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manicore.com L’homme et l’énergie, des amants terribles Jean-Marc Jancovici [email protected] [email protected] [email protected] Ecole des Ponts 7 septembre 2015

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L’homme et l’énergie, des amants terribles

Jean-Marc Jancovici [email protected] [email protected] [email protected]

Ecole des Ponts 7 septembre 2015

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Selon vous, qu'est-ce que l'énergie ?

Ma facture d'électricité (voire de gaz)

Il faut l'économiser, mais pourquoi ?

Ce que l'on ressent un matin où l'on est en forme

Ce qui organise le monde, ou j'ai dit une bêtise ?

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L'énergie, plus fort que les euros

L'énergie est là dès que le monde change :

Compter l’énergie, c’est compter la transformation physique du monde qui nous entoure

Modification de température

Modification de la position dans un champ (magnétique, électrique, gravitationnel…)

Modification de la vitesse

Modification de la composition chimique

Changement de composition atomique

Transfert de rayonnement à de la matière

Modification de forme

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1 L

≈ 0,5 kWh

80 kg + 10 kg x 2000 m de

dénivelée

0,05 kWh (10 kWh/an)

6 m3 terre x 1 m

x 10

10 kWh 2-4 kWh

mécanique

x 100

Au SMIC : 200 €/kWh

1,5 €/L : 0,4 €/kWh

2000 €/kWh

÷ 500

÷ 5000

1 jour sur 2 : 100 kWh/an

Même un esclave : 4-40 €/kWh ÷ 10-100

Nietzsche voulait des surhommes : le pétrole l’a fait

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Avant charbon, pétrole, & co : pas moral, peu efficace, mais parfaitement durable

100 W au max : ridicule !

1 kW au max : bof…

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= 60 kW ≈ 600 paires de jambes (ou 100 vrais chevaux)

= 100 kW ≈ 10.000 paires de bras

= 100 MW ≈ 10.000.000 paires de bras !

= 100 MW ≈ 1.000.000 paires de jambes…

= 400 kW ≈ 4.000 paires de jambes

Avec pétrole & co : très efficace, très moral, mais hélas pas durable du tout…

= 100 W pour les jambes, 10 W pour les bras

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Consommation d'énergie par personne, moyenne mondiale, de 1880 à 2014. Jancovici, 2015, sur sources Schilling et al., 1977, BP Statistical Review, 2015, World Bank, 2015

20.000 kWh par personne et par an ≈ 200 « esclaves énergétiques » permanents par personne

+2,5% / an

+0,4% / an

66% = machines à produire de l’électricité

50% = machines à déplacer

Miam miam kWh pour plein de machines…

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Les voici, nos esclaves des temps modernes !

=

200 (moyenne mondiale) à 600

(moyenne française)

+

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Nos esclaves des temps modernes mangent du carbone, comme nous

Répartition de la consommation d'énergie primaire dans le monde en 2014. Jancovici, sur données BP Statistical Review & divers

Énergie de stock, CO2

Énergie de stock, CO2

Énergie de stock, CO2

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L’électricité sent plus fort le carbone que le panneau

Production mondiale d’électricité, en milliards de kWh, par énergie primaire. Source US EIA Historical Statistics for 1980-2012 in www.tsp-data-portal.org

Ce qui excite le journal

Fossile

Fossile Fossile

1ère ENR électrique de loin

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L’électricité, ca doit être zéro CO2, puisque Ghosn le dit

Répartition des émissions mondiales de gaz à effet de serre en 2014. Jancovici, sur données BP Statistical Review, AIE, CDIAC, divers

Plus d’un quart du total !

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Et avec ca, que dit le résultat ?

Contenu carbone moyen d’une tonne équivalent pétrole consommée dans le monde depuis 1860. Vous avez dit décarbonation ?

Début de la « révolution IT ». Effet net = 0 Début du « boom des ENR ».

Effet net = 0

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Surplus de consommation mondiale par énergie entre 2000 et 2014. Jancovici, sur données BP Statistical Review 2015 & divers

Le solaire, énergie la plus en vogue, vraiment ?

De 2000 à 2014, le charbon a augmenté 35 fois plus que

le solaire, et 10 fois plus que l’éolien !

