Quel mix énergétique ?

L’ESSENTIEL

Nous considérons que le scénario le plus pertinent est actuellement celui travaillé par l’association négawatt, même s’il nous semble encore trop « optimiste » (nous y reviendrons en bas de page en présentant notre propre hypothèse de travail).

Avant de rappeler les grandes lignes de ce scénario, il nous faut rappeler quelles sont nos consommations actuelles.

Les consommations actuelles

En 2023, la France a mobilisé une ressource primaire de 2 649 TWh pour satisfaire une consommation finale (non corrigée des variations climatiques) de 1 622 TWh (après les pertes) (1) (source).

1 420 TWh sont produits en France et les 1229 TWh restants sont importés.

Répartition de la consommation finale, sur les 1 622 TWh :

• La consommation énergétique de l’industrie (y compris construction, mais hors hauts-fourneaux) s’élève à 279 TWh
• La consommation d’énergie des bâtiments résidentiels est de 473 TWh
• Pour les bâtiments tertiaires, elle est de 265 TWh
• Il faut compter ensuite environ 517 TWH pour les transports (tous types confondus avec 310 TWh. pour les transports particuliers, 155 TWh pour les camions et véhicules utilitaires et 52 TWh pour les transports collectifs).
• Pour l’agriculture (hors transports), la consommation est d’environ 49 TWh.
• Le reste étant composé des soutes internationales, des exportations etc. (ce sont les 39 TWh de différence).

Le scénario négawatt

L’association a publié son dernier rapport en 2022. En jouant sur les leviers de la sobriété, de l’efficacité énergétique et des renouvelables, le scénario revient, grosso modo, à produire à l’horizon 2050 (demain !) environ 1065 TWh d’énergie primaire pour une consommation finale de quelques 932 TWh voir ICI (2) Les pertes en ligne seraient considérablement réduites par une gestion performante du réseau (divisée par un facteur 8). Notons que le scénario précédent se montrait moins optimiste (avec une consommation finale d’environ 730 TWh).

L’éolien

L’énergie du vent est, dans le scénario négaWatt 2022, la principale source de production d’électricité en 2050. Trois types d’éoliennes sont mises en service : des éoliennes implantées à terre, des éoliennes en mer posées sur des fondations marines (type dit « offshore posé ») et des éoliennes en mer érigées sur des barges flottantes ou semi-immergées (« offshore flottant »).

Le nombre d’éolienne terrestre est seulement doublé. La production électrique éolienne terrestre est assurée majoritairement par des éoliennes dites de nouvelle génération, plus fortement « toilées » (c’est-à-dire ayant des pales plus grandes pour une même puissance installée, accroissant ainsi la surface balayée), de plus grande hauteur et capables de collecter des vents plus faibles que les éoliennes classiques. (…) Ces éoliennes représentent 61 GW installés en 2050 (37 GW en 2030), contre moins de 20 GW aujourd’hui (16,5 GW installés en 2019).

Le part maritime viendrait compléter avec 19,6 GW de puissance, avec un bien meilleur facteur de charge.

Au total, le scénario Négawatt envisage une production (éolien terrestre + maritime) de 305 TWh en 2050 (e primaire).

Le solaire photovoltaïque

Le rapport Négawatt vise une puissance totale installée de 143 GW en 2050 (multiplication par 13 de la puissance installée actuelle). Les installations se font sous plusieurs formes : parc au sol, ombrières, grandes toitures plates, hangars agricoles, toitures, petits systèmes…

L’énergie primaire produite pourrait être, dans cette perspective, de 168 TWh/an

Les autres sources renouvelables d’électricité

En complément des sources éolienne et solaire photovoltaïque, d’autres filières apportent un complément. Certaines permettent un pilotage de la production (hydraulique éclusée et lac, incinération de déchets), contrairement aux deux précédentes, et représentent environ la moitié des apports de ces filières. L’hydroélectricité est réduite en raison de l’impact du réchauffement climatique. Sur la géothermie, par prudence, un déploiement très modéré est retenu.

