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Réflexions sur l'énergie, le climat, et l'avenir de l'humanité ....

Energie : résumé de la situation

Nous résumons ici les principales données concernant l'énergie actuellement consommée dans le monde. La comptabilité précise de l'énergie est un domaine extrêmement complexe, car elle dépend à quel stade on la comptabilise : production primaire (ce qui est extrait ou produit au départ), secondaire (après transformation comme le raffinage ou la production d'électricité) , finale (réellement consommée par le consommateur après déduction des pertes), utile (en tenant compte du rendement).


D'autre part, la comptabilité de l'électricité pose un problème particulier. En effet l'électricité d'origine thermique, c'est à dire produite par de la chaleur (c'est le cas de toutes les énergies fossiles, du nucléaire, et de la géothermie), s'accompagne d'un dégagement de chaleur très important, entre une et deux fois l'électricité produite. Ceci correspond au fait que la transformation chaleur->travail est soumise au rendement dit de Carnot, qui n'excède pas au mieux 50 % dans les meilleures centrales à gaz, mais plutot de 30 % dans les centrales nucléaires par exemple. Ainsi l'énergie primaire consommée au départ est deux à trois fois plus grande que l'électricité produite. Il est impossible d'utiliser la chaleur "basse température" associée à ces pertes pour produire de l'énergie "noble" (électricité, hydrogène) (sinon, on le ferait !), mais elle peut servir en revanche au chauffage de locaux, de serres agricoles, etc... . C'est ce qu'on appelle la cogénération. Cela suppose cependant d'avoir des utilisateurs proches des centrales, ce qui peut poser problème dans le cas des centrales nucléaires par exemple. Néanmoins, globalement, on estime que 1 kWh d'énergie demande environ 2,5 kWh d'énergie thermique pour être produite. Le coefficient "standard" retenu par l'AIE est de 0,38 = 1/2,6 kWh électrique pour 1 kWh thermique initial.

 

Mais les modes de productions "non thermiques" comme l'éolien ou l'hydraulique ne sont pas soumis à cette perte thermique (il existe des pertes mais bien plus faibles). On peut alors choisir soit de compter leur vraie puissance électrique produite , soit la puissance thermique nécessaire si on veut les remplacer par des énergies fossiles. En effet quand on compte l'énergie fossile utilisée pour produire de l'électricité , on compte bien cette énergie thermique perdue ! et donc 0,38 kWh électrique produit par des éoliennes est bien "équivalent" à 1 kWh thermique de charbon. C'est cependant plus compliqué si l'électricité est utilisée juste pour se chauffer ... car là on n'aurait eu besoin que de 0,38 KWh de charbon pour le même usage ! Nous ne rentrerons pas dans les discussions complexes du vrai coefficient à adopter et nous prendrons la convention de compter tous les modes de production électrique (y compris non thermique) par leur "équivalent thermique" en les multipliant par 2,6.

Nous donnons les chiffres soit en TWh (téra watt-heure = 1 milliard de kWh ) , soit en Gtep (Giga tonne équivalent pétrole =  énergie équivalente à 1 milliards de tonnes de pétrole), deux unités couramment utilisées pour comptabiliser l'énergie mondiale. Les facteurs de conversions utiles peuvent être par exemple trouvés sur wikipédia, qui donne un exposé plus complet du problème.

1 Gtep = 11 800 TWh = 42 EJ (exajoule = milliard de milliard de joules)

L'exajoule est la seule unité d'energie "légale" du système internationale adaptée à la quantité consommée mondialement, mais elle n'est guère utilisée que par le GIEC ....

Les statistiques suivantes sont tirées essentiellement de BP statistical review 2010 (l'excellente revue des consommations énergétiques mondiales publiée annuellement par BP), pour l'année 2009. 


Tout d'abord l'énergie primaire avec conversion électrique -> thermique comme j'ai expliqué ci-dessus. Comme il est souvent d'usage, on ne compte ici que l'énergie commercialisée en excluant la biomasse (essentiellement bois de chauffage et de cuisine) ramassé "à la main" dans la nature par les pays pauvres. Il faut savoir cependant que cette énergie naturelle n'est pas du tout négligeable, environ 10 % de la consommation mondiale , soit 1Gtep environ - mais elle est difficile à quantifier précisément.

Energie Gtep %
Pétrole 3,88 34,4
Charbon 3,27 29
Gaz 2,65 23,5
Total fossiles 9,80 86,9
Hydraulique 0,74 6,5
Nucléaire 0,61 5,4
Autres 0,14 1,2
TOTAL  11,29 100

On voit donc que les fossiles représentent l'ecrasante majorité des sources d'énergies industrielles, plus de 85 %, dont 33 % pour le seul pétrole. 

 

A noter que la part du pétrole, première énergie mondiale, est en train de se réduire, due au plafonnement de la production pétrolière récent, alors que le charbon est encore en croissance.

 

Dans les autres énergies, seuls le nucléaire et l'hydraulique (qui domine la production renouvelable si on exclut la biomasse de chauffage),  comptent significativement, mais seulement avec environ 5 % chacun. Les autres énergies renouvelables, dominées par l'éolien, ne constituent que 1% de la production mondiale. Ces chiffres sont assez différents de ceux présents à l'esprit du grand public, qui tend souvent à ramener souvent le débat énergétique à une querelle nucléaire/éolien par exemple.

 


Si on regarde maintenant la seule production électrique, en TWh , avec le % (ici les TWh sont l'énergie électrique réellement produite sans conversion thermique).

 

Energie primaire pour la production électrique Production annuelle (TWh) %
Pétrole 900 4,5
Charbon 8400 42,1
Gaz naturel 4000 20
TOTAL FOSSILES 13300 66,6
Hydraulique 3300 16,5
Nucléaire 2700 13,5
Eolien 270 1,35
Biomasse/déchets 280 1,4
Géothermie 65 0,33
Solaire (thermique ou PV) 21 0,11
Océans 0,5 0
TOTAL 19936 100


La part du nucléaire et de l'hydraulique devient plus substantielle, environ 15 %, ce qui est logique puisqu'ils sont entièrement consacrés à l'électricité qui ne représente que 40 % de la consommation énergétique mondiale. Il ne faut cependant pas oublier que 60 % est consommée sous d'autres formes, principalement pour le chauffage et les transports.

Cependant les 2/3 de l'électricité produite dans le monde est d'origine fossile, et 40 % est produite avec du charbon. Le pétrole n'entre plus que marginalement dans cette production, de gros efforts ayant été faits pour remplacer les centrales au fioul par le nucléaire ou le gaz en particulier. Elles sont surtout utilisées encore dans les pays en voie de développement, pour qui l'usage du nucléaire semble encore assez lointain. Présenter le nucléaire comme une alternative au pétrole est donc totalement erroné ...


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