Développement Durable et Avenir des Filières Energétiques

Introduction

Longtemps confinée aux milieux scientifiques et aux groupes écologiques et émergeant depuis quelques décennies aux niveaux des états :

• Conférence des Nations Unies sur l'Environnement (Stokholm, 1972),
• Commission Bruntland en 1987 avec le concept de développement durable (développement qui répond aux besoins du présent, sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs),
• Sommet de la Terre (Rio, 1992),
• Protocole de Kyoto en 1998,
• Sommet mondial du développement durable (Johannesbourg, 2002),

la question du changement climatique s'est installée maintenant au premier plan de l'actualité et des préoccupations des opinions publiques. Ce sont surtout les dérèglements météorologiques récents comme canicules et cyclones qui en ont fait, depuis peu, un sujet d'actualité quasi-permanent bien que le lien avec le changement climatique ne soit pas encore totalement établi de façon certaine. Cet article n'a pas pour but d'abonder dans le catastrophisme mais d'aborder plutôt le problème de l'avenir des filières énergétiques sous l'angle de la ressource et de son coût. Il apparaîtra de cette analyse que, plus on descend la chaîne de causalité, plus la part des hypothèses et des questionnements, et donc l'éventail des incertitudes, augmentent. Ces interrogations ont, en elles-mêmes, une valeur d'enseignement puisqu'elles soulignent l'urgence d'un approfondissement, tant de la connaissance scientifique que des enjeux pour nos sociétés, à plus ou moins brève échéance.

L'épuisement de ressources énergétiques très utilisées par l'homme et le changement climatique lié à l'activité industrielle sont de plus en plus crédibles et avérés et s'accompagnent de bouleversements à l'échelle mondiale (augmentation du prix des énergies, amplification des événements météorologiques extrêmes...). Les enjeux sont majeurs, à la fois pour satisfaire une demande énergétique sans cesse croissante avec des ressources fossiles en voie d'épuisement, et pour lutter contre les effets des dérèglements climatiques en limitant cette même consommation. Répondre à ce défi ne pourra s'opérer que par une meilleure gestion des ressources naturelles dans le cadre d'une économie durable. Dans ce but, il faut préalablement résoudre le problème de l'évaluation des filières énergétiques qui doit reposer sur une notion de rendement claire et dépendant uniquement de considérations physiques et techniques.

L'examen de plusieurs études montre des divergences dans les résultats sur le rendement (éoliennes, panneaux photovoltaïques, production de bioéthanol...) pouvant mener à des controverses. Il est souvent difficile de connaître l'origine de cette dispersion pour une même filière avec les mêmes procédés. S'agit- il de différences dans les définitions adoptées ou de la façon même de reporter les résultats, d'omissions ou de surestimations de coûts, ou encore la sensibilité à un facteur physique crucial pour le rendement mais mal explicité ? Dans d'autres filières les études sur le rendement restent peu nombreuses ou non accessibles (pétrole, gaz naturel, nucléaire, filières intégrant le dihydrogène...).

Ainsi, de manière générale il est à noter que :

• beaucoup de détails dans les données de base permettant de s'assurer des résultats ou des comprendre les différences sont souvent omis ;
• l'utilisation de lois ou de résultats des sciences physiques permettant des simplifications ou des vérifications n'est pas assez pratiquée ;
• des hypothèses cruciales ne sont pas suffisamment explicitées ou justifiées et qu'il n'y a pas de consensus sur les définitions à utiliser pour établir le rendement énergétique ;
• les résultats sont souvent exprimés avec une précision sans rapport avec celles des données de bases et des facteurs de conversion, ce qui rend certaines conclusions questionnables.

