EPFL, Génie Civil 2011

Etude et analyse des systèmes énergétiques Cours enseigné par le Prof. Edgard Gnansounou

EPFL, Génie Civil 2011

Nguyen Ha-Phong

Table des matières générale

Résumé ...2

Cours n°1 ...3

Cours n°2 ... 14

Cours n°3 ... 26

Cours n°4 ... 39

Cours n°5 ... 44

Cours n°6 ... 79

Cours n°7 ... 104

Cours n°8 ... 121

Bibliographie normalisée... 173

Résumé

Ce dossier a pour objectif d’approfondir les notions fondamentales de l'énergie afin d’acquérir les capacités de jugement sur son utilisation, et déterminer le rôle de l'énergie pour un développement socio-économique durable.

Cours n°1

Qu’est-ce l’énergie ...4

Problèmes en relation avec l’énergie...5

Systèmes énergétiques ...5

Exercice ...6

Qu’est-ce l’énergie

Sur terre, nous disposons d’une multitude d’agent énergétique de qualité différente. On entend par le terme ‘agent énergétique’ toute les sources d’énergie primaire qui peuvent être utilisé pour satisfaire les besoins du consommateur. Parmi ces agents énergétiques, on distingue les énergies renouvelables des énergies non renouvelables. Nous verrons plus tard dans ce cours la signification plus approfondies de ces deux termes.

Avant d’aller plus loin, il me semble utile d’expliquer certain terme pour éviter toute confusion. Le cycle de l’énergie est le suivant :

 Energie primaire. Il s’agit d’énergie que l’on prélève de l’environnement physique naturel (sol, atmosphère, espace). Ce sont par exemple le pétrole, le charbon, le gaz naturel, le bois, etc.

 Energie secondaire. Il s’agit de l’énergie qui provient de la transformation d’énergie primaire. Ce processus est nécessaire pour pouvoir utiliser l’énergie dans les machines et les installations. Les énergies secondaires sont par exemple l’électricité avant le transport, les produits de raffinage du pétrole, etc.

Lors de la transformation, il y a toujours une part d’énergie qui se dégrade et qui n’est pas utilisé. On l’appelle la perte énergétique.

 Energie finale. On parle aussi d’énergie distribué. Il s’agit de l’énergie qui est vendu au consommateur. Ce sont par exemple le gaz naturel à l’entrée dans la chaudière, l’énergie électrique mesurée par le compteur électrique, etc.

 Energie utile. Il s’agit de l’énergie finale transformée chez le consommateur. Celle-ci lui permet de satisfaire ses besoins. Par exemple la température du salon, le niveau d’éclairement, etc.

Différents scénario basés sur l’efficacité énergétique et les données socio-économiques sont ensuite établi afin de prévoir l’évolution de la demande à moyen et long terme et d’estimer les besoins en énergie des consommateurs. Ces différents scénarios sont :

 Tendanciel, c.à.d. où la futur demande d’énergie évolue de manière quasi semblable aux tendances observées jusqu’à maintenant. Dans ce cas, aucune nouvelle politique n’est adoptée.

 Haut, c.à.d. où la futur demande en énergie connaît une forte augmentation.

 Bas, c.à.d. où la futur demande en énergie connaît une augmentation raisonnable.

Problèmes en relation avec l’énergie

Tout au long de ce cours, nous allons tenter de répondre aux diverses problématiques liées à l’énergie. En voici les principaux.

 Demande d’énergie : quantité, évolution, consommateurs (dépend du stade de développement économique. Par exemple Cameroun (subsistance) ≠Mexique (développement) ≠France (masse)).

 Offre d’énergie : disponibilité, organisation, distribution, objectif à atteindre.

 Prix : évolution, statut offre-demande.

 Evaluation économique d’un projet d’investissement : rentabilité, facteurs influençant, incertitudes.

 Performance technique de l’approvisionnement énergétique : étape de transformation, rendement.

 Performance d’un secteur énergétique : facteurs influençant.

 Performance d’un secteur de consommation : facteurs influençant.

 Impact sur l’environnement : évaluation, mesure, solution.

 Impact de l’approvisionnement énergétique sur le développement économique : rôle, mesure.

 Marché énergétique : organisation, participant, prix, incertitude.

 Régulation : règlement, moyen, pénalité.

Systèmes énergétiques

Définition : toute installation ou ensemble d’installations intervenant dans la chaine de transformation-distribution-utilisation de l’énergie dans un contexte donnée (pays, agglomération, usine, etc.). ¹

Filière énergétique : ensemble des installations de conversion/transformation intervenant dans la chaîne énergétique donné. ¹ Ci-contre la représentation de la filière d’approvisionnement de l’énergie électrique.

1 Système énergétique, Gérard Sarlos, Pierre-André Haldi, Pierre Verstraete.

3%

11%

5% 1%

16%

29%

11%

23%

1% 0%

Consommation brute d'énergie 2010

Bois et charbon de bois Force hydraulique

Ordures ménagères et déchets industriels

Charbon Pétrole brut Produits pétroliers Gaz

Combustibles nucléaires Autres énergies renouvelables

Exercice

1) La statistique globale suisse de l’énergie 2010 indique que la consommation brute d’énergie était de 1'187’850TJ.

a) Sur la base des informations fournies par ce document, préciser la structure de cette consommation.

b) S’agit-il d’une énergie primaire, secondaire, finale ou d’un autre type d’énergie ?

a) Tout d’abord, définissons ce qu’est la consommation brute d’énergie. Il s’agit de la somme de la production indigène, de l’excédent des importations et des variations de stock.

La structure de la consommation brute d’énergie pour 2010 est la suivante (en TJ):

Bois et charbon de bois 3.4% 39930 Force hydraulique 11.3% 134820 Ordures ménagères et déchets industriels 4.6% 54640

Charbon 0.5% 6420

Pétrole brut 16.3% 194040

Produits pétroliers 28.5% 338450

Gaz 10.6% 126010

Combustibles nucléaires 23.1% 274960 Autres énergies renouvelables 1.4% 16710 Electricité solde import/export 0.2% 1870

Nous remarquons que la consommation d’énergie brute en 2010 provient pour 45% des ressources pétrolières. Viens ensuite les combustibles nucléaires avec 23% suivit du gaz et des ressources hydrauliques (11%).

Si nous regroupons ces différentes ressources en énergie renouvelable et non renouvelable, on obtient le graphique suivant. Ces chiffres sont tirés du bilan des énergies renouvelables en Suisse pour 2010 (TJ).

Energies renouvelables 210034 Energies non renouvelables 977816

On remarque donc que la consommation brute d’énergie en Suisse est principalement issue des ressources non renouvelables.

Intéressons-nous maintenant à la répartition de la consommation finale d’énergie en 2010 selon les différents groupes de consommateurs.

Comme on s’en doutait, la mobilité qui est en constante augmentation représente le secteur le plus consommateur d’énergie.

18%

82%

Part d'énergie renouvelable/non renouvelable dans la consommation brute 2010

Energies renouvelables Energies non renouvelables

34%

30%

19%

16%

1%

Part en 2010 des quatre secteurs en %

Transports Ménages Industries Services

Différence statistique y compris l’agriculture

b) Pour répondre à cette question, on reprend les données sur les consommations brutes en TJ issues du bilan énergétique de la Suisse pour 2010. Nous mettons en vert les énergies primaires.

