Energie : retour aux réalités (3)

Par MD

Introduction
Voici le troisième et dernier des articles consacrés à l’analyse et à l’illustration de quelques aspects du document de référence annuel Statistical review of world energy publié par BP le 28 juin 2022 et de sa base de données. Après la consommation et les réserves d’énergies, on examine le cas de l’électricité. C’est à raison que BP accorde une place majeure à la production et à la consommation d’électricité, les évolutions dans le temps selon les régions du monde et les sources d’approvisionnement dans leur grande diversité. En effet, parmi les inégalités et les carences qui affectent la population mondiale, l’accès à l’électricité est un facteur discriminant fondamental : il détermine la qualité de vie, la santé, l’instruction et l’information, et en fin de compte le désir de vivre et de rester au pays. Il est donc naturel que tous les États du monde aspirent à disposer d’une électricité adéquate, constamment disponible et bon marché.

Les productions et les consommations d’électricité sont exprimées en wattheure et multiples (mégawattheure MWh et térawattheure TWh).

Production d’électricité par habitant.
Le graphique ci-dessous est un échantillonnage montrant les écarts considérables qui existent entre pays et groupes de pays. On voit à quel point certains continents sont encore loin des standards des pays occidentaux : remarquer par exemple la différence entre OCDE et non-OCDE (en pointillés), Chine et Inde, et surtout la position de l’Afrique (0,7 MWh/habitant en moyenne, dix fois moins que l’Allemagne). On retrouverait une hiérarchie peu différente concernant les consommations d’énergie en général, et d’autres indicateurs économiques.

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Evolution de la production électrique par régions du monde.<
Le graphique ci-dessous illustre l’évolution de la production électrique entre 1990 et 2021. On voit que les pays de l’OCDE (à laquelle appartiennent presque tous les États de l’Union européenne) ont stabilisé leur production et leur consommation depuis une quinzaine d’années (l’OCDE est mise en évidence par une trame hachurée sur le graphique). La croissance se situe désormais au sein des pays en développement. La Chine a connu un progrès spectaculaire, au point que l’ensemble de sa population bénéficie maintenant d’un raccordement aux réseaux, avec une électricité généralement fiable autant que l’on sache. L’exemple de la Chine préfigure l’avenir.image002

Evolution de la production électrique par types d’énergies.
Le graphique ci-dessous illustre l’évolution de la répartition de la production électrique selon les sources d’énergies utilisées. Les énergies fossiles (essentiellement charbon et gaz) ont tendance à se stabiliser en volume depuis quelques années. Les énergies intermittentes (éolien et solaire) sont en forte progression.image003Il est intéressant de comparer les « mix » électriques entre 1990 (année de référence) et 2021. En trente ans, la production électrique a été multipliée par 2,4. En pourcentages, le charbon a conservé sa position largement majoritaire, le gaz a supplanté le pétrole et l’ensemble des énergies fossiles est passé de 64% à 61% du mix. Toujours en pourcentages, les énergies intermittentes ont surtout « mordu » sur le nucléaire et l’hydraulique, tout aussi peu émetteurs de CO: c’est ce qui explique que les émissions ne diminuent pas, comme on l’avait déjà constaté.image004image005

Echanges internationaux.
Comme l’électricité n’est ni stockable à grande échelle ni transportable à très longues distances, elle est le plus souvent consommée sur place, parfois échangée entre pays limitrophes grâce à des réseaux d’interconnexion : c’est notamment le cas en Europe où le marché est actif, avec des évolutions horaires de cours parfois erratiques surtout depuis l’essor des productions intermittentes. Mais il n’existe pas de marché mondial de l’électricité contrairement aux autres énergies.

