Troisième cours d’écologie énergétique: quels seraient les justes prix de l’énergie?

                           Durant ce troisième cours d’écologie énergétique, après avoir examiné le thème « Ne pas se gourer d’ordre de grandeur » et qui vous l’avez-vu, grâce à notre ami Mamouth, n’a pas encore été totalement assimilé par l’entourage de notre bien aimé Président, après avoir souligné le côté pervers de ne parler que de « puissances installées » sans préciser les heures de fonctionnement des installations, sport très pratiqué dans le secteur éolien, il semble important d’aborder l’équation épineuse du prix de l’énergie ou plus exactement des prix de l’énergie et de se poser la question de ce que seraient de justes prix. Mais ne paniquez pas, seuls quelques éléments de pistes de réflexion seront proposés, c’est une question bien trop ardue pour naïvement penser lui trouver réponse définitive.

FIG.I : prix du MWh thermique de diverses formes d’énergie, sur la base des cours de Marchés au 20/05/2009

Energie-prix-2009-05 

                         Le paramètre du premier ordre pour établir un cours de l’énergie est la forme sous laquelle se présente la source primaire ou un de ses dérivés communs immédiats (exemple : l’essence dérivé commun du pétrole). En effet jouissent d’une très forte prime les formes liquides comme le pétrole, l’essence, le kérosène, le gasoil, l’éthanol, les biodiesel ou autre produits chimiques organique liquides à température et pression normales. Il est en effet simple de les transporter par pipe-line, pétrolier, train ou camion citerne, il est aisé de les stocker dans des réservoirs, des cuves ou des tankers, il est très facile de les distribuer au grand public au travers de stations services, il est facile de les emporter dans les réservoirs d’un avion, d’un bateau, d’un camion, d’une voiture ou d’un deux-roues. Un avion moderne qui consomme 4 litres de kérosène par 100 passager*kilomètres brûlera en quelques heures 60 mille litres de carburant pour emporter 250 passagers à 6000 kilomètres de distance. Une voiture emporte dans un réservoir de 50 litres de gasoil l’équivalent de 540 kWh d’énergie thermique. Remarquable énergie spécifique de 10 kWh thermique au litre.

                    Les sources d’énergie liquides qui représentaient 34% des ressources mondiales consommées en 2007 sont le premier poste de consommation d’énergie par nature. Les transports constituent le domaine privilégié d’utilisation de ces ressources. Les divers pétroles sont cotés sur des Bourses d’échanges comme le NYMEX à New York où s’échange le WTI ou bien l’ICE à Londres ou est coté le Brent ou le marché de Dubaï et bien d’autres. C’est le cours du WTI qui est  la référence mondiale, bien que, parfois, les échanges soient perturbés par la saturation des moyens de stockage à Cushing, Oklahoma, lieu où s’échangent physiquement le WTI. Malgré la vigilance de l’OPEP, cartel du pétrole qui essaie de réguler l’offre, malgré la surveillance de plus en plus attentive de l’autorité américaine de surveillance des marchés la Commodity Future Trading Commission (CFTC) le marché du pétrole américain est un haut lieu de la spéculation, où l’offre et la demande physique de pétrole n’ont que bien peu de pouvoir face à l’offre et la demande de papiers adossés aux cours du pétrole. Ce marché des « futures » est complètement manipulé par les hedgers et les grandes institutions financières. Les prix scandaleux du mois de Juillet 2008 en sont le témoignage, mais plus récemment encore, la remontée des cours de 35$ à 61$ le baril de WTI entre la mi-février et le 20 Mai dans un climat déprimé de la demande et une montée spéculative incessante des stocks de brut, est la preuve évidente que tout le monde se moque du marché réel du pétrole, mais que les « futures » sont devenus des instruments de couverture contre la faiblesse du dollar. Depuis le mois d’Avril la corrélation entre euro en dollar et prix du baril est hautement significative (FIG.II).