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La physique sera toujours plus forte que les promesses de campagne

La loi de conservation impose que l’homme ne peut rien faire d’autre que d’exploiter à son profit une source d’énergie déjà existante dans l’environnement

Toutes les énergies primaires sont gratuites : personne n’a rien payé pour que se forment le pétrole, le gaz, l’uranium, le soleil ou le vent. Les hydrocarbures sont aussi gratuits que les renouvelables.

Le « cout de l’énergie » représente uniquement les salaires et rentes qu’il a fallu payer pour extraire l’énergie de l’environnement. La nature ne se fait pas payer.

Plus une énergie est diffuse et non pilotable, plus elle coutera cher. C’est juste de la physique.

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Primaire Final

Charbon brut

Pétrole brut

Gaz brut

Noyaux fissiles

Bois, soleil, géothermie, vent…

Carburants raffinés

Gaz purifié

Boulets, coke…

Electricité

Vapeur, eau chaude…

5%-75% pertes

Utile

Chaleur

Transformation

Mouvement

10%-95% pertes ingénieurs Pas clair !

Rayonnement…

Soyons efficaces !

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Nos esclaves des temps modernes mangent du carbone, comme nous (bis)

Répartition de la consommation d'énergie primaire dans le monde en 2014. Jancovici, sur données BP Statistical Review

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Répartition de la consommation d'énergie finale en France en 2012. Source Carbone 4, 2013, d’après SOeS, Ceren, SBCU, RTE

La France, pays « tout nucléaire » ?

65 Mds $ importés par an –

64% du CO2

16 Mds $ importés par an – 24% du CO2

1,5 Md $ import/an – 12% du

CO2

1 Md $ U importé – 0 CO2

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Nombre d’actifs en France par catégorie sur 2 siècles. Source INSEE.

Machines !

machines

Chômage

Energie

Minimum forestier

Forges et industrie

Plus d’énergie = tout le monde à la mine, puis à l’usine, puis au bureau

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Peut-on cultiver des patates et faire autre chose ?

Energie par personne et par an vs. % de l'emploi dans l'agriculture. Données World Bank, 2013

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Source DATAR

1936, 42 millions d'habitants 2000, 59 millions d'habitants

Nos élus, ou le pétrole ?

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L'économie vue par Super Mario (ou Super (Em)Manuel !)

Système productif

Capital

Travail

Production

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En fait, il vaut mieux avoir de la ressource !

Capital

Production

Nos muscles = 1 Machines utilisant de l’énergie = 200 !

Système productif

Ressources

Travail

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1000 ans sans croissance

PIB mondial reconstitué de l’an 0 à 2003. Source Maddison, 2010

1800 ans avec presque pas de

croissance

3% par an pour l’éternité ?

Hollande et Sarkozy auraient du se présenter il y a 1000 ans

Début des combustibles fossiles

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Variation de la consommation d'énergie (en vert) et du PIB en dollars constants (en bleu), pour le monde. Données World Bank pour le PIB et BP stat pour l'énergie

Puis-je avoir du PIB sans énergie ?

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Le meilleur modèle économique du monde : une droite

Energie consommée (en abscisse) et PIB en dollars constants (ordonnée) pour le monde, de 1965 à 2013. Mêmes sources que précédemment.

1965

2014

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CnHp

O2

CO2

Structure actuelle des métiers, loisirs et vacances, études longues, santé, retraites, mondialisation, concentration urbaine et banlieues étalées…

Crac ?

Boum ?

Gratuit !!

= PIB

L’ère du feu, croissance à gogo et 2 questions…

Minerais, sols, ressources vivantes… (gratuits aussi)

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Dès qu'il y a un stock de départ donné une fois pour toute (hydrocarbures, minerais…)

Une extraction annuelle indéfiniment croissante est impossible

Même une extraction annuelle indéfiniment constante est impossible (sinon stock infini !)

Il se démontre qu'en pareil cas l'extraction annuelle :

Est nulle à -∞

Est nulle à +∞

Passe par un maximum absolu entre les 2

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Les maths, c’est décidément détestable…

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C’est la grosse bête qui descend, qui descend…

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Simulation de la production mondiale de « liquides », discriminée par type de production. Source : « Transport energy futures: long-term oil supply trends and projections », Australian Government, Department

of Infrastructure, Transport, Regional Development and Local Government, Bureau of Infrastructure, Transport and Regional Economics (BITRE), Canberra (Australie), 2009

Conventionnel Offshore profond

Extra-lourds

Gains de raffinage NGL CTL, agro-

carburants

$$ ????

