Contenu du sommaire : Quel équilibre futur pour l'offre et la demande d'énergie ?

Dans son plan Climat de juillet 2017, la France s'est engagée à rehausser son ambition climatique en visant la neutralité carbone à l'horizon 2050. Cet objectif suppose de repenser en profondeur le système énergétique du pays. Celui-ci devra être décarboné en éliminant quasi complètement l'ensemble des énergies fossiles. La biomasse, la chaleur renouvelable et l'électricité auront un rôle croissant à jouer dans le mix énergétique. Cette décarbonation du mix énergétique impose que la consommation d'énergie soit réduite par un facteur 2 environ. Cela passera nécessairement par des efforts systématiques d'efficacité énergétique ainsi que par des comportements individuels et une organisation collective plus sobres en énergie. Il faut également garder en tête que l'objectif de neutralité carbone à l'échelle nationale doit s'accompagner d'efforts sur l'ensemble de l'empreinte du pays afin de prendre les décisions les plus efficaces et un accompagnement spécifique des ménages et des entreprises les plus fragiles. Cette ambition de long terme est indissociable d'une action renforcée de court et moyen terme.

Le domaine de la prévision et de la prospective traitant de l'évolution de la consommation d'électricité fait l'objet, en France, de controverses récurrentes. Celles-ci sont propres à la spécificité du parc électrique français, qui produit une électricité très largement décarbonée (et qui le sera plus encore avec la fermeture des dernières centrales au charbon annoncée pour 2022), d'origine essentiellement nucléaire.Cette caractéristique fait de l'électricité un vecteur évident pour atteindre nos objectifs climatiques : les programmes d'électrification de nouveaux secteurs ou usages (mobilité, industrie) trouvent ainsi une base théorique évidente. Pour autant, mener à bien une transition énergétique implique également un effort général sur nos consommations énergétiques, et doit donc conduire à rechercher les gisements d'économies d'énergie y compris sur l'électricité.L'ordre de priorité entre ces deux orientations, la pondération entre effets haussiers et baissiers qu'elles impliquent aux différentes échelles de temps, les conséquences sur l'évolution du parc de production électrique – notamment la place du nucléaire – et la structuration du secteur énergétique dans son ensemble, suscitent de vifs débats. Les travaux engagés depuis 2017 par RTE pour revoir de fond en comble les scénarios d'évolution du secteur de l'électricité pour la France témoignent dans une large mesure de ces débats.

Suite à l'Accord de Paris, la France s'est donnée pour objectif d'atteindre la neutralité carbone en 2050. Utilisée de façon optimale, la stratégie d'électrification des usages énergétiques du bâtiment, des transports et de l'industrie permet d'atteindre la neutralité carbone de façon rapide, certaine et à moindre coût à l'horizon 2050, tout en ne s'accompagnant que d'une augmentation modérée de la consommation d'électricité. En effet, cette stratégie repose sur une électricité d'ores et déjà décarbonée et sur des technologies existantes et compétitives qui permettent de réduire la facture des ménages. Elle est robuste aux incertitudes et permet d'obtenir des premiers résultats importants dès 2030.

Les systèmes électriques connaissent partout dans le monde une transformation profonde liée aux baisses massives de prix des énergies renouvelables (EnR) et des batteries. En France, le nucléaire existant est compétitif, mais les incertitudes sur la nouvelle génération de réacteurs combinées à la compétitivité nouvelle des EnR conduisent à diminuer progressivement la proportion du nucléaire dans le mix électrique et à développer les EnR.Pour s'adapter à ces évolutions, les réseaux utiliseront de plus en plus les nouveaux moyens de flexibilité décentralisés : stockage, pilotage de la demande, écrêtement ponctuel de production, EnR, véhicules électriques.À l'aval du système électrique, le foisonnement des innovations et des offres de services, rendu possible par le déploiement des compteurs évolués, donne aux consommateurs des opportunités nouvelles de s'approprier leur consommation d'électricité. L'enjeu majeur sera d'obtenir l'engagement du plus grand nombre de consommateurs, tout en conservant un système simple et efficace pour tous.

