Déchiffrer l'énergie
Benjamin Dessus
Belin
Introduction3
De quel débat parle-t-on ?
4
Une démarche ascendante
6
Partie 1 Des besoins de développement d'une société au bilan énergétique d'un pays9
Chapitre 1 Les besoins d'énergie11
L'exemple de la mobilité et du confort thermique
11
Quels sont les principaux besoins des ménages qui impliquent de l'énergie ?
12
Comment anticiper ces besoins ?
13
L'effet d'imitation13
L'inégalité des revenus14
Comment répondre à ces besoins par des services énergétiques ?
15
Le besoin de confort thermique15
Le besoin de mobilité quotidienne15
Et les besoins du secteur productif ?
17
Ne pas confondre besoins de services énergétiques et besoins d'énergie
19
Les besoins de l'avenir et la demande d'énergie
19
La poule ou l'oeuf ?
20
Chapitre 2 De l'énergie utile à l'énergie finale : les services énergétiques22
Qu'est-ce que l'énergie utile ?
22
Qu'est-ce que l'énergie finale ?
23
La conversion de l'énergie finale en énergie utile coûte-t-elle de l'énergie ?
23
D'où viennent ces différences importantes de rendement ?
24
Quel est l'impact des infrastructures sur la demande d'énergie finale ?
25
L'aménagement du territoire a-t-il un impact sur la demande d'énergie finale ?
26
Quel est l'impact du type de construction sur la demande d'énergie finale ?
27
Comment mesurer les consommations d'énergie finale ?
29
Que décrivent les statistiques de consommation finale d'énergie ?
31
Quels sont les indicateurs de performance énergétique ?
38
Peut-on mesurer la répartition des énergies finales par service énergétique et par secteur d'activité ?
39
Comment mesurer et prendre en compte les fluctuations de consommation d'énergie finale à différentes échelles de temps ?
42
Qu'est-ce qu'une monotone de puissance électrique ?
46
Chapitre 3 De l'énergie finale à l'énergie « primaire »48
Qu'est-ce que « l'énergie primaire » ?
48
Qu'est-ce qu'une filière énergétique ?
49
Les grandes filières énergétiques
50
Comment produire de l'électricité ?
51
Comment fonctionne une centrale nucléaire ?
52
Fission et réaction en chaîne52
Production de chaleur53
Production d'éléments radioactifs54
Production d'électricité54
Et les énergies renouvelables ?
55
Quelle quantité d'énergie primaire pour obtenir une unité d'énergie finale ?
55
Qu'est-ce que la cogénération et quel est son intérêt ?
55
Quel bilan entre le service rendu et l'énergie primaire ?
57
Chapitre 4 Déchiffrer un bilan énergétique60
Qu'est-ce qu'un bilan énergétique ?
60
Comment la France s'approvisionne-t-elle en énergie ?
63
Production nationale et importations d'énergie
65
Quelle est la consommation d'énergie primaire de la France ?
67
Produire et acheminer l'énergie jusqu'aux utilisateurs finaux : quelles « consommations intermédiaires » ?
68
Quelle est la consommation finale d'énergie de la France en 2011 ?
69
Que consomment les différents secteurs d'activité économique ?
70
Quel bilan énergétique pour la France ?
71
Un bilan plus précis
74
Quel est le bilan électrique de la France ?
76
Les limites et les lacunes des bilans énergétiques nationaux
79
Chapitre 5 Les chiffres-clés de la demande énergétique81
Quelles sont les consommations finales d'énergie dans l'ensemble du monde ?
81
Dans les pays de l'OCDE82
Dans les pays hors OCDE83
Dans les pays de l'Union européenne84
En France85
Quelles sont les intensités énergétiques finales dans les différentes zones ?
86
Quelles sont les consommations d'énergie primaire ?
87
Dans le monde87
Dans les pays de l'OCDE88
Dans les pays hors OCDE88
Dans les pays de l'Union européenne89
En France90
Quelles sont les intensités énergétiques primaires ?
91
Partie 2 L'offre d'énergie
les filières énergétiques et les questions d'environnement95
Chapitre 6 Des ressources énergétiques aux caractéristiques contrastées97
Qu'appelle-t-on ressources énergétiques de « stock » et ressources de « flux » ?
97
Quelle est la disponibilité spatiale des ressources énergétiques ?
98
Quid de la disponibilité temporelle des ressources énergétiques ?
100
Qu'est-ce que la « densité énergétique » d'une ressource ?
101
Comment définir la valeur énergétique des ressources ?
102
Chapitre 7 Ressources, réserves fossiles et fossiles, potentiels d'énergies renouvelables104
Ressources fossiles et fissiles : qu'est-ce qu'une réserve prouvée, une réserve probable ?
104
Que sont les « ressources non conventionnelles » d'hydrocarbures ?
