Ressources et consommation énergétiques mondiales

Depuis la révolution industrielle, la consommation d'énergie augmente constamment. Elle a plus que doublé en 40 ans (de 1973 à 2013)^[1]. En 2009, suite à la crise de 2008, elle n'avait augmenté que de 1%, mais en 2010 la hausse des émissions de CO2 induites par l'énergie était de 5,5 %^[2], ce qui s'est traduit par une croissance de près de 6 % des émissions de CO₂ (niveau sans précédent).

Les pays émergents contribuent pour 2/3 à cette augmentation globale, avec environ 460 Mtep, la Chine représentant à elle seule 1/4 de la croissance de la consommation énergétique mondiale en 2010^[3], mais essentiellement pour produire des biens consommés dans les pays riches.

Le pétrole, le gaz naturel et le charbon ont contribué de manière égale à cette augmentation de la demande d'énergie en 2010, largement liée à la reprise industrielle.

Les ressources ou réserves énergétiques mondiales - conventionnelles et prouvées - d'énergies non renouvelables (fossiles et uranium) pouvaient être estimées en 2008 à 965 milliards de tonne d'équivalent pétrole (tep)^[4], soit 85 ans de production actuelle. Cette durée est très variable selon le type d'énergie : 44 ans pour le pétrole conventionnel, 183 ans pour le charbon. La consommation énergétique mondiale (énergie finale) était, selon Agence internationale de l'énergie de 8,2 milliards de tep en 2007^[5] (4,7 en 1973), pour une production énergétique mondiale (énergie primaire) de 12 milliards de tep.

80,4 %^[5] de cette production provenait de la combustion d'énergies fossiles. Le reste de la production d'énergie provient du nucléaire et des énergies renouvelables (bois de chauffage, hydroélectricité, éolien, agrocarburants,...).

Prévision de consommation mondiale d'énergie, en Btu^[6].

Carte de la répartition de la production d'énergie dans le monde entre 1989 et 1998.

Réserves énergétiques mondiales estimées^[7] à fin 2011.

Puissance mondiale, en térawatts (TW), 1965-2005^[8]. (pétrole–charbon–gaz–nucléaire–hydraulique)

Consommation d'énergie mondiale en 2010 (kg équivalent pétrole par habitant)

Sommaire

1 Ce à quoi sert cette énergie
2 Notes de méthode
3 Ressources énergétiques mondiales
4 Production annuelle énergétique mondiale
5 Consommation énergétique mondiale
6 Notes et références
7 Voir aussi
- 7.1 Articles connexes
- 7.2 Liens externes

Ce à quoi sert cette énergie[modifier]

En 2013, environ 28 % de l'énergie mondiale finale est consommée par l'industrie, 27 % par les transports, et 36 % par le résidentiel, le tertiaire et l’agriculture^[1]. Les 9 % restants correspondent essentiellement au pétrole utilisé pour produire du plastique et au charbon utilisé pour produire de la fonte^[1].

Notes de méthode[modifier]

Unités de mesure[modifier]

L'unité officielle, dérivée du système international (SI), pour l'énergie est le joule qui correspond au travail effectué par une force d'un Newton sur un mètre. Cette unité est très faible pour mesurer les productions et consommations d'énergie à l'échelle mondiale et c'est pour cette raison que l'on préfère utiliser à ce niveau la tonne d'équivalent pétrole (tep) et plus souvent son multiple, le million de tonne d'équivalent pétrole (Mtep), le pétrole étant la source d'énergie la plus utilisée dans le monde. Cependant certains prennent l'habitude d'utiliser des multiples de l'unité officielle et il n'est pas rare de trouver des péta voire des yotta - qui sont des préfixes du système international d'unités - joules si l'on veut traiter des productions à l'échelle du monde^[9].

Chaque type d'énergie possède son unité privilégiée, et c'est pour les agréger ou les comparer que l'on utilise les unités de base que sont le joule et le Mtep ou parfois le kWh, toute énergie primaire étant assez souvent convertie en électricité.