FIG.II: Le baril de WTI est poussé par la faiblesse du dollar, le marché des futures permettant de se couvrir vis à vis de la baisse de cette monnaie, elle même alimentée par les largesses financières de l’Administration Obama

Cours-USA-récents-2009-05 

                 Le marché de l’essence plus étroit profite également des restrictions de production que s’imposent les raffineurs américains, discutées lors de parcours de golf de leurs dirigeants. Depuis le mois de Décembre dernier le cours de l’essence sur le Nymex est passé de 33 $ à 75$ le baril dans un marché à la demande déprimée. Le marché du gasoil, beaucoup plus international, dominé par le marché européen est moins spéculatif ce qui fait que le gasoil plus dense et plus énergétique que l’essence est décoté par rapport à cette dernière (FIG.I). Le MWh thermique de gasoil revient donc à 38 dollars, alors que celui d’essence représente 49 dollars sur le Nymex. 

                 Les biocarburants qui font partie de ces ressources d’énergies sous forme liquide jouissent d’un statut régulé supplémentaire: leur utilisation est rendue obligatoire par les lois qui définissent les teneurs des mélanges de carburants et de biocarburants. En contrepartie leur production est le plus souvent subventionnée. Leurs prix de revient sont étroitement dépendants du prix de la ressource agricole de base (maïs, canne à sucre, huile végétale) dont la production nécessite de très grandes surfaces agricoles en raison des très faibles rendements de conversion en énergie de ces cultures. Il a été montré par exemple lors du cours précédent que l’éthanol ne contient qu’un à deux pour mille de l’énergie solaire moyenne reçue par le champ de maïs d’ou il provient. Dans le cas de l’huile de palme en Malaisie, les nouveaux plants permettent de produire jusqu’à 9800 litres par hectare et par an, ce qui représente un bilan énergétique 1,06 W/m2 soit de 3 pour mille de l’irradiance moyenne du soleil (FIG.III). Cette contrainte de culture associée au fait qu’il faut justement rémunérer le paysan et maintenir la rentabilité des raffineries conduit à des prix énergétiques de 80 à 90 $ par MWh pour l’éthanol et le biodiesel (FIG.I).

FIG.III: production d’énergie des biocarburants par m2 de surface cultivée, exprimée en puissance moyenne annuelle,  comparée à la puissance moyenne annuelle d’une ferme photovoltaïque avec deux rendements de conversion et à l’irradiance moyenne solaire

Puissance-annuelle-comparée

                Les cours des ressources énergétiques sous forme liquide ressortent donc aujourd’hui entre 38 et 90 dollars le MWh. Mais les cours du pétrole ne pourront pas stagner autour de 60$/baril sous peine de stopper de larges pans de développement de la ressource. Il faut donc imaginer un cours du pétrole décent autour de 90 à 100 dollars le baril et des carburants, essence, kérosène et gasoil compris entre 100 et 120 dollars le baril. Avec un cours de 120 $/baril le prix de l’énergie serait portée à 70$/MWh pour le gasoil et 79$/MWh pour l’essence. Les gains de productivité attendus sur les biocarburants liquides  ferait donc converger les cours des carburants liquides vers une fourchette de 70 à 80 dollars par MWh. Ces prix permettraient à la fois de maintenir un effort continu de prospection pétrolière, une recherche de prix d’équilibre des biocarburants non subventionnés et la poursuite des gains d’efficacité énergétique dans le domaine des transports, gains potentiels qui sont considérables.

