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Diaporama "Gérer la contrainte carbone, un jeu d'enfant ?" J-M Jancovici, ENS Paris - 9/2/2012

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L'abondance énergétique croissante a radicalement modifié notre mode de vie depuis le début de la révolution industrielle. Cette évolution, essentiellement basée sur le déploiement des énergies fossiles, se heurte désormais à deux limites croissantes : celle de la disponibilité des ressources fossiles, et celle du changement climatique.
Cette évolution, pour laquelle le temps joue hélas contre nous, pose de redoutables problèmes économiques, sociaux, institutionnels, géopolitiques. Quels changements de paradigme vont avec la réponse à ce défi ?
Vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=KV33L5p7Zg8

Published in: Science
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Diaporama "Gérer la contrainte carbone, un jeu d'enfant ?" J-M Jancovici, ENS Paris - 9/2/2012

  1. 1. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Gérer la contrainte carbone, un jeu d’enfant ? Jean-Marc Jancovici - ENS - 9 février 2012
  2. 2. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org L’énergie, plus fort que les euros L’énergie est là dès que le monde change : L’énergie n’est donc rien d’autre que l’unité de compte de la transformation du monde qui nous entoure Modification de température Modification de la position dans un champ (magnétique, électrique, gravitationnel…) Modification de la vitesse Modification de la composition chimique Changement de composition atomique Interaction entre matière et rayonnement : Modification de forme
  3. 3. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Rappelez-vous, 1=1 ! Dans un système clos, l’énergie se conserve (première loi de la thermodynamique) Chaleur, mouvement, rayonnement, services… Système (usine, bâtiment, ou… pays)Énergie venant de l’extérieur ! Notre prélèvement d’énergie dans la nature doit pouvoir fournir plus de kWh que l’énergie nécessaire pour y accéder L’humanité ne peut pas créer d’énergie, mais juste extraire de l’environnement une énergie qui s’y trouve déjà
  4. 4. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Qu’est-ce que l’énergie « propre » ? Comme utiliser de l’énergie est par définition modifier l’environnement, il n’existe aucune énergie « sale » ou « propre » dans l’absolu Tant pour les avantages que pour les inconvénients, tout est affaire d’ordres de grandeur : « c’est la dose qui fait le poison »
  5. 5. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Energie mécanique fournie par un organisme humain : 3.000 mètres de dénivelée (facile !) pour une personne de 65 kg : 0,5 kWh d’énergie mécanique (rappel pour les sceptiques : E = mgh ; ici E = 65 x 9,81 x 3000 ≈ 1,9 MJ ≈ 0,5 kWh) 1 grand trou pour les géraniums, soit 18 tonnes de terre remontée de 1 mètre : 0,05 kWh d’énergie mécanique (pour les même sceptiques : E = 18000 x 9,81 x 1 ≈ 0,18 MJ = 0,05 kWh) 1 litre d’essence, c’est (roulement de tambour)… 10 kWh ; après passage dans un moteur c’est 2 à 4 kWh d’énergie mécanique Nietzsche voulait des surhommes : le pétrole l’a fait 1 kWh (mécanique) de moteur coûte de 1000 à 10.000 fois moins cher qu’un kWh de travailleur humain payé au SMIC Avec une personne payée au SMIC (≈ 100 euros par jour avec charges sociales) : 200 euros le kWh mécanique 0,20 à 0,50 euro le kWh mécanique (avec de l’électricité : ≈ 0,20 euro) Avec une personne payée au SMIC : 2000 euros le kWh mécanique
  6. 6. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Stocks naturels non renouvelables K W Stocks naturels renouvelables + - - Le prix ou le PIB ! L’économie mondiale en un clin d’œil
  7. 7. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Pognon is king Coûts de production et transport de diverses énergie, en centimes par kWh. 20 centimes par kWh = 2 euros par litre d’essence = 200 euros la tonne de CO2 pour les fossiles. Calculs de l’auteur, sources diverses
  8. 8. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Miam miam kWh Consommation d’énergie par personne, moyenne mondiale, de 1880 à 2010. Source : Jancovici, 2011, sur données primaires Schilling et al., 1977, BP Statistical Review, 2011, UN, 2011. 20.000 kWh par personne et par an ≈ 100 à 200 « esclaves énergétiques » par personne +2,3% / an +0,2% / an 66% = électricité 50% = transports
  9. 9. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Plus chère, l’énergie ? La bonne blague ! Il faut travailler 30 à 100 fois moins de minutes pour se payer un esclave énergétique au 21è siècle qu’en 1850 Dollars par baril depuis 1861. Source BP Statistical Review, 2011 X 20 !!! 1860 19701880 2010
  10. 10. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Plus chère l’énergie ? La bonne blague !
