cours à science po d'alain grandjean, energie, economie, climat nov 2015v6
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Energie et climat dans le cadre de l'anthropocène - présentation 2016TRANSCRIPT
Alain [email protected]
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 ?
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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
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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
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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
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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
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L’énergie, points de repère
• L’énergie: qu’est-ce que c’est?
• Pétrole: la fête est finie?
• Et les autres sources d’énergie?
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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
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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
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L’énergie, points de repère
• L’énergie: qu’est-ce que c’est?
• Pétrole: la fête est finie?
• Et les autres sources d’énergie?
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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
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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
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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
on
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*