Le rapport « BP statistical review » 2018 (suite) : l’électricité

Par MD

Cet article fait suite à un article publié le 06 juillet sur ce site qui traitait de l’énergie en général telle qu’elle ressort des données statistiques publiées par BP.[1]. On s’intéresse cette fois plus spécifiquement à l’électricité. On a déjà signalé que l’édition 2018 de BP comportait des nouveautés par rapport aux précédentes : d’une part le détail des différents combustibles utilisés pour produire l’électricité, d’autre part les données relatives à la production et aux réserves de métaux spéciaux(« key materials ») utilisés notamment dans les batteries (cobalt, lithium, graphite, terres rares).

Principales conclusions.

 L’engouement actuel pour les énergies intermittentes(éolien et solaire) ne doit pas masquer un certain nombre de réalités ; on n’en citera que trois :

1/ Les réserves de charbon sont encore très abondantes, accessibles et presque illimitées à vue humaine, notamment dans des régions qui ont besoin de s’électrifier à marche forcée pour sortir leurs populations de la pauvreté. La conséquence va de soi.

2/Le développement récent et rapide des énergies intermittentes s’est fait jusqu’à présent surtout au détriment du nucléaire et de l’hydraulique, alors que leur objet était de supplanter les énergies fossiles.

3/ Si l’on met à part la Chine dont les motivations sont spécifiques, le développement des énergies intermittentes apparait en grande partie comme localisé dans des pays nantis, qui peuvent se permettre des expérimentations et en supporter le prix.

1. Energie primaire et électricité.

 Le graphique ci-dessous montre les évolutions respectives : de la consommation d’énergie totale, de l’énergie utilisée pour produire de l’électricité[2], et du pourcentage correspondant.

On voit que la part de l’électricité dans l’énergie totale est en augmentation régulière, résultat de l’électrification progressive des pays émergents. Dans ces pays, l’électricité remplace peu à peu les énergies traditionnelles notamment pour les besoins domestiques.

En une trentaine d’années, les besoins en énergie primaire ont ainsi été multipliée par 1,8 et l’énergie consacrée à l’électricité par 2,4. Le pourcentage de l’énergie consacrée à l’électricité est passé de 32% à 43% (« plus de 40% » confirme BP dans le rapport).

2. Production d’électricité.

 2.1 Evolution dans le temps

Les trois graphiques ci-après illustrent l’évolution de la production d’électricité (en TWh) et sa répartition entre les différents types d’énergies.

Ensemble des énergies électriques.

Détail des énergies électriques non fossiles.

Graphique simplifié exprimé en pourcentages

(Le terme « intermittentes » désigne l’ensemble éolien + solaire)

Il est intéressant de comparer les situations respectivement en 1990 (année souvent prise comme référence dans les accords internationaux sur le climat) et 2017.

Entre 1990 et 2017, la production d’électricité a été multipliée par 2,15. Tous les types d’énergies se sont développés, mais à des rythmes diversifiés. Si on raisonne, non en valeurs absolues mais en parts de marché :

• la part du charbon a légèrement augmenté ;
• la part de l’ensemble pétrole + gaz a légèrement augmenté, mais le pétrole a été largement supplanté par le gaz ;
• au total, la part des énergies fossiles est passée de 64,2% à 65,4%, après avoir marqué un palier au-dessus de 67% entre 2005 et 2014 (comme l’illustre le graphique simplifié) ;
• les énergies intermittentes se sont considérablement développées et représentent actuellement 6,1% de la production alors qu’elles étaient inexistantes en 1990.
• tout se passe comme si le développement des énergies intermittentes avait été acquis au détriment, non des énergies fossiles comme il était espéré, mais de l’hydraulique (passée de 18,2% à 16%) et surtout du nucléaire (passé de 16,8% à 10,4%).

2.2 Emissions de CO₂.

BP ne recense que les émissions globales liées à la combustion des énergies fossiles, sans distinguer la part de la production électrique dans cet ensemble ; quelques calculs simplifiés semblent montrer que cette part est inférieure à 30%, peut-être de l’ordre de 28%. Des chiffres mieux fondés existent dans d’autres publications.

2.3 Répartition géographique de la production.

Le premier graphique indique comment a évolué la production d’électricité : respectivement dans les pays de l’OCDE, et dans le reste du monde.

Le second graphique donne un aperçu plus détaillé pour quelques grands pays ou régions du monde.

Le fait remarquable est que, dans les pays développés, la production d’électricité a cessé d’augmenter depuis plus de dix ans. Il y a différentes raisons à cela, dont le fait que l’électrification de leurs territoires y est de longue date achevée. Par contre, l’électrification du reste du monde continue de progresser : le cas de la Chine est exemplaire de ce point de vue.

3. Les énergies intermittentes.

 3.1 Production : répartition géographique.

Les énergies intermittentes (éolien et solaire) méritent un traitement particulier, en raison de la place qu’elles occupent dans le discours public, ainsi que de leur développement récent et spectaculaire.

