Résumé du cours des Mines de Jancovici

Jean-Marc Jancovici donne dans un cours de 20h à l’école des Mines Paris Tech les éléments clés permettant la compréhension du monde complexe de l’énergie. Ce document a pour objectif de résumer ce cours en retenant les informations essentielles et les bons ordres de grandeur.

1) Introduction

Jean-Marc Jancovici est ingénieur polytechnicien, président du think tank The Shift Project, associé fondateur de Carbone 4, cabinet de conseil spécialisé dans la stratégie bas carbone et l’adaptation au changement climatique.

Il est connu pour son travail de sensibilisation et de vulgarisation sur les thèmes de l'énergie et du climat.

Dans un cours de 20 heures donné à l’école des Mines Paris Tech, il donne les éléments clés et les ordres de grandeur à retenir permettant la compréhension du monde complexe de l’énergie. Il traite de façon macroscopique les différentes problématiques/thématiques liées à l’énergie :

  • La relation entre consommation énergétique et confort/mode de vie

  • La relation entre l’énergie et l’économie (entre CO2 et PIB)

  • Le caractère fini des ressources fossiles et les conséquences qui en découlent

  • Le changement climatique

  • Les différents modes de production d’énergie (les énergies renouvelables, l’énergie nucléaire, les énergies fossiles)

  • L’efficacité énergétique

  • L’impact de la démographie sur la consommation énergétique

  • Etc.

Ce document a pour objectif de résumer le raisonnement de Jean-Marc Jancovici développé dans son cours. Pour approfondir certaines problématiques, je vous encourage à voir son cours qui détaille chaque sujet avec une grande quantité d’informations sourcées.

https://www.youtube.com/watch?v=xgy0rW0oaFI&t=2813s

Le document est articulé de sorte à répondre aux questionnements suivants :

  • Qu’est-ce que l’énergie et pourquoi est-elle si importante ?

  • Quels sont les problèmes majeurs auxquels nous serons confrontés au 21ème siècle qui sont la conséquence de la consommation énergétique croissante dans le monde ?

  • Comment traiter ces problèmes ?

2) Introduction

2.1) Energie = confort

Evolution de la consommation d’énergie par personne depuis 1860 :

Sur ce graphique, on peut faire plusieurs remarques :

  • En 1860, l’énergie utilisée en majorité était le bois. L’exploitation du charbon avait également commencé. A cette époque, JMJ rappelle que le système était 100 % ENR (énergies renouvelables) avec aucun problème de changement climatique et peu de problèmes de ressources (à certains endroits, la ressource en bois était surexploitée).

  • Les hommes consommaient 4 fois moins d’énergie par personne qu’aujourd’hui. Ce chiffre de 4 fois moins peut paraître faible mais il ne faut pas oublier que la population a été multipliée par 10 en 2 siècles et que la plupart des systèmes ont une efficacité bien supérieure aux systèmes de 1860. Donc ce facteur 4 n’est pas révélateur de l’amélioration du confort de vie du citoyen d’aujourd’hui.

L’apparition des énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz) a modifié entièrement le mode de vie des hommes. Depuis 1860, la consommation énergétique par personne n’a cessé de croître. Grâce à cette augmentation, le confort de vie des hommes s’est accru fortement. Auparavant, la majorité de la population travaillait dans le secteur de l’agriculture. L’apparition des énergies fossiles abondantes et donc des machines a permis d’augmenter les rendements et les surfaces cultivées par agriculteur. Cela a poussé les Hommes à travailler dans le secteur des services, de l’industrie et du bâtiment. L’énergie abondante a permis l’apparition de vacances, de congés, de loisirs car les Hommes n’avaient plus besoin de travailler en permanence pour satisfaire leurs besoins primaires. Globalement, c’est cette énergie abondante qui a permis de multiplier la population par 10 en 200 ans.

