In: Economie et statistique, N°164, Mars 1984. pp. 53-59.
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Les nouveaux bilans énergétiques. In: Economie et statistique, N°164, Mars 1984. pp. 53-59.
doi : 10.3406/estat.1984.4844
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/estat_0336-1454_1984_num_164_1_4844
Résumé
Les bilans énergétiques nationaux ont pour fonction de montrer d'où vient l'énergie utilisée et par qui elle est consommée. Leur établissement pose de nombreuses questions, la principale étant l'équivalence à établir entre les sources d'énergie : quelle quantité de pétrole « vaut » une tonne de charbon ou un kilowatt-heure d'électricité î Les réponses données ont une influence non négligeable sur les résultats obtenus. Aussi une réflexion a-t-elle été entreprise, qui a permis de rénover les méthodes de comptabilité et la présentation du bilan énergétique français.
Abstract
The new energy assessments - The function of the national energy assessments is to show where the energy used comes from and by whom it is consumed. Their establishment poses numerous questions, the principal one being what equivalence to establish between sources of energy : what quantity of oil "
equals " a ton of coal or a kilowatthour of electricity ? The answers given have an influence that is not negligible on the results obtained. Also an up-dating of accounting methods and of the presentation of the French energy assessment was made possible by the study undertaken.
Resumen
Nuevos balances energéticos - Los balances energéticos nacionales hacen las veces de mostrar de dónde viene la energía utilizada y quien la gasta. El establecerlo plantea numerosas cuestiones, y la fundamental es la de la equivalencia que hay que establecer entre las fuentes de energia : ¿ que cantidad de petróleo « vale » una tonelada de carbón o un kilovatio-hora de electricidad ? Las respuestas obtenidas tienen una influencia nada despreciable respecto a los resultados conseguidos.
Por lo tanto, se ha llevado a cabo una reflexion, la cual permitió renovar los metodos contables y la presentación del balance energético francés.
MÉTHODES
Les nouveaux bilans
énergétiques
Les bilans énergétiques nationaux ont pour fonction de montrer d'où vient l'énergie utilisée et par qui elle est consommée. Leur établissement pose de nombreuses questions, la principale étant l'équivalence à établir entre les sources d'énergie : quelle quantité de pétrole «vaut» une tonne de charbon ou un kilowattheure d'électricité ? Les réponses données ont une influence non négligeable sur les résultats obtenus. Aussi une réflexion a-t-elle été entreprise, qui a permis de rénover les méthodes de comptabilité et la présentation du bilan énergétique français *.
La comptabilisation de l'énergie ne peut laisser qu'un profond sentiment de complexité, qu'elle apparaisse à la lecture de la presse, spécialisée ou non, des rapports officiels ou off icieux, des documents administratifs ou même de la propagande publicit aire. Il faut en effet être muni d'un parfait tableau de conversion pour passer des barils par jour aux millions de BTU, aux gigajoules, millions de tep et autres terawattheures du ma
quis statistique de l'énergie.
L'énergie provient de diverses sour ces. Elle peut être obtenue à partir du charbon, du pétrole ou du gaz.
Elle est aussi fournie par les barrages hydroélectriques, et par les centrales nucléaires. A cela s'ajoute d'autres sources moins importantes, dont cer taines sont dites nouvelles ou renouv elables.
Les combustibles, l'électricité pro duite dans les barrages et les centrales
nucléaires sont qualifiés ft énergie pri maire. Ces diverses énergies primaires sont mesurées généralement avec des unités différentes. Quoi de plus naturel en effet que de mesurer un combust ible liquide ou gazeux par une unité de volume, un combustible solide par une unité de poids, une énergie élec trique par une unité spécifique? Il apparaît déjà à ce stade que le choix d'une unité physique n'est pas neutre : un combustible liquide peut être aussi bien mesuré en volume qu'en poids, mais l'incidence d'une évolution de la densité sera perçue différemment dans les deux cas.
