Énergie aux États-Unis

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Énergie aux États-Unis
Raffinerie de pétrole à Evansville, Wyoming
Raffinerie de pétrole à Evansville, Wyoming
Bilan énergétique (2011)
Offre d'énergie primaire (TPES) 2 191,2 M tep
(91 740,9 PJ)
par agent énergétique pétrole : 35,9 %
gaz naturel : 26 %
charbon : 21,9 %
électricité : 12,1 %
autres renouvelables : 4,2 %
Énergies renouvelables 6,4 %
Consommation totale (TFC) 1 371,5 M tep
(57 421,8 PJ)
par habitant 7,02 tep/hab.
par secteur ménages : 19,2 %
industrie : 20,9 %
transports : 43 %
services : 15 %
agriculture : 1,1 %
Électricité (2011)
Production 4 349,57 TWh
par filière thermique : 68,1 %
nucléaire : 18,9 %
hydro : 7,9 %
éoliennes : 2,8 %
biomasse/déchets : 1,8 %
autres : 0,6 %
Combustibles (2011)
Production pétrole : 361 Mt
gaz naturel : 531 Mtep
charbon : 536 Mtep
Commerce extérieur (2011)
Importations électricité : 52,3 TWh
pétrole : 531,2 Mtep
gaz naturel : 80,6 Mtep
charbon : 8,2 Mtep
Exportations électricité : 15,0 TWh
pétrole : 12,8 Mtep
gaz naturel : 34,6 Mtep
charbon : 63,4 Mtep
Sources
IEA[1]

L'énergie aux États-Unis est produite majoritairement à base de pétrole, de charbon et de gaz naturel, qui sont des éléments majeurs de l'économie américaine. Récemment, l'énergie éolienne est devenue un secteur dynamique. Au niveau institutionnel, l'énergie est du ressort du Département de l'Énergie, qui gère entre autres la réserve stratégique de pétrole. Non signataire du Protocole de Kyoto sur le réchauffement climatique, et second émetteur de dioxyde de carbone après la Chine, les États-Unis commencent toutefois, au niveau municipal ou des États fédérés, à mettre en place quelques programmes de réduction des gaz à effet de serre, tels que le Regional Greenhouse Gas Initiative, le Midwestern Greenhouse Gas Reduction Accord ou le Western Climate Initiative qui inclut des provinces canadiennes de la Colombie-Britannique, du Manitoba, de l'Ontario et du Québec[2]. En 2008, les États-Unis occupent le premier rang mondial pour les investissements dans les énergies renouvelables (24 milliards de dollars)[3].

Comparaisons internationales[modifier | modifier le code]

Selon les statistiques 2013 de l'Agence Internationale de l’Énergie et celles d'Observ'ER, les États-Unis se classent aux tous premiers rangs pour la plupart des indicateurs du domaine de l'énergie:

Place des États-Unis dans les classements mondiaux
Source d'énergie indicateur rang année quantité unité % monde commentaires
Pétrole brut[K 1] Production 3e 2012 387 Mt 9,3 % 1er : Arabie saoudite, 2e : Russie
Importation nette 1er 2011 500 Mt 24 % 2e : Chine
Gaz naturel[K 2] Production 1er 2012 681 Mds m³ 19,8 % 2e : Russie (656 Mds m³)
Importation nette 6e 2012 43 Mds m³ 5,2 % 1er : Japon (122 Mds m³)
Charbon[K 3] Production 2e 2012 935 Mt 11,9 % 1er : Chine (3549 Mt)
Exportation nette 3e 2012 106 Mt 9,1 % 1er : Indonésie (383 Mds m³)
Nucléaire[K 4] Production 1er 2011 821 TWh 31,8 % 2e : France (442 TWh)
Puissance installée 1er 2011 102 GW 27,6 % 2e : France (63 GW)
% nucléaire/élec* 4e 2011 19,0  % 1er : France (79,4 %)
Hydroélectricité[K 5] Production[O 1] 4e 2012 298,1 TWh 8,1 % 1er : Chine (823,3 TWh)
Puissance installée 2e 2010 101 GW 10,1 % 1er : Chine (194 GW)
% hydro/élec 10e 2011 7,9  % 1er : Norvège (95,3 %)
Produits pétroliers[K 6] Production 1er 2011 824 Mt 21,1 % 2e : Chine (417 Mt)
Exportation nette 2e 2011 61 Mt 11,8 % 1er : Russie (100 Mt)
Prod.élec.fossiles**[K 7] Charbon/lignite 2e 2011 1875 TWh 20,5 % 1er : Chine (3723 TWh)
Pétrole 6e 2011 40 TWh 3,8 % 1er : Japon (153 TWh)
Gaz naturel 1er 2011 1045 TWh 21,5 2e : Russie (519 TWh)
Électricité[K 8] Production 2e 2011 4327 TWh 19,6 % 1er : Chine (4716 TWh)
Importation nette 2e 2011 37 TWh 13 % 1er : Italie (46 TWh)
Énergie éolienne[O 2] Production 1er 2012 140,9 TWh 26,4 % 2e : Chine (118,1 TWh)
Biomasse[O 3] Production élec. 1er 2012 63,3 TWh 19,4 % 2e : Brésil (42 TWh), 3e : Allemagne (41,4 TWh)
Géothermie[O 4] Production élec. 1er 2012 19,6 TWh 27,9 % 2e : Philippines (10,2 TWh)
Solaire[O 5] Production élec. 3e 2012 15,0 TWh 14,3 % 1er : Allemagne (28,0 TWh)
* % nucléaire/total production d'électricité
** production d'électricité à partir de combustibles fossiles

Des changements importants ont eu lieu en 2011-2012 :

  • forte hausse de la production de pétrole (+11,8 % en 2012) et de gaz (+4,6 % en 2011) grâce aux pétrole et gaz de schiste ;
  • baisse des importations de pétrole (-2,5 % en 2011) et de gaz (-22 % en 2012 - passage du 4e au 6e rang) ;
  • charbon : forte baisse de la production (-6,9 % en 2012), forte hausse des exportations (+24,7 % en 2012), forte baisse de la production d'électricité à base de charbon (-6 %), conséquences de la concurrence du gaz de schiste ;
  • électricité : la Chine ravit aux États-Unis le 1er rang des producteurs d'électricité.

Histoire[modifier | modifier le code]

Le graphique ci-dessus[4] met en évidence la succession des énergies dominantes aux États-Unis :

L'âge du bois[modifier | modifier le code]

Le Moulin Anderson (Texas) construit dans les années 1850 pour moudre le maïs et égrener le coton (reproduction réalisée en 1965 lorsque l'original fut noyé par le réservoir de Lake Travis).

Depuis sa fondation jusqu'au milieu du XIXe siècle, les États-Unis étaient un pays largement agricole avec d'abondantes forêts. Pendant cette période, la consommation d'énergie se concentrait pour l'essentiel sur le bois pour les applications thermiques (chauffage, vapeur…) et sur la traction animale pour les transports et l'agriculture (labourage) ; l'énergie éolienne était utilisée sous forme de moulins à vent et l'énergie hydraulique sous forme de moulins à eau.

L'âge du charbon (1885-1948)[modifier | modifier le code]

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L'industrialisation rapide de l'économie, l'urbanisation et le développement des chemins de fer conduisirent à un usage croissant de charbon, qui vers 1885 dépassa le bois comme principale source d'énergie primaire.

Les conditions de travail alors très dures dans les mines causèrent de nombreuses grèves, en particulier la grève des mineurs de charbon de 1894 (Bituminous Coal Miners' Strike), lancée par le syndicat United Mine Workers (UMW) à peine trois ans après sa fondation, qui mobilisa 180 000 mineurs et stoppa la production de charbon des Appalaches au Colorado pendant huit semaines[6] et des émeutes nommées « guerres du charbon » (coal wars) de 1890 à 1930, en particulier dans les Appalaches, mais aussi au Colorado : la « guerre de Coal Creek » déclenchée en 1891 par la décision des propriétaires de mines de charbon de la vallée de Coal Creek dans le Comté d'Anderson (Tennessee), de remplacer les mineurs par des bagnards ; les mineurs prirent les armes et, pendant plus d'un an, attaquèrent et incendièrent prisons et bâtiments des compagnies, libérant des centaines de prisonniers ; ces émeutes firent des dizaines de victimes parmi les mineurs et les soldats[7]. Le massacre de Lattimer, mine de charbon près de Hazleton en Pennsylvanie, eut lieu le 10 septembre 1897 : un groupe de supplétifs enrôlés par le shérif du Comté de Luzerne ouvrit le feu sur un cortège de 150 mineurs grévistes, en tuant 19 et en blessant plusieurs dizaines ; les victimes étaient des immigrés récents d'Europe centrale : Polonais, Slovaques, Lituaniens et Allemands[8],[9] ; en 1914, au cours d'une autre grève de l'UMW dans le Colorado contre la Colorado Fuel and Iron de la famille Rockfeller, entre 19 et 25 personnes, dont 2 femmes et 11 enfants, furent massacrés le 20 avril par les gardes de la compagnie ; en représailles, les mineurs prirent les armes et attaquèrent des dizaines de mines de la région ; en 10 jours, cette « guerre » fit entre 69 et 199 morts selon les estimations ; Thomas G. Andrews la décrit comme la « grève la plus meurtrière de l'histoire des États-Unis »[10].