2.2) L’économie pilotée par la consommation énergétique

JMJ montre (et c’est la base de son raisonnement) que le PIB/habitant est directement proportionnel à la consommation énergétique/habitant. Il explique que le PIB dépend de la consommation énergétique et non le contraire car le PIB représente l’activité et cette activité dépend de la quantité de flux physiques. Pour augmenter les flux physiques, il faut augmenter la consommation énergétique. Pour résumer, ce qui déclenche tout le processus, c’est le particulier qui a un besoin. Plus il a de besoin, plus la consommation énergétique nécessaire pour satisfaire son besoin est importante, plus il y a de flux physiques, plus il y a d’activité, plus il y a de PIB.

Augmentation des besoins du particulier >>> Augmentation de la consommation énergétique pour satisfaire ses besoins >>> Augmentation des flux physiques >>> Augmentation de l’activité à >>> Augmentation du PIB.

Le graphique ci-dessous vient à l'appui de ce raisonnement :

On remarque que le PIB en dollars constants augmente linéairement avec la consommation d’énergie.

2.3) Economie : la croissance c’est fantastique

L’économie telle qu’elle a été créée ne prend pas en compte les ressources finies de la Terre. C’est pourquoi le système actuel est basé sur une croissance infinie du PIB à hauteur de 2-3% par an. Jusqu’en 1975 cette croissance a bien eu lieu car la consommation énergétique (hors bois) a augmenté de 2.5%/an depuis 1850 comme le montre le graphique suivant. C’était possible grâce à l’énergie disponible de façon abondante.

Evolution de la consommation énergétique en kWh/personne depuis 1860 :

2.4) Premiers signes du caractère fini des ressources

Le graphique précédent montre également que l’augmentation de l’approvisionnement énergétique par personne a été réduite à partir de 1970.

La question des ressources a commencé à se poser avec le premier choc pétrolier (1973). Ce choc pétrolier est en partie la conséquence du pic de pétrole conventionnel qui a été atteint par les Etats-Unis en 1971 qui représentait 20% de la production de pétrole à ce moment (Source : BP Energy Charting tool). C’est le premier signal de la limite des ressources en matières premières.

De 1975 à 2000, la consommation énergétique par personne a stagné. La croissance/personne aurait dû stagner aussi puisque le PIB dépend directement de la consommation énergétique. Mais, pour les économistes, un monde sans croissance n’existe pas, il est trop fragile. Ils ont donc crée une croissance virtuelle que l’on appelle autrement « la dette ». Il faut avoir en tête qu’ici on parle de consommation énergétique par personne. Or, à cette époque, le taux d’accroissement naturel était important. Cela permettait, à consommation par personne constante, d’augmenter la consommation en valeur absolue et donc d’augmenter la croissance.

2.5) Emploi / chômage

Ce premier choc pétrolier est également à l’origine de l’apparition du chômage.

Tout d’abord il faut comprendre que la quantité de travail est directement proportionnelle aux besoins énergétiques donc à l’approvisionnement énergétique par personne. Tant que l’approvisionnement énergétique augmente plus vite que le parc de machines et l’efficacité des procédés, il y a du travail pour tout le monde. Pendant les 30 glorieuses, il y a très peu de chômeurs car le parc de machines et l’efficacité des procédés augmentent moins vite que l’approvisionnement énergétique par personne qui a explosé à cette époque.

Le choc pétrolier va inverser ce rapport : à ce moment, la taille des machines augmente toujours, ce qui améliore la productivité par emploi, mais l’approvisionnement énergétique par personne stagne voire décroit quelque peu, ce qui diminue le besoin énergétique soit la quantité de travail. La productivité par emploi augmente et la quantité de travail diminue. C’est ce qui explique l’apparition de chômeurs. Face à ce problème, 2 réponses sont possibles, soit on accepte qu’il y ait plus de chômeurs (France), soit on se sépare le travail et on accepte que le travail soit moins bien payé avec l’apparition d’emplois précaires (Allemagne, Angleterre, modèles libéraux).

2.6) Symptômes actuels de la raréfaction des ressources

L’apparition de la dette et du chômage sont les 2 premières conséquences de la limite des ressources. Le problème, c’est que ce ne sont pas les dernières car plus on avance, plus le stock de ressources en matières premières s’épuise.