Disponibilité des minéraux spéciaux dits « critiques ».
Depuis l’édition 2019, BP fournit des données concernant certaines matières minérales de plus en plus utilisées dans le domaine énergétique, pour la fabrication de batteries de voitures électriques et hybrides, de panneaux photovoltaïques, d’éoliennes, de moteurs électriques, etc. Le graphique ci-dessous montre l’évolution de ces productions, dont certaines sont déjà en forte croissance (par exemple les terres rares ou ETR, dont le néodyme utilisé dans les aimants permanents) et qui sont appelées à croître encore dans l’avenir si l’on en croit certaines projections officielles.image006Les perspectives de croissance conduisent à s’intéresser aux réserves actuellement connues et à leurs répartitions géographiques, représentées par les graphiques ci-dessous.image007image008image009image010Les réserves actuellement répertoriées sont très irrégulièrement réparties, et remarquablement concentrées dans certains pays – dont certains ne passent pas pour être particulièrement amicaux ni coopératifs. Les besoins allant croissant, il est probable que de nouvelles découvertes viendront infléchir ce paysage général, mais probablement pas suffisamment pour détrôner les principaux détenteurs actuels.

Prix des minéraux critiques.
Les cours mondiaux du cobalt et du carbonate de lithium sont illustrés par le graphique ci-dessous ; BP précise dans le corps de son rapport que ces cours ont encore augmenté en 2022.image011

Energies intermittentes. Facteurs de capacité.
L’éolien et le solaire constituent des productions électriques aléatoires qui échappent à tout contrôle (non-pilotables). Elles bénéficient d’une priorité pour l’injection sur les réseaux sous peine d’être perdues : ce sont des énergies fatales. Au contraire, lorsqu’elles ne produisent pas, ou insuffisamment, il est nécessaire de leur substituer un « back-up mobilisable instantanément, le plus souvent fossile. Dans le discours public, on confond souvent la capacité installée (MW) avec la production effective (MWh). Rappelons ces notions. Soit une éolienne de capacité installée 3 MW. Elle peut théoriquement produire dans l’année : 3 MW x 8 760 heures = 26 280 MWh. Si sa production réelle a été de 7 000 MWh, elle n’a produit que 7 000 / 26 280 = 27% de sa production théorique ; 27% est son facteur de capacité (ou facteur de charge).
BP fournit, pays par pays, les productions et les capacités installées. On peut donc en déduire les facteurs de capacité. Les graphiques ci-dessous présentent un échantillonnage pour chaque énergie, dans des États disposant déjà de parcs conséquents (pour l’éolien, BP ne distingue pas entre installations off-shore et terrestres). Les pays européens sont entourés en gras. Les installations sont maintenant en assez grand nombre et les techniques assez éprouvées pour que l’on puisse tirer des enseignements généraux valables pour l’avenir de ces filières. Par contre, les parcs sont encore globalement trop jeunes pour que l’on puisse discerner l’effet du vieillissement.image012image013On voit que les disparités sont importantes : en gros, sur l’année, l’éolien produit l’équivalent d’un fonctionnement à plein régime pendant 20% à 40% du temps selon les régions (moyenne mondiale 27%) et le solaire photovoltaïque pendant 10% à 30% du temps selon les régions (moyenne mondiale 15%). La bonne économie impliquerait donc que l’on réserve leur développement aux régions où les performances sont les meilleures ; l’exemple de l’Allemagne montre a contrario que ce n’est pas toujours le cas.

Conclusion.
Ces trois articles sur l’énergie et l’électricité ne donnent qu’une illustration très sommaire des nombreux enseignements que recèlent les quelque quatre-vingts feuilles de la base de données de BP, portant sur plus de cent États ou entités sous-continentales. Malgré leur aspect aride elles devraient faire partie des livres de chevet de nombre de commentateurs et de prospectivistes. Le secteur de l’énergie est absolument fondamental dans l’activité humaine, comme le monde est en train d’en prendre douloureusement conscience. Dans ce secteur comme dans quelques autres, l’Occident est en train de perdre la main, il faudra s’y habituer. Enfin, les séries historiques de données permettent de prendre la mesure des inerties considérables qui commandent l’évolution des consommations et des productions énergétiques et électriques : il est vain d’espérer des ruptures brutales dans ces évolutions multi-décennales, comme le font croire certains exercices académiques d’anticipation, hasardeux et périmés dès leur publication.
Tombent les illusions, retour aux réalités, rugueuses et impitoyables.

