Annexe B : Bilan énergétique de la France

B.1 Diagramme de Sankey des flux énergétiques de la France

Un diagramme de Sankey ¹ montre des flux avec des flèches dont la taille est proportionnelle au flux ainsi représenté. Il est particulièrement utilisé pour représenter des flux d’énergie notamment pour les bilans annuels énergétiques des pays.

Le site https://www.iea.org/sankey/ de l’Agence Internationale de l’Énergie répertorie les bilans énergétiques des pays pour différentes années sous forme de diagrammes de Sankey. Il est possible de moduler les paramètres.

B.2 Bilan énergétique de la France

Nous décryptons ici le schéma 4.3, issu de CGDD (2019b) reproduit ci-dessous (figure B.1). Les énergies sont en Mtep, avec 1 Mtep = 10\(^6\) tep et 1 tep = 42 GJ. Le tableau B.1 donne les énergies primaires et les énergies finales.

Les énergies primaires sont obtenues en enlevant les produits autres que l’énergie issus des ressources fossiles, en enlevant les carburants des transports maritimes et aériens internationaux, ainsi que les exportations d’électricité. Ces dernières sont réparties au sein des différentes sources primaires au prorata de leur répartition dans le mix primaire à l’origine de l’électricité.

L’énergie primaire est l’énergie servant à produire l’énergie finale, telle qu’elle est « achetée » par les consommateurs, par exemple l’essence issue du raffinage du pétrole, ou l’électricité issue de différentes sources. L’essence (énergie finale) n’est pas une énergie utile, elle doit être brûlée dans un moteur pour cela (auquel cas l’énergie utile peut être l’énergie mécanique des roues, ou l’énergie thermique selon les usages). En revanche l’électricité (énergie finale) est aussi une énergie utile.

Les pertes sont liées au transport, au raffinage pour les ressources fossiles, et au rendement des centrales thermiques pour la production d’électricité. Elles sont calculées au prorata du mix primaire à l’origine de l’électricité.

Une petite partie de l’énergie thermique dégagée par la production d’électricité (3,9 Mtep) est vendue en tant que telle, et incluse dans les pertes dans le tableau B.1.

Table B.1 – Décryptage du bilan énergétique de la France en 2018, d’après la figure B.1. La colonne (1) liste les différentes ressources primaires : « pétrole » signifie pétrole brut et produits raffinés, « nucléaire » signifie production nucléaire, « hydraulique » inclut les énergies marines mais pas le pompage, « EnRt » signifie énergies renouvelables thermiques, ce qui inclut le bois et ses déchets, le solaire thermique, les biocarburants, les pompes à chaleur, etc. La colonne (2) distingue les vecteurs d’énergie, l’électricité d’une part, et, de façon un peu brute la chaleur, sachant que dans la plupart des cas (combustibles fossiles), l’énergie finale n’est pas de la chaleur mais du carburant (essence. . .). L’énergie utile, thermique dans ce cas, n’est pas donnée, elle est sujette à de nouveaux rendements et pertes selon l’usage qui en est fait (moteurs. . .). La colonne (3) retranscrit les données du diagramme. La colonne (4) identifie les produits finaux non énergétiques comptabilisés dans le diagramme pour les retrancher (colonne (6)). La colonne (5) quantifie le carburant des transports internationaux (« soutes ») à retrancher également. La colonne (6) donne le résultat des soustractions. La colonne (7) donne la fraction correspondante de l’électricité « primaire » pour chaque source, ce qui permet de ventiler sur les différentes sources les exportations d’électricité (colonne (8)), au prorata de l’électricité primaire. La colonne (9) donne ainsi les valeurs effectives des énergies primaires en fonction des sources. La colonne (10) donne la fraction d’énergie primaire de chaque source par rapport aux vecteurs « électricité » et « chaleur » et par rapport au total. La colonne (11) identifie les pertes généralement thermiques au cours de différents processus, transport ou production (rendement des machines thermiques, des raffineries, etc.). La colonne (12) donne la fraction des pertes par rapport à l’énergie primaire (colonne (9)) correspondante. La colonne (13) soustrait les pertes (11) à l’énergie primaire (9) pour donner l’énergie finale. La colonne (14) donne la fraction d’énergie finale de chaque source par rapport aux vecteurs « électricité » et « chaleur » et par rapport au total.

Figure B.1 – Bilan énergétique de la France en 2018 (en Mtep), sous la forme d’un diagramme de Sankey (diagramme de flux où la largeur des flèches est proportionnelle au flux). Tiré de CGDD (2019b). Licence Ouverte.

B.3 Bilan énergétique des États-Unis

Notons que le laboratoire Lawrence Livermore aux États-Unis fait le travail de séparation entre l’énergie grise et l’énergie utile, comme sur le diagramme de la figure B.2.

Figure B.2 – Bilan énergétique des États-Unis en 2020 sous la forme d’un diagramme de Sankey. L’énergie y est exprimée en « quads », une unité anglosaxone à la définition quelque peu rocambolesque : un « quad » est un quadrillion de BTU, où quadrillion est exprimé dans l’« échelle courte » soit \(10^{15}\) ; un « BTU » (British Thermal Unit) est une unité d’énergie thermique définie comme étant l’énergie nécessaire pour élever la température d’une livre anglaise (« pound » – 453,59237 g) d’eau de 1 \(^\circ \)F (soit 9/5 de degrés Celsius) à la pression d’une atmosphère. Ainsi, 1 quad = \(1,055\cdot 10^{18}\) J = 1,055 EJ. Tiré de https://flowcharts.llnl.gov/. CC BY-NC-SA.