Pétrole : Mtep
Gaz naturel : British Thermal Unit (btu)
Charbon : tonne équivalent charbon (tec)
Électricité : kilowatt-heure (kWh)

À titre indicatif, nous citerons la calorie qui ne fait plus partie du système international d'unité, et qui était utilisée dans le domaine thermique en tant qu'unité de chaleur.

Conversions entre unités[modifier]

Dans le domaine des ressources et consommation énergétiques mondiales, les unités énergétiques sont souvent préfixées pour indiquer des multiples :

péta (P) = 10¹⁵
téra (T) = 10¹²
giga (G) = 10⁹
méga (M) = 10⁶

Article détaillé : préfixes du système international d'unités.

.

1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = 41,855 GJ, certaines organisations utilisant la valeur arrondie (par convention) à 42 GJ
1 tonne équivalent charbon (tec) = 29,307 GJ
1 kilowatt-heure (kWh) = 3,6 MJ
1 British thermal unit (btu) = 1 054 à 1060 J
1 calorie (cal) = 4,1855 J

1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = 11 628 kWh
1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = 1,4286 tec
1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = 1 000 m³ de gaz (équivalence conventionnelle du point de vue énergétique)
1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = 7,33 barils de pétrole (équivalence conventionnelle du point de vue énergétique)

1 Mégawatt-heure (MWh) = 0,086 tep

De l'énergie primaire à l'énergie finale[modifier]

Il existe plusieurs façon de compter l'énergie, notamment on peut s'intéresser à la consommation brute, au niveau de l'extraction ou de la production énergétique (énergie primaire), ou bien à la consommation au niveau de l'utilisateur final (énergie finale). Le rendement des opérations de production et transport de l'énergie étant toujours inférieur à 1, le résultat ne sera pas le même. L'énergie finale est toujours plus faible que l'énergie primaire.

La différence peut être faible pour l'industrie des hydrocarbures par exemple, dont le rendement est dans certains cas proche de 1 (p. ex., pour une tonne brulée dans un moteur d'automobile, on n'a eu besoin d'extraire qu'à peine plus d'une tonne d'un puits de pétrole saoudien ; ce n'est néanmoins pas le cas pour les gisements offshore profonds, les pétroles lourds voire les bitumes canadiens dont le rendement de production peut être le facteur limitant leur exploitabilité - indépendamment du prix).

En revanche, la différence est très importante si ce carburant est converti en énergie mécanique (puis éventuellement électrique), puisque le rendement de ce processus est au maximum de l'ordre de 40 % (p. ex., pour 1 TEP sous forme d'électricité consommée chez soi, le producteur a brulé 2,5 TEP dans sa centrale à charbon, type de centrale actuellement le plus répandu dans le monde). Dans le cas d'une électricité produite directement (hydroélectricité, photovoltaïque, géothermique...), la conversion en énergie primaire pertinente est fonction du contexte et ceci doit être indiqué comme type de conversion utilisé (voir ci-dessous) : si on compte brutalement le nombre de kWh d'un barrage, on peut les convertir directement en TEP selon l'équivalence physique en énergie 11 630 kWh = 1 TEP ; en revanche s'il s'agit de se poser la question « à combien de centrale à charbon correspond ce barrage ? », alors il faut multiplier par 2,5

Selon la source, on trouve des chiffres parlant d'énergie primaire ou d'énergie finale, voire d'un mix des deux selon l'usage. En conséquence, cela donne des variations parfois importantes, qui ne doivent pas être analysées comme des divergences profondes, mais comme des façons différentes de voir les choses.

