Bilan énergétique (statistique)

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Un bilan énergétique est un tableau ou un graphique qui présente l'inventaire de l'ensemble des flux de production, transformation, transport et consommation d'énergie sur une zone géographique (pays par exemple) et une période de temps (année, mois, etc) données.

Ce type de bilan est utilisé dans le domaine de l'économie, en particulier dans la comptabilité nationale.

Il décrit le cheminement des diverses ressources énergétiques depuis leur extraction (ou captation) jusqu'à leur utilisation finale, en passant par les diverses transformations qu'elles doivent subir (raffinage, production d'électricité, transport jusqu'au lieu de consommation, etc) pour devenir utilisables par le consommateur final. À chaque étape, des pertes interviennent lors de la réalisation de la transformation souhaitée, dont le rendement n'est jamais de 100 %.

Définitions et conventions[modifier | modifier le code]

Définitions générales[modifier | modifier le code]

Le terme « énergie », lorsqu’il est utilisé correctement dans les statistiques énergétiques, désigne uniquement la chaleur et l’électricité, c'est-à-dire les deux formes d'énergie utilisées par le consommateur final ; mais beaucoup l’utilisent à tort pour se référer aussi aux combustibles, qui doivent plutôt être désignés comme « produits énergétiques » ou « vecteurs d’énergie »[M 1].

L'étape initiale de la chaine de l'énergie où une ressource naturelle est captée en vue de son utilisation pour satisfaire des besoins humains est décrite par le concept d'énergie primaire ; ce concept est loin d'aller de soi : il est en fait très difficile à définir de façon claire, et son utilisation dans les bilans statistiques n'a été possible que moyennant de nombreux choix de conventions plus ou moins arbitraires, donc sujets à controverses.

Les produits énergétiques tirés de la transformation d'énergies primaires sont appelés produits secondaires ; c'est le cas des produits pétroliers, tirés du raffinage du pétrole brut, de l'électricité ou encore de la chaleur distribuée par les réseaux de chaleur.

L'énergie finale, celle qui est utilisée par le consommateur final, peut être soit une énergie primaire (par exemple : chauffage au charbon ou au bois, solaire thermique [chauffe-eau solaire], chauffage géothermique direct, etc), soit un produit secondaire : électricité, chaleur distribuée, produits pétroliers, gaz de ville, charbon de bois, etc[M 2].

Conventions sur la définition de l'énergie primaire[modifier | modifier le code]

La notion d'énergie primaire est facile à comprendre lorsqu'il s'agit de combustibles fossiles ; elle est beaucoup moins évidente dans le cas des sources d'énergie naturelles dont la force mécanique est transformée en électricité (énergie éolienne, hydraulique, géothermique, houlomotrice, marémotrice, etc.) : en toute rigueur, on aurait dû considérer comme énergie primaire cette force mécanique ; mais les statisticiens de l'AIE ont considéré qu'elle ne serait d’aucune utilité pour les statistiques sur l’énergie[N 1] et ont donc décidé par convention que la forme énergétique utilisée pour représenter l’énergie hydraulique, éolienne ou marémotrice est l’électricité qu’elles génèrent[M 3] ; l'EIA, par contre, utilise pour évaluer le contenu énergétique brut primaire de toutes les énergies renouvelables le rendement énergétique brut moyen des centrales thermiques américaines, soit 9,5 kBtU/kWh contre 3,4 kBtU/kWh selon les conventions de l'IEA[1] (1 kBtU=0,2932972 kWh, rendement énergétique moyen 35,9 % selon l'EIA et 100 % selon l'AIE); la production hydroélectrique de la France en 2011 est ainsi évaluée à 0,43565 quadrillion Btu par l'EIA (4 % de la consommation d'énergie primaire)[2], soit 10,98 Mtep, contre 3,85 Mtep pour l'AIE (1,5 % de la consommation d'énergie primaire)[3]. La convention utilisée par l'AIE a pour effet de minorer la part des énergies renouvelables dans la production et la consommation d'énergie primaire, puisque les énergies fossiles vont subir des pertes de transformation et de transport de l'ordre de 65 % avant d'arriver au stade de la consommation finale[N 2], alors que les énergies renouvelables ne subiront que les pertes de transport, inférieures à 10 % ; il vaut donc mieux, pour mesurer la part des énergies renouvelables, le faire au niveau de la consommation finale.

Par contre, pour le nucléaire et la géothermie, le principe de la « teneur énergétique physique » a été appliqué : la teneur en chaleur de la vapeur dégagée par un réacteur nucléaire est soit mesurée (dans l'Union européenne), soit estimée sur la base d'un coefficient d'efficacité thermique standard de 33 % ; pour les centrales géothermiques, le coefficient d'efficacité utilisé est de 10 %. Le fait d’utiliser la vapeur dégagée par les réacteurs nucléaires comme forme d’énergie primaire pour les statistiques énergétiques a une incidence importante sur les indicateurs de la dépendance de l’approvisionnement énergétique : la chaleur nucléaire primaire est considérée comme une ressource nationale, alors que la majeure partie des pays qui utilisent l’énergie nucléaire importent leur combustible nucléaire ; si cet élément était pris en considération, la dépendance de l’approvisionnement à l’égard d’autres pays serait accrue[M 4] ; l'Allemagne classe sa production nucléaire dans ses importations. Les opérateurs nucléaires font valoir cependant que la part du combustible importé dans le coût total du kWh nucléaire est très faible, et que dans l'avenir, le bouclage du cycle grâce aux réacteurs de 4e génération rendra les producteurs nucléaires indépendants des importations.

