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

Marie-Christine Artru

ENS Lyon

Delphine Chareyron

09/02/2015

Résumé

Cet article présente et analyse des données quantitatives sur l’énergie produite et consommée pour les besoins humains. Il utilise les statistiques établies au niveau mondial par les organismes institutionnels internationaux. Il montre les évolutions globales de l’approvisionnement total en énergie primaire, ainsi que la répartition selon les sources de production ou secteurs de consommation.


Accéder à l'article précédent : Mémento sur l'énergie (partie 2) : l'énergie solaire.

Retrouver tous les articles du memento à partir du dossier Mémento sur l'énergie.

Préambule

Préambule : accès aux statistiques institutionnelles

Des synthèses et données sur l’énergie sont accessibles sur les sites de l’Agence Internationale de l’Energie (IEA) et de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques (OECD).

En particulier les plus récentes publications d’intérêt général sont les suivantes :

Les liens correspondants sont :

Les deux premiers liens donnent accès au téléchargement complet des publications.

Le lien de l'OCDE propose un téléchargement par chapitre, selon la rubrique sélectionnée, les tables pouvant être extraites explicitement. Par exemple pour les données mondiales sur l'énergie primaire le lien est : www.oecd-ilibrary.org/economics/panorama-des-statistiques-de-l-ocde-2014/approvisionnement-en-energie_factbook-2014-42-fr

Le troisième lien donne simplement un résumé du document, la version complète étant payante. En outre, on accède à certains documents des années récentes, notamment les « slides » de présentations à la presse : http://www.worldenergyoutlook.org

1. L'énergie primaire

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.

Note : les définitions de l’énergie primaire données ci-dessous montrent la difficulté d’établir sa détermination précise.

Définition par l'IEA:

« Total primary energy supply (TPES) is made up of production plus imports minus exports minus international marine bunkers minus international aviation bunkers ± stock changes. For the world total, international marine bunkers and international aviation bunkers are not subtracted from TPES. » Source : Key World Eenrgie Statistics IEA, 2014, page 63.

Energie Totale Primaire = production + imports - exports - activités de l'aviation et de la marine ± évolution des stocks.

Définition par l'OCDE:

« Primary energy consumption refers to the direct use at the source, or supply to users without transformation, of crude energy, that is, energy that has not been subjected to any conversion or transformation process. » Source :Panorama des statstiques de l'OCDE, 2014, page 110.

L'énergie primaire fait référence à de l'énergie que l'on peut utiliser sans transformation, c'est-à-dire qu'elle n'a subi aucun procédé de conversion ni de transformation.

Définition par l'EUROSTAT:

« La production primaire est tout type d'extraction de produits énergétiques d'une source naturelle sous une forme utilisable. Il y a production primaire lorsque les ressources naturelles sont exploitées, par exemple dans les mines de charbon, dans les champs de pétrole, dans les centrales hydroélectriques ou lors de la fabrication de biofuels. La transformation d'énergie d'une forme en une autre, comme la production d'électricité ou de chaleur dans des centrales thermiques ou la production de coke dans des cokeries, n'est pas considérée comme une production primaire. » Source : http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Glossary:Primary_production_of_energy/fr

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)

2. Les sources d'énergie primaire

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).

Note sur les énergies renouvelables

A l'exception de la géothermie, toutes les énergies renouvelables proviennent directement ou indirectement de l'énergie du rayonnement solaire et de l'énergie gravitationnelle. Par exemple les vents et les courants marins résultent des interactions entre les échanges de chaleur et les forces de gravitation sur les grandes masses d'air et d'eau, tandis que la biomasse résulte de la croissance des végétaux que permet la lumière du soleil.

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.

1973

1990

2010

2011

2012

total en Mtep

6 107

8 782

12 717

13 113

13 371

pétrole

46,1%

36,8%

32,3%

31,5%

31,4%

charbon

24,6%

25,4%

27,3%

28,8%

29,0%

gaz

16,0%

19,0%

21,5%

21,3%

21,3%

nucléaire

0,9%

6,0%

5,6%

5,1%

4,8%

hydraulique et solaire

1,8%

2,1%

2,3%

2,3%

2,4%

biomasse

10,5%

10,3%

10,0%

10,0%

10,0%

autres

0,1%

0,4%

0,8%

1,0%

1,1%

  Tableau 2 : Origine de l'énergie primaire au niveau mondial.Source : OCDE 

  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 électronucléaire mesurée en kWh est celle fournie par les centrales. Quand on l'évalue en tep, comme équivalent de combustible fossile, certaines statistiques (notamment celles de l'IEA) tiennent compte de l'énergie dépensée dans les centrales nucléaires. Le rendement étant de 33 à 38% (rapport entre l'électricité fournie et l'énergie primaire consommée) la conversion usuelle 1 MWh = 0,086 tep (ou 1 tep = 38,5 MWh). (http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/name-31287-en.html, page 60)

Un certain nombre d'écarts de 10 ou 20% entre des statistiques indépendantes découlent de cette malheureuse double définition du rapport tep/kWh pour l'énergie électrique. En effet il devient impossible de faire une conversion simple d'unité pour un total d'énergie électrique si elle provient de différentes origines.

À ce sujet on pourra consulter un article de Roger Balian, ainsi que sa conférence « Concepts, énergie et entropie »

3. Consommation d'énergie

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 différentes flèches du diagramme étant quantifiées en Mtep, on pourra vérifier la cohérence (ou les écarts ?) entre les différentes quantités d’énergie indiquées avec les valeurs présentées par ailleurs dans l’article, en tableau ou en graphique.

Par exemple le total d’énergie primaire de 2010 évalué sur cette figure diffère de 1,3% avec la valeur donnée dans le tableau 1. On pourra également évaluer le rendement moyen global entre utilisation et production, prévu d’environ 30%.

Conclusion

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.