On pourrait s'en tenir à mesurer chaque type d'énergie avec des unités spécifiques. Mais l'agrégation devient nécessaire pour mesurer l'indépendance énergétique ou simplement pour éva luer les ressources et les emplois de l'énergie, voire pour comparer les performances énergétiques des divers
pays. Il s'agit alors de mesurer la valeur de substitution des différentes énergies entre elles : quelle quantité de pétrole peut être remplacée par une tonne de charbon, ou par un kilowatt-heure d'électricité? On voit bien l'impossibilité d'apporter une réponse unique à une telle question. En effet, les conditions dans lesquelles la substitution est susceptible de se réaliser sont déter minantes sur le résultat. Par exemple, suivant les filières de production et d'utilisation de l'énergie, le kilowatt heure électrique pourra remplacer entre 100 g et 1 000 g de produits
pétroliers.
Il apparaît bien qu'un système d'équivalences entre énergies ne peut être que conventionnel, au sens où il reflète soit des valeurs moyennes ayant une signification statistique, à un moment donné, soit des valeure circonstancielles liées à des usages bien précis, interdisant de ce fait toute appréciation globale.
Neuf catégories de charbon, quinze de produits pétroliers Pour les combustibles, les modalités de calcul les plus usuelles consistent à
* Cet article a été rédigé par le Secré tariat général de l'Observatoire de l'éner gie à partir des travaux d'un groupe d'experts qu'il a animé.
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Mini-DMS secteur énergétique en quant ités physiques à une modéli sation des évolutions macro économiques. Cette dernière partie est fondée sur le mo dèle Mini-DMS, lui-même ma quette à buts pédagogique et scientifique du modèle DMS
utilisé pour les projections macro-économiques à moyen terme.
Une traduction simultanée des mêmes résultats en unités de comptabilité natio nale et en unités physiques simplifie le dialogue entre les différents spécialistes.
Le modèle est actuellement utilisé par de nombreux orga nismes et dans le cadre de la mier constat sectoriel sur l'éner gie. Il a cherché à rassembler les principales séries longues nécess aires pour situer les problèmes de l'énergie dans le contexte éco nomique général, et pour rappro cher cette analyse en termes éco nomiques (en valeur) de la statistique des quantités.
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définir les coefficients d'équivalence à partir de leurs pouvoirs calorifiques respectifs. Une difficulté existe cepen dant : généralement le même terme
« générique », charbon par exemple, recouvre en fait des produits de qualité et de nature fort différentes. Certains penchent donc pour une évaluation fine par type de produits. L'annuaire des statistiques des Communautés européennes distingue par exemple neuf sources d'énergie pour le charbon et quinze pour les produits pétroliers, et donc autant de pouvoirs calorifiques.
On peut ainsi établir une « équivalence » entre 1,5 tonne de houille et 1 tonne de pétrole dont les pouvoirs calori fiques sont respectivement 28 000 et 42 000 kiloj ouïes par kilogramme.
Pour des raisons de simplification, il est usuel de retenir de manière conventionnelle une source d'énergie étalon de pouvoir calorifique fixé. Le pétrole est le plus souvent utilisé, avec le pouvoir calorifique conven tionnel de 10 000 thermies par tonne, soit 41 855 kilojoules par kilogramme.
Les autres sources énergétiques sont ensuite mesurées par référence à cet étalon, baptisé tep, abréviation de
« tonne d'équivalent pétrole ».
Pour s'affranchir de la diversité des produits énergétiques recouverts par le même terme générique, certains pays, tels la France, ont utilisé en fait des bilans pondéraux assimilant une tonne de produit pétrolier quel qu'il soit à une tep, ou encore une tonne de produit charbonnier à deux tiers de tep, qu'il s'agisse de houille, de lignite, de coke ou d'agglomérés. En simplifiant ainsi les calculs, on introduisait un biais systématique sur la ventilation fine des consommations par produit, et même sur le total dès lors que la structure du « panier » des énergies consommées s'écartait sensiblement de la structure moyenne correspondant à l'équivalence forfaitaire. Ainsi, pour une tonne de combustibles minéraux solides, un calcul détaillé conduisait pour la France à l'équivalence moyenne de 0,610 tep au lieu de 0,666. Cet écart de 9 % environ surévaluait d'autant la consommation française de charbon.
Une autre difficulté tient à la possi bilité de récupérer ou non la chaleur latente de condensation de la vapeur
d'eau produite pendant la combustion.