Du fait de ces conventions, la comparaison entre les différentes sources d'énergie primaire perd beaucoup de son intérêt ; les comparaisons « horizontales  » entre énergies doivent se faire plutôt au niveau de la consommation finale, et la partie haute du bilan énergétique ne doit être utilisée que dans le sens vertical, pour comparer les différentes sources d'approvisionnement d'une énergie primaire et les différents utilisations qui en sont faites.

Unités et facteurs de conversion[modifier | modifier le code]

Une des difficultés est le choix d'une unité commune permettant de comparer entre elles des énergies différentes : tant qu'on se contente d'étudier un bilan énergétique mono-produit (par exemple celui du pétrole), on peut se contenter d'utiliser ce que les statisticiens appellent "unité naturelle" (ou unité physique), c'est-à-dire l'unité utilisée habituellement pour mesurer le produit considéré, adapté à son état physique et facile à mesurer ; les unités naturelles sont en général des unités de volume : le baril (bl ou bbl), très utilisé aux États-Unis, le m³ (gaz), le litre, le pied cube (cf), ou de masse : tonne, livre (lb), etc[M 5]. Déjà à ce stade le choix d'une unité physique n'est pas neutre: un combustible liquide peut être aussi bien mesuré en volume qu'en poids, mais l'incidence d'une évolution de la densité sera perçue différemment dans les deux cas[4].

L'agrégation devient nécessaire pour mesurer l'indépendance énergétique ou simplement pour évaluer les ressources et les emplois de l'énergie, etc. « Il apparaît bien qu'un système d'équivalences entre énergies ne peut être que conventionnel, au sens où il reflète soit des valeurs moyennes ayant une signification statistique, à un moment donné, soit des valeurs circonstancielles liées à des usages bien précis, interdisant de ce fait toute appréciation globale». Pour les combustibles, les modalités de calcul les plus usuelles consistent à définir les coefficients d'équivalence à partir de leurs pouvoirs calorifiques respectifs. Une difficulté existe cependant : généralement le même terme « générique », charbon par exemple, recouvre en fait des produits de qualité et de nature fort différentes. » Certains penchent donc alors pour une évaluation fine par type de produits. L'annuaire des statistiques des Communautés européennes en 1984 distinguait par exemple neuf sources d'énergie pour le charbon et quinze pour les produits pétroliers[4].

Une autre difficulté tient à la possibilité de récupérer ou non la chaleur latente de condensation de la vapeur d'eau produite pendant la combustion. Cette possibilité amène à évaluer deux pouvoirs calorifiques, un « pouvoir calorifique supérieur - PCS » quand il y a récupération, un « pouvoir calorifique inférieur - PCI » quand cela n'est pas possible. Pour le pétrole et le charbon, on utilise toujours le second, la récupération étant très difficile. Pour le gaz naturel en revanche, elle est plus aisée, ce qui peut conduire à préférer l'usage du pouvoir calorifique supérieur. Cette convention, adoptée en France dans les bilans officiels jusqu'en 1982, conduisait à une valorisation d'environ 10 % supérieure à celle qui aurait résulté d'un calcul en pouvoir calorifique inférieur[4].

Pour les comparaisons inter-énergies, on doit donc convertir les unités naturelles en une unité d'énergie ; il existe une unité de mesure de l'énergie normalisée par l’Organisation internationale de normalisation (ISO) : le joule ; mais la force de l'habitude et d'obscurs conflits de chapelles[N 3] font que beaucoup continuent à utiliser des unités d'autrefois telles que la tonne d'équivalent pétrole (tep) utilisée par l'Agence internationale de l'énergie (AIE), la British thermal unit (Btu) utilisée par l'U.S. Energy Information Administration (EIA), ou même la tonne équivalent charbon (tec), encore parfois utilisée en Allemagne. Le seul concurrent crédible du joule est le kilowatt-heure (kWh), qui est en fait un multiple du joule (1 watt-heure (W·h) = 3 600 J) et a sur lui l'avantage d'être moins petit.

La France s'est ralliée en 2002 au système de conventions de l'Agence internationale de l'énergie et d'Eurostat. Les coefficients d’équivalence énergétique utilisés en France jusqu’en 2001, étaient ceux adoptés en 1983 par l’Observatoire de l’Énergie[5].

Organismes publiant des statistiques énergétiques[modifier | modifier le code]

Organismes internationaux[modifier | modifier le code]

L'Agence internationale de l'énergie (AIE) (en anglais : International Energy Agency - IEA)[6], basée à Paris, regroupe 24 des 28 pays membres de l'OCDE ; elle n'est pas indépendante, son Conseil de direction étant composé de hauts fonctionnaires chargés de l’énergie envoyés par les différents pays membres. Parmi ses missions figure l'établissement de statistiques mondiales sur le pétrole, progressivement élargies à l'ensemble des énergies ; la prise en compte énergies renouvelables, très insuffisante jusqu'à la fin des années 2000, a été largement développée récemment. Créée en 1974 à la suite du premier choc pétrolier, elle était au départ centrée sur la sécurisation de l'approvisionnement pétrolier, et a gardé de ce passé une tendance à privilégier les questions pétrolières ; c'est pourquoi elle présente ses statistiques en tonne d'équivalent pétrole (tep), et est souvent accusée de surévaluer les réserves mondiales afin de minimiser dans ses prévisions les risques de pénuries de pétrole[7].