10 réflexions au sujet de « Energie : retour aux réalités (3) »

  1. Merci MD pour cette série d’articles intéressants.
    Je suis surpris par les facteurs de charge élevés de l’éolien dans certains pays: Brésil et Australie notamment qui ne me paraissent pas particulièrement ventés comparés à des pays comme la Norvège et le Royaume-Uni. Celui du solaire en Espagne est également étonnamment élevé comparé à celui de l’Italie.

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    • Bonne remarque. Il y a une relation entre le facteur de charge du photovoltaïque et la latitude, probablement une formule simple basée sur le cosinus de la latitude. A la même latitude on devrait donc avoir des facteurs de charge équivalents, je n’explique pas cette différence.
      Une idée ??
      La mafia napolitaine qui escamote une partie de l’énergie italienne ? ou des escrocs en Espagne qui déclarent plus que la production pour toucher les subventions ?
      La transitude énergétique et les renouvelab’ n’on pas fini de nous étonner…

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    • Solairement parlant, l’Espagne a de tous temps caracolé largement en tête en Europe, avec des facteurs de capacité égaux ou supérieurs à 25%, devant le Portugal, la Grèce et l’Italie (pour celle-ci, 13 à 14% selon les années).
      Voir l’ensoleillement en Europe ici :

      Cordialement
      MD

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    • Hug
      Je peux compléter ma réponse en observant qu’une part non négligeable (actuellement dans les 20%, sous toutes réserves) de la puissance solaire installée en Espagne est constituée de solaire à concentration, dont le facteur de capacité est nettement supérieur à celui du photovoltaïque. L’Italie utilise exclusivement du photovoltaïque. La base BP ne fait pas la distinction entre ces deux techniques, pas plus qu’entre éolien terrestre et off-shore. C’est une lacune qui gagnerait à être comblée.
      MD

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  2. Tous ces tableaux montrent la part toujours dominante du gaz et du charbon dans la production mondiale d’électricité.
    Et à quel point les objectifs affichés de « decarbonation  » sont irréalistes.
    Mais les discours politiques continuent de psalmodier que l’avenir est à l’éolien….

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  3. Il y a réellement quelque chose de bizarre dans les écarts de facteurs de capacité solaires des différents pays. Les Espagnols sont harcelés par les installateurs de panneaux solaires, puis s’aperçoivent ensuite qu’ils ont signés des contrats léonins tels que leur installation domestique ne sera jamais rentable. Leurs excédents de production diurnes sont cédés gratuitement alors que l’électricité qu’ils consomment le soir en rentrant ne leur est pas vraiment facturé à un prix d’ami.
    Il est vrai que le kWh solaire marginal pendant la journée doit avoir un prix assez faible.

    Le même phénomène a lieu en Australie du Sud où tellement de particuliers ont installé de panneaux solaires que leur production en plein été (novembre) dépasse la consommation. La demande a été négative de 46 MW le 21 novembre à 12:30. L’excédent a été exporté vers l’état de Victoria via l’interconnexion qui alimente le reste du temps l’Australie du Sud en électricité des centrales au Charbon de la vallée de Latrobe.

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  4. À une époque, quand l’électricité solaire espagnole était rachetée avec une forte subvention, certains phénomènes curieux étaient apparus : les panneaux solaires étaient capables de générer de l’électricité en pleine nuit.
    Citation :
    Entre novembre 2009 et janvier 2010, le système électrique a reçu 4 500 mégawattheures produits par des centrales solaires entre minuit et sept heures du matin et 1 500 autres MWh entre 19 heures et 23 heures. Ce qui est curieux, c’est que ces 6 000 mégawatts ont été prétendument produits dans des circonstances « étranges » ou « curieuses » : pendant les mois d’un hiver rigoureux, marqué par des tempêtes et des inondations dans toute l’Espagne, au cours desquels la plupart des jours le soleil n’est même pas apparu, comme le rapporte Baltasar Montaño dans El Mundo.

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