Étude de cas sur les perspectives énergétiques : Une vue globale

Centre de cas HEC Montréal Ce cas porte sur les perspectives énergétiques. L’approvisionnement énergétique n’a jamais été chose facile. D’ailleurs, dans les marchés globaux du 21esiècle, des enjeux environnementaux et géopolitiques, ainsi que bien d’autres facteurs, définissent plus que jamais le secteur de l’énergie. Une connaissance des questions fondamentales du secteur s’impose si on veut prendre de bonnes décisions d’affaires – autant pour le court que pour le long terme -, car l’évolution du secteur entraînera des changements dans l’environnement des affaires. De quoi sera fait l’avenir? Nucléaire, gazéifié, séquestré, renouvelable?
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Introduction1

L’énergie2 est au cœur d’à peu près toutes les activités du monde moderne : le confort au foyer, la cuisine, les voyages, la production de biens et services, l’information et le divertissement. Bien qu’invisible la plupart du temps, elle rend possible tant de choses que nous prenons pour acquises. Ceci est également vrai pour les entreprises, même si elles ne dépendent pas toutes autant de l’énergie. L’approvisionnement énergétique n’a jamais été chose facile. D’ailleurs, dans les marchés globaux du 21e siècle, des enjeux environnementaux et géopolitiques, ainsi que bien d’autres facteurs, définissent plus que jamais le secteur de l’énergie. Une connaissance des questions fondamentales du secteur s’impose si on veut prendre de bonnes décisions d’affaires – autant pour le court que pour le long terme –, car l’évolution du secteur entraînera des changements dans l’environnement des affaires. De quoi sera fait l’avenir? Nucléaire, gazéifié, séquestré, renouvelable? Ce cas vous permettra de passer en revue les différents aspects actuels et futurs du secteur énergétique. Ceci vous amènera à réfléchir à votre propre perspective énergétique. En commençant avec le Canada, vous examinerez six facteurs importants déterminants de l’offre, quatre facteurs déterminants de la demande, ainsi que quatre enjeux stratégiques. Bien que vous n’ayez pas à aller dans le même niveau de détail et de modélisation mathématique, ce cas vous permettra de passer en revue les facteurs couverts par d’importantes études sur le secteur de l’énergie, telles que :

  •  OECD International Energy Agency : World Energy Outlook 2008
  • US Energy Information Administration : International Energy Outlook 2008
  • Organisation of Petroleum Exporting Countries (OPEC) : World Oil Outlook 2008
  • GI and EREC : Energy [r]evolution – A Sustainable Global Energy Outlook
  • ExxonMobil (2006) : The Outlook for Energy: a view to 2030
  • Shell (2008) : Shell Energy Scenarios to 2050

En vous appuyant sur votre connaissance de l’offre et de la demande de l’énergie et des enjeux stratégiques du marché, vous serez appelés à élaborer la perspective énergétique d’une entreprise, sur une période de 30 ans. Parmi les questions auxquelles vous aurez à répondre, vous discuterez les points suivants : Devrions-nous nous préparer pour la fin du pétrole? Est-ce que les hydrocarbures pourraient être remplacés par les énergies renouvelables? Est-ce que l’on pourrait prévoir des gains en efficacité énergétique? Votre entreprise fait-elle preuve de résilience énergétique ou est-elle vulnérable?

Les flux énergétiques critiques : L’énergie autour du monde et au Canada

Le Canada, en tant que producteur de toutes les formes d’énergie, est une superpuissance globale dans ce secteur (Figure 1). En 2007, le Canada se classait 7e producteur mondial de pétrole (3,4 millions de barils par jour), 3e producteur de gaz naturel (7,14 exajoules, ou EJ), 12e producteur de charbon (69,36 millions de tonnes), 3e producteur d’énergie hydroélectrique (365 térawatts-heures, ou TWh) et le plus important producteur d’uranium (9 476 tonnes d’uranium). En termes de production d’énergie nucléaire, le Canada fut classé 7e au monde (89TWh). Les niveaux de production utilisés pour ces classements proviennent d’EIA (2008a) et WNA (2009). L’explication des unités de mesure est présentée dans la Boîte 1, ci-dessous. Ces cinq sources d’énergie – le pétrole, le gaz naturel, le charbon, l’énergie hydraulique et l’uranium – constituent les principales sources d’énergie au monde. L’énergie primaire est l’énergie « brute », avant qu’elle ne soit transformée en une forme plus propice à l’utilisation. De ces cinq sources, ce sont les hydrocarbures qui dominent le panier d’énergie (pétrole, gaz naturel et charbon). Des 491 EJ utilisés globalement en 2006 (Figure 1), les hydrocarbures ont fourni presque 400 EJ. La biomasse (matière biologique d’origine végétale ou animale) est également utilisée lorsqu’il n’y a pas d’autres options (aucun accès aux services énergétiques modernes), parce qu’elle reste la solution la plus rentable (utilisation des déchets ligneux dans la cogénération de l’industrie des pâtes et papiers), ou parce que la réglementation la favorise (portion minimale des biocarburants dans la composition des carburants de transport). D’autres sources d’énergie primaire incluent la chaleur du soleil, le vent et d’autres sources renouvelables d’énergie.

Figure 1 – Sources mondiales d’énergie primaire en exajoules (Total : 491 EJ), 2006 (IEA, 2008)

 Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale L’énergie, lorsque disponible, permet aux sociétés humaines d’atteindre un haut niveau de productivité et d’élever leur niveau de vie. Par exemple, l’énergie alimente des machines qui transforment des matériaux divers en produits utiles. Cette tendance remonte à la Révolution industrielle, au 19e siècle, et s’appuie sur la puissance de la vapeur qui a haussé, d’une manière importante, le rendement de la main-d’œuvre dans les usines. En raison de la densité énergétique du pétrole, de son état liquide et de ses multiples caractéristiques utiles, son utilisation a permis de réaliser d’importants progrès, surtout dans le domaine du transport. Beaucoup de réactions chimiques, d’ailleurs, dépendent de l’énergie pour la production de substances utiles (divers plastiques, engrais synthétique, etc.). Une fois l’étape de production complétée, l’énergie est utilisée pour le transport des produits vers les consommateurs ou des consommateurs vers les produits. Au quotidien, l’énergie rend accessible un niveau de vie élevé. Elle permet la régulation de la température. L’eau chaude sort du robinet sur demande grâce au gaz naturel, à l’électricité ou même au chauffage solaire. Les appareils ménagers fonctionnent à partir de l’énergie. C’est l’énergie aussi qui permet la grande mobilité des personnes, soit par leurs véhicules particuliers, soit par le transport en commun (les autobus, les trains et les avions). Enfin, il faut souligner l’apport très important de l’énergie dans le fonctionnement de « notre société du savoir » qui repose sur le traitement des données et sur l’information. Sans électricité, les ordinateurs que nous utilisons ne pourraient pas livrer tous les services auxquels nous nous attendons d’eux. L’approvisionnement en énergie, donc, joue un rôle capital pour tous, comme individus ou comme membres de la collectivité, dans les activités professionnelles et dans la vie personnelle. Ce rôle central, avec ses répercussions économiques profondes, a suscité un nombre croissant de discussions sur les enjeux énergétiques, tels que la « sécurité énergétique ». Au niveau de l’entreprise, la sécurité énergétique se traduit par un niveau approprié de services énergétiques et une exposition minimale à différents types de risques, tels que le prix, la quantité, la perte de fiabilité. Dans une perspective globale, la connaissance de la production d’énergie primaire, sa transformation en « énergie secondaire », comme les produits pétroliers raffinés – l’essence – et l’électricité, ainsi que les différentes applications de l’énergie constituent la clé à la compréhension du secteur énergétique et à la capacité de relever les nombreux défis auxquels nous devrons faire face. Pour assurer le bon fonctionnement de la société et la prospérité des entreprises, le flux vital d’énergie doit faire l’objet d’une maintenance constante. Les Figures 2 et 3 illustrent deux versions différentes de ce flux énergétique au Canada.

Enjeux de discussion

Quelles sont les caractéristiques diverses de ces flux? Est-ce que toutes les sources d’énergie ont la même importance? Comment mesure-t-on cette importance? Existe-t-il des goulots d’étranglement? Dans quelle mesure peut-on substituer une forme d’énergie par une autre? Est-ce que l’on fait une utilisation efficace de l’énergie? Qu’est-ce qu’il manque dans ces flux énergétiques?

Boîte 1. Les mesures de l’énergie On achète l’essence par litre (ou par gallon); le pétrole se vend par baril. L’électricité est mesurée par kilowattheure (kWh) et le gaz naturel par mètre cube (m3). Par contre, les prix de marché du gaz naturel sont exprimés en dollars US pour chaque million de BTU (MMBTU). Beaucoup d’agences canadiennes utilisent le gigajoule (GJ) comme mesure et les réserves sont souvent exprimées en billions de pieds cubes (BPC). Pour ajouter à la confusion, une barre de chocolat qui pèse 42 grammes contient environ 220 calories; il s’agit de son contenu énergétique – on pourrait dire que l’on mange 0,25 kWh ou 872 BTU. Le système international d’unités de mesure utilise le joule (J) pour mesurer l’énergie. Il y a d’autres mesures qui sont toujours utilisées, soit pour des raisons « pratiques » reliées aux habitudes d’une région ou aux règlements gouvernementaux. Un aide-mémoire rappelant les facteurs les plus importants de conversion énergétique se trouve ci-dessous :

1 baril de pétrole = 42 gallons US = 158,9873 litres = 6.193 GJ 1 tonne d’équivalent pétrole (toe) = 7,33 barils de pétrole (moyenne US) = 41.868 GJ 1 m3 de gaz naturel = 35,31 pieds cubes = 35 723,23 BTU = 37.69 MJ 1 MMBTU = 1 000 000 BTU = 1.055 GJ 1 tonne de charbon = 1,1023 tonne américaine (tonne courte) = 26.46 GJ (moyenne US) 1000 kWh = 1 MWh = 3.6 GJ 1 Calorie = 1 kilocalorie = 1000 calories = 4,184 J

Les préfixes habituels s’appliquent : kilo (k) = 1 000 (ou 103); méga (M) = 1 million (ou 106); giga (G) = 1 milliard (or 109); tera (T) = 1012; peta (P) = 1015 et exa (E) = 1018.

Statistique Canada (2008), IEA (2008), EIA (2008b)

Figure 2 – Diagramme d’écoulement d’énergie au Canada, Petajoules (Statistique Canada, 2009)  Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

Figure 3 – Flux énergétique du Canada – 2003, Exajoule (RN Canada, 2006)

335) Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale-figure3

Facteurs globaux déterminants de l’offre d’énergie

Six facteurs déterminants ont un impact sur les perspectives de l’offre d’énergie : l’énergie accessible future; les coûts de production; les développements technologiques (rendre l’énergie plus accessible et, si possible, moins chère); les infrastructures disponibles (accès, transport et transformation de l’énergie primaire en énergie secondaire); les facteurs géopolitiques et la possibilité de production de biocombustibles.

Énergie accessible future

L’estimation des quantités d’énergie disponibles pour des sociétés futures reste une tâche difficile. Elle demeure, néanmoins, nécessaire pour procéder aux évaluations d’offres. Du côté des ressources non renouvelables, la variation de la profondeur des sites souterrains (et parfois sous-marins) des sources d’énergie nous impose des jugements approximatifs. L’exactitude des estimations de ressources pétrolières se comprend mieux à l’aide d’un système de classement reconnu. (Figure 4).