Le charbon resta dominant sur les 7 décennies suivantes, puis vers 1950, il fut surpassé à son tour par le pétrole, puis dans les années 1960 également par le gaz naturel, mais sa consommation continua à croître jusqu'à un premier pic lors du premier choc pétrolier ; après une quinzaine d'années de recul, il recommença à croître à la fin des années 1980, jusqu'à 2010.

L'âge du pétrole (et du gaz naturel)[modifier | modifier le code]

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Le 28 août 1859, George Bissell et Edwin Drake utilisent pour la première fois avec succès une machine de forage sur un puits creusé spécialement pour la production de pétrole, à Oil Creek près de Titusville (Pennsylvanie). Ce fut une date marquante dans l'expansion de la prospection pétrolière sur tout le territoire américain. Le 10 janvier 1901, le capitaine Anthony Francis Lucas, qui avait creusé un puits de prospection à Spindletop Hill, au sud de Beaumont (Texas), voit un énorme geyser jaillir de son puits, projetant 6 tonnes de tuyaux par-dessus le derrick. Cet évènement déclenche une frénésie de forages.

Au début du XXe siècle, le pétrole était une ressource utilisée pour la fabrication de lubrifiants et comme combustible pour les lampes à huile et à kérosène (« pétrole lampant »). Un demi-siècle plus tard, il était devenu la source d'énergie prédominante pour les États-Unis comme pour le reste du monde. Cette ascension a été parallèle à celle de l'automobile, élément fondamental de la culture et de l'économie américaines.

Alors que le pétrole est aussi utilisé comme matière première pour la chimie et alimente divers process industriels, les 2/3 de sa consommation aux États-Unis prennent la forme de carburants pour le transport[11]. Les qualités du pétrole pour les usages moteurs en termes de contenu énergétique, de coût de production et de rapidité de réapprovisionnement ont contribué à en faire le combustible le plus utilisé.

Dès les débuts du XIXe siècle, le gaz de houille est distillé pour servir à l'éclairage, remplaçant l'huile de baleine, et comme gaz de ville. Le gaz naturel est utilisé pour la première fois en Amérique pour l'éclairage en 1816[12] ; moins polluant et plus facilement transportable que le charbon, il le remplacé peu à peu comme ressource favorite pour le chauffage des logements, commerces et bureaux, ainsi que pour les fours industriels.

L'âge du trio fossile (pétrole-charbon-gaz naturel)[modifier | modifier le code]

Le pétrole connait (ainsi que le gaz naturel) un premier recul après le premier choc pétrolier, qui stimule la relance du charbon et déclenche le décollage du nucléaire, puis un 2e recul plus marqué (près de 20 %) au début des années 1980, consécutif au deuxième choc pétrolier, à la suite duquel le total charbon + gaz dépasse le pétrole, et enfin un nouveau recul lié à la crise économique à partir de 2008 ; on observe depuis quelques années le décollage, certes encore timide mais vigoureux, des énergies renouvelables.

Bien que la consommation totale d'énergie ait augmenté d'un facteur de 50 environ entre les recensements de 1850 et de 2000, la consommation d'énergie par habitant n'a augmenté que d'un facteur de quatre ; elle a atteint un pic à 8 438 kg/hab en 1978, et en 2011, elle avait décliné de 16,2% par rapport à ce pic, à 7 069 kg/hab, revenant ainsi au niveau de 1968[13].

Histoire de l'hydroélectricité aux États-Unis[modifier | modifier le code]

Puissance hydroélectrique installée aux États-Unis chaque année de 1890 à 2012
source données : U.S. Energy Information Administration

La première utilisation industrielle de l'hydroélectricité aux États-Unis survint en 1880, lorsque 16 lampes à arc pour l'éclairage public furent allumées à partir d'une turbine à eau à l'usine Wolverine Chair Factory à Grand Rapids, Michigan[14]. La même année, Thomas Edison inventait la lampe à incandescence classique.

La première centrale hydroélectrique des États-Unis fut inaugurée sur la Fox River près d'Appleton (Wisconsin), le 30 septembre 1882, pour alimenter des moulins à papier[15].

Les centrales se multiplièrent ensuite, en particulier aux chutes du Niagara en 1895.

Carte des barrages de la Tennessee Valley Authority.

La Tennessee Valley Authority fut créée en 1933 par le président Franklin Delano Roosevelt, dans le cadre du New Deal. Cette entreprise publique du gouvernement fédéral était chargée de la navigation, du contrôle des crues, de la production d'électricité et du développement économique de la vallée du Tennessee, jusque-là très pauvre ; son territoire couvre la plus grande partie du Tennessee et des portions de six états voisins. De nombreux barrages hydroélectriques furent construits sur le Tennessee dans les années 1930 et 1940, l'effort de guerre augmentant la demande en énergie. À la fin de la guerre, la TVA était le premier producteur d'électricité du pays. Dans les années 1950 et 1960, la TVA diversifia sa production d'électricité pour faire face à une importante croissance économique dans la vallée : elle construisit des centrales thermiques au charbon, puis des centrales nucléaires : Browns Ferry, Sequoyah et Watts Bar.

Le Barrage Hoover prend forme grâce aux colonnes de béton rectangulaires coulées indépendamment ; photo du 24/02/1934.

Parmi les autres réalisations marquantes de l'époque du New Deal il faut citer le Barrage Hoover (en anglais Hoover Dam et anciennement Boulder Dam), barrage voûte/poids construit durant la Grande Dépression sur le fleuve Colorado, près de Boulder City, à la frontière entre l'Arizona et le Nevada. Dès le début du XXe siècle, le Black Canyon et le Boulder Canyon avaient été étudiés pour leur capacité à accueillir un barrage capable de réguler le débit du Colorado, de permettre l'irrigation et de fournir de l'électricité. Le préalable le plus ardu à résoudre fut celui de la répartition des eaux pour l'irrigation : l'accord Colorado River Compact prévoyant la répartition de l'eau entre les sept États concernés fut signé le 24 novembre 1922[16]. En 1928, le Congrès des États-Unis approuva ce projet financé par l'État fédéral. Le contrat pour la construction fut accordé à un consortium appelé Six Companies, Inc. (en) qui entama la construction au début de l'année 1931, et la termina en 1936. Sa construction impliqua des milliers d'ouvriers dans des conditions difficiles qui causèrent la mort de 111 d'entre eux.

Principaux barrages du bassin du Columbia
Principaux barrages du bassin du Columbia par propriétaire.

L'aménagement hydroélectrique du bassin du fleuve Columbia est le plus important aux États-Unis. Le Columbia possède à lui seul un tiers du potentiel hydroélectrique des États-Unis[17].

En 1933, le président Franklin Delano Roosevelt signa une loi qui a permis la construction des barrages de Bonneville et de Grand Coulee comme des projets majeurs de travaux publics. Les inondations de 1948 ont poussé le Congrès américain à passer le Flood Control Act de 1950, autorisant le gouvernement fédéral à construire des barrages supplémentaires et d'autres mécanismes de contrôle des inondations. En 1961, les États-Unis et le Canada ont signé le Traité du fleuve Columbia sur la lutte contre les inondations et la maximisation de la production d'électricité en aval[18].

Aujourd'hui, le cours principal du Columbia compte quatorze barrages, dont trois au Canada et onze aux États-Unis. D'autres barrages sur la Snake et des écluses permettent aux navires et barges venus de l'océan Pacifique d'atteindre Lewiston (Idaho). Le bassin du Columbia dans son ensemble compte plus de 400 barrages pour l'énergie hydroélectrique et l'irrigation[19].