Conversion des productions électriques[modifier]

Lorsqu'il s'agit de convertir une énergie électrique exprimée en kWh (ou ses multiples) en énergie exprimée en tep (ou ses multiples), on trouve couramment deux méthodes :

la méthode théorique ou « énergie finale » : on calcule simplement le nombre de tep équivalents théoriquement en utilisant les conversions ci-dessus,
la méthode de « l'équivalent à la production » ou « énergie primaire », qui indique le nombre de tep nécessaires à la production de ces kWh. Pour cela, on introduit un coefficient de rendement par lequel on doit multiplier le nombre de tep pour obtenir le nombre de kWh. Par exemple, considérant un rendement de 38 %, on a 1 TWh = 10⁶ MWh = 0,086 / 0,38 10⁶ tep = 0,226 Mtep. Ainsi, on considère que 1 TWh est équivalent à 0,226 Mtep (et non 0,086 Mtep), car on considère qu'il est nécessaire de produire ou qu'il a fallu produire 0,226 Mtep pour obtenir 1 TWh.

La méthode retenue internationalement (AIEA, Eurostat,..) et utilisée en France depuis 2002, est assez complexe en ce qu'elle utilise deux méthodes différentes et deux coefficients différents selon le type d'énergie primaire ayant produit l'électricité :

électricité produite par une centrale nucléaire : coefficient de 33 %,
électricité produite par une centrale géothermique : coefficient de 10 %,
toutes les autres formes d’électricité : méthode théorique, ou méthode du contenu énergétique qui revient à utiliser un coefficient de conversion de 100 %.

La méthode que nous utilisons dans l'article est la méthode de l'équivalent à la production avec un coefficient de 38 % pour toutes les sources d'énergie électriques. En effet nous considérons l'énergie qu'il aurait fallu dépenser dans une centrale thermique d'un rendement de 38 % pour produire cette énergie électrique. Ceci nous parait la meilleure méthode pour comparer les différentes énergies entre elles. On parle aussi de méthode de substitution.

Classement des énergies primaires[modifier]

Au niveau de la production et de la consommation, les différentes formes d'énergie primaire peuvent se classer de la façon suivante :

Énergies fossiles
Énergie nucléaire
- Uranium
Énergies renouvelables
- Énergies Renouvelables dites de Haute enthalpie (haut potentiel énergétique)
- Énergies Renouvelables Thermiques
  - Biomasse
    - Bois de chauffage, résidus de bois et de récoltes
    - Biogaz
    - Biocarburants
  - Déchets (peuvent contenir de la biomasse)
  - Géothermie
  - Énergie solaire thermique

Ressources énergétiques mondiales[modifier]

Les ressources ou réserves mondiales en énergie peuvent être considérées comme inépuisables si l'on considère que :

l'énergie solaire reçue en un jour par notre planète est environ trente fois supérieure à notre consommation annuelle totale,
l'énergie nucléaire pourrait devenir quasiment inépuisable si l'on utilisait les filières de surgénération ou de fusion

Cependant :

l'énergie solaire est très peu concentrée ce qui pose des problèmes économiques de rentabilité et d'espace,
l'énergie nucléaire pose des défis techniques et des problèmes de sureté et de pollution (déchets) qui ne sont pas résolus.

Le tableau suivant permet de se rendre compte :

de l'immensité des réserves potentielles de l'énergie solaire,
de la prépondérance des ressources énergétiques en charbon (60 % des ressources conventionnelles),
de la faiblesse des réserves d'uranium (énergie nucléaire).

Réserves mondiales d'énergies et production annuelle 2011 par sources d’énergie^[7]
	Réserves mondiales (en unité physique)	Réserves mondiales (en Gtep)	Réserves mondiales (en %)	Production annuelle (en Gtep)	Nombre d'années de production à ce rythme
Pétrole^{[N 1]}	1 653 G Bl	234	23 %	4,0	58
Gaz naturel^{[N 2]}.	208 Tm³	187	18 %	3,3	57
Charbon^{[N 3]}.	861 G t	564	56 %	3,95	145
Uranium^{[N 4]}	3,3 M t	30	3 %	0,59	48

Hydraulique^{[N 5]}	15 PWh	2,7		0,79	-
Énergie éolienne^{[N 6]}^,^{[N 7]}	39 PWh	8,8		0,104	-
Solaire^{[N 8]}^,^{[N 9]}^,^[10]	1 070 000	92 000		0,016	-
Biomasse^{[N 10]}	3 10²¹ J	70		0,074	-

Total conventionnel		1075		12,9	83

Source : BP Statistical Review of World Energy 2012 (chiffres 2011), sauf réserves d'uranium et réserves (ou potentiel) renouvelable.
Pour les énergies renouvelables, les réserves indiquées correspondent aux potentiels annuels disponibles sur toute la surface terrestre.

