Pourquoi et comment mesurer l’électrification
Quelle part de notre électricité provient de sources d’énergie bas carbone ? Cette question essentielle est à l’origine de ce site. Produire de l’électricité sans combustibles fossiles est indispensable pour lutter contre le changement climatique et améliorerait aussi la qualité de l’air. Mais si les progrès mesurés par cet indicateur sont nécessaires, ils ne suffisent pas : se concentrer excessivement sur la part d’électricité propre peut poser problème.
Pour comprendre pourquoi, examinons deux pays qui ont déjà décarboné l’essentiel de leur électricité : le Brésil (92 %) et la Suède (95 %). À en juger par leur part d’électricité bas carbone, ces deux pays semblent avoir presque atteint leur objectif. Est-ce vraiment le cas ?
Non. Si leur électricité est presque entièrement exempte de combustibles fossiles, ils continuent de consommer du charbon, du pétrole et du gaz en dehors du secteur électrique. À l’échelle mondiale, la quasi-totalité du pétrole, les deux tiers du gaz naturel et un tiers du charbon servent à d’autres usages que la production d’électricité. Autrement dit, même avec une électricité entièrement bas carbone dans le monde, la consommation de pétrole changerait à peine, celle de gaz naturel ne diminuerait que d’un tiers, et un tiers du charbon — le plus émetteur de gaz à effet de serre parmi tous les combustibles fossiles — continuerait d’être consommé.
La bonne nouvelle, c’est qu’une grande partie de ces autres usages énergétiques peut être électrifiée. Les véhicules à moteur thermique peuvent être remplacés par des voitures électriques, les chaudières à gaz par des pompes à chaleur, et des travaux sont en cours pour remplacer le charbon utilisé dans la production d’acier et de ciment.
L’indicateur de la part d’électricité bas carbone ne rend pas compte des progrès dans ces secteurs. Il nous faut un nouvel indicateur, qui mesure à quel point les usages énergétiques de l’ensemble des secteurs ont basculé vers l’électricité. La part d’électricité bas carbone mesure les progrès au sein du secteur électrique, mais quel poids ce secteur représente-t-il dans les émissions totales ? Si un pays dispose d’un système électrique propre, mais que celui-ci n’alimente qu’une petite partie de son économie, l’effet de cette décarbonation reste limité. Plus précisément, son effet sur les émissions dépend de l’indicateur auquel cet article est consacré : l’électrification. Voici une façon de le représenter :
Décarbonation totale = Électricité bas carbone (%) * Électrification (%).
Cette formule est bien sûr simplificatrice. Elle ne tient pas compte des facteurs d’émission exacts de chaque source d’énergie et laisse entendre que toutes les sources d’énergie non électriques sont fossiles. C’est généralement vrai, mais pas toujours : les biocarburants et la géothermie constituent des exceptions importantes dans certaines régions. Malgré sa simplicité, je pense que cette formule est utile et représente une nette amélioration par rapport au seul indicateur de la part d’électricité bas carbone.
Alors, comment mesurer l’électrification ? La réponse intuitive pourrait être :
Électrification = Électricité / Énergie totale
Le problème de cette approche est qu’elle est très difficile à mettre en pratique. En effet, l’électricité et l’« énergie totale » sont mesurées de façons différentes. Pour l’électricité, les choses sont assez simples : il s’agit de l’énergie produite par les centrales électriques. Son transport entraîne quelques pertes, mais celles-ci restent relativement faibles. L’énergie totale, en revanche, est bien plus complexe à mesurer. L’indicateur le plus courant est l’énergie primaire, qui mesure le contenu énergétique des combustibles fossiles avant leur combustion. Les pertes lors de la combustion du charbon, du gaz et du pétrole sont considérables : dans la plupart des cas, plus de la moitié de ce contenu énergétique est perdue sous forme de chaleur. Comparer directement l’électricité et l’énergie primaire est trompeur, car cela laisse penser qu’une unité d’énergie primaire doit être remplacée par une unité d’électricité.
Il existe une solution appelée méthode de substitution, qui estime l’équivalent en énergie primaire de l’électricité à partir d’estimations des pertes énergétiques moyennes. Appliquer cette méthode à l’électricité, puis comparer le résultat à l’énergie primaire, permet d’estimer l’électrification. Utiliser des moyennes convient à l’échelle mondiale : en 2018, l’électrification mondiale atteignait 39,8 % selon les données de l’AIE, ou 41,2 % selon celles de l’Energy Institute. Mais appliquer des pertes énergétiques moyennes à l’échelle d’un pays introduit beaucoup d’incertitude. Pour prendre un exemple extrême, cette méthode donnerait un taux d’électrification de 105 % pour la Norvège en 2018, avec les données de l’AIE.