Eurostat[8], direction générale de la Commission européenne chargée de l'information statistique à l'échelle communautaire, a pour rôle de produire les statistiques officielles de l'Union européenne, principalement en collectant, harmonisant et agrégeant les données publiées par les instituts nationaux de statistiques des pays membres de l'UE, des pays candidats à l'adhésion et des pays de l'AELE. Son site donne accès à une base de données où figurent entre autres de nombreuses données sur l'énergie (quantités et prix).

Chaque année, l’AIE, Eurostat et la Commission économique pour l’Europe des Nations unies collectent des statistiques au moyen d’un ensemble de cinq questionnaires communs (pétrole, charbon, gaz, électricité et énergies renouvelables) établis sur la base de définitions, d’unités et de méthodologies harmonisées. Ces questionnaires sont envoyés aux organismes publics responsables des statistiques énergétiques.

La banque de données de la Banque mondiale sur les indicateurs du développement dans le monde[9] contient quelques données sur l'énergie provenant de l'Agence internationale de l'énergie ; elles ont l'avantage d'être consultables en français.

Organismes nationaux[modifier | modifier le code]

L'Energy Information Administration est l'agence indépendante de la statistique au sein du ministère de l'énergie des États-Unis. Une grande part de ses statistiques, très complètes (sur l'ensemble des pays du monde), est exprimée en british thermal unit.

En France, le Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'Énergie consacre une part importante de son site à l'énergie[10] et donne accès à la base de données Pégase sur les statistiques énergétiques[11].

Au Québec, le Ministère des Ressources naturelles du Québec fournit des statistiques très complètes[12].

En Suisse, l'Office fédéral de l'énergie (OFEN) publie des statistiques très complètes[13].

En Belgique, l'institut national de statistique est la Direction générale Statistique et Information économique (DGSIE), dans la partie « énergie » de son site[14], donne des liens vers Eurostat et l'AIE ainsi qu'un rapport à télécharger sur « le marché de l'énergie 1999-2010 »[15].

Présentation en tableau[modifier | modifier le code]

La présentation des bilans énergétiques sous forme de tableau comptable est la plus commune ; voici un exemple : le bilan énergétique 2011 de la France tiré du site de l'AIE[16] :

Bilan énergétique de la France pour 2011
en ktep Charbon Pétrole brut Produits
pétroliers
Gaz naturel Nucléaire Hydro Autres EnR Biomasse
+ déchets
Électricité Chaleur Total
Production 93 1 048 0 506 115 288 3 854 1 421 13 865 0 0 136 074
Importations 10 271 64 470 41 381 41 633 0 0 0 529 817 0 159 101
Exportations -102 -494 -22 913 -3 371 0 0 0 -156 -5 669 0 -32 705
Soutes maritimes intern. 0 0 -2 459 0 0 0 0 0 0 0 -2 459
Soutes aériennes intern. 0 0 -5 801 0 0 0 0 0 0 0 -5 801
Variations de stocks 15 715 390 -1 736 0 0 0 11 0 0 -1 385
Total approv. national 10 277 65 738 9 819 37 031 115 288 3 854 1 421 14 250 -4 852 0 252 827
Transferts 0 4 444 -4 166 0 0 0 0 0 0 0 279
Écarts statistiques -645 1 023 -2 503 0 0 0 0 -1 15 0 -2 111
Centrales électriques -3 434 0 -679 -3 856 -115 288 -3 854 -1 274 -1 145 46 292 0 -83 239
Centrales de cogénération -421 0 -840 -4 011 0 0 0 -1 160 1 601 3 495 -1 336
Centrales de chaleur 0 0 0 0 0 0 0 -288 0 158 -130
Usines à gaz 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Raffineries de pétrole 0 -72 728 73 677 0 0 0 0 0 0 0 949
Transformation du charbon -2 263 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 263
Usines de liquéfaction 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Autres transformations 0 1 524 -1 585 0 0 0 0 0 0 0 -61
Consommations internes de l'industrie énergétique -323 0 -3 871 -460 0 0 0 0 -4 461 0 -9 115
Pertes 0 0 0 -1 099 0 0 0 0 -2 498 0 -3 597
Total consommation finale 3 192 0 69 853 27 606 0 0 147 11 656 36 096 3 653 152 203
Industrie 2 838 0 5 002 8 583 0 0 0 1 961 10 139 0 28 253
Transport 0 0 40 128 49 0 0 0 2 437 1 066 0 43 681
Résidentiel 174 0 6 203 11 275 0 0 104 6 412 12 780 0 36 948
Tertiaire 96 0 2 972 5 614 0 0 37 801 11 425 0 20 946
Agriculture 0 0 3 505 184 0 0 6 45 277 0 4 016
Pêche 0 0 294 1 0 0 0 0 11 0 305
Non spécifié 31 0 858 525 0 0 0 0 398 3 653 5 465
Usage non-énergétique 54 0 10 890 1 375 0 0 0 0 0 0 12 319
dont : matières premières pétrochimie 0 0 6 880 1 375 0 0 0 0 0 0 8 254