Les bioénergies

Pour NégaWatt, les bioénergies (biomasses solides, biogaz, biocarburants) jouent un rôle important dans la transition énergétique. Elles exercent certes une pression sur les écosystèmes, comme toute activité fondée sur l’utilisation de la biomasse, à commencer par l’alimentation.

Mais en contrepartie, elles permettent de réduire la pression sur les ressources géologiques non renouvelables, comme le lithium.

Le scénario négaWatt n’augmente pas les prélèvements globaux de biomasse, car la croissance des bioénergies s’accompagne d’une diminution d’autres usages dans le système alimentaire, principalement la réduction de prélèvements pour l’alimentation animale.

Le bois énergie permettrait de produire quasiment 200 TWH / an en 2050.

le biogaz et la méthanisation fournirait 130 TWh.

Les biocarburants restent très limités dans le scénario NW (31 TWh en 2050, contre 39 TWh aujourd’hui). Elle est entièrement d’origine française et ne repose pas sur des importations directes ou indirectes sous forme de graines d’oléagineux ou d’huile. Ces biocarburants sont utilisés dans les secteurs où il n’existe pas de substitut.

Les autres sources d’énergie renouvelable thermique

En complément de la biomasse dont une partie est utilisée pour produire de l’énergie thermique, quatre filières apportent également une contribution dont le total pourrait quasiment quintupler d’ici 2050 en valeur absolue et à être multipliée par dix quant à sa contribution au bilan final (voir tableau). Cette évolution à la hausse est très majoritairement liée à la récupération de chaleur dans l’environnement (le sol, l’eau ou l’air).

La question de l’empreinte matière

Les énergies renouvelables sont aujourd’hui sous le feu de critiques dans le débat public. On leur reproche notamment de consommer deux à cinq fois plus de matériaux que d’autres sources de production d’électricité (thermique et nucléaire), et leur développement mettrait à mal la pérennité des ressources minières concernées. Mais il faut considérer tous les aspects (et l’absence de GES et de déchets nucléaires !

L’analyse de Negawatt, menée par sources (éolien, photovoltaïque, méthanisation, électrolyseurs, extension des réseaux, etc.) et par matériaux (acier, béton, cuivre, terres rares, etc.) permet de comparer les usages liés aux énergies renouvelables avec d’autres usages qui n’ont rien ou peu à voir (développement du numérique ou mobilité électrique par exemple).

Là encore, c’est une question de choix systémique : REDUIRE l’utilisation de ressources matières dans de multiples secteurs (réduction des transports, des biens de consommation, des smartphones et ordinateurs, etc.) pour les REDIRIGER vers les Enr.

Quelques remarques complémentaires concernant l’empreinte matière

Il faut rappeler que :

• Le photovoltaïque ne consomme pas de terres rares (y compris pour les batteries) : le lithium et le cobalt utilisés dans les batteries lithium-ion ne sont pas des terres rares. Le cobalt fait partie des « métaux rares » comme le platine, le magnésium ou le tungstene. Mais soulignons que le cobalt n’est pas indispensable pour les batteries.

• Les « terres rares » ne sont pas rares, c’est leur répartition sur terre qui pose des problèmes géopolitiques. Par ailleurs, le potentiel sur le territoire européen est encore mal connu.

• l’aluminium, qui est véritablement impacté par la constitution d’un mix 100% renouvelable, est un matériau non critique et très facilement recyclable.

• Le néodyme qui n’est pas critique, et le dysprosium qui l’est, entrent dans la composition des aimants permanents. Ces derniers ont envahi les moteurs dans de multiples applications comme l’électroménager ou le numérique. Les génératrices des éoliennes ne sont quant à elles pas nécessairement équipées d’aimants permanents. D’ailleurs, 90% du parc français actuel n’utilise pas cette technologie. Au niveau mondial, l’usage des aimants permanents en 2017 est de 40% pour les moteurs usuels, 35% pour le numérique et seulement 1% pour les éoliennes !

• Le développement de l’éolien offshore peut de son côté nécessiter un recours accru aux aimants permanents mais de nouvelles technologies prometteuses à base de ferrite voient le jour et laissent augurer un abandon du néodyme et du dysprosium

• MORALITE : il faut se méfier de toutes les informations diffusées dans une logique de « greenbashing » et du lobby pro-nucléaire.