Ces lacunes reflètent à la fois la complexité du domaine de l'énergie et le faible intérêt qu'a eu le calcul du rendement après 1985 et la chute des cours monétaires des différentes ressources énergétiques. Des études estiment le rendement à partir de données indirectes, comme le taux d'émission de CO2 ou le coût financier, sources d'imprécisions et d'erreurs. Un bilan d'émission de CO2 nécessite au préalable un bilan des énergies primaires utilisées et dissipées et donc de connaître le rendement énergétique. Si ce dernier est incomplet ou mal établi le bilan d'émission de CO2 a toutes les chances d'être incorrect. Les travaux faisant l'objet de publications scientifiques sérieuses sont peu nombreux et ceux qui existent sont souvent contestés. Beaucoup d'études de rendement sont sous forme de rapports effectués ou commandés par des agences nationales ou internationales, par des entreprises, voire par des individus, et donc peu soumis à un examen critique par un organisme indépendant.

Il faut alors proposer une méthodologie et des définitions pour déterminer le rendement énergétique de n'importe quelle filière de production énergétique et de permettre ainsi une comparaison entre procédés au sein d'une même filière mais aussi entre filières fondées sur des ressources différentes. Il est nécessaire d'inclure également les principes pour établir les dépenses d'énergie des procédés de production de biens matériels (métallurgie, cimenterie...) et de toute forme de travail.

Principe

Le rendement énergétique exprime la contrainte fondamentale (ou naturelle) imposée par les deux principes de la thermodynamique à la filière de production d'une ressource énergétique. La filière que nous étudions ici couvre l'ensemble des étapes menant de l'extraction d'une ressource naturelle énergétique, ou énergie primaire, à la consommation de ses produits dérivés par les utilisateurs finaux : extraction, transport, transformation et distribution. Considérons l'ensemble de cette filière comme un bloc traversé par des flux d'énergie Eentrée, Eperte, Esortie, Eext (figure 1).


Figure 1 : schéma énergétique d'une filière d'extraction et de transformation d'une ressource naturelle énergétique, avec les entrées et sorties des différents flux.

Eentrée représente le flux d'énergie primaire extrait par la filière, correspondant au contenu énergétique convertible en chaleur, ou pouvoir calorifique, tandis que Esortie est le flux énergétique sortant des produits. Le bloc inclut d'autres filières de production qui ont utilisé de l'énergie pour fournir des produits à la filière étudiée. Elles ont un flux d'entrée en énergie primaire Eext. Le long des différentes filières, des énergies propres et externes sont dissipées sous une forme non utilisable (chaleur à température ambiante, contenu énergétique des déchets...) Eperte. Par conservation de l'énergie nous avons :

Eentrée + Eext = Eperte + Esortie

Du fait de la dissipation d'énergie toute l'énergie d'entrée ne se retrouve pas dans Esortie. Le rendement énergétique doit étudier l'efficacité de la filière à réduire les dissipations. Ces dissipations se comparent à l'énergie obtenue par l'extraction de la ressource naturelle Eentrée. Comme il s'agit de faire un bilan nous allons utiliser un vocabulaire propre à cet exercice en parlant de gain G pour l'énergie extraite et de dépenses ou pertes D pour l'énergie dissipée. De manière générale des termes comme " source ", " production ", " consommation ", " pertes "... seront souvent employées alors que du fait de la conservation de l'énergie ces expressions représentent un abus de langage. Abus tolérés, si ces termes s'appliquent ou se comparent aux formes d'énergie utiles à l'homme (combustibles, électricité...) ainsi qu'aux énergies primaires.

Le rendement R peut être exprimé sous la forme :

R = (G - D)/G valant zéro quand D atteint G, à la limite de la rentabilité.

Il lui sera préféré le taux de dépenses : D = D/G = 1 - R

car l'essentiel de l'étude consiste à estimer les différentes dépenses D ; G est en général bien connu et unique. Cette expression permet aussi d'ajouter plus facilement d'autres dépenses nécessaires pour une comparaison plus rigoureuse entre filières :

• coût des moyens de stockage (batteries, production et stockage de H2 ou d'air comprimé...) pour pallier la variabilité et l'imprévisibilité d'une énergie comme l'énergie éolienne par rapport à l'hydroélectrique ;
• toutes les dépenses jusqu'à l'essieu des roues d'une voiture pour une comparaison entre des filières électriques et des filières hydrocarbures dans le domaine du transport ;
• le coût pour convertir le charbon en carburants liquides et faire ainsi une comparaison avec le coût actuel des carburants obtenus par la filière pétrole.