À travers l'exploration de scénarios contrastés, nous évaluerons les fondamentaux sur lesquels reposent des visions alternatives du futur qui partagent les mêmes ambitions de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Pour cela, nous distinguerons les trajectoires s'appuyant sur un credo technologique, en vertu duquel une offre adaptée devrait permettre de pourvoir aux contingences climatiques, de celles qui considèrent que les aspects sociétaux, les modes de vie et les comportements seront les leviers principaux pour opérer une réelle bifurcation vers un monde bas carbone.Ce choix narratif nous transportera d'un monde tout électrique vers un monde de sobriété.Au terme de notre réflexion, nous défendrons le point de vue qu'une réconciliation de ces postures est un incontournable pour le règlement de la question climatique.

Le secteur des transports doit faire face à des mutations profondes : il doit répondre à une demande de mobilité toujours croissante aussi bien pour le transport des biens que pour celui des personnes, tout en intégrant les contraintes environnementales locales, liées à la pollution et à la qualité de l'air, et globales, liées à ses émissions de CO2 qui représentent un quart des émissions mondiales.Ce secteur, toujours dépendant à hauteur de 90 % des carburants issus du pétrole, doit se transformer dans ses différents segments (véhicules, camions, bateau, avion…) et contribuer au développement des technologies bas carbone, comme les biocarburants, le gaz, le moteur électrique ou l'hydrogène.Décarboner le secteur des transports pour construire une mobilité durable est un enjeu majeur qui nécessitera de repenser non seulement les motorisations et les carburants, mais aussi la gestion du trafic et de l'infrastructure, et demandera même une modification des comportements afin de pouvoir proposer les solutions pertinentes de demain.

La France est l'un des premiers pays au monde à avoir inscrit dans sa législation un objectif de neutralité carbone à l'horizon 2050. Il s'agit d'une perspective très ambitieuse qui s'inscrit dans le cadre mondial (Accord de Paris, rapport du GIEC sur la limitation du réchauffement climatique à 1,5°C en 2100) et européen (feuille de route vers une économie bas carbone). Pour la France, qui a pris une longueur d'avance, l'enjeu central consiste à mobiliser le potentiel de l'ensemble des secteurs et à accroître la capacité de notre pays à développer et à exporter des solutions et des technologies bas carbone sur les marchés mondiaux. Cela suppose des transformations majeures, voire radicales, de notre modèle économique et social, une acceptation de la part des consommateurs de l'évolution radicale des modes de vie, une anticipation des effets de transfert en matière d'emplois et de compétences, et des conditions de concurrence équitables.

Près de 70 % de la consommation énergétique du secteur du bâtiment en France (et près de 40 % dans le monde) émanent des besoins en chauffage et climatisation. Ces usages très énergivores sont la source de multiples problématiques environnementales et économiques, ainsi que de notre dépendance aux énergies fossiles. L'un des enjeux majeurs de la transformation des besoins en chauffage et climatisation consiste à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre de près de 90 % d'ici à 2050 au niveau mondial, en développant de nouvelles filières. Rénovations à grande échelle, déploiement des équipements efficaces et bas carbone et flexibilité seront les maîtres mots pour parvenir à une transition écologique, responsable et économiquement viable.

De tout temps, le prélèvement sur la ressource forestière a constitué une menace sur les espaces naturels et sur leur diversité biologique.L'énergie bois est probablement la première à avoir été utilisée par l'homme, après le soleil, mais elle offre un faible rendement. Elle doit être réservée à des unités de proximité.Représentant 4 % de l'énergie produite en métropole, son potentiel est de si faible enjeu que la question de l'avenir forestier ne saurait se réduire à une discussion sur la ressource énergétique. Le bois n'est pas uniquement un matériau énergie ! C'est un matériau dont on détermine la destination selon l'époque et le besoin. Pour assurer les approvisionnements matière tout en préservant le capital naturel, la bonne solution passe par la multifonctionnalité : maintenir la biodiversité, préserver les sols, mieux stocker le carbone dans le sol comme dans la biomasse, assurer la bonne gestion de l'approvisionnement en eau, produire en premier lieu du bois d'œuvre, puis du bois de chauffage. Ce modèle de gestion existe ; il est en outre parfaitement rentable.

