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Les besoins en énergie en 2050

 

Exposé de Serge DEGUEIL à la conférence « Quelles énergie pour les générations futures : les défis à relever »

présenté le 2 décembre 2016 au Centre International d’Accueil de Paris

 

Quels sera le besoin en énergie en France en 2050 ? Comment se projeter dans 30 ans alors que le monde évolue si vite ?  Problème difficile car les hypothèses prises pour évaluer le besoin vont reposer sur des modèles d’évolution qui dépendront en partie de la sensibilité de chacun dans sa vision du monde. Il est donc nécessaire d’être prudent dans les estimations et d’asseoir le raisonnement sur des logiques basées sur un large consensus.

Tout d’abord à l’époque de la mondialisation il est difficile de s’affranchir  de l’évolution du monde dans lequel la France va se trouver et cette évolution va reposer sur cinq paramètres fondamentaux : l’économie, la géopolitique, la technologie, l’environnement et la démographie. La population va continuer à progresser. De 6.7 milliards en 2011 elle passera à 8.7 milliards en 2035 pour se situer entre 8.3 et 10.8 milliards en 2050. En prenant une hypothèse de fertilité moyenne un peu plus faible que le rythme de progression actuel, la population mondiale devrait tout de même atteindre 9.5 milliards d’habitants.  Ceci se traduira forcément  par un plus grand besoin en énergie d’autant plus qu’actuellement les 2/3 de la population aspirent à un meilleur confort énergétique et 1/3 est en dessous du seuil de pauvreté. En deux générations entre 1945 et 2005 la consommation d’énergie a été multipliée par 6 avec aujourd’hui une consommation de 13000 Mtep. Mais cette tendance inflationniste a actuellement tendance à se tasser grâce en particulier à une plus grande efficacité énergétique.

Trois types d’utilisations principales sont à prendre en compte dans la demande énergétique. La fourniture d’électricité, la mobilité, et les applications fixes comme l’industrie et le chauffage. Le poids de chacune de ces utilisations dépendra bien sûr du niveau de développement des différentes régions du monde, de leurs ressources propres et de leurs besoins. Les combustibles fossiles continueront d’occuper une place prédominante au moins pendant les 10 prochaines années, le pétrole pour la mobilité et ce que l’on appelle l’énergie de bouclage qui vient en complément pour la fourniture d’électricité, le gaz qui sera en très nette augmentation pour le chauffage et les procédés de transformation mais également la fourniture d’électricité. Le charbon continuera sa progression, beaucoup plus lentement à cause de la production de gaz à effet de serre, mais de façon inéluctable dans les pays disposant de fortes réserves comme l’Amérique du nord ou la Chine. 

Dans son dernier rapport l’Agence Internationale pour l’Energie (AIE) prévoit une augmentation de la consommation dans le monde de 37% d’ici 2040. Mais cette augmentation ne sera pas homogène. Elle devrait être relativement faible, dans les pays européens, aux Etat Unis, au Japon et en Corée du Sud, par contre il y aura une forte augmentation dans le reste du monde et en particulier en Asie qui représentera 60% de la demande. En particulier, les besoins énergétiques de l'Afrique devraient très fortement augmenter (+83%) en raison du rattrapage économique de ce continent mais surtout de sa croissance démographique attendue (+75% d’ici à 2040). Pour un bon équilibre cette évolution devra reposer sur 3 critères : La sécurité énergétique, l’équité énergétique et le développement durable.

Dans le mix énergétique des années 2040/2050, l’AIE prévoit une consommation globale de 239 millions de TWh avec une répartition dans laquelle les énergies fossiles resteront prépondérantes : charbon 22% soit une baisse relative de 6 points par rapport à la consommation de 2012, le pétrole 30% en baisse de 3 points tandis que le gaz naturel avec une consommation de 28% verra une hausse importante de 5 points. Le nucléaire représentera 6% de la production en hausse de 2 points. Pour leur part les énergies renouvelables représenteront 16% de la production énergétique en hausse de 4 points (Fig1). Ces chiffres varient sensiblement suivant les études mais les tendances restent les mêmes et les pétroliers eux mêmes arrivent à des conclusions similaires. Mais ce mix énergétique ne satisfait pas les objectifs de la COP21  avec une augmentation des émissions de COde 34 % par rapport à 2012 ce qui correspondra à une augmentation de la production de 11Gt. Rappelons que l’objectif du GIEC était de maintenir le réchauffement  à 2° voir 1.5°par rapport aux températures préindustrielles soit une réduction des gaz à effet de serre de 40 à70% par rapport au niveau de 2010.

image1Fig. 1 - Évolution de la consommation d’énergie dans le monde          

L’électricité représente une énergie propre là où elle est consommée mais pas forcément où elle est produite. C’est toujours l’énergie fossile qui sera le principal fournisseur d’électricité avec 29 % de gaz, 26% de charbon, le pétrole n’intervenant plus que pour 2 à 3 %. Les énergies renouvelables prendront une grande part avec 32 % et le nucléaire apportera de 10 à 11 % (Fig2). Que pouvons-nous conclure de tous ces chiffres ? Que dans les années 2040/2050 c’est toujours l’énergie fossile qui couvrira  l’essentiel des besoins énergétiques du monde, le charbon, compte tenu des réserves importantes et le pétrole qui répondra au besoin de mobilité. Pour l’électricité on verra une montée importante des énergies renouvelables, mais là encore les énergies fossiles charbon et gaz couvriront la moitié des besoins. Cela conduira inéluctablement à une augmentation des gaz à effet de serre ne permettant pas de satisfaire aux objectifs de la COP21.