Bois et charbon de bois 3.4% 39930 Force hydraulique 11.3% 134820 Ordures ménagères et déchets industriels 4.6% 54640

Charbon 0.5% 6420

Pétrole brut 16.3% 194040

Produits pétroliers 28.5% 338450

Gaz 10.6% 126010

Combustibles nucléaires 23.1% 274960 Autres énergies renouvelables 1.4% 16710 Electricité solde import/export 0.2% 1870

On voit que la part des énergies primaire représente environ 55% de la consommation brute totale.

2) Sur la base des informations fournies dans le slide 1.12, on peut noter le changement significatif de la structure de l’offre mondiale d’énergie primaire entre 1973 et 2008.

a) Identifier les principaux changements intervenus

b) Quelles peuvent être les principales raisons de ces changements ?

a) En premier lieu, on peut dire que l’offre mondiale d’énergie totale a environ doublé entre 1973 et 2008. On remarque aussi que tout augmente de façon relative mis à part le pétrole. Celui-ci ne représente plus que 33.2% en 2008 contre 46.1% en 1973. Le charbon, le gaz et le nucléaire sont les énergies primaires qui ont augmenté le plus rapidement entre 1973 et 2008. Nous allons tenter d’expliquer ces changements au point b).

b) La part relatif du charbon a augmenté entre 1973 et 2008. Ceci peut s’expliquer par la montée en puissance des pays émergents qui convoitent ce type d’énergie pour leurs développements. Ils s’en servent principalement dans leurs centrales thermiques pour produire l’électricité dont ils ont besoin. D’autres pays disposant d’importantes

ressources en charbon (Allemagne, Chine) s’en servent pour promouvoir leurs indépendances énergétiques.

Le nucléaire connaît aussi une augmentation relative importante. Ceci s’explique par les nombreux progrès techniques concernant le sujet. Le nucléaire est surtout utilisé pour la production d’électricité grâce à son faible coût de production. Prenons l’exemple de la France où le nucléaire produit plus de ¾ de l’électricité. Cela a eu pour conséquences :

 L’indépendance énergétique. La France ne doit plus importer d’importante quantité de combustibles fossiles pour produire son électricité.

 Electricité bon marché : moins cher que celle produite à partir du charbon ou du gaz.

 Le nucléaire a permis à la France d’exporter de l’énergie.

Le gaz a connu une forte augmentation également. Ceci s’explique par une augmentation des réseaux de distribution qui permet de faciliter son acheminement ainsi qu’une augmentation d’utilisation du gaz dans la production d’électricité. On peut aussi citer l’importance des réserves gazières,

La part relative du pétrole a diminué entre 1973 et 2008. Ceci peut être expliqué par la forte volatilité des prix du pétrole. En effet, le contexte économique, l’équilibre offre demande du marché pétroliers, les facteurs météorologiques et géopolitique et les anticipations financières influencent fortement le prix du pétrole. De plus, avec les accords de Kyoto sur le développement durable, ce phénomène s’accentue.

3) Sur la base des données fournies dans le slide 1.13, interpréter le changement structurel de la consommation mondiale d’énergie finale. Pourquoi ces changements sont-ils différents de ceux identifiés dans l’exercice précédent ?

Le slide 1.13 nous indique qu’entre 1973 et 2008, la consommation d’énergie finale a doublé.

La part relative du charbon et du pétrole a baissé car on se chauffe de moins en moins avec.

Dans le slide 1.12 était représentée l’offre mondiale d’énergie primaire. Tandis que le slide 1.13 nous renseigne sur la consommation mondiale d’énergie finale. Il s’agit de deux choses très différentes. En effet, prenons l’exemple du charbon. Celui-ci représente une part relatif de 27% en 2008 dans le slide 1.12, alors qu’il n’est plus que de 9.8% dans le slide 1.13 de la

même année. Cela s’explique par le fait que le charbon est transformé en électricité avant d’être consommé. On utilise que peu de charbon non transformé. En effet, la différence entre la demande et la consommation ne se retrouve pas entièrement dans l’électricité

4) Discuter les profils des prix énergétiques présentés dans le slide 1.14.

D’après ces profils des prix énergétique pour différentes énergie en fonction du temps, on remarque qu’il y a une ressemblance entre elles. Par exemple, on remarque pour 2008 un pic simultané que ce soit du prix du pétrole, du gaz, du charbon ou de l’essence. Donc on remarque que les prix des différentes énergies est en quelque sorte reliés. Ce sont généralement les conflits et tensions géopolitiques qui sont à l’origine des hausses et baisse du prix du pétrole. En voici les principaux :

 1980 : L’Iran envahit l’Irak

 1983 : 1^ère cotation du brut à New-York

 1990 : L’Irak envahit le Koweït

 1991 : 1^ère guerre du Golfe

 1998 : Crise économique en Asie

 2001 : Attentat du World Trade Center

 2003 : Invasion américaine de l’Irak

 2004 : Série d’attentat contre les installations pétrolières en Arabie saoudite

 2004 : Russie menace de stopper les vente de loukos, la plus grosse compagnie du pays

 2005 : Ouragan Katrina et Rita qui frappe la zone pétrolière du Golfe du Mexique

 2008 : Crise économique. Prix record du baril s’élevant environ à 146 dollars.

Il serait intéressant de comprendre pourquoi les prix des différentes énergies ont connu un pic simultané en 2008.

Quatre facteurs principaux expliquent la hausse ininterrompue du prix du pétrole depuis 2003 :

 croissance économique

 marges de production OPEP limitées

 hausse des coûts de production

 faiblesse du dollar

La croissance économique en particulier des pays émergents est l’élément explicatif premier de l’évolution du contexte à partir de 2003. De plus, le prix du gaz naturel est encore largement défini par référence directe aux prix des énergies concurrentes en particulier le fioul lourd et le fioul domestique, ce qui aboutit à un lien du marché du gaz avec le marché pétrolier. Donc l’augmentation du prix du pétrole entraîne aussi l’augmentation du prix du gaz naturel.

De son côté, le charbon a toujours été bon marché comparativement aux autres énergies fossiles. Même si c’est lui qui a enregistré la plus forte progression de prix entre 2003 et 2008, avec une multiplication par près de 5, il est resté moins cher par unité d’énergie que le pétrole ou le gaz. À fin 2008 et en 2009, la tendance s’inverse. La baisse de la demande de gaz, due à la crise simultanée à une offre abondante provenant de l’exploitation des gaz non conventionnels aux États-Unis et au développement de capacités de GNL dans les pays exportateurs, a fait chuter les prix spot de gaz de manière importante. Ainsi, l’écart de prix gaz/charbon se resserre fortement, faisant perdre au charbon sa compétitivité par rapport à son principal concurrent pour la production électrique. Les opérateurs qui le peuvent auront tendance à préférer utiliser du gaz qui, par ailleurs, offre l’avantage d’être moins émetteur de CO2. Ceci pèse à la baisse sur les prix du charbon. Par ailleurs, la chute des prix est également due à la baisse de la demande induite par la crise économique.

Pour conclure, on peut dire que l’inflation sur l’ensemble des matières premières est clairement le résultat de la période exceptionnelle 2003-2008.

