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15/02/2013 Alain Sauvant 1 Energie et transport : une esquisse de vue globale 1

15/02/2013 Alain Sauvant 1 Energie et transport : une esquisse de vue globale 15/02/2013 Alain Sauvant 2 Données du problème Des marchés mondiaux de l’énergie Des réserves de charbon doubles de celles du gaz, lui-même le double du pétrole Une croissance de la demande forte en l’absence de hausse des prix Substituabilités plus ou moins importantes selon les usages Elasticités prix très différentes de la demande 15/02/2013 Alain Sauvant 3 Réserves Réserves prouvées, nettes de la consommation du passé Ordres de grandeur Pétrole : 1500 à 2000 G éq. barils Gaz : environ 2000 G éq. barils Charbon : 4000 à 8000 G éq. Barils 15/02/2013 Alain Sauvant 4 Transports Les véhicules automobiles devraient rester majoritaires pendant longtemps compte tenu des contraintes posées par les modes collectifs aux utilisateurs Pour les véhicules automobiles, l’idéal est une source d’énergie avec fort pouvoir calorifique par kg et de préférence liquide pour en simplifier la logistique Le pétrole convient très bien, mais d’autres carburants peuvent faire l’affaire : Coal to liquid, gaz to liquid, biocarburants Véhicule hybride rechargeable pour les usages du quotidien pourrait permettre une solution à coût pas trop déraisonnable (batteries en quantité raisonnable) Enjeu fiscal lourd du fait du poids de la TIPP (4eme impôt, 25 GE/an environ) 15/02/2013 Alain Sauvant 5 Pétrole Aujourd’hui presque la moitié du pétrole est utilisée pour d’autres usages que les transports Les usages autres que transports et pétrochimie sont plus facilement substituables Réserves/production = 50 ans mais le « Peak oil » est probablement assez proche (2015-2030) Des prix du pétrole à la hausse malgré la crise économique 15/02/2013 Alain Sauvant 6 15/02/2013 Alain Sauvant 7 Gaz Des réserves plus importantes, réserves/production = 60 années Mais, un « peak gaz » probablement « plat » du fait des contraintes logistiques (gazoducs), vers 2030 environ Pas de marché mondial du fait de la faible part du GNL (gaz naturel liquéfié) Abondance en Amérique du Nord (gaz de schiste), d’où effondrement des prix Evolutions contrastées du prix du gaz selon les continents 15/02/2013 Alain Sauvant 8 BP 15/02/2013 Alain Sauvant 9 Charbon Les plus importantes réserves de combustible fossile et de loin (réserves/production > 1 siècle) Mais le plus polluant aussi… Surtout les variétés de type Lignite (brown coal) Transformable en liquide (CTL) si besoin dans les transports ou autres usages spécifiques Mais « Peak coal » vers 2050 environ compte tenu de l’intensification probable de son usage « Peak Anthracite » avant; il ne restera plus vraisemblablement que les variétés mauvaises (faible pouvoir calorifique par tonne, présence d’impuretés…) Différence de prix pétrole charbon Multipliée par 6 en 20 ans 15/02/2013 Alain Sauvant 10 15/02/2013 Alain Sauvant 11 Matrices énergie usage Reconstitue les consommations d’énergie primaire par source et par usage Au plan mondial Permet de prendre en compte les évolutions de la demande, les contraintes de chaque source et de chaque usage principal 15/02/2013 Alain Sauvant 12 Energie usage en 2003 G barils / an Pétrole Gaz Charbon Nucléaire Hydroelec Renouv. Total Transports et agriculture 14 0 0 0 0 0 14 Chauffage 8 7 5 1 0,5 4 25,5 Electricité spécifique 2 3 5 3 3 0,5 16,5 Industrie et chimie 2 3 5 1 0 0,5 11,5 Autres usages 1 1 1 0 0 1 4 Total 27 14 16 5 3,5 6 71,5 Ultra-dépendance du pétrole pour les transports La moitié du pétrole est consommée hors des transports Un tiers de l’énergie part en chauffage, souvent pour chauffer la rue… 15/02/2013 Alain Sauvant 13 Energie usage en 2011 Ultra-dépendance du pétrole pour les transports, mais émergence gaz, charbon Réduction de la part du pétrole consommée hors des transports Forte croissance du charbon (+8 G barils) Croissance moyenne du gaz et faible du pétrole G barils / an Pétrole Gaz Charbon Nucléaire Hydroelec Renouv. Total Transports et agriculture 16,5 0,5 0,5 0 0 0 17,5 Chauffage 8 8,5 7 1 0,5 5 29,5 Electricité spécifique 2 3,5 7,5 3 4 1 21 Industrie et chimie 2 3,5 7,5 1 0 0,5 14,5 Autres usages 1 1,5 1,5 0 0 1 5 Total 29,5 17,5 24 5 4,5 7 87,5 Mix énergétique très contrastés par région 15/02/2013 Alain Sauvant 14 Am Nord Am Sud Europe Moy Orient Afrique Asie Pacif BP La soif énergétique chinoise 15/02/2013 Alain Sauvant 15 Le parc automobile chinois 15/02/2013 Alain Sauvant 16 Mais l’auto n’est pas le moyen de transport majoritaire en Chine 15/02/2013 Alain Sauvant 17 15/02/2013 Alain Sauvant 18 Harold Hotelling (1895-1973) P’/P=r Valeur actualisée du profit constante dans le temps 15/02/2013 Alain Sauvant 19 Règle de