Étapes énergétiques et limites d’analyse. Diagramme des étapes et limites d'énergie primaire, finale et utile utilisées pour les calculs EROI des étapes finale et utile dans cette étude. L'étape primaire est parfois appelée point d'extraction, ou bouche de mine (pertinent pour les combustibles fossiles), et l'étape finale comme point d'utilisation. L'étape utile peut être considérée comme l'étape de consommation, dans la mesure où cette étape reflète l'efficacité avec laquelle l'énergie finale est consommée et contribue à la fourniture d'un service énergétique. Crédit: Énergie naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41560-024-01518-6
Les chercheurs en énergie tentent depuis des décennies de comprendre les implications d’une transition vers une énergie entièrement renouvelable. Certaines études antérieures suggèrent que les technologies permettant de produire de l'énergie à partir de sources d'énergie renouvelables, telles que les panneaux solaires et les éoliennes, pourraient ne pas générer autant d'énergie nette (c'est-à-dire l'énergie restante après prise en compte de l'énergie consommée pour produire de l'électricité) que leurs technologies de longue date. leurs homologues qui dépendent des combustibles fossiles.
Des chercheurs de l’Université de Leeds ont récemment mené une étude visant à déterminer dans quelle mesure cette idée est vraie, en comparant l’énergie nette estimée produite par la combustion de combustibles fossiles avec celle produite par les technologies énergétiques durables. Les résultats de leurs analyses, publiés dans Énergie naturellesuggèrent que la transition vers des systèmes d’énergies renouvelables pourrait ne pas entraîner en réalité une baisse de l’énergie nette.
“Pour un système énergétique donné, le retour sur investissement énergétique (EROI) fait référence au rapport entre l'énergie fournie à la société et l'énergie investie”, a déclaré Emmanuel Aramendia, co-auteur de l'article, à Tech Xplore. « Une vision commune et persistante est que les combustibles fossiles ont des EROI plus élevés que les énergies renouvelables et qu'ils restituent donc beaucoup plus d'énergie nette à la société que les systèmes d'énergies renouvelables. Cette vision remet en question la possibilité d'une transition à faible émission de carbone sans réduction drastique du niveau de vie.
Les études antérieures quantifiaient généralement les rendements énergétiques des combustibles fossiles au stade primaire de l'extraction (c'est-à-dire l'énergie extraite des puits de pétrole ou d'autres sites). En revanche, les rendements des systèmes d'énergies renouvelables sont généralement quantifiés au stade énergétique final (c'est-à-dire l'énergie fournie aux utilisateurs sous forme d'électricité).
Ces études suggèrent que les combustibles fossiles produisent beaucoup plus d’énergie utilisable que les sources d’énergie renouvelables. Des travaux récents, dont un article publié dans Énergie naturelle en 2019, a constaté qu'en comparant les rendements énergétiques au stade énergétique final, les rendements énergétiques des combustibles fossiles et des énergies renouvelables n'étaient pas si éloignés. Cependant, même ces travaux n’ont pas pris en compte des facteurs qui ne peuvent être estimés qu’en effectuant des analyses au stade de l’énergie utile.
Valeurs EROI des combustibles fossiles. a, EROI moyen aux stades final et utile par groupe de combustibles fossiles au niveau mondial. b, EROI au stade utile par catégorie d’utilisation finale et par groupe de combustibles fossiles au niveau mondial. Les calculs consistent en une moyenne pondérée des combustibles fossiles utilisés comme combustibles, électricité et chaleur. Ceci explique la valeur non nulle des produits du charbon utilisés dans la propulsion routière, qui représente les produits du charbon utilisés sous forme d'électricité pour la propulsion routière (c'est-à-dire dans les véhicules électriques). Crédit: Énergie naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41560-024-01518-6
“Les travaux antérieurs n'ont jusqu'à présent pas pris en compte le fait que les systèmes d'énergie renouvelable comme l'énergie solaire photovoltaïque et l'énergie éolienne fournissent de l'électricité, qui est en moyenne utilisée avec des rendements finaux à utiles bien plus élevés (c'est-à-dire l'efficacité avec laquelle le vecteur énergétique final est converti en un flux d'énergie précieux pour la société, par exemple la chaleur, la mobilité, etc.) que les transporteurs basés sur les combustibles fossiles”, a déclaré Aramendia.
« A titre d'exemple, le rendement d'un moteur à combustion interne (par exemple un véhicule à essence ou diesel) est compris entre 25 et 35 %, tandis que le rendement d'une voiture électrique est d'environ 80 %. Dans notre travail, nous élargissons les limites de l'analyse. au stade de l'énergie utile pour tenir compte des effets des efficacités finales à utiles.
Dans le cadre de leur récente étude, Aramendia et ses collègues ont analysé les données recueillies par l'Agence internationale de l'énergie, dans le but de déterminer la consommation d'énergie directe (c'est-à-dire la consommation d'énergie in situ) de l'industrie des combustibles fossiles. Ils ont également utilisé le modèle d'entrée-sortie Exiobase, une base de données contenant des données monétaires et énergétiques provenant de 43 pays à travers le monde, pour déterminer l'utilisation indirecte de l'énergie produite à partir de combustibles fossiles (c'est-à-dire la consommation d'énergie dans la chaîne d'approvisionnement).