                 Les autres ressources énergétiques qui se présentent sous forme solide (lignite, charbon, cokes, bois) ou gazeuses (gaz naturel, propane, butane, DME, hydrogène) subissent une forte décote par rapport aux carburants liquides. Les raisons de cette décote résident essentiellement dans les difficultés de mise en oeuvre qui limitent leur utilisation et dans leur abondance. Les mines de charbon américaines à ciel ouvert où la présence d’une main d’oeuvre à bon marché comme en Chine permettent d’atteindre des prix de revient très bas qui se traduisent dans les cours. La manutention de combustibles solides est très peu aisée et nécessite des aménagements ferroviaires et portuaires onéreux. Les gisements de gaz naturel sont largement répartis dans toutes les régions du monde, libres ou associés au pétrole, aux schistes bitumineux ou aux gisements de charbon. L’hégémonie gazière de la Russie en Europe tombera avec la création de terminaux de réception de gaz naturel liquéfié qui proviendra du Qatar, d’Iran, d’Australie ou d’Afrique de l’Ouest. Ressources abondantes et formes difficiles à employer justifient des cours allant de 6 à 11 dollars par MWh pour le charbon et autour de 14 dollars par MWh pour le gaz naturel coté aux Etats-Unis (FIG.I).

                 Ces très faibles prix des ressources énergétiques solides expliquent l’engouement des producteurs d’électricité pour cette ressource. 48% de l’électricité américaine provenaient de centrales au charbon en 2008; 64% de l’électricité allemande et 97% du courant polonais étaient originaires en Janvier-Février de cette année de centrales thermiques à flamme dont une très grande part sont alimentées par du charbon ou du lignite.

                 La lutte mondiale contre le réchauffement climatique imposera de taxer  à 100% les émissions de CO2 issues de cette combustion. Le système européen alimentant largement les électriciens en droits d’émissions gratuits relève pour l’instant de la plaisanterie. Dans l’hypothèse de la mise en place d’un système de cap and trade en cours de discussion parlementaire, plus pénalisant pour le charbon aux Etats-Unis, on verrait alors les prix de l’électricité produite au charbon perdre de leur attrait, au profit des productions par des centrales modernes, alimentées au gaz naturel (FIG. IV).

FIG.IV: éléments du prix de revient de l’énergie électrique avec un rendement des centrales au charbon de 35% et celles des centrales au gaz de 55%

Energie-prix-électrique-2009-05

                 Ce retournement de la production vers le gaz naturel n’acquerra une certaine stabilité que s’il s’accompagne d’une remontée des cours du gaz vers la zone traditionnelle de 7 à 8 dollars /MMBTU, au lieu des 4$ actuels, pour supporter les efforts de mise en exploitations des immenses réserves américaines. Pour rendre ce phénomène possible il faudra encore majorer les prix de la tonne de CO2 pour tendre vers les 50$ la tonne qui disqualifierait l’utilisation du charbon dans la génération d’électricité sans dispositif de captage et de stockage du CO2.

                  Dans le cadre de cette politique de réorientation des procédés industriels vers des conditions environnementales plus acceptables, par une politique de taxe des émissions de CO2, il apparaît clairement que de confier cette mission à un marché de cotation des droits d’émissions de carbone est une immense ânerie. L’échec de la tentative européenne aurait du inciter les américains à plus de perspicacité, mais l’ouverture d’un nouveau marché des émissions de CO2 américaines dans lequel la spéculation va venir faire son lit est une trop belle opportunité pour cette économie fondamentalement minée par la financiarisation.

                 Un gaz naturel à 7$/MMBTU et la tonne de CO2 à 50$ conduirait le coût matière de l’électricité vers les 62$ le MWh. Compte tenu des amortissements et des marges de cette industrie on arriverait à un prix situé entre 80 et 90$ le MWh ce qui conduirait approximativement à la parité entre les prix des carburants liquides et ceux de l’électricité, avec bien sûr, des modulations par zones géographiques.

LIRE lepremier cours.

LIRE le second.

Le 21 Mai 2009

Commentaires

10 réponses à “Troisième cours d’écologie énergétique: quels seraient les justes prix de l’énergie?”