En Europe, on voit déjà les premiers symptômes de la raréfaction des ressources : la consommation énergétique par personne baisse depuis 2005. C’est pourquoi la croissance est à un niveau faible malgré la création de la dette qui compense cette baisse. Cette diminution de la consommation par personne se traduit par l’augmentation de la pauvreté, des emplois précaires, du chômage, des dettes de plus en plus grandes pour les états européens.

La consommation énergétique mondiale par personne stagne depuis 2005. En valeur absolue, cette consommation énergétique augmente car la population augmente.

Ce qui maintient l’approvisionnement énergétique croissant, c’est le pétrole de schiste américain en forte hausse depuis 2010. Le pic de pétrole conventionnel a été atteint en 2007. (Pour plus d’informations, lire chapitre 3).

2.7) Conclusion du chapitre 2

Pour résumer, l’amélioration du confort de vie depuis 2 siècles et l’augmentation de la population qui atteint aujourd’hui presque 8 milliards (x10 en 2 siècles) sont les conséquences de la croissance. Cette croissance a été possible grâce à l’énergie abondante. Cette énergie a montré des premiers signes de raréfaction qui ont eu de grands impacts sur l’économie mondiale. Un tel mode de vie n’est pas durable.

Le chapitre suivant explique notre niveau de dépendance aux énergies fossiles et détaille l’évolution des stocks à laquelle on peut s’attendre dans les années à venir.

3) Les énergies fossiles

3.1) La dépendance aux énergies fossiles (même en France)

Nous avons vu au chapitre 2 que le PIB donc la croissance était directement dépendante de la consommation énergétique.

D’après le graphique ci-dessus, cette consommation énergétique dans le monde provient pour plus de 80% des énergies fossiles.

Même en France, un pays où l’électricité est pourtant décarbonée grâce au nucléaire, les énergies fossiles sont prépondérantes dans le bilan (pétrole dans le transport et l’agriculture et gaz dans le bâtiment et l’industrie).

3.2) Le pétrole, l’énergie de la mondialisation

Dans l’approvisionnement énergétique mondial, on s’intéressera plus à l’évolution du pétrole car le pétrole est l’énergie de la mondialisation :

  • Le pétrole, c’est 32% des consommations d’énergie dans le monde, le gaz 22% et le charbon 27%

  • Le pétrole est facilement transportable, c’est pour cette raison que 60% du pétrole consommé traverse au moins une frontière.

  • Pour transporter le gaz, c’est plus difficile, il faut le liquéfier. Seulement 30% traverse au moins une frontière.

  • Le charbon est une énergie domestique car moins dense énergétiquement donc son transport est moins rentable, seulement 10 % du charbon consommé traverse au moins une frontière.

On comprend facilement qu’excepté les pays qui ont des réserves de gaz et surtout de charbon, les autres pays sont dépendants du pétrole. Le secteur le plus dépendant du pétrole est le secteur des transports et sans transport, on peut difficilement envisager un monde mondialisé.

Ci-dessous, on trouve un graphique montrant que seulement 10 pays dans le monde ont la majorité des réserves mondiales de charbon :

Pour rappel, l’économie actuelle est basée sur la croissance. Cette croissance dépend de la consommation énergétique mondiale. La consommation énergétique mondiale est dépendante du pétrole. Donc, la croissance est dépendante du pétrole.

Comme on l’a montré dans le chapitre 2, la raréfaction du pétrole peut avoir une influence majeure sur l’économie mondiale.

3.3) Mais alors, où en sont les réserves de pétrole ?

Il faut savoir qu’il existe 2 types de pétrole : le pétrole conventionnel et le pétrole de schiste. Le pétrole conventionnel est le pétrole qui se trouve à moins de 500 m de profondeur. Le pétrole de schiste se trouve à plus de 500 m de profondeur. Il est bloqué par des couches imperméables qui l’empêchent de remonter. Pour récupérer ce pétrole, il faut fracturer la roche mère. C’est un procédé plus complexe et plus coûteux.