Cette possibilité amène à évaluer deux pouvoirs calorifiques, un « pouvoir calorifique supérieur » quand il y a récupération, un « pouvoir calorifique inférieur » dans le cas contraire. Pour du pouvoir calorifique supérieur. Cette convention, adoptée en France dans les bilans officiels jusqu'en 1982, conduisait à une valorisation d'environ 10 % supérieure à celle qui aurait vecteur énergétique. Ceci explique une grande partie des difficultés aux quelles on se heurte quand on cherche à comparer l'électricité aux autres éner gies primaires. Deux démarches alter natives sont généralement suivies pour définir des coefficients d'équivalence.
Les interdépendances entre les différents produits énergétiques sont en effet de deux sortes.
D'une part, le pétrole, le charbon et le gaz sont transformés en électri cité dans les centrales thermiques, et l'on définira les coefficients d'équiva lence à partir de la quantité de combust ible nécessaire pour produire un kil owattheure. D'autre part, plusieurs pro duits peuvent être utilisés pour la satisfaction d'un usage déterminé : certains logements sont chauffés à l'électricité, d'autres au gaz, d'autres au fuel; les locomotives utilisaient autrefois le charbon, elles utilisent maintenant l'électricité ou quelquef ois le gazole. Les coefficients d'équi valence sont calculés à partir des quant ités de combustible ou d'électricité permettant de chauffer le même loge
à saisir l'équivalence. Au stade de la production il faut environ 0,25 tonne de pétrole pour obtenir 1 000 kilowatt heures, après raffinage et combustion en centrale thermique. Pour un usage calorifique, l'équivalence physique théo rique de l'effet joule est de 0,086 tonne de pétrole pour 1 000 kilowattsheures.
Le facteur 2,9 entre les deux équiva lences correspond, pour l'essentiel, au rendement de Carnot des centrales thermiques.
Dans le premier cas, on se place à l'amont des chaînes énergétiques.
C'est ce que l'on fait, par exemple, si on s'intéresse aux évolutions en quant ité et en structure de l'approvisio mauvais rendement, il faudra davantage de fioul lourd pour produire 1 000 kil owattsheures : environ 0,30 tonne de pétrole; au contraire, pour un parc moderne cette quantité descendra à 0,22 tonne. Ceci explique certaines différences entre les coefficients utili sés par différents organismes retenant pourtant les mêmes méthodes de calcul. Ceci explique également le glissement temporel des coefficients.
Ainsi, de 1955 à 1975, la quantité de combustible nécessaire pour pro duire 1 000 kilowattsheures d'électri
cité a baissé régulièrement de 0,325 à 0,238 tonne. Par la suite ce coefficient s'est légèrement détérioré, en raison notamment de la substitution du charbon au pétrole. En 1982, il était de 0,244.
Les coefficients d'équivalence adopt és en France étant fondés sur le principe de substitution entre énergie primaire ont aussi évolué, passant pour 1 000 kilowattsheures de 0,270 tep jusqu'en 1971 à 0,222 depuis lors, chiffre conventionnel qui apparaît donc légèrement faible.
Le point de vue de l'utilisateur
Les coefficients d'équivalence calcu lés à partir des services rendus sont également très divers selon les sources statistiques. Cette diversité tient d'abord à l'éventail et à la pondération des usages pour lesquels on les estime.
Elle provient ensuite des écarts sur les rendements retenus pour les équipe ments de consommation de référence.
Par exemple, dans la substitution de l'électricité au charbon pour le chauf fage de locaux résidentiels, selon que les poêles à charbon seront plus ou moins bons, le kilowattheure élec trique vaudra plus ou moins de grammes de charbon. Ainsi, dans ce cas, le coefficient d'équivalence n'est pas sim plement égal au rapport des pouvoirs calorifiques, mais au produit de ce rapport par celui du rendement des équipements. Seuls les rendements relatifs interviennent, ce qui évite de quantifier le service rendu. Cela dit, la dispersion des équivalences pratiques selon les techniques em ployées est considérable.
Un autre élément de complexité provient de ce que l'électricité peut être issue de diverses sources pri maires. En effet, certains proposent de retenir l'équivalence à la production pour les centrales thermiques et l'équi valence à l'usage pour l'électricité d'origine hydraulique. Ainsi, la même quantité d'électricité sera valorisée différemment suivant l'évolution de la structure de production.