  1. Avatar de el gringo

    Le charbon a encore une bonne marge de progression en terme de rendement 35% en moyenne pour le parc en activité mais le rendement d’une centrale à charbon moderne tourne autour de 40 à 42% voire plus avec des chaudières super-critiques dont le rendement atteint désormais 46% sans surcoût au niveau de l’électricité produit voire plus avec des chaudières ultra-supercritiques (+50%).
    Passer d’un rendement de 35% à 42% réduit déjà la consommation de charbon (et donc la quantité de CO2 émis et la taxe carbone) de 20%. On voit les gains possibles avec des centrales beaucoup plus performantes surtout avec la captation de CO2 éliminant de l’équation la taxe carbone.
    http://mineco.fgov.be/energy/ampere_commission/D4.pdf

  2. Avatar de ray
    ray

    El Gringo, lors de l’inauguration du démarrage de la prochaine centrale au charbon américaine ou allemande faites-moi signe! On l’arrosera.

  3. Avatar de el gringo

    Les 2/3 des centrales au charbon dans le monde ont plus de 20 ans avec un rendement moyen de 29% contre 36% pour les centrales de moins de 20 ans. Il y a donc là une importante source de gain possible sur les émissions de CO2 en remplaçant ou modernisant ves centrales ayant avec des centrales ayant de bien meilleurs rendements énergétiques ce qui permettait de réduire de près de 2 milliard de tonnes les émissions de carbone dans le monde dues. La modernisation des centrales existantes est dès lors très probable.
    La construction de nouvelles centrales au charbon aux USA ou en Europe est loin d’être arrêtée malgré des annonces récentes même si les critères de rejet de CO2 deviennent de plus en plus importantes. Il y a actuellement plus de 20 nouveaux projets de centrales au charbon super-critique aux USA qui entreront en service entre 2009 et 2011.
    http://www.worldcoal.org/assets_cm/files/PDF/cmcc_efficiency_improvements.pdf
    Même la Chine s’y met surtout soucieuse de réduire leur forte dépendance aux importations de charbon.
    http://www.power-technology.com/projects/yuhuancoal/yuhuancoal2.html
    Pour les construction récentes, regardez aussi les centrales allemandes SCA qui atteignent 43 % à Staudinger et Rostock, 45 % à Hessler et Lübeck. Des centrales USC au Danemark devraient avoir un rendement net de 50,8 %. La Grande-Bretagne a aussi annoncé la construction prochaine de plusieurs centrales à charbon, pourvu qu’elles séquestrent au moins 25% du gaz carbonique qu’elles produisent.
    Pour le stockage du CO2, ce n’est pas avant 2015 en Europe dans le meilleur des cas et l’AIE souhaite construire 10.000 sites de stockage de CO2 dans le monde d’ici 2050.
    http://www.latribune.fr/actualites/economie/international/20081021trib000185837/rechauffement-climatique–lagence-internationale-de-lenergie-plaide-pour-lenfouissement-du-co2.html

  4. Avatar de ray
    ray

    Je confirme mon invitation, lors de la prochaine inauguration d’une centrale au charbon en Allemagne ou aux Etats-Unis. Qui va investir aujourd’hui plusieurs centaines de millions de dollars dans une centrale au charbon dans ces pays ou le CO2 va devenir un vrai boulet?
    Pour info, dans divers Etats américains être pro-charbon devient électoralement dangereux:
    Coal is expected to remain the most widely used energy source for electricity generation due to the use of existing plants coupled with the addition of new ones. Investors should note that Georgia and Michigan are taking steps to limit the development of new coal-fired plants in their states. Michigan’s Governor Jennifer Granholm supports the initiative to suspend the development of new coal-fired plants in conjunction with plans to reduce the state’s dependence on fossil fuels used to generate electricity. Georgia legislators are at odds over the future use of existing coal-fired plants and whether to suspend permits for new plants in the state submitted after July 2009.

  5. Avatar de el gringo

    Aux USA, le charbon ne représente pas uniquement 50 % de l’électricité qui y est produite mais aussi le quart des réserves mondiales de charbon et près de 700.000 emplois directs (et plusieurs millions d’emploi indirects). Pour certains états américains, c’est donc une industrie majeure, fondée sur une ressource beaucoup plus présente sur leur territoire que le pétrole et le gaz naturel. La Pennsylvanie produit plