CNDTE du 21 Mars 2013 GT 2: Mix énergétique et scénarios Critères d’évaluation Quel jeu d’indicateurs?

CNDTE du 21 Mars 2013

GT 2: Mix énergétique et scénarios

Critères d’évaluationQuel jeu d’indicateurs?

Critères pour l’évaluation des scénarios1. Coûts et prix de l’énergie, économie et coûts des services énergétiques

2. Investissements (par secteur filière, nature et profil temporel)

3. Emploi, filières professionnelles, activités

4. Sécurité d’approvisionnement, indépendance énergétique (y-compris risques sur approvisionnement intérieur)

5. Gestion et économie des ressources, biodiversité et impact environ.

6. Impacts santé, accident, risques, sureté

7. Changement climatique

8. Respects des engagements (internationaux/nationaux, env. global/local)

9. Résilience, robustesse, adaptabilité, réversibilité, flexibilité

10. Cohésion et justice sociale

11. Autonomie territoriale et gouvernance des systèmes locaux

12. Aspects macro-économiques de faisabilité des scénarios

CNDTE 21 mars 2013 2

Critères pour l’évaluation des scénarios1. Coûts et prix de l’énergie, économie et coûts des services

énergétiques (1/2)

Plusieurs types de variables commandent l’évolution du prix des énergies :

– Les prix internationaux des combustibles

– Les coûts de production domestiques (investissement, exploitation, maintenance des installations de production et des réseaux associés)

– La fiscalité conventionnelle et environnementale (quotas, taxe carbone…)

Les prix de l’énergie supportés par les différents consommateurs sont le reflet des évolutions externes et des choix sur ces différents facteurs économiques, techniques et politiques

Le coût des services énergétiques pour les consommateurs (facture énergétique des ménages, des entreprises…) résulte de l’évolution des prix unitaires et des volumes consommés

Il existe une très grande hétérogénéité entre scénarios sur la méthode de prise en compte des coûts et des prix


1. Coûts et prix (2/2): un exemple de simulation du prix de l’électricité

1. Caractérisation du parc de production (GW, puis TWh)

2. Couts spécifiques des équipements (€/MWh)

3. Coût de production moyen et marginal, coût du réseau, CSPE et Taxes

Les prix doivent permettre de financer les coûts, et donc les refléter

Une des difficultés de ce type d’exercice est la mise en place d’un traitement homogène des différentes technologies

4

Source: Percebois-Mandil

Critères pour l’évaluation des scénarios2. Investissements (par secteur, filière,

nature et profil temporel)

Les scénarios supposent des investissements de renouvellement et de transformation des parcs de production, des réseaux, des infrastructures de bâtiment dont le périmètre doit être délimité

Ces investissements couvrent aussi la maîtrise de la demande dans les différents secteurs (production d’énergie, industrie, résidentiel, tertiaire, agriculture…)

Des éléments spécifiques tels que les coûts de réseau, de backup ou de stockage pour les ENR, de sûreté de démantèlement ou de prolongation de la durée de vie pour le nucléaire doivent aussi être pris en compte

Sur la base de coûts d’investissement unitaires qui doivent être projetés dans le futur, il est possible de calculer une trajectoire d’investissements à moyen et long terme


0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

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7 000

8 000

Cout complet d'investissement (€2010/kWe)

Nucl. Nouveau -1,0%

Hydraulique -0,2%

Eolien onshore -0,5%

Eolien offshore -1,5%

Photovoltaique -1,5%

Autres Ren. -0,5%

Gaz sans CCS -0,3%

Source: Base TECHPOL, EDDEN

Critères pour l’évaluation des scénarios3. Emploi, filières professionnelles, activités

La question Energie-Emploi doit être examinée avec précaution : – A coût égal, une filière fondée essentiellement sur une source importée crée moins de Valeur

Ajoutée nationale qu’une filière à dominante nationale

– Mais à contenu national égal, une filière qui crée plus d’emplois peut être une filière plus coûteuse (produire du charbon à la pelle…)

– L’évaluation en emplois n’a de sens que sur l’ensemble de la satisfaction des besoins énergétiques donc sur la globalité d’un scénario, beaucoup de choix étant interdépendants

– Les emplois liés à l’exportation, hors besoins nationaux, doivent être pris en compte

