LES PERSPECTIVES MONDIALES DES TECHNOLOGIES ENERGETIQUES A L'HORIZON 2050 (WETO-H2) MESSAGES CLES L étude WETO-H2 a permis d élaborer une projection de référence du système énergétique mondial ainsi que deux scénarios additionnels, à savoir un scénario sous contrainte carbone et un scénario projetant le développement de l hydrogène. Ces scénarios ont servi à examiner les choix à gérer en matière de politiques technologiques et climatiques pour le prochain demisiècle. Toutes les projections à l horizon 2050 ont été réalisées avec un modèle de simulation du secteur énergétique mondial le modèle POLES qui décrit l évolution des systèmes énergétiques nationaux et régionaux et leurs interactions sur les marchés internationaux de l énergie, en tenant compte de contraintes de ressources et des politiques climatiques. L évolution du système énergétique mondial dans la projection de référence La projection de référence La projection de référence décrit une situation basée sur une poursuite des tendances économiques et technologiques actuelles, avec des contraintes à court terme concernant le développement de la production de pétrole et de gaz, et des politiques climatiques modérées, domaine dans lequel on suppose que l Europe conservera une certaine avance. Consommation énergétique mondiale La consommation totale d énergie dans le monde devrait passer de 10 Gtep par an à l heure actuelle, à 22 Gtep par an en 2050. À cette date, les combustibles fossiles représentent 70% de cette consommation (le charbon et le pétrole représentent 26% chacun, et le gaz naturel 18%) et les sources d'énergie non fossiles 30%; ce dernier pourcentage se divise à peu près également entre énergie renouvelable et énergie nucléaire. Une meilleure efficacité énergétique La taille de l économie mondiale en 2050 est quatre fois plus importante qu aujourd hui, mais la consommation mondiale d énergie n est multipliée que par 2,2. Cette amélioration considérable de l efficacité énergétique est due en partie à des modifications technologiques ou structurelles autonomes dans l économie, en partie à des politiques d efficacité énergétique, et en partie aux conséquences de la forte augmentation des prix de l énergie. Équilibre Nord-Sud en matière de consommation d énergie La demande d énergie augmente fortement dans les régions du monde en développement, où les besoins énergétiques de base sont loin d être satisfaits à l heure actuelle. Peu après 2010, la 1
consommation de ces pays dépasse celle des pays industrialisés et, en 2050, elle représente les deux tiers de la consommation mondiale. Profils de production du pétrole et du gaz La production de pétrole classique se stabilise après 2025 autour de 100 Mbl/j. Le profil s apparente plus à un plateau qu au pic qui fait aujourd hui l objet de tant de débats. L augmentation du total des hydrocarbures liquides, jusqu à 125 Mbl/j en 2050, est due aux filières nouvelles de production de pétrole. On constate la même tendance en ce qui concerne le gaz naturel, avec un décalage de près de dix ans. Prix du pétrole et du gaz Les prix du pétrole et du gaz naturel sur le marché international augmentent régulièrement, atteignant 110 $/bl pour le pétrole, et 100 $ pour le gaz 1 en 2050. Ces prix élevés sont principalement le reflet de la rareté croissante de ces ressources. Électricité: retour du charbon, envol des sources renouvelables et relance de l énergie nucléaire La croissance de la consommation d électricité suit le rythme de la croissance économique et, en 2050, la production totale d électricité est quatre fois plus importante que de nos jours. Le charbon redevient une source importante d électricité et est de plus en plus transformé grâce aux nouvelles technologies avancées. Le prix du charbon atteint selon les estimations 110 $/tonne en 2050 2. Les sources renouvelables et l énergie nucléaire connaissent à partir de 2020 une rapide croissance, qui se renforce encore à partir de 2030; ce qui implique un déploiement rapide des nouvelles technologies énergétiques, qu il s agisse de grands parcs éoliens en mer, ou de centrales nucléaires de 4ème génération 3. Émissions de CO 2 Le déploiement des sources d énergie non fossiles compense dans une certaine mesure la réintroduction du charbon en matière d émissions de CO 2, ces dernières augmentant presque proportionnellement à la consommation globale d énergie. Le profil d émission qui en résulte correspond à une concentration de CO 2 dans l atmosphère comprise entre 900 et 1000 ppmv en 2050. Ces chiffres dépassent largement ce qui est aujourd hui considéré comme une fourchette acceptable en vue d une stabilisation de la concentration. Le système énergétique européen dans la projection de référence Tendances en matière de demande d énergie La consommation totale d énergie primaire en Europe augmente légèrement, passant de 1,9 Gtep/an actuellement à 2.6 Gtep/an en 2050. Jusqu en 2020, la combinaison des différents combustibles primaires subit peu de modifications, exception faite du gaz naturel dont la 1 En dollars de 2005 2 Soit environ 22$ par baril d équivalent pétrole 3 Ce scénario suppose que les obstacles économiques et sociaux à l énergie nucléaires pourront être surmontés 2
