mardi 3 janvier 2012

Bilan énergie de la France en 2010


On appelle ainsi les énergies de base qui préexistent à l’état naturel, avant traitement ou transformation.  Elles sont exprimées en TEP (Tonne Equivalent Pétrole). Rappelons que:
1 TEP = 11,63 MWH (Méga Watt Heure) = 42 GJ (Giga Joule)

Pour déterminer cette équivalence, on compare le pouvoir calorifique de chacune avec celui du pétrole brut, qui est de l’ordre de 42 MJ/kg :
  • Les hydrocarbures liquides, voisins de 44 MJ/Kg
  • Les hydrocarbures gazeux,  légèrement supérieurs, parmi lesquels le méthane (à peu de choses près le « Gaz naturel », norme « G20 ») culmine à 50 MJ/Kg.
  • Le charbon est nettement inférieur, avec 20 à 25 MJ/Kg, le bois encore notablement inférieur.
  • La chaleur d’origine nucléaire, difficile à mesurer et purement locale, est par convention égale au triple de l’énergie électrique produite par la centrale électronucléaire.
  • Les énergies d’origine mécanique (hydraulique, éolienne, marémotrice…) sont comptées directement en MJ.
On verra plus loin que cette mise en équivalence est :
  • Pertinente pour les applications thermiques dont le but final est de chauffer (eau sanitaire, locaux, procédé industriel…)
  • Biaisée quand il s’agit de produire de l’énergie mécanique ou électrique, en raison de facteurs de rendement très différents.
Les secteurs du grand cercle ci-dessous montrent les grandes énergies primaires :
  • L’énergie nucléaire primaire est la plus importante. Il s’agit bien ici de la chaleur produite par la réaction de fission nucléaire, qui n’est jamais utilisée directement, et non de l'énergie électrique produite.
  • La moitié de ces énergies primaires est d’origine fossile, principalement du pétrole et du gaz naturel, avec une petite part (4%) de charbon. Ils sont tous entièrement importés (>98%), car la France en est dépourvue. Face à l’accroissement de la demande, avec une production stagnante  et une demande en très forte hausse du fait des pays émergents, leurs prix vont continuer de croître très vite avec leur raréfaction en une génération, environ 30 ans. Les réserves de charbon peuvent atteindre un siècle ou deux, sauf si on le substitue aux hydrocarbures, ce qui en accélérerait l’épuisement.
  • L’énergie hydraulique est presque idéale : son apport est significatif, elle est principalement nationale, dépourvue d'émissions, renouvelable, silencieuse, capable de participer aux pointes de production selon leur site, totalement prévisible à moyen terme. Son seul défaut est qu’en France tous les sites raisonnablement possibles sont déjà équipés : on ne peut guère la faire croître.
  • Le bois est la plus ancienne des énergies primaires. Il ne s’utilise qu’en chauffage et demande beaucoup de main d’œuvre. Il n’est renouvelable et dépourvu d’émissions que si on ne le consomme pas plus vite que les forêts ne le produisent, ce qui ne doit pas être oublié. Pour cette raison, il peut difficilement se substituer aux autres modes de chauffage.

Le secteur rose des énergies alternatives ne représente que 2% du total. Pour plus de lisibilité, il est repris et éclaté dans le petit cercle à secteurs en dessus, où les % sont en fait des « % de 2% ». Les surfaces des deux cercles sont à la même échelle.
  • La combustion des déchets urbains, des résidus agricoles, ou du gaz de fermentation (biogaz)  est une méthode raisonnable, mais limitée de produire de la chaleur (chauffage urbain) ou de l’électricité.
  • Les biocarburants, pratiquement mélangés aux  carburants, ont un apport significatif, 0,8% du total. Mais leur production par l'agriculture rentre en concurrence avec l'alimentation animale et humaine, ce qui en limite fortement les perspectives. 
  • En France, la géothermie, dont l’Islande volcanique tire la majeure partie de son énergie, est malheureusement limitée tant dans le territoire français (certaines zones volcaniques) que par des températures peu élevées, qui peuvent assurer du chauffage, mais pas faire de la vapeur permettant la production d’énergie électrique.
  • L’éolien et le photovoltaïque seront traités ci-dessous à propos de la production électrique. Leur extrême médiatisation et leur visibilité considérable ne doit pas faire oublier qu’ils sont, en 2010, insignifiants.
Production d’électricité

L’énergie électrique est une énergie finale qui, contrairement aux autres, n’existe pas sous cette forme dans la nature. C’est une énergie « noble », en ce sens qu’elle peut être aisément convertie en énergie mécanique avec un excellent rendement, ou thermique avec un rendement de 100%, voire beaucoup plus, jusqu’à 300% avec  un artifice : les pompes à chaleur. Son principal inconvénient est de n’être pratiquement pas stockable à l’échelle d’un réseau de distribution.


