Consommation d'énergie finale dans le monde

Énergie primaire

Toute la consommation d’énergie destinée à satisfaire les divers besoins de l’homme est issue de formes d’énergies dites primaires qui sont soit épuisables (énergies fossiles comme le charbon, le pétrole, le gaz naturel, mais aussi l’uranium), soit renouvelables (énergies hydraulique, éolienne, marines, géothermique et solaire, y compris la biomasse qui est une concentration d’énergie solaire en carbone dans un végétal).

Énergie secondaire

Ces énergies primaires sont transformées en énergies secondaires : produits pétroliers raffinés dont les carburants automobiles, électricité… Cette transformation d’une énergie en une autre se fait toujours — c’est une loi fondamentale de la physique — avec une perte d’énergie, si bien que la transformation d’une énergie primaire en énergie secondaire «  consomme de l’énergie primaire ».

Le ratio entre l’énergie secondaire produite et l’énergie primaire utilisée s’appelle le « rendement » de l’unité de transformation d’énergie. Par exemple, le rendement d’une centrale électrique qui fabrique de l’électricité en brûlant du gaz et du charbon est de 30 à 50%. 

Énergie finale

L'énergie dite « finale » est celle qui est utilisée à la satisfaction des besoins de l’homme. La satisfaction des besoins peut être directe, si l’énergie est consommée par un être humain au cours d’un usage domestique (se chauffer, travailler sur son ordinateur, se déplacer en voiture), ou indirecte si elle est utilisée dans la production de biens ou de services destinés à la consommation humaine.

La consommation d’énergie finale est égale à la consommation d’énergie primaire moins toutes les pertes d’énergie au long de la chaîne industrielle.

La consommation d’énergie finale est soit une consommation directe d’énergie primaire non transformée, comme le charbon brûlé sous les chaudières industrielles dans la chimie ou injecté dans les fours des cimenteries,  soit une consommation d’énergie secondaire comme l’essence ou l’électricité.

Consommation d’énergie primaire et finale

En résumé, la consommation d’énergie finale est égale à la consommation d’énergie primaire moins toutes les pertes d’énergie au long de la chaîne industrielle qui transforme les ressources énergétiques en énergies utilisées dans la consommation finale.

Quelques exemples

• La consommation d’essence dans un moteur de voiture est comptée dans la consommation finale.
• La consommation de gaz dans le processus de production des métaux, également. 
• Mais la consommation de charbon utilisé dans les centrales électriques ne l’est pas, c’est l’électricité produite par les centrales qui l’est.

A l’échelle mondiale, on assiste à une transformation de plus en plus poussée de l’énergie avant  sa consommation finale, puisque la part de l’électricité, énergie secondaire, progresse dans la consommation finale.

La consommation d’énergie finale dans le monde

Pour permettre la consommation finale de ces 9 milliards de tep, il a fallu « produire » près de 13,4 Gtep d’énergie primaire, comprenant notamment l’énergie utilisée pour transformer les ressources initiales.

Pour donner une idée de la taille de cette production primaire, on peut dire que si cette énergie primaire était entièrement fournie par le pétrole, elle représenterait environ le contenu de 80 000 pétroliers de classe « Suezmax » (ayant une capacité de 120 000 à 190 000 tpl – tonnes de port en lourd – et dont la largeur inférieure à 77 m permet de passer par le canal de Suez).

Les « pertes »

Le premier tableau ci-dessous explique comment un tiers environ de l’énergie est « perdue » dans le processus de tranformation en énergie finale (de 13 371 Mtep à 8 979 Mtep) : l’essentiel de la perte est due aux centrales électriques et au rendement des autres usines de transformation.

De l'énergie finale à la consommation finale en 2012 (d'après données du Key World Energy Statistics 2014)

Répartition de la consommation

La répartition de la consommation finale entre les différents secteurs est présentée comme suit:

Consommation finale d'énergie par secteur dans le monde en 2012 (d'après données du Key World Energy Statistics 2014)

On peut retenir que la consommation finale se partage entre quatre quarts :

• la consommation des « résidentiels » (part directement utilisée au domicile) représente un peu moins d’un quart du total. Elle est très variée dans ses formes : elle recouvre par exemple les dépenses de chauffage des habitants du nord de l'Europe et le bois brûlé dans les fours domestiques des régions vivant sans accès à l’électricité ;
• les transports (privés et professionnels) représentent un peu plus du quart de la consommation finale ;
• l’industrie, qui fabrique les biens et services finaux, un bon quart ;
• les autres activités humaines consomment un peu moins du dernier quart de la consommation finale, dont 10% est l’énergie fossile qui n’est pas brûlée, mais utilisée pour la fabrication de produits chimiques (par exemple plastiques et engrais).