La « neutralité carbone » en 2050, condition essentielle pour limiter la croissance de la température moyenne mondiale à 1,5°C à long terme, est un objectif extraordinairement ambitieux, tant l'utilisation des énergies fossiles dans le monde semble durable et inévitable pour certains usages. Il sera donc indispensable d'utiliser tous les moyens disponibles : efficacité et sobriété, électrification, développement des renouvelables et du nucléaire, capture et séquestration du carbone (seule technologie capable d'obtenir des émissions négatives) ; le tout en commençant par les solutions les moins coûteuses. Certaines solutions qui paraissent attractives sont en fait des gouffres financiers.Les conséquences pour les grands groupes industriels français sont ici analysées. Elles sont importantes, notamment pour EDF qui doit retrouver une rentabilité pour le nucléaire, et pour les constructeurs automobiles, soumis sur le véhicule électrique à une concurrence asiatique fondée sur la technologie.

La question climatique impose une forte accélération de l'innovation dans les technologies de l'énergie et les procédés bas carbone. L'introduction massive d'énergie renouvelable intermittente nécessite la mise en œuvre de dispositifs de stockage de l'électricité à bas coût et durables, l'utilisation de vecteurs énergétiques décarbonés et versatiles, tels que l'hydrogène produit par électrolyse. Au-delà, les secteurs des carburants pour les transports, de la chimie et des matériaux doivent être massivement défossilisés, en ayant recours au captage et à la séquestration du CO2 dans les procédés industriels, dont une partie peut 2 être réutilisée comme matière première, ou en faisant appel à des procédés plus neutres en carbone dans les secteurs très émetteurs (sidérurgie). Enfin, la co-conversion de l'hydrogène et du dioxyde de carbone en carburants et molécules d'intérêt mise sur des technologies de rupture, telles que la biologie synthétique, la photocatalyse ou encore l'électrosynthèse.

Cet article situe l'ordre de grandeur de la contribution du nucléaire à la décarbonation mondiale à un peu moins de 10 % de l'effort global, ce qui correspond à un marché considérable, l'équivalent probablement de plus de mille réacteurs à construire d'ici à 2050. Ces réacteurs de nouvelle génération sont essentiellement refroidis par l'eau ordinaire, et correspondent, pour partie, à des petits ou moyens réacteurs innovants (SMRs). Le nucléaire est ainsi l'une des solutions pour décarboner, en complémentarité avec les énergies renouvelables.En France, l'optimum économique pourrait être de maximiser la durée d'exploitation des réacteurs actuels, et donc de repousser, par voie de conséquence, le renouvellement du parc existant. Mais nous montrerons que cette stratégie serait lourde de conséquences industrielles des plus pénalisantes, alors que la supply chain a eu de grosses difficultés à se reconstituer. La logique qui apparaît la meilleure à ce stade, est de baisser les coûts des réacteurs industriels de troisième génération (par rapport aux têtes de série) et de renouveler le parc sans tarder, en recourant au réacteur EPR2 développé par Framatome.

Pour beaucoup, le nucléaire est condamné à disparaître au plan mondial devant le succès économique des renouvelables (EnR) qui contraste avec les déboires actuels du premier. Dans cet article, nous démontrons par l'absurde qu'une décarbonation du secteur électrique mondial sans nucléaire et sur la base des seules EnR rencontrera des obstacles physiques et économiques incontournables, ce qui se reflète dans les scénarios mondiaux recensés récemment par l'IPCC pour conjurer la croissance des émissions de gaz à effet de serre. Reste à trouver des solutions pour rehausser la valeur économique du nouveau nucléaire et de toutes les technologies non émettrices en créant une rente carbone, inexistante à l'heure actuelle, et en réduisant son incompatibilité avec le capitalisme financiarisé, ce que l'on fait déjà très largement pour les EnR.

Le système énergétique français est appelé à se transformer radicalement et à devenir « zéro carbone » en 2050. Pour le gaz, cela signifie une baisse de la demande et une substitution du gaz naturel par des gaz renouvelables, comme décrit par la Stratégie nationale bas carbone. Mais pour ne pas sous-estimer les volumes de gaz renouvelables optimaux du point de vue de la collectivité, il aurait été nécessaire de tenir compte des interactions systémiques entre les énergies, des contraintes pratiques des utilisateurs, de raisonner sur plusieurs scénarios, d'intégrer les échanges internationaux et d'élargir l'analyse au-delà de l'énergie (agriculture, déchets…). On verrait ainsi qu'accorder une place plus importante aux gaz renouvelables (éventuellement importés), avec un développement à court terme plus rapide que celui envisagé par la PPE, est une façon d'atteindre la neutralité carbone en 2050 qui serait à la fois moins coûteuse et moins contraignante pour les utilisateurs, et également plus résistante aux aléas.

