Pourquoi et comment mesurer l'électrification
Quelle part de notre électricité provient de sources d'énergie à faible émission de carbone ? Cette question clé est la raison d'être de ce site web. Produire de l'électricité sans combustibles fossiles est nécessaire pour lutter contre le changement climatique (et permettrait également de purifier notre air). Mais bien que les progrès mesurés par cette métrique soient nécessaires, ils ne sont pas suffisants – se concentrer trop sur cette seule métrique peut poser problème.
Pour comprendre pourquoi, observons deux pays qui ont déjà décarbonisé la majeure partie de leur électricité : le Brésil (92%) et la Suède (95%). En se basant sur la métrique de l'électricité à faible émission de carbone, ces deux pays semblent presque avoir achevé leur transformation. Est-ce vraiment le cas ?
Non. Bien que leur électricité soit presque exempte de combustibles fossiles, ils continuent à consommer du charbon, du pétrole et du gaz en dehors du secteur électrique. À l'échelle mondiale, presque tout le pétrole, deux tiers du gaz naturel et un tiers du charbon sont utilisés à des fins autres que la production d'électricité. En d'autres termes, même avec une électricité 100% à faible émission de carbone dans le monde entier, la consommation de pétrole changerait à peine, le gaz naturel ne serait réduit que d'un tiers, et un tiers du charbon – le pire émetteur de gaz à effet de serre parmi tous les combustibles fossiles – resterait.
La bonne nouvelle, c'est qu'une grande partie de cette autre utilisation d'énergie peut être électrifiée. Les véhicules à moteur à combustion interne (ICE) peuvent être remplacés par des voitures électriques, les chaudières à gaz peuvent être remplacées par des pompes à chaleur, et des efforts sont en cours pour remplacer le charbon utilisé pour produire l'acier et le ciment.
La métrique de l'électricité à faible émission de carbone ne capture pas les progrès dans ces secteurs. Nous avons besoin d'une nouvelle métrique : une qui mesure dans quelle mesure l'utilisation de l'énergie dans tous les secteurs s'est déplacée vers l'électricité. La métrique du pouvoir à faible émission de carbone mesure les progrès dans le secteur de l'électricité – mais dans quelle mesure le secteur de l'électricité est-il significatif pour les émissions globales ? Si un pays a un réseau propre, mais que ce réseau ne couvre qu'une petite partie de l'économie, alors l'impact de cette décarbonisation est limité. Plus précisément, l'impact sur les émissions est déterminé par la métrique dont parle cet article : l'électrification. Voici une manière de la comprendre :
Décarbonisation totale = Électricité à faible émission de carbone (%) * Électrification (%).
Cette formule est bien sûr simpliste. Elle ne prend pas en compte les facteurs exacts d'émissions de chaque source d'énergie et suppose que les sources d'énergie non électriques sont toutes fossiles (ce qui est en grande partie mais pas toujours vrai, les biocarburants et l'énergie géothermique étant des exceptions significatives dans certaines régions). Mais, bien que simpliste, je pense que cette formule est utile et une amélioration majeure par rapport à la seule métrique de l'électricité à faible émission de carbone.
Alors, comment mesurer l'électrification ? La réponse intuitive pourrait être :
Électrification = Électricité / Énergie Totale
Le problème avec cette approche est qu'il est très difficile de la calculer. Ceci parce que l'électricité et l’"énergie totale" sont mesurées de manières différentes. L'électricité est assez simple – c'est la production d'énergie générée par les centrales électriques. Il y a quelques pertes d'énergie lors de la transmission d'électricité, mais elles sont relativement mineures. L'énergie totale, en revanche, est beaucoup plus complexe. La mesure la plus couramment utilisée est appelée "énergie primaire" qui mesure le contenu énergétique des combustibles fossiles avant qu'ils ne soient brûlés. Les pertes d'énergie subies lors de la combustion du charbon, du gaz et du pétrole sont importantes – dans la plupart des cas, plus de la moitié de ce contenu énergétique est perdu sous forme de chaleur. Comparer directement l'électricité et l'énergie primaire est trompeur car cela suggère qu'une unité d'énergie primaire doit être remplacée par une unité d'électricité.
Il existe une solution de contournement appelée méthode de substitution qui estime l'équivalent en énergie primaire de l'électricité en se basant sur des estimations des pertes d'énergie moyennes. Appliquer la méthode de substitution à l'électricité et la comparer ensuite à l'énergie primaire est une façon d'estimer l'électrification. Utiliser des moyennes est acceptable à l'échelle mondiale (l'électrification mondiale en 2018 était de 39,8% selon les chiffres de l'AIE, ou 41,2% selon l'EI). Mais appliquer des chiffres moyens de perte d'énergie au niveau individuel d'un pays introduit beaucoup de bruit. Par exemple, cette méthode prétendrait que l'électrification en Norvège en 2018 était de 105% (selon les chiffres de l'AIE).