consommation connait une croissance significative. Le développement des sources d énergie renouvelables s accélère ensuite, et l énergie nucléaire reprend de la vigueur. En 2050, les sources d énergie non fossiles, c est-à-dire nucléaires et renouvelables, permettent de satisfaire 40% de la consommation d énergie primaire, soit bien plus que les 20% actuels. La consommation d électricité suit le rythme de la croissance économique; le marché de l électricité conserve son dynamisme grâce aux nouvelles applications de l électricité, notamment dans le domaine des technologies de l information et de la communication. Émissions de CO 2 Des politiques climatiques modérées, associées aux nouvelles tendances en matière d'offre d électricité, permettent de faire en sorte que les émissions de CO 2 restent stables jusqu à 2030 et diminuent ensuite jusqu en 2050. À cette date, les émissions de CO 2 en Europe sont inférieures de 10% aux émissions actuelles. Production d électricité Grâce à des politiques climatiques relativement vigoureuses, en 2050 70% de la production d électricité européenne ne génère pas de CO 2 ; les sources d énergie nucléaire et renouvelables assurent 60% de la production totale d éléctricité et un quart de l énergie thermique est produite dans des infrastructures équipées de systèmes de capture et de stockage du CO 2. Production d hydrogène L hydrogène se développe à partir de 2030, avec des résultats modestes mais non négligeables: il assure en 2050 l équivalent de 10 % de la consommation finale d éléctricité. Un système énergétique mondial sous contrainte carbone Le scénario contrainte carbone Ce scénario explore les effets de politiques plus ambitieuses en matière de réduction des émissions de CO 2. L objectif de ces politiques est une stabilisation à long terme de la concentration de CO 2 dans l atmosphère autour de 500 ppmv d ici à 2050. Ce scénario suppose une action rapide des pays cités dans l annexe B, les pays émergents et en développement se voyant accorder plus de temps. Une réduction de moitié en Europe Dans le scénario contrainte carbone, les émissions mondiales de CO 2 restent stables entre 2015 et 2030 (à un niveau supérieur de 40 % à celui de 1990) et diminuent ensuite; cependant, en 2050 elles sont encore supérieures de 25 % à celles de 1990. Dans l UE des 25, les émissions en 2050 sont réduites de moitié par rapport à 1990; elles diminuent en moyenne de 10 % à chaque décennie. 3
Développement accéléré des combustibles non fossiles En 2050, la demande mondiale d énergie est inférieure de 3 Gtep/an par rapport au scénario de référence. À cette date, les énergies renouvelables et nucléaire permettent de satisfaire chacune plus de 20 % de la demande totale; les sources renouvelables assurent 30 % de la production d électricité et l électricité nucléaire près de 40 %. La consommation de charbon stagne, malgré la disponibilité de technologies de capture et de stockage du CO 2. En 2050, l accumulation du CO 2 stocké depuis notre époque jusqu à cette date équivaut à six fois le volume annuel d émissions actuel. Tendances énergétiques en Europe En Europe, la consommation totale d énergie reste pratiquement stable jusqu en 2030, mais augmente par la suite 4. Il s agit en quelque sorte d un phénomène statistique dû à l important apport de chaleur primaire nécessaire à la production d énergie nucléaire. En 2050 les sources renouvelables permettent de satisfaire 22 % de la demande d énergie en Europe, et le nucléaire 30 %, ce qui ramène la part des combustibles fossiles à moins de 50 % de la demande européenne. Les trois quarts de la production d électricité est issue du nucléaire et des sources renouvelables et la moitié de la production d électricité thermique est assurée dans des infrastructures équipées de systèmes de capture et de stockage du CO 2. L hydrogène fournit une quantité d énergie équivalant à 15 % de celle fournie par l électricité. En 2050, la moitié du parc immobilier est composé d immeubles à faible consommation d énergie, et un quart est composé d