5) Expliquer les changements structurels des émissions de CO2 tels qu’ils apparaissent dans les slides 1.21 et 1.22.

Pour le slide 1.21, on remarque tout d’abord que les émissions de CO2 ont environ doublé entre 1973 et 2008. La part relative du charbon passe de 34.9% à 42.9%. Ceci vient du fait que l’on utilise de plus en plus de charbon et que celui-ci dégage plus de CO2 que le pétrole. C.à.d. que pour une même quantité transformée de charbon et de pétrole, les émissions de CO2 seront plus importantes pour le charbon. La part relative d’émission de CO2 du gaz a aussi augmenté. La principale raison est que cette source d’énergie est très convoitée par les pays industrialisés.

Dans le slide 1.22, seules les parts relatives de l’OCDE et de l’Union Soviétique ont diminué. Pour être plus exact, ces parts croissent de manière moins rapide que pour les pays en développement. Par exemple la Chine subit une croissance relative très importante. Elle passe de 5.7% à 22.3%. De plus, ces pays en développement privilégient les industries lourdes qui polluent plus. Ces pays en développements sont en train d’emprunter le même chemin que les pays développés il y a une trentaine d’année.

6) En vous inspirant du schéma du slide 1.33, représenter les filières de l’énergie mécanique.

7) Estimer en TJ l’offre d’énergie primaire en 2008.

L’offre mondiale d’énergie primaire en 2008 est de 12 267 Mtoe, soit une valeur de 513.6 *10⁶ TJ.

Cours n°2

Moteurs de l’approvisionnement en énergie ... 15

Demande d’énergie et son évolution ... 16

Offre d’énergie et son évolution ... 20

Sécurité d’approvisionnement ... 20

Exercice ... 21

Moteurs de l’approvisionnement en énergie

Il est évident que la demande d’énergie va augmenter au fil des années qui suivent. La croissance démographique ainsi que le développement économique sont les principaux facteurs de cette augmentation. Pour répondre à cette demande, l’offre future d’énergie devra être satisfaisante. Celle-ci va dépendre principalement de l’environnement technologique, naturel et physique. Pour maintenir un certain équilibre entre l’offre et la demande d’énergie, des mécanismes d’ajustement sont mis en place. Ces mécanismes ont pour but de supprimer tout déséquilibre entre l’offre et la demande. Par exemple, le fait de disposer d’une certaine réserve d’énergie en cas d’arrêt d’une centrale de production permettrait de résoudre à court terme le problème. Ces mécanismes d’ajustement permettent d’avoir une certaine flexibilité tout en évitant les problèmes de congestion. Le schéma ci-dessous reprend ce que nous venons d’expliquer.

Donc il existe un ajustement entre la demande et l’offre d’énergie qui se fait via ces différents mécanismes.

 Société : opposition à certains projets

 Technologie : sécurité, rendement de production

 Institutions : organe gouvernemental qui régule le prix et l’implantation d’unité de production. Dans le cas de la France, c’est la Commission de régulation de l’énergie.

 Economie : investissement privé

 Environnement : développement durable (Kyoto, Durban, etc.)

Demande d’énergie et son évolution

La pyramide de Maslow² des besoins de de l’Homme est illustré ci-contre. L’énergie va lui permettre d’accéder à ces services et ainsi satisfaire ces besoins. On suppose donc que l’offre d’énergie est dans ce cas suffisante pour couvrir ces besoins.

L’évolution de la demande en énergie dépend principalement de 3 facteurs :

 Economie

 Prix de l’énergie

 Démographie

Si on veut comprendre la demande d’énergie, il faut distinguer deux cas.

 Pays industrialisés : Dans ces pays, l’offre d’énergie est largement disponible. Sa consommation dépend principalement de la classe sociale et du revenu. L’évolution de la demande en énergie dépend principalement de l’évolution de l’économie, des prix de l’énergie et de la démographie. En d’autres termes, ces pays vont avant tout essayer de maintenir ses acquis socio-économique tels que l’emploi, la sécurité sociale, l’éducation, l’infrastructure et vont développer leurs besoins qualitatifs (culture, loisirs)³. La croissance démographique dans les pays industrialisés reste cependant assez faible (de l’ordre de 0.7%), donc ce facteur n’influence que peu l’évolution de la demande d’énergie. On précisera aussi que la demande d’énergie des pays industrialisé est équivalente à la consommation d’énergie.

On remarque aussi que dans les pays industrialisés, on a une utilisation plus efficace de l’énergie ainsi qu’une substitution énergétique plus importante (charbon->pétrole-

>gaz), ce que se traduit par une diminution de l’intensité énergétique (quantité nécessaire pour créer une unité de PIB²).

 Pays en voie de développement (PVD) : La demande d’énergie de ces pays consiste principalement à obtenir un niveau de vie plus élevé (emploi, santé, formation, etc.).

La forte croissance démographique des PVD engendre aussi une forte demande en énergie. L’évolution de la demande d’énergie dépend donc principalement de ces

2 http://www.colin-ducasse.net/2008/06/03/maslow-toi-meme

3 Système énergétique, Gérard Sarlos, Pierre-André Haldi, Pierre Verstraete.

facteurs. On remarque que dans le PVD, l’intensité énergétique augmente fortement.

Ces pays ne sont pas encore concernés par les problèmes de protection de l’environnement et n’optimise pas pour le moment leurs industries lourdes.

Le graphique ci-dessous nous montre l’évolution de l’intensité énergétique de différents pays.

Lorsque nous traitons de la demande d’énergie et de son évolution, nous devons nous attarder sur l’évolution démographique. En effet, l’augmentation de la population engendrera forcément une augmentation des consommateurs d’énergie. L’offre d’énergie devra par conséquent augmenter pour pouvoir assurer à la population un niveau de vie satisfaisant.

Comme nous l’avons déjà mentionné auparavant, la croissance démographique est un facteur déterminant pour les moteurs d’approvisionnement en énergie pour les PVD. Pour les pays industrialisés, ce facteur représente une importance plus faible.

L’évolution démographique dépend principalement de deux facteurs. Le premier est la croissance naturelle qui est caractérisé par le nombre de naissance et de décès. C’est la différence entre le taux de naissance et le taux de mortalité qui dépend de la pyramide des âges. Il est intéressant de comparer une pyramide des âges d’un pays développé avec celui d’un PVD.⁴

4 D. Noin, « Atlas de la population mondiale », éd. RECLUS-La Documentation Française, 1996.

Pour les pays industrialisé, la base de la pyramide est étroite. La fécondité est faible. Ceci peut s’expliquer par les divers moyens de contraceptions largement utilisés. Le haut de la pyramide est quant à lui assez large vu le nombre élevé de personne âgée. Le sommet de la pyramide devient de plus en plus petit à cause de la mortalité des personnes très âgée. Il se peut que la pyramide contienne des creux ou au contraire des bosses. Ceci peut être expliqué par la guerre ou par une immigration massive vers le pays.

Pour les PVD, la base de la pyramide est large ce qui indique un taux élevé de natalité. La fécondité y est élevée. On remarque aussi que l’espérance de vie à la naissance est plus faible que pour les pays industrialisé. La pyramide se rétrécit rapidement ce qui indique un taux de mortalité très élevé notamment chez les enfants. Le sommet de la pyramide est très pointu car le nombre de personne âgé est très faible. Les creux peuvent être l’effet de guerre, d’épidémie ou d’émigration.