On a vu précédemment qu’elles occupaient une place encore modeste dans le mélange électrique mondial (4,4% pour l’éolien et 1,7% pour le solaire). Mais les chiffres mondiaux dissimulent une disparité considérable entre les différents pays du monde. C’est ce qu’illustrent les deux graphiques ci-après, où les pays figurent par ordre décroissant de volumes de production(TWh) et de pourcentages de la production mondiale. Ainsi, pour l’année 2017 :

• en éolien, 3 pays (Chine, USA, Allemagne) assurent 58% de la production mondiale et les 12 premiers pays, 85% de la production.
• en solaire, 4 pays (Chine, USA, Japon, Allemagne) assurent 69% de la production mondiale, et les 10 premiers pays, 86% de la production.

On observera que la France se situe dans les deux cas dans le « top 9 » des pays producteurs d’électricité intermittente [3].

Enfin le tableau fournit la liste des pays classés par ordre décroissant de la part de production électrique intermittente par rapport à leur production électrique totale.

 3.2 Capacités ou puissances installées.

Les graphiques ci-dessous indiquent les puissances installées chaque année, en distinguant les quatre premiers producteurs et le reste du monde. En éolien, la puissance installée semble se stabiliser à environ 45 à 50 GW supplémentaires par an(après un pic en 2015). En solaire, la puissance installée continue à augmenter (100 GW supplémentaires en 2017) surtout en Chine.

3.3 Facteurs de capacité.

Dans le discours public, on confond très souvent production et puissance installée [4]. Or, du fait de l’intermittence du vent et du soleil, l’éolien et le solaire ne produisent annuellement qu’une faible fraction de ce que supposent les puissances installées. Le facteur de capacité ou facteur de charge est le rapport entre la production annuelle réelle (TWh) et une production théorique qui serait la capacité installée (GW) multipliée par 8 760 heures. Ce facteur de capacité est actuellement le suivant :

• éolien : 0,26 au niveau mondial, variable de 0,20 à 0,35 selon les pays (et la proportion d’installations en mer) [5];
• solaire : 0,14 au niveau mondial, variable de 0,10 à 0,25 (exceptionnellement 0,30) selon les pays.

Pour un pays donné, ces facteurs sont restés stables durant ces quelques dernières années. Mais il faut noter que les installations de production sont en moyenne relativement récentes, donc que les effets du vieillissement et de l’indisponibilité ne sont pas encore décelables. En effet les installations obsolescentes sont très largement éclipsées par les installations neuves en raison de l’accroissement du parc. On peut d’ailleurs calculer grossièrement l’âge moyen des installations à partir de la chronique annuelle des capacités ; au niveau mondial, on aboutit aux âges moyens suivants : éolien, 6 ans ; solaire, 4 ans, à comparer avec les durées de vie – souvent évoquées – d’une vingtaine d’années.

4. Métaux spéciaux.

 Il s’agit de produits minéraux devenus indispensables aux technologies nouvelles, essentiellement aux batteries. Ils sont très inégalement répartis à la surface du globe et sont présents dans les sols en proportions relativement faibles, ce qui nécessite pour leur extraction d’importants mouvements de terres. On ne donnera ici qu’un aperçu sommaire des données de production, dont BP fait état pour la première fois dans son recueil. Quatre produits sont répertoriés : Cobalt, Lithium, Graphite et « Terres rares ».

Le graphique ci-dessous montre l’évolution de ces productions, dont la croissance paraît s’être stabilisée ces dernières années.

Enfin, le graphique ci-dessous illustre la répartition géographique très contrastée des productions (année 2017).

Les réserves, dont la répartition ne doit pas être très différente de celle des productions, restent très incertaines comme le reconnaît BP dans ses commentaires. Les nombres d’années de réserve calculés par BP varient de 52 années pour le Cobalt à plusieurs centaines d’années pour les autres produits. Tout pronostic sur l’épuisement de ces ressources serait prématuré et hasardeux. D’ailleurs, les risques attachés à cette très inégale répartition sont pour les pays importateurs une puissante incitation à rechercher, soit de nouveaux gisements, soit des produits de substitution, soit encore des procédés de recyclage. Comme l’écrit BP : « Watch this space ». On ne s’étendra pas davantage sur cette question, qui justifierait un développement particulier.

[1]Comme dans l’article sur l’énergie, on s’en tiendra strictement aux données fournies par BP, à l’exclusion d’autres sources d’informations, comme par exemple celles de la Banque mondiale concernant les populations et les PIB.

[2] Les méthodes de conversion de l’énergie (Mtep) en électricité (TWh) sont conventionnelles et différent selon les organismes. Pour sa part, BP utilise la méthode de l’équivalent à la production : pour les productions non fossiles, l’équivalence retenue est de 4,419 TWh pour 1 Mtep. C’est cette valeur qui a été retenue pour établir le graphique.

[3] Pour un pays qui représente 0,8% de la population mondiale, 0,4% des terres émergées et 1% des émissions de CO₂, ce rang semble honorable.Certains pensent que ce n’est pas assez.

[4] Parfois de propos délibéré.

[5]BP ne distingue pas entre installations terrestres et installations en mer.