108
L'offshore profond108
Les sables bitumineux109
Les schistes bitumineux111
L'huile et le gaz de « roche mère »111
Les gaz de charbon (ou « gaz de couche »)117
Les hydrates de méthane117
Épuisement des réserves et pic de production
118
Quel est l'état des réserves de charbon ?
119
Quel est l'état des réserves de pétrole ?
120
Quel est l'état des réserves de gaz naturel ?
121
Quel est l'état des réserves fissiles ?
121
Quels potentiels pour les ressources renouvelables ?
123
Quelles filières de production pour les renouvelables ?
124
Comment évaluer le potentiel des différentes filières renouvelables ?
126
Chapitre 8 Les filières de production d'énergie finale132
Quelles sont les principales filières de transformation des ressources en produits énergétiques finaux ?
132
Quelles sont les principales filières de production de combustibles ?
134
Quelles sont les principales filières de production de carburants ?
136
Quelles sont les principales filières de production de chaleur directe ?
139
Quelles sont les principales filières de production d'électricité ?
140
Qu'est ce que la coproduction et la co-alimentation ?
140
Chapitre 9 Gros plan sur la production électrique (hors nucléaire)143
Quelles sont les particularités des systèmes électriques au sein des systèmes énergétiques ?
143
Quelles sont les filières de production centralisée d'électricité ?
145
À partir de charbon145
À partir du gaz naturel149
Quelles sont les principales filières de production décentralisée d'électricité ?
151
À partir de moteurs à gaz en cogénération151
À partir de turbines à combustion151
À partir de mini et microturbines151
À partir de moteurs Stirling152
À partir de piles à combustible (PAC)152
À partir des énergies renouvelables153
À partir de biomasse161
À partir de chaleur géothermique162
Chapitre 10 La production d'électricité d'origine nucléaire165
Quels sont les principaux types de réacteurs nucléaires du parc mondial ?
165
Les quatre générations de réacteurs nucléaires166
Les réacteurs à eau pressurisée (REP)167
Les réacteurs à eau bouillante (REB)167
Les réacteurs de troisième génération : l'EPR169
Les réacteurs de quatrième génération170
Quelles sont les questions posées par le cycle de combustible ?
171
L'amont de la filière171
L'aval de la filière172
Retraiter les combustibles usés ?
173
Stockage définitif des déchets nucléaires ou entreposage pérenne ?
175
Comment et quand démanteler des installations nucléaires ?
177
Quels sont les risques d'accident et les problèmes d'environnement ?
179
Les risques d'accident majeur179
Les risques de prolifération181
Les risques liés aux déchets182
Quelles solutions pour l'avenir ?
182
La fusion et le réacteur ITER184
Chapitre 11 Le transport et la distribution de l'électricité188
Quelles sont les principales composantes du réseau français ?
188
Pourquoi utiliser des tensions différentes pour transporter et distribuer l'électricité ?
189
Comment gérer l'équilibre entre production et consommation d'électricité à tout moment et en tout lieu ?
193
Qu'est ce qu'un « réseau intelligent » ?
195
Les réseaux intelligents au service de qui et de quoi ?
196
Chapitre 12 Stockage et déstockage des produits énergétiques197
Comment stocker le gaz naturel ?
197
Le stockage aérien197
Le stockage souterrain198
Comment stocker de la chaleur ?
199
Le stockage par chaleur sensible199
Le stockage par chaleur latente199
Et le stockage de l'électricité ?
200
Le stockage électrochimique200
Les stations de transfert d'énergie par pompage (STEP)200
Le stockage d'air comprimé201
Le stockage par volant d'inertie202
Le stockage sous forme de gaz combustible, hydrogène ou méthane202
Chapitre 13 Les questions d'environnement204
À quelle échelle territoriale les dégâts environnementaux liés à l'énergie se situent-ils ? Du local au global
204
Quelles sont les principales sources de pollution atmosphérique liées à l'énergie ?
209
Les polluants chimiques
209
Les oxydes d'azote NOx209
Les oxydes de soufre SOx210
L'ozone210
Le monoxyde de carbone211
Les particules inhalables
211
Les particules radioactives
212
Quels sont les liens entre l'énergie et le réchauffement climatique ?
214
L'effet de serre214
Les changements climatiques215
Quel est le rôle des différents gaz à effet de serre ?
219
Quelle part des systèmes énergétiques dans les émissions de gaz à effet de serre ?
222
Quelles sont les émissions de gaz à effet de serre des énergies fossiles et de la biomasse ?
228
Les émissions de mise à disposition des combustibles et carburants228
Les émissions à la combustion des combustibles et carburants229
Les émissions totales des combustibles et des carburants230
Les émissions de la production d'électricité à partir de fossiles et de biomasse232
Les émissions de la production d'électricité renouvelable et nucléaire235
Les émissions de la mise à disposition d'électricité à l'usager237
Partie 3 L'économie des systèmes énergétiques241
Chapitre 14 Les prix et les coûts : de quoi parle-t-on ?243
Qu'y a-t-il derrière les prix et les coûts de l'énergie ou des économies d'énergie ?