Le seuil de taux de dépenses au-delà duquel la filière n'est plus rentable est théoriquement de 100 %, en pratique moins de manière à dégager des bénéfices.

Les quantités d'énergie utile théoriquement disponibles dans la nature qu'elles soient durables sous forme de flux (dites aussi renouvelables : flux solaire et géothermique, flux mécanique dû à l'attraction entre corps célestes), ou finies sous forme de matières enfouies dans la croûte terrestre (énergies chimiques ou nucléaires des ressources fossiles et minérales), représentent au moins 100 fois plus que le flux utilisé, ou la quantité déjà consommée, par les hommes. Mais les flux ou quantités réellement utilisables - ou réserves - sont bien plus faibles car ils dépendent des coûts pour les extraire par rapport au bénéfice obtenu, c'est-à-dire de D. D varie en fonction de la qualité des gisements d'énergie (terme propre aux ressources énergétiques fossiles ou minérales mais qui peut être étendu aux énergies durables ou renouvelables). La conservation de l'énergie implique que le rendement appliqué à l'ensemble des filières énergétiques soit nécessairement positif (ou de dépenses inférieures au gain obtenu). Une filière énergétique avec D > 1 nécessitera l'énergie produite par les autres filières. Le gisement pétrolier dont le joule de pétrole nécessite plus d'un joule pour son extraction, son transport et son raffinage n'est pas rentable, et il vaut mieux dépenser directement l'énergie des autres filières pour économiser l'énergie utile.

Le bilan financier dépend de critères (coûts d'investissement, salaires, marchés, régime fiscal, dettes, inflation, décisions politiques...) qui le rend peu fiable pour l'établissement du bilan énergétique. Il peut ainsi être positif alors que D > 1, du fait de subventions, de détaxes ou de coûts supportés par des sociétés extérieures. L'industrie de production de l'éthanol à partir de maïs aux Etats-Unis a bénéficié à la fois d'énergies bon marché pour ses dépenses et d'un prix de vente avantageux. En 1999 au moment où elle décide d'investir massivement dans la construction d'usines, le prix du gaz naturel, principal combustible utilisé, est de 2 $/GJ. Outre les aides publiques au niveau des fermes et des usines, cette industrie reçoit du gouvernement une subvention indirecte de 6,3 $ par GJ d'éthanol sous forme d'une prime aux raffineurs pour qu'ils achètent plus cher l'éthanol et le mélangent à l'essence. Même avec D > 1 le bilan financier reste positif.

Le bilan financier peut au contraire sous estimer la rentabilité d'une filière. Cela provient d'une sous- évaluation du prix des énergies, comme celui des hydrocarbures fossiles, par rapport à ceux des secteurs des services ou aux salaires... Au début 1999 le prix de vente du pétrole brut par les compagnies pétrolières était d'environ 2 $/GJ (correspondant à un prix de 12 $ le baril). D'un autre côté ces compagnies doivent payer les services et les produits d'une économie d'un pays développé comme les EUd'A. 100 $ de coût de ces produits ont nécessité en moyenne la consommation de 1 GJ de pétrole ou équivalent en autres énergies (valeur déduite du rapport entre le produit intérieur brut et la consommation d'énergie primaire des EUd'A). Les faibles prix de vente et les coûts financiers élevés ont obligé les compagnies à s'endetter à la fin des années 90. Les dépenses énergétiques de la filière pétrole sont pourtant faibles et viennent en majorité de la filière même (carburants pour le forage et le transport, et autoconsommation dans les raffineries, le tout représente moins de 10 % du contenu, pour un pétrole faiblement bitumineux).

D'autre part le bilan financier est beaucoup plus sensible aux fluctuations des prix de l'énergie ou à ceux d'autres secteurs d'activité qu'à un réel progrès d'efficacité. Entre 1999 et 2005 les prix du gaz naturel et du pétrole brut aux EUd'A ont été multiplié par 4. L'industrie de l'éthanol aux EUd'A envisage l'utilisation de la biomasse ou du charbon pour ses nouvelles usines au lieu du gaz naturel. L'industrie pétrolière fait de nouveau d'importants bénéfices. Pour des prévisions de long terme le bilan énergétique est plus fiable que le bilan financier.