“Cela nous a fourni la dernière étape EROI des combustibles fossiles, sur la période 1971-2019”, a expliqué Aramendia. “Nous avons ensuite utilisé une base de données énergétique récemment développée à l'Université de Leeds décrivant les flux d'énergie jusqu'au stade d'énergie utile, et représentant donc explicitement les efficacités (du final à l'utile) des vecteurs énergétiques. En utilisant les efficacités moyennes de la base de données, nous pourrions déterminer le stade utile EROI des combustibles fossiles.
Enfin, les chercheurs ont comparé la performance énergétique des combustibles fossiles avec celle des systèmes d'énergie renouvelable (c'est-à-dire photovoltaïque et éoliennes). Leur comparaison s'est appuyée sur les valeurs EROI qu'ils avaient identifiées pour les combustibles fossiles, ajustées pour tenir compte des effets des rendements finaux à utiles et sur les valeurs EROI dérivées de la littérature existante axée sur les panneaux solaires et l'énergie éolienne.
Énergie renouvelable équivalente EROI. a, b, équivalent EROI de l'étape finale calculé pour 2020 (c'est-à-dire la valeur au-dessus de laquelle les systèmes d'énergies renouvelables fourniraient plus d'énergie utile nette que les combustibles fossiles) au niveau mondial, parallèlement aux EROI issus de la littérature (à partir de la réf. 31) de l'énergie solaire. l’énergie photovoltaïque (PV) et l’énergie éolienne dans l’ensemble de l’économie (a) et par catégorie d’utilisation finale (b). Les nuances sombres correspondent à l'équivalent EROI lorsque les besoins énergétiques indirects sont inclus dans les calculs EROI des combustibles fossiles. Les teintes claires correspondent à l’équivalent EROI lorsque les besoins énergétiques indirects sont exclus. Les calculs consistent en une moyenne pondérée des combustibles fossiles utilisés comme combustibles, électricité et chaleur. Crédit: Énergie naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41560-024-01518-6
“Notre travail rejette le discours persistant selon lequel les combustibles fossiles ont des rendements énergétiques nets beaucoup plus élevés que les énergies renouvelables, et selon lequel la transition vers les énergies renouvelables ne peut s'accompagner que d'une baisse du niveau de vie”, a déclaré Aramendia. “En effet, nos résultats montrent que l'EROI des combustibles fossiles est en moyenne très faible au stade utile (3,5:1, contre 8,5:1 au stade final), ce qui est dû au très faible rendement moyen final-utile. des combustibles fossiles. »
Les résultats des analyses menées par cette équipe de chercheurs remettent fortement en question les arguments antérieurs sur la haute performance énergétique nette des énergies fossiles. Ils suggèrent plutôt que les systèmes d’énergies renouvelables pourraient à terme fournir à la société des niveaux similaires d’énergie nette, en particulier lorsqu’ils sont quantifiés au stade de l’énergie utile.
“Investir de l'énergie dans la construction d'infrastructures d'énergies renouvelables est extrêmement bénéfique pour la société, non seulement en termes d'atténuation du changement climatique, mais également en termes de disponibilité future de l'énergie”, a déclaré Aramendia. “La performance énergétique des énergies renouvelables surpasse celle des combustibles fossiles. Ceci est particulièrement pertinent dans le contexte d'une demande énergétique mondiale en croissance rapide, en particulier dans les pays en développement, où les énergies renouvelables ont le plus grand potentiel pour générer les augmentations souhaitées de la demande énergétique.”
Les conclusions recueillies par Aramendia et ses collaborateurs pourraient inciter les gouvernements et les décideurs politiques à continuer d'introduire des mesures soutenant le déploiement de systèmes d'énergies renouvelables. En outre, ils pourraient promouvoir de nouvelles initiatives facilitant le déploiement de ces systèmes dans les régions géographiques en développement et à faible revenu.
“Les recherches futures devraient chercher à identifier des voies d'atténuation qui garantissent à la fois une élimination rapide des combustibles fossiles et un approvisionnement net en énergie suffisant pour assurer un bon niveau de vie à tous”, a ajouté Aramendia. « Les aspects qui nécessitent une attention particulière sont les inégalités intra et internationales en termes d'accès aux services énergétiques, ainsi que les investissements énergétiques initiaux requis pour la transition énergétique, qui peuvent réduire temporairement l'énergie nette disponible pour la société dans les premières étapes de la transition. “.
Plus d'information:
Emmanuel Aramendia et al, Estimation des retours sur investissement énergétiques au stade utile pour les combustibles fossiles et implications pour les systèmes d'énergies renouvelables, Énergie naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41560-024-01518-6
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Citation: La transition vers des systèmes d'énergie renouvelable pourrait ne pas entraîner une baisse de l'énergie nette (15 juin 2024) récupéré le 17 juin 2024 sur
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