Le pic de pétrole conventionnel a été atteint en 2008 d’après l’Agence Internationale de l'Energie (Source : EIA World Energy Outlook 2018). La production de pétrole conventionnel a depuis décru de 2.5 millions de barils produits/jour. Cela représente une chute de 2.5% de la production annuelle de barils de pétrole car, aujourd’hui, le nombre de barils produits/jour atteint 100 millions. En ce qui concerne le pétrole conventionnel, on a bien eu une évolution en pic qui est désormais décroissante. Malgré des investissements toujours plus importants pour trouver de nouveaux gisements, le nombre de découvertes diminue. JMJ compare la chasse au pétrole à la chasse aux œufs de Pâques : au début on trouve les plus gros et les moins bien planqués et à la fin on galère pour trouver des petits.

Cependant, malgré cette baisse de production de pétrole conventionnel depuis 2007, la production mondiale de pétrole est encore en hausse. C’est « grâce » au pétrole de schiste américain qui a explosé depuis 2010. Le pétrole de schiste pose néanmoins question chez les spécialistes pour plusieurs raisons :

  • Depuis 2012, les investisseurs perdent de l’argent dans les projets de pétrole de schiste. Certains économistes parlent d’une bulle financière autour du pétrole de schiste car les investisseurs investissent de plus en plus mais ne récupèrent toujours pas les bénéfices. Pour récupérer leurs bénéfices, ils doivent investir encore plus. Cela est dû à la spécificité du pétrole de schiste qui nécessite de faire de nouveaux forages continuellement.

  • Les réserves de pétrole de schiste ne sont pas inépuisables. 30% du pétrole américain toutes catégories confondues provient du bassin permien. Les réserves de ce bassin sont estimées à 8 milliards de barils. Au rythme actuel de consommation, ces réserves seront épuisées dans 6 ans. D’un point de vue général, au rythme de consommation actuel, les réserves de pétrole de schiste américain seraient épuisées en 2027. (Source : article « Pétrole de schiste : Y a-t-il un marché pérenne » de Benjamin Louvet)

L’AIE a annoncé dans son rapport de 2018 que pour conserver une production croissante répondant aux besoins du marché, il faudrait que le pétrole de schiste triple sa production d’ici (2019) à 2025. L’AIE indique qu’il est peu probable que le pétrole de schiste y arrive seul.

3.4) Conclusion du chapitre 3

La croissance dépend du pétrole. L’augmentation actuelle de la production de pétrole est uniquement due au pétrole de schiste américain. La capacité du pétrole de schiste à compenser la réduction de pétrole conventionnel semble impossible sur le moyen terme. Il est donc très probable que le pic de pétrole soit atteint lors de la prochaine décennie. Le pétrole étant l’énergie de la mondialisation par ses caractéristiques uniques, cela impliquerait une contraction de l’économie lors de la prochaine décennie.

4) Le changement climatique

Au chapitre précédent, nous avons vu que la consommation énergétique croissante a eu des effets importants sur les stocks d’énergies fossiles. Cette consommation énergétique croissante a également conduit à une augmentation de la concentration des différents gaz à effet de serre notamment le CO2 qui intensifie le phénomène d’effet de serre et perturbe les cycles naturels du climat.

4.1) Effet de serre

L’effet de serre est un phénomène naturel réalisé par certains gaz dans l’atmosphère. Tout d’abord, les rayons du soleil viennent frapper la surface de la Terre (c’est du rayonnement infrarouge lointain). Les sols et les océans absorbent ce rayonnement et le réémettent pour partie dans l’atmosphère sous forme de rayonnement infrarouge proche. Les gaz à effet de serre situés dans l’atmosphère absorbent ce rayonnement infrarouge proche et le réémettent dans toutes les directions y compris dans la direction de la Terre. Ce phénomène crée un réchauffement de la température. Le phénomène d’effet de serre est tout à fait naturel. Sans lui, la température moyenne sur Terre serait de -18°C. Ce qui pose problème, c’est l’effet de serre supplémentaire induit par les gaz à effet de serre émis dans l’atmosphère par les activités de l’homme. Cet effet de serre d’origine anthropique n’était pas vraiment prévu dans « l’algorithme de la Terre ».