Le gaz naturel a joué un rôle essentiel dans le développement économique de notre pays. Les installations en place, en particulier les réseaux, constituent un actif dont la valeur est considérable. Mais les orientations nouvelles de la politique énergétique visant à atteindre la neutralité carbone dès 2050 posent un problème majeur à l'industrie du gaz.Le problème de la France se pose de façon très différente de celui rencontré au niveau international, où, dans de nombreux pays, le gaz apparaît comme une voie privilégiée pour remplacer le charbon, dans la production d'électricité tout particulièrement. Ce n'est pas le cas en France du fait du niveau de développement atteint par le nucléaire et bientôt par les énergies renouvelables.Le gaz, bien qu'il soit une énergie peu polluante, est une énergie carbonée, dont le maintien en l'état serait incompatible avec l'atteinte de la neutralité carbone, en particulier dans le secteur résidentiel et tertiaire qui représente 65 % de son marché des utilisations finales. On notera que la Grande-Bretagne, après les Pays-Bas, vient d'annoncer que le chauffage au gaz des bâtiments neufs sera interdit au-delà de 2025.En France, le gaz doit se réinventer un modèle d'affaires, dont les contours précis restent à définir et donnent aujourd'hui lieu à débat. Il s'agit en effet de déterminer les ressources décarbonées, dites de gaz renouvelables, qui pourront être à l'avenir mobilisées dans des conditions économiques acceptables, et d'identifier les secteurs vers lesquels ces ressources pourront être orientées en priorité. Dans cet article, nous donnerons quelques orientations sur ce point, tout en soulignant que l'atteinte de l'objectif de neutralité carbone dès 2050 est excessivement prégnante. L'énergie est une affaire de temps long, l'appareil gazier doit donc avoir le temps de s'adapter et de préparer des solutions qui pourront se développer au cours de la deuxième partie du siècle, l'hydrogène et le captage/stockage/utilisation du CO2, notamment.

Concilier croissance démographique et réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) est l'un des grands défis du XXIe siècle. Nous devons fournir au plus grand nombre une énergie à un coût abordable et, en même temps, baisser les émissions associées à ces énergies. « De l'énergie pour plus de monde, moins de carbone », une équation en vérité complexe à mettre en œuvre.Comment cela se traduit-il pour un grand pétrolier et gazier comme Total ?

Entre inerties constatées et ruptures espérées, il serait présomptueux de prédire l'évolution du système énergétique à un horizon relativement lointain comme 2050. Il semble en revanche de plus en plus évident, entre impératif croissant des contraintes de long terme et progrès constants des solutions pour y répondre, de décrire vers quoi il devrait raisonnablement tendre pour devenir effectivement soutenable.

Un développement rapide de la production d'énergie nucléaire pour atteindre 173 EJ/an2 (4 152 Mtep, 47 921 TWh) en 2060, puis 605 EJ/an (14 520 Mtep, 167 585 TWh) en 2110, permettrait de limiter l'élévation de la température globale moyenne de surface (GMST3) à 1,5 °C par rapport à sa valeur préindustrielle, tout en réduisant la quantité de CO2 à stocker en passant des 800 Gt envisagées dans le scénario MESSAGE-Efficiency originel à 275 Gt dans le scénario objet du présent article, et en doublant l'énergie primaire totale disponible entre 2015 et 2110.

La production d'électricité par des centrales au charbon représente 19 % de la production européenne et 18 % des émissions de CO2 du secteur énergétique. Avec environ 200 centrales thermiques au charbon opérationnelles dans l'Union européenne (UE) et 128 mines en activité, le secteur représente environ 237 000 emplois, dont 185 000 dans les mines. Fin 2025, environ 30 GW de capacités charbon devraient avoir été fermées et, en 2030, ce sera un total avoisinant les 70 GW, soit respectivement environ 20 % et 50 % des capacités installées en 2019. Cette sortie du charbon, qui va s'amorcer au cours des prochaines années, est un impératif climatique, mais c'est également un défi majeur revêtant plusieurs dimensions : sociale, économique, financière et systémique. La réussite de sa mise en œuvre à l'échelle européenne est loin d'être acquise et nécessitera de forts engagements et une large concertation entre tous les acteurs concernés, en particulier l'UE, les États membres, les régions et les entreprises concernées.