Méthodologie

La filière énergétique étudiée est décomposée en plusieurs étapes i correspondant chacune à un procédé ou un ensemble de procédés liés. Pour chaque étape sont déterminées les différentes dépenses directes. Ces dépenses sous forme d'énergies et de matériel directement utilisables font intervenir d'autres dépenses réalisées dans des filières extérieures à celle étudiée.


Figure 2a : diagramme des flux d'énergie et de matière de la filière d'étude. La filière est décomposée en différentes étapes i, allant de l'extraction de la ressource naturelle jusqu'à sa forme d'utilisation Esorn. D'une étape i à la suivante est transmise la ressource énergétique transformée par l'étape i, Esori, à commencer par la ressource initiale naturelle Esor0. Chaque étape reçoit des flux extérieurs d'énergie directe Eexti, et de matériel Mati et perd de l'énergie Eperi.
Figure 2b : diagramme et flux de la filière extérieure produisant le matériel Mati' utilisé dans l'étape i de la filière d'étude.
Figure 2c : diagramme et flux de la filière extérieure permettant l'apport de la forme d'énergie Eexti à l'étape i de la filière d'étude.

La figure 2a présente le diagramme générique des étapes successives i d'une filière pour extraire et transformer une ressource énergétique. Les symboles E représentent à la fois les différentes formes d'énergie et le pouvoir calorifique PC associé. Le point de départ de la filière coïncide avec l'unité d'extraction de la ressource de la nature. La ressource brute avant traitement peut être considérée comme la sortie d'énergie au niveau 0 : Esort0. Il s'agit du pétrole ou du gaz en tête de puits de production ou de la chute d'eau d'un barrage. Leur PC ou leur énergie potentielle sont rarement indiqués par manque d'intérêt commercial (mais sont utiles lors de la phase de planification de la filière). La ressource est mesurée pour la première fois sous la forme Esort1, après une première série de traitements qui la rend commerciale et utilisable pour de premières applications. A ce stade la ressource est appelée énergie primaire. La définition et la mesure des énergies primaires ne sont pas indépendantes de conventions en raison de la complexité des techniques d'extraction des différentes ressources. Dans la filière la ressource énergétique obtenue à l'issue de l'étape i, Esori, est utilisée à l'entrée de l'étape i+1.

Si on prend l'exemple de la filière de production d'électricité d'origine hydraulique, la première étape consiste en la transformation en électricité de la chute d'eau s'écoulant d'un réservoir qui a recueilli les eaux d'un bassin versant. Esort1 correspond à la production électrique en sortie du barrage. L'électricité est ensuite transportée par un réseau de câbles jusqu'à une usine ou une maison particulière. Elle peut être finalement convertie en chaleur, en travail mécanique (machines outils, trains...), en lumière ou en énergie chimique (électrolyse de métaux...) suivant les applications.

A chaque étape i correspond un apport extérieur entrant d'énergies directes, Eexti (combustibles, flux de chaleur et d'électricité), ou d'énergies indirectes sous forme de matériel Mati. Cette énergie indirecte représente l'énergie utilisée pour la fabrication du matériel Mati suivant plusieurs étapes à partir de ressources minérales ou organiques extraites de la nature, ou de déchets recyclés (figure 2b). Une grande partie des dépenses d'énergie sur un barrage est sous forme de matériel : béton, turbines, alternateurs... Les énergies Eexti correspondent à la sortie d'autres filières énergétiques avec chacune leurs dépenses réparties de la même manière suivant différentes étapes (figure 2c). Il est nécessaire de considérer les dépenses de ces filières extérieures puisqu'elles sont consacrées, même indirectement, au fonctionnement de la filière d'étude.