L’évolution de la consommation dans le monde

Entre 1973 et 2012, la consommation d’énergie dans le monde a presque doublé (+ 92%).

Evolution de la consommation d'énergie par région (d'après données AIE)

Cette évolution est la combinaison de la stagnation depuis 10 ans de la consommation des pays anciennement industrialisés, représentés par le groupe des pays de l’OCDE, et des nouvelles économies qui sont en forte croissance.

La Chine, exemple des nouveaux pays industrialisés, a vu sa consommation d’énergie plus que tripler de 1990 à 2008. Sa part dans la consommation mondiale a doublé et est passée de 7,5% à 16,4 %. La consommation par habitant en Chine est maintenant égale à la consommation par habitant dans le monde.

La consommation de l’Afrique a augmenté de 50% de 1990 à 2008, mais est restée marginale dans la consommation mondiale (environ 5,7% pour plus de 15% de la population mondiale).

Ainsi la consommation par habitant reste-t-elle très variable d’un pays à l’autre, comme le montre le graphique suivant.

Consommation d'énergie par personne en 2012 (©Connaissance des Énergies, d'après Key World Energy Statistics 2014, AIE)

Plusieurs déterminants de la consommation d'énergie ont été identifiés.

Le PIB

Le principal facteur explicatif de la consommation d’énergie est le Produit Intérieur Brut, le PIB (en anglais GDP, Gross Domestic Product). Le PIB mesure la valeur monétaire de l’ensemble des biens et services finaux produits dans un pays : les biens d’investissement (les usines, les bâtiments) comme les biens de consommation finale (nourriture, services divers consommés par les ménages). En effet, l’énergie est nécessaire à la production et la consommation de tous les biens et services de l’industrie et des services.

L’analyse statistique confirme une corrélation forte entre la consommation d’énergie et le PIB.

Consommation annuelle d'électricité en fonction du PIB à parité de pouvoir d'achat par habitant en 2008 (d'après données AIE)

La corrélation entre le PIB et la consommation intérieure des pays n’est pas parfaite, les points du graphique n’étant pas complètement alignés sur la droite de tendance et formant un nuage statistique assez étalé.

Des analyses statistiques plus fines indiquent que la relation est bien établie pour les pays intermédiaires après des corrections statistiques délicates.

Elle ne l’est pas pour le groupe des pays à faible revenu et ne l’est pas non plus pour les pays à haut revenu.

Dans les pays riches, la croissance a désormais lieu sans augmentation de la consommation d’énergie.

Pays de l’OCDE

Dans les pays de l’OCDE (à haut revenu), la croissance a désormais lieu sans augmentation de la consommation d’énergie.

Examinons, par exemple, le cas du Royaume-Uni : on voit que la consommation d’énergie n’augmente pratiquement pas sur 40 ans, tandis que le PIB (GNP) est multiplié par environ 2,5 (2,3% par an de croissance moyenne).

Evolution de la consommation finale et du PIB au Royaume-Uni (©Connaissance des Énergies, d'après données du Departement of Energy, juillet 2010)  

De façon plus précise, on peut chercher à mesurer comment les variations à court terme (d’une année à l’autre) du PIB influencent la consommation finale d’énergie dans les pays de l’OCDE.

Des études économétriques montrent que les variations à court terme du PIB n’expliquent que la moitié de la variation de la consommation d’énergie. Au-delà de cinq ans, à moyen et long terme donc, on constate que la corrélation est de moins en moins bonne à mesure que le terme augmente.

L’explication est qu’à court terme, les habitudes de consommation et les outils de production n’ont pas le temps de s’ajuster, mais dès le moyen terme, il faut chercher d’autres explications, telles un mouvement de réduction de « l’intensité énergétique ».

Pays peu développés

Dans les pays pauvres, la relation entre consommation et PIB est controversée et pourrait être due à la mauvaise connaissance des consommations exactes. En particulier dans les pays sans accès à l’électricité, la principale source d’énergie résidentielle reste la consommation de biomasse (bois, déjections et déchets) qui échappe au comptage. 