Le deuxième facteur qui influence l’évolution démographique est l’accroissement migratoire.

Celui-ci est directement lié à la politique migratoire et à la situation économique du pays. Par exemple si un pays a un faible taux de chômage, il va attirer de nombreux travailleur.

Si la somme de l’accroissement naturel et de l’accroissement migratoire est positive, on a une croissance démographique. Au contraire, si la somme est négative, on a un déclin démographique.⁵

Maintenant, nous allons parler de la transition démographique. Il s’agit du passage d’un régime où la fécondité et la mortalité sont élevées et s’équilibrent à peu près, à un régime où la natalité et la mortalité sont faibles et s’équilibrent également⁶.

1^ère étape : fort taux de natalité et de mortalité. Pics dû aux guerres, épidémies, famines, etc. La croissance démographique est nulle.

2^ème étape : taux de mortalité chute grâce au développement du pays.

Taux de natalité reste fort. Ceci entraine une forte croissance démographique.

3^ème étape : taux de naissance

baisse grâce à un changement de mœurs. La croissance démographique ralentit.

4^ème étape : taux de natalité et de mortalité faible. La population se stabilise.

5 http://fr.wikipedia.org/wiki/Accroissement_d%C3%A9mographique

6 http://www.ined.fr/fr/lexique/bdd/mot/Transition+d%C3%A9mographique/motid/9/

Un autre point important de l’évolution démographique est l’urbanisation. Le taux d’urbanisation est le pourcentage de citadin par rapport à la population totale. En 2010, ce taux était de 50.6% au niveau mondial et s’élevait à plus de 77% pour l’Europe de l’Ouest. Le calcul de ce taux est délicat car il est difficile de savoir exactement ce qui est urbain, et ce qui est rural. Il est clair que la consommation d’énergie des zones urbaines est intensive. Mais si l’on rapporte cela à une population dense (zone urbaine), on remarque que c’est relatif. En d’autres termes, on peut dire que la densification urbaine est favorable à la décroissance de consommation énergétique par habitant.

Un autre facteur influençant l’évolution démographique est la décohabitation. Il s’agit moment au cours duquel des personnes formant un même foyer cessent d'habiter sous le même toit⁷. Il peut par exemple s’agir du départ des enfants, du divorce ou pour des raisons professionnelles. La décohabitation va contribuer à augmenter le nombre de ménage ce qui peut entraîner une crise du logement, et à réduire la taille moyenne de ceux-ci. Le nombre de personne par ménage tend ainsi à diminuer. Le décohabitation influence donc fortement l’évolution démographique du pays, notamment pour les pays industrialisés.

La demande d’énergie est fortement influencée par l’évolution économique du pays. Cette évolution comporte deux aspects.

a) La croissance économique. Un outil pour mesure cette croissance est le PIB. Il s’agit du produit intérieur brut. Celui-ci peut être mesuré de trois manières. Soit par la production, c.à.d. que c’est la somme des valeurs ajoutées produite dans le pays. Soit par les dépense, c.à.d. que c’est la somme des dépenses de bien finaux. Soit par les revenus, c.à.d. que c’est le revenu de tous les facteurs utilisés pour produire les biens et services dans le pays. Pour mesure les performances économique et le niveau de vie du pays, il faut comparer les PIB d’une année sur l’autre. Si le PIB augmente, on peut dire qu’il y a croissance économique. Attention cependant à utiliser la valeur réelle du PIB, c.à.d. la valeur à laquelle on a enlevé l’inflation. Car le PIB dépend des prix des produits. Si on veut comparer les PIB de différents pays, on est confronté à un problème : chaque pays utilise sa propre monnaie pour mesurer son PIB. Donc pour pouvoir comparer le PIB de différents pays, il faut utiliser une monnaie unique en fonction du taux de change d’une année donnée. Pour éviter la sous/sur évaluation des différentes devises sur les marchés (par exemple, la Chine fixe un taux de change très attractif pour gonfler ses exportations), on peut utiliser comme taux de change la Parité des Pouvoir d’achat.

b) L’évolution structurelle de l’économie. On peut regrouper les activités productives en trois secteurs : primaire, secondaire, tertiaire. Le PIB étant défini comme l’ensemble de la production d’un pays, chaque secteur a sa part dans celui-ci. On appelle cette part la valeur ajoutée. Dans les pays industrialisés, la valeur a ajoutée du secteur tertiaire est plus importante que celle du secteur primaire et secondaire. La consommation d’énergie de ces trois secteurs est aussi différente. Le secteur secondaire est ainsi plus gourmand en consommation d’énergie.

7 http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9cohabitation

Nous allons maintenant aborder les prix de l’énergie. Il faut savoir que les prix de l’énergie sont mesurés à différents niveaux. Cela dépend du type de consommateur, du niveau d’élaboration de l’énergie et de la quantité. Par exemple on a les prix de gros qui concernent les grandes quantités d’énergie. Leurs prix dépendent du marché énergétique. Et on a les prix aux détails qui sont ceux payé par le consommateur final aux fournisseurs d’énergie. C’est comme le marché de l’alimentation. Les prix de l’énergie sont aussi influencés par les coûts de production et de fourniture qui dépendent des sources d’approvisionnement, de la qualité de l’énergie, de la qualité des infrastructures de production, de transport, de distribution et par les taxes prélevées par les pouvoirs publics. Ceux-ci varient fortement d’un pays à l’autre.

La demande d’énergie peut-être exprimée de deux manières. La première consiste à estimer la demande d’énergie par habitant. Cela permet de supprimer les effets dû à la croissance démographique. On peut aussi rapporter la demande d’énergie au PIB. Cela nous donne l’intensité énergétique. Si on mesure l’intensité énergétique au niveau de l’énergie primaire, celui-ci sera influencé par l’efficacité énergétique et par la structure de l’économie. Donc si l’intensité énergétique augment ou diminue, il faut se poser la question si cela provient d’une utilisation plus efficace de l’énergie ou d’une structure économique différente. Si on mesure l’intensité énergétique au niveau de l’énergie finale, cela signifie que l’on tient compte de l’utilisation rationnelle de l’énergie chez le consommateur. Pour résumer, l’évolution de l’intensité énergétique dépend de :

 L’utilisation plus ou moins rationnelle de l’énergie

 L’évolution de l'efficacité énergétique

 La croissance entre l’activité économique et la demande d’énergie

Offre d’énergie et son évolution

Les composantes principales de l’offre d’énergie sont : la production indigène qui comprend l’ensemble de la production d’énergie primaire réalisé sur le territoire⁸ et l’importation nette d’énergie. Pour analyse l’offre d’énergie d’un pays, il faut se pencher sur les aspects suivant : les quantités disponible et les coûts de production de l’énergie, l’organisation du secteur de production d’énergie, les origines des importations.

Sécurité d’approvisionnement énergétique

Pour augmenter la sécurité d’approvisionnement, on peut adopter les mesures suivantes :

 Maitriser l’énergie en réduisant l’intensité énergétique et en accroissant l’efficacité énergétique. Cela va permettre de faire des économies d’énergie.