  11. 11. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org L’économie apprise à l’école… et utilisée par M. Draghi Système productif Capital Travail Production
  12. 12. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org En fait, il vaut mieux avoir de la ressource ! Ressources Capital Système productif Travail Production Muscles = 1 Energie = 200 !
  13. 13. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org L’ère du feu, croissance à gogo et 2 questions… CnHp O2 CO2 Structure actuelle des métiers, loisirs et vacances, études longues, santé, retraites, mondialisation, concentration urbaine et banlieues étalées… ??? ??? Gratuit !!
  14. 14. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Hélas pour les candidats, énergie et croissance sont liés Efficacité énergétique ≈ 1% par an 30% de mieux en 35 ans +2%/an avant 1980, 0% après +3%/an avant 1980, 1% après
  15. 15. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Variation annuelle de la production mondiale d’énergie hors bois (sources diverses) et du PIB mondial en dollars 2000 (source World Bank 2010) Énergie = PIB, ou presque
  16. 16. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Part de chaque secteur dans l’emploi en France. Source INSEE machines machines Plus d’énergie = une profonde modification des emplois
  17. 17. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org La dette US : les sales banques, ou le bon pétrole ? Évolution de l’endettement total aux USA depuis 1952, en dollars constants. Source Hannes Kunz, IIER, 2009. ???
  18. 18. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Vous êtes plutôt final, ou plutôt utile ? Primaire Final Charbon brut Pétrole brut Gaz brut Noyaux fissiles Bois, soleil, géothermie, vent… Carburants raffinés Gaz purifié Boulets, coke… Electricité Vapeur, eau chaude, combustibles… + pertes Utile Chaleur Réaction chimique Mouvement + pertes 5% à 75% Jusqu’à 80% !
  19. 19. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org 13 Gtepprimaire 8,6 Gtep final 200 g CO2/ kWh 260 g CO2/kWh 340 g CO2/kWh Energie primaire = carbone, ou presque Bilan énergétique mondial en 2010 - Source : BP Stat 2011 - AIE 2009 Combustibles fossiles : > 75% de carbone, < 25% d’hydrogène
  20. 20. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Electricité = carbone, cela reste quasiment vrai aussi Décomposition de la production électrique mondiale par source d’énergie primaire en 1973 et 2007. Source : AIE 2009 Fossiles = 75% Fossiles = 67%
  21. 21. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org La voix de la sagesse reste inaudible Puissance électrique en construction dans le monde. Une grosse centrale à charbon = un réacteur nucléaire ≈ 1 GW
  22. 22. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Répartition de la consommation d’énergie finale en France par secteur et par type d’énergie, en TWh. Source SOeS, 2011 La France, pays « tout nucléaire » ? Chauffage électrique