Hotelling (1931) Le prix (au-delà du coût marginal) de la ressource non renouvelable augmente comme le taux d’intérêt A la fin du monde, la dernière goutte est utilisée Principales hypothèses : Pas de risque, concurrence parfaite Raisonnement : arbitrage entre extraction et placement monétaire (cf. annexe) 15/02/2013 Alain Sauvant 20 Limites de la règle de Hotelling Incertitudes sur les quantités de ressources, la croissance future, la substituabilité des énergies, les technologies, l’acceptabilité du charbon et du nucléaire, … Concentration géographique de certaines ressources (pétrole au Moyen-Orient, gaz en Russie …) : possibilités de rentes de monopole A l’inverse, le charbon est réparti de manière équilibrée et ses coûts marginaux d’extraction maîtrisés 15/02/2013 Alain Sauvant 21 Le prix du pétrole peut il monter indéfiniment ? A moyen long terme : Prix énergie dans les transports (pétrole) doit être inférieur au minimum des 3 : Prix énergie solide (charbon) + Coût de la transformation CTL (+ Malus environnemental) Prix énergie gaz + coût de la transformation GTL Prix de substitution des autres usages du pétrole  Mais possibilités d’épisodes tendus de quelques années le temps de mettre en place des capacités de production 15/02/2013 Alain Sauvant 22 Un scénario pour le prochain siècle Des usages plus ou moins élastiques au prix : Transports : peu élastique (e = - 0,2) Electricité spécifique : peu élastique (e = - 0,2) Autres usages (chauffage, industrie,…) plus élastiques : (e = - 0,6) Raisonnement en Energie primaire 15/02/2013 Alain Sauvant 23 Hypothèses utilisées Respect des réserves prouvées pour les combustibles fossiles Transition utilisant les réserves de pétrole, gaz et charbon, puis renouvelables Un peu de nucléaire, croissant, incertain en quantité mais probablement pas déterminant 15/02/2013 Alain Sauvant 24 Renouvelables Aujourd’hui, c’est essentiellement le bois à plus de 80% Un potentiel énorme mais… Peu utilisé aujourd’hui car nettement plus cher que l’énergie fossile Double effet de la baisse des coûts des renouvelables (masse critique, recherche) et de la hausse des prix des énergies fossiles devrait rendre les renouvelables plus compétitives 15/02/2013 Alain Sauvant 25 Incertitudes sur les renouvelables Pourra-t-on produire assez d’énergie renouvelable ? Projet KombiKraftWerk.de démontre la faisabilité à l’échelle 1/10000 de la production électrique allemande entièrement renouvelable (solaire, vent, bio-gas, + stockage + intelligence) Passage à l’échelle 1 ? Sur la planète : 1 heure de soleil = consommation énergétique fossile annuelle Mais il faudra passer à une échelle industrielle Récupérer, mais surtout équilibrer offre-demande, stocker et concentrer 15/02/2013 Alain Sauvant 26 Renouvelables : surtout le bois Energies renouvelables en 2003 8 1,4 0,10 0,02 0,016 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Biomasse Hydroelec Géothermie Vent Solaire Océan G eq barils par an La biomasse (surtout bois) reste de très loin la première source d’énergie renouvelable 15/02/2013 Alain Sauvant 27 Ce n’est pas la première transition énergétique Pétrole gaz nucléaire Charbon Bois et traditionnel Source : Arnulf Gruebler 1850 2000 % 1 Fin du bois par manque de bois, mais le 2 Déclin du charbon n’est pas lié au manque de charbon 15/02/2013 Alain Sauvant 28 4 transitions énergétiques Une double bosse du charbon ? 1 2 3 4 15/02/2013 Alain Sauvant 29 Contraintes ressources fossiles Ressources prouvées (+ additionnelles pour le charbon) 15/02/2013 Alain Sauvant 30 Energie par usage Croissance plus forte des usages peu élastiques aux prix (transports, Électricité spécifique) 15/02/2013 Alain Sauvant 31 Scénario de Séquestration du carbone Coût de la séquestration du carbone : environ 30 $ par eq. baril (sources fixes) Part croissante : 0% aujourd’hui 20% en 2025 (un tiers du charbon) 60% en 2050 (l’essentiel du charbon, un tiers du gaz, un peu du pétrole) Une vaste logistique de transport, de stockage, de surveillance … 15/02/2013 Alain Sauvant 32 CO2 par unité d’énergie : avantage au gaz parmi les énergies fossiles Effet de serre par énergie fossile 0 1 2 3 4 5 6 7 8 gaz pétrole charbon T CO2/eq baril 15/02/2013 Alain Sauvant 33 Même avec la capture du CO2, la décroissance du CO2 émis reste difficile Séquestrer le carbone, C’est 20 centimes pour l’énergie d’un litre de super 15/02/2013 Alain Sauvant 34 Energie et usage en 2003 Pétrole Gaz Charbon Nucléaire Hydroelec Renouv. Transports et agriculture Chauffage Electricité spécifique Industrie et chimie Autres usages 0 2 4 6 8 10 12 14 G barils par an Energie * Usage en 2003 Transports -> Pétrole 15/02/2013 Alain Sauvant 35 Energie et usage en 2025 Le pétrole ne suffira Plus pour uploads/Sports/ 10-a-energiev6.pdf