Définitions[modifier | modifier le code]

Définitions des termes Balance Definitions sur iea.org

Verticalement, sources d'énergie
  • Charbon: cette rubrique englobe l'ensemble des combustibles fossiles solides : charbon minéral de toutes sortes ainsi que lignite et tourbe[M 6].
  • Nucléaire: contenu en énergie primaire de l'électricité produite par les centrales nucléaires, avec un rendement thermique moyen de 33 %[17].
  • Hydro: électricité produite par les centrales hydroélectriques, convertie en tep avec le même coefficient que l'électricité finale : 1 GWh = 86 tep. La production des centrales de pompage-turbinage est exclue[18].
  • Autres EnR: géothermie, solaire, éolien, énergies marines (marées, houle, hydroliennes, etc)[19].
  • Biomasse + déchets: biomasse solide (bois, écorces, sciure, liqueur noire, déjections animales, etc ; le charbon de bois, bien que produit secondaire, est inclus ici) et liquide (bioéthanol, biomethanol, bioETBE, bioMTBE, biodiesel, etc), biogaz, déchets industriels et municipaux (ménagers, hospitaliers, tertiaires). Seule la (faible) part de ces produits utilisée à des fins énergétiques est prise en compte; l'usage non-énergétique de la biomasse n'est donc pas pris en compte. les données sur la biomasse et les déchets reposent sur des enquêtes par sondage de faible ampleur, elles sont donc approximatives, souvent incomplètes et de qualité inégale selon les pays[20].
  • Électricité : colonne dédiée à la consommation finale et aux échanges d'électricité (convertie à la valeur calorifique de l'électricité au stade de la consommation finale : 1 GWh = 86 tep)[21].
  • Chaleur : chaleur produite pour être vendue, en général produite par combustion, sauf une petite part produite par des pompes à chaleur et des chaudières électriques ; la chaleur extraite de l'air par les pompes à chaleur est considérée comme une production d'énergie primaire[22] ; cependant, cette règle n'est pas appliquée en France puisque le bilan 2011 indique 0 dans la case "production de chaleur primaire" : autrement dit, la chaleur captée dans l'environnement par les pompes à chaleur, les centrales de chauffage géothermiques et les panneaux solaires thermiques n'est pas prise en compte.
Total approv. national
total de l'approvisionnement national en énergie primaire, soit : production + importation - exportation - soutes internationales ± variation des sotocks.
Fournitures
  • Soutes internationales : les combustibles livrés aux navires pour leur consommation lors de trajets internationaux (combustibles de soute) sont exclus de la consommation intérieure, contrairement aux soutes des navires de cabotage ou des péniches et autres bateaux fluviaux, dont la consommation est dans la rubrique transport. Il en va de même pour les avions : les soutes aériennes internationales (kérosène utilisé pour les vols internationaux) sont exclues, contrairement à celles des vols intérieurs[M 7].
Horizontalement, transferts, processus de transformation et utilisation propre de l'énergie par l'industrie
  • Transferts : transferts entre produits et recyclage de produits (par exemple de lubrifiants).
  • Écarts statistiques : écarts inexpliqués entre les différentes sources de données de base, et écarts dus aux différents facteurs de conversion (charbon et pétrole).
  • Centrales électriques : la production d'électricité mobilise 129 530 ktep de ressources énergétiques primaires pour produire 46 292 ktep d'électricité, avec 83 239 ktep de pertes de transformation ; le rendement énergétique de cette production est donc de 35,7 %.
  • Centrales de cogénération : centrales de production combinée de chaleur et d'électricité, y compris celles des autoproducteurs, mais seulement pour la part électricité de leur production ainsi que pour la part vendue de leur production de chaleur[23].
  • Centrales de chaleur : chaufferies et autres centrales produisant de la chaleur (pompes à chaleur, chaudières électriques, etc) pour la vente aux tiers, y compris auto-producteurs. Les pompes à chaleur résidentielles ne sont pas prise en compte (leur consommation d'électricité apparaît dans le secteur d'usage résidentiel)[24].
  • Transformation du charbon : pertes de transport et de transformation (cokéfaction, fabrication d'agglomérés et briquettes, etc.)[M 8].
  • Autres transformations : par exemple transformation de biomasse (bois) en charbon de bois.
  • Consommations internes de l'industrie énergétique : énergie utilisée par les installations de transformation énergétique (raffineries, centrales électriques et de chaleur) et de transport (oléoducs, gazoducs) pour leurs besoins propres : chauffage, éclairage, pompes, moteurs, etc., ainsi que la consommation nette d'électricité (consommation du pompage moins production du turbinage) des centrales de pompage-turbinage[25].
  • Pertes : fuites des conduites de gaz, pertes en ligne des réseaux électriques, pertes lors des transports de charbon.
Horizontalement, secteurs d'utilisation de l'énergie
  • Secteur résidentiel
  • Secteur des transports : consommations de carburants de tous véhicules routiers, individuels ou d'entreprise (sauf militaires) ; avions (lignes aériennes intérieures, avions privés ou agricoles, mais pas les lignes internationales) ; navigation intérieure (péniches, plaisance ; sauf pêche et armées) ; chemins de fer ; pipelines, sauf distribution au consommateur final (classée dans le secteur du consommateur)[26].
  • Secteur tertiaire : commerces et services publics et privés, administrations (dont armée).
  • Agriculture : énergie consommée par les exploitations agricoles et forestières et la chasse, y compris chauffage et électricité pour les domiciles des agriculteurs et carburants pour la traction.
  • Non spécifié : consommation finale dont la ventilation par secteur n'a pas pu être évaluée ; dans le cas de la France, les 2/3 concernent la chaleur dont la répartition entre les secteurs résidentiel et tertiaire n'a pas été estimée, ce qui fausse notablement l'analyse de la répartition par secteur.