Histoire du nucléaire aux États-Unis[modifier | modifier le code]

Le réacteur de Shippingport, premier réacteur électronucléaire civil des États-Unis
Construction mondiale des réacteurs nucléaires. L'accident nucléaire de Three Mile Island, en Pennsylvanie en 1979, marque un tournant.

Le président Eisenhower lance le programme Atoms for Peace à l'Assemblée générale des Nations unies, le 8 décembre 1953. L'année suivante, l'Atomic Energy Act Amendments permet l'application commerciale de l'énergie nucléaire.

Le réacteur nucléaire de Shippingport est construit dans le cadre de ce programme. Ce réacteur est situé à la centrale nucléaire de Beaver Valley sur l'Ohio en Pennsylvanie près de Pittsburgh. C'est le premier réacteur à eau pressurisée à avoir produit de l'électricité, il a été mis en service le , et maintenu en exploitation jusqu'en 1982.

Le réacteur était à l'origine un réacteur à eau pressurisée d'une puissance de 60 MWe dont la conception dérive directement des réacteurs de la propulsion nucléaire navale américains. L'amiral Hyman Rickover, père de la propulsion nucléaire navale américaine, en est le promoteur.

Deux objectifs étaient poursuivis à l'origine :

  • préfigurer les réacteurs destinés à équiper les porte-avions de l'US Navy ;
  • prototyper la production d'électricité à partir de la fission nucléaire.

La construction de réacteurs nucléaires électrogènes se développa rapidement au cours des années 1960 et 1970 ; à la différence de la France, il n'y a pas eu de programme nucléaire centralisé confié par l'État à une entreprise publique, mais de multiples initiatives au niveau local, la production d'électricité étant dispersée entre un grand nombre d'entreprises opérant chacune au niveau d'un état ; les centrales nucléaires ont donc chacune un petit nombre de réacteurs (rarement plus de 2).

En 1979, un accident de niveau 5 sur l'échelle INES (qui va de 0 à 7) a lieu à la centrale nucléaire de Three Mile Island, quinze jours après la sortie du film Le Syndrome chinois, avec Jane Fonda, jouant sur le thème de l'accident nucléaire. Selon l'AIEA, l'accident de Three Mile Island marqua un tournant dans l'utilisation mondiale de l'énergie nucléaire. En effet, alors que la construction mondiale de réacteurs augmenta de manière continuelle de 1963 à 1979 (mis à part 1971 et 1978), celle-ci déclina de 1980 à 1998[20]. Le président Jimmy Carter ordonna une enquête sur l'accident. Les opérations de nettoyage commencèrent en août 1979 et se sont poursuivies jusqu'à décembre 1993, coûtant 975 millions de dollars. De 1981 à 1984, 51 projets de construction de réacteurs nucléaires furent annulés aux États-Unis, dont une bonne partie provenant de Babcock & Wilcox, l'entreprise qui avait fabriqué celui de Three Mile Island.

Après Three Mile Island, le développement du nucléaire s'arrête ; la firme Westinghouse, un des grands constructeurs américains, est rachetée en 2006 par la firme japonaise Toshiba. Tous les réacteurs actuels ont été mis en construction avant 1974. Il a fallu attendre 2011 pour que des travaux soient entrepris sur de nouveaux réacteurs dans des centrales existantes.

Entre 2007 et 2009, 13 compagnies ont déposé auprès de l'Autorité de sûreté nucléaire américaine des demandes de permis de construction et d'exploitation pour 25 nouveaux réacteurs aux États-Unis. Mais les perspectives de relance des constructions de centrales ont été érodées par l'abondante disponibilité de gaz naturel (boom du gaz de schiste), la baisse de la demande d'électricité liée à la crise de 2008, le manque de financements et les incertitudes créées par l'accident nucléaire de Fukushima[21]. De nombreuses demandes de permis pour de nouveaux réacteurs furent suspendues ou annulées[22],[23].

Énergies fossiles[modifier | modifier le code]

Selon une étude publiée en 2012 par Mark J. Perry, professeur d'économie à l'université du Michigan et membre du think tank « American Enterprise Institute », l'exploitation d'énergies fossiles des États-Unis a augmenté de 12 % entre 2005 et 2012. Les débats de la campagne présidentielle de la même année ont évoqué un retour à l'autosuffisance entre 2020 et 2030[24]. La même année, l'Agence internationale de l’énergie estime que ce pays redeviendra le premier producteur mondial de pétrole et de gaz à la fin des années 2010.

Pétrole[modifier | modifier le code]

Production et importations de pétrole brut des États-Unis de 191O à 2012 en millions de barils/jour.
source données : EIA (U.S. Energy Information Administration)

Selon le Conseil mondial de l'énergie (rapport 2013 sur les ressources mondiales), les réserves prouvées récupérables des États-Unis à fin 2011 étaient de 4,2 milliards de tonnes (30,9 milliards de barils), au 10e rang mondial : 2,3 % du total mondial (le n°1, l'Arabie saoudite, a 36,2 Mds tonnes, soit 20 %), et sa production de 352 Mt (3e rang mondial), ce qui laissait seulement 11,5 ans de réserves[25].

La production de pétrole des États-Unis a atteint son maximum en 1971. Depuis, le pays importe une part grandissante de ses approvisionnements et en 2009 le pays achète 70 % de son pétrole à l'étranger[26]. La dépendance énergétique du pays est donc forte, et explique selon certains analystes la présence militaire importante, à l'étranger, des États-Unis (guerre du Golfe)[27].

Durant la période 1980-2010, les États-Unis ont dû importer pour un minimum, en 1983, de 1 843 744 000 barils de produits pétroliers et un maximum, en 2005 de 5 003 082 000 barils[28].

L'importance du secteur automobile américain, lié au modèle urbain favorisant les banlieues (suburbs) et conurbations, est l'un des facteurs de l'importance du pétrole pour ce pays. L'Energy Independence and Security Act of 2007 (en), qui met entre autres l'accent sur les énergies renouvelables, tout comme une série de mesures visant à réduire la dépendance au pétrole qui ont été adoptées depuis le premier choc pétrolier tels le Project Independence, vise à réduire cette dépendance énergétique.

Malgré tout, les États-Unis demeurent l'un des plus importants pays producteurs de pétrole, de l'ordre de 6 millions de barils par jour en 2012, chiffre qui n'avait pas été atteint depuis 1998[29]. La région du Golfe du Mexique (Thunder Horse) demeure toujours la plaque tournante de l'industrie américaine, mais une partie importante des approvisionnements domestiques sont acheminés par l'oléoduc trans-Alaska, qui facilite l'accès à la production des gisements pétroliers de la région de Prudhoe Bay, en Alaska.

Dans son rapport 2012, l'Agence internationale de l’énergie déclare qu'en 2017 avec la hausse de la production en cours, les États-Unis seront redevenus le premier producteur mondial de pétrole. Elle spécule qu'en 2025, les importations pétrolières devraient être réduites à 4 millions de barils par jour (Mbj) contre 10 Mbj en 2012. Selon Fatih Birol, 55 % de cette baisse sera imputable à la production nationale de pétrole non conventionnel facilitée notamment par la technique de fracturation hydraulique et 45 % par les économies d'énergie[30],

L'administration Obama a annoncé en décembre 2013 que la production américaine de pétrole brut devrait plafonner à partir de 2016, presque au niveau de son record historique de 1970 puis entrera à nouveau en déclin en 2020. Un sursis pourrait être apporté par de nouvelles technologies[31].

Pétrole de schiste[modifier | modifier le code]

Carte des puits de pétrole des formations de Bakken et Three Forks (Dakota du Nord) en 2013.
Production de pétrole de la formation de Bakken-Three Forks, en barils/jour.
Carte des puits de pétrole (en vert) et gaz (en rouge) des formations de Eagle Ford (Texas) en 2010.

Les réserves prouvées de pétrole de schiste sont évaluées à 4,3 milliards de barils (87 % du total mondial, dont l'évaluation est très peu fiable) en 2011 ; leur coût de production est estimé entre 70 et 100 $/baril, donc compétitif dans le contexte actuel où les cours mondiaux du brut dépassent 100 $/bl ; les deux principaux gisements en production sont ceux de Bakken dans le Dakota du Nord, exploité depuis 2003, et d'Eagle Ford au Texas, exploité depuis 2009 ; les taux de croissance de leur production, explosifs au départ, ont fortement décru, tombant à 2 % par mois fin 2012 ; la production prévue aux États-Unis pour 2020 est de 1,4 Mbl/jour[25].

