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Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Gérer la contrainte carbone, un jeu d’enfant ? Jean-Marc Jancovici - ENS - 9 février 2012

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Gérer la contrainte carbone, un jeu d’enfant ? Jean-Marc Jancovici - ENS - 9 février 2012

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L’énergie, plus fort que les euros

L’énergie est là dès que le monde change :

L’énergie n’est donc rien d’autre que l’unité de compte de la transformation 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

Interaction entre matière et rayonnement :

Modification de forme

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Rappelez-vous, 1=1 ! Dans un système clos, l’énergie se conserve

(première loi de la thermodynamique)

Chaleur, mouvement, rayonnement, services…

Système (usine, bâtiment, ou…

pays) Énergie venant de l’extérieur !

Notre prélèvement d’énergie dans la nature doit pouvoir fournir plus de kWh que l’énergie

nécessaire pour y accéder

L’humanité ne peut pas créer d’énergie, mais juste extraire de l’environnement une énergie

qui s’y trouve déjà

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Qu’est-ce que l’énergie « propre » ?

Comme utiliser de l’énergie est par définition modifier l’environnement, il n’existe aucune énergie « sale » ou « propre » dans l’absolu

Tant pour les avantages que pour les inconvénients, tout est affaire d’ordres de grandeur : « c’est la dose qui fait le poison »

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Energie mécanique fournie par un organisme humain : 3.000 mètres de dénivelée (facile !) pour une personne de 65 kg : 0,5 kWh d’énergie mécanique (rappel pour les sceptiques : E = mgh ; ici E = 65 x 9,81 x 3000 ≈ 1,9 MJ ≈ 0,5 kWh)

1 grand trou pour les géraniums, soit 18 tonnes de terre remontée de 1 mètre : 0,05 kWh d’énergie mécanique (pour les même sceptiques : E = 18000 x 9,81 x 1 ≈ 0,18 MJ = 0,05 kWh)

1 litre d’essence, c’est (roulement de tambour)… 10 kWh ; après passage dans un moteur c’est 2 à 4 kWh d’énergie mécanique

Nietzsche voulait des surhommes : le pétrole l’a fait

1 kWh (mécanique) de moteur coûte de 1000 à 10.000 fois moins cher qu’un kWh de travailleur humain payé au SMIC

Avec une personne payée au SMIC (≈ 100 euros par jour avec charges sociales) : 200 euros le kWh mécanique

0,20 à 0,50 euro le kWh mécanique (avec de l’électricité : ≈ 0,20 euro)

Avec une personne payée au SMIC : 2000 euros le kWh mécanique

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Stocks naturels non

renouvelables

K

W

Stocks naturels renouvelables

+

- - Le prix ou le PIB !

L’économie mondiale en un clin d’œil

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Pognon is king

Coûts de production et transport de diverses énergie, en centimes par kWh. 20 centimes par kWh = 2 euros par litre d’essence = 200 euros la tonne de CO2 pour les

fossiles. Calculs de l’auteur, sources diverses

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Miam miam kWh

Consommation d’énergie par personne, moyenne mondiale, de 1880 à 2010. Source : Jancovici, 2011, sur données primaires Schilling et al., 1977, BP Statistical Review,

2011, UN, 2011.

20.000 kWh par personne et par an ≈ 100 à 200 « esclaves énergétiques » par personne

+2,3% / an

+0,2% / an

66% = électricité

50% = transports

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Plus chère, l’énergie ? La bonne blague !

Il faut travailler 30 à 100 fois moins de minutes pour se payer un esclave

énergétique au 21è siècle qu’en 1850

Dollars par baril depuis 1861. Source BP Statistical Review, 2011

X 20 !!!

1860 1970 1880 2010

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Plus chère l’énergie ? La bonne blague !

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L’économie apprise à l’école… et utilisée par M. Draghi

Système productif

Capital

Travail

Production

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En fait, il vaut mieux avoir de la ressource !

Ressources Capital

Système productif

Travail

Production

Muscles = 1 Energie = 200 !

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

CnHp

O2

CO2

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

???

???

Gratuit !!

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Hélas pour les candidats, énergie et croissance sont liés

Efficacité énergétique ≈ 1% par an 30% de mieux en 35 ans

+2%/an avant 1980, 0% après +3%/an avant 1980, 1% après

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Variation annuelle de la production mondiale d’énergie hors bois (sources diverses) et du PIB mondial en dollars 2000 (source World Bank 2010)

Énergie = PIB, ou presque

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Part de chaque secteur dans l’emploi en France. Source INSEE

machines

machines

Plus d’énergie = une profonde modification des emplois

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La dette US : les sales banques, ou le bon pétrole ?