Nous pourrions essayer d'estimer les pertes de conversion d'énergie primaire pour chaque pays, peut-être en se basant sur son mix énergétique spécifique – le gaz naturel, par exemple, peut être brûlé avec une efficacité nettement supérieure à celle du charbon. Les chiffres d'électrification créés en utilisant cette approche peuvent finir par en dire plus sur les estimations et les hypothèses de la méthode de calcul que sur les tendances réelles. De plus, différentes sources de données sur l'énergie primaire rapportent parfois des chiffres largement divergents. Par exemple, si nous utilisons les chiffres de l'Energy Institute, l'électrification en Suisse en 2019 était de 53%; si nous utilisons les chiffres de l'AIE, elle était de 64%. Lequel est vrai ?
Nous proposons une méthode alternative. Au lieu d'utiliser des chiffres d'énergie primaire, nous utilisons des chiffres d'émissions de gaz à effet de serre pour le secteur de l'énergie dans son ensemble et les comparons aux émissions du secteur électrique. Cette méthode met l'accent sur l'impact environnemental réel de l'électrification. Puisque la question à laquelle nous voulons répondre est quel impact l'électricité a sur les émissions totales, il est logique de commencer par les chiffres des émissions.
Les émissions de la production d'électricité dépendent de la source d'énergie. En utilisant les chiffres du GIEC, l'éolien et le nucléaire ont les émissions les plus faibles, autour de 12 gCO2eq/kWh. En comparaison, les émissions du charbon sont presque 70 fois plus élevées. Si nous comparons directement les émissions réelles de l'électricité à celles de l'énergie, le ratio serait une mesure à la fois de la décarbonisation de l'électricité et de l'électrification. Nous voulons isoler l'impact de l'électrification. Pour ce faire, nous devons d'abord éliminer l'impact de la décarbonisation.
Nous simulons un scénario où toute l'électricité est générée par des combustibles fossiles, ce qui nous permet de standardiser la mesure à différents niveaux de décarbonisation. Ceci nous permet de mesurer l'électricité de manière uniforme, indépendamment des progrès réalisés en matière de décarbonisation. La formule de base que nous utilisons est :
Électrification = Emissions d'électricité fossile / (Emissions d'électricité fossile + Emissions d'énergie non électrique)
Une façon de penser à cette métrique est que, si l'électrification est de 100%, alors 100% des émissions liées à l'énergie dépendent de la façon dont l'électricité est générée. D'autre part, si l'électrification n'est que de 20%, alors décarboniser le réseau seul ne peut impacter que 20% des émissions énergétiques totales.
Pour les données sur les émissions du secteur de l'énergie, nous avons utilisé les sources suivantes : AIE, ClimateWatch, PIK, CCNUCC et Energy Institute. Dans certains cas, différentes sources rapportent des chiffres très divergents. Nous avons appliqué un filtre de manière à inclure uniquement les chiffres confirmés par plusieurs sources (avec une différence de moins de 3%).
Principales conclusions
Revisitons les deux exemples précédents. Nos calculs donnent au Brésil un score d'électrification de 52%. La Suède fait mieux, avec 81%. Les deux pays font mieux que la moyenne mondiale (48%) et ont encore du travail à faire. Cette métrique nous donne une idée de l'ampleur de ce travail.
Quels pays ont les taux d'électrification les plus élevés ? Les 10 premiers sont :
| 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% |
L'Islande est le pays le plus électrifié au monde, selon nos calculs. Elle a également la plus grande production d'électricité par habitant, de loin. La petite population de l'Islande, la grande disponibilité de l'énergie hydraulique et son industrie de l'aluminium très significative en font un cas particulier.
Il peut être plus surprenant que le Bhoutan se classe deuxième. Cela s'explique en partie par le fait que sa production d'électricité (toute d'origine hydraulique) est supérieure à sa demande intérieure – en 2014 (dernière année avec des données cohérentes sur les émissions), 70% de l'électricité était exportée. En termes de production, 90% du secteur énergétique du Bhoutan est électrifié, mais en termes de consommation (sans compter les exportations nettes), le chiffre serait beaucoup plus bas.
En descendant dans la liste, il apparaît que le fait d'être un exportateur net significatif d'électricité est une caractéristique commune à beaucoup des pays les mieux classés. 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 enregistreraient des chiffres d'électrification plus bas si nous excluions les exportations nettes. D'un autre côté, il semble juste de classer ces pays en haut du tableau – la mesure dans laquelle leurs réseaux électriques sont décarbonisés affecte non seulement leurs propres émissions mais aussi celles des pays voisins.