Gaz naturel[modifier | modifier le code]

Production de gaz naturel des États-Unis, 1900 - 2012, en 1012 pieds cube (échelle de gauche) et en 1010 m³ (échelle de droite)
données : EIA[32].

Selon le Conseil mondial de l'énergie (rapport 2013 sur les ressources mondiales), les réserves prouvées récupérables de gaz naturel des États-Unis à fin 2011 étaient de 7 716 milliards de m³, au 6e rang mondial : 3,7 % du total mondial (le n°1, la Russie, a 47 750 milliards de m³, soit 23 %), et sa production de 648 milliards de m³ (2e rang mondial), ce qui laissait seulement 12 ans de réserves. Les réserves à fin 2008 sont principalement situées au Texas (31,7 %), au Wyoming (12,7 %), au Colorado (9,5 %) et dans l'Oklahoma (8,5 %) ; les réserves offshore du golfe du Mexique représentent 5,5 % du total ; environ 89 % des réserves prouvées ne sont pas associées au pétrole[33].

La production et la consommation de gaz naturel ont quadruplé aux États-Unis entre 1950 et 1970 pour s'établir à 566 milliards de  m3 (20 trillions de pieds cubes, Tcf), pour ensuite décliner et se stabiliser en 1986. Depuis, le pays a importé une partie de plus en plus importante de son gaz jusqu'à la fin des années 2000 qui a vu la tendance se renverser avec l'exploitation du gaz de schiste. En 2008. la consommation de gaz s'établissait à 675 milliards de  m3 (23,8 Tcf), alors que la production atteignait 583 milliards de (20,6 Tcf) ; Les États-Unis importent alors la différence, principalement par des gazoducs en provenance du Canada — qui fournit 90 % des importations — et par des méthaniers qui livrent du gaz naturel liquéfié en provenance de cinq pays[34].

En 2009, la production à augmenté passant à 624 milliards de mètres cube, faisant de ce pays le premier producteur mondial[35]. En 2010, les États-Unis sont redevenus, pour la première fois depuis la seconde moitié du XXe siècle, exportateur de gaz[36], mais leurs importations dépassent encore largement ces importations : en 2012, les importations nettes de gaz représentent 16 % de la consommation, et selon les projections de l'EIA, elles en représenteront encore 4 % en 2040[37].

Le président Obama s'est déclaré prêt à faciliter le développement de livraisons de gaz américain afin de casser la domination du fournisseur russe ; Gazprom a vendu 133 milliards de m³ de gaz en 2013 à l'UE, soit 25% de sa consommation ; l'Allemagne en absorbe près du tiers[38]. Mais ses déclarations ont été ambiguës : il a incité les Européens à chercher d'abord à diversifier leurs ressources, et a cherché à utiliser ce sujet pour pousser les Européens à accélérer les négociations sur l'accord commercial entre l'Europe et les États-Unis (TTIP) qui devrait faciliter ces exportations de gaz[39]. De plus, cet appoint américain ne pourrait être que limité, étant donné que malgré le boom du gaz de schiste, les États-unis sont encore importateurs nets de 16 % de leur consommation de gaz en 2012 et, selon les projections de l'EIA, le seront encore de 4 % en 2040[40].

Les plus grands États producteurs en 2007 étaient le Texas (30 %), le Wyoming (10 %), l'Oklahoma (9 %) et le Nouveau-Mexique (8 %), alors que 14 % de la production provenait des gisements offshore du Golfe du Mexique[34].

Gaz de schiste[modifier | modifier le code]

Gisements de gaz de schiste en mai 2011.
Derrick et la plateforme de forage d'un puits de gaz de schiste dans le Marcellus Shale en Pennsylvanie, état qui compte 71 000 puits en 2012.

La progression des réserves au cours des dernières années est largement attribuable au développement soutenu du gaz de schiste grâce aux techniques de forage horizontal et de fracturation hydraulique ; en 2008, les réserves prouvées de gaz de schiste ont augmenté de 50 % et constituaient 13,4 % des réserves totales du pays ; les deux tiers de ces réserves de gaz de schiste sont situées au Texas[33].

Les estimations des réserves de gaz de schiste connaissent des fluctuations de grande ampleur : dans ses prévisions 2011, l'EIA a plus que doublé ces réserves, de 10000 milliards de m³ à 23400 milliards de m³, puis en 2012 les a ramenées à 13600 milliards de m³, divisant par trois son estimation des réserves du gisement de Marcellus[41].

Les développements récents des techniques de fracturation hydraulique et de forage horizontaux ont accru l'intérêt pour les gaz de schiste. Ces techniques sont notamment exploitées dans les régions du Barnett Shale au Texas et de l'Antrim Shale au Michigan. Les réserves de gaz naturel ont augmenté de 35 % entre 2006 et 2008 en raison principalement du développement des shale gas[42]. Début 2011, 493 000 puits de gaz de schiste sont en exploitation aux États-Unis dont 93 000 puits au Texas représentant 15 % de leur production totale de gaz[43], ceux-ci représentant en 2012 environ 25 % de la consommation de gaz dans le pays[24].

Cette augmentation de la production a fait plonger les prix sur le marché spot, qui sont tombés momentanément sous les 2 dollars américain le MMBTU (million British thermal unit) en 2012, soit un record depuis 2002, contre presque 14 dollars en 2005[24].

Mais la contestation monte : un sondage effectué par l'institut américain Pew Research Center en septembre 2013 révèle que 49% des américains sont désormais opposés à l'extraction par fracturation, contre 38% en mars 2013[44].

Production des gisements de gaz de schiste aux États-Unis de 2000 à 2013
Source : EIA.

En 2013, la production de gaz de schiste a plafonné ; les grandes compagnies pétrolières (ExxonMobil, BP, Total, Shell, ENI…), qui avaient succombé trop vite à l’appât du gain, y ont englouti des sommes considérables avant de réduire la voilure et de réorienter investissements et appareils de forage (rigs) vers les régions où l’on a découvert des condensats (gaz liquides) et du pétrole de schiste – bien mieux valorisés sur le marché ; au 1er semestre 2013, les investissements en Amérique du Nord dans le pétrole et le gaz non conventionnel sont tombés à 26 Mds $ contre 54 Mds $ au 1er semestre 2012 ; les bassins de Marcellus (Pennsylvanie) et d’Eagle Ford (Texas), qui représentent 43 % de la production américaine, sont en forte croissance, alors que Barnett (Texas), Fayetteville (Arkansas) et surtout Haynesville (frontière Arkansas-Texas-Louisiane), soit 46 % à eux trois, sont en net repli[45]. On peut voir sur le graphique ci-contre le plafonnement ou le recul de la production de tous les gisements, sauf Marcellus, Eagle Ford et Bakken ; la progression de la production totale connait un fléchissement très marqué.

Par ailleurs, les prix du gaz, qui avaient fortement baissé sous l'effet du boom du gaz de schiste à partir de 2009, ont connu une forte remontée en 2013 : en décembre 2013, les prix des contrats à terme pour le mois suivant étaient à 4,28 $/MBtu contre 3,44 $/MBtu en décembre 2012, soit +24 % ; la moyenne de 2013 s'établit à 3,73 $/MBtu contre 2,83 $/MBtu en 2012 (+32 %)[46].

Charbon[modifier | modifier le code]

  • (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Coal mining in the United States » (voir la liste des auteurs)
    Zones de production du charbon en 2010. Les chiffres donnent la production en tonne courte et le % par rapport à la production de 2009. Le total est de 1 085,3 million short tons (-1 % par rapport à 2009) soit 997 millions de tonnes.
Centrale thermique au charbon et au pétrole de Salem (Massachusetts). Ouverte en 1951, elle doit fermer en 2015.

Les États-Unis détiennent, en 2011, 259 milliards de tonnes de réserves de charbon récupérables connues soit un quart des réserves mondiales et produit environ un milliard de tonnes par an dont 125 millions de tonnes sont exportés en 2012.