Figure 4 – Cadre de classement des ressources pétrolières – pas à l’échelle (SPE, 2007)

 Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale Seule une partie de la quantité totale de pétrole sur terre a déjà été découverte. On désigne les ressources pétrolières non-découvertes « ressources prospectives », si on les estime récupérables. Bien que l’étendue de ces ressources reste indéfinie, les géologues sont capables de fournir des estimations : ils prévoient, en moyenne, la découverte de 724 milliards de barils (4 485 EJ) de pétrole conventionnel autour du monde (USGS, 2000). Des ressources déjà découvertes, une partie est accessible pour des fins commerciales (réserves), l’autre ne l’est pas (ressources pour imprévus). Habituellement, on n’annonce que les réserves « prouvées ». Ce sont les quantités de pétrole présentes dans un champ pétrolier que l’on peut récupérer avec une certitude d’au moins 90 % (SPE, 2007). Comme l’indique la Figure 5, à la fin de 2007, il y avait 1 390 milliards de barils de pétrole (8608 EJ) de réserves prouvées; cela inclut les sables bitumineux du Canada (source non classique de pétrole, car il ne s’agit pas d’extraction directe du champ). Ces réserves prouvées pourraient alimenter les besoins en pétrole pendant encore 66 ans, pourvu que la demande reste constante aux niveaux de 2006. Des chiffres comparables pour le gaz naturel démontrent que les 6 685 EJ de réserves prouvées de gaz naturel pourraient perdurer encore pendant 66 ans. Les réserves de charbon pourraient durer encore pendant plus de 175 ans, avec un rendement de charbon de 22 425 EJ. Les réserves d’uranium, une autre ressource non renouvelable, ne pourraient perdurer que pendant 34 ans additionnels, au taux de consommation actuel. Les prix historiquement bas d’uranium, par contre, et l’histoire relativement courte de l’énergie nucléaire, se traduisent par un plus petit nombre de découvertes de réserves prouvées. Une augmentation d’activités d’exploration résulterait en une augmentation de découvertes de réserves et d’uranium de sources « non classiques » (des dépôts de phosphate/phosphorite et de l’eau de mer). Les évaluations de l’avenir de l’énergie nucléaire ne devraient pas se baser uniquement sur ces 34 ans. En plus de ressources pétrolières conventionnelles, il existe des ressources potentielles non classiques de taille importante (voir Figure 7). Parmi ces ressources pétrolières non classiques se trouvent les sables bitumineux, le pétrole lourd et le schiste bitumineux. Techniquement, on estime pouvoir récupérer 1 085 milliards de barils, soit 6 719 EJ (IEA, 2008), de sables bitumineux et de pétrole lourd. Les formes de gaz naturel non classiques incluent : le méthane de houille, le gaz de formation imperméable, le gaz de schiste et l’hydrate de gaz. La production de gaz naturel de ces sources présente, par contre, plus de difficultés. Les estimations globales de ces ressources sont importantes : 35 000 EJ, quantité plus grande que celle de réserves prouvées de charbon (IEA, 2008). Il reste, néanmoins, à définir les quantités techniquement récupérables.

Figure 5 – Réserves mondiales prouvées d’énergie conventionnelle non renouvelable, fin 2007, EJ, nombre d’années de production selon le niveau de consommation de 2006 (EIA, 2008a et OECD, 2008) Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

Note : Les réserves d’uranium sont les ressources identifiées comme récupérables au coût de moins de 130 $US/kg de minerai d’uranium. Les estimations du contenu énergétique d’uranium se basent sur l’efficacité d’une centrale nucléaire CANDU (voir OCDE, 2008:406 pour les détails). Du côté des ressources renouvelables (Figure 6), il serait possible d’extraire des quantités importantes d’énergie primaire en utilisant les technologies actuelles, soit pour la production d’électricité, soit pour la chaleur.

 

 

Figure 6 – Potentiel mondial d’énergie renouvelable techniquement accessible (hors biomasse), EJ/année (GI et EREC, 2008) Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

Une présentation sur la biomasse se trouve dans la section traitant de la production de biocombustibles. De façon générale, la récolte de biomasse comporte des coûts élevés dus à sa basse densité et/ou à son emplacement. Ceci explique la taille importante des coûts futurs de production, comme c’est le cas pour les ressources non renouvelables.

Coûts de production

Les coûts futurs de la production du pétrole, source actuelle prédominante d’énergie, jouent un rôle primordial (voir Figure 1), car ils constituent, pour la plupart, le prix de référence d’autres sources d’énergie. En fait, comme c’était le cas jusqu’en 2000, l’énergie renouvelable n’avait presque aucune chance de concurrencer le pétrole lorsque le prix du baril se situait autour ou en dessous de 20 $/baril (3,23 $/GJ). La Figure 7 présente les estimations des coûts de production du pétrole provenant de différentes sources, pour les réserves prouvées aussi bien que pour les estimations de ressources. Le pétrole déjà produit (environ 1 000 milliards de barils produits à un coût entre 5 $ et 30 $ le baril, en dollars US de 2008) était le moins cher. Par contre, les coûts de production du pétrole abondant destiné à l’usage au Moyen-Orient et en Afrique du Nord (MENA) restent relativement bas. Après le pétrole conventionnel, celui produit par des techniques de la récupération assistée des hydrocarbures (RAH) – injection de CO2 ou d’autres substances dans le but d’augmenter le volume de pétrole extrait du puits – se vend à un prix plus élevé : de 30 $ à 80 $ le baril. L’exploitation de réserves importantes de sables bitumineux et de pétrole lourd coûterait entre 30 $ et 70 $ le baril. Le schiste bitumineux, lui aussi une ressource pétrolière non classique importante, afficherait des coûts de production entre 50 $ et 115 $ le baril. La production de combustibles artificiels provenant de gaz naturel ou de charbon (liquéfaction de gaz/charbon – GTL/CTL), pourrait se faire à des coûts débutant à 40 $ et 60 $ respectivement.

Figure 7 – Courbe des coûts d’approvisionnement du pétrole, long-terme, $/baril et milliards de barils (déjà produit, réserves et ressources) (IEA, 2008)

Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale Note : L’équivalent de 1 000 milliards de barils est autour de 6 193 EJ. L’équivalent du coût de 40 $/baril est 6,46 $/GJ. MENA signifie « Moyen-Orient – Afrique du Nord ». EOR signifie « Enhanced Oil Recovery (récupération assistée des hydrocarbures) ». On constate un manque de rendement, ou un rendement largement réduit, des sources de pétrole non classiques lorsque le prix se situe autour de 40 $/baril en 2009 (l’équivalent de 6,46 $/GJ). Le rendement de la production de gaz naturel dépend de « nouvelles » sources dont les prix doivent se situer au-dessus de 7 $/GJ. En fait, en 2007, au bassin sédimentaire de l’Ouest canadien (BSOC), lieu de production de la plus grande quantité de gaz naturel au Canada, le coût moyen de l’offre était de 7,88 $/GJ (NEB, 2008). Les importations de gaz naturel et de nouveau gaz naturel liquéfié (GNL) ne sont profitables qu’à ce niveau de prix. Au début de 2009, le prix du gaz naturel, autour de 4 $/GJ, a entraîné le retard de plusieurs projets d’investissement. Le charbon n’est pas seulement abondant, il est aussi très bon marché. Son coût de l’offre globale se situe autour de 1,13 $/GJ (30 $/tonne, IEA, 2008). Même si les coûts de transport doublaient ou triplaient, le charbon resterait une source d’énergie fort concurrentielle. Du côté de l’énergie renouvelable, on a déjà construit beaucoup de puissance hydroélectrique « bon marché », qui coûte moins de 0,05 $/kWh, ou 13,89 $/GJ. Bien que ce prix puisse sembler élevé par rapport au coût par GJ d’hydrocarbures, il y a une différence importante : il s’agit d’électricité. L’électricité est une forme d’énergie secondaire, largement utilisée dans différents types de consommation finale d’énergie, ce qui n’est pas le cas du gaz et du pétrole. Comparer l’essence avec l’électricité dérivée de charbon serait plus juste. L’essence vendue au prix de 0,80 $/litre équivaut à 23,10 $/GJ. L’électricité dérivée de charbon est produite à un coût similaire à celui de la puissance hydroélectrique (dans ce dernier cas toutefois, les coûts variables de production sont minimes). Les centrales thermiques au charbon afficheront cependant toujours des coûts de carburant). La Figure 6 démontre que, bien que techniquement la production d’électricité à partir de sources renouvelables soit possible, les coûts pourraient atteindre 0,20 $/kWh (55,56 $/GJ, GI et EREC, 2008). Le coût de la chaleur géothermique, qui collectionne la chaleur à partir de circuits de tuyautage à faible profondeur, se situe autour de 25 $/GJ et celui des chauffe-eaux solaires autour de 60 $/GJ (REN21, 2008). Ces coûts seront appelés à diminuer dans l’avenir, avec l’évolution et l’adoption croissante de ces technologies. À noter que ces montants sont le reflet des coûts d’investissement élevés, sans les coûts du carburant (puisque la nature nous livre l’énergie géothermique et solaire sans frais, après l’installation d’un système de récolte).

Développements technologiques

L’extraction accrue de pétrole et de gaz à partir des puits étant soit trop coûteuse, soit techniquement impossible, l’exploitation des champs actuels de pétrole et de gaz reste limitée. En fait, lorsque la pression du puits devient trop basse, ni le pétrole ni le gaz ne montent à la surface d’une manière naturelle. Ceci explique pourquoi les « taux de récupération » (le montant d’hydrocarbures produit, par rapport à la quantité existante dans le champ) se situent à 35 % pour le pétrole conventionnel et à 61 % pour le gaz naturel conventionnel (IEA, 2008). Les techniques de récupération assistée ont entraîné une hausse du taux de récupération jusqu’à 52 % pour le pétrole qui se trouve dans la mer du Nord. Du côté canadien, de nouvelles techniques de forage (« puits intercalaires » et « puits horizontaux/HZ ») permettent l’accès à de plus grandes quantités de pétrole et leur récupération au site de production pétrolière à Weyburn en Saskatchewan (voir Figure 8). L’utilisation de la technique de l’injection de CO2 est mise en pratique sur ce site. Ce mode d’extraction, qui augmente la production pétrolière par une poussée verticale du pétrole hors du champ, est également utilisé pour l’extraction assistée de gaz naturel.

Figure 8 – Production de pétrole à Weyburn (Canada), en barils par jour, selon différentes techniques de récupération du pétrole (PTRC, 2009)  Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

Dans tous les secteurs énergétiques, on peut constater des progrès technologiques qui peuvent, soit augmenter l’offre prévue d’énergie, soit en diminuer les coûts de production. Dans le cas des sources renouvelables d’énergie, on prévoit plutôt le deuxième scénario.

 

 

Infrastructures

L’offre future d’énergie dépend aussi de l’étendue des investissements dans les différents projets de production, de transformation et de transport/transmission d’infrastructure. On constate une large variété parmi ces choix de grande envergure :

  • la capacité de valorisation de pétrole lourd et de sables bitumineux en pétrole synthétique;
  • la capacité de raffiner le pétrole en essence et en d’autres produits, ou de produire des combustibles artificiels dérivés du gaz naturel ou du charbon (liquéfaction du gaz/charbon);
  • la capacité de transporter le pétrole, le gaz et le charbon par pipelines, pétroliers et installations adaptées (terminaux GNL);
  •  l’investissement dans des installations de production d’électricité et de production de la chaleur et dans les lignes de transport adéquates.

Les pénuries de main-d’œuvre et les sites éloignés font que les prévisions de tous ces projets d’infrastructure soient exécutées dans un contexte de changements, parfois de hausses des coûts du génie, de l’approvisionnement et de construction. Ils se situent, d’ailleurs, dans un contexte de politiques gouvernementales qui aident ou érigent des barrières par rapport aux sources d’énergie. Les politiques fiscales, par exemple, peuvent favoriser ou entraver le développement de différents types d’infrastructures.

Géopolitique

Les ressources d’énergie ne sont pas distribuées uniformément à travers le monde (voir les Figures 5 et 6). Ainsi, le Moyen-Orient est particulièrement doté en réserves prouvées de pétrole et de gaz (en ce qui concerne la quantité, les coûts de production et même la qualité). Les événements dans cette région du monde, tels que la guerre en Irak, ont entraîné des réductions significatives de l’offre de pétrole sur les marchés mondiaux. La Russie, un autre grand producteur de gaz naturel possédant d’importantes réserves, a déjà menacé ou a déjà eu recours aux coupures d’approvisionnement en gaz à ses pays voisins pour diverses raisons. Les perspectives doivent prendre ces possibilités en compte, car l’avenir ne sera pas nécessairement aussi harmonieux et paisible que nous l’espérons.