Une variante de cette démarche pourrait consister à comptabiliser la production d'électricité à l'aide de l'équivalence à la production, et la consommation à l'aide de l'équivalence de substitution. Une telle convention aurait pour conséquence de faire appar aître des pertes entre la production énergétique des moteurs thermiques dans les transports dépasse rarement 20 %; à une tep comptée en disponibili té ne correspondrait alors que 0,2 tep en consommation.
Le nouveau système officiel français
Les unités énergétiques employées pour faire l'agrégation entre sources reflètent l'état dominant du moment.
On a ainsi compté dans le passé en tonne d'équivalent-charbon, on compte aujourd'hui en tonne d'équivalent-pét role. Il est peu probable que de telles habitudes disparaissent du jour au lendemain. Toutefois, il apparaît sou haitable de rapprocher les mœurs statistiques énergétiques en France des conventions internationales sur les unités. Un bilan en joules devrait être présenté conjointement au bilan en tep. Le joule étant une petite unité, le multiple adapté pour la tep est le gigajoule, égal à un milliard de joules, avec l'équivalence conventielle entre une tep et 42 gigajoules.
Cela étant posé, il convient de détail ler les coefficients en fonction des divers pouvoirs calorifiques des pro duits énergétiques. Pour le charbon, la comptabilisation reposait jusqu'en 1982 sur un bilan pondéral, dans lequel les tonnes de houille étaient additionnées aux tonnes de lignite ou de produits de récupération. La pondér ation tiendra désormais compte de la diversité des pouvoirs calorifiques (tableau 1). Un tel jeu de coefficients aboutit à une valorisation moyenne inférieure tant pour la production nationale (12,4 millions de tep contre 14,5 en 1982) que pour la consom mation intérieure (29,0 millions de tep contre 32,3).
Pour les produits pétroliers, la comptabilisation était, comme pour les combustibles minéraux solides, exclusivement pondérale. Une tonne de produits pétroliers était comptée pour une tep quelle qu'en soit la nature. Au total, en énergie primaire, cette convention ne présente pas un écart supérieur à 1 % suivant l'évolu tion de la structure des approvisionne ments. Cependant, les écarts sur les consommations finales, secteur par secteur, sont plus importants, de
MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE ET DE LA RECHERCHE Direction Générale de l'Énergie et des Matières Premières
L'OBSERVATOIRE
DE L'ENERGIE Organisme interministériel créé en juin 1982 Oriente et améliore la collecte statistique sur l'énergie Élabore des données de synthèse et établit les bilans officiels de consommation d'énergie en France
Coordonne les enquêtes et les études sur l'énergie
Participe aux travaux d'analyse économique et de prévisions sur l'énergie Diffuse l'information sur l'énergie, par des publications mensuelles et annuelles :
• publication mensuelle :
« TABLEAU DE BORD DE L'ÉNERGIE » de la lettre 101 du ministère de l'Industrie et de la Recherche.
• publications annuelles :
« LES CHIFFRES CLÉS DE L'ÉNERGIE » (diffusé par DUNOD) ;
« L'ÉNERGIE DANS LES SECTEURS ÉCONOMIQUES » (diffusé par la Documentation Française);
« LES BILANS ÉNERGÉTIQUES FRANÇAIS » (diffusé par l'Observatoire de l'Énergie) ;
« STATISTIQUES ÉNERGÉTIQUES » dépliant mémento (diffusé par l'Observatoire de l'Énergie).
• publications non périodiques :
« MÉTHODES DE COMPTABILITÉ DE L'ÉNERGIE » (diffusé par l'Observatoire de l'Énergie);
« L'ÉNERGIE DANS LES RÉGIONS » (à paraître).
En outre, à compter du 1er avril 1984, l'Observatoire de l'Énergie diffusera en mode VIDEOTEX un tableau de bord mensuel très complet sur l'énergie (environ 300 séries et graphiques). Ce service sera accessible par téléphone au moyen de terminaux MINITEL.
Renseignements : Observatoire de l'Énergie, 99, rue de Grenelle, 75007 PARIS
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Une appréciation plus fine de la disparité des pouvoirs calorifiques réels est utile dans l'évaluation des consom mations sectorielles. C'est pourquoi une grille d'équivalence plus détaillée est désormais adoptée.