Les principaux gisements de charbon sont situés dans les Appalaches, le bassin de l’Illinois, le Wyoming, le Montana, le Dakota du Nord et le Texas. Le Powder River Basin, étendue de mines à ciel ouvert dans le Wyoming, a produit 40 % de tout le charbon extrait aux États-Unis en 2011[47].

Selon le Conseil mondial de l'énergie (rapport 2013 sur les ressources mondiales), les réserves prouvées des États-Unis à fin 2011 étaient de 442 milliards de tonnes (estimation de l'EIA), dont 237 milliards de tonnes récupérables (108 Mds tonnes de charbon bitumineux, 99 Mds tonnes sub-bitumineux et 30 Mds tonnes de lignite), les plus élevées du monde : 27 % du total mondial, et sa production de 1092 Mt, ce qui laissait plus de 200 ans de réserves. Plus de 2000 milliards de réserves supplémentaires resteraient à découvrir. Une grande part des gisements est exploitable à ciel ouvert : 27,6 % du charbon bitumineux, 42,8 % du sub-bitumineux et 100 % du lignite. Les gisements sont répartis dans 38 états et sont sous-jacents à 13 % du territoire ; la région Ouest (du Montana au Wyoming) contient 47 % des réserves prouvées, la région Intérieure (Illinois et Kentucky) 32 % et la région des Appalaches (Virginie-Occidentale, Pennsylvanie et Ohio) 21 %[48].

Énergies renouvelables thermiques[modifier | modifier le code]

Biomasse[modifier | modifier le code]

Biocarburants[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Biocarburants aux États-Unis.
Locaux du National Renewable Energy Laboratory, fondé en 1974, à Golden (Colorado).

Les États-Unis sont le deuxième producteur mondial d'éthanol, produit à base de maïs. L'Energy Policy Act de 2005 vise à favoriser l'usage des biocarburants, bien que le bilan énergétique soit contesté.

Secteur électrique[modifier | modifier le code]

Production d'électricité par source en 2011.
Production d'électricité par source de 1949 à 2011.

On remarque sur les graphiques ci-dessus :

  • la prédominance du charbon : bien qu'en baisse depuis son apogée à 57 % atteint en 1987-88, il représente encore 42 % de la production d'électricité en 2011 ;
  • la forte remontée du gaz naturel : tombé à 9 % en 1988, il atteint 25 % en 2011, battant son record de 1970 ; l'essor des gaz de schiste est la principale source de ce revival ;
  • la quasi-disparition du pétrole : 0,7 % contre 17 % à son apogée dans les années 1970 ;
  • la stabilité du nucléaire à 19 % depuis plus de 20 ans ;
  • la remontée, encore timide mais vigoureuse des énergies renouvelables : après un long déclin de 32 % en 1949 à 8 % en 2001, elles sont remontées à 12,7 % en 2011, grâce surtout à l'essor de l'éolien (2,9 %).

La répartition de la production en 2012 a été la suivante[49] :

Source Production (TWh)  %
Charbon 1709 41,5%
Pétrole 30 0,7%
Gaz naturel 1066 25,8%
Nucléaire 813 19,7%
Énergies renouvelables 486 11,8%
Autres 21 0,5%
Total 4120 100%

Organisation du secteur[modifier | modifier le code]

Le secteur électrique est encore aujourd'hui en grande partie aux mains des utilities, entreprises publiques ou privées historiquement responsables de l'approvisionnement en électricité sur le territoire d'un état. Le terme anglais « utility » pourrait être traduit par « entreprise de service public », bien que son sens soit légèrement différent : elle peut être publique ou privée, mais est toujours soumise à un arsenal réglementaire contraignant destiné à garantir le respect d'une série d'objectifs considérés comme étant d'intérêt général. La plupart de ces réglementations concernent les segments du marché électrique qui constituent des monopoles naturels : transport et distribution ; il s'agit bien entendu d'éviter tout abus de monopole ; la production et la commercialisation, étant des activités pleinement concurrentielles, jouissent d'une liberté beaucoup plus large.

Chaque état dispose d'une Public utilities commission chargée de contrôler les utilities, de réglementer leurs tarifs et leurs services.

Dans plusieurs états existent des Utility cooperatives, coopératives de service public, dont les membres sont leurs clients ; elles ont été créées dans les régions rurales à l'époque du New Deal pour promouvoir l'électrification rurale ; elles sont aidées par le Rural Utilities Service, agence du Département de l'Agriculture des États-Unis.

Réglementation[modifier | modifier le code]

Le Public Utility Holding Company Act[50], loi votée en 1935 par le Congrès des États-Unis pour renforcer la régulation des groupes opérant dans les services publics, notamment les groupes électriques, leur imposait deux mesures restrictives :

  • limitation de leur activité à un seul État des États-Unis, afin de soumettre les sociétés concernées à la régulation sectorielle, notamment tarifaire, qui s'exerce au niveau des États ;
  • recentrage de leurs activités sur le domaine régulé : avant tout engagement dans des activités non régulées, elles devaient obtenir une approbation préalable de la Securities and Exchange Commission (SEC) et, le cas échéant, organiser une séparation stricte entre activités régulées et non régulées.

En 1978, la loi Public Utility Regulatory Policies Act (PURPA) impose, afin de promouvoir les énergies renouvelables, aux utilities, opérateurs électriques bénéficiant d'un monopole naturel (= propriétaires de réseaux), l'obligation d'achat d'électricité d'autres producteurs plus efficaces, si le coût de cet achat est inférieur au "coût évité" de l' utility elle-même pour le consommateur ; le coût évité est égal à la somme des coûts additionnels que l' utility devrait engager pour produire elle-même l'électricité requise, ou le cas échéant, pour l'acheter auprès d'une autre source. Cette loi instituait donc de fait une libéralisation du marché de la production d'électricité ; elle déclencha une avalanche de construction de nouvelles centrales par des Independent Power Producers (IPP - producteurs indépendants d'électricité), en particulier des centrales de cogénération. Cependant, bien qu'il s'agisse d'une loi fédérale, son application était confiée aux états fédérés, de sorte que certains firent peu et d'autres beaucoup pour l'appliquer.

La loi Energy Policy Act de 1992 rédigée par la Federal Energy Regulatory Commission (FERC) a été l'étape cruciale vers la déréglementation de l'électricité en Amérique du Nord, et a été complétée par les ordonnances 888 et 889 de la FERC en 1996, qui établissaient les fondements pour la déréglementation formalisée de cette industrie en organisant la création du réseau nodal d'Open Access Same-Time Information System (OASIS - Système d'information en temps réel du libre accès au réseau), pas de géant dans l'interconnexion des réseaux américains.

Le 8 août 2005, l'Energy Policy Act voté par les deux chambres du Congrès abolit les restrictions issues de PUHCA, en dépit des objections des organisations de consommateurs, de protection de l'environnement, des syndicats et des agences de notation. L'abolition devint effective le 8 février 2006.

Centrales thermiques fossiles[modifier | modifier le code]

Le charbon, abondant aux États-Unis, y est la première source de production d'électricité. Mais il est en 2012 quasiment évincé par le gaz naturel pour la construction des nouvelles centrales[24]. Sa part dans la production électrique qui était de 52 % en 2000 est passée à moins de 45 % en 2009 et continue de baisser en 2012.

En 2011, il existait 1 387 centrales thermiques produisant 318 GW. Il est prévu, qu'entre 2012 et 2016, 175 d’entre elles produisant 27 GW soient fermées[51].

Énergie nucléaire[modifier | modifier le code]

Carte des centrales nucléaires des États-Unis.
source : U.S. Nuclear Regulatory Commission.

En 2012, avec 103 réacteurs nucléaires en activité, qui ont produit 769,3 TWh, soit 19 % de la production nette nationale d'électricité, les États-Unis sont au 1er rang mondial de la production d'énergie d'origine nucléaire ; 3 réacteurs sont en construction, et 29 ont été arrêtés définitivement[52]. Les 103 réacteurs américains représentent 23,6 % du nombre total de réacteurs, et leur puissance nette totale : 101,3 GW représente 27,1 % du total mondial. Pour comparaison, le no 2, la France, a 58 réacteurs d'une puissance totale de 63,1 GW (16,9 %)[53].

Énergies renouvelables[modifier | modifier le code]

Capacité installée totale des énergies renouvelables dans les pays leaders entre 1990 et 2007.

