Mémento sur l'énergie (partie 3) : Données sur l'énergie au niveau mondial

On désigne par énergie primaire l’énergie produite directement à partir de ressources naturelles (note). C’est le cas dans l’exploitation des combustibles fossiles, dans la production d’énergie hydraulique ou nucléaire et dans la captation de l’énergie solaire. L’énergie primaire peut être directement utilisable ou bien transformée avant sa commercialisation et son utilisation finale.

Les quantités annuelles d’énergie primaire produite sont établies au niveau mondial par l’Agence Internationale de l’Energie (IEA). Les données par pays sont collectées par différents organismes, notamment l’OCDE (Organisation de Coopération et de Développement Économiques) et l’EUROSTAT pour l’Europe.

Le tableau 1 montre l’évolution entre 1971 et 2010 de l’énergie primaire au niveau mondial ou européen, ainsi que pour quelques pays (rappel : 1 tep = 4,187 10¹⁰ J).

Les évolutions de la valeur moyenne par habitant montrent un accroissement général lié au développement économique. On constate surtout les écarts dépassant un ordre de grandeur entre des pays de niveaux de vie très différents.

Tableau 1 : L'énergie primaire au niveau mondial, données statistiques. Source : (www.oecd-ilibrary.org/economics/panorama-des-statistiques-de-l-ocde-2014/approvisionnement-en-energie_factbook-2014-42-fr)

Entre 1971 et 2012, la production totale annuelle d’énergie primaire au niveau mondial est passée de 5,53 à 13,4 Gtep. Durant la même période, la population mondiale a augmenté de 3,8 à 7,1 milliards. L’évolution démographique est donc un facteur important de l’augmentation des besoins d’énergie et contribue aux incertitudes des prédictions à long terme (figure 1).

Figure 1 : Croissance de la population mondiale de 1950 à 2100 (en milliards) selon différentes prévisions. Source : (http://esa.un.org/unpd/wpp/Documentation/pdf/WPP2012_%20KEY%20FINDINGS.pdf, page 5)

Selon les sources de production, l'énergie primaire est ou non renouvelable. D'une part les combustibles fossiles et les minerais d'uranium sont tirés de ressources naturelles formées dans le passé géologique et les réserves sont limitées sur la durée d'une civilisation.

Pour assurer l'approvisionnement mondial sur le long terme, il est donc nécessaire de développer l'exploitation des ressources qui seront constamment disponibles sur terre, notamment l'hydraulique, le solaire, l'éolien, la biomasse (note).

Le tableau 2 et la figure 2 montrent les parts relatives des différentes sources d’énergie primaire, ainsi que leur évolution depuis les années 1970, d’après les données de l’International Energy Agency.

Figure 2 : Énergie primaire, approvisionnement total mondial de 1971 à 2012, par source (Mtep). Source : IEA Key World Statistics 2014, page 6.

Sur la figure 2, la rubrique « autres » comprend la production d'énergie renouvelable autre que l'hydroélectricité et la biomasse, soit l'éolien, le solaire, la géothermie...

On constate que l'apport des énergies renouvelables reste marginal. Plus de 80% de l'énergie totale consommée provient actuellement de la combustion des carburants fossiles.

La figure 3 montre l'accroissement de la quantité mondiale d'énergie primaire par habitant depuis 1860, ainsi que la répartition par source, selon les mêmes sept rubriques (la biomasse est représentée par « biofuel and waste » dans la figure 2 et par « wood » dans la figure 3.)

Figure 3 : Valeur moyenne mondiale d'énergie primaire par habitant (kWh). Source : http://www.manicore.com/documentation/energie.html.

On note que la valeur d'énergie primaire de 1,90 tep/habitant en 2012 (tableau 3) est cohérente avec le total en kWh représenté sur ce graphe (1,90 tep = 22,1 MWh).

Par contre la part de l'énergie nucléaire représentée sur la figure 3 pour 2011 apparaît voisine de celle de l'hydraulique, (environ 5%), alors que les pourcentages de l'IEA sont de 5,1% pour le nucléaire contre 2,3% pour l'hydraulique. Cette incohérence provient de l'ambigüité sur la conversion de l'énergie électrique en unité de tep, différente pour l'électronucléaire et l'hydraulique (voir encadré ci-dessous).

L'énergie commercialisée et finalement consommée est le résultat de processus successifs de production, conversion, transport et distribution. La figure 5 schématise différents intermédiaires entre la production et l'utilisation de l'énergie pour le chauffage, le transport, l’industrie et l’agriculture, ainsi que pour les besoins domestiques.

L’énergie électrique intervient largement dans la plupart des secteurs de consommation. La fraction d’énergie électrique totale sur la quantité d’énergie primaire dépend du niveau et des modes de vie. La moyenne mondiale qui était de 8% en 1971 dépasse maintenant 14% (et par exemple de 18% en France et 11% en Inde).

Figure 5 : Représentation schématique des transformations de l'énergie. Source : Agence Internationale de l'Énergie.

Le rendement de conversion entre deux formes d'énergie est toujours inférieur à l'unité. De l'énergie est perdue sous forme de chaleur dans tous les systèmes mécaniques et électriques, ainsi que lors du transport de l'énergie entre le lieu de production et le lieu de consommation. Voir article suivant : Rendement sur cycle de vie d'un convertisseur d'énergie (Memento partie 4), par Bernard Multon.

La figure 6 montre une synthèse des nombreux transferts de l’énergie au niveau mondial, depuis la production d’énergie primaire jusqu’à l’utilisation finale (note).

Figure 6 : Le système énergétique mondial, 2010 (Mtep). Titre original : The global energy system, 2010 (Mtoe) Source : IEA, World Energy Outlook 2012 (http://www.iea.org/media/weowebsite/2013/iew2013/IEW2013WEOpresentations.pdf).

Les statistiques et les grandeurs relatives à l’énergie au niveau mondial montrent son évolution en lien avec la démographie et les développements économiques. Le secteur de l’énergie doit encore se transformer compte tenu des enjeux écologiques. Il influe fortement les économies nationales, les marchés financiers et les relations internationales.