Évolution de l’endettement total aux USA depuis 1952, en dollars constants. Source Hannes Kunz, IIER, 2009.

???

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Vous êtes plutôt final, ou plutôt utile ? Primaire Final

Charbon brut

Pétrole brut

Gaz brut

Noyaux fissiles

Bois, soleil, géothermie, vent…

Carburants raffinés

Gaz purifié

Boulets, coke…

Electricité

Vapeur, eau chaude, combustibles…

+ pertes

Utile

Chaleur

Réaction chimique

Mouvement

+ pertes

5% à 75% Jusqu’à 80% !

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13 Gtepprimaire 8,6 Gtep final

200 g CO2/kWh

260 g CO2/kWh

340 g CO2/kWh

Energie primaire = carbone, ou presque

Bilan énergétique mondial en 2010 - Source : BP Stat 2011 - AIE 2009

Combustibles fossiles : > 75% de carbone, < 25% d’hydrogène

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Electricité = carbone, cela reste quasiment vrai aussi

Décomposition de la production électrique mondiale par source d’énergie primaire en 1973 et 2007. Source : AIE 2009

Fossiles = 75%

Fossiles = 67%

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La voix de la sagesse reste inaudible

Puissance électrique en construction dans le monde. Une grosse centrale à charbon = un réacteur nucléaire ≈ 1 GW

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Répartition de la consommation d’énergie finale en France par secteur et par type d’énergie, en TWh. Source SOeS, 2011

La France, pays « tout nucléaire » ?

Chauffage électrique

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Pétrole et gaz, des énergies de dinosaure !

Époques de formation du pétrole et du gaz, en pourcentage des réserves mondiales. Source Université d’Uppsala, Suède, 2011

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Consommation mondiale d’énergie primaire en Mtep (millions de tonnes équivalent pétrole) depuis 1860. Sources Schilling & al + AIE + BP statistical review, compilation de l’auteur

Gaz et électricité à tous les étages : au résultat

Stock donné une fois pour toutes

Stock donné une fois pour toutes

Stock donné une fois pour toutes

Stock donné une fois pour toutes

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Les maths, c’est décidément détestable…

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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Mieux vaut d’abord trouver le pétrole si on veut l’extraire

Découvertes mondiales de pétrole et de gaz récupérable depuis 1900 hors US et Canada, en milliards de barils équivalent pétrole par décennie (1 tonne = 7,3 barils).

Source : IHS, 2006

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Je découvre et j’extrais, voilà le résultat

Institut Français du Pétrole, Direction Géologie-Géochimie-Géophysique

0

10

20

30

40

50

60

1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 Découvertes à venir

Mill

iard

s de

bar

ils (G

b)/a

n

Années

Yves MATHIEU Combloux 2009

Production annuelle de pétrole

Extractible connu

≈ 2 200 Gb

Découvertes annuelles de pétrole 1964

1 200Gb Produits fin 2010

45 ans - x %/an

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Je freine, je freine… et bientôt je ralentis ?

Production pétrolière mondiale depuis 1965, incluant liquides de gaz, sables bitumineux, et extra-lourds. Source BP Statistical Review, 2011

5,4% par an

0,8% par an 0,1% par an

Trente Glorieuses

Trente Piteuses

Trente Douloureuses ?

Trente Désastreuses ?

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Et le pic mondial, il est loin papa ?

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

Liquides de gaz

CTL, agro-carburants…

$$ ????

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Prix réel du baril en $ de 2009 et prévisions de prix de l’AIE effectuée pendant les années 2000 à 2008. Source Carbone 4

Il vaut mieux prévoir le prix passé que le prix futur

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Production domestique et importations annuelles de pétrole, en millions de tonnes, pour la zone UE+Norvège. Source BP Statistical Review 2010

Il y aura des manifestations contre le prix du gas-oil…

≈ 70%

-8%

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Variation de la production mondiale de pétrole (moyenne glissante sur 3 ans, source BP Statistical Review 2010) et du PIB par personne en dollars 2000

(moyenne glissante sur 3 ans, source World Bank 2010)

Pétrole = PIB, ou presque

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Production domestique et importations annuelles de gaz, en millions de tonnes, pour la zone UE+Norvège. Source BP Statistical Review 2010

Il y aura des manifestations contre le prix du gaz…

≈ 40%

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Source du graphique : Bernard Rogeaux, EDF, décembre 2007

Cramer tout le charbon : 30 à 40 ans de rab…

moi

Les jeunes

L’école maternelle de l’an 2008

A laisser sous terre !*

*Sauf pour la partie faisant l’objet d’un captage stockage…

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De la simplicité des négociations climat

Réserves de charbon par pays, en milliards de tonnes équivalent pétrole (BP Statistical Review, 2011). 8 pays possèdent plus de 90% du charbon mondial !