Aussi à chaque étape i de l'énergie est perdue sous forme de chaleur ou de déchets, Eperi. C'est ce terme qui nous intéresse dans notre bilan d'énergie. En l'absence d'accumulation d'énergie la somme des flux doit être nulle à chaque étape (par conservation de l'énergie). En pratique Eperi est souvent mal connue et est déterminée à partir de autres flux de manière à obtenir ce bilan nul. Le point d'arrivée correspond à la dernière étape de transformation ou de transport de l'énergie sous une forme directement utilisable pour les activités des particuliers ou des industries. Cette définition reste cependant ambiguë et il est important de préciser ce point d'arrivée puisque le taux de dépenses D en dépend. Ce point d'arrivée est fixé de manière à ce que D permette une comparaison entre filières donnant la même forme finale. Il peut correspondre au compteur de l'utilisateur final. Cela peut être suffisant pour une comparaison avec d'autres filières électriques. Si par contre D est destiné à mesurer l'efficacité de la filière hydroélectrique dans le domaine du transport routier par rapport à la filière pétrolière, cela nécessite de connaître les dépenses jusqu'à l'essieu des roues motrices où l'énergie finale Esortn est sous forme mécanique : de " la source à la roue " ou " from well to wheel ".

Les données

Le calcul du taux de dépenses repose sur la disponibilité et la qualité des données brutes ou de base qui doivent représenter les quantités des ressources entrant et sortant à chaque étape sur un temps donné et mesurées directement (quantités de combustible en masse ou volume, énergie électrique, nature et quantité des matériaux...). Ce sont les données qui dépendent le moins d'interprétations et donc des erreurs qui peuvent en résulter. Elles correspondent aussi à des situations réelles, c'est-à-dire à des procédés effectivement utilisés même à un niveau de prototype industriel. Si des données proviennent d'extrapolation de résultats obtenus en laboratoire, il est impératif de l'indiquer étant donné leur caractère incertain à l'échelle industrielle.

De manière à pouvoir faire les conversions en énergie, les caractéristiques de ces ressources doivent être bien connues (pouvoirs calorifiques par unité de masse ou de volume...). Des informations comme la composition du béton du barrage ou le type d'acier utilisé pour les turbines peuvent avoir leur importance pour estimer le coût de fabrication des matériaux. Les matériaux spéciaux demandent en général plus d'énergie. La collecte et le traitement des données brutes nécessitent moyens et temps (souvent enquêtes d'agences gouvernementales ou rapports réalisés pour ces agences, études universitaires...). Elles peuvent être sujettes à erreurs ou imprécisions et il est préférable de disposer d'autres sources indépendantes de données pour des vérifications au moins approximatives. L'utilisation de lois de comportement bien établies et plus ou moins physiques permet d'interpoler voire d'extrapoler les données brutes disponibles. Dans le domaine des transports les causes de dissipation énergétique sont bien connues et leurs effets sont modélisés en fonction des paramètres du véhicule comme sa géométrie, son poids à vide et des variables comme la distance parcourue et le poids utile. Les paramètres de ces modèles peuvent être déterminés lors d'études dédiées où sont rassemblées les données des dépenses de carburants en fonction de différentes valeurs des variables.

Les données brutes sur la filière d'étude doivent inclure les dépenses des autres filières, énergétiques ou non, qui ont fourni les apports extérieurs. Ces filières ont aussi des apports extérieurs obtenus à partir d'autres filières dont peut-être celle d'étude. La masse de données devient ainsi tellement importante que sa collecte complète ne semble pas réaliste. Par ailleurs il n'existe aucune mesure fiable (précision des appareils, erreur statistique due à un échantillonnage, erreurs involontaires...). Toutes données brutes présentent une incertitude qui est au mieux de quelques pourcents de sa valeur. D qui est calculé à partir de ces données brutes ne pourra donc pas atteindre une précision meilleure que celle des données brutes. Ainsi, plus les données brutes seront détaillées mieux la sensibilité du rendement énergétique à différents paramètres sera connue. La contrepartie est un travail d'analyse plus complexe. Le risque de moyenner des données de plusieurs gisements et/ou à différentes dates est de négliger l'influence de paramètres déterminants pour le rendement (pratiques ou procédés plus coûteux que d'autres...). Ces erreurs sont qualifiées de systématiques par différence aux erreurs aléatoires. Le travail d'analyse des données doit pouvoir distinguer entre ces deux types d'erreurs, en s'appuyant également sur les connaissances techniques et fondamentales des différents procédés.