Cette augmentation d’effet de serre déséquilibre les cycles naturels et a de multiples conséquences : augmentation de la température atmosphérique, acidification des océans, fonte des glaciers, dilatation des océans, sécheresse, extinction de nombreuses espèces comme les coraux qui ne peuvent s’adapter à ces modifications, etc.

Pour le moment, les conséquences sur l’homme et son mode de vie sont peu visibles globalement même si certaines tensions commencent à apparaître. Les effets des sécheresses successives se font de plus en plus ressentir, certaines îles sont menacées par la montée des eaux, etc. Les conséquences restent surmontables mais le plus dur est à venir et pour plusieurs raisons :

  • Les émissions mondiales de GES n’ont jamais été aussi élevées (Source : BP Energy Charting tool)

  • Les GES restent longtemps dans l’atmosphère. Par exemple, si on arrêtait d’émettre du CO2 dès demain, dans 100 ans, il resterait 40% de CO2 d’origine anthropique et 10% dans 10000 ans. (Source : 5ème rapport GIEC)

  • Les politiques en matière de réductions des émissions de gaz à effet de serre ne sont pas à la hauteur des enjeux

4.2) Un indicateur : la température moyenne du globe

Pour évaluer l’augmentation de l’effet de serre d’origine anthropique, un indicateur a été retenu : la différence de température moyenne à la surface du globe entre la température moyenne aujourd’hui et la température moyenne entre 1850 et 1900 appelée température moyenne de l’ère préindustrielle. Cet indicateur est bien entendu imparfait et arbitraire mais il a le mérite de permettre de fixer des objectifs clairs et d’évaluer de façon simple et factuelle l’ampleur du changement climatique d’origine anthropique.

Les objectifs fixés par le GIEC (Groupe International d’experts de l’Evolution du Climat) sont clairs. Il faut limiter le réchauffement climatique à +2°C en 2050 puis en 2100 par rapport aux températures de l’ère préindustrielle.

Cependant, durant les cycles naturels de glaciation (période de 100 000 ans), la température moyenne varie de +/-5°C alors est-ce si grave si on fait +2°C ? Est-ce vraiment une augmentation de température sans précédent ?

4.3) Une augmentation de température trop rapide

Dans les 800 000 dernières années, l’augmentation de température la plus rapide a été de +1°C en 1000 ans (Source : Conférence Valérie Masson Delmotte, membre du 1er groupe de travail pour la rédaction du 5ème rapport du GIEC). En 2019, la température est déjà 1°C au-dessus de la température moyenne de l’ère préindustrielle (température moyenne entre 1850 et 1900). Si on parvient à limiter le réchauffement climatique à +2°C en 2050 et 2100, cela équivaudrait à une augmentation de 2°C en 2 siècles soit une augmentation de température 10 fois plus rapide que l’augmentation de température la plus rapide observée dans le dernier million d’année.

Voilà où est le problème. Cette évolution de température est tellement rapide que la majorité des écosystèmes et des cycles naturels ne pourront pas s’adapter.

Le graphique suivant illustre cet argument. Il montre l’évolution de la température depuis 1000 ans pour l’hémisphère nord.

Observations :

  • L‘augmentation de température sur les 100 dernières années est très rapide et marquée.

  • De 1000 à 1800, la température n’a cessé d’osciller de +/- 0.5°C. La tendance était même plutôt à une légère diminution de la température.

4.4) +2°C, est-ce vraiment différent ?

L’indicateur de température moyenne de l’atmosphère est un peu trompeur car une augmentation de 2°C ne semble pas être un changement révolutionnaire nécessitant tant de sacrifices. Cependant, la Terre est un immense écosystème dont l’équilibre est fragile. On ne sait pas à quoi peut ressembler un monde à +2°C, surtout avec une augmentation aussi rapide. Par contre, on sait à quoi ressemble un monde à -5°C par rapport à aujourd’hui avec une évolution lente de température :

Il est évident qu’un monde avec +5°C avec une augmentation rapide de la température, c’est la guerre mondiale avec des crises sanitaires, sociales, alimentaires, etc...

