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Quelle est l'énergie du futur par Nicolas Meilhan

Quelle est l'énergie du futur par Nicolas Meilhan

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Quelle est l’Energie du Futur?

Nicolas Meilhan
Ingénieur Conseil, Frost & Sullivan
Janvier 2014
Quelle est l’énergie du passé? Et celle du présent?
Le pétrole reste la principale source d’énergie, mais le gaz et le charbon lui ont repris des
parts de marché ces dernières années. La part des énergies fossiles dans la consommation
d’énergie mondiale ne devrait baisser que très modestement de 80% en 2013 à 75% en 2040
- Evolution de la consommation mondiale d’énergie primaire - Milliards de tonnes équivalent pétrole-

2% autres EnR
6% hydro-élec
4% nucléaire
8% bois

Gtep

22%

Gaz
27%
80%

Charbon
Pétrole

30%

Sources: The Shift Project Data Portal , Exxon Mobil 2013’s Outlook for Energy
2
Et moi qui croyais que le charbon était une énergie du passé…
Le charbon a effectivement permis la révolution industrielle au 18ème siècle. Mais c’est aussi
l’énergie du futur – il devrait dépasser le pétrole et devenir la 1ère source d’énergie d’ici 2020
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Faible

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3
A quoi nous sert toute cette énergie?
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Répartition de la consommation mondiale d’énergie primaire

(1)

- % de tonnes équivalent pétrole39%

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24%

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Gaz

28%

40%

13%

9%

27%

Hydraulique
+ Nucléaire

23%

28%

6%

21%
13%

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Charbon

57%
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Pétrole

36%

9%
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Note: (1) Energie commerciale seulement (hors biomasse) ; Même ratio TWh / Mtep utilisé pour le nucléaire et l’hydraulique
Autres = agriculture, tertiaire, résidentiel
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4
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Demandez aux 15 principaux pays exportateurs (qui représentent 80% des exportations
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0
0%

10%

20%

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Quelle est l'énergie du futur par Nicolas Meilhan