 Augmenter la production indigène d’énergie. Cela n’est pas toujours possible donc il est important d’investir dans les énergies renouvelables.

 Diversifier les sources d’importations. Il y a toujours un risque de grève des livraisons des producteurs. Or si ce fournisseur ne détient pas le monopole, on peut toujours aller voir ailleurs. Par exemple lors de la crise diplomatique entre la Suisse et la Lybie, les

8 Statistique global suisse de l’énergie 2010, OFEN

importations de pétrole brut provenant de la Lybie ont été remplacées par celles provenant de l’Asie centrale.

 Conserver sur son territoire des capacités de stockage suffisant et constituer des stocks de sécurité.

 Importer de tout. C.à.d. des produit fini et du pétrole brut que l’on va transformer nous-même.

 Etablir des règles stables sur les marchés énergétiques et dans les relations entre les exportateurs et les importateurs d’énergie. Par exemple en établissant une coordination en matière d'énergie entre les États de l’Union européenne permettrait de renforcer la position de négociation de celle-ci avec ses fournisseurs internationaux⁹. On essaie de mettre en place des stratégies communes qui seront bénéfique pour tous les membres.

Un autre exemple de stratégie est le Livre vert de la Commission du 29 novembre 2000: « Vers une stratégie européenne de sécurité d'approvisionnement » qui a pour but de réduire les risques liés aux importations internationales vers l’UE.

Pour que l’approvisionnement énergétique soit conforme au développement durable, il faut prendre en considération la dimension socio-économique et environnementale (lutte contre le changement climatique).

Exercice

1) Analyse de la consommation d’énergie finale en Suisse.

a) Voici les taux moyens d’accroissement annuel de la consommation totale, des combustibles pétroliers, des carburants, de l’électricité et du gaz naturel. Pour obtenir ces taux, nous avons repris les valeurs de la consommation d’énergie finale en Suisse entre 1990 et 2010, puis nous avons utilisé la fonction « logreg » dans Excel pour obtenir les taux moyens pour les différents agents énergétiques.

Taux moyen d’accroissement

Consommation totale 0.50694734996412600 Combustibles pétroliers -1.3589522993255000 Carburants 0.74534154735617100 Electricité 1.3759863745431300 Gaz naturel 2.3233713050577800

b) La consommation de combustibles pétrolier est en recul entre les années 1990 et 2010. En effet, l’utilisation des huiles de chauffage (extra-légère, moyenne, lourde) a nettement reculé. En effet, des taxes sur les huiles de chauffages ont été introduites et le prix de ceux-ci a augmenté. Ces mesures visent à inciter les vieux bâtiments à se rénover pour réduire leurs pertes énergétiques en se tournant vers les pompes à chaleurs et le gaz naturel. On parle de modernisation des bâtiments. Le graphique ci-

9 http://ec.europa.eu/news/energy/110908_fr.htm

dessous¹⁰ illustre bien cette tendance. Le carburant a quant à lui connu un taux moyen d’accroissement positif. Si on regarde la consommation finale de produit pétrolier en Suisse¹¹, on remarque que les carburants routiers (essence) se sont stabilisés à partir de 2000. Par contre, le diesel est en forte hausse malgré qu’il soit le plus taxé et le plus cher. L’électricité en Suisse provient principalement des centrales nucléaires (40%), hydrauliques (55%), thermiques et des importations. Son taux moyen d’accroissement annuel est d’environ 1.35%. Celui des gaz naturel s’élève à plus de 2.3%. Nous allons maintenant expliquer ces tendances. En 1990, le conseil fédéral adopte le programme « Energie 2000 ». Son but est de stabiliser la consommation d’énergie fossile, d’émission de CO2, de freiner la consommation d’électricité et de promouvoir les énergies renouvelables car ce sont des énergies indigènes qui polluent peu et qui ont un potentiel considérable. A la fin de ce programme, en 2001, c’est le programme « Suisse énergie » qui prend le relais avec les mêmes objectifs. A partir de 2006, l’accent est mis sur la modernisation des bâtiments, les énergies renouvelables, l’efficacité énergétique, l’utilisation rationnelle de l’énergie et la mobilité efficace.¹²Tout ceci explique donc pourquoi le taux moyen d’accroissement annuel du gaz naturel est aussi important. Celui-ci est de plus en plus utilisé pour se chauffer.

c) Le gaz naturel peut être utilisé pour produire de la chaleur domestique et industrielle, pour chauffer l’eau, pour cuisiner, pour faire rouler les voitures, etc. Dans une mesure encore limité actuellement, on l’utilise aussi dans de petites installations pour produire à la fois de l’électricité et de la chaleur.¹³Le gaz naturel se substitue aux agents énergétiques fossiles émetteurs de CO2 comme par exemple les combustibles pétroliers, l’électricité provenant des centrales nucléaires et thermiques, etc.

10 Office fédérale de l’énergie

11 Statistique globale Suisse de l’énergie

12 http://www.bfe.admin.ch/energie/00458/index.html?lang=fr&dossier_id=00720

13 Un pilier important et fiable de l’approvisionnement énergétique de la Suisse, Jean marc Hensch

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Intensité énergétique

2) Relation entre la consommation d’énergie finale et le PIB.

a) On voit que l'intensité énergétique évolue de manière irrégulière depuis 1990 car une partie de la consommation d’énergie est utilisé pour produire de la chaleur. Comme la demande de chaleur dépend du climat, celle-ci peut changer d’une année à l’autre ce qui explique cette irrégularité. On remarque aussi que l’intensité énergétique a baissé légèrement. Malgré cette réduction, on a vu à la question 1 que la consommation d’énergie finale a quand même augmenté entre 1990 et 2010. Pour conclure, on peut dire que la consommation d’énergie finale a augmenté grâce à la croissance économique et que seule une partie de cette augmentation est compenser par les progrès technologique concernant l’utilisation énergétique (efficacité).

b)

L’élasticité s’obtient à l’aide du modèle suivant : E=a*PIBα Prenons le logarithme de ce modèle, on a ainsi : lnE=lna+αlnPIB Où : a : une constante

E : énergie consommée PIB : le PIB total

Cela nous permet d’effectuer une régression linéaire. Ainsi par régression linéaire avec les données de la statistique nous obtenons ainsi α=0,11678516. Voir le rapport détaillé ci- dessous.

c)

Pour cette élasticité nous devons utiliser le même modèle. Cependant E devient l’énergie totale par habitant et le PIB devient le PIB par habitant. Ainsi, nous obtenons :α=0,0690572.