243
Les coûts d'exploration245
Les coûts de production, de transport et de distribution245
Les rentes de situation246
La spéculation financière246
La fiscalité des pays consommateurs246
Des structures de coûts très diverses pour les différents produits énergétiques
248
Pourquoi et comment utiliser la notion d'actualisation pour calculer le coût de mise à disposition d'un produit énergétique ?
248
Qu'appelle-t-on « coût courant économique » d'un produit énergétique et pourquoi l'utiliser ?
252
Comment se comparent les coûts unitaires des filières de production d'énergie ?
254
Quel coût pour 1 MWh d'électricité issue de différentes filières de production d'électricité ?
256
D'un cycle combiné à gaz naturel256
D'un EPR258
D'une éolienne terrestre259
Quels enseignements tirer de ces comparaisons des coûts des filières de production d'électricité ?
260
Quels coûts pour une opération d'économie d'énergie ?
261
Pour l'isolation des combles d'une maison individuelle chauffée au fioul domestique262
Pour l'économie procurée par une chaudière à condensation versus une chaudière standard à gaz naturel262
Pour une pompe à chaleur air-air en substitution à des convecteurs262
Pour des ampoules basse consommation en remplacement de lampes à incandescence264
Pour l'achat d'un réfrigérateur de meilleure qualité énergétique265
Pour l'anticipation du remplacement d'un réfrigérateur encore en état de marche par un réfrigérateur de qualité A+++266
Pour l'achat d'un véhicule hybride plutôt qu'un véhicule à essence267
Chapitre 15 La face cachée des coûts270
Qu'appelle-t-on « externalités » ?
270
Quelles questions la prise en compte de ces externalité pose-t-elle ?
271
Des questions scientifiques271
Des questions méthodologiques271
Des questions économiques272
Des questions éthiques275
Comment prendre en compte les bénéfices cachés ?
276
Des bénéfices en emplois ?277
Des économies de devises ?280
Chapitre 16 Du coût des énergies à la facture énergétique283
Comment passer du coût des énergies à la facture des usagers ?
283
Quelles marges de manoeuvre pour les différents usagers, ménages, entreprises, collectivités ?
284
Chapitre 17 Les instruments régaliens et économiques d'une politique de l'énergie290
Quelle place pour les réglementations et les normes ?
291
Qu'appelle-t-on des « accords volontaires » ?
292
Les taxes : quels avantages, quelles limites ?
294
Les régimes de taxe affectée295
La taxe incitative296
De nouvelles formules de taxation ?
300
Que penser des « mécanismes de marché » ? systèmes de quotas et permis négociables ?
301
Que dire des incitations positives que sont les subventions, les bonifications d'intérêt, les crédits d'impôts ?
308
Quels rôles pour les États, les collectivités territoriales, les entreprises, les citoyens ?
314
Un État régulateur, animateur, garant du futur315
Les collectivités territoriales316
Les entreprises316
Les consommateurs et les citoyens317
Partie 4 Prospective et transition énergétique319
Chapitre 18 Du productivisme à la transition énergétique321
Le bonheur passe-t-il par la croissance indéfinie des besoins d'énergie ?
321
Les premiers doutes ?
322
Droit devant ?
325
Bouchons-nous les oreilles !
326
Le tabou nucléaire français écorné ?
332
Sous les pavés, quelles plages pour les scénarios Noé et 450 ppm ?
336
Que se passe-t-il en Europe et en France dans la décennie 2000-2010 ?
339
Le Grenelle de l'environnement change-t-il la donne en France ?
343
Quelle transition énergétique ?
345
Quatre trajectoires principales
347
1. DEC : Demande forte et décarbonisation par l'électricité348
2. DIV : Demande moyenne et diversité des vecteurs348
3. EFF : Efficacité énergétique et diversité des vecteurs349
4. SOB : Sobriété énergétique et sortie du nucléaire349
Comment se traduisent ces différentes trajectoires en termes de consommation énergétique finale en 2050 ?
350
Et en énergie primaire ?
351
Quid du respect de la consigne « facteur 4 » sur les émissions totales de gaz à effet de serre ?
352
Conclusion358
Le diagnostic est chaque jour plus chair et plus sombre
358
Comprendre la circulation des flux annuels d'énergie d'un pays, en commençant par leurs usages finaux, pour savoir comment agir !
359
Exprimer les politiques d'offre et de demande énergétiques avec les mêmes outils économiques
360
Les images du long terme
361
L'impuissance assumée des pouvoirs publics
361
Les raisons d'optimisme
362
Annexe 1 : Présentation officielle du Bilan énergétique de la France363
Annexe 2 : Des bilans énergétiques et électriques très divers365
Sigles, abréviations et molécules370
Glossaire371
Index373
Table des matières376