Energie primaire et énergie finale

Energie finale : celle que l’on achète,  celle qui est utilisée par les consommateurs, telle que relevée par les compteurs : compteurs de la pompe à essence, compteur électrique, compteur à gaz. Ce n’est pas réellement l’énergie vraiment utile, puisque les moteurs des véhicules ont un rendement assez bas (moins de 30%). Mais elle est produite avec peu de pertes à partir du pétrole brut.  L’électricité, au contraire est le plus souvent utilisée avec des dispositifs à haut rendement (moteurs électriques, par exemple), mais il y a des pertes importantes lors de sa production (» entre 50% et 70%) dans les centrales thermiques ou nucléaires.

Energie primaire : celle qu’il a fallu utiliser pour obtenir l’énergie finale. Pour les carburants, par convention, l’énergie primaire est égale à l’énergie finale. Pour l’électricité vendue sur le réseau, en France, on utilise un coefficient 2,58 pour passer du kWh final au kWh primaire1. Ceci reflète les pertes d’énergie dans processus de fabrication de l’électricité. En effet, dans les centrales thermiques l’essentiel de la chaleur est perdue.

En 2006 la consommation mondiale d’énergie primaire s’est élevée à 11,8 Gtep (Gigatep = milliards de tonnes équivalent pétrole) et celle de l’énergie finale à 8,2 Gtep, soit une perte de plus de 30%. Un gain de 0,4% sur la production d’énergie primaire au niveau mondial représenterait autant d’énergie que ce consomment le parc automobile français. Il est donc important d’améliorer le rendement de transformation de l’énergie primaire vers l’énergie finale.

  1. Pour l’électricité, 1 kWh en énergie finale équivaut à 2.58 kWh en énergie primaire, voir « énergie primaire » dans le glossaire de l’ADEME : http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=-1&cid=96&m=3&catid=12843&p1=5&p2=12564 .
    Selon ces conventions, il faut 2,58*0,086 tep pour produire 1 kWh électrique final, soit 0,22 tep d’énergie primaire. []

Le stock des combustibles fossiles s’épuise

Les sources d’énergie actuelles proviennent de stocks qui ne se renouvellent pas.
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gars On brûle 13 milliards de litres de pétrole chaque jour dans le monde.

Soit  4 milliards de tonnes par an. En additionnant le gaz et le charbon, ce sont environ 12,7 milliard de « tonnes équivalent pétrole »  qui ont été consommés en 20101. C’est le double de la consommation de 1976.

CO2 et on rejette 1 000 tonnes de CO2 par seconde  !

Tous les combustibles fossiles ajoutent du CO2 à l’atmosphère 2

L’air contient du CO2 de façon naturelle, et il joue un rôle positif. Mais depuis le début de l’ère industrielle,  il y a environ deux siècles, on utilise une grande quantité de combustibles fossiles.

Quand on les fait brûler, ces combustibles rejettent l’énergie et  le carbone qu’ils avaient stockés. Leur carbone se combine à l’oxygène de l’air et forme du dioxyde de carbone (CO2), qui  est ajouté à l’atmosphère. A cause de la combustion du charbon, du gaz et du pétrole, le CO2 présent dans l’atmosphère a augmenté de 40%, et il commence à modifier le climat

Au niveau mondial, 30 milliards de tonnes de CO2sont rejetées chaque année dans l’air. En France,  ce rejet est de 6 tonnes par habitant et par an. Comme la Terre 3 ne peut en absorber  que 1,5 tonne, l’objectif, en France,  est de diviser par 4 nos émissions de gaz à effet de serre pour freiner le changement climatique.

origines L’origine lointaine des combustibles fossiles

Les combustibles fossiles ont été formés il y a des dizaines ou des centaines de millions d’années

Il y a très longtemps, alors que les hommes n’existaient pas encore, alors que les dinosaures n’existaient pas encore, il y a des centaines de millions d’années, une importante quantité de biomasse terrestre  (végétaux)  et marine (algues, le plancton marin, les petits animaux) a vu le jour.

Ces organismes ont besoin pour se développer,  de sels minéraux (les plantes les trouvent dans la terre), de l’air  (c’est là que se trouve le carbone sous forme de CO2) et de la lumière qui apporte de l’énergie 4. Une partie du carbone présent dans l’air s’est donc trouvé piégé dans la biomasse.

Ensuite, par endroit, une partie de la  biomasse morte a pu être recouverte, d’eau  ou de terre,  et  s’enfoncer progressivement dans le sol, à l’abri de l’air. Elle a été transformée sous l’effet de la température et la pression plus élevées sous Terre. Cela a pris des millions d’années (cliquer ici pour plus d’informations sur ces processus)

Selon la profondeur où elle est descendue, elle se trouve aujourd’hui sous  forme liquide, gazeuse,  ou solide :  pétrole, gaz naturel, charbon, ou autres produits moins purs si elle n’a pas été assez chauffée (cliquer ici pour plus d’informations sur les combustibles fossiles non conventionnels).  S’il se forme encore du charbon, du gaz ou du pétrole aujourd’hui, c’est à un rythme beaucoup trop lent pour remplacer ce que l’on utilise.

derrick Les stocks s’épuisent

Les sources d’énergies fossiles constituent donc des stocks  dans lesquels on puise pour assurer nos activités.  Comme ils ne se renouvellent pas, ils s’épuisent progressivement.  Les stocks de pétrole sont les premiers à s’épuiser.