3) Approvisionnement de la Suisse en gaz naturel

a) Malgré de nombreuses études, la Suisse ne dispose d’aucun gisement de gaz naturel assez important pour être rentable. Donc elle importe tout le gaz naturel dont elle a besoin. Le graphique ci-contre nous montre l’origine des importations suisses de gaz naturel pour 2010. On remarque que plus de deux tiers des importations de gaz naturel proviennent d’Europe Occidentale (UE, Norvège). On voit sur le graphique ci- dessous qu’environ 24% du gaz naturel importé provient de la Russie. Or la Suisse n’a aucun contrat direct avec les fournisseurs russes. Donc le gaz naturel russe arrive en Suisse via les fournisseurs des pays voisin. On peut y voir là une stratégie concernant la sécurité d’approvisionnement de gaz naturel. Donc la Suisse importe son gaz naturel d’Allemagne, des Pays-Bas, de France et d’Italie.¹⁴

b) La perspective à long terme est d’utiliser le gaz pour produire de l’électricité. On voudrait remplacer une partie de la production d’électricité provenant du nucléaire par une production provenant de gaz naturel. Les quantités de gaz naturel supplémentaire à transporter ne poseront pas de problème pour la Suisse. En effet, à elle seule, la conduite Transitgaz transporte un volume de gaz naturel équivalant à six fois la consommation suisse.¹⁵ De plus, les réserves mondiales de gaz naturel ont augmenté grâce à la découverte de nouveaux gisements. Pour que cela soit possible, il faudra définir une stratégie pour la production électrique future et mettre en place les conditions générales nécessaires. Sans cela, il n’y aura pas d’investissement d’envergure. Donc pour que ça fonctionne, les pouvoirs publics et l’économie gazière doivent mettre en place un cadre approprié pour accueillir cette perspective.

14 http://www.gaz-naturel.ch/

15 http://www.gaz-

naturel.ch/fileadmin/customer/erdgasch/Data/Medienstelle/Medienmitteilungen/2011/Erdgas_in_der_Strom produktion_f_190511.pdf

Cours n°3

Chaîne de valeurs du pétrole ... 27 Nature du pétrole ... 27 Historique et organisation ... 28 Perspective pétrolière ... 30 Exploration et extraction ... 31 Transport du pétrole ... 33 Raffinage ... 33 Raffinage pour l’année 2009 et tendance à moyen terme selon les régions ... 34 Exercice ... 36

Chaîne de valeurs du pétrole

La chaîne à valeur est une suite d’événement qui, à chaque étape, ajoutent de la valeur à une matière première. Pour le pétrole, la chaîne de valeur se divise en trois secteurs (amont, intermédiaire, aval).¹⁶ Pour le secteur amont (exploration, production), les points à prendre en compte sont :

 Gestion de risque et création de lien avec les pays producteurs

 Recherche les champs à forte croissance

 Coût d’exploration et de production faible, environ 10dollar/baril

 Développement du gaz naturel

Les paramètres qui influencent ce secteur sont notamment les coûts du brut, de production, d’exploration, de remplacement de réserves. Pour le secteur aval (raffinage, distribution), les points à prendre en considération sont :

 Problèmes structurels : surcapacité, demande, pression environnementale, investissement lourd.

 Maitrise de l’investissement

Les paramètres qui influencent ce secteur sont les marges de raffinage et de distribution. On notera aussi que les spéculations peuvent aussi influencer de manière conséquente les prix du pétrole.

Nature du pétrole

Le pétrole résulte de la succession de trois événements :¹⁷

 Accumulation de matière organique, notamment végétale.

 Maturation en hydrocarbure de cette accumulation grâce à une température et une pression élevées.

 Emprisonnement des hydrocarbures. Celle-ci se trouve piégée dans une zone perméable et ne peut s’échapper à cause des couches imperméables.

Suivant leurs origines, leurs impuretés et leurs compositions chimique, on peut classifier ces différents types de pétrole brut. Il en existe plus d’une centaine différente. Les plus connus et qui servent également à fixer le prix du brut pour une région donnée sont :

 Arabian Light (Moyen-Orient)

 Brent (Europe)

 West Texas Intermediate (Amérique)

On distingue trois sortes de bruten fonction de leur composition chimique :

 Les bruts à prédominance paraffinique

 Les bruts à prédominance naphtinique

 Les bruts à prédominance aromatique

16 http://www.energy4me.org/download/classroom/PetroleumValueChainFR.pdf

17 http://fr.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9trole

On précisera que plus un brut est léger, plus il est apte à fournir une large gamme de produits dérivés de qualité.

Historique et organisation du secteur pétrolier

Le 28 août 1859 est considéré comme la date de naissance de l’industrie pétrolière. C’est en effet ce jour-là que le pétrole jaillit pour la première fois du sous-sol grâce à Edwin Drake.

Jusqu’en 1910, l’entreprise Standard Oil détient le monopole du marché pétrolier. A partir de 1911 et l’influence du libéralisme, ce sont plus d’une trentaine de compagnie pétrolière qui succéderont à Standard Oil et ainsi entraîner une concurrence féroce sur les prix du pétrole.

Les accords d’Achnacarry de 1928 permettront de réguler les prix et d’éviter une concurrence malsaine. A partir 1950, de nombreuses réserves seront découvert notamment en Irak, en Arabie Saoudite et dans le Golfe Persique. Les pays producteurs s’affirmeront comme les principaux acteurs du marché pétrolier. En 1960, l’OPEP voit le jour. Il s’agit d’une sorte de cartel du pétrole où les pays membre s’entendent sur les quantités de pétrole à exporter. En 1973, la guerre du kippour éclate. Les pays producteurs arabe décident d’un embargo contre Israël et ses alliés. Des mesures de sécurité d’approvisionnement tel que la négociation directe avec le pays producteur et la constitution de réserves seront prises. Le 23 décembre 1973, le prix du pétrole s’envole. Il est multiplié par quatre en trois mois puis se stabilise jusqu’en 1979, date de la révolution iranienne. Ses effets psychologiques entraineront la constitution de nombreuses réserves d’urgences ce qui entrainera une augmentation des prix. La peur de rupture entrainera aussi une diminution de la consommation et par conséquent la récession économique. En 1982, afin de stabiliser les prix, l’OPEP adopte la politique des quotas. Cela se révèle être un échec puisqu’en 1985, ayant besoin de liquidité, l’Arabie Saoudite augmente sa production pétrolière ce qui provoque une surproduction et qui aboutit au choc pétrolier de 1986. Avec l’excédent de pétrole et la baisse de prix, cela provoque une diminution des

marges, une surconsommation des produits pétroliers et une diminution de l’utilisation d’autres produits non pétroliers. L’OPEP décidera finalement d’abandonner le principe d’une fixation de prix officiel laissant cela à la situation du marché.

Les principaux acteurs du secteur pétrolier sont :

 Les compagnies pétrolières : ce sont elles qui fournissent actuellement la quasi-totalité du pétrole brut au monde.¹⁸

 OPEP

 AIE (Agence Internationale de l’Energie) : Est créée lors de l’embargo des pays arabes contre Israël et ses alliés. Son but est de garantir la sécurité des approvisionnements de pétrole, de maintenir des prix acceptable, de gérer la coordination des pays importateurs et de réduire leur dépendance aux énergies non-renouvelables. ¹⁹

Or depuis quelques temps, l’émergence des pays tels que la Chine, l’Inde ou le Brésil vient bousculer le secteur pétrolier. En effet, les fortes croissances de marché de la Chine et de l’Inde ont et vont encore fortement accroître la demande de pétrole. D’après un rapport de l’Agence Internationale de

l’Energie Atomique en 2010, la Chine est devenu le pays ayant la plus forte consommation d’énergie. Le graphique ci-contre montre bien cette tendance. L’Arabie Saoudite qui est un des plus important pays exportateur de pétrole, exporte la majorité de sa production pétrolière en Chine. Les exportations de pétrole du Venezuela, notamment celles vers la Chine est celle qui se développe le plus rapidement. ²⁰ Donc on assiste actuellement à un changement du moteur du secteur pétrolier qui se déplace de plus en plus vers l’Asie qui joue désormais un rôle majeure dans le secteur pétrolier. Les perspectives à long terme du marché pétrolier mise sur une augmentation de la demande pétrolière mondiale. Il est prévu que cette augmentation augmente le plus en Amérique du Nord, en Chine et dans d’autres pays d’Asie. ²¹