Le contenu en emploi d’un scénario peut se mesurer à trois niveaux :

1. Emploi direct dans les industries/secteurs concernés (production, transport, industrie, bâtiment…)

2. Emploi indirect chez les fournisseurs, sous-traitants, producteurs d’équipements

3. Emploi induit après prise en compte des effets macro-économiques (consommations intermédiaires, commerce extérieur, effets de compétitivité-coût)

L’analyse des deux premières catégories permet, quand elle est possible, une approche à la fois quantitative et qualitative (y compris dans la dimension filière, formation, transition professionnelle, bassin d’emploi)

La troisième catégorie suppose le recours à une modélisation macro, qui est délicate


Critères pour l’évaluation des scénarios4. Sécurité d’approvisionnement, indépendance énergétique (1/3)

Le risque (R) peut être apprécié comme le produit de:

1. La probabilité d’un évènement défavorable (P)

2. L’amplitude de cet évènement (A)

3. La vulnérabilité à cet évènement (V)

R = P x A x V

Ainsi, le risque associé à un choc pétrolier dépendra de la probabilité, de l’ampleur potentielle du choc, mais aussi de la vulnérabilité du système à ce choc


4. Sécurité d’approvisionnement (2/3): la dépendance extérieure

Elle est fonction à la fois du taux de dépendance, soit la part des importations dans la consommation (DEP = IMP/CONS)

Et de la concentration ou du pouvoir de monopole des fournisseurs

L’Indice d’Herfindahl-Hirschman (HHI) permet de mesurer les risques associés à la concentration des fournisseurs:

S = part de marché

N = nombre de fournisseurs


4. Sécurité d’approvisionnement (3/3): la sécurité domestique

Les risques de blackout mettent en évidence le besoin d’assurer l’équilibre continu entre offre et demande et le rôle fondamental des réseaux électriques dans la sécurité d’approvisionnement

La montée des ERV (Energies Renouvelables Variables) appelle de nouvelles solutions B3S:1. Backup

2. Supergrids

3. Smartgrids

4. Stockage

… à intégrer dans les réseaux de transport et d’échanges internationaux


Critères pour l’évaluation des scénarios5. Gestion et économie des ressources, biodiversité et impact

environnemental

Les scénarios fournissent peu d’éléments d’évaluation, malgré les interactions entre système énergétique, biodiversité et ressources locales

Dans le temps du débat, on peut identifier quelques questions importantes pouvant faire l’objet d’une réflexion essentiellement qualitative à partir des éléments disponibles :

consommation de matériaux non renouvelables

origine des biomasses (sols agricoles, forêts, linéaires…)

occupation de territoire (système productif mais aussi urbain, transports…)

milieux aquatiques (rejets, pollutions), etc.

On peut tenter de qualifier l’évolution de la pression sur les systèmes naturels. Qualifier (quantifier) les impacts dépendrait d’hypothèses complémentaires que les scénarios ne traitent pas en général (évolution des exportations agricoles, changement climatique, etc.)


Critères pour l’évaluation des scénarios

6. Impacts santé, accident, risques, sûreté (1/2)

Les scénarios énergétiques induisent des changements dans les technologies et les infrastructures mises en œuvre, avec des niveaux variables d’impacts sur la santé, de risques technologique et de vulnérabilité aux risques naturels

Ces éléments ne sont pas toujours aisément quantifiables mais peuvent être approchés à travers des indicateurs sur le niveau d’une activité polluante (poussières fines…) ou sur le nombre d’installations soumises à risque.

Toutefois les impacts et risques sont spécifiques à chacune des énergies considérées, et il est donc difficile d’agréger sous un petit nombre d’indicateurs l’ensemble des éléments à prendre en compte

Plus largement, la comparaison des impacts et des risques impose une approche systématique prenant en compte, pour les différentes énergies considérées, les impacts et risques en amont, pendant et en aval de la phase d’exploitation


Critères pour l’évaluation des scénarios6. Impacts santé, accident, risques, sûreté (2/2) Il faut raisonner, au moins qualitativement, à partir d’une matrice prenant en

compte, pour les différentes énergies, l’ensemble des dimensions


Energie

FabricationImpact

travailleurs

Emprise au sol

Activité à risque

Activité à risque

Pollutions et

nuisances

Règlementation des risques de

rejets

Règlementation des risques au

travail Solaire

Eolien

Biomasse

Geothermie

Hydro

Thermique

Nucléaire

Risques amont(ressource et équipement de production)

Impact sur population (mortalité morbidité)

Impact sur activité

économ.