  23. 23. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Pétrole et gaz, des énergies de dinosaure ! Époques de formation du pétrole et du gaz, en pourcentage des réserves mondiales. Source Université d’Uppsala, Suède, 2011
  24. 24. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Consommation mondiale d’énergie primaire en Mtep (millions de tonnes équivalent pétrole) depuis 1860. Sources Schilling & al + AIE + BP statistical review, compilation de l’auteur Gaz et électricité à tous les étages : au résultat Stock donné une fois pour toutes Stock donné une fois pour toutes Stock donné une fois pour toutes Stock donné une fois pour toutes
  25. 25. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Les maths, c’est décidément détestable… Dès qu’il y a un stock de départ donné une fois pour toute (hydrocarbures, minerais…) Une extraction annuelle indéfiniment croissante est impossible Même une extraction annuelle indéfiniment constante est impossible (sinon stock infini !) Il se démontre qu’en pareil cas l’extraction annuelle : Est nulle à -∞ Est nulle à +∞ Passe par un maximum absolu entre les 2 !"! !#"! !$""! !$#"! !%""! !%#"! $! %! &! '! #! (! )! *! +! $"! $$! $%! $&! $'! $#! $(! $)! $*! $+! %"! %$! %%! %&! %'! %#! %(! %)! %*! %+! &"! &$! &%! &&! &'! &#! &(! &)! &*! &+! '"! '$! '%! '&! ''! '#! '(! ')! '*! '+! #"! #$! #%! #&! #'! ##! #(! #)! #*! #+! ("! ($! (%! (&! ('! (#! ((! ()! (*! (+! )"! )$! )%! )&! )'! )#! )(! ))! )*! )+! *"! *$! *%! *&! *'! *#! *(! *)! **! *+! +"! +$! +%! +&! +'! +#! +(! +)! +*! ++! $""!$"$!$"%!$"&!$"'!$"#!$"(!$")!$"*!$"+!$$"!$$$!$$%!$$&!$$'!$$#!$$(!$$)!$$*!$$+!$%"!$%$!$%%!$%&!$%'!$%#!$%(!$%)!$%*!$%+!$&"!$&$!$&%!$&&!$&'!$&#!$&(!$&)!$&*!$&+!$'"!$'$!$'%!$'&!$''!$'#!$'(!$')!$'*!$'+!$#"!$#$!$#%!$#&!$#'!$##!$#(!$#)!$#*!$#+!$("!$($!$(%!$(&!$('!$(#!$((!$()!$(*!$(+!$)"!$)$!$)%!$)&!$)'!$)#!$)(!$))!$)*!$)+!$*"!$*$!$*%!$*&!$*'!$*#!$*(!$*)!$**!$*+!$+"!$+$!$+%!$+&!$+'!$+#!$+(!$+)!$+*!$++!%""! !"! !#! !$"! !$#! !%"! !%#! $! %! &! '! #! (! )! *! +! $"! $$! $%! $&! $'! $#! $(! $)! $*! $+! %"! %$! %%! %&! %'! %#! %(! %)! %*! %+! &"! &$! &%! &&! &'! &#! &(! &)! &*! &+! '"! '$! '%! '&! ''! '#! '(! ')! '*! '+! #"! #$! #%! #&! #'! ##! #(! #)! #*! #+! ("! ($! (%! (&! ('! (#! ((! ()! (*! (+! )"! )$! )%! )&! )'! )#! )(! ))! )*! )+! *"! *$! *%! *&! *'! *#! *(! *)! **! *+! +"! +$! +%! +&! +'! +#! +(! +)! +*! ++! $""!$"$!$"%!$"&!$"'!$"#!$"(!$")!$"*!$"+!$$"!$$$!$$%!$$&!$$'!$$#!$$(!$$)!$$*!$$+!$%"!$%$!$%%!$%&!$%'!$%#!$%(!$%)!$%*!$%+!$&"!$&$!$&%!$&&!$&'!$&#!$&(!$&)!$&*!$&+!$'"!$'$!$'%!$'&!$''!$'#!$'(!$')!$'*!$'+!$#"!$#$!$#%!$#&!$#'!$##!$#(!$#)!$#*!$#+!$("!$($!$(%!$(&!$('!$(#!$((!$()!$(*!$(+!$)"!$)$!$)%!$)&!$)'!$)#!$)(!$))!$)*!$)+!$*"!$*$!$*%!$*&!$*'!$*#!$*(!$*)!$**!$*+!$+"!$+$!$+%!$+&!$+'!$+#!$+(!$+)!$+*!$++!%""!