Liste non exhaustive des conséquences d’un réchauffement de +2 °C (Source : 5ème rapport GIEC):

  • Acidification des océans >>> destruction de la biodiversité marine

  • Dilatation des océans >>> montée des eaux

  • Fonte des glaciers et des calottes polaires >>> montée des eaux et fonte du permafrost qui augmentera à son tour la quantité de gaz à effet de serre (méthane notamment)

  • Perturbation des précipitations >>> modification des types de climat >>> destruction de la faune et la flore qui ont des capacités d’adaptation et de réaction faibles (arbres par exemple)

  • Sécheresses >>> augmentation du nombre de situation de stress hydrique >>> chute des rendements. Alors même que l’agriculture est pétrolo-dépendante, elle en aura encore plus besoin pour s’adapter à ces changements et assurer l’irrigation notamment.

  • Augmentation du nombre de jours chauds >>> Perturbation de la croissance des végétaux car la végétation arrête la photosynthèse pendant les périodes de canicule.

  • Diminution de la quantité d’eau potable provenant des glaciers

Les scientifiques mettent tout en œuvre pour que l’augmentation de température soit « limitée à 1.5°C et ne dépasse pas les 2°C ». Au-delà de 2°C, cela pourrait déclencher des rétroactions positives incontrôlables et difficiles à modéliser. On pourrait atteindre un point de non-retour.

4.5) Limiter le réchauffement d’origine anthropique à +2°C, est-ce atteignable ?

Différents scénarios, différentes conséquences :

Le GIEC a modélisé différents scénarios en fonction des émissions que l’Homme émettra dans les prochaines années. Il y a 4 scénarios : RCP 2.6 ; RCP 4.5 ; RCP 6.0 et RCP 8.5 (Ces chiffres correspondent au forçage radiatif d’origine anthropique exprimé en W/m²).

Sur le graphique suivant, l’évolution de la température moyenne en fonction des différents scénarios d’émissions est présentée :

Sur ce graphique, il faut bien prendre en considération que c’est l’évolution de température par rapport à 1986-2005 et non par rapport à l’ère préindustrielle. Il y a donc un décalage de 0.6°C à ajouter. Sur ce graphique, on voit que le scénario RCP 2.6 permet de limiter le réchauffement à 1.5°C en 2050 avec une stabilisation jusqu’en 2100.

On voit également que le scénario RCP 8.5 conduirait à une augmentation de +2.5°C en 2050 et jusqu’à +4.5°C en 2100.

Le scénario à viser est le scénario RCP2.6. A quelle évolution des émissions de gaz à effet de serre ce scénario correspond ?

Le graphique suivant détaille chaque scénario d’émissions de gaz à effet de serre (GES) :

Le scénario RCP 2.6 correspond à une réduction des émissions de l’ordre de 45% d’ici 2030 et à une division par 3 d’ici 2050. Diviser par 3 les émissions mondiales revient à faire passer ces émissions de 60 milliards de GteqCO2 à 20 milliards de GteqCO2, soit environ 2 teqCO2 pour 9 milliards d’habitants. Aujourd’hui, l’impact carbone d’un français moyen est de 12 teqCO2/an. Il doit donc diviser par 6 ses émissions.

Le scénario RCP 8.5 correspond lui à un scénario où aucun effort sur les émissions est réalisé et où la croissance économique et donc l’augmentation de consommation énergétique est la même qu’aujourd’hui.

Les scénarios RCP 4.5 et 6.0 correspondent à des scénarios où les émissions de gaz à effet de serre à la fin du siècle se sont stabilisées à des valeurs qui sont dans les mêmes ordres de grandeur que les valeurs actuelles.

4.6) Conclusion du chapitre 4

Si d’ici 2050 la population mondiale n’a pas divisé par 3 ses émissions, le réchauffement climatique pourrait être de 2°C à ce moment et s’accroître ensuite. Un réchauffement de plus de 2°C conduirait à des crises mondiales sans précédent de tout type (crise alimentaire, crise migratoire, etc.) qui engendreront certainement des affrontements militaires. A titre d’exemple, l’apparition de Daesh dans le Moyen Orient est une conséquence d’une crise alimentaire suite à une sécheresse dans cette région.