Existence de filière (déchets

industriels spéciaux)

Volumes produits

Existence de filière (déchets

industriels spéciaux)

Volumes matériaux produits

RessourceImpact public et environnement

Probabilité d’occurren

ce

Surface impactée

Exploitation Risque accident(semi-quantitatif)

Déchets Fin d’exploitation

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

United States

Netherlands

Germany

Japan

United Kingdom

Denmark

France

Critères pour l’évaluation des scénarios7. Changement climatique et émissions

Les émissions de GES par habitant traduisent le niveau des consommations, la structure des systèmes énergétiques et leurs dynamiques

CO2 éner.(DOE)


Les scénarios ne portent en général pas sur l’ensemble des GES et des secteurs, mais ce périmètre global doit être envisagé

Au-delà des émissions « intérieures », la question de l’impact des scénarios sur les émissions indirectes dans le commerce extérieur peut être posée (cf. PIB et PNB)

Les émissions peuvent être caractérisées en termes de rythme annuel et de cumul

Critères pour l’évaluation des scénarios8. Respect des engagements environnementaux

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

2000 2010 2020 2030 2040 2050

Emissions by scenario - France

30% 20%

Source: Modèle POLES Etude « Trajectoires »


0

20

40

60

80

100

120

140

2010 2020 2030 2040 2050

EU27 Cumulative emissions

30

25

20

La France doit à travers la loi POPE, ses engagements européens et internationaux s’inscrire sur une trajectoire essentiellement caractérisée par les « 3 x 20 » à 2020 et le « facteur 4 » à 2050

Le Président de la Républiquea pris l’engagement de réduireà 50% la part du nucléairedans la production d’électricitéà l’horizon 2025

Des critères généraux liés au respect des engagements en termes d’environnement local sont plus difficiles à définir


9. Résilience, robustesse, adaptabilité, réversibilité, flexibilité (1/2)

Plusieurs concepts peuvent être considérés :

Robustesse : Un produit [une stratégie] est dit robuste si sa réponse est peu modifiée par des perturbations. Un produit [une stratégie] optimisé mais qui ne fonctionne que dans des conditions particulières ne sera pas robuste.

Résilience : « Capacité d’un système à absorber un changement perturbant et à se réorganiser en intégrant ce changement, tout en conservant essentiellement la même fonction, la même structure, la même identité et les mêmes capacités de réaction. » (Villes en transition)

« Art de naviguer dans les torrents » (B. Cyrulnik)

Réversibilité : Possibilité de revenir, lorsqu’une situation ou une organisation prend fin, à une situation ou une organisation antérieure viable.

Adaptabilité/flexibilité : Qualité d'un objet qui peut être modifié aisément en harmonie avec les changements auxquels son utilisation est soumise ou peut être soumise.



9. Résilience, robustesse, adaptabilité, réversibilité, flexibilité (2/2)

Ces concepts peuvent être analysés (essentiellement qualitativement) en les croisant avec différents questionnements :

– Devenir économique (croissance de la consommation, capacité de financement...)

– Aléas sur la consommation (météorologiques) et la production d’énergie

– Infrastructures nécessaires pour relier l’offre à la demande (infrastructures de réseau, logistique industrielle)

– Temporalités des différentes évolutions (trajectoires d’offre, acheminement, demande)

– Facteurs techniques de robustesse (ex. puissance électrique et pas seulement énergie électrique)

– Cohérences géographiques (ex. localisation des nouveaux moyens de production)

– Interconnexions et échanges transfrontaliers, compte tenu des évolutions en Europe notamment

– Solidarités entre les territoires, régionaux, nationaux et européen

– …/…



Source: Bureau-Marical

Source: INSEE

10.Cohésion et justice sociale (1/2)

Le coefficient budgétaire des ménages

pour l’énergie a été stable de 1988 à

2008, en moyenne :