  • 1. Quelle est l’Energie du Futur? Nicolas Meilhan Ingénieur Conseil, Frost & Sullivan Janvier 2014
  • 2. Quelle est l’énergie du passé? Et celle du présent? Le pétrole reste la principale source d’énergie, mais le gaz et le charbon lui ont repris des parts de marché ces dernières années. La part des énergies fossiles dans la consommation d’énergie mondiale ne devrait baisser que très modestement de 80% en 2013 à 75% en 2040 - Evolution de la consommation mondiale d’énergie primaire - Milliards de tonnes équivalent pétrole- 2% autres EnR 6% hydro-élec 4% nucléaire 8% bois Gtep 22% Gaz 27% 80% Charbon Pétrole 30% Sources: The Shift Project Data Portal , Exxon Mobil 2013’s Outlook for Energy 2
  • 3. Et moi qui croyais que le charbon était une énergie du passé… Le charbon a effectivement permis la révolution industrielle au 18ème siècle. Mais c’est aussi l’énergie du futur – il devrait dépasser le pétrole et devenir la 1ère source d’énergie d’ici 2020 Production d’électricité à base de charbon - % de la production totale d’électricité en 2010- Faible Elevé 0,1% 22% 40% de l’électricité consommée dans le monde est produite à base de charbon Source: Université de Sherbrooke 3
  • 4. A quoi nous sert toute cette énergie? Le pétrole est l’énergie du transport (qui en dépend à 93%) alors que le charbon permet de fabriquer tout ce qui nous entoure, couvrant presque 60% des besoins de l’industrie Répartition de la consommation mondiale d’énergie primaire (1) - % de tonnes équivalent pétrole39% 24% 12% 24% 17% Gaz 28% 40% 13% 9% 27% Hydraulique + Nucléaire 23% 28% 6% 21% 13% 93% Charbon 57% 60% 18% Pétrole 36% 9% Industrie Transport NonEnergie Autres secteurs Note: (1) Energie commerciale seulement (hors biomasse) ; Même ratio TWh / Mtep utilisé pour le nucléaire et l’hydraulique Autres = agriculture, tertiaire, résidentiel Sources: BP Statistical Review of World Energy 2007, IEA, A.T. Kearney 4
  • 5. Pourquoi utilise-t-on majoritairement du charbon dans l’industrie? Demandez aux 15 principaux pays exportateurs (qui représentent 80% des exportations mondiales) – ils auront probablement la réponse Exportations de biens & de services vs. production électrique à base de charbon - Top 15 des pays exportateurs de biens & services*, 2011 2500 Exportations de biens et de services (en milliards de $) R2 = 0.7 USA Chine 2000 Allemagne 1500 Japon 1000 France Royaume-Uni Italie Belgique 500 Suisse Brésil Mexique Pays-Bas Corée du Sud Inde Espagne 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% Production électrique à base de charbon (% de la production total d’électricité) * Hors énergie Source: Banque Mondiale 5
  • 6. Pourquoi le pétrole est-il la seule énergie utilisée pour le transport? 1kg de pétrole contient autant d’énergie que 100 kg de batteries Densité énergétique massique Densité énergétique des différentes énergies utilisées dans le transport Densité énergétique volumique « Si on considère que la construction de la grande pyramide de Khéops nécessita le travail manuel de 10 000 personnes pendant 20 ans, alors la consommation journalière d'essence, de diesel et de kérosène aux Etats-Unis permettrait de construire 100 pyramides chaque jour » Richard Heinberg Source : Pierre-René BAUQUIS, Richard Heinberg 6
  • 7. Restera-t-il encore du pétrole en 2100? La principale question est surtout de savoir pendant encore combien de temps disposeronsnous de pétrole peu cher pour faire tourner notre économie (et nos voitures..) Evolution de la production d’hydrocarbures liquides Production en milliards de barils de pétrole par an - 1870 à 2100 - « Ce n’est pas la taille du réservoir qui compte, c’est la taille du robinet » Jean-Marie Bourdaire Source: Manicore , Jean-Marc Jancovici 7
  • 8. A-t-on vraiment besoin de pétrole peu cher pour faire tourner notre économie? Quatre des cinq dernières grandes crises économiques mondiales ont été précédées par un choc pétrolier US Dollars par baril Récessions économiques vs. prix du pétrole Récession économique Prix du pétrole (en US$ courant) Prix du pétrole ajusté de l’inflation (en US$ 2008 constant) Source: Steven Kopits, June 2009, Douglas Westwood, Oil: What price can America afford?, EIA, NBER 8
  • 9. Houston, nous avons un problème… Certains champs de pétrole ont besoin d’un baril de pétrole à plus de 100$ pour être rentables alors que la demande de pétrole se contracte à partir de 102$ aux US et de 120 $ en Chine Seuil de rentabilité des champs pétroliers en cours de développement Seuil de rentabilité ($US/baril) - Top 360 des champ pétroliers - Capacités maximales de production cumulées (milliers de barils par jour) Note: Les estimations de seuil de rentabilité n’incluent pas les coûts d’acquisition du terrain ni les coûts d’exploration du champ, qui, si ils étaient inclus, augmenteraient le seuil de rentabilité des champs, notamment en Amérique du Nord pour les champs on shore Source: Goldman Sach Research Estimates, Douglas-Westwood Associates 9