Concernant le gaz naturel, les bilans français retenaient une équivalence fondée sur le pouvoir calorifique supér ieur. En dépit des arguments invoqués à l'appui d'une telle pratique, on doit constater qu'elle entretenait une inco hérence peu compréhensible pour le néophyte ou le lecteur étranger. Les nouvelles conventions adoptent dans les bilans une équivalence en pouvoir calorifique inférieur, l'avantage du gaz à l'usage final apparaissant dans les coefficients de substitution réels, mesur és de manière micro-économique dans les différents usages. Le mégawhatt- heure d'origine gaz passe ainsi de 0,086 tep à 0,077 tep (tableau 1).
Le sujet le plus délicat, qui a suscité et suscitera encore de nombreuses exégèses, est sans conteste l'électricité.
Les équivalences à l'utilisation finale paraissent biaisées puisqu'elles privi légient le rendement particulier d'une chaîne énergétique spécifique, la pro duction d'énergie électrique par une machine thermodynamique, ceci sans prendre en compte les rendements énergétiques similaires des autres chaînes. L'équivalence à la production a donc été conservée. Elle a d'ailleurs le mérite de refléter assez bien les conditions de substitution de l'élec tricité aux combustibles dans les usages performants. De plus la pro duction sera désormais comptée brute, c'est-à-dire sans déduire de l'électricité produite la part utilisée dans la centrale elle-même.
Tableau 1
Équivalences entre formes primaires d'énergie
Charbon : Houille
Coke de houille
Agglomérés et briquettes de lignite . . Lignites et produits cendreux de récu
pération
Produits pétroliers :
Pétrole brut, gazole, fioul domestique, produits à usages non énergétiques. . Gaz de pétrole liquéfié
1. Équivalences obtenues à partir du pouvoir calorifique inférieur pour les combustibles.
2. Équivalences obtenues en divisant les chiffres de la colonne précédente par l'équivalent en gigajoule d'une tonne de pétrole brut, soit 42.
3. Dans les anciennes équivalences, on prenait en compte le pouvoir calorifique supérieur du gaz, ce qui explique que ce chiffre soit plus élevé que celui de la colonne précédente.
L'écart est assez faible entre le coeffi cient de valorisation retenu (0,222) et le rendement réel des centrales élec triques, 0,244 en 1982. Cet écart va d'ailleurs être encore réduit du fait du passage à une production brute.
La prise en compte des énergies renouvelables soulève de nombreuses difficultés préalables, ne serait-ce que pour la collecte des informations. Le problème de leurs équivalences est donc relativement subsidiaire dans
l'état actuel des statistiques tant natio nales qu'internationales.
Le principe retenu a été de comptab iliser les énergies de récupération par équivalence à l'énergie primaire clas sique substituée. Il s'agit des rejets thermiques ou chaleur produits par incinération de déchets. L'énergie issue de la biomasse, principalement le bois,
devrait être comptabilisée suivant une évaluation de son pouvoir calorifique inférieur. Cette évaluation devrait tenir compte de l'essence, du conditionne ment et de l'humidité.
Des tableaux plus précis pourront être établis lorsque l'évaluation des consommations aura été sensiblement améliorée.
MÉTHODES 57
Tableau 2
Bilan de l'énergie pour l'année 1983 (données provisoires)
Approvisionnement Production d'énergie primaire Importations
Exportations
Variations de stocks (chiffre positif en cas de déstockage)
Total des disponibilités Taux d'indépendance (production 1 disponi
bilités)
Emplois
Consommation de la branche énergie : Raffinage
Production d'électricité thermique Usages internes de Ja branche Pertes et ajustement
Total (A)
Consommation finale énergétique 11 : Sidérurgie
Industrie (hors sidérurgie)
Secteur résidentiel et tertiaire (hors Agriculture
Total (B)
Consommation finale non énergétique 1S (C).
Total A + B + C 1 . // s'agit des hydrocarbures extraits du gaz naturel et des huiles régénérées.
2. Dont 15,9 Mtep d'origine hydraulique et 32,1 d'origine nucléaire.
3. Ce chiffre diffère de celui situé à sa gauche en raison des consommations propres des raffineries, et des pertes au raffinage.
■4. Autoproduction d'électricité par les raffineries.
5. Ce poste tient aux écarts entre les coefficients d'équivalence entre combustibles primaires et électricité retenus, et les quantités de combustibles
5. Ce poste tient aux écarts entre les coefficients d'équivalence entre combustibles primaires et électricité retenus, et les quantités de combustibles