Usages non énergétiques des combustibles : produits pétroliers (GPL, naphta, gazole) et gaz utilisés comme matières premières pour la fabrication de produits non énergétiques (matières plastiques, engrais, pharmacie, cosmétiques, autres produits chimiques) ; bitume ; graisses et lubrifiants ; cires ; solvants.

Présentation sous forme de diagramme[modifier | modifier le code]

Un bilan énergétique peut être représenté sous la forme d'un diagramme de flux d'énergie (Diagramme de Sankey), dans lequel les flux sont représentés par des flèches ou rubans dont la largeur est proportionnelle à la taille du flux, ce qui permet de visualiser d'un seul coup d’œil l'importance relative des différents flux.

Dans le système impérial, le quadrillion, ou quad, est une unité de mesure d'énergie valant 1015 BTU, ou 1 PBtu (Petabritish thermal unit)[27]

Les secteurs d'utilisation de l'énergie les plus souvent mentionnés par l'Energy Information Administration américaine consistent en: secteur résidentiel, secteur commercial, secteur industriel, secteur des transports et secteur de l'énergie électrique.

Bilan énergétique des États-Unis en 2015 - Le diagramme des flux d'énergie montre la taille relative des ressources primaires d'énergie et des consommations finales aux États-Unis, les combustibles étant comparés sur une base commune d'unités énergétiques. Ce diagramme assez détaillé présente clairement en haut à droite l'énergie perdue dans les transformations et transports d'énergie (Rejected energy).
Bilan énergétique des États-Unis en 2015 de l'EIA (utilise une équivalence en combustibles fossiles)

Ce deuxième diagramme, plus sommaire, adopte une convention peu courante : il redistribue les pertes entre les différents secteurs de consommation afin de présenter une répartition des consommations des secteurs entre les sources d'énergie primaire. La consommation totale d'énergie dans un secteur d'utilisation final comprend donc la consommation d'énergie primaire, l'électricité vendue au détail et les pertes d'énergie du réseau électrique (perte de transmission distribution - T&D). Les extraits de tableaux suivants disponibles sur le site de l'Energy Information Administration remettent les quantités affichées dans les deux diagrammes en perspective[28]:

Consommation par secteur en quadrillion Btu
Année Secteur d'utilisation final Énergie électrique
Résidentiel Commercial Industriel Transport
Primaire Total Primaire Total Primaire Total Primaire Total Primaire Primaire total
1950 4.829 5.989 2.834 3.893 13.890 16.241 8.363 8.492 4.679 34.616
2010 6.540 21.795 4.023 18.058 20.399 30.647 26.991 27.073 39.619 97.580
2011 6.393 21.302 4.063 17.979 20.573 30.961 26.646 26.727 39.293 96.976
2012 5.672 19.857 3.725 17.422 20.849 31.022 26.156 26.231 38.131 94.535
2013 6.705 21.068 4.164 17.932 21.431 31.578 26.984 26.763 38.357 97.340
2014 6.986 21.425 4.381 18.255 21.559 31.795 26.930 27.010 38.629 98.490
2015 6.362 20.515 4.433 18.149 21.526 31.470 27.314 27.391 37.89 97.526
2016 5.918 20.059 4.302 18.004 21.660 31.449 27.944 28.020 37.705 97.561
2017 6.016 19.958 4.390 18.032 21.910 31.480 28.134 28.210 37.229 97.728
Consommation énergétique du secteur résidentiel en quadrillion Btu[29]
Année Consommation primaire Électricité vendue au détail Perte de réseau (T&D) Total
Énergie fossile Énergie renouvelable Total primaire
Charbon Gaz naturel Pétrole Total Géothermique Solaire Biomasse Total
1950 1.261 1.240 1.322 3.824 NA NA 1.006 1.006 4.829 0.246 0.913 5.989
2010 NA 4.878 1.121 5.999 0.037 0.065 0.440 0.542 6.540 4.933 10.321 21.795
2011 NA 4.805 1.028 5.833 0.040 0.071 0.450 0.560 6.393 4.855 10.054 21.302
2012 NA 4.242 0.891 5.133 0.040 0.079 0.420 0.538 5.672 4.690 9.496 19.857
2013 NA 5.023 0.971 5.994 0.040 0.091 0.580 0.711 6.705 4.759 9.604 21.068
2014 NA 5.242 1.008 6.250 0.040 0.109 0.587 0.735 6.986 4.801 9.638 21.425
2015 NA 4.777 0.983 5.760 0.040 0.127 0.436 0.602 6.362 4.791 9.362 20.515
2016 NA 4.496 0.873 5.369 0.040 0.160 0.349 0.549 5.918 4.815 9.326 20.059
2017 NA 4.576 0.876 5.451 0.040 0.191 0.334 0.565 6.016 4.705 9.237 19.958

Le site de l'AIE présente le diagramme de Sankey mondial en millions de tep, ainsi que le diagramme de Sankey de chaque pays, par exemple celui de la France.