Et le pic mondial, il est loin papa ?

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Prix moyen constaté du baril (en rouge) en $ constants, et projections de l’Agence Internationale de l’Energie de 1991 à 2010. Source Olivier Rech, Carbone 4, 2011

Il vaut mieux prévoir le prix passé que le prix futur

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Prix du baril (en abscisse) vs. PIB en dollars constants (ordonnée) de 1960 à 2014. Jancovici, 2014, sur données World Bank & BP Statistical Review

Le prix du pétrole est-il élastique ?

1921

1973

1986 2001

2014

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Prix du pétrole (abscisse) et PIB en dollars constants (ordonnée) pour le monde, de 1960 à 2014. Jancovici, sur données World Bank et BP Statistical Review

L’économie mondiale et le prix du pétrole : pas la question

1960

2014

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Montant de la facture énergétique de la France, en milliards de dollars constants. Jancovici, sur données BP Statistical Review 2015

Le prix du pétrole (donc de l’énergie), un sujet pour l’importateur !

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Variation lissée de la consommation mondiale de pétrole (rouge) et du PIB par personne (bleu). Source World Bank 2015 pour le PIB, BP Stat 2015 pour le pétrole

D’abord la croissance qui vient de Mars, ou d’abord le pétrole ?

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Consommation d’énergie de l’OCDE depuis 1965. Données PB Statistical Review, 2015

Autant de pétrole qu’on veut, qu’il parait ?

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Production domestique (rose) et importations annuelles (vert) de pétrole, en millions de tonnes, pour la zone UE+Norvège. Données BP Statistical Review 2015

40 ans de pétrole, qu’il paraît ?

-18,2% Importations

Production en Europe (incl. Norvège)

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Approvisionnement en gaz UE+Norvège, en millions de tonnes équivalent pétrole par an, depuis 1965. Données BP Statistical Review, 2015

348 ans (au moins) de gaz, qu’il paraît ?

≈ 60%

-22%

Potentiel gaz de schiste à 20/30 ans

Importations

Production en Europe (incl. Norvège)

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Sécurité d’approvisionnement ? Quelle sécurité ?

Consommation d’énergie dans l’Union depuis 1965. Données BP Statistical Review, 2015

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France, ton industrie fout le camp ! (air connu)

Production industrielle de la France depuis 1970. Données World Bank

-9%

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Mieux au Nord-Ouest ?

Production industrielle de la Grande-Bretagne depuis 1970. Données World Bank

-10%

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Mieux au Nord ?

Production industrielle du Danemark depuis 1970. Données World Bank

-11%

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Mieux au Nord ? (bis)

Production industrielle de la Suède depuis 1970. Données World Bank

-7%

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Mieux au Nord ? (ter)

Production industrielle de la Finlande depuis 1970. Données World Bank

-24%

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Et voici le champion ! (ou la championne, plutôt)

Production industrielle de l’Allemagne depuis 1970. Données World Bank

6%

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L’industrie ne se dope pas aux tapas

Production industrielle de l’Espagne depuis 1970. Données World Bank

-24%

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Et l’industrie ne se dope pas aux linguine

Production industrielle de l’Italie depuis 1970. Données World Bank

-20%

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C’est mieux à 28 ?

Production industrielle de l’Union Européenne depuis 1970. Données World Bank

-7%

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Oubliez les promesses de croissance !

Taux de croissance du PIB européen sur la période 1960-2014 (bleu), de la moyenne sur la période (rouge), de la tendance passée (bleu plein), et de la prolongation de la tendance

(pointillé). Données World Bank

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OCDE cherche croissance, désespérément

Taux de croissance du PIB de la zone OCDE sur la période 1960-2014 (bleu), de la moyenne sur la période (rouge), de la tendance passée (bleu plein), et de la prolongation de la

tendance (pointillé). Données World Bank

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En route pour la croissance mondiale perpétuelle ?

