Alain Grandjeanalain.grandjean@carbone4.com

http://www.carbone4.com

L’énergie, points de repère (1) .

SC PO Novembre 2015

30% de mieux en 30 ans

10% de mieux en 30 ans

Equation de Kaya

L’équation qui synthétise les enjeux énergie-climat

2

A diviser par 8 d’ici 2050

x 1,4 d’ici 2050

A diviser par deux

d’ici 2050

2 % de croissance par an =

x 2,7 en 50 ans…

Il faut vraiment changer de trajectoire…

3

Décarbonisation ??

Evolution des émissions brutes et rapportées au PIB de 1970 à 2004.Source : GIEC, 4è rapport d’évaluation, mai 2007

Changer de trajectoire énergétique Quelle évolution à 2030? Scénario AIE

Efficacité energétique =

> 50% !

4

5

Les leviers selon Stern (Stern Review, 2006)

Source: la Stern Review, p. 230. cité dans Climat et générations futures - Un examen critique du débat académique suscité par le Rapport Stern

6

L’énergie, points de repère

• L’énergie: qu’est-ce que c’est?

• Pétrole: la fête est finie?

• Et les autres sources d’énergie?

L'ère du feu, une réaction… et deux revers de la médaille ?

7

Combien de temps pouvons-nous jouer à « j’extrais de plus en plus d’énergie fossile du sous-sol ? » Débat sur les ressources = l’amont du problèmeCombien de temps pouvons nous jouer à « je mets de plus en plus de carbone dans l’atmosphère ? » Débat sur le changement climatique = l’aval du problème

ENERGIE

8

L’énergie au cœur de notre vie quotidienne

Extraire, Transformer, Chauffer, Transporter, Déplacer, Produire

Modifier le monde qui nous entoure

1946 le 1er ordinateur

1983 le 1er téléphone

portable

1886 la 1ère voiture à

pétrole

65 ans

28 ans1926

la 1ère télé

125 ans 85 ans

9

L’abondance énergétique, c’est très récent

10

Aujourd’hui = nous sommes entourés d’objets plein d’énergie

Des vacances de plus en plus énergivores

11

Plus c’est moderne, plus c’est énergivore.

Sens de l’histoire

Source : Jancovici

12

Le miracle de l’énergie: 1 litre de pétrole = 10 jours.homme

1 personne sur un vélo pendant 1 jour

50 W * 10 h = 500 Wh0,5 kWh/jour

1 L

1 litre d’essence10 kWh

x 105 kWh

mécanique

10 jours.hommes= 10€ * 8 h * 10

= 800 €1 litre

= 1,5 €

X 500

Combien « d’esclaves énergétiques » par Français ?

13

80 kWh / jour / Français 160 hommes qui pédalent

« Equivalent esclave » à la disposition de chaque Français de l’an 2000. Calcul de J.M.Jancovici, 2008

Nos machines ont multiplié par cent notre consommation énergétique individuelle

15

Mais l’énergie est largement cachée !

Source: Outlook for energy, a view to 2030, Exxon, 2009

Rappel : 3400 BTU = 3,6 MJ = 1 Kwh

16

La consommation mondiale d’énergie ne cesse de croître, et est toujours à 80% issue de fossiles...

Sources: Schilling & al + Observatoire énergie + AIE + BP Statistical review 2010

Consommation mondiale d’énergie primaire en Mtep

Mte

p

x6 en 60 ans(deux générations)

80%

Consommation d’énergie dans le monde entre 1860 et 2010..