  26. 26. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Mieux vaut d’abord trouver le pétrole si on veut l’extraire Découvertes mondiales de pétrole et de gaz récupérable depuis 1900 hors US et Canada, en milliards de barils équivalent pétrole par décennie (1 tonne = 7,3 barils). Source : IHS, 2006
  27. 27. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Je découvre et j’extrais, voilà le résultat Institut Français du Pétrole, Direction Géologie-Géochimie-Géophysique 0 10 20 30 40 50 60 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 Découvertes à venir Milliardsdebarils(Gb)/an Années Yves MATHIEU Combloux 2009 Production annuelle de pétrole Extractible connu ≈ 2 200 Gb Découvertes annuelles de pétrole 1964 1 200Gb Produits fin 2010 45 ans - x %/an
  28. 28. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Je freine, je freine… et bientôt je ralentis ? Production pétrolière mondiale depuis 1965, incluant liquides de gaz, sables bitumineux, et extra-lourds. Source BP Statistical Review, 2011 5,4% par an 0,8% par an 0,1% par an Trente Glorieuses Trente Piteuses Trente Douloureuses ? Trente Désastreuses ?
  29. 29. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Et le pic mondial, il est loin papa ? Simulation de la production mondiale de « liquides », discriminée par type de production. Source : « Transport energy futures: long-term oil supply trends and projections », Australian Government, Department of Infrastructure, Transport, Regional Development and Local Government, Bureau of Infrastructure, Transport and Regional Economics (BITRE), Canberra (Australie), 2009 Conventionnel Offshore profond Extra- lourds Gains de raffinage Liquides de gaz CTL, agro- carburants… $$ ????
  30. 30. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Prix réel du baril en $ de 2009 et prévisions de prix de l’AIE effectuée pendant les années 2000 à 2008. Source Carbone 4 Il vaut mieux prévoir le prix passé que le prix futur
  31. 31. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Production domestique et importations annuelles de pétrole, en millions de tonnes, pour la zone UE+Norvège. Source BP Statistical Review 2010 Il y aura des manifestations contre le prix du gas-oil… ≈ 70% -8%
  32. 32. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Variation de la production mondiale de pétrole (moyenne glissante sur 3 ans, source BP Statistical Review 2010) et du PIB par personne en dollars 2000 (moyenne glissante sur 3 ans, source World Bank 2010) Pétrole = PIB, ou presque
  33. 33. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Production domestique et importations annuelles de gaz, en millions de tonnes, pour la zone UE+Norvège. Source BP Statistical Review 2010 Il y aura des manifestations contre le prix du gaz… ≈ 40%
  34. 34. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Source du graphique : Bernard Rogeaux, EDF, décembre 2007 Cramer tout le charbon : 30 à 40 ans de rab… moi Les jeunes L’école maternelle de l’an 2008 A laisser sous terre !* *Sauf pour la partie faisant l’objet d’un captage stockage…
  35. 35. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org De la simplicité des négociations climat Réserves de charbon par pays, en milliards de tonnes équivalent pétrole (BP Statistical Review, 2011). 8 pays possèdent plus de 90% du charbon mondial !
  36. 36. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Le modèle s’envoie le scénario : quid ? Moyenne inter-modèles de l’augmentation de la température moyenne de l’air au niveau du sol en 2100 par rapport à la moyenne 1980-1999, selon les scénarii (pas de couplage avec le cycle du carbone). Source : GIEC, 4è rapport d’évaluation, 2007 La consommation d’énergie reste constante 10 milliards de terriens évoluent vers l’énergie d’un Polonais de l’an 2000 Je consomme tout le charbon « facile » Y’a plus d’énergie demain matin !