Conventions de conversion : Pour les énergies qui sont transformées en électricité (uranium, hydraulique, éolien, solaire), la conversion en unité de base (Gtep) est réalisée en termes d'équivalent à la production. Cela correspond à la quantité de pétrole qui serait nécessaire pour produire cette énergie électrique dans une centrale thermique dont le rendement est pris, ici et dans la référence BP, comme égal à 38 %^[7]. Pour l'uranium, la conversion des réserves en tonne-équivalent-pétrole a été réalisée sur la base d'une consommation annuelle de 67 000 t d'uranium pour produire 590 Mtep.

Notes et références

↑ Note : les réserves de pétrole non conventionnel pourraient représenter le double des réserves standard : Les réserves de pétrole non conventionnel.
↑ équivalence : 1 Gm³ de Gaz Naturel = 0,9 Mtep
↑ équivalence : 1,5 Mt de charbon = 1 Mtep
↑ Réserves minières d'uranium prouvées. Ne tient pas compte des réserves secondaires (stocks civils et militaires, uranium appauvri,...) qui comptent pour plus d'1/3 de la consommation actuelle.
↑ Hydroélectricité l'avenir des énergies actuelles, sur un site annexe de Total.
↑ Potentiel éolien annuel publié par le Conseil consultatif allemand sur le changement global (WBGU).
↑ Production éolienne annuelle sur la base d'un facteur de capacité de 22 % pour 237 GW installés en 2011.
↑ Potentiel solaire annuel (Irradiation solaire).
↑ Production annuelle photovoltaïque sur la base d'un ensoleillement équivalent moyen de 1 500 h effectives avec un facteur de charge de 12 % pour 67 GW installés en 2011.
↑ (en) Food and Agriculture Organization of the United Nations, Energy conversion by photosynthetic organisms.

Pétrole[modifier]

Réserves mondiales prouvées de pétrole par pays^[7]
	Réserves à fin 1998 (milliards de barils)	Réserves à fin 2009 (milliards de barils)	Part du total
Arabie saoudite	255,0	264,6	19,8 %
Venezuela	58,5	172,3	12,9 %
Iran	92,9	137,6	10,3 %
Irak	100,0	115,0	8,6 %
Koweït	94,5	101,5	7,6 %
Émirats arabes unis	98,1	97,8	7,3 %
Russie	n/a	74,2	5,6 %
Libye	22,8	44,3	3,3 %
Kazakhstan	n/a	39,8	3,0 %
Nigeria	16,0	37,2	2,8 %
Total 10 premiers	737,8	1084,3	80,0 %
Total des réserves prouvées	998,4	1333,1	100,0 %

Article détaillé : État des réserves pétrolières.

Gaz naturel[modifier]

Réserves mondiales de gaz naturel par pays^[7]
	Pays	Réserves à fin 1998 (billions de m³ ou Tm³)	Réserves à fin 2008 (billions de m³ ou Tm³)	Part du total
1	Russie	n/a	43,30	23,4 %
2	Iran	14,20	29,61	16,0 %
3	Qatar	4,62	25,46	13,8 %
4	Turkménistan	n/a	7,94	4,3 %
5	Arabie saoudite	5,02	7,57	4,1 %
6	États-Unis	4,76	6,73	3,6 %
7	Émirats arabes unis	5,66	6,43	3,5 %
8	Niger	2,48	5,22	2,8 %
9	Venezuela	2,86	4,84	2,6 %
10	Algérie	3,23	4,50	2,4 %
	Total 10 premiers	n/a	141,60	76,5 %
	Total monde	109,72	185,02	100,0 %

Voir aussi les chiffres du gaz naturel.
Les 3 premiers pays concentrent plus de la moitié des réserves de gaz alors que les 10 premiers en détiennent plus des trois quarts.