Production de biocarburants

Les biocarburants, actuellement dérivés de la canne à sucre, du maïs et, parfois, du blé et de la betterave à sucre, sont définis de la manière suivante : « Biomasse (ou matières dérivées du traitement de la biomasse) utilisée pour la production d’énergie par combustion. » (EEAQ, 2009). Les États-Unis et le Brésil sont tous deux à la tête de la production mondiale de biocarburants (Figure 9). L’importance des biocarburants demeure, néanmoins, minime quant à sa contribution à l’offre d’énergie dans le secteur du transport (1,1 % de la demande) et aussi quant à l’utilisation de la biomasse. En fait, seulement 2,1 % de la biomasse est transformée en biocarburants. La majorité de la biomasse, sous forme de bois, est utilisée pour la production d’électricité ou de chaleur (ou pour les deux – la cogénération) dans les installations modernes (36,9 % de l’utilisation de la biomasse). Le reste est utilisé comme source de chaleur pour la cuisine, à défaut d’une meilleure alternative (61 % de l’utilisation de la biomasse, IEA, 2008). Par conséquent, il faut encore attendre un certain temps avant que les biocarburants deviennent un substitut courant des carburants dérivés du pétrole. De plus, ils font face à deux obstacles majeurs : la production alimentaire et l’empreinte écologique. Puisque les cultures destinées aux biocarburants se font sur des sols agricoles dédiés à l’alimentation humaine, toute hausse de la production des biocarburants fera concurrence à l’approvisionnement alimentaire, ce qui pourrait s’avérer problématique. De plus, les effets des biocarburants tout au long de leur cycle de vie (émissions de GES et autres impacts) sont souvent plus sérieux que ceux des carburants dérivés du pétrole (GTZ, 2008). Ces problèmes font donc des biocarburants des substituts très imparfaits aux carburants traditionnels.

Figure 9 – Distribution de la consommation des biocarburants et pourcentage de leur utilisation en transport, EJ (IEA, 2008)  Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

Enjeux de discussion

Est-ce que les ressources pétrolières mondiales s’épuiseront? De quelle manière la technologie pourrait-elle jouer un rôle prédominant dans l’offre d’énergie? Les facteurs déterminants de l’offre d’énergie sont-ils la géologie et la technologie, ou la géopolitique et les politiques gouvernementales? L’énergie renouvelable, peut-elle accroître sa part de marché du panier d’énergie? Quel rôle devrions-nous accorder aux biocombustibles?

Facteurs globaux déterminants de la demande d’énergie

La consommation d’énergie est, évidemment, le facteur déterminant de la demande d’énergie. Pour arriver à une compréhension claire de la demande d’énergie, une connaissance des lieux d’utilisation et des types d’énergie s’impose. La Figure 10 illustre la consommation énergétique au Canada en 20063. Les données de la Figure 10 reflètent celles de la Figure 2, mais elles spécifient, avec plus de détails, les types d’énergie utilisés dans chaque secteur. De plus, il est à noter que l’énergie renouvelable (à l’exception de la puissance hydro-électrique en forme d’électricité) ne figure pas parmi ces données. Par conséquent, ni le bois, ni le vent ne s’y trouvent. Bien que cette omission ne soit pas totalement justifiée, elle s’explique par l’utilisation relativement réduite de ces formes d’énergie, ainsi que par leur faible niveau de négociation sur les marchés.

Figure 10 – Détail de la consommation d’énergie secondaire canadienne, EJ, 2006 (Statistique Canada, 2008) Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

La transformation en une source secondaire d’énergie ne requiert pas de procédures compliquées dans le cas du charbon et du gaz naturel. Par contre, les liquides du gaz naturel – les LGN – (tels le propane, les butanes, les pentanes, l’hexane et les heptanes), l’électricité et les produits pétroliers (majoritairement l’essence, mais aussi le diésel et d’autres combustibles) sont les dérivés des sources primaires d’énergie. Les LGN sont fabriqués par la production de gaz naturel et le raffinage de pétrole brut. La production d’électricité se fait à partir de la force hydraulique, de la combustion de combustible nucléaire ou d’autres carburants et, de façon, négligeable, d’autres sources renouvelables. Des produits pétroliers raffinés, comme le nom l’indique, sont des produits finaux dérivés du pétrole brut dans les raffineries. L’énergie est indispensable dans la production d’énergie primaire et de sa transformation en énergie secondaire, ce qui explique l’inclusion du secteur « consommation du producteur» à la Figure 10. Ceci n’inclut pas les pertes subies pendant la production de l’électricité. Au Canada, en 2006, 1,51 EJ de hydrocarbures ont été ou brûlés) dans la production de 0,53 EJ d’énergie électrique, ce qui représente une efficacité de 35 %. Le restant, 65 %, représente la chaleur générée, chaleur qui pourrait être utilisée pour d’autres fins industrielles ou dirigée aux fins de chauffage. Ceci requerrait, néanmoins, des infrastructures conçues spécifiquement pour la distribution de chaleur. Par conséquent, l’absence des telles infrastructures amène généralement à une perte de chaleur. Tous ces secteurs n’ont besoin d’énergie que pour répondre aux besoins grandissants de la population. La croissance de la population, le niveau de l’activité économique, les types de travaux accomplis (et le partage de l’énergie en entrée), ainsi que l’efficacité dans l’utilisation de l’énergie sont les quatre facteurs déterminants de la demande d’énergie4.

Population

Une augmentation de la population engendre une demande accrue de biens et de services, ce qui entraîne, à son tour, une hausse de la consommation. Comme l’illustre la Figure 11, les endroits qui affichent une croissance de la population n’auront pas tous la même expérience de consommation d’énergie totale. Par exemple, puisque l’Amérique du Nord est à la tête en termes de consommation par habitant, la croissance de la population n’y aura pas le même impact qu’en Asie ou en Afrique.