17

0.00

2 000.00

4 000.00

6 000.00

8 000.00

10 000.00

12 000.00

1860

1870

1880

1890

1900

1910

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

0

5 000

10 000

15 000

20 000

25 000

30 000

Consommationmondiale d'énergieprimaire (Mtep,échelle gauche)

Consommation parpersonne(kWh/personne,échelle droite)

TCAM 1900-2010: 1,6%

TCAM 1900-2010: 2,9%

Un peu moins de 2 tep (en énergie primaire) par personne dans le monde

Répartition de la consommation mondiale d’énergie finale par type d’énergie primaire. Jancovici, sur données BP Statistical Review 2015 & divers

Big oil reste très big…

Surplus de consommation mondiale par énergie entre 2000 et 2014, en millions de tonnes équivalent pétrole. Jancovici, sur données BP Statistical Review 2015 & divers

De 2000 à 2014, le charbon a augmenté 35 fois plus que

le solaire, et 10 fois plus que l’éolien !

Mais le charbon le talonne

20

Consommation d’ énergie par habitant en France de 1970 à 2011: une baisse récente très légère

Evolution des consommations d’énergie primaire et finale par habitant en France métropolitaine, 1970 - 2011

Sources: SOeS 2012, INSEE

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

2010

 0.0

 0.5

 1.0

 1.5

 2.0

 2.5

 3.0

 3.5

 4.0

 4.5

 5.0

Consommation d'énergie primaire / hab Consommation finale énergétique / hab.

tep

/ hab

itant

4 tep( en énergie primaire) par français

21

Définitions – Energie primaire/ finale

Énergie primaire : énergie brute, c’est-à-dire non transformée après extraction (houille, lignite, pétrole brut, gaz naturel

Énergie finale ou disponible : énergie livrée au consommateur pour sa consommation finale (essence à la pompe, électricité au foyer...)

Source: Ademe, Chiffres clefs Energie Climat 2009

22

De l’énergie, des vecteurs et des usages

Source: Scénario NegaWatt 2011, Dossier de synthèse

23

Conversion des unités énergétiques

Source: Ademe, Chiffres clefs Energie Climat 2009

24

Contenu carbone de l’énergie

25

Energie primaire et énergie finale

Evolution de la consommation d’énergie primaire en France

Source: Centre d’Analyse Stratégique, Énergies 2050, 2012 d’après SOeS

• La consommation totale d’énergie primaire en France s’est établie à 266 Mtep en 2010

• Environ 35 % de cette énergie primaire est utilisée pour transformer et distribuer l’énergie jusqu’aux consommateurs finaux

• 5 % est consommée pour des usages non énergétiques (bitumes, plastiques, etc.)

• La consommation énergétique finale représente donc environ 60 % de la consommation d’énergie primaire (soit 158 Mtep en 2010)

Cha

uffa

ge+E

CS

Aut

res

Cha

uffa

ge +

EC

S

Aut

res

Indu

strie

Agr

icul

ture

Tran

spor

t mar

chan

dise

s

Tran

spor

t voy

ageu

rs

Résidentiel Tertiaire Industrie Agriculture Transport

0

100

200

300

400

500

600

AutresBiocarburantsRéseaux de chaleurBoisCharbonProduits pétroliersGaz (TWh PCI)Electricité

TWh

Consommation finale d’énergie en France en 20111 900 TWh (1 TWh = 0,086 Mtep)

26

Résidentiel & Tertiaire800 TWh

Note: Consommation corrigée des variations climatiques. Source : Analyse Carbone 4 d’après SOeS, Bilan énergétique de la France pour 2011 ; SOeS, Eider 2012 ; SOeS, Memento de Statistiques des transports 2012

Consommation d’énergie finale, 2013

La même par sources d’énergie

27

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%737

441

371

9964

35 31 11 2

Transport de voyageurs

Transport de marchandises

Agriculture

Industrie

Tertiaire Autres

Tertiaire Chauffage + ECS

Résidentiel Autres

Résidentiel Chauffage + ECS

TWh

Electrici-té

25%

Gaz21%

Pro-duits

pétroliers

41%

Charbon4%

Bois6%

Autres4%

Source : SOes

28

L’énergie, points de repère

• L’énergie: qu’est-ce que c’est?

• Pétrole: la fête est finie?