Taux de croissance du PIB du monde sur la période 1960-2013 (bleu), de la moyenne sur la période (rouge), de la tendance passée (bleu plein), et de la prolongation de la tendance

(pointillé). Données World Bank

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2014

Il est évident qu'Allègre néglige des données d'observation irréfutables

Effet du relèvement des températures l'habillement depuis 1920 Source : Chantelle ; Playtex ; Aubade ; Princesse Tam Tam

Vivement 2020 ?

L'observation, mère de toutes les lois en physique

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1824 : Joseph Fourier, physicien français, publie "Remarques générales sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires", où il expose que la température du sol est augmentée par le rôle de l'atmosphère 1838 : Claude Pouillet, physicien français, puis Joseph Tyndall, un irlandais, attribuent l'effet de serre naturel à la vapeur d'eau et au gaz carbonique. Pouillet affirme que toute variation de la quantité de vapeur d'eau, comme de CO2, doit se traduire par un changement climatique 1896 : Svante Arrhenius, chimiste Suédois (Prix Nobel 1903) prédit que l'utilisation intensive des combustibles fossiles engendrera un réchauffement climatique. Il donne un ordre de grandeur : 4°C en plus pour un doublement du CO2 dans l'air.

1950 : Le premier ordinateur (l'ENIAC) est utilisé pour expérimenter le premier modèle numérique de prédiction météorologique

L’effet de serre, de la vieille science…

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Moyenne inter-modèles de l'évolution des précipitations pour une élévation de 2°C par rapport à 1980-2010. Source : GIEC, 5è rapport d'évaluation, 2014

Pleuvra, pleuvra pas ?

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Avec une ampleur qui dépendra de nos émissions

Affaiblissement, disparition d’écosystèmes

Maladies

Vagues de chaleur, inondations

Un jour l’avenir devient le présent

Baisse des rendements agricoles

Montée des eaux Acidification de l’océan

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Et nous ne ferons jamais le tour de toutes les mauvaises surprises possibles à l’avance, puisque la situation est inédite

Relargage du carbone des sols

Hydrates de méthane, sols arctiques…

« Fonte » de la calotte occidentale de l’Antarctique (et du Groenland)

Avec une ampleur qui dépendra de nos émissions

Partez pas, y’a du rab

Modification des courants marins

Question sur tornades, orages, ouragans

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Moyenne ! +5°C

Source: Quaternary Environments Network

5°C, juste un pull en moins ?

L’Europe actuelle L’Europe il y a 20.000 ans

3 km d’épaisseur

Sec et froid ≈ 100.000 h

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Evolution des émissions de CO2 depuis 1750 (en haut), et destination du CO2 émis (en bas).

L’atmosphère conserve environ 45% des émissions !

Les végétaux absorbent environ 30% des émissions "

L’océan absorbe environ 25% des émissions, #

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Emissions de CO2 passées de 15 à presque 40 milliards de tonnes en un peu moins de 50 ans

Le CO2 dans l’air : un petit tour et puis s’en va ?

Source : IPCC, 2013

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Vive la règle de trois !

A diviser par 3 d’ici 2050… et le sera !

+ 25% d'ici 2050 ?

L'équation de Kaya :

+ 2% par an = x 2 en 36 ans ; + 4% par an =

x 4 en 36 ans !!!

Magic technique N°1 : # NRJ par $ de PIB

Magic technique N°2 : # CO2 par kWh = nuke, ENR, CCS & charbon vers gaz

Problème : ≈ 0% en 15 ans !

Problème : ≈ 0% en 15 ans !

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300 milliards d’euros investis

Je dépense 300 milliards € pour faire moins de CO2 : 1ère option

Emissions de CO2 par kWh d’énergie primaire en Allemagne depuis 1965. Jancovici, sur données BP Statistical Review

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300 milliards d’euros investis

Je dépense 300 milliards € pour faire moins de CO2 : 2ème option

Emissions de CO2 par kWh d’énergie primaire en France depuis 1965. Jancovici, sur données BP Statistical Review

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Source : AIE, World Energy Outlook

Le solaire, premier récipiendaire des investissements ?

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Empreinte carbone d’un français en 2010. Calculs Carbone 4.

10,5 tonnes équivalent CO2 -> 2 puis 0…

Emissions maximales par français en 2050

Eviter 5°C, les doigts dans le nez ?

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Bref…

L’énergie sera le défi du siècle, que nous le voulions ou non…

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