Quelles énergies en 2050 ?

Analyse des options énergétiques renouvelables pour la France : contexte mondial et statistiques européennes énergétiques renouvelables

Avant d’analyser les options de la France, il est préférable d’examiner le contexte mondial et les statistiques européennes. Ces études doivent anticiper une forte baisse de l’emploi d’ici 2050 et inclure les éléments suivants : - Une évaluation précise des besoins réels et des coûts acceptables - Un examen du potentiel, du coût et des répercussions des différentes énergies renouvelables. De nombreuses études sont fondées sur le concept d'«énergie primaire », qui fait référence à la quantité totale d’énergie contenue dans les combustibles fossiles, l’uranium 235 et la biomasse. Selon la source et l’utilisation, cependant, 20 à 80% de cette énergie est perdue, en particulier dans les centrales électriques, les moteurs de véhicules et les feux de bois, et plus de 50% de l’énergie primaire est ainsi utilisée pour chauffer directement l’atmosphère. Les énergies renouvelables (telles que l’hydroélectricité, l’éolien et le photovoltaïque) ne subissent pas de pertes significatives, et « l’énergie primaire » d’une économie basée sur ces énergies représenterait la moitié de l’actuelle « énergie primaire ». Par conséquent, l’énergie primaire n’est pas une référence appropriée pour les études prospectives à long terme. Par conséquent, les études suivantes sont basées sur l’énergie réellement utilisée (ou « Énergie utile ») : son estimation est moins précise, mais elle correspond réellement aux besoins et est indépendante des sources d’énergie employées. Pour évaluer les énergies, les chercheurs utilisent deux unités : KWh ou tonne d’équivalent Oil (TeP), ce qui équivaut à environ 11 600 KWh. TeP peut être déroutant, avec une tonne de pétrole fournissant en moyenne moins de 0,5 TeP d’énergie utile : l’unité utilisée ci-dessous est le kilowattheure (KWh) (et surtout en fait le TWh, soit un milliard de KWh). Elle s’applique particulièrement à l’énergie électrique, qui constituera à terme la majorité de l’énergie utile. Énergie actuelle 1. Énergie mondiale 1.1. Énergie actuelle La production annuelle d’énergie primaire est proche de 12 milliards de tonnes métriques (140 000 TWh). Sa transformation partielle en électricité et en raffinage du pétrole aboutit à ce que l’on appelle 2 une « énergie finale » de l’ordre de 8 MTep sous forme d’électricité, de combustible raffiné et de gaz, charbon et bois disponibles avant combustion (Energies Alternatives, Publication Ecrin, pp.250-251). Cette appellation « énergie finale » est trompeuse car elle comporte encore des pertes considérables, notamment dans la combustion des carburants routiers et du bois ; ces pertes réduisent l’utilisation réelle à environ 5,5 MTep/an (63 000 TWh). Sous forme électrique, 20 000 TWh sont utilisés. La consommation mondiale moyenne par habitant est proche de 10 000 KWh (63 000 TWh/6,5 milliards). Dans les pays non industrialisés, elle varie considérablement d’un pays à l’autre, allant de 500 à 10 000 KWh (6 000 KWh en moyenne). Dans les pays industrialisés, cela varie de 15 000 KWh dans le sud de l’Europe à 40 000 KWh aux États-Unis (30 000 KWh en moyenne). L’énergie nucléaire, la biomasse et l’hydroélectricité contribuent chacune à environ 5 % de l’approvisionnement énergétique mondial. énergétiques 1.2. Besoins énergétiques utiles en 2050 L’hypothèse raisonnable moyenne est un triplement de la richesse mondiale d’ici 2050 (3%). chaque année) avec une amélioration de l’efficacité énergétique entraînant un doublement de la consommation d’énergie. Dans les pays industrialisés, la consommation par habitant pourrait diminuer, mais elle doublera probablement dans les pays où la population devrait augmenter de 50%. Sources mondiales en 2050 Les décisions seront fortement influencées par les coûts relatifs (les coûts présentés sont actualisés à 2010). Actuellement, pour un Produit Mondial Brut de près de 50 000 milliards d’euros, le coût annuel pour fournir de l’énergie utile de près de 60 000 TWh est proche de 3 500 milliards d’euros (dont une grande partie pour le pétrole et le gaz), soit près de 6 centimes par kilowattheure (kWh). En allouant en 2050 la même proportion d’un produit intérieur brut qui aura triplé à une énergie qui aura doublé, le coût par kilowattheure tomberait à 9 cents. Et une légère augmentation de la part du produit brut consacrée à l’énergie permettrait des coûts moyens acceptables pour l’énergie utile de 10 à 12 cents par kilowattheure. énergie utile La question est donc évidente : peut-on générer 120 000 TWh par an d’ici 2050 ? d’énergie utile à un coût proche de 10 cents/KWh tout en réduisant de moitié les émissions de CO2 ? - Actuellement, les combustibles fossiles (pétrole, gaz et charbon) nécessitent 110 000 TWh d’énergie primaire par an pour produire 50 000 TWh d’énergie utile. D’ici 2050, ces chiffres devraient être divisés par deux, soit 25 000 TWH d’énergie utile à un coût technique proche de 5 cents/kWh mais un coût commercial inconnu. L’énergie nucléaire actuelle utilise 10 000 TWh d’énergie primaire par an pour produire 3 000 TWh d’énergie utile, et les réacteurs actuels consommeront près d’un tiers des réserves supposées d’uranium 235 avant 2040. On peut envisager de les remplacer d’ici 2050 par une capacité doublée de réacteurs de troisième génération capables de consommer la majorité des réserves restantes d’uranium 235 dans 50 ans. On peut donc anticiper un équivalent nucléaire d’environ 6 000 TWh par an d’ici 2050. Nous pouvons également anticiper le développement de surgénérateurs à partir de 2040, ce qui aura un impact minime en 2050, mais représentera une part importante de l’augmentation de la demande d’énergie après 2050. Les coûts de l’énergie nucléaire devraient rester inférieurs à 10 cents le kilowattheure. Cette hypothèse est illustrée à la figure (1), qui indique que l’énergie nucléaire couvre 5 % des besoins. L’impact économique de l’abandon progressif de l’énergie nucléaire serait minime à l’échelle mondiale, mais pourrait être important dans certains pays, comme la France. La biomasse consomme actuellement 15 000 TWh d’énergie primaire tout en produisant moins de 5 000 TWh d’énergie utile (dont 300 sous forme électrique). L’utilisation mondiale future de la biomasse, comme celle de l’énergie géothermique, sera principalement pour le chauffage des bâtiments qui se développent très lentement en Afrique et en Asie, où il y a actuellement très peu d’utilisation efficace de la biomasse. La biomasse, qui occupe une grande partie des terres, a peu de chances de produire plus de 15 000 TWh/an d’énergie utile en 2050, même si l’on considère les carburants agricoles (3 fois l’apport en 2010) 121 000 TWh - 25 000 TWh - 6 000 TWh - 15 000 TWh - 5 000 TWh = 70 000 TWh ne peuvent pas être fournis uniquement par l’énergie éolienne, hydroélectrique ou solaire. Ces énergies partagent trois caractéristiques : leurs pertes sont faibles, leur production est sous forme de, et leur coût au kilowattheure varie fortement avec le lieu de production, ce qui conduit à un développement significatif du transport électrique moyenne et longue distance à un coût acceptable (de l’ordre de 1 centime par kilowattheure pour mille kilomètres parcourus).