En résumé, dans le scénario de Négawatt, il s’avère que la part des matériaux dans une perspective d’un mix 100 % renouvelable demeure très faible.

Conclusions sur « l’hypothèse négaWatt »…

Le scénario NégaWatt permet d’envisager une quantité d’énergie primaire de 984 TWH / an pour une consommation finale de quelques 730 Twh / an.

Ce travail a fait l’objet de nombreuses critiques, tant du côté des « pro-nucléaires » ou partisans d’une croissance sans fin, que du côté d’écologistes plus pessimistes (réalistes ?). C’est un débat extrêmement complexe car il s’articule étroitement à un projet de transformation en profondeur de notre société et de nos modes de vie.

Nous pensons également que la descente énergétique devra être bien plus importante qu’un « simple » facteur 2, et que les arbitrages devront être bien plus radicaux. Les impacts miniers ne semblent peut-être pas suffisamment être pris en compte dans le scénario. Les choix dans ce que nous devons conserver comme industrie devront être bien plus explicites (suppression de tout ce qui n’est pas impérativement utile : publicité, produits cosmétiques, utilisation d’une voiture individuelle pour les loisirs, bateau de croisière, voyages touristiques en avion, etc).

Cela étant, ce « projet » est en évolution permanente, en fonction des recherches menées et des innovations envisageables. Il constitue une solide base de travail.

Au-delà du scénario NégaWatt…

La vraie question est : quelle quantité d’énergie permettrait, à la fois, de respecter les neufs limites planétaires et de pouvoir vivre sobrement mais « décemment » ?

En effet, il ne s’agit pas uniquement de décarbonation et de climat, mais aussi de biodiversité, de surfaces occupées, de pollutions, etc.

Ce sont donc aussi des questions de pratiques agricoles, de manière d’habiter, et, en résumé, une forme de discrétion nouvelle dans notre manière d’être sur cette Terre !

Avant toute chose, il faut bien entendu souligner combien les notions de « minimum décent », de satiété, interrogent non seulement notre rapport à l’énergie, mais à l’ensemble de notre vie. Pour nous, qu’est-ce qu’un « confort énergétique minimum ?

Aujourd’hui, et pour beaucoup, la contrainte de se limiter à un ordinateur par foyer paraitrait tout à fait inacceptable, tout comme le renoncement à la voiture, ou… à l’IA !

Il faut questionner nos organisations sociales, nos agencements sociétaux. Ainsi, pour ne prendre que cet exemple, se passer plus ou moins complètement de la voiture suppose de revoir la totalité des localisations de nos lieux de vie, de travail, de loisirs…

Comme le relèvent Luc Semal et Bruno Villalba dans Sobriété énergétique. Contraintes matérielles, équité sociale et perspectives institutionnelles (2018) :

« Si nous nous situons dans une perspective de croissance continue, potentiellement éternelle, alors la question de la sobriété n’a aucune pertinence, et celle de la satiété non plus. Il n’y a aucun intérêt à discuter collectivement de ce que serait « assez » et « Dans une société de consommation, la satiété n’a pas sa place, les objets et les consommations se succédant ou se surajoutant les uns aux autres. Certes, des techniques deviennent plus performantes, des gains d’efficacité peuvent être observés pour certains appareils, les énergies dites renouvelables se développent — non sans problèmes, d’ailleurs. Mais pas de satiété : nous vivons toujours dans « ce monde affamé d’énergie », pour reprendre le titre d’un ouvrage préfacé par l’ancien président néerlandais de la Commission européenne, Sicco Mansholt (Grenon, 1973) ». (…)

« Loin de ne concerner que les seuls foyers, la question vaut aussi pour les collectivités et les pouvoirs publics. Assez d’infrastructures, c’est combien ? Assez d’autoroutes, d’aéroports, de parkings, d’équipements sportifs, de centres de loisirs, de zones d’activité commerciale ? Assez d’artificialisation des espaces naturels ? » (…)