• Et les autres sources d’énergie?

29

Le pétrole : une longue histoire…

Époques de formation du pétrole et du gaz, en pourcentage des réserves mondiales.Source: Université d’Uppsala, Suède, 2011

30

Au festin du pétrole…Une boisson et 5 problèmes

Quantité totale disponible = réserves

Soif des buveurs = demande

Taille du robinet = capacité de production

Consommation de la serveuse

Le propriétaire du tonneau

31

Le pic oil, c’est simple, c’est mathématique !

Ressource non renouvelable = stock fini (même si non connu)

Extraction indéfiniment croissante du stock?

Extraction indéfiniment constante du stock?

15/01/15

32

Quand la fête est-elle finie? Le ratio R/P ou le mystère des 40 ans…

Production passée

Années

Pro

duct

ion

moy

enne

jour

naliè

re (M

b/jo

ur)

Projection pour Réserves/Production = 40 ansà production constante pendant quarante ans jusqu’à la dernière goutte…

IMPOSSIBLE !

Projection pour Réserves/Production (actuelle) = 40 ansavec augmentation tendancielle de la production jusqu’à la fin des réserves

Projection pour Réserves/Production (actuelle) = 40 ansavec pic de production suivi d’une décroissance progressive…

IMPOSSIBLE !PLUS PROBABLE

Quel scénario pour la production à partir de réserves « finies » ?

Christophe de Margerie, PDG de Total, déclare à Times, le 08 avril 2006 :

« Le monde confond la question des réserves avec celui de la cadence de production »

33

40 ans de pétrole? Un problème de nomenclature

34

IEA - WEO 2013

OPEC - WOO 2012

Perrodon, Campbell et al. (1998) -

maxi

Total, 2010 BITRE Carbone 4 - high URR

-

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

8 000

Ultimate Recoverable Reserves of oil (URR), according to different sources,by type (in Gb)

URR of kerogen oil

URR of unconventional oil (excl. kerogne)

URR of light tight oil

URR of conventional oil

Oil already extracted at end 2012

Gb

of o

il (U

RR)

Panorama of ultimate reservesAn overview of the different positionsIEA is clearly in the upper range

Sources: Carbone 4 calculations from “World Energy Outlook 2013”, IEA - “World Oil Outlook 2012”, OPEC – Laherrère – Total - BITRE

?

??

Hors offre-demande, les coûts d’extraction augmentent car les projets se complexifient

35

For IEA itself, non-specialists often misinterpret this diagram :“Such diagrams have been widely reproduced and are often used to argue that there is plenty of relatively “cheap”oil available. However, such figures can easily be over-interpreted and it is important to remember their limitations. The illustration shows the extent of various types of resources, as well as the range of oil prices that make production from these resources currently possible on a commercial basis in various parts of the world. But, clearly, not all the resources will, in practice, be produced under current conditions; with costs varying over time, today’s economic prices may not represent the required prices at the time in the future when the resources will be produced.” (WEO 2013, IEA)

Example: between 2008 and 2013, the supply cost for extra heavy-oil has moved up from the US$ 35-65 to 50-90 range.

36

Pour « produire » du pétrole, il faut d’abord le découvrir !

0

10

20

30

40

50

60

1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

Réévaluation des réserves et des possibilités d’extraction

Découvertes à venir

Mill

iard

s de

bar

ils (G

b)/a

n

AnnéesSource : Yves MATHIEU, IFP - Combloux 2009

$$ ????

Production annuelle de pétrole

Réserves2 500 Gb

Découvertes annuelles de pétrole1964

1 000 GbDéjà consommées

- 4 %/an ?