Nous pourrions essayer d’estimer les pertes de conversion de l’énergie primaire pour chaque pays, éventuellement à partir de son bouquet énergétique : le gaz naturel, par exemple, peut être brûlé avec un rendement nettement supérieur à celui du charbon. Toutefois, les taux d’électrification obtenus ainsi risqueraient d’en dire davantage sur les estimations et les hypothèses de calcul que sur les tendances réelles. Autre source d’imprécision : les différentes sources de données sur l’énergie primaire publient parfois des chiffres très divergents. Par exemple, avec les données de l’Energy Institute, le taux d’électrification de la Suisse en 2019 était de 53 % ; avec celles de l’AIE, il atteignait 64 %. Quel chiffre est le bon ?
Nous proposons une autre méthode. Au lieu d’utiliser les données sur l’énergie primaire, nous utilisons les émissions de gaz à effet de serre de l’ensemble du secteur énergétique et les comparons à celles du secteur électrique. Cette méthode se concentre sur l’effet environnemental réel de l’électrification. Puisque nous cherchons à déterminer l’influence de l’électricité sur les émissions totales, il est logique de partir des données d’émissions.
Les émissions liées à la production d’électricité dépendent de la source d’énergie utilisée. D’après les chiffres du GIEC, l’éolien et le nucléaire affichent les émissions les plus faibles, autour de 12 gCO2éq/kWh. À l’inverse, celles du charbon sont presque 70 fois supérieures. Si nous comparions directement les émissions réelles de l’électricité à celles de l’ensemble du secteur énergétique, le rapport obtenu mesurerait à la fois la décarbonation de l’électricité et l’électrification. Nous voulons isoler l’effet de l’électrification. Pour cela, il faut d’abord neutraliser celui de la décarbonation.
Nous simulons un scénario dans lequel toute l’électricité est produite à partir de combustibles fossiles, afin d’uniformiser la mesure entre différents niveaux de décarbonation. Cela permet de mesurer l’électrification de manière cohérente, quels que soient les progrès de la décarbonation. La formule de base que nous utilisons est la suivante :
Électrification = Émissions de l’électricité d’origine fossile / (Émissions de l’électricité d’origine fossile + Émissions des usages énergétiques non électriques)
Pour comprendre cet indicateur, on peut considérer que, si l’électrification atteint 100 %, alors 100 % des émissions liées à l’énergie dépendent de la manière dont l’électricité est produite. En revanche, si l’électrification n’est que de 20 %, la décarbonation du système électrique ne peut à elle seule agir que sur 20 % des émissions totales liées à l’énergie.
Pour les données sur les émissions du secteur énergétique, nous avons utilisé les sources suivantes : AIE, ClimateWatch, PIK, CCNUCC et l’Energy Institute. Dans certains cas, les chiffres publiés par les différentes sources divergent fortement. Nous avons appliqué un filtre pour ne retenir que les chiffres confirmés par plusieurs sources, avec un écart inférieur à 3 %.
Principaux résultats
Revenons aux deux exemples précédents. Selon nos calculs, le Brésil obtient un taux d’électrification de 52 %. La Suède fait mieux, avec 81 %. Les deux pays dépassent la moyenne mondiale de 48 %, mais tous deux ont encore des progrès à accomplir. Cet indicateur donne une idée du chemin qu’il leur reste à parcourir.
Quels pays présentent les taux d’électrification les plus élevés ? Voici les dix premiers :
| Islande | 91,3 % |
| Bhoutan | 90,0 % |
| Paraguay | 81,7 % |
| Suède | 81,2 % |
| Laos | 79,4 % |
| Norvège | 75,9 % |
| Tadjikistan | 69,8 % |
| Monténégro | 68,7 % |
| Malte | 66,5 % |
| Zambie | 65,9 % |
Selon nos calculs, l’Islande est le pays le plus électrifié au monde. Elle possède aussi, de très loin, la production d’électricité par habitant la plus élevée. Sa faible population, ses abondantes ressources hydroélectriques et sa très importante industrie de l’aluminium en font un cas à part.