Fig. 2 - Production d’électricité dans le mondeFig. 2 - Production d’électricité dans le monde

Quels seront les besoins de la France dans ce contexte international ?

Si l’on regarde l’évolution française entre 1990 et 2013 on constate que la consommation d’énergie primaire a augmenté de 13.1%. Cette consommation se répartit actuellement de la façon suivante : 3.4% pour le charbon, 30.1% pour le pétrole et 14% pour le gaz. L’électricité primaire constituée de l’hydraulique,  l’éolien, le photovoltaïque et le nucléaire représente 45% de la consommation. Reste 7% pour les énergies renouvelables et les déchets dédiés principalement au thermique (Fig 3). Globalement en un peu plus de 20 ans la consommation d’électricité a augmenté de près de 40%. Ceci traduit une évolution de la société française qui se tourne vers l’électricité et une politique de transfert des usages.

image3aFig. 3 : Consommation d’énergie en France

Estimation du besoin électrique futur pour la France

L’estimation de la quantité d’électricité qui sera consommée en 2030 et 2050 va s’appuyer d’une part sur l’historique et d’autre part sur des hypothèses d’évolution de la société dans les  décennies à venir. Mais cette extrapolation ne sera valable que s’il n’y a pas de rupture dans le processus de consommation. L’analyse de la consommation électrique depuis les années 70, montre une augmentation rapide de la consommation de 1973 à 1990 sur une pente de 10TWh/an, une augmentation un peu moins rapide entre 1990 et 2004 avec une pente de 8TWh/an et un net ralentissement entre 2004 et 2010 avec une pente moyenne de 3.3TWh/an . Ce ralentissement montre que les besoins ont progressivement été satisfaits et que l’on entre depuis 2004 dans une phase ou la croissance absolue ne correspond plus à la réalité de la société. 2010 marque une rupture dans le processus de consommation, liée à la crise économique qui a frappé l’Europe et qui semble actuellement se terminer ( Fig  4).

image4a Fig. 4 - Évolution de la consommation entre 1970 et 2014

Pour les années à venir on peut donc penser que la progression de la consommation suivra l’adaptation de la société à de nouveaux idéaux plus orientés vers la préservation des ressources naturelles que vers la consommation à tout prix.

Parmi les principaux paramètres qui vont conditionner les consommations futures certains conduiront à une augmentation du besoin électrique, tandis que d’autres entraineront une réduction :

  •     - moins de grosses installations industrielles - baisse ;
  •     - multiplication des petites industries à forte valeur ajoutée-augmentation ;
  •     - développement de la recherche - augmentation ;
  •     - politique MDE (maitrise de la demande en énergies) - baisse
  •     -  transfert des usages - augmentation ;
  •     - augmentation de la population - augmentation ;
  •     - développement des techniques de l’information (augmentation de la consommation partiellement compensée par le développement de technologies de moins en moins énergivores).

Pour les décennies à venir on peut envisager une progression assez modeste correspondant à l’évolution des années 2004-2010 qui ont déjà intégrées la plupart de ces paramètres soit une pente de l’ordre de   3TWh/an[1]. Ceci conduira à une consommation de 525 TWh en 2030 et 590 TWh en 2050 correspondant à une progression annuelle de 0.6 % (Fig : 5)

 image5aFig. 5 - Projection sur les 25 prochaines années Sur le plan mondial, les prévisions d’avenir ne semblent pas corroborer les perceptives de la COP 21. La France par contre, avec sa politique énergétique basée sur les énergies renouvelables et le nucléaire, pourrait largement relever le défit à la condition qu’un bon équilibre soit respecté entre les différentes énergies. N’oublions pas que compte tenu de leur fonctionnement aléatoire, les énergies éoliennes et photovoltaïques nécessitent un complément par une énergie fossile qui sera principalement le gaz qui permet, à la demande, une mise en production rapide. Rappelons que la production actuelle de CO2 liée à la production électrique est de l’ordre de 39 MT

Fig. 6 - Hypothèse de répartition des énergies en 2050Fig. 6 - Hypothèse de répartition des énergies en 2050

La figure 6 ci-dessus propose, pour satisfaire au besoin de 2050, une répartition énergétique  avec une part du nucléaire ramenée à 60%, soit une baisse de 15 à 18 points[2] par rapport à la situation actuelle et une part du renouvelable, hors hydraulique, de 21% soit une augmentation de 6 points. Ceci permettra de limiter la production de CO2 électrique à 80 MT.

[1] Certaines associations considèrent que la baisse de consommation entre 2010 et 2016 est due uniquement à la prise de conscience du besoin d’économie d’énergie en oubliant la crise économique.

[2] Compte tenu de l’augmentation du besoin cela reviendrait à conserver à peu près les moyens de production nucléaire actuelle.