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Le modèle s’envoie le scénario : quid ?

Moyenne inter-modèles de l’augmentation de la température moyenne de l’air au niveau du sol en 2100 par rapport à la moyenne 1980-1999, selon les scénarii (pas de couplage avec le

cycle du carbone). Source : GIEC, 4è rapport d’évaluation, 2007

La consommation d’énergie reste constante

10 milliards de terriens évoluent vers l’énergie d’un Polonais de l’an 2000

Je consomme tout le charbon « facile »

Y’a plus d’énergie demain matin !

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Le problème est essentiellement devant, pas derrière !

Évolution de la température moyenne de l’air au niveau du sol, selon les scénarii, et mise en perspective avec le passé. Climate Change 2001, The Scientific Basis, GIEC

La consommation d’énergie reste constante

10 milliards de terriens évoluent vers l’énergie d’un Polonais de l’an 2000

6

5

4

1

0

-1

3

2

Variation naturelle du système : une petite fraction de degré par millénaire

Analyses physiques hémisphère Nord

Rel

evés

de

tem

péra

ture

Futur

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5 °C en un siècle, juste un pull en moins ?

-> Quelques degrés de hausse en un siècle, ce serait un choc massif et ingérable

Il y a 20.000 ans (maximum glaciaire) Aujourd’hui

Période glaciaire : plusieurs km de glace recouvrent l’Amérique et l’Europe du nord. La France ressemble au nord sibérien actuel

Période glaciaire : on passe à pied sec de France en Angleterre : la mer est plus basse de 120 mètres !

Période glaciaire : l’Europe continentale est plus froide de 10 à 15°C mais l’océan tropical a peu varié

+ 5°C !!!

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Avec une ampleur qui dépendra de nos émissions, conséquences possibles du changement climatique :

Un jour l’avenir devient le présent

Affaiblissement, disparition

d’écosystèmes Maladies

Montée des eaux

Plus d’ouragans ? Vagues de chaleur, inondations Modification des courants marins

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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

Conséquences : partez pas, y’a du rab

Acidification de l’océan

Relargage du carbone des sols Hydrates de méthane,

sols arctiques…

Désintégration de la calotte

occidentale de l’Antarctique (et

fonte du Groenland)

Avec une ampleur qui dépendra de nos émissions :

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Christine Lagarde et Al Gore peuvent-ils être copains ?

A diviser par 3… et le sera !

+ 30% d’ici 2050 ?

L’équation de Kaya :

2% de croissance par an = x 2,2 en 40

ans ; 4% par an c’est x 4,8 en 41 ans !!!

0,9% de mieux par an sur 40 ans ; gain de 30% en 40 ans ?

« Magic technique » N°1 : l’efficacité énergétique 30% de mieux en 40 ans

Il faut gagner 83% en 40ans, en doublant l’approvisionnement énergétique !

« Magic technique » N°2 : l’efficacité carbone de l’énergie

10% de mieux en 30 ans

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+ 5% par an

-2,7% par an

PIB++ et CO2 --, cela devrait donner ceci

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Oubliez Kyoto, faites confiance à la finance

Evolution des émissions américains de CO2 d’origine fossile. Source Energy Information Agency, 2012

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Peut-on utiliser des énergies renouvelables ?

Contribution des énergies renouvelables au bilan énergétique mondial en 2010.

+5% par an ≈ x 7 en 40 ans

-> 8000 Mtep ?? ≈ 20% des terres émergées ?

- > 5000 Mtep ? Multiplication par 7 des retenues ?

60 Mtep -> 8000 Mtep ? ??

?????

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Nucléaire = pas de renouvelables ?

Part du nucléaire et part des renouvelables dans la consommation d’énergie d’un certain nombre de pays, rangés par ordre décroissant de la contribution du nucléaire. Il

y a également une courbe de tendance sur les renouvelables.

Sources BP Statistical Review 2011

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+30% par an, combien de temps ?

Taux de croissance annuel moyen, lissé sur 10 ans, des différentes énergies dans le monde depuis 1870.

Sources Schilling et al 1977 + BP Stat Review 2011

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