« Alors assez, c’est combien ? La question touche nécessairement les normes sociales et les imaginaires collectifs, car la satiété énergétique, si elle existe, n’est pas une donnée naturelle. Elle ne peut qu’être socialement construite dans le cadre d’interactions entre les groupes et les individus. Dans Stone Age Economics, l’anthropologue Marshall Sahlins affirmait que les sociétés dites « primitives », réputées vivre dans la pénurie, étaient en fait les seules à vivre dans l’abondance, parce qu’elles avaient su s’organiser de manière à limiter leurs besoins et leurs désirs dans les limites du disponible (Sahlins, 1976). À l’inverse, dans sa Théorie de la classe de loisir, l’économiste et sociologue Thorstein Veblen expliquait que la propension des individus à rivaliser les uns avec les autres par le biais de consommations ostentatoires rend illusoire tout espoir de parvenir un jour à satiété : assez, ce sera plus que mon voisin (Veblen, 1979 ; Kempf, 2007) ». 

N’empêche… Les limites physiques sont là. Elles sont presque toutes dépassées et les chocs en retour ont bel et bien débuté.

Nous ne prétendons pas apporter ici une réponse définitive à cette interrogation fondamentale et pour le moins complexe si l’on veut, justement, prendre en compte tous les paramètres des limites en question.

Nous tenterons néanmoins une hypothèse, parce qu’il nous en faut une ! Pour cela, nous nous appuierons sur les quelques publications scientifiques, peu nombreuses, qui ont tenté d’estimer cette quantité minimale d’énergie par personne pour assurer un niveau de vie décent et écologiquement viable, à savoir :

• « Providing decent living with minimum energy : A global scenario, 2020 » de Julia Steinberger et Yannick Oswald, 2020
• « Decent living gaps and energy needs around the world », de Jarmo S Kikstra, Alessio Mastrucci, Jihoon Min, Keywan Riahi et Narasimha D Rao, publiée dans Environmental Research Letter en 2021
• « Socio-economic conditions for satisfying human needs at low energy use: An international analysis of social provisioning » de Jefim Vogel, Julia K. Steinberger , Daniel W. O’Neill, William F. Lamb, Jaya Krishnakumar publiée dans  Global Environmental Change en 2021.

(Voir les sources originales en bas de page)

Dans la première étude, de Julia Steinberger et Yannick Oswald, les auteurs estiment que cette valeur pourrait se situer entre 15,3 et 24 GJ/hab./an). Ce qui intègre non seulement la consommation des ménages, mais toute l’énergie nécessaire pour une société fonctionnelle, avec industries, transports, services publics, etc.

En sachant que 24 GJ / an correspondent à 6666,67 KWh / hab / an. En France, actuellement, la consommation finale globale (toutes consommations d’énergie confondues) se situe à  1 622 TWh (2023) pour une population de 68 millions d’habitants. Soit 23 852 KWh / hab / an. Ce qui représenterait donc une division de notre consommation finale par un facteur de 3.58.

Dans la seconde étude (« Decent living gaps and energy needs around the world »), les chercheurs estiment à 290 EJ la quantité d’énergie pouvant être « suffisante » mondialement, à l’horizon 2040. En sachant que la population mondiale pourrait alors être de 9.2 milliards d’habitants (ONU), cela représenterait une énergie par personne et par an de 31.52 GJ /hab/an. Mais ils vont plus loin en estimant que les  besoins énergétiques annuels pour assurer un niveau de vie décent à la population mondiale après 2040 seraient estimés à seulement 156 EJ par an, la population culminant à quelques 9 ou 10 milliards d’individus (soit 15.6 GJ / hab / an) .

Selon la troisième étude, « « Socio-economic conditions for satisfying human needs at low energy use: An international analysis of social provisioning », tous les besoins évalués pourraient être suffisamment satisfaits avec une consommation d’énergie située entre 13 et 18 GJ / hab et par an.

Ainsi, pour nos travaux ultérieurs (concernant les parts de l’éolien, du solaire et des autres EnR), nous retiendrons une valeur de 20 GJ Pour la consommation finale soit 5555 KWh / hab / an.