La Norvège, un bel exemple de pic pétrolier

37

Découvertes mondiales de pétrole et gaz récupérables depuis 1900. IHS, 2006

…l’essentiel des découvertes est derrière nous…

Les champs principaux de pétrole sont anciens

39

Gisement découvert en Débit (kb/j)

Ghawar (ArSa) 1948 4 500

Cantarell (Mex) 1976 2 000

Burgan (Kow) 1938 1 200

Kirkuk (Irak) 1927 1 000

Daqing (Chi) 1959 950

Rumailia (Irak) 1958 700

Abquaiq (ArSa) 1940 600

Shayba (ArSa) 1975 600

Prudhoe Bay (US) 1968 500

Shengli (Chi) 1962 500

Il y a 20 ans, 15 champs > 1Mb/jAujourd’hui, seulement 4 champs >

1Mb/jGhawar, 1948 (déclin ?)

Kirkuk, 1927 (en déclin !)Burgan, 1938 (en déclin !)

Cantarell, 1976 (en déclin !)

Top 10 des champs géants(débit décroissant)

1% des champs produit presque 50% du total mondial !

Source : Frederik Robelius, Uppsala Universitet, 2005

…et donc c’est la grosse bête qui descend, qui descend

Une confirmation: la production de pétrole conventionnel (hors NGL) a atteint son pic

La croissance est tirée par les NGL et le non conventionnel

41

1990 2000 2011 2015 2020 2025 2030 20350

20

40

60

80

100

120

World liquids supply - IEA - New Policies Scenario

Currently producing Yet to be developed Yet to be found Natural gas liquidsUnconventional oil Processing gains Biofuels

Mb

/ d

2013: 90 Mb/d

Source: IEA, WEO 2013

42

L’énergie, points de repère

• L’énergie: qu’est-ce que c’est?

• Pétrole: la fête est finie?

• Et les autres sources d’énergie?

43

Evolution de la consommation mondiale de charbon

Source: Jancovici, 2012, d'après BP Statistical Review 2012

Consommation mondiale de charbon, Mtep

Mte

p / a

n

44

Evolution de la consommation mondiale de gaz naturel

Consommation mondiale de gaz naturel, milliard m3 / an

Mill

iard

s m

3 ga

z na

ture

l / a

n

Source: Jancovici, 2012, d'après BP Statistical Review 2012

45

Evolution de la consommation mondiale d’énergie primaire par énergie

Source: Jancovici, 2012, d'après Schilling et al, 1977 ; BP Statistical Review 2012 ; Woods Hole Centre, 2005

46

Petit rappel l’électricité, c’est fait surtout à partir de fossiles

Source : AIE 2014

Charbon40%

Pétrole5%

Gaz naturel23%

Nucléaire11%

Hydroélec16%

Autres5%

Consommation mondiale d’électricité (énergie primaire – électricité production)

L’électricité :2/3 issue des

énergies fossiles

Production électrique mondiale en 2012 : 22 668

TWh

L’électricité pleine de carbone

Production mondiale d’électricité, en milliards de kWh, par énergie primaire. Source US EIA Historical Statistics for 1980-2012 in www.tsp-data-portal.org

l

Fossile

Fossile Fossile

1ère ENR électrique de loin

48

L'énergie fossile, c’est où? Pas chez nous…

Note: Hypothèse 1 tep = 3 tonnes de lignite et 1,5 tonnes de houille / anthracite. Source: d’après BP Statistical Review of World Energy 2012

Pétrole Gaz naturel Charbon0

50

100

150Europe

Pétrole Gaz naturel Charbon0

50

100

150Amérique du Nord

Pétrole Gaz naturel Charbon0

50

100

150Amérique du Sud

Pétrole Gaz naturel Charbon0

50

100

150Ancienne Union Soviétique

Pétrole Gaz naturel Charbon0

50

100

150Afrique

Pétrole Gaz naturel Charbon0

50

100

150Moyen Orient

Pétrole Gaz naturel Charbon0

50

100

150Asie Pacifique

Réserves mondiales en énergies fossiles (Gtep):Réserves prouvées, conventionnelles

49

Ressources et réserves d’énergie fossile

Diverses sources (BP, IFPEN, Manicore…) ; chiffres à valider, incertitude forte pour le charbon

Le GIEC estime notre budget carbone de CO2mondial résiduel à

environ 1000 GTCO2 : soit moins de 20 ans au rythme actuel

• Pour contenir le réchauffement à 2°C par rapport à 1880, il ne faut pas émettre plus de :

• En 2011, on a déjà émis 530 GtC ( 2000 GTC02)

• Il nous reste un budget carbone de 1000 GT CO2

• Le relargage du permafrost peut modifier ces valeurs Source : Summary for Policymakers, WGI, IPCC 2013

51

Et le nucléaire?

Pourrait-on manquer d’uranium?

Source AREVA, 2008

Phosphates

Total haut de fourchette : ~30 à 40 Mt

Oui si croissance exponentielle et non si neutrons rapides (surrégénérateurs) ?

0

10

20

30

40

50

2000 2020 2040 2060 2080 2100Year

Cum

ulat

ive

Nat

ural

U

(Mill

ion

Tonn

es) REP cycle ouvert

Rapides introduits en 2050

Rapides introduits en 2030

Ressources connues

Ressources speculatives

« Durabilité » des réserves d’U si le nucléaire se développe.Source CEA, 2008

Une source de FE par moyen de production

54

ADEME, 2012

Nucléair

e

Hydra

ulique

Eolien

Therm

ique R

enou

velable

Solaire

Gaz (CCG)

Fioul

Charb

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Moyenn

e Fra

nce0

200

400

600

800

1000

1200

10 6 7 36 55

406

704

1038

72

Emissions indirectesEmissions directesSeries3

gCO

2 / k

Wh

55

Le nucléaire : quelques problèmes néanmoins

Risque terroriste Accidents passés (Saint-Laurent, Three Miles Island, Tchernobyl,

Fukushima) Nécessité d’une gouvernance très solide et fiable dans le temps Problèmes de financement et d’assurances, qui en font un choix

nécessairement souverain

Et maintenant, problèmes de compétitivité prix

56

Les perspectives du nucléaire dans le monde (IAEA 2012)

Les énergies renouvelables nous sauveront-elles? On est loin du compte au niveau mondial…

57

Pétrole

Charbo

nGaz

Bois et

biom

asse

Hydroe

lectri

cité

Nucléa

ire0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

MTE

P

MTE

P

Consommation d’énergie en millions de TEP

Source: BP Statistical review 2009, Various sources

÷ 100 !

58

Production d’énergie renouvelable en France : d’abord le bois et l’hydraulique

Source : Bilan de l’énergie 2012, SOeS

59

Production d’énergie renouvelable en France : zoom 2014

Source : Bilan de l’énergie 2014, SOeS

60

Des objectifs de développement des renouvelables en France qui ne sont pas « gagnés »

Source: Chiffres clés de l’énergie ; SOeS, bilan de l’énergie 2012 ; DGEC

Objectif de développement des renouvelables en 2020 en France (2006-2020)

En 2011, la production primaire de renouvelables représente 14% de la production énergétique française, dont 45% de bois-énergie

et 20% d’hydraulique. L’atteinte des objectifs à 2020 repose principalement sur le développement de la biomasse et de

l’éolien (+13 Mtep)

• La France s’est fixée des objectifs ambitieux pour le développement des renouvelables à l’horizon 2020 dans le cadre du Paquet Énergie-Climat

• La chaleur est le secteur clef

Mte

p

Les EnR dans les scénarios du DNTE

61

62

Une production qui est vouée à se développer

Perspective de développement des énergies renouvelables en raison de la baisse des coûts de production

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

2036

2037

2038

2039

2040

2041

2042

2043

2044

2045

2046

2047

2048

2049

2050

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450 Coût de production de l'électricité

Solar PV large scale Solar PV - Buildings

Marine Hydro large

Biomasse power

€/MWh

*CCGT*Nucléaire

Eolien onshore*