  37. 37. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Le problème est essentiellement devant, pas derrière ! Évolution de la température moyenne de l’air au niveau du sol, selon les scénarii, et mise en perspective avec le passé. Climate Change 2001, The Scientific Basis, GIEC La consommation d’énergie reste constante 10 milliards de terriens évoluent vers l’énergie d’un Polonais de l’an 2000 6 5 4 1 0 -1 3 2 Variation naturelle du système : une petite fraction de degré par millénaire Analyses physiques hémisphère Nord Relevésdetempérature Futur
  38. 38. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org 5 °C en un siècle, juste un pull en moins ? -> Quelques degrés de hausse en un siècle, ce serait un choc massif et ingérable Il y a 20.000 ans (maximum glaciaire) Aujourd’hui Période glaciaire : plusieurs km de glace recouvrent l’Amérique et l’Europe du nord. La France ressemble au nord sibérien actuel Période glaciaire : on passe à pied sec de France en Angleterre : la mer est plus basse de 120 mètres ! Période glaciaire : l’Europe continentale est plus froide de 10 à 15°C mais l’océan tropical a peu varié + 5°C !!!
  39. 39. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Avec une ampleur qui dépendra de nos émissions, conséquences possibles du changement climatique : Un jour l’avenir devient le présent Affaiblissement, disparition d’écosystèmes Maladies Montée des eaux Plus d’ouragans ?Vagues de chaleur, inondations Modification des courants marins
  40. 40. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Et nous ne ferons jamais le tour de toutes les mauvaises surprises possibles à l’avance, puisque la situation est inédite Conséquences : partez pas, y’a du rab Acidification de l’océan Relargage du carbone des sols Hydrates de méthane, sols arctiques… Désintégration de la calotte occidentale de l’Antarctique (et fonte du Groenland) Avec une ampleur qui dépendra de nos émissions :
  41. 41. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Christine Lagarde et Al Gore peuvent-ils être copains ? A diviser par 3… et le sera ! + 30% d’ici 2050 ? L’équation de Kaya : 2% de croissance par an = x 2,2 en 40 ans ; 4% par an c’est x 4,8 en 41 ans !!! 0,9% de mieux par an sur 40 ans ; gain de 30% en 40 ans ? « Magic technique » N°1 : l’efficacité énergétique 30% de mieux en 40 ans Il faut gagner 83% en 40ans, en doublant l’approvisionnement énergétique ! « Magic technique » N°2 : l’efficacité carbone de l’énergie 10% de mieux en 30 ans
  42. 42. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org + 5% par an -2,7% par an PIB++ et CO2 --, cela devrait donner ceci
  43. 43. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Oubliez Kyoto, faites confiance à la finance Evolution des émissions américains de CO2 d’origine fossile. Source Energy Information Agency, 2012
  44. 44. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Peut-on utiliser des énergies renouvelables ? Contribution des énergies renouvelables au bilan énergétique mondial en 2010. +5% par an ≈ x 7 en 40 ans -> 8000 Mtep ?? ≈ 20% des terres émergées ? - > 5000 Mtep ? Multiplication par 7 des retenues ? 60 Mtep -> 8000 Mtep ??? ?????
  45. 45. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Nucléaire = pas de renouvelables ? Part du nucléaire et part des renouvelables dans la consommation d’énergie d’un certain nombre de pays, rangés par ordre décroissant de la contribution du nucléaire. Il y a également une courbe de tendance sur les renouvelables. Sources BP Statistical Review 2011
  46. 46. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org +30% par an, combien de temps ? Taux de croissance annuel moyen, lissé sur 10 ans, des différentes énergies dans le monde depuis 1870. Sources Schilling et al 1977 + BP Stat Review 2011
  47. 47. Jean-Marc Jancovici - www.manicore.com - www.carbone4.com - www.theshiftproject.org Des questions ?

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