Figure 11 – Consommation d’énergie primaire par habitant, GJ/personne et population, 2006 (EIA, 2008a)

Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

Croissance économique

Bien que beaucoup d’autres variables agissent sur la relation entre la croissance économique et la consommation d’énergie, les liens entre elles restent forts. À travers l’histoire, la croissance du produit intérieur brut (PIB) fut accompagnée d’une hausse de consommation énergétique. En fait l’activité économique accrue veut dire plus d’activités dans les différents secteurs désignés à la Figure 10, et, par conséquent, une plus grande utilisation d’énergie. La Figure 12 illustre le cas des É.-U. sur une période de 50 ans. La croissance du PIB a entraîné une augmentation de la consommation énergétique. De même, un ralentissement du PIB s’accompagne généralement d’une diminution de la consommation énergétique. Les petites flèches indiquent ces ralentissements du PIB et les baisses correspondantes de consommation.

Figure 12 – Produit intérieur brut américain en dollar américain constant de 2000, et consommation d’énergie en EJ, 1949-2007 (EIA, 2008a)  Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

Intensité énergétique

Bien que la croissance économique entraîne une plus grande consommation d’énergie, l’intensité énergétique ne sera pas la même dans tous les secteurs économiques. Le secteur de la technologie de l’information (IT), par exemple, consomme beaucoup moins d’énergie que le secteur des ressources naturelles. Cela veut dire que pour chaque dollar d’activité économique, on utilisera moins d’entrées d’énergie en IT qu’en ressources naturelles. L’évolution de la structure de l’économie, au fil des temps, sera accompagnée d’une baisse de l’intensité énergétique puisque la contribution à la création de richesse du secteur des services continuera à croître par rapport à celle des secteurs agricole, minier et manufacturier. Ceci est une tendance globale, comme le montrent les pays sélectionnés à la Figure 13. Les pays occidentaux tels les É.-U., le Royaume-Uni et le Canada ont connu une baisse d’intensité énergétique, résultant de la croissance de leurs économies due à celle du secteur des services. La plus grande dépendance du Canada à l’égard des ressources naturelles explique son intensité énergétique supérieure à celle des É.-U. Même les pays comme la Chine connaissent une baisse de l’intensité énergétique grâce à la croissance constante du secteur manufacturier et des exportations par rapport aux industries moins performantes et plus consommatrices d’énergie, telles que les industries lourdes (par exemple l’industrie sidérurgique), et le secteur primaire (exploitation minière et agricole). On peut aussi réaliser une amélioration de l’intensité énergétique par une augmentation de l’efficacité énergétique – il ne s’agit que d’utiliser moins d’énergie dans la production des mêmes quantités (ou de plus grandes quantités) de biens et de services.

Figure 13 – Intensité énergétique dans quelques pays choisis, MJ par $ de PIB, 1980-2006 (EIA, 2008a) Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

Efficacité énergétique

L’efficacité d’utilisation énergétique dans différents secteurs est un autre facteur déterminant de la demande d’énergie. Le transport étant le secteur le plus important par rapport à la demande d’énergie (voir Figure 10), l’efficacité de ce secteur est clé à la compréhension de la demande future totale d’énergie. Les tendances variées du secteur du transport aux É.-U., largement dominé par des véhicules personnels (voitures et camions légers), sont résumées à la Figure 14. Ces tendances sont aussi valides pour d’autres pays, surtout pour le Canada. La première tendance est l’amélioration progressive de la consommation de carburant : en 2006, les milles parcourus par gallon ont augmenté par rapport à ceux de 1970. Par exemple, aux É.-U., une voiture moyenne roulait sur une distance de 13,5 milles par gallon en 1970, contre 22, 4 milles en 2006. La popularité des voitures a toutefois diminué par rapport à celle des camions légers : les milles parcourus ont ainsi augmenté plus lentement que les milles parcourus par des camions légers, qui, pour leur part, sont beaucoup moins efficaces; chaque gallon leur permet de parcourir 18 milles – chiffre qui demeure inchangé depuis 1991. Enfin, quand on compare les voitures américaines aux voitures du R.-U., celles-ci démontrent une efficacité inférieure de 27 %, en moyenne (22,4 par rapport aux 30,5 milles/gallon au R.-U.). Quand on compare l’efficacité des voitures qui roulent au diésel, les voitures américaines sont presque 50 % moins efficaces que les voitures au R.-U. (18 milles/gallon contre 38,7 milles/gallon). L’évolution des réglementions aux É.-U., tel le US Energy Security and Independence Act, pourrait amener des changements à cette situation, en exigeant que toute nouvelle voiture et camionnette atteigne une performance d’une moyenne de 35 milles/gallon ou plus d’ici 2020. D’autres changements de politiques de l’efficacité des carburants et du transport pourraient également avoir un impact sur la demande d’énergie.

Figure 14 – Consommation des voitures et camions légers américains, millions de milles parcourus, 1970-2006, avec la consommation des voitures du parc automobile du Royaume-Uni, 2002-2006, milles par gallon (ORNL, 2008 and UKDfT, 2008)  Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

L’efficacité énergétique n’est pas seulement importante dans le secteur du transport: on peut subir des pertes et afficher des gains dans tous les secteurs. Dans le secteur de la production d’électricité, d’importants gains d’efficacité peuvent être réalisés. De nouvelles centrales thermiques alimentées au charbon peuvent, par exemple, atteindre une efficacité de 42 % par rapport à la moyenne actuelle de 34 % (IEA, 2008).

Enjeux de discussion

Parmi les facteurs déterminants de la demande, est-ce qu’il y en a un qui apparaît plus important que d’autres? La demande d’énergie peut-elle seulement augmenter? Est-ce qu’une récession sera la seule cause d’une diminution? Comment est-il possible de « contenir » la demande d’énergie? Est-ce une chose acceptable? Une si grande diversité globale en consommation énergétique par habitant – est-ce une chose acceptable?

Enjeux stratégiques de marché – Contraintes globales et locales

Au-delà des facteurs déterminants de l’offre et de la demande, des enjeux contextuels imposent des contraintes de types différents aux marchés. Des enjeux stratégiques de marché ont un impact sur la quantité, le prix et la fiabilité de l’approvisionnement en énergie. Ces enjeux sont reliés à plusieurs éléments: les types de marché établis par des gouvernements et des accords internationaux; la force et le type de réglementations environnementales; l’importance accordée à la sécurité énergétique et l’approche globale à l’égard de la pauvreté énergétique.

Marchés libres et concurrentiels ou marchés réglementés?