Hydroélectricité[modifier | modifier le code]

Barrage Hoover, sur le fleuve Colorado, à la frontière entre l'Arizona et le Nevada.
Fontana Dam, en Caroline du Nord, construit par la Tennessee Valley Authority sous Franklin Roosevelt, dans les années 1930.

La production hydroélectrique des États-Unis compte toujours parmi les plus importantes dans le monde, avec 298,1 TWh en 2012, soit 8,1 % de la production hydroélectrique mondiale (4e rang mondial)[O 1].

Les états du nord-ouest, comme le Washington, l'Oregon et l'Idaho, comptent plusieurs bassins hydrographiques aménagés, tel que celui du fleuve Columbia, alors que la construction des barrages du bassin versant du Tennessee par la Tennessee Valley Authority (TVA) figure parmi les réalisations marquantes du New Deal du président Franklin Delano Roosevelt.

Le , la Cour suprême a jugé, par 6 voix (Antonin Scalia, etc.) contre 3, dans Entergy Corp. v. Riverkeeper, Inc., que le Clean Water Act permet à l'Agence de protection de l'environnement (EPA) d'effectuer des analyses coût-bénéfices afin d'évaluer la nécessité, pour les centrales électriques, de mettre en œuvre des techniques plus protectrices de l'environnement[54],[55]. La juge à la Cour d'appel pour le 2e circuit, Sonia Sotomayor, nominée par Barack Obama pour devenir juge à la Cour suprême, s'était opposé à une décision similaire en 2007[56].

Centrales de pompage-turbinage :

Les États-Unis sont le 2e pays au monde, après la Chine, pour le nombre de centrales de pompage-turbinage de grande taille (1000 MW et plus)[57] : 10 centrales d'une puissance totale de 14 323 MW. La plus puissante d'entre elles, qui est également la plus puissante du monde, est la centrale de Bath County (3003 MW) en Virginie, à la frontière de la Virginie-Occidentale, mise en service en 1977 avec une puissance de 2100 MW et complétée en 1985 ; de 2004 à 2009, ses 6 turbines Francis ont subi une mise à niveau, portant leur puissance unitaire à 500,5 MW.

Énergie éolienne[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Énergie éolienne aux États-Unis.
Les États-Unis sont devenus les leaders de l'énergie éolienne en 2008
Production mensuelle d'électricité éolienne de janvier 2008 à juillet 2013
source données : EIA[58].

Le territoire américain offre un bon potentiel éolien, surtout dans sur la côte du Pacifique au nord de San Francisco, dans les Grands Lacs, dans les îles Aléoutiennes et sur le piémont des Montagnes Rocheuses[59] où souffle le chinook.

La puissance installée du parc éolien des États-Unis atteignait 61 091 MW à fin 2013, en progression de 0,8 % seulement. Les États-Unis ont installé 1 084 MW en 2013 contre 13 078 MW en 2012, le Production Tax Credit (PTC) expirant au 31/12/2012 ; or le Congrès n'a décidé sa reconduction que le 2 janvier 2013, pour une année supplémentaire, alors que les investisseurs avaient cessé toute activité de montage de projet ; il a fallu attendre le quatrième trimestre pour que de nouveaux projets arrivent au stade de la mise en service ; mais au 31/12/13, la puissance éolienne en construction aux États-Unis atteignait 12,3 GW, laissant prévoir une année 2014 record ; le PTC apporte une incitation de 2,3 c$/kWh pendant dix ans[60].

Les éoliennes ont produit 140,9 TWh en 2012, soit 26,4 % de la production éolienne mondiale (1er rang mondial, devant la Chine : 118,1 TWh et l'Allemagne : 49,1 TWh)[O 2].

Le facteur de charge (=puissance moyenne produite/puissance installée) a été de 32,3 % en 2013 (moyenne des 6 dernières années : 31,0 %), très élevé en comparaison des valeurs observées en Europe, ce qui indique que le potentiel éolien américain est excellent et surtout que les choix d'implantations sont beaucoup plus sélectifs qu'en Europe[61].

C'est en 2008 que les États-Unis sont devenus le premier pays pour la puissance éolienne avec 25 170 MW installés devant l’Allemagne (23 902 MW)[62]. Ce secteur emploie 85 000 Américains[62].

Ce développement rapide a créé plus de 4 700 nouveaux emplois dans le pays. En mars 2008, le Texas (5 316 MW) était la première région productrice des États-Unis, devant la Californie (2 483 MW). La plus grande ferme éolienne est celle de Horse Hollow Wind Energy Center au Texas (736 MW).

La Californie est le troisième État pour l'énergie éolienne : la production se concentre sur trois sites. Le premier, Altamont Pass, compte aujourd'hui plus de 4 800 éoliennes d'une capacité totale de 5,76 MW[63]. Il s'agit de la plus grande concentration d'éoliennes du monde[64]. Le deuxième, San Gorgonio Pass près de Palm Springs possède plus de 3 500 éoliennes[65] d'une capacité supérieure à 615 MW[66]. Le troisième, Tehachapi Pass dans le comté de Kern (sud de la Californie) produit l'électricité nécessaire à 500 000 personnes[67].

Énergie solaire[modifier | modifier le code]

Les régions situées au Sud-Ouest des États-Unis bénéficient d'un excellent potentiel solaire : des zones étendues dépassent 7 kWh/m/jour. C'est bien évidemment dans ces régions (sud de la Californie, Colorado, Arizona, Nevada, Nouveau-Mexique) que les centrales solaires se sont le plus développées. Un rapport publié en 2012 par le National Renewable Energy Laboratory (NREL), principal laboratoire national du Département de l'Énergie des États-Unis, consacré à la recherche sur les énergies renouvelables et l'efficacité énergétique, évalue le potentiel technique des énergies renouvelables[68] ; comme il ne prend en compte ni les contraintes économiques ni celles de marché, l'exercice reste purement théorique, mais il permet d'identifier les régions les plus favorables :

Potentiel solaire pour des centrales de grandes dimensions en zones rurales (en TWh)
État Centrales PV* Centrales CSP**
Arizona Arizona 11868 12544
Californie Californie 8856 8491
Colorado Colorado 10238 9154
Nevada Nevada 8614 8296
Nouveau-Mexique Nouveau-Mexique 16319 16812
Drapeau du Texas Texas 38994 22787
Kansas Kansas 14500 7974
* PV = photovoltaïque
** CSP = centrales solaires thermiques à concentration.

Afin de minimiser les recours des associations de défense de l'environnement contre les projet de centrales solaires, le gouvernement fédéral a, en 2012, délimité 17 "zones à énergie solaire" afin d'orienter le développement vers des terrains qu'il a identifiés comme présentant peu de conte-indications en terme de faune sauvage et de ressources naturelles. Ces zones couvrent environ 450 miles carrés dans six états : Californie, Nevada, Arizona, Utah, Colorado et Nouveau Mexique[69].

Les États-Unis figurent au 3e rang mondial des producteurs d'électricité solaire : 15,0 TWh en 2012 (5,8 TWh en 2011), soit 14,3 % du total mondial derrière l'Allemagne (28,0 TWh) et l'Italie (18,9 TWh)[O 5].

Selon l'étude de marché de la Deutsche Bank consacré au solaire (janvier 2014)[70], le marché du photovoltaïque aux États-Unis devrait passer de 5 GW en 2013 à 8 GW en 2014 et 12 GW en 2015. Grâce au crédit d'impôt pour investissement (ITC - Investment tax Credit), dix états ont atteint la parité réseau :

États déjà parvenus à la parité réseau (en $/kWh)
État Coût du kWh solaire* Coût de l'électricité**
Arizona Arizona 0,11 0,11
Californie Californie 0,12 0,16
Connecticut Connecticut 0,15 0,17
Drapeau : Hawaii Hawaï 0,15 0,17
Nevada Nevada 0,10 0,12
New Hampshire New Hampshire 0,15 0,16
New Jersey New Jersey 0,15 0,16
Nouveau-Mexique Nouveau-Mexique 0,11 0,11
Drapeau de l'État de New York New York 0,15 0,18
Vermont Vermont 0,16 0,17
* coût actualisé du kWh produit (Levelised Cost of Energy - LCOE)
** prix moyen de détail de l'électricité pour les petits consommateurs.

Si les prix des systèmes solaires baissent de 3 $/W à 2,5 $/W, le coût actualisé du kWh solaire pourrait baisser à 9-14 cents/kWh et 12 autres états pourraient alors parvenir à la parité réseau : Colorado, Delaware, Washington DC, Floride, Kansas, Maryland, Massachusetts, Michigan, Pennsylvanie, Rhode Island, Caroline du Sud et Wisconsin.