Imperfections et difficultés d'interprétation[modifier | modifier le code]

Les bilans énergétiques présentent des imperfections encore importantes : qualité parfois médiocre de certaines données dues aux difficultés de la collecte ou au manque de moyens, conventions contestables qui causent souvent des interprétations erronées, tendance encore trop répandue des statisticiens à classer une part excessive des données dans des rubriques du genre "écarts statistiques" ou "non spécifié". L'interprétation de ces statistiques requiert donc une bonne connaissance de leurs lacunes et faiblesses et une vigilance constante.

Conventions sur les énergies primaires[modifier | modifier le code]

Les conventions adoptées introduisent une différence de traitement entre les énergies fossiles et les énergies renouvelables : en décidant que la forme énergétique utilisée pour représenter l’énergie hydraulique, éolienne ou marémotrice sera l’électricité qu’elles génèrent, on les sous-évalue par rapport aux énergies fossiles, qui vont subir des pertes de transformation et de transport de l'ordre de 50 à 70 % % avant d'arriver au stade de la consommation finale, alors que les énergies renouvelables ne subiront que les pertes de transport, inférieures à 10 % ; il vaut donc mieux, pour mesurer la part des énergies renouvelables, le faire au niveau de la consommation finale.

Cohabitation de produits locaux et importés[modifier | modifier le code]

L'addition de combustibles produits localement avec des combustibles importés, et même avec des produits déjà transformés avant importation, introduit un biais majeur dans l'analyse des approvisionnements en énergie primaire : ainsi, pour une même consommation finale, un pays qui importerait une part importante de son pétrole ou de son gaz naturel au lieu de le produire sur place verrait son approvisionnement total en énergie primaire baisser[N 4], et s'il choisit d'importer directement des produits raffinés, son approvisionnement total en énergie primaire baissera encore plus[N 5] ; il apparaitrait ainsi, pour un observateur qui commettrait l'erreur d'effectuer son analyse au niveau de l'énergie primaire, comme un pays plus économe en énergie et où la part d'énergie fossiles dans le mix énergétique est plus faible, alors qu'en fait, au niveau de la consommation finale, rien n'aurait changé ; cela fait apparaître de façon crue l'inanité du concept d'énergie primaire et la nécessité d'analyser le mix énergétique uniquement au niveau de la consommation finale, après déduction de toutes les pertes de transformation et de transport ; c'est particulièrement vrai lorsqu'on veut calculer le taux de dépendance énergétique du pays.

Qualité des données[modifier | modifier le code]

La qualité de la collecte ou de l'estimation de certaines données laisse souvent à désire : ce problème est bien entendu plus marqué dans les pays en développement où les organismes responsables de la collecte des données manquent dramatiquement de moyens ; l'AIE indique que les données sur la biomasse reposent souvent sur des enquêtes par sondage de faible ampleur ou des données incomplètes et que parfois, des catégories complètes de biomasse sont omises[20] ; mais même dans les pays développés[N 6], on rencontre des lacunes dans certains domaines, en particulier la biomasse, et pour toutes les énergies répartis en un grand nombre de producteurs (panneaux solaires photovoltaïques chez les particuliers, production de chaleur décentralisée, etc) ; ainsi, dans le bilan France 2011, aucune production de chaleur primaire n'est inventoriée : autrement dit, la chaleur captée dans l'environnement par les pompes à chaleur, les centrales de chauffage géothermiques et les panneaux solaires thermiques n'est pas prise en compte.

Insuffisances méthodologiques[modifier | modifier le code]

L'appareil statistique est parfois affecté d'insuffisances ou de mauvaises habitudes : ainsi, nombre de pays ne s'étaient pas dotés des moyens de séparer les consommations du secteur résidentiel de celles du secteur tertiaire, même en Europe ; depuis que l'Union européenne a demandé à ses membres de fournir ces données, certains pays, dont la France, n'ont fait le travail qu'à moitié, laissant subsister une part importante des consommations finales (3,6 % en 2011) dans la rubrique "non spécifié" : dans le bilan France 2011 de l'AIE, 3 653 ktep de consommation de chaleur sont laissés dans le "non spécifié", ce qui fausse notablement l'analyse de la répartition des consommations finales par secteur : en supposant que cette répartition soit proportionnelle aux totaux hors chaleur, la consommation finale du secteur résidentiel serait portée de 36 948 ktep (24,3 %) à 39 279 ktep (25,8 %) et celle du tertiaire de 20 946 (13,8 %) à 22 268 ktep (14,6 %).

Non-conformités aux règles internationales[modifier | modifier le code]

On rencontre parfois des non-conformités aux règles internationales : par exemple, dans certains pays tels que le Brésil, la biomasse utilisée pour produire des biocarburants ou additifs destinés à être mélangés avec l'essence et le diesel est transférée, sur la ligne "autres transformations", vers le secteur pétrolier ; pour analyser le mix énergétique au niveau de la consommation finale, il faut donc réintégrer ces biocarburants (après déduction des pertes de raffinage) dans la colonne "biomasse".