Charbon[modifier]

Réserves mondiales prouvées de charbon par pays^[7]
	Pays	Réserves à fin 2008 (en millions de tonnes)	Part du total
1	États-Unis	238 308	28,9 %
2	Russie	157 010	19,0 %
3	Chine	114 500	13,9 %
4	Australie	76 200	9,2 %
5	Inde	58 600	7,1 %
6	Ukraine	33 873	4,1 %
7	Kazakhstan	31 300	3,8 %
8	Afrique du Sud	30 408	3,7 %
9	Pologne	7 502	0,9 %
10	Brésil	7 059	0,9 %
	Total 10 premiers	754 760	91,4 %
	Total monde	826 001	100,0 %

Les 10 premiers pays concentrent les ⁹⁄₁₀^e des réserves de charbon alors que les 3 premiers en détiennent près des ²⁄₃. Cependant ceux-ci sont aussi de très gros consommateurs d'énergie.

Énergie nucléaire[modifier]

Réserves mondiales prouvées d'uranium par pays^[11]
	Pays	Réserves en 2007 (milliers de tonnes)	Part du total
1	Australie	725	22,0 %
2	Kazakhstan	378	11,5 %
3	États-Unis	334	10,3 %
4	Canada	329	10,0 %
5	Afrique du Sud	284	8,6 %
6	Niger	243	7,4 %
7	Namibie	176	5,3 %
8	Russie	172	5,2 %
9	Brésil	157	4,8 %
10	Ukraine	135	4,1 %
	Total 10 premiers	2 213	67,1 %
	Total monde	3 300	100 %

Énergies renouvelables[modifier]

Les énergies renouvelables sont par définition inépuisables. Leur évaluation se fait, non en termes de réserves, mais en considérant le flux énergétique potentiel que peut fournir chacune de ces sources d'énergies. Comme pour toutes les sources d'énergie, on obtient la quantité d'énergie produite en multipliant le temps de production par la puissance moyenne disponible (puissance maximale pondérée par le facteur de charge). Il est assez difficile de connaitre le potentiel de chaque énergie car celui-ci varie selon les sources (voir tableau). Cependant le potentiel théorique de l'énergie solaire peut être évalué assez facilement puisque l'on considère que la puissance maximale reçue par la terre - après passage dans l'atmosphère - est d'environ 1 kW / m². On arrive alors à une potentiel énergétique solaire sur un an de 1 070 000 PWh.

Article détaillé : irradiation solaire.

Production annuelle énergétique mondiale[modifier]

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Production énergétique mondiale commercialisée selon la source d'énergie^[7]
	Production en 1998	Production en 2008	Production en 2008 (en Mtep)	Augmentation 2008/1998	Part dans la production
Pétrole	73 538 000 Bl/j	81 820 000 Bl/j	3 928	11 %	34,5 %
Gaz naturel	2 273 Gm³	2 945 Gm³	2 768	35 %	24,2 %
Charbon	2 227 Mtep	3 325 Mtep	3 325	49 %	29 %
Nucléaire	550 Mtep	620 Mtep	620	13 %	5,5 %
Hydraulique	2 593 Twh	3 075 Twh	696	19 %	6 %
Éolien	22 Twh	260 Twh	59	1 200 %	0,5 %
Solaire photovoltaïque	0,4 Twh	35 Twh	8	8 750 %	0,08 %^[12]
Total			11 402	27,1 %	100 %

Pour l'éolien et le solaire, la production est calculée à partir de la puissance installée. La conversion en énergie se fait en considérant un facteur de capacité de 25 % pour l'éolien et un facteur de charge de 12 % pour le solaire. La conversion en Mtep se fait en « équivalent à la production » en considérant un rendement de 38 %.