Les réserves pétrolières resteront abondantes mais leur distribution se focalisera essentiellement sur les pays du Moyen-Orient qui possèdent plus de deux tiers des réserves

18 http://swing-trading.daily-bourse.fr/post/P%C3%A9trole-%3A-Principaux-acteurs-du-march%C3%A9

19 http://www.investir-petrole.com/article/acteurs-marche-petrolier.html#startframe

20 http://www.chineinde.info/blog/energie/l-appetit-petrolier-de-la-chine.html

21 Agence Internationale de l’Energie

mondiale. En effet, malgré la découverte récente de nouveaux gisements marins, ceux-ci sont plus coûteux à l’exploitation que les importantes réserves du Moyen-Orient. ²² Le graphique ci-dessous nous renseigne sur le déficit (différence entre la production et la demande) de pétrole pour différent pays. On voit que les membres de l’OPEP de l’Amérique du Nord ont un déficit moins important qu’en 2007 notamment grâce au Canada où d’importants gisements ont été récemment découverts. Comme expliqué avant, la Chine et l’Inde devront faire face à un déficit plus important (importer plus).

Perspective pétrolière

D’après les scénarios de l’AIE, le pétrole va continuer à jouer u n essentiel dans l’accroissement de la consommation d’énergie. En effet, le pétrole devrait en 2030 représenter 6000 millions de tonnes de consommation annuelle sur les 15000 millions de tep d’énergie totale. ²³ En effet, le pétrole comporte plusieurs avantages tels que :

 Facilité de transport à travers le monde

 Son pouvoir calorifique

 Sa polyvalence qui va du bitume et des fuels pour le chauffage et l’industrie à la production thermique d’électricité, aux carburants pour les transports automobiles et les nombreux usages pour la pétrochimie.

Nous allons aborder les perspectives pétrolières sous trois visions (consommation, production, réserve). L’analyse ci-dessous est tiré de l’article suivant : « Perspectives pétrolières et l’Orient » d’André Pertuzio.

1) Consommation. Pour l’OCDE, l’augmentation sera annuellement de 0,5% dont

22 http://www.oecd.org/dataoecd/39/59/34087712.pdf

23 http://www.strategicsinternational.com/7_article6.pdf

0,5% en Europe et 1,4% en Amérique du Nord. En revanche, la moyenne des pays dits « en transition » sera de 2,7% parmi lesquels la Russie restera dans la moyenne mondiale de 1,6% tandis que la Chine atteindra 3,4% avec une consommation annuelle de 13 millions de barils/jour contre 5 millions aujourd’hui. Ce même taux de croissance de la consommation pétrolière sera aussi celui de l’Afrique tandis que l’Inde et les autres pays asiatiques verront leur consommation augmenter de 2,9 à 3% annuellement.

2) Production. On constate une fois de plus le déséquilibre entre les pays consommateurs pour la plupart non ou insuffisamment producteurs (ce qui est le cas des Etats-Unis, troisième producteur mondial) et les pays producteurs, relativement faibles consommateurs à l’exception de la Russie, deuxième producteur mondial).

C’est ainsi que l’OPEP – Organisation des pays exportateurs de pétrole – fournit aujourd’hui environ 34% de la production mondiale et que les pays du Proche et du Moyen Orient assurent 30% de cette production. De plus, dans une perspective qui est l’objet de cette étude, il apparaît qu’à l’horizon 2030 l’Orient produira plus de 50% des besoins pétroliers du monde. Il est donc évident que les changements qui nécessairement se produiront dans les structures des approvisionnements pétroliers assureront à cette région une position dominante comme producteur de pétrole.

3) C’est là où apparaît clairement la position éminente de l’Orient et notamment des 5 pays: Arabie Saoudite, Irak, Iran, Emirats, Koweït indiqués plus haut. En effet, leurs réserves s’établissent en moyenne à 90 ans ou plus. Il convient à ce sujet de distinguer la situation particulière de l’Irak dont la production actuelle est de beaucoup inférieure à ce qu’elle devrait être en raison de sa situation particulière entraînée d’abord par la guerre du Golfe en 1990 et par l’intervention militaire américaine en 2003. Le ratio actuel réserves/production y est donc de 230 ans ! Donc l’Orient est assuré de rester pour longtemps encore la région dominante en matière d’approvisionnement énergétique et celle où le pétrole est le plus accessible, il est également la région la plus instable politiquement, encore fragilisée par la récente intervention des Etats-Unis en Irak. Le problème à résoudre est donc très délicat et fait l’objet de réflexions et de débats d’autant plus difficiles qu’à moyen terme on ne voit pas d’autres sources d’énergie se matérialiser dans des conditions économiques possibles si ce n’est l’énergie nucléaire que la France utilise grandement pour la production d’électricité mais dont l’emploi reste techniquement limité et qui soulève de grandes oppositions dans le monde.

Exploration et extraction du pétrole

Chaque pays a la souveraineté nationale sur ses ressources naturelles. Lorsqu’il existe une probabilité d’existence de gisements, l’Etat accorde, sous certaines conditions, des concessions à des compagnies compétentes pour la recherche et l’exploration de ceux-ci.

La recherche de gisement s’effectue en deux étapes. La première étape (préparation) consiste à réunir tous les renseignements utiles et disponibles sur la région afin de rechercher les indices. Ensuite, la seconde étape (exécution) est une étude géologique plus précise effectuée grâces aux techniques suivante : imagerie sismique, magnétométrie et gravimétrie. On précédera à des forages d’exploration afin d’obtenir des informations in-situ.²⁴ Ce n’est qu’une fois le gisement repéré et classé comme rentable que l’on pourra commencer les forages d’exploitation afin d’en extraire le pétrole.

Au début de l’exploitation, le pétrole remonte à la surface sous l’effet de la pression du fond du gisement. C’est l’extraction primaire. Au fur et à mesure du temps, cette pression diminue et la production s’arrête. Or il reste encore environ 50 à 70% de pétrole dans le gisement. On peut alors soit injecter divers fluides afin d’augmenter la pression du gisement ou soit utiliser un pompage mécanique. C’est l’extraction secondaire. On a aussi l’extraction tertiaire qui concerne le pétrole présent dans les roches sédimentaire sous forme de bitume.²⁵

Une fois le pétrole brut extrait, on le transporte vers les différentes raffineries. Le moyen de transport le plus rationnel, le moins cher et le plus fiable est le pipeline. Si on doit traverser des mers, on utilisera les pétroliers. On peut aussi utiliser le train routier pour acheminer le pétrole.