Haute électrification, faible décarbonisation
Si un pays a atteint un haut degré d'électrification, mais que la majorité de son électricité provient encore des combustibles fossiles, cela signifie que nettoyer son réseau aura un impact exceptionnellement grand sur les émissions totales. Il s'avère qu'il y a plusieurs prétendants :
| Électrification | Électricité à faible 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 régions ne sont pas souvent mises en avant dans le contexte de l'énergie propre, et pour cause – mais étant donné leurs hauts degrés d'électrification, lorsqu'elles nettoieront leurs réseaux, elles ont le potentiel de devenir rapidement des leaders en décarbonisation.
Faible électrification, haute décarbonisation
À l'autre extrême, il y a des pays qui ont des réseaux électriques très propres, mais où les faibles degrés d'électrification signifient que l'impact sur les émissions totales est limité :
| Électrification | Électricité à faible 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 ont tous certains des réseaux électriques les plus propres du monde, mais l'électricité représente une part relativement petite des émissions totales. Le principal défi à l'avenir est de transférer une plus grande part de leur utilisation d'énergie vers l'électricité – et d'étendre la production d'électricité à faible émission de carbone pour répondre à cette demande accrue.
Qui s'améliore ?
Peut-être l'utilisation la plus intéressante de ces données est de déterminer quels pays s'améliorent le plus. Si nous regardons les changements entre les années 2000 et 2020, les augmentations les plus significatives ont eu lieu dans :
| 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 % |
| Erythrée | 17.9 | ⮕ | 35.4 % |
| Chypre | 34.4 | ⮕ | 50.2 % |
| Suisse | 43.5 | ⮕ | 59.2 % |
| 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. Il a également la production d'électricité par habitant la plus élevée de loin. La petite population de l'Islande, sa grande disponibilité d'hydroélectricité et son industrie de l'aluminium très significative en font un cas particulier.
Il peut être plus surprenant que le Bhoutan se classe deuxième. Cela est en partie dû au fait que sa production d'électricité (entièrement issue de l'hydroélectricité) est supérieure à sa demande intérieure – en 2014 (l'année la plus récente avec des données d'émissions cohérentes), 70% de l'électricité a été exportée. En termes de production, 90% du secteur de l'énergie du Bhoutan est électrifié, mais en termes de consommation (hors exportations nettes), le chiffre serait beaucoup plus bas.
En descendant dans la liste, il s'avère que le fait d'être un exportateur net significatif d'électricité est une caractéristique commune à de nombreux pays les mieux classés. 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 enregistreraient des chiffres d'électrification plus bas si nous excluions les exportations nettes. D'autre part, il semble juste de classer ces pays très haut – l'ampleur de la décarbonisation de leurs réseaux affecte non seulement leurs propres émissions mais aussi celles des pays voisins.
Haute électrification, faible décarbonisation
Si un pays a atteint un haut niveau d'électrification, mais que la majorité de son électricité provient encore de sources fossiles, cela signifie que nettoyer son réseau aura un impact exceptionnellement important sur les émissions globales. Il s'avère qu'il y a plusieurs prétendants :
| Électrification | Électricité bas carbone | |
| Malte | 66.50% | 11.50% |
| Israël | 64.40% | 6.80% |
| République de Chine (Taiwan) | 65.00% | 16.90% |
| Hong Kong | 66.00% | 0 |
| Macédoine du Nord | 59.50% | 18.00% |
| Singapour | 57.30% | 1.60% |
Ces régions ne sont pas souvent mises en avant dans le contexte de l'énergie propre, et à juste titre – mais étant donné leurs niveaux élevés d'électrification, lorsqu'elles nettoieront leurs réseaux, elles auront le potentiel de devenir rapidement des leaders de la décarbonisation.
Faible électrification, haute décarbonisation
À l'autre extrême, il y a des pays qui ont des réseaux électriques très propres, mais où les faibles niveaux d'électrification signifient que l'impact sur les émissions totales est limité :
| 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 ont tous certains des réseaux électriques les plus propres au monde, mais l'électricité représente une part relativement faible des émissions totales. Le principal défi à venir est de transférer davantage de leur utilisation d'énergie vers l'électricité – et d'étendre la production d'électricité bas carbone pour répondre à cette demande accrue.
Qui s'améliore ?
Peut-être l'utilisation la plus intéressante de ces données est-elle de déterminer quels pays s'améliorent le plus. Si nous examinons les changements entre les années 2000 et 2020, les augmentations les plus significatives se sont produites dans :
| 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 % |
| Malaisie | 27.5 | ⮕ | 43.2 % |
| Équateur | 26.5 | ⮕ | 41.9 % |
La République populaire de Chine se distingue dans cette liste en raison de la taille de son économie et de son importance pour les émissions totales mondiales. Au cours de la même période, la part de l'électricité à faible émission de carbone dans le pays a augmenté de 17,9 % à 32,8 %. Bien que très significatif, les progrès en termes d'électrification ont été tout aussi marquants. Nous pensons que l'électrification devrait recevoir plus d'attention et espérons que la métrique que nous proposons et ces données puissent contribuer de manière utile.
Liens
Classement de l'électrification