Comparaison entre calculs au niveau de l'énergie primaire et au niveau de la consommation finale[modifier | modifier le code]

Pour illustrer ces considérations, le tableau ci-dessous compare les mix énergétiques et des taux d'indépendance énergétique obtenus selon qu'on les calcule au niveau de l'approvisionnement en énergie primaire (en jaune) ou au niveau de la consommation finale (en vert) :

Mix énergétique et taux d'indépendance énergétique de la France en 2011
en ktep Charbon Pétrole Gaz naturel Nucléaire Hydro Autres EnR Biomasse
+ déchets
Électricité Chaleur Total
Production 93 1 048 506 115 288 3 854 1 421 13 865 0 0 136 074
Total approv. national 10 277 75 557 37 031 115 288 3 854 1 421 14 250 -4 852 0 252 827
Mix énergétique 4,1 % 29,9 % 14,6 % 45,6 % 1,5 % 0,6 % 5,6 % 100 %
Taux d'indépendance énergétique[N 7] 0,9 % 1,4 % 1,4 % 100 % 100 % 100 % 97,3 % 53,8 %
Total consommation finale 3 192 69 853 27 606 0 0 147 11 656 36 096 3 653 152 203
Reventil. élec.+chaleur 1 431 781 3 932 28 415 3 205 952 1 032 0 0 39 749
Consommation finale reventilée 4 623 70 634 31 538 28 415 3 205 1 099 12 688 152 203
Mix énergétique 3,0 % 46,4 % 20,7 % 18,7 % 2,1 % 0,7 % 8,3 % 100 %
Taux d'indépendance énergétique[N 8] 0,03 % 0,6 % 0,3 % 18,7 % 2,1 % 0,7 % 8,3 % 30,8 %

La part des énergies fossiles est de 48,6 % dans le mix énergétique des énergies primaires et de 70,2 % dans celui des consommations finales ; celle des énergies renouvelables est de 7,7 % en énergie primaire et de 11,2 % au niveau de la consommation finale ; le taux d'indépendance national passe de 53,8 % à 30,8 % : le choix des conventions a donc un impact très important.

Par rapport aux parts des énergies primaires calculées au niveau de l'approvisionnement en énergie primaire, les parts du pétrole et du gaz augmentent fortement, ainsi que celles des énergies renouvelables, au détriment du nucléaire qui passe de 45,6 % à 18,7 % ; la raison en est que le nucléaire, étant produit localement, voit l'ensemble de ses pertes de transformation et de transport enregistrées dans le bilan national, alors que pour les énergies fossiles, presque entièrement importées, une part importante des pertes sont enregistrées à l'étranger, en amont de l'importation. Pour le nucléaire, la transformation en électricité a un rendement d'environ 35 %, et en aval de la production, il faut encore déduire les exportations nettes (10 %), les consommations propres de la branche énergétique (10,1 %)[N 9] et les pertes en ligne (5,2 %).

Limites du coefficient de conversion tep-kWh[modifier | modifier le code]

Il n'est pas possible d'affirmer que ces calculs au niveau de la consommation finale soient parfaits : en effet, ils reposent entièrement sur le coefficient de conversion entre tep (pour les combustibles fossiles) et kWh (pour l'électricité) ; or la tonne d'équivalent pétrole est définie comme le pouvoir calorifique d’une tonne de pétrole "moyenne"[N 10]. Ce coefficient de conversion n'a de sens que lorsqu'on s'intéresse à des applications thermiques ; or la majorité des applications de l'électricité ne sont pas thermiques, mais des usages moteurs ou dans le domaine de l'électronique, etc. Le coefficient "1 tep = 41,86 GJ = 11 630 kWh", trop souvent considéré comme une évidence de base, n'a donc qu'une pertinence très limitée. Son utilisation a pour conséquence une sous-estimation systématique des services rendus par l'électricité.

Différences d'efficacité énergétique au niveau de la consommation finale[modifier | modifier le code]

Le terme "consommation finale" est trompeur : il s'agit en fait de l'étape préalable à la consommation finale, à savoir l'acquisition par les consommateurs des produits énergétiques nécessaires pour satisfaire leurs besoins (chauffage, déplacements, etc) ; mais lors de l'étape ultime de la consommation elle-même, l'efficacité énergétique de conversion est très différente d'une énergie à l'autre : par exemple,

  • un radiateur électrique convertit 100 % de l'énergie en chaleur, alors qu'une cheminée à foyer ouvert a un rendement inférieur à 10 % ;
  • un insert bois peut par contre atteindre 70 à 95 %[30] ;
  • une chaudière de chauffage central ancienne a un rendement de 50 à 70 %[31], mais une chaudière gaz à condensation a un rendement proche de 90 % ;
  • dans l'industrie, les moteurs électriques ont un rendement de 95 % contre 50 % pour les moteurs thermiques[32] ;
  • le rendement d'un moteur à explosion ne dépasse pas 20 % en moyenne pour les modèles les plus performants alors qu'un moteur électrique a un rendement proche de 80 %[33].