L'Investment tax Credit expire en 2016 ; sans ITC, le coût du kWh solaire remonterait de 10-16 cents à 15-21 cents et seul l'état de Hawaï resterait à la parité réseau  ; avec un ITC de 10 %, 36 états serait à la parité réseau. Une ruée vers le solaire est donc à prévoir en 2015-2016.

Solaire photovoltaïque[modifier | modifier le code]

Le , le président Barack Obama a inauguré la plus grande (à l'époque) centrale solaire des États-Unis à Miami. Équipée de plus de 9 000 panneaux, elle a une puissance de 25 MW et produira 42 GWh d'électricité par année[71].

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La centrale solaire Nellis Solar Power Plant se trouve sur la base aérienne Nellis dans l'État du Nevada: 70 000 panneaux solaires photovoltaïques sur 140 acres (0,57 km2), produisant 14 MW[72].

Fin octobre 2010, le gouvernement américain a donné son autorisation pour construire la plus grande installation solaire du monde en Californie près de Blythe. Composée de quatre centrales solaires de 250 mégawatts chacune, elle pourra produire jusqu'à 1 000 mégawatts d’électricité[73]. Le projet de la firme Solar Millennium LLC couvrira quelque 2 842 hectares[73]. Mais la société Solar Trust of America (filiale de Solar Millennium AG) ayant fait faillite, la société NextEra Energy a racheté le projet en décembre 2011, et l'a modifié dans le nouveau dossier de demande d'autorisation déposé auprès de la California Energy Commission en avril 2013 : au lieu de la centrale solaire thermique à concentration de 1000 MW prévue au départ, elle construira une centrale photovoltaïque de 485 MWc[74].

Le projet Agua Caliente Solar est à la fin 2012 la plus grande centrale photovoltaïque du monde avec 247 MWc ; il est prévu qu'à la fin de sa construction, en 2014, sa puissance atteindra 397 MWc[75],[76] ; en 2012 il a produit 445 GWh.

Le projet Topaz Solar Farm, dans le comté de San Luis Obispo en Californie, dont First Solar, également constructeur de Agua Caliente Solar, a commencé la construction en 2012, devrait atteindre 550 MW à son achèvement en 2015[77].

Copper Mountain Solar Facility est une centrale photovoltaïque de 150 MWc[78] à Boulder City, Nevada[79]. Lorsque la 1re tranche de la centrale entra en service en décembre 2010, c'était la plus grande centrale photovoltaïque des États-Unis avec 58 MW[80]. La 2e tranche, Copper Mountain Solar 2, lancée en décembre 2011, aura une puissance de 150 MW à son achèvement en 2015 ; sa première phase, d'une puissance de 92 MW, a été achevée fin 2012[81].

Les principales centrales photovoltaïques aux États-Unis :

Nom de la centrale Localisation État Date de mise
en service
Superficie
en m²
Puissance
en MWc
Nombre de
panneaux
Agua Caliente Solar Project Comté de Yuma Arizona Arizona 2011 9 710 000 247 5200000
Copper Mountain Solar Facility Boulder City Nevada Nevada 2010-2013 1 800 000 150 775 000
Alamosa photovoltaic power plant San Luis Valley Colorado Colorado 2007 340 000 8,22 ?
Nellis Solar Power Plant Nellis Air Force Base Nevada Nevada 2007 570 000 14 70 000
DeSoto Next Generation Solar Energy Center Comté de DeSoto Floride Floride 2009 700 000 25 90 000
Solaire thermodynamique[modifier | modifier le code]

Les États-Unis sont en 2012 au 1er rang pour la production d'électricité solaire thermodynamique : 2,2 TWh, devant l'Espagne : 1,8 TWh[O 6].

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Solar Energy Generating Systems est la plus grande installation de production d'énergie solaire au monde, avec 354 MW. Elle se compose de neuf centrales solaires dans le désert de Mojave en Californie, où l'ensoleillement est l'un des meilleurs disponibles aux États-Unis[82] ; sa production moyenne de 1998 à 2002 était de 655 GWh/an, son facteur de charge était donc de 21 %. Les turbines peuvent utilisées en permanence, en brûlant du gaz lorsqu'il n'y a pas de soleil. Le coût de production a été estimé pour l'une des 9 centrales à 14 US cents par kWh.

Nevada Solar One (à droite) et Copper Mountain Solar 1 (à gauche).

Nevada Solar One était, à la date de son achèvement en 2007, la troisième plus grande installation solaire thermique au monde après celles de Kramer Junction et celle du désert du Néguev, en cours de construction en Israël[83]. Capable de produire 64 MW[83], Nevada Solar One est construite par Acciona Solar Power Inc., une filiale de l’espagnole Acciona[83].

L'entreprise espagnole Abengoa Solar est en train de construire la Centrale solaire de Mojave dans le Désert des Mojaves, en Californie, qui aura une capacité de 250 MW et sera mise en service en 2014[84]. Cette nouvelle centrale vendra son électricité à Pacific Gas and Electric Company, afin d'approvisionner la Californie, dont la législation prévoit, tout comme le Nevada[83], que 20 % de l'électricité soit produite par des énergies renouvelables à partir de 2010[85].

Abengoa Solar a construit également la Centrale solaire de Solana dans l'Arizona : d'une puissance de 280 MW, elle a été mise en service en octobre 2013 ; elle est conçue pour assurer six heures de stockage de chaleur afin de pouvoir continuer à fonctionner après la période d'ensoleillement[86].

Les 3 chaudières de la centrale solaire d'Ivanpah, le 27/12/2012.

La Centrale solaire d'Ivanpah, la plus puissante au monde (377 mégawatts), construite par BrightSource Energy et Bechtel pour NRG Energy et Google depuis octobre 2010 dans le désert de Mojave en Californie a été mise en service en février 2014. 170 000 miroirs héliostats focalisent les rayons solaires sur des chauffe-eau situés sur trois tours solaires centrales[69],[87].

Les principales centrales solaires thermodynamiques aux États-Unis :

Nom de la centrale Localisation État Date de mise
en service
Superficie
en m²
Puissance
en MW
Nombre de
miroirs
Solar Energy Generating Systems Désert des Mojaves Californie Californie 1984-1991 6 500 000 354 936 384
Nevada Solar One Boulder City Nevada Nevada 1991 1 618 000 64 180 000
Kimberlina Solar Thermal Energy Plant Bakersfield Californie Californie 2008 26000 5,5 NA
Centrale solaire d'Ivanpah Désert des Mojaves Californie Californie 2014 14 161 000 377 300 000
Centrale solaire de Solana Gila Bend Arizona Arizona 2013 7 700 000 280 900 000
Centrale solaire de Mojave Désert des Mojaves Californie Californie 2014 7 080 000 250 NA

Biomasse[modifier | modifier le code]

Les États-Unis sont les premiers producteurs d'électricité à partir de la biomasse : 63,3 TWh en 2012 (19,4 % du total mondial) devant l'Allemagne (42 TWh)[O 3].

Géothermie[modifier | modifier le code]

Les États-Unis sont les premiers producteurs d'électricité géothermique : 19,6 TWh en 2012 (27,9 % du total mondial) devant les Philippines (10,2 TWh) et l'Indonésie (7,9 TWh)[O 4].

L'une des sources géothermiques les plus importantes est située aux États-Unis. The Geysers, à environ 145 km au nord de San Francisco, démarra la production en 1960 et dispose d'une puissance de 2 000 mégawatts électriques. Il s'agit d'un ensemble 21 centrales électriques qui utilisent la vapeur de plus de 350 puits[88]. La Calpine Corporation gère et possède 19 des 21 installations. Au sud de la Californie, près de Niland et Calipatria, une quinzaine de centrales électriques produisent environ 570 mégawatts électriques.

Transport et distribution[modifier | modifier le code]

Le réseau de transport à haute tension (115 à 500 kV) reste relativement hétérogène, les niveau de tension normalisés étant différents selon les régions. Il totalise 300 000 km de lignes exploitées par 500 compagnies.

Des organismes régionaux dénommés « Regional Transmission Organization » (RTO) et « Independent System Operator » (ISO) coordonnent les mouvements d'énergie entre les réseaux des utilities ; les ISO ont été mis en place à l'initiative de la FERC et se limitent souvent à un état ; une organisation plus large, la North American Electric Reliability Corporation (NERC) couvre l'ensemble des États-Unis ainsi qu'une compagnie mexicaine (Baja California) et plusieurs compagnies canadiennes de l'Ontario, du Québec et de l'Alberta ; elle est chargée de veiller à la fiabilité du système d'interconnexion entre les réseaux régionaux. Certaines RTO ou ISO jouent également le rôle de marché de gros pour les échanges d'électricité entre compagnies. Il existe 12 RTO/ISO (dont 3 canadiennes) et 2 organismes indépendants similaires.

Échanges transfrontaliers[modifier | modifier le code]

Les échanges d'électricité avec les pays voisins : Canada et Mexique, ont représenté en 2011 à peine 1 % de l'électricité consommée aux États-Unis. Les échanges avec le Mexique sont faibles, et ceux avec le Canada sont structurellement importateurs : en 2011, 51 TWh ont été importés du Canada et 14 TWh exportés vers le Canada.

Le Réseau multiterminal à courant continu qui relie le nord du Québec au Massachusetts par une ligne à haute tension en courant continu à ±450 kV d'une longueur totale de 1 600 km permet d'importer en Nouvelle-Angleterre une partie de la production hydroélectrique de la Baie James ; c'est une des principales voies d'importation depuis le Canada (8 à 9 TWh/an) ; le réseau du Québec est interconnecté en 19 points avec le réseau des États-Unis.

Consommation d'électricité[modifier | modifier le code]

Consommation d'électricité par secteur en 2012[49]
Secteur Consommation (TWh)  %
Résidentiel 1413 36,5%
Commerce 1323 34,2%
Industrie 986 25,5%
Transport 7 0,2%
Autoconsommation 138 3,6%
Total 3867 100%

Prix de l'électricité[modifier | modifier le code]

Prix moyen de détail de l'électricité par état en 2007
source données : EIA.

On remarque la forte dispersion des prix : de 5 cents dans l'Idaho à 21 cents par kWh à Hawaï ; les états qui ont des prix bas sont souvent ceux qui ont de grands barrages hydroélectriques.

Consommation d'énergie primaire[modifier | modifier le code]

Consommation totale d'énergie des États-Unis par source en 2011
source données : EIA.

En 2011, les États-Unis ont consommé 2 202,7 Mt équivalent pétrole d'énergie primaire, en légère baisse (-5,7 %) depuis 2007 où a été enregistré leur record historique de consommation annuelle : 2 337 Mtep[89].

Le 1er graphique montre la répartition par source de la consommation totale d'énergie primaire en 2011 : il fait bien apparaître la prédominance massive des énergies fossiles : pétrole 36,4 %, gaz naturel 25,5 %, charbon 20,1 % ; le nucléaire ne couvre que 8,5 % des besoins et les énergies renouvelables 9,4 %.

Utilisation totale d'énergie primaire aux États-Unis, 1960-2011
source données : Banque Mondiale, indicateurs de développement[89]

Le 2e graphique montre la croissance rapide de la consommation totale d'énergie primaire des États-Unis de 1960 à 1978 ; après un recul de 10,5 % en 4 ans causé par le deuxième choc pétrolier et la crise monétaire qui s'ensuit, elle repart avec cependant un rythme moins rapide jusqu'au record historique de consommation de 2007, suivi d'une baisse de 7,4 % en 2 ans lors de la crise dite « des subprimes ». Il montre aussi la très nette cassure dans la courbe de la production américaine en 1970, date à partir de laquelle la production régresse légèrement (-3 % en 5 ans), puis repart mais avec un taux de croissance faible (0,5 % l'an sur 30 ans) jusqu'en 2005, après quoi la croissance s'accélère sous l'effet du développement des gaz de schiste. Dès que la production cesse de couvrir les besoins, en 1970, les importations décollent : de 6,5 % des besoins en 1970, elles passent en 8 ans à 21,9 % ; la crise du début des années 1980 apaise la tension pendant quelques années : le taux de dépendance énergétique des États-Unis retombe à 9 % en 1982, puis reprend son envol pour culminer à 29,7 % en 2005, après quoi la conjugaison de l'essor de la fracturation hydraulique et de la baisse des consommations d'énergie le fait rapidement chuter : 18,6 % en 2011.

Utilisation d’énergie primaire par habitant aux États-Unis, 1960-2011
source données : Banque mondiale[89]

Le 3e graphique ci-contre montre la relative stagnation de la consommation par habitant d'énergie primaire (production nationale + importations - exportations) aux États-Unis de 1970 à 2007 ; par contre, depuis le début de la crise économique elle a baissé de 9 %. La consommation d'énergie des américains reste cependant très supérieure à celle de l'ensemble des habitants de la planète ; en 2010 : 7,164 tep par tête aux États-Unis (7,069 tep en 2011) contre 1,851 tep au niveau mondial et 3,413 pour l'Union européenne (3,361 tep en 2011).

Bilan énergétique 2011[modifier | modifier le code]

Graphique des flux d'énergie, depuis l'approvisionnement en énergies primaires jusqu'à la consommation finale
source : Lawrence Livermore National Laboratory.

Le diagramme ci-dessus représente le bilan énergétique des États-Unis en 2011, montrant le cheminement des diverses énergies depuis leur production ou importation jusqu'à la consommation finale, toutes les sources d'énergie étant comparées sur la base d'une unité énergétique commune : le quad (quadrillion de BTU, c'est-à-dire : 1015 British thermal unit).

Consommation d'énergie finale[modifier | modifier le code]

Consommation d'énergie par secteur aux États-Unis, 1949-2011
source données : U.S. Energy Information Administration

La consommation d'énergie des États-Unis atteint 97,3 quads en 2011 ; elle a été multipliée par 3,04 en 62 ans (1949-2011)[90] ; en fait, il ne s'agit pas de la consommation finale, mais de la consommation totale d'énergie primaire, puisque l'EIA, contrairement aux conventions statistiques internationales, y prend en compte les pertes d'énergie du système électrique (26,8 quads) ; la consommation finale proprement dite est de 70,6 quads.

L'évolution des consommations par secteur (énergie primaire + énergie secondaire répartie de façon estimée) est la suivante :

Consommation d'énergie par secteur (1012 BTU)[90]
Secteur en 1949  % en 2011p  % variation
Résidentiel 5599 17,5 % 21619 22,2 % x 3,86
Tertiaire 3669 11,5 % 18021 18,5 % x 4,91
Industrie 14724 46,0 % 30592 31,4 % x 2,08
Transport 7990 25,0 % 27079 27,8 % x 3,39
Total 31982 100% 97310 100% x 3,04

La stagnation de la consommation d'énergie depuis la fin des années 1970 résulte à la fois des délocalisations et des progrès de l'efficacité énergétique ; la crise de 2008 n'a affecté que l'industrie et le transport ; les consommations des secteurs résidentiel et tertiaire se sont à peine tassées.

Impact environnemental[modifier | modifier le code]

Les activités liées à l'énergie sont la principale source d'émission de gaz à effet de serre (GES) aux États-Unis : 85,7 % des émissions totales (en tonnes de CO2-équivalent) en 2011 (81 % sous forme de CO2 et 4,4 % sous forme d'autres gaz) ; elles représentent 97 % des émissions nationales de CO2, 43 % de celles de méthane et 11 % de celles de N2O[G 1]. Le total de ces émissions de GES liées à l'énergie atteignait 5746 Mt en 2011 ; elles comprennent les émissions issues de la combustion de combustibles fossiles (5277 Mt CO2-éq), ainsi que les émissions survenant au niveau de leur production, de leur transport, stockage et distribution, émissions qui consistent pour l'essentiel en fuites de méthane (252 Mt CO2-éq)[G 2].

La prise en compte des hypothèses les plus récentes sur les émissions de méthane dues aux techniques de fracturation hydraulique ont résulté en une augmentation des émissions 2010 concernées de 3,8 Mt CO2-éq à 16,7 CO2-éq[G 3].

L'EIA a annoncé le 13 janvier 2014 que les émissions de CO2 liées à l'énergie des États-Unis en 2013 ont progressé d'environ 2 %, le charbon ayant regagné des parts de marché contre le gaz à partir d'avril 2013[92]. Les gains attribués au gaz de schiste n'auront donc persisté que 2 ans.

Politique énergétique[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

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Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]