immeubles à consommation d énergie très faible 5. Plus de la moitié des véhicules sont à faible ou très faible taux d émissions (par exemple, véhicules électriques ou à hydrogène). Un système énergétique mondial avec déploiement de l hydrogène Le scénario hydrogène Ce scénario est un dérivé du scénario contrainte carbone, mais il implique également une série d avancées technologiques renforçant considérablement le rapport coût/efficacité des technologies de l hydrogène, notamment au niveau de leur utilisation finale. Les hypothèses concernant les progrès des principales technologies de l hydrogène sont intentionnellement très optimistes. Demande totale d énergie La demande totale d énergie en 2050 n est inférieure que de 8 % à celle de la projection de référence, cependant la combinaison des différents combustibles connait d importantes modifications. En 2050, la part des combustibles fossiles est inférieure à 60 %; et, parmi les 4 Cette augmentation est due principalement à l'importante percée de l énergie nucléaire. En effet, à cause de l efficacité comparativement faible des centrales nucléaires, l électricité d origine nucléaire requiert un apport d énergie primaire plus important que l électricité issue de combustibles fossiles ou renouvelables 5 Immeubles dont la consommation est divisée par 2 (faible consommation) ou 4 (très faible consommation) par rapport aux immeubles actuels 4
combustibles fossiles, la demande de charbon diminue presque de moitié par rapport au scénario de référence et ce, malgré l hypothèse d un coût plus faible de la capture et du stockage du CO 2. La part des énergies nucléaire et renouvelables augmente, notamment entre 2030 et 2050; cette augmentation est due en partie aux droits élevés d émission de carbone dans le monde et en partie à l augmentation de la demande d hydrogène. Production d électricité Le passage à une économie de l hydrogène donne lieu à de nouvelles transformations dans la structure de production, et la part de l énergie nucléaire atteint 38 %. La production d'électricité d'origine thermique continue à augmenter et est combinée à des systèmes de capture et de stockage du CO 2 ; en 2050, 66 % de l électricité issue de combustibles fossiles est produite dans des infrastructures équipées de ces systèmes, contre 12 % dans le scénario de référence. Production et utilisation de l hydrogène L utilisation de l hydrogène se développe considérablement à partir de 2030, stimulée par la réduction considérable du coût des technologies de production de l hydrogène et par l augmentation de la demande dans le secteur des transports. Entre 2030 et 2050, la production est multipliée par dix, jusqu à atteindre 1 Gtep/an. En 2050, l hydrogène permet de satisfaire 13 % de la consommation finale d énergie, contre 2 % dans la projection de référence. La part des énergies renouvelables dans la production d hydrogène s élève à 50 % et celle de l énergie nucléaire, à 40 %. Environ 90 % de l hydrogène est utilisé dans le secteur des transports. En 2050, la consommation d hydrogène dans ce secteur est cinq fois plus élevée que dans la projection de référence, et elle atteint 36% de la consommation du secteur. L hydrogène est utilisé dans 30 % des voitures particulières, et environ 80 % de ces voitures fonctionnent avec des piles à combustible; 15 % sont des véhicules hybrides à hydrogène et 5 % sont équipées de moteurs à combustion interne à hydrogène. Le système énergétique européen dans le scénario H2 Demande totale d énergie L énergie nucléaire couvre un tiers de la demande totale d énergie en Europe. Le pétrole, le gaz naturel et les énergies renouvelables en couvrent environ 20% chacun, et le charbon 6%. Production d électricité La part des combustibles fossiles dans la production d électricité diminue régulièrement et considérablement. L usage des systèmes de capture et de stockage du CO 2 se développe 5
fortement; en 2050, plus de 50% de l'électricité thermique est produite dans des infrastructures équipées de ces systèmes. Production et utilisation de l hydrogène La production d hydrogène augmente rapidement à partir de 2030, jusqu à atteindre 120 Mtep en 2050, soit 12 % de la production mondiale. L hydrogène permet de satisfaire 7 % de la consommation d énergie finale en Europe, contre 3 % dans le scénario de référence. En Europe, l hydrogène est principalement produit par électrolyse de l eau à l aide d électricité nucléaire. Le pourcentage d hydrogène produit à partir d énergies renouvelables est également considérable (40 % en 2050). Près des trois quarts de l hydrogène produit en Europe est destiné au secteur des transports. 6