Si une mesure de l'énergie effectivement utilisée par le consommateur final était possible, on trouverait certainement des résultats sensiblement différents de ceux exposés ci-dessus : la place des combustibles fossiles serait probablement largement réduite au profit du nucléaire et des énergies renouvelables électriques.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. autrefois, une autre solution avait été adoptée : la méthode de substitution partielle, qui consistait à donner à la production d’électricité une valeur énergétique égale à la quantité de combustible nécessaire pour produire une quantité identique d’électricité dans une centrale thermique utilisant des combustibles fossiles. Cette méthode avait pour avantage de limiter les variations dans l’offre nationale totale d’énergie en raison de précipitations très différentes de la moyenne ; mais elle faisait apparaître des pertes de transformation importantes dépourvues de fondement physique
  2. du moins, pour les énergies fossiles transformées en électricité ; pour les autres, c'est au niveau de la consommation finale que se produisent les principales pertes de rendement.
  3. Un numéro Économie et statistique, de 1983, sur le bilans énergétiques commençait de cette manière « La comptabilisation de l'énergie ne peut laisser qu'un profond sentiment de complexité, qu'elle apparaisse à la lecture de la presse, spécialisée ou non, des rapports officiels ou officieux, des documents administratifs ou même de la propagande publicitaire. Il faut en effet être muni d'un parfait tableau de conversion pour passer des barils par jour aux millions de BTU, aux gigajoules, millions de tep et autres terawattheures du maquis statistique de l'énergie. » Dans Economie et statistique, n°164. Mars 1984
  4. en effet, il "économiserait" les pertes de transport
  5. il "économiserait" en plus les pertes de raffinage
  6. ou les pays émergents : dans le bilan AIE Chine 2011, les écarts statistiques sur le charbon dépassent 6 % de la production.
  7. taux d'indépendance de chaque énergie.
  8. contribution de chaque énergie au taux global d'indépendance.
  9. cela inclut en particulier les consommations du pompage et celles de l'usine d'enrichissement de Tricastin.
  10. le pétrole a un pouvoir calorifique différent d'un gisement à l'autre.

Références[modifier | modifier le code]

  1. p. 17
  2. p. 18
  3. p. 22
  4. p. 150
  5. p. 19
  6. p. 102
  7. p. 26
  8. p. 170-173
  • Autres références
  1. (en)Approximate Heat Rates for Electricity, and Heat Content of Electricity, site EIA consulté le 24 novembre 2013.
  2. (en)International Energy Statistics - France - Renewables - Hydroelectric - Hydroelectricity Net Generation (Quadrillion Btu), site EIA consulté le 10 mars 2014.
  3. (en)France : Balances for 2011, sur le site IEA consulté le 23 octobre 2013.
  4. a, b et c Les nouveaux bilans énergétiques. In: Economie et statistique, n°164, Mars 1984. La recherche et développement / Formes de l'inflation / L'absentéisme / Les nouveaux bilans énergétiques, sous la direction de Daniel Temam. pp. 53-59. lire en ligne
  5. Les équivalences énergétiques et la nouvelle méthodologie d'établissement des bilans énergétiques de la France, site du Ministère de l'Écologie consulté le 27 novembre 2013.
  6. (en)Statistics, site IEA consulté le 18 novembre 2013.
  7. L'organisme de surveillance de la production pétrolière accusé de surévaluer les réserves mondiales, sur le site France24 consulté le 18 novembre 2013.
  8. Statistiques - Énergie, site Eurostat consulté le 18 novembre 2013.
  9. Données, site de la Banque mondiale consulté le 19 novembre 2013.
  10. Énergies, partie "Énergies" du site du Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'Énergie consulté le 20 novembre 2013.
  11. Base statistique Pégase, site du Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'Énergie consulté le 20 novembre 2013.
  12. Statistiques énergétiques, site du Ministère des Ressources naturelles du Québec consulté le 20 novembre 2013.
  13. Statistique globale de l'énergie, site de l'OFEN consulté le 20 novembre 2013.
  14. Consommation énergétique sectorielle, site Statbel consulté le 20 novembre 2013.
  15. Le marché de l'énergie 1999-2010, site Statbel consulté le 20 novembre 2013.
  16. (en)France : Balances for 2011, site AIE consulté le 20 novembre 2013.
  17. (en)Nuclear, site IEA consulté le 21 novembre 2013.
  18. (en)Hydro, site IEA consulté le 21 novembre 2013.
  19. (en)Geothermal, solar, etc, site IEA consulté le 21 novembre 2013.
  20. a et b (en)Biofuels and waste, site IEA consulté le 21 novembre 2013.
  21. (en)Electricity, site IEA consulté le 21 novembre 2013.
  22. (en)Heat, site IEA consulté le 21 novembre 2013.
  23. (en)CHP plants, site IEA consulté le 21 novembre 2013.
  24. (en)Heat plants, site IEA consulté le 21 novembre 2013.
  25. (en)Energy industry own use, site IEA consulté le 24 novembre 2013.
  26. (en)Transport, site IEA consulté le 21 novembre 2013.
  27. https://www.iea.org/statistics/resources/unitconverter/ unitconverter sur le site de l'agence internationale de l'énergie
  28. (en) « Energy Consumption by Sector », sur U.S. Energy Information Administration / Monthly Energy, (consulté le 19 mai 2018)
  29. (en) « Residential Sector Energy Consumption », sur U.S. Energy Information Administration / Monthly Energy Review, (consulté le 19 mai 2018)
  30. Le rendement des appareils de chauffage au bois, site Consoneo consulté le 26 novembre 2013.
  31. Le rendement d'une installation de chauffage central, site Énergie plus consulté le 26 novembre 2013.
  32. Le moteur électrique, clé du rendement, site de l'Usine Nouvelle consulté le 26 novembre 2013.
  33. Voiture électrique, site Connaissance des énergies consulté le 26 novembre 2013.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]