La plupart des économistes et un grand nombre de personnes estiment que les marchés libres constituent la meilleure forme d’organisation économique. Dans le secteur de l’énergie, ceci est visible à travers les prix du pétrole brut – qui fluctuent quotidiennement et sont rapportés, non seulement par la presse financière, mais aussi par les médias grand public. Les prix de gaz naturel sont aussi concurrentiels et l’électricité est de plus en plus négociée à l’instar des autres commodités. Le marché de l’électricité reste, par contre, au niveau local : cela est le cas dans des états tels que la Californie, New York, la province de l’Alberta, les pays nordiques et d’autres encore. Les marchés mondiaux demeurent néanmoins encore fortement influencés par des gouvernements. Plus de la moitié des réserves globales de pétrole et de gaz naturel sont sous contrôle d‘entreprises gouvernementales (voir Figure 15). Moins de 7 % des réserves globales sont sous le contrôle d’entreprises privées (parmi les 50 entreprises possédant les plus grandes réserves).

Figure 15 – Part des réserves prouvées de pétrole et de gaz naturel par type de propriété des compagnies ayant les droits d’exploitation, EJ (IEA, 2008)  Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

Ces entreprises gouvernementales font souvent collusion pour manipuler les prix des marchés mondiaux, essentiellement en limitant leur production par des accords conclus entre les membres de l’Organisation des pays exportateurs de pétrole (OPEP). De plus, leurs prix domestiques d’essence et de gaz naturel sont très souvent réglementés et ces produits sont vendus en dessous des prix du marché mondial. Ceci constitue une véritable subvention, ce qui entraîne une consommation accrue. Bien que la libéralisation des marchés ait introduit la concurrence dans quelques juridictions du secteur de l’électricité, la plupart des états américains, des provinces canadiennes et des pays ont réglementé leur prix d’électricité. Ces réglementations déterminent le prix en fonction du coût de l’offre moyenne, et non en fonction du coût de l’offre marginale. Puisque, le plus souvent, le coût de l’offre marginale est supérieur au coût moyen, le prix réglementé est plus bas que celui que l’on pourrait observer dans un marché concurrentiel. Ceci est particulièrement vrai dans les juridictions qui possèdent de grandes capacités de génération (production) hydraulique ou basée sur le charbon et le nucléaire : ces technologies sont caractérisées par des coûts moyens bas. Par contre, on fait appel à d’autres technologies aux prix plus élevés pendant les périodes de pointe et leur prix marginal serait beaucoup plus élevé dans un marché concurrentiel. Si les gouvernements et les accords internationaux avaient du succès en libéralisant les marchés d’énergie et en introduisant la concurrence, cela aurait un impact sur l’offre et sur la demande. L’offre serait plus abondante à cause de la hausse de concurrence et la demande diminuerait à cause de l’augmentation des prix (résultant d’une réduction des subventions de consommation).

Réglementation environnementale

Le monde doit faire face à beaucoup de défis environnementaux, dont le changement climatique. Les gaz à effet de serre (GES) reliés aux activités humaines en constituent un facteur largement responsable (voir IPCC, 2007 pour une synthèse des résultats de recherche sur ce thème). Des trois GES les plus importants – le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et l’oxyde nitreux (N2O) – le premier est un produit direct de la combustion d’hydrocarbures. Chaque utilisation de charbon, de gaz naturel et de produits raffinés de pétrole contribue aux changements climatiques en produisant des émissions CO2. Au Canada, dont les conditions ressemblent beaucoup à celles d’autres pays, les émissions reliées à l’énergie constituent la vaste majorité des émissions GES, soit environ 80 %.

Figure 16. Détail des émissions canadiennes de GES, 2007 (Total = 792 Mt d’équivalent CO2) (EC, 2009)  Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

À l’heure actuelle, peu d’actions ont été prises à l’échelle mondiale pour réduire les émissions de GES. Les scientifiques attestent que des réductions de 50 % à 80 % en dessous des niveaux de 2000 s’imposent pour éviter une augmentation de la température mondiale moyenne de 2 % à 2,4 % d’ici 2050. En agissant d’une manière responsable, les gouvernements pourraient coordonner leurs efforts en vue de la réduction des émissions de GES. Il existe toute une gamme d’approches à cet effet : la réglementation par législation environnementale; des initiatives d’actions bénévoles entreprises dans l’espoir d’obtenir de vrais résultats; l’élaboration d’incitations économiques par des subventions; un système de plafonnement et d’échanges de droits d’émissions de GES, ou encore une taxe sur le carbone. On peut réaliser des réductions véritables d’émissions de GES reliées à l’énergie par une utilisation diminuée d’hydrocarbures ou par le captage et la séquestration de CO2. Toutes ces approches de réductions des émissions de GES comporteront des coûts, qui pourraient se refléter directement dans les prix ou qui seraient couverts par des subventions gouvernementales. La Figure 17 illustre l’augmentation du prix pour différents types d’énergie si on introduisait un prix de 40 $/tonne. L’augmentation du prix de l’essence serait inférieure à 10 ¢/litre.

Figure 17 – Augmentation du prix pour un coût de la tonne d’équivalent carbone de 40 $ (sur la base des facteurs d’émissions de EC, 2008)  Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

 

Bien sûr, les enjeux environnementaux ne se limitent pas aux émissions de GES ni aux changements climatiques. La pollution de l’air, les impacts sur l’utilisation du sol et la contamination, l’utilisation de l’eau et beaucoup d’autres facteurs pourraient influencer l’offre et la demande d’énergie. Il reste que les GES dominent en termes d’influence globale sur le secteur de l’énergie.