Disponibilité des ressources énergétiques

Le rendement d'énergie n'aborde pas le problème des quantités disponibles des ressources naturelles dépensées par les filières, à commencer par la principale. Le rendement peut être très bon mais correspondre à des gisements en train d'être épuisés et non remplaçables, ou de taille limitée. D'autres gisements peuvent exister mais ils seront associés à un rendement plus faible du fait de caractéristiques plus mauvaises (ressource sous une forme peu utilisable ou difficulté d'extraction...). Il est donc nécessaire d'apporter des éléments sur la disponibilité des ressources.

Pour l'analyse les ressources naturelles peuvent être classées en deux catégories :

1. les ressources extraites pour servir de matière première à l'industrie et à l'agriculture. Ces ressources comprennent les minerais extraits de la croûte terrestre pour alimenter les cimenteries, verreries... (calcaire, sable, argiles...) et les industries métallurgiques (oxydes de fer, bauxite...), les terres agricoles et forestières, etc. Elles comprennent aussi l'eau utilisée pour l'irrigation en agriculture ainsi que dans beaucoup de procédés d'extraction et de transformation. Des agences géologiques disposent de données à jour sur l'exploitation des ressources minérales et sur l'estimation de leur réserve. Ces dernières correspondent à l'ensemble des gisements accessibles où l'élément d'intérêt est suffisamment concentré et sous une forme exploitable. Ces gisements ne présentent pas tous la même rentabilité et il existe ainsi différents niveaux de réserves suivant leurs coûts d'exploitation. L'étendue et la qualité de tous les gisements ne sont pas connues avec la même précision, ce qui ajoute encore aux incertitudes et à la complexité de classement des réserves. Du fait de l'abondance des certains éléments dans la croûte terrestre par rapport à leur exploitation, et de la possibilité de les recycler, les ressources matérielles constituées de ces éléments seraient théoriquement assurées. En fait leur disponibilité dépend de celle des énergies nécessaires à leur extraction et traitement. La disponibilité des ressources énergétiques est donc à terme le facteur le plus limitant. A défaut d'informations plus précises, les réserves de base des ressources non énergétiques constitueront les principales données sur la disponibilité des ressources. Les valeurs de ces réserves ne sont pas garanties à mieux que 50 %, du fait des incertitudes sur les caractéristiques des gisements connus, sur leurs coûts d'exploitation et sur le potentiel de futures découvertes.

2. les ressources extraites pour leur intérêt énergétique ou énergies primaires Ep. Elles peuvent se diviser en deux catégories :

• celles contenues dans un réservoir naturel dont le temps d'épuisement, ou de déplétion, par l'homme est plus rapide que celui de remplissage par la nature ou l'univers. Dans cette catégorie se rangent les combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) et les quelques éléments dont des isotopes peuvent libérer de l'énergie nucléaire (uranium, thorium et potentiellement le lithium si la fusion atteint le stade industriel). Ils se sont formés sur des temps géologiques ou sur ceux de l'Univers (du million à la dizaine de milliards d'années).
• celles qui se présentent comme des flux permanents et, pour la majorité, non stockables en leur forme initiale. Le rayonnement solaire, bien qu'issu au total d'une réaction nucléaire entre noyaux d'hydrogène contenus dans un réservoir, fait partie de la 2e catégorie par la permanence de son flux sur au moins quatre milliards d'années. Ces énergies sont appelées renouvelables.