La deuxième place du Bhoutan peut sembler plus surprenante. Elle s’explique en partie par le fait que sa production d’électricité, entièrement hydroélectrique, dépasse sa demande intérieure : en 2014, dernière année pour laquelle les données d’émissions sont cohérentes entre les sources, 70 % de l’électricité était exportée. Du point de vue de la production, le secteur énergétique du Bhoutan est électrifié à 90 %, mais du point de vue de la consommation, en excluant les exportations nettes, ce chiffre serait bien inférieur.
En parcourant la liste, on constate que de nombreux pays parmi les mieux classés ont un point commun : ce sont d’importants exportateurs nets d’électricité. Le Paraguay exporte 60 % de son électricité, la Suède 15 %, le Laos 78 %, la Norvège 8 %, le Tadjikistan 8 %, le Monténégro 5 % et la Zambie 7 %. Tous ces pays afficheraient des taux d’électrification plus faibles si l’on excluait les exportations nettes. Il paraît néanmoins justifié de bien les classer : le niveau de décarbonation de leur système électrique influence non seulement leurs propres émissions, mais aussi celles des pays voisins.
Forte électrification, faible décarbonation
Lorsqu’un pays a atteint un degré élevé d’électrification, mais que son électricité reste majoritairement d’origine fossile, rendre son système électrique propre aura un effet particulièrement important sur ses émissions totales. Plusieurs pays et territoires se trouvent dans cette situation :
| Électrification | Électricité bas carbone | |
| Malte | 66,50 % | 11,50 % |
| Israël | 64,40 % | 6,80 % |
| République de Chine (Taïwan) | 65,00 % | 16,90 % |
| Hong Kong | 66,00 % | 0 |
| Macédoine du Nord | 59,50 % | 18,00 % |
| Singapour | 57,30 % | 1,60 % |
Ces pays et territoires sont rarement mis en avant en matière d’électricité propre, et pour cause. Mais leur degré élevé d’électrification leur donne le potentiel de devenir rapidement des chefs de file de la décarbonation lorsqu’ils rendront leur système électrique propre.
Faible électrification, forte décarbonation
À l’autre extrême, certains pays disposent de systèmes électriques très propres, mais leur faible degré d’électrification limite l’effet sur les émissions totales :
| Électrification | Électricité bas carbone | |
| Éthiopie | 25,40 % | 99,90 % |
| Congo - Kinshasa | 29,00 % | 98,00 % |
| Slovaquie | 40,10 % | 85,20 % |
| Kenya | 27,70 % | 85,10 % |
| Corée du Nord | 29,40 % | 83,20 % |
| Venezuela | 32,70 % | 80,90 % |
Ces pays possèdent tous des systèmes électriques parmi les plus propres au monde, mais l’électricité ne représente qu’une part relativement faible des émissions totales. Leur principal défi est désormais de faire basculer davantage d’usages énergétiques vers l’électricité et d’accroître leur production d’électricité bas carbone pour répondre à cette demande supplémentaire.
Quels pays progressent ?
L’utilisation la plus intéressante de ces données est peut-être de déterminer quels pays progressent le plus. Entre 2000 et 2020, les hausses les plus importantes ont été enregistrées dans les pays suivants :
| Cambodge | 11,3 | ⮕ | 40,3 % |
| Honduras | 37,5 | ⮕ | 61 % |
| Islande | 71,6 | ⮕ | 93 % |
| République populaire de Chine | 30,4 | ⮕ | 51,3 % |
| Rwanda | 5,7 | ⮕ | 23,7 % |
| Érythrée | 17,9 | ⮕ | 35,4 % |
| Chypre | 34,4 | ⮕ | 50,2 % |
| Suisse | 43,5 | ⮕ | 59,2 % |
| Malaisie | 27,5 | ⮕ | 43,2 % |
| Équateur | 26,5 | ⮕ | 41,9 % |
La République populaire de Chine se distingue dans cette liste par la taille de son économie et son poids dans les émissions mondiales. Sur la même période, la part bas carbone de son électricité est passée de 17,9 % à 32,8 %. Si cette avancée est considérable, les progrès de l’électrification ont sans doute été tout aussi importants. Nous pensons que l’électrification mérite davantage d’attention et espérons que l’indicateur proposé et ces données pourront y contribuer utilement.
Liens
Classement de l’électrification