Si nous appliquons cette valeur à la France, avec une population qui pourrait se situer à presque 70 millions d’habitants en 2050, cela revient à prévoir une consommation totale finale de 388 TWh.

A partir de ce chiffre, il nous est possible d’estimer une consommation primaire (avant les pertes). Selon le scénario NW, les pertes seront de plus en plus limitées en raison d’un accroissement de l’efficacité énergétique, et il faudrait appliquer un facteur de 1.34 (il faudrait donc avoir 523 TWh en production). Si l’on prend en considération les niveaux de pertes actuelles, on constate un facteur de 1.63 (il faudrait produire 633 TWh).

En considérant que ces pertes seront effectivement réduites, sans pour autant atteindre les objectifs de NW, nous opterons pour un scénario prudent, en retenant la valeur d’environ 580 TWh à produire en consommation primaire (avant les pertes). Il faudra par ailleurs prévoir un surdimensionnement pour pouvoir produire l’énergie nécessaire pour renouveler les installations. En se basant, toujours par prudence, sur le temps de retour énergétique le plus défavorable (celui du PV), nous prévoirons une valeur assez haute de 40 TWh de plus (pertes incluses). Ce qui représente un total de 620 TWh (ce qui correspondrait, en reprenant le ratio de perte précédent, à 415 TWh de consommation finale).

Dans les fiches suivantes (éolien, solaire et autres EnR), notre mix sera constitué :

• De 344 TWh en éolien,
• De 168 TWh en solaire
• De 68 TWhen autres EnR (ce qui va aussi englober les équilibrages du réseau, hydraulique, géothermie, biogaz, bois énergie… Ces valeurs étant extrêmement faibles par rapport à ce qu’il serait possible de produire et ce que nous savons faire aujourd’hui.
• Et de 40 TWh supplémentaires, en éolien, solaire ou autres types d’EnR pour couvrir le temps de retour énergétique du parc.

(1) La différence est constituée des pertes et usages internes du système énergétique (902 TWh au total), des exportations nettes d’électricité (50 TWh) et des soutes aériennes et maritimes internationales exclues par convention de la consommation finale (75 TWh). Le diagramme illustre les flux des différentes formes d’énergie transformées en électricité et/ou chaleur commercialisée (par exemple, 46 TWh de gaz naturel ont été transformés en électricité). Par ailleurs, les consommations des utilisateurs finaux sont ventilées par secteur.

(2) A noter que le projet de PPE 3 (Projet de Programmation pluriannuelle de l’énergie), soumis à consultation en novembre 2024, pose des objectifs bien moins sobres mais envisage tout de même une réduction importante de la consommation finale à 1060 TWh en 2050. Voir le document dans les notes en bas de page (p 10 du document).

Les travaux de négaWatt

Le dernier rapport de NegaWatt date de 2022. Il est décomposé en 5 chapitres :
Partie 1 – La transition selon négaWatt : une approche consolidée (pdf – 9 pages)
Partie 2 – Vers une société plus durable et plus équitable (pdf – 17 pages)
Partie 3 – Les mesures structurantes à engager pour le prochain quinquennat (pdf – 29 pages)
Partie 4 – Le scénario en détail (pdf – 115 pages)
Partie 5 – Bilans énergie/matière du scénario (pdf – 16 pages)
Annexes du rapport (pdf – 11 pages)

Le scénario en détail :

« Providing decent living with minimum energy : A global scenario, 2020 » de Julia Steinberger et Yannick Oswald, 2020

« Decent living gaps and energy needs around the world », de Jarmo S Kikstra, Alessio Mastrucci, Jihoon Min, Keywan Riahi et Narasimha D Rao, publiée dans Environmental Research Letter en 2021

« Socio-economic conditions for satisfying human needs at low energy use: An international analysis of social provisioning » de Jefim Vogel, Julia K. Steinberger , Daniel W. O’Neill, William F. Lamb, Jaya Krishnakumar publiée dans  Global Environmental Change en 2021.

Stratégie française pour l’énergie et le climat Programmation pluriannuelle de l’énergie (2025-2030, 2031-2035)