  • 10. La solution n’est-elle pas le gaz et le pétrole de schiste? A court terme peut-être aux Etats-Unis, à plus long terme probablement pas ailleurs… Vue aérienne d’un champ d’exploitation de gaz de schiste au Texas - Cliquez sur l’image - Source : Google maps http://goo.gl/maps/gm8RV 10
  • 11. Est-ce vraiment si important que cela d’avoir de la place? Il faut regarder attentivement la densité énergétique surfacique quand on s’intéresse à l’énergie du futur: moins on a de place, moins on a de choix! Densité énergétique surfacique Source: David MacKay http://www.ted.com/talks/david_mackay_a_reality_check_on_renewables.html 11
  • 12. Peut-on revenir à une énergie 100% renouvelable comme au Moyen-âge? Les pays gâtés par la nature - forêts, montages ou géothermie - pourront s’en rapprocher ; pour les autres, ce sera plus compliqué à moins d’une baisse significative de la consommation Part des énergies renouvelables dans la consommation d’énergie primaire d’une sélection de pays 85% - 2011, en %- 80% Hydraulique Géothermique, Solaire, Eolien, Biomasse 48% 40% 39% 34% 32% 26% 25% 22% 22% 17% 14% 13% 6 7 12% 11% 11% 173 129 2743 Moyenne UE (10%)(1) Consommation d’énergie 6 primaire (Mtep) Islande 4 270 29 Brésil Costa Rica 20 4 Nouvelle Zélande Norvège 50 34 Suède Lettonie 36 19 Finlande Autriche 24 413 Portugal Danemark Estonie Canada Slovénie Italie Espagne Chine Moyenne mondiale (13%)(1) 10% 7% 7% 6% 316 259 France Allemagne 478 2189 Etats-Unis Japon Note: (1) Based on IEA conversion ratios, 16% by applying 33% conversion factor Sources: Eurostat, IEA, Frost & Sullivan analysis 12
  • 13. Quel est alors l’énergie du futur? Vraisemblablement le charbon tant qu’aucun coût n’est donné aux externalités négatives qu’il engendre– consommation d’eau, pollution atmosphérique, émissions de CO2 - Prévision de la consommation mondiale d’énergie primaire - Gtep - Milliards de tonnes équivalent pétrole- Source: Bernard Rogeaux, 2007 - http://www.edf.com/fichiers/fckeditor/3.4%20Rogeaux.pdf 13
  • 14. Comment faire le jour où on n’aura plus de pétrole, ni de gaz, ni de charbon? Cela va être très compliqué de maintenir notre niveau de vie actuel sans économies substantielles d’énergie – efficacité & sobriété Potentiel de production des énergies renouvelables – Ordres de grandeur - Millions de tonnes équivalent pétrole par an - 60 par rapport à 2006  200 par 0,5 rapport à 2007 million  km2) 20 milliards de panneaux de 1m2) 10 000 2 000 [TWh] 3 040 [Mtep] 688 Hydro existant 2 000 453 25% des forêts 10% des exploitées terres arables à 3 tep/ha  actuelles 9.5 à1 tep/ha millions de  km² 1.4 alloués millions de km² alloués 2 263 1 000 226 Eolien Géothermie 2 850 8 milliards de personnes à 2.5 tep/an? 20 Gtep ? 7 Gtep 140 453 Hydro Solaire additionnel BioBiomasse carburants Total Renouvelable Total Note: les biocarburants et la biomasse n’ont pas d’équivalent TWh Les conversions TWh / Mtoe prennent en compte les rendements des différents procédés de production d’énergie Source: Philippe Bihouix, 2008 - http://www.lajauneetlarouge.com/article/lenergie-mondiale-face-la-penurie-ou-colbert-et-les-lecons-du-peak-wood 14
  • 15. Quelle est la véritable énergie du futur alors? Celle que l’on ne consommera pas! kep / personne en 1995 kep / personne Meilleure techno (1) Chauffage 740 300 • Isolation thermique Cuisine 35 25 • Meilleur électroménager Autres 70 35 • Veille Secteur Commentaires Logement Tertiaire Chauffage 415 200 • Isolation thermique Usages spécifiques 90 50 • Veille Nourriture 360 250 • 50% d’économies sur la réfrigération et la cuisson Produits intermédiaires 625 450 150 130 De personnes 490 250 • Voitures à 4 litres / 100 km De biens 315 200 • Réduction de la puissance des camions, fret ferroviaire Total 3290 1890 • Mais remplacer l’ensemble des équipements existants prendra énormément de temps – pour le parc de voitures, il faut compter entre 10 et 15 ans au moins • Recyclages, éco-process Equipements • Presque 50% d’économie d’énergie possible sans impact significatif sur notre niveau de vie…ce n’est sans doute pas assez mais c’est déjà un bon début! Industrie Transports Eteindre nos équipements électriques au lieu de les laisser “veiller” … 5 à 6 TWh en France - presque un réacteur nucléaire! Note : kep = kilo d’équivalent pétrole; meilleure technologie disponible en1995 Source: Bernard Multon, ENS Cachan ; Commissariat au plan 15