Le pétrole tel qu’il est extrait ne permet pas d’être utilisé directement comme combustible ou carburant. Il doit être raffiné c.à.d. qu’on va transformer le pétrole brut en une série de produit pétrolier plus ou moins lourd à l’aide de nombreuses opération (épuration, distillation, conversion, finition). La distillation est l’étape qui permet l’obtention de produit liquide, gazeux et visqueux. A partir du pétrole brut, on peut à peu près obtenir tous les produits pétroliers possibles. Par exemple le craquage permet d’obtenir des produits plus légers à partir de produits lourds. Au contraire, le reformage d’un produit léger permet d’obtenir un produit plus lourd. Les produits pétroliers pouvant être obtenu dans une raffinerie peuvent être classé de la manière suivante :

 Produits lourds : bitumes, fuels lourds, diesel marin, cire, paraffine

 Produits moyens : Gas-oil, diesel, lubrifiant

 Produits légers : Essence, carburéacteur tel que le Jet A1

 Produits très légers : GPL (butane, propane)

Le type de pétrole brut qu’utilise une raffinerie dépend des caractéristiques de ces pétroles et des équipements à disposition. Certaine raffineries se spécialiseront dans les produits légers, d’autres dans les produits lourd. Mais pour avoir une certaine flexibilité, une raffinerie va s’approvisionner en différent types de pétroles.

Au cours des dernières décennies, ce sont les produits légers qui sont le plus demandés. Avec la croissance de la consommation de produits pétroliers, on assiste actuellement à une saturation des capacités de raffinage (82mb/d). Concernant les marges de raffinages, celles-ci

24 http://fr.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9trole

25 Système énergétique, Gérard Sarlos, Pierre-André Haldi, Pierre Verstraete.

dépendant principalement du prix du pétrole brut et du prix de vente qui ne sont pas liés. Ces marges fluctuent de manière importante car la prévision des futurs besoins est difficile.

Transport du pétrole

Le déplacement du pétrole du lieu d'extraction au lieu de raffinage peut être effectué par transport oléoduc, maritime, routier ou ferroviaire. Ces deux dernier mode de transport sont minoritaires et servent souvent parcours.

Les avantages et les inconvénients du transport par oléoduc sont regroupés dans le tableau ci- dessous.

Avantages Désavantages

Mode de transport le moins polluant Transport successif de différents types de

produits pétrolier Transport en toute sécurité

Transaction contraignante (contrats bilatéraux et pas de concurrence)

Cout de transport élevé (construction réseau et maintenance)

Incertitude (problème géopolitique avec pays limitrophes)

Les avantages et les inconvénients du transport maritime sont regroupés dans le tableau ci- dessous.

Avantages Désavantages

Grande flexibilité

Mise en concurrence plusieurs producteurs de pétroles

Permet l’affranchissement de contrainte éventuel géopolitiques.

Risque lié aux incertitudes naturelles et humaines

Raffinage

Ensemble de technique servant à la transformation du pétrole brut en divers produits plus ou moins lourds. Ces techniques sont

 La distillation : séparation des composants d'un mélange liquide.

 Le craquage (thermique, hydrocraquage) : obtention des produits plus léger.

Une raffinerie s'approvisionnera en type de pétrole brut en fonction de ces équipements et des caractéristiques de pétrole qu'elle veut produire. En France par exemple, on privilégiera le diesel à l'essence. Cependant, afin d’avoir une certaine flexibilité, une raffinerie s'approvisionnera en divers types de pétroles. Le raffinage du pétrole est représenté dans la figure ci-dessous.

Les marges de raffinage dépendent de l'évolution du prix du brut (achat) et des produits pétroliers (vente), ces deux produits ont des variations qui ne sont pas lié ou ne se font pas en même temps (contre choc). Ces fortes fluctuations de marges ne permettent pas de prévoir les futurs investissements.

Raffinage pour l’année 2009 et tendance à moyen terme selon les régions

On observe les tendances suivantes pour la situation de raffinage pour l’année 2009. Ces informations sont tirés de l’article suivant : « Raffinage : situations contrastées selon les régions » de Constancio Silva.

 Amplification des surcapacités mondiales de raffinages. L’année 2009 est marquée par une baisse de la consommation de pétrole dans le monde, amplifiant les surcapacités de raffinage qui atteignent 6,8 millions de barils par jour (Mb/j) en 2009. Stimulées par le dynamisme économique de certaines zones, les capacités de raffinage vont croître au niveau mondial, accentuant davantage les surplus existants.

Cette tendance est le résultat de situations considérablement contrastées selon les régions. En Asie-Pacifique, l’évolution des capacités de raffinage n’a pas vraiment été affectée par le ralentissement de l’économie mondiale. L’installation de nouvelles capacités, après un accroissement modéré, a retrouvé un rythme de croissance élevé en 2009 (+ 6,4 %). Dans le même temps, la demande de pétrole a ralenti (+ 1,3 %), favorisant l’apparition d’une légère surcapacité (+0,8 Mb/j). À l’intérieur de cette zone, la Chine et l’Inde affichent encore une fois des performances remarquables. À l’inverse, le Japon connaît une baisse sensible de sa demande interne alors que les

capacités de raffinage restent stables. Les États-Unis enregistrent un net recul de leur demande pétrolière et une quasi-stabilité des capacités de raffinage, entraînant une réduction du déficit des capacités. L’Amérique du Nord reste, malgré une nette tendance à l’équilibre, la seule région déficitaire. La baisse de la consommation de distillats (– 12 %) et de fiouls résiduels (– 14 %) est à l’origine de cette tendance.

L’Europe connaît une évolution similaire avec une baisse significative de la demande et une légère diminution de ses capacités de raffinage. Au Moyen-Orient, la croissance de la demande reste forte (+ 4 %) malgré un léger ralentissement, et les capacités de raffinage suivent à un rythme proche (+ 3 %). La Russie qui affiche des surplus conséquents. Il s’agit d’un pays exportateur de produits, notamment des distillats moyens vers l’Europe.

Globalement, les excédents croissants en capacités de raffinage s’expliquent par des progressions opposées entre d’un côté la demande, qui poursuit sa baisse, et d’un autre côté les capacités de raffinage qui, malgré une situation globalement défavorable, continuent de croître.

 Maintien des marges de raffinage dégradées

 Résultats nets encore en baisse

 Ralentissement des dépenses dans l’industrie du raffinage

 Renforcement en cours des normes d’émissions

 Nouveaux projets en diminution et reports de projets

La tendance à moyen terme des raffinages est la suivante. Dans les pays de l’OCDE, notamment sur les marchés nord-américain et européen, où la demande tend à ralentir à long terme, les surcapacités devraient continuer à augmenter. La continuité ou la dégradation des taux d’utilisation des raffineries devrait fragiliser davantage cette situation. Dans ces régions, un nouvel équilibre reste à établir entre l’outil de raffinage et la demande interne, de manière à répondre à la fois au renforcement des spécifications sur la qualité des produits (principalement la teneur en soufre) et sur les orientations structurelles de la demande (poids du diesel en Europe, etc.). Certaines compagnies pétrolières dont Total ont déjà commencé ce réajustement. Dans les pays émergents en Chine et en Inde principalement la situation n’est pas la même : la demande est forte et malgré la baisse conjoncturelle des projets, l’activité demeure forte. Les capacités, récemment légèrement excédentaires en Chine, devraient suivre l’évolution de la demande.