4% pour l’énergie du logement,

4% pour l’énergie de transport

En revanche, la part des services (dont

télécoms) et des loyers a augmenté de

manière continue

Alors que les coefficients de

l’alimentation (avant 88) et des biens

manufacturés (après 88) n’ont cessé de

décroître



10.Cohésion et justice sociale (2/2)

La taille du logement et la localisation du foyer constituent les facteurs explicatifs dominants des consommations des ménages

Les scénarios induisent une évolution de ces deux facteurs et des prix qui impacte la part de l’énergie dans le budget des ménages et les phénomènes de précarité énergétique

Les scénarios peuvent également se différencier en termes de degré d’accès des ménages à des services énergétiques performants, logement et transport

Source: Bureau-Marical


Critères pour l’évaluation des scénarios11. Autonomie territoriale et gouvernance des systèmes locaux

Plus il y aura développement de systèmes énergétiques locaux intelligents (smartgrids) pour l’électricité mais aussi l’eau chaude, le gaz…

et plus il faudra redéfinir les modalités de la gouvernance énergétique territoriale…

comme la répartition des moyens financiers associés à l’investissement de transition

Les scénarios peuvent conduire à identifier, au moins qualitativement, les conséquences en termes de consommation et de mix de différents schémas de gouvernance énergétique


Critères pour l’évaluation des scénarios12.Aspects macro-économiques de faisabilité des scénarios

La facture énergétique de la France représente 3% du PIB, mais près de 100% du déficit du commerce extérieur

Du point de vue macro-économique, le premier impact à considérer est la capacité à réduire cette facture à un coût maîtrisé

Plus largement, l’analyse des scénarios doit porter également sur les questions posées en termes de financement, de compétitivité et de croissance

Cette comparaison macro-économique est toutefois extrêmement difficile en termes méthodologiques


Scénarios, études de sensibilité, robustesse et flexibilité des stratégies Les différents scénarios reflètent des anticipations différentes sur les

coûts, les potentiels et les risques des différentes options

Une manière de tester la robustesse d’un scénario/trajectoire est d’en

examiner le déroulement avec les hypothèses qui structurent un autre

scénario/trajectoire

Il est important aussi d’identifier les horizons critiques, jusqu’auxquels

il est possible de changer de trajectoire mais après lesquels

apparaitront des irréversibilités

Une réflexion sur les décisions porteuses de « valeur d’option »

(acheter du temps) serait aussi à mener…


CNDTE du 21 Mars 2013

GT 2: Mix énergétique et scénarios

Critères d’évaluationQuel jeu d’indicateurs?

Critères et indicateurs - 11. Coûts et prix de l’énergie, économie et coûts des services énergétiques

Prix pétrole, gaz, charbon – Parcs d’équipement et couts de production – Fiscalité

2. Investissements (par secteur filière, nature et profil temporel)

Trajectoires des parcs d’équipements et coûts de production – cumul

3. Emploi, filières professionnelles, activités

Emploi direct, emploi indirect, trajectoires

4. Sécurité d’approvisionnement, indépendance énergétique

Taux de dépendance, importations x prix = facture énergétique

5. Gestion et économie des ressources, biodiversité et impact environ.

Matériaux pour l’énergie, consommation cumulée, impacts sur les sols

6. Impacts santé, accident, risques, sureté

Mortalité, morbidité + ???


Critères et indicateurs - 27. Changement climatique

Emissions par tête et par secteur, réductions par rapport à 1990, cumul 2010-2050

8. Respects des engagements (internationaux/nationaux, env. global/local)

3 x 20: Efficacité énergétique, part des renouv. et nucl., réduction des émissions

9. Résilience, robustesse, adaptabilité, réversibilité, flexibilité

Diversité du mix d’approvisionnement primaire et du vecteur final (HHI)

10. Cohésion et justice sociale

Dépenses énergétiques des ménages pour logement et transport, avec ou sans fiscalité env. et compensations, impact sur les ménages précaires

11. Autonomie territoriale et gouvernance des systèmes locaux

Effort d’investissement et répartition opérateurs nationaux et locaux

12. Aspects macro-économiques de faisabilité des scénarios

=> Modèle macro pour commerce ext., emploi induit, PIB, cons. des ménages


Documents

CNDTE du 21 Mars 2013 GT 2: Mix énergétique et scénarios Critères d’évaluation Quel jeu d’indicateurs?