Ce chapitre nous apprend également que le climat est un système avec beaucoup d’inertie. Les changements climatiques ne sont pas spectaculaires à court terme et il est difficile d’imputer les évènements climatiques extrêmes au changement climatique d’origine anthropique. A titre d’illustration de cette inertie, la différence de température en 2050 entre le scénario RCP 2.6 et le scénario RCP 8.5 est « seulement » de 1°C mais elle devient ensuite bien plus importante. En 2050, si la trajectoire d’émissions que nous avons choisie est celle du scénario RCP 8.5, il sera trop tard pour agir. Des crises mondiales apparaîtront et le point de non-retour sera certainement atteint. Le climat mondial évolue selon des cycles lents qui sont difficiles à appréhender par l’Homme. Les efforts qu’il effectue ne sont pas visibles à court terme. C’est l’une des raisons qui explique la difficulté de l’Homme à agir à la hauteur de l’enjeu.

Pour résumer, si aucun effort n’est réalisé sur les émissions de gaz à effet de serre d’un point de vue mondial, à court terme (1-5 ans), le réchauffement climatique ne représente pas un danger imminent mais à moyen terme (10-30 ans) il est probable qu’il soit à l’origine de crises majeures mondiales et à long terme (50-100 ans), il est certain qu’il sera à l’origine de crises majeures mondiales.

5) Diagnostic : Houston, on a 2 problèmes

Le confort de vie d’un humain est directement proportionnel à sa consommation énergétique (en kWh). Dans le monde, la consommation d’énergie provient pour plus de 80 % des énergies fossiles.Or ces énergies se raréfient.

Il sera impossible d’utiliser de façon croissante ni même constante les ressources fossiles pour conserver voire augmenter notre confort de vie moyen.

Ce constat est vrai à l’échelle mondiale mais il est aussi vrai à l’échelle nationale : l’économie étant mondialisé, tout le monde sera impacté tôt ou tard.

  • Premier problème : La raréfaction des ressources

D’autre part, l’exploitation massive et croissante des ressources énergétiques fossiles (pétrole, gaz, charbon) est à l’origine de l’augmentation de la concentration des différents gaz à effet de serre notamment le CO2. Cela intensifie le phénomène d’effet de serre et perturbe les cycles naturels du climat. Le changement climatique qui en découle peut avoir des conséquences dramatiques si nous le négligeons et ne réduisons pas drastiquement nos émissions de gaz à effet de serre.

  • Deuxième problème : le changement/réchauffement climatique

Afin de limiter le réchauffement climatique d’origine anthropique à +2°C, il faut diviser par 3 nos émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050. Cette division passera forcément par la réduction de la consommation d’énergies fossiles. Si on ne change pas notre mode de consommation, nous serons confrontés à des problèmes climatiques majeurs.

Tôt ou tard, nous serons également confrontés à la raréfaction des ressources fossiles et plus précisément la raréfaction du pétrole. A terme, notre consommation en énergie fossile va forcément diminuer que ce soit choisi ou imposé.

Pour la suite, on retiendra un seul objectif : diviser par 3 les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050.

6) L’équation de Kaya

La quantité d’émissions de GES (exprimée en TeqCO2) dépend de différents facteurs exprimés dans l’équation de Kaya :

Pour analyser comment on peut diviser par 3 ces émissions, on va étudier chaque terme un par un.

6.1) Premier facteur : la population

Il est évident que le nombre d’habitants sur Terre n’est pas un levier majoritaire de réduction des émissions de gaz à effet de serre. C’est néanmoins un facteur sur lequel il est important de travailler. La Terre, ayant des ressources finies, ne peut pas accueillir un nombre infini d’habitants. On observe déjà des difficultés pour nourrir et loger 8 milliards d’humains. Des mesures peuvent être mises en œuvre (éducation des femmes, planification familiale) pour réduire le taux d’accroissement naturel dans les pays en voie de développement notamment. Des politiques étatiques plus agressives pourraient être efficaces comme la politique de l’enfant unique ou la suppression des aides à partir du troisième enfant par exemple. Néanmoins, ce type de politique à l’échelle mondiale est difficile à imaginer pour le moment. Les projections basses prévoient une population de 9 milliards d’habitant à horizon 2050. Il semble difficile d’agir de façon significative sur ce paramètre.