Les énergies contenues dans un réservoir doivent à terme s'épuiser mais les temps de déplétion peuvent être bien plus grands que par exemple les temps historiques (de l'ordre de 1000 ans). Comme pour les ressources non énergétiques deux grandeurs interviennent pour définir ce temps, la quantité prélevée par l'homme sur un temps donné - un an par exemple - ou production, et la quantité restant à extraire de la ressource en place, ou réserve restante. Mais aucune de ces deux quantités n'est clairement définie. Au cours de l'histoire industrielle la production des combustibles fossiles a souvent suivi une courbe exponentiellement croissante avec des temps de doublement de l'ordre de 10 ans. Il est donc difficile d'avoir une valeur caractéristique de la production. Comme les réserves sont finies cette croissance s'arrêtera nécessairement et sera suivie d'un déclin. Cela est effectivement observé pour le pétrole et le charbon dans des pays qui ont été longtemps d'importants producteurs comme les EUd'A pour le pétrole, ou la Grande Bretagne pour le charbon, et bien que d'importants moyens aient été mis en œuvre pour empêcher ce déclin. D'autres facteurs - économiques, politiques... - peuvent rendre le profil plus chaotique mais il suivra en moyenne cette tendance. Pour la modéliser une courbe simple comme celle de Gauss peut être choisie. Ses caractéristiques, niveau du maximum, largeur de la courbe..., dépendront du taux de croissance initiale ainsi que des valeurs de réserve totale (extraite et à extraire). L'estimation de cette dernière est délicate. Le potentiel de la ressource peut être grand mais ses réserves faibles. Sur presque 1 milliard d'années la nature a enfoui dans les sédiments de la croûte terrestre de l'ordre de 10 000 Tt de carbone sous forme réduite (possédant donc un potentiel d'énergie chimique) contenues dans les restes fossilisés d'organismes biologiques.

Les hydrocarbures fossiles peuvent rentrer dans les deux catégories. Mais étant donnée leur principale utilisation comme combustible elles seront considérées comme des énergies.

Conclusion

L'épuisement des ressources fossiles pouvant entraîner des crises de l'énergie et les risques climatiques pouvant être liés au réchauffement planétaire rendent indispensables de disposer d'un outil d'évaluation des consommations d'énergie et en particulier du rendement des filières productrices d'énergie à partir de ressources naturelles. Pour cela il a été proposé ici une méthodologie et un certains nombre de définitions pour déterminer le rendement énergétique de n'importe quelle filière de production énergétique et permettre ainsi une comparaison entre différents procédés au sein d'une même filière mais aussi entre filières de ressources différentes rendant le même service. Cette méthode passe par l'évaluation des dépenses d'énergie D pour extraire et transformer la ressource de contenu énergétique G. G est calculé au stade où la ressource est extraite et énergétiquement quantifiée, c'est-à-dire sous la forme dite d'énergie primaire Ep (pétrole, gaz naturel, charbon...). G contient aussi l'énergie primaire associée aux déchets de la filière en amont de Ep et valorisés comme énergie en dehors de la filière. D est la somme des pertes propres de la ressource entre sa forme initiale Ep et sa forme finale d'énergie utile, ainsi que de toutes les énergies primaires extérieures dépensées pour la filière. Les dépenses contiennent aussi le coût de fabrication en Ep des équipements de la filière. Le gain G associé à ces dépenses d'investissement correspond à la quantité d'Ep traitée durant la durée de vie des équipements. Toutes ces informations conduisent au calcul du taux de dépenses D/G ou D pour chaque coût, chaque étape de la filière et enfin pour toute la filière. D est ainsi modulaire et peut inclure facilement des coûts supplémentaires. D = 1 fixe une limite au-delà de laquelle la rentabilité de la filière est mise en question.

Le rendement énergétique ne traite pas directement de la disponibilité de la ressource naturelle étudiée et de celles des filières extérieures utilisées dans la filière. De manière à avoir une information complète sur une filière énergétique et son avenir, il importe d'apporter des éléments sur ce sujet (réserve de base, niveau de production récent, taux de croissance ou décroissance de la production, son maximum prévu dans le cas d'une ressource finie...). Des facteurs non déduits directement de D doivent être aussi considérés pour son calcul : sécurité au travail, risques de pollution...

Le calcul du rendement des filières énergétiques est complexe (malheureusement souvent peu voire pas pris en compte) pourtant il fait partie des outils importants car indispensable pour décider des choix énergétiques de demain...