Un rapport conjoint de deux agences de l’ONU et de l’AIE, bien documenté dans le World Energy Outlook (WEO) 2010, a constaté que 20% de la population mondiale n’avait alors pas accès à l’électricité et que 40% de la population dépendait de la biomasse pour la cuisine. Il a conclu que les efforts pour donner accès à tous à l’électricité doivent être accélérés afin de permettre le développement des pays les plus pauvres.

Pays intermédiaires 

Enfin, dans les pays intermédiaires, dont la Chine et l’Inde, l’appétit pour les produits de confort fait croître la part de la consommation résidentielle dans le total (hors production exportée), malgré le coût relatif élevé de l’énergie.

Depuis la fin des années 90, la consommation finale d’énergie mondiale est bien tirée par le PIB mondial, sous l’effet du rattrapage du niveau de vie des pays intermédiaires.

L’intensité énergétique

Afin de mieux mettre en évidence le comportement de consommation d’énergie finale des pays ou groupes de pays et leur tendance longue, les économètres se réfèrent à « l’intensité énergétique » exprimée en unités d’énergie consommée par unité monétaire de PIB, donc de production intérieure au pays.

Malgré des difficultés méthodologiques principalement dues à la mesure des productions nationales en dollars US, cet indicateur d’intensité énergétique permet de mettre en évidence le besoin d’énergie des économies en voie de développement. Celles-ci sont environ 2 fois plus gourmandes en énergie par dollar que la moyenne mondiale. Les économies anciennement développées sont contrastées : autour de la moyenne comme les États-Unis ou très inférieures à la moyenne comme en Europe.

Il est vrai que les pays intermédiaires doivent faire face à la fois à une forte demande d’investissement en infrastructures, bâtiments et usines, à une forte demande de biens de consommation de la partie de leur population qui s’enrichit et parfois la délocalisation, par les pays anciennement développés, des industries gourmandes en énergie.  

Le graphique ci-dessous montre que l’intensité énergétique du monde diminue de 1% par an environ, ce qui est une amélioration de l’efficacité de l’usage de l’énergie : on produit plus avec moins d’énergie.

Intensité énergétique pour le monde en unités d’énergie consommées par $ US de PIB (©Connaissance des Énergies, d'après source : Energy Independant Agency)

La performance de l’Europe est encore meilleure puisque le gain à long terme s’améliore et passe de 1,5 à 2% par an:

Intensité énergétique pour le monde en unités d’énergie consommées par $ US de PIB (©Connaissance des Énergies, d'après source : Energy Independant Agency)  

Cette amélioration de l’efficacité énergétique est souvent attribuée à la pression politique sur les agents économiques liée aux programmes nationaux, régionaux ou mondiaux de lutte contre le réchauffement climatique. Mais elle est aussi un effet tendanciel des progrès technologiques et du jeu naturel des prix des énergies fossiles, indépendants des mesures contraignantes ou indicatives de ces programmes.

Les économètres qui observent les effets des programmes se focalisent sur les émissions de dioxyde de carbone : les statistiques d’intensité énergétique sont maintenant doublées de statistiques d’intensité carbone.

Ces nouvelles données d’intensité-carbone n’apportent pas d’explications significativement différentes des données d’intensité-énergie ; elles ont toutefois plus d’écho dans les opinions publiques de tous les pays du monde.

Le graphique suivant montre ainsi le parallèlisme des gains en % par rapport à 1991 de l’intensité énergétique et de l’intensité CO₂ : les différences entre les deux courbes montrent qu’elles décrivent fondamentalement la même tendance ; les questions de l’efficacité énergétique et du contrôle de l’émission de CO₂ se sont confondues lors des 2 dernières décennies.

Evolution de l'intensité énergétique et de l'intensité-carbone (©Connaissance des Énergies, d'après source : Energy Independant Agency)

Le paysage de la consommation d’énergie pose les termes d’une problématique complexe, différente à court terme et à long terme.

On voit, sur le long terme, qu’il est l’effet de quatre tendances lourdes :

• la croissance démographique mondiale qui augmente mécaniquement la demande (+1,5% par an) ;
• la mondialisation de l’accès au mode de vie des pays développés qui augmente la production par personne (+1,5% par an) ;
• les mouvements de prix des énergies ;
• les progrès dans la production et l’utilisation de l’énergie (-1% par an).

A ces 4 tendances, se rajoute une cinquième : la volonté politique d’agir contre le réchauffement climatique (COP21) par un contrôle des émissions de gaz à effet de serre, c’est à dire, de façon dominante, le dioxide de carbone dégagé par la combustion des énergies fossiles et de la biomasse.

Qu’en sera-t-il dans le futur ?