En Europe, les fournisseurs d'énergie évoluent sur un marché complexe. Dans un cadre réglementaire européen qui n'a eu de cesse de favoriser la libéralisation, ils font face à une menace d'intensification et de diversification de la concurrence. Par ailleurs, alors que leur business model est structurellement soumis à des coûts élevés, ils sont confrontés à un risque systémique de contraction de leur marge lié à la volatilité des prix de marché et au pouvoir de négociation grandissant de leurs clients.Dans ce cadre concurrentiel et financier contraint, plusieurs pistes pourraient être explorées d'ici à cinq ans par les fournisseurs d'énergie : différencier leur gamme d'offres de services énergétiques, exploiter le digital comme levier de fidélisation de leur clientèle et d'optimisation de leurs coûts commerciaux, limiter leurs contraintes d'approvisionnement ou encore explorer de nouveaux relais de croissance par la diversification de leurs activités.

Face au changement climatique qui oblige à réduire voire à arrêter à terme la consommation des énergies fossiles, tous les secteurs, en particulier celui de l'énergie, espèrent assurer leurs approvisionnements futurs par des matières premières renouvelables issues de la biomasse. Or, la production de biomasse n'est pas illimitée. Quelle peut être sa contribution à la satisfaction des besoins en énergie ?La réponse, partielle, que nous apportons dans cet article, est tirée de l'étude ZEN 2050 faite par Entreprises pour l'Environnement et récemment publiée1. Cette étude explore la faisabilité de la neutralité carbone du territoire français en 2050, par le jeu d'une égalité entre des absorptions par les puits de carbone passant de 60 à 100 MtCO2 eq et des émissions fortement réduites, de 480 à 100 MtCO2 eq.Même si la biomasse jouera un rôle clé dans le système énergétique, il existe de nombreuses concurrences et synergies entre les différents usages et services qu'elle propose (alimentation humaine, alimentation animale, biodiversité, capture de carbone, amendement des sols, matériaux). Ainsi, la croissance du puits suppose à la fois une extension des zones de forêts, une limitation voire l'arrêt de l'artificialisation des sols, une gestion des terres et des pratiques agricoles qui accroissent le contenu carbone des sols.Cette gestion des sols permet d'accroître significativement la quantité de biomasse disponible pour des usages énergétiques, mais cette quantité reste un des facteurs limitants de l'offre énergétique.L'étude conclut donc en recommandant aux pouvoirs publics de mettre en place une gouvernance renouvelée de l'usage des sols et de la biomasse qui prenne en compte les différents usages et services.

Depuis un siècle, l'accès à l'énergie fait l'objet de conflits géopolitiques entre États. Dans le contexte de la transition énergétique, ces conflits persisteront. Mais de nouveaux acteurs non étatiques joueront également un rôle croissant. Enfin, l'accès aux métaux critiques et aux technologies indispensables pour permettre cette transition introduit une nouvelle dimension de la géopolitique de l'énergie.

Il est indispensable de mener une réflexion approfondie sur les éléments déterminants qui permettent de caractériser des scénarios énergétiques. Parmi ces incertitudes critiques, le degré de coopération internationale et l'équilibre entre le fonctionnement du marché et les politiques publiques sont deux leviers particulièrement importants pour l'énergie. C'est ainsi qu'apparaissent des mondes fragmentés ou coopératifs dans lesquels les systèmes énergétiques satisfont différemment à des objectifs de durabilité. Nous nous intéresserons notamment aux scénarios du Conseil mondial de l'énergie.

D'une part, l'émergence industrielle de la Chine et de l'Inde peut être lue comme la diffusion accélérée des technologies, en lien avec une abondance de financement des infrastructures et de la massification technologique. Son contexte de dividende démographique la rend particulièrement apte à accélérer les rendements d'adoption technologique. D'autre part, ces deux pays présentent des transitions énergétiques vers une durabilité des écosystèmes nécessairement complexe et chevauchant de nombreux types d'énergies. Cet article propose de mettre en avant les dynamiques principales de cette modernisation-transition. La technologie énergétique est pour la Chine et l'Inde l'un des plus sûrs outils pour non seulement rester le cœur de l'atelier du monde, mais également pour dégager l'option visant à dépasser le stade de simple atelier.