6.2) Deuxième facteur : la production par personne

La production par personne est exprimée en $/habitant. Elle correspond donc au PIB mondial.

L’économie mondiale recherche un taux de croissance annuel de 2%. 2% de croissance pendant 30 ans, ça revient à doubler le PIB en 30 ans donc doubler la consommation énergétique.

Selon les économistes (et les politiciens par la même occasion) ce paramètre est non-négociable, il faut de la croissance.

En admettant une population constante (en ordre de grandeur) et un PIB/pers qui fait x2 en 30 ans, il faut désormais diviser par 6 les émissions en jouant sur les 2 facteurs restants.

6.3) Troisième facteur : l'intensité énergétique de l'économie

L’intensité énergétique peut s’exprimer en kWh/$. Améliorer l’intensité énergétique signifie consommer moins d’énergie tout en conservant le même service. L’intensité énergétique renvoie donc à l’efficacité énergétique.

On peut citer différentes mesures d’efficacité énergétique :

  • Isolation des bâtiments

  • Amélioration des procédés industriels

  • Amélioration de l’efficacité des équipements

Les mesures d’efficacité énergétique correspondent typiquement au travail des ingénieurs.

Alors, les ingénieurs sont-ils efficaces ?

Le graphique suivant montre l’évolution de l’efficacité énergétique en kWh d’énergie primaire/$ constant depuis 1965.

Le graphique montre qu’en 50 ans, l’efficacité énergétique a permis une diminution de 33% du nombre de kWh/$ et en 20 ans, une diminution de seulement 10%.

Il est inimaginable que l’efficacité énergétique permette de diviser les émissions par 2 au minimum en 30 ans. Surtout que plus on améliore l’efficacité énergétique, plus il est difficile d’être encore plus efficace. L’efficacité énergétique aura donc un impact marginal sur les émissions de gaz à effet de serre mondiales.

Remarque personnelle :

L’efficacité énergétique implique souvent un effet pervers appelé le paradoxe de Jevons (effet rebond): si un système est plus efficace d’un point de vue énergétique alors le besoin augmente car les Hommes réagissent en pensant qu’ils peuvent consommer plus.

Exemple de la voiture : l’efficacité énergétique augmente : à poids identique, on a divisé par 2 la consommation des voitures depuis 50 ans. On consomme moins au km donc on a fait des voitures plus grosses et plus lourdes donc la consommation au km n’a pas diminué.

Autre exemple : L’hyperloop. Ce système de train ultrarapide (800 km/h) et peu émissif en carbone (tel qu’il est vendu) qu’Elon Musk cherche à développer pourrait être un exemple d’efficacité énergétique. Mais, avec cette innovation, certaines personnes envisagent par exemple de vivre au Texas et de travailler dans la Silicon Valley (3000 km de distance).

Cela montre que quand un système est plus efficace, la réaction naturelle d’une personne lambda est d’augmenter son besoin.

Ce paradoxe de Jevons a tendance à augmenter le besoin donc augmente le deuxième facteur : la production par personne.

Pour résumer, l’efficacité énergétique ne permettra pas de réduire de façon significative les émissions de gaz à effet de serre.

Le quatrième facteur peut-il diviser par 6 les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050 ?

6.4) Quatrième facteur : la décarbonation de l’énergie

Jouer sur le nombre de CO2/kWh revient à utiliser des sources décarbonées d’énergie. Nous recherchons une énergie qui permettrait de conserver une croissance économique donc une augmentation de la consommation énergétique par personne tout en divisant par 6 les émissions de CO2 dans l’atmosphère.

Pour cela, il convient d’identifier quelles énergies émettent le moins de gaz à effet de serre.

Les valeurs obtenues sur le graphique ci-dessus peuvent être un peu différentes en fonction de la source.