décroissance du rapport P/Q suit exactement la loi linéaire de Hubbert, ce qui est rarement le cas. Néanmoins elle a été appliquée, avec plus ou moins de succès (d'autant plus que la courbe est proche d'une courbe de Hubbert, puisque la méthode n'est adaptée qu'à une courbe de Hubbert "idéale"). Par exemple voilà la courbe de linéarisation pour le Texas (source)

http://static.flickr.com/44/145149303_e59bbf9890_o.png

Dans la suite, je ne ferai pas d'études spécifiques basées sur ces courbes, je me contenterai de partir de réserves jugées "raisonnables", qui seront les réserves prouvées + une partie des réserves probables, avec toutes les incertitudes bien sûr sur ces valeurs. Mais comme je disais, l'interêt sera surtout de définir un "scénario de base" et de discuter après ce qu'il faudrait pour le faire varier. 

 

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Published by climatenergie - dans Energie
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commentaires

Robert 12/02/2012 18:29


skept (et Gilles)


A suivre avec attention.


http://www.voie-militante.com/politique/ecologie-politique-2/conference-jean-marc-jancovici-contrainte-carbone/


 

skept 07/02/2012 13:38


A propos des "contraintes géologiques" nécessaires aux modèles, j'ai lu voici quelques jours dans Le Monde (article non libre) que les "presal" brésiliens, guyanais et autres avaient
provoqué une petite révolution dans la géologie pétrolière. La majorité des géologues pensaient que les marges passives des côtes américaines, africaines ou arctiques (zones maritimes non
sensibles à la tectonique des plaques) ne pouvaient pas contenir de pétrole. Mais d'autres, notamment deux chercheurs formés ou travaillant en France (Adriano Viana de l'U Bordeaux, Daniel
Aslanian de l'Ifremer), avaient proposé un modèle alternatif de ces marges passives, compatible avec la présence de pétrole. Le succès des forages de Petrobras (Brésil) en 2007 leur a finalement
donné raison. 


 


Les pétroles "presal" (tirant leur nom de la couche "pre-salt", en dessous du sel sédimenté) n'auront pas forcément une influence énorme sur la quantité totale extractible, peut-être du même
ordre que les réserves arctiques (environ 100 milliards de barils dans chaque cas pour les analyses optimistes, ce qui peut paraître beaucoup mais ne fait que 1200 jours de consommation). Cela
montre néanmoins que des évolutions sont toujours possibles en géologie pétrolière – et, je suppose, gazière et charbonière.

skept 07/02/2012 11:33


Le Peak Oil est déjà passé depuis trente ans si l'on prend la consommation de pétrole par habitant de la planète. Cela signifie que l'intensité pétrolière des économies baissent lentement, même
si la consommation absolue du pétrole a continué de grimper. Pour ce qui est de la production énergétique, la "cure d'amaigrissement" prend surtout la forme d'une ruée vers l'off-shore profond,
les zones encore peu explorées (Afrique et Arctique principalement), l'ensemble des liquides non conventionnels (NGLs, extraction des sables bitumineux, fracking des schistes, biocarburants),
ainsi que d'une poussée du gaz, du charbon et des renouvelables dans le mix. Pour ce qui est de la production économique, elle prend plutôt la forme d'une baisse de la croissance / stagflation
due au renchérissement du poste énergétique, en inversion de sa tendance séculaire à la baisse. Avec des crises plus ou moins sévères selon la sensibilité des économies nationales (les extrêmes
étant les pays riches très sensibles au pétrole, USA en tête, et les pays pauvres très sensibles aux prix des biens de base, notamment alimentaires). 


 


Ces tensions favorisent des vues parfois apocalyptiques-messianiques (la Grand Krach de la société moderne coupable d'abondance, voir cette discussion sur Bruckner), généralement chez les esprits
prédisposés à exprimer de telles vues et tirant prétexte de n'importe quoi pour les nourrir. La réalité est évidemment plus complexe et nuancée.


 


PS : sur le pétrole et le gaz arctiques, un point de
Schiermeier dans le dernier Nature.

Robert 06/02/2012 22:24


skept,


 


Bah l'article de Gilles n'est rien d'autre qu'une espèce de pari sur la future production de fossiles. A votre avis quand aura lieu le début de la cure d'amaigrissement (car
là ce sera autre chose que de suivre un régime Dukan par exemple) pour notre société ?   

skept 06/02/2012 00:20


Robert (in the sky with diamond) : "il ya fort à parier"


 


Je ne suis pas fan de pari et Gilles ne tient pas un site de bookmaking. Vos deux
interventions n'ont rien à voir avec le sujet de cet article, à savoir les modèles déplétionnistes du fossile en général et pétrole en particulier. Alors faites donc un effort ou allez exprimer
votre paresse ailleurs.