Le cercle ci-dessus donne la répartition de la production entre les principales filières de production :
  • Le nucléaire assure l’essentiel (76%) de la production. Ce pourcentage est une moyenne :
    • en été, la puissance nucléaire additionnée aux filières fatales (hydraulique au fil de l’eau, marémotrice, éolienne…) fait face à le demande sans utiliser tous les réacteurs, et se trouve donc proche de 100%.
    • En pointe, par grand froid, en soirée d'un jour ouvrable, elle ne produit, à pleine puissance disponible, qu’une part minoritaire de l’énergie demandée.
Il a beaucoup de qualités : disponibilité, coût marginal de production très bas après un investissement très important amorti sur une longue durée de vie, absence d’émissions de CO2. Il est pourtant controversé en raison de sa dangerosité potentielle, mais jamais avérée dans sa technologie EPR. Son principal défaut objectif est un manque de souplesse : sauf à accepter un moindre rendement des barres de combustible, il vaut mieux le cantonner à deux états : proche de la puissance nominale, ou arrêt.
  • Les combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz, soit 11% au total) sont au contraire utilisés par des filières de pointe qui  fournissant une énergie chère et émettrice de CO2 quand la demande du réseau excède la capacité de production du nucléaire et de l’hydraulique.
  • L’hydraulique de haute chute a presque toutes les qualités : coût marginal de l’énergie presque nul après un investissement important amorti sur une durée de vie pratiquement illimitée pour le génie civil (prépondérant). Mais elle est limitée. Sa dangerosité potentielle existe, mais n’émeut plus guère, malgré l’écroulement du barrage de Malpasset sur le Var, près de Fréjus, qui fit 423 morts en 1959, mais qui n’était pas hydroélectrique.
  • Les renouvelables électriques sont tout petit (éolien, moins de 2 %) ou insignifiant (photovoltaïque qui ne dépasse pas l’épaisseur du trait). Ils sont portant très visibles dans le paysage comme sur la dernière ligne des factures d’ERDF, la CSPE. En plus, ce sont des énergies fatales, qui tombent quand elles tombent, dans une large mesure quand on  n’en n’a pas besoin. Leur suppression du jour au lendemain, ne poserait aucun problème à ERDF ! Elles contribuent quand même à économiser un petit peu…d’uranium, mais ne réduisent que rarement le CO2, car elles ne produisent jamais (photovoltaïque) ou rarement (éolien) pendant les soirées de grands froids.
Consommation d’énergie finale 2010 par secteur

Les utilisateurs consomment de l’énergie sous 5 formes :
  • Pétrole et dérivés, Electricité, Gaz naturel, Charbon, Renouvelables thermiques
Dans 4 types d’utilisations :
  • Professionnelles, Résidentiel et tertiaire (habitations et bureaux), Transports (routiers, ferroviaires, aériens), Non-énergétique (pétrochimie, plastiques…)
La répartition figure dans le tableau ci-dessous. Les constations suivantes s’imposent :
  • La part importante du pétrole partout, sauf dans le transport ferroviaire. Il est exclusif dans les transports routiers et aériens, en y incluant les carburants de synthèse renouvelables, applications pour lesquelles il est difficilement substituable.

  • Le charbon n’est utilisé que par des industriels, notamment par la sidérurgie pour laquelle il n’est pas substituable (fabrication de fonte dans les hauts-fourneaux, qui nécessite du coke, carbone presque pur résultant de la distillation du charbon).
  • Le gaz est pratiquement utilisé pour des applications de chauffage (procédé industriel, locaux, cuisson…), mais a peu d’applications spécifiques en dehors de la chimie.
  • L’électricité est utilisée, aussi bien à titre professionnel que tertiaire, dans deux types d’application : spécifiques (moteurs, éclairage, électrolyse, informatique et vidéo, climatisation, micro-ondes, plaques à induction), ou thermiques (chauffage industriel, de locaux, d’eau sanitaire, cuisson). Dans les premières, elle n’est pas substituable, dans les dernières, elle est le plus souvent en concurrence avec le gaz ou le pétrole.
  • Il résulte des deux paragraphes précédents qu’il existe plusieurs manières (non antagonistes) de réduire notablement les émissions françaises de CO2 en augmentant la part de l’électricité dans les applications thermiques, au détriment du gaz et du pétrole :
    • En augmentant le nombre de chauffages résidentiels « bi-énergie » et de tarification du KWH à un prix variable « Tempo » ou plus élaborée, pour saturer les capacités de production nucléaire existantes (investissement faible).
    • A capacité nucléaire constante, en généralisant les pompes à chaleur, de préférence « géothermiques » chaque fois que possible, à défaut « aérothermiques », en substitution des chauffages électriques conventionnels ET des chauffages à gaz (investissement réparti lourd, mais possible).
    • En augmentant la capacité nucléaire (investissement centralisé lourd, mais possible), pour étendre le chauffage électrique conventionnel au détriment du gaz et du fioul.
Un message ultérieur, en cours de préparation, détaillera et chiffrera ces évolutions.