Jusqu’au début des années 80, la quantité de pétrole découverte chaque année était supérieure à la consommation annuelle de pétrole.

Depuis les années 80, on n’a découvert que 3 champs de pétrole contenant plus d’un milliard de barils5 mais aucun d’entre eux n’est capable de produire plus de 200 000 barils/jour. Entre 1990 et 2000 les découvertes correspondaient à des réserves de 42 milliards de barils alors que la consommation durant la même période a été de 250 milliards de barils. Depuis cette période, excepté pour 2 années, la consommation mondiale a été tous les ans, supérieure aux quantités découvertes. On épuise donc lentement mais sûrement les réserves de pétrole conventionnel. On est dans la situation où les réserves connues de pétrole et de gaz  sont  comme une baignoire dans laquelle on puise sans arrêt. Mais le débit du robinet qui la remplit (ce que l’on découvre) est inférieur ce que l’on consomme.

Les gisements de pétrole et gaz conventionnels, extraits du sol de façon traditionnelle, commencent à s’épuiser.  D’autres ressources prennent le relais : pétrole et gaz non conventionnels (gaz de schistes aux USA notamment) qui demandent de nouvelles méthodes d’extraction, et les pétroles profondément enfouis sous les mers. Ils coûtent plus cher, sont plus risqués, et auront aussi une fin.

camenbert La domination des combustibles fossiles dans le monde

Plus de 80 % de l’énergie utilisée dans le monde provient  de ressources fossiles : le pétrole, le charbon et le gaz.

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La consommation énergétique mondiale est dominée par les combustibles fossiles que sont le pétrole, le charbon et le gaz. Ce sont des composés chimiques qui ont stocké de l’énergie solaire il y a des dizaines ou des centaines de millions d’années. Sans eux, la civilisation telle que nous la connaissons aujourd’hui ne serait pas la même. Charbon, pétrole et gaz représentent en effet 80 % de la consommation d’énergie mondiale qu’elle soit commerciale, c’est-à-dire avec échange d’argent, ou non commerciale comme le bois que l’on va ramasser gratuitement dans une forêt.

L’énergie non commerciale consiste essentiellement en bois de feu et déchets … qui sont largement utilisés dans les pays en voie de développement comme source d’énergie. Elle représente un peu plus de 10 % de l’énergie consommée dans le monde. Si l’on ne considère que l’énergie commerciale, la consommation mondiale en combustibles fossiles est proche de 85 %. C’est dire notre dépendance vis-à-vis de sources de sources d’énergies qui se sont rendues indispensables aux civilisations modernes.

Parmi les combustibles fossiles, 33 % sont du pétrole, 27 % du charbon et 20 % du gaz. Le pétrole domine pour plusieurs raisons. C’est un liquide,  pratique à transporter.  C’est une source d’énergie concentrée : environ 10 kWh par litre. Par rapport au bois sec, une même masse de pétrole contient environ 3 fois plus d’énergie. De plus, entre le puits de pétrole et son utilisation il n’y a pas trop de déperdition : pour obtenir 1 kWh disponible, il ne faut pas plus de 1,1 kWh, la différence  (0,1 KWh) étant consommée au cours des différentes étapes pour l’amener du puits au consommateur (extraction, transport, raffinage…)..

puce En France aussi

La France consomme elle aussi essentiellement des combustibles fossiles, en premier lieu du pétrole.

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L’énergie finale  –  celle que l’on paye : électricité, essence, fioul domestique, gaz en bombonne, bois …  se monte à  158 Millions de tonnes équivalent pétrole (Mtep) sont à 87 %  des énergies qui proviennent de stocks (énergies fossiles  67 % et  nucléaire 20 %). Seuls 13 % vient de sources renouvelables. C’est presque toute l’activité économique qui repose sur ce stocks d’énergie non renouvelables.

Par jour  et par personne, notre consommation d’énergie finale est de 7 kg équivalent pétrole, soit environ 80 kWh,   et c’est aussi la valeur moyenne de la consommation finale d’énergie en Europe.

Comme la France et la plupart des pays d’Europe  n’ont pas de ressources énergétiques suffisantes pour satisfaire ses besoins, ils doivent en  importer.  En 2011 la facture énergétique de la France a atteint 61,4 milliards d’euros, soit environ 1 000 € par personne. Cette dépense pour l’énergie achetée à l’étranger (pays du Golfe, Russie …) représente 88 % du déficit commercial de la France.

Il s’agit surtout  d’importations de pétrole (pour 80%). Pourtant, nous importons deux fois  moins de pétrole aujourd’hui qu’en 1973, 6 car  75 % de l’électricité française est produite par l’énergie nucléaire.

puce En France, 158 Mtep « finaux » correspondent à 266 Mtep « primaires », qui correspondent à peu près à ce qu’il faudrait utiliser comme pétrole ou gaz si le nucléaire et l’hydraulique n’existaient pas,   pour obtenir la même quantité d’énergie finale.

puce Références

  1. Chiffres clés et données statistiques

    []

  2. Les facteurs d’émission de dioxyde de carbone pour les combustibles Coeff CO2 Combustibles 080405 – Ademe []
  3. en fait, surtout l’océan []
  4. Le mécanisme s’appelle la « photosynthèse » []
  5. 1 baril vaut 159 litres []
  6. 134,9 millions de tonnes en 1973 contre 64,4 millions en 2011 []