 

 

 

L’importance de la sécurité énergétique

L’expression « sécurité énergétique » s’applique à beaucoup de choses : pour certains, la sécurité énergétique signifie assurer la protection des infrastructures énergétiques contre les actes criminels (NCSL, 2003). Pour d’autres, il s’agit « d’assurer une offre d’énergie adéquate pour le maintien de la performance et la croissance de l’économie » (APERC, 2003), avec comme préoccupation première les importations d’énergie et la dépendance face aux réserves des pays étrangers. L’ancien président des États-Unis, George W. Bush, a ainsi reconnu qu’« aux États-Unis, il existe une dépendance au pétrole venant de l’étranger, souvent importé de régions instables » (Bush, 2006). La Figure 18 illustre les écarts croissants aux États-Unis entre la consommation et la production de pétrole et de gaz naturel. Dans le cas du pétrole, l’écart est particulièrement accentué : en 2007, la production de pétrole n’a pu combler que 41 % de la consommation, alors que la production de gaz naturel a satisfait 84 % des besoins. Bien que le Canada et le Mexique soient les principaux fournisseurs de pétrole étranger aux États-Unis, un volume élevé continue à être importé de pays soumis à des régimes hybrides ou autoritaires, selon « l’Indice de la démocratie » de l’EIU (2008). Par exemple, selon cet indice, l’Arabie saoudite occupe le 161e rang des 167 pays qui y sont inclus. Le Venezuela est placé à la 95e position et le Nigéria à la 124e. La plupart des autres pays exportant du pétrole aux États-Unis ont une cote faible sur cet indice et leurs régimes sont instables.

Figure 18 – Production et consommation américaines de pétrole et de gaz naturel 1980-2007, en EJ, et pays d’origine du pétrole importé, 2007 (EIA, 2008a) Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

De nombreux pays de l’Europe et de l’Asie font face à une dépendance semblable au pétrole d’origine étrangère. Dans ce contexte, des politiques plus déterminées destinées à changer cette situation peuvent être mises en œuvre. Cela pourrait se traduire par un approvisionnement accru de pétrole provenant de sources plus acceptables ou par une demande réduite de produits originaires de sources moins acceptables.

 

 

Pauvreté énergétique

Il a souvent été rapporté que le nombre de personnes n’ayant pas accès aux services modernes d’énergie est établi à 2,5 milliards (exemple : OPEP, 2008). Cela inclut des services tels la lumière, la cuisine, la réfrigération, les communications, le transport et d’autres qui nécessitent des porteurs plus adéquats d’énergie que les carburants bruts solides, comme le bois et le charbon. En fait, l’électricité, le gaz naturel, les LGN et les carburants liquides sont plus efficaces pour assurer l’exécution d’activités productives. La pauvreté énergétique, le manque d’accès aux services modernes d’énergie sont largement répandus dans le monde, comme le montre la Figure 19. En Afrique, par exemple, l’absence de services modernes d’énergie oblige 61 % de la population à dépendre des carburants solides. Il en découle des conséquences importantes et directes pour la santé et pour l’environnement : une qualité mauvaise de l’air à l’intérieur des logements, entraînant de nombreux problèmes respiratoires (surtout pour les femmes qui s’occupent de la cuisine), la dégradation des forêts, dénudées parce que l’on coupe le bois pour combler des besoins fondamentaux d’énergie. Cette déforestation, accompagnée de la surcultivation, de surpâturage et des pratiques déficientes d’irrigation, contribue à la désertification du sol à l’échelle mondiale (UNCCD, Convention des Nations Unies sur la lutte contre la désertification 2008).

Figure 19- Pourcentage de la population utilisant des combustibles solides (UN, 2008) Étude de cas sur les perspectives énergétiques une vue globale

Bien que la plupart de ces problèmes n’affectent pas les pays développés de manière directe, toutes les sociétés en souffriront à long terme, si un grand pourcentage de la population mondiale reste affligé par la « pauvreté énergétique ». Cette population ne pouvant pas augmenter sa productivité, elle restera pauvre et marginalisée. Elle ne contribuera pas d’une manière significative à l’économie mondiale; une partie de cette population voudra immigrer dans des pays plus riches, aggravant ainsi les problèmes associés aux contrôles frontaliers. Au fil du temps, les impacts sociaux se feront ressentir à plusieurs égards. Vue dans une perspective environnementale globale, la désertification – un changement de l’utilisation du sol – contribue à la libération de plus de carbone dans l’atmosphère, les quantités équivalentes ne pouvant être captées par des forêts nouvelles ou des replantations. Cette évolution est une source de GES, tel qu’illustré à la Figure 16. La lutte contre les changements climatiques inclut la lutte contre la désertification, dans le but de protéger et de favoriser l’aménagement des forêts en « puits de carbone ».

Enjeux de discussion

Jusqu’à quel point les marchés énergétiques peuvent-ils devenir plus ouverts et concurrentiels? Est-ce que cela entraînera des changements significatifs sur l’offre ou sur la consommation? Dans quelles sphères les gouvernements devraient-ils agir en priorité? Du côté environnemental, est-ce que l’on devrait mettre en œuvre des politiques dynamiques afin de réduire les émissions de GES? Quelles seraient ces politiques? Pourraient-elles nuire à l’économie mondiale? Des politiques environnementales auraient-elles les mêmes impacts dans des régions différentes? Quelles régions seraient les gagnantes et quelles régions seraient les perdantes? Quelles seraient les conséquences pour le long terme? La sécurité énergétique : est-ce un vrai problème? Quelles approches devrions-nous adopter (si c’est un problème réel)? Quelles formes les enjeux de sécurité d’énergie prennent-ils au niveau des entreprises (soit pour les entreprises d’énergie, soit pour les consommateurs)? Est-ce que la pauvreté énergétique a sa place dans ce type de perspective? Comment devrions-nous l’aborder? Qui devrait s’engager à financer des solutions à la pauvreté énergétique?

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  1. Traduction et adaptation de l’anglais du cas no 9 00 2013 001, intitulé « Energy Outlook Case Study: An Overview ».
  2. L’auteur remercie la Fondation Pétrolière Impériale pour son soutien financier.
  3. La demande globale d’énergie ressemble à celle du Canada. Puisque des données globales sur l’utilisation finale d’énergie dans les différents secteurs sont difficiles à trouver, les données pour le Canada sont présentées au lieu de celles du monde.
  4. Le prix n’est pas compté parmi les facteurs déterminants, parce que le prix détermine la quantité utilisée en fonction de l’offre et de la demande. Le prix est le résultat de ces deux facteurs déterminants et, par conséquent, il joue un rôle de répartition.
Pierre-Olivier Pineau

Pierre-Olivier Pineau est professeur titulaire au service de l'enseignement des méthodes quantitatives de gestion à HEC Montréal. Il est également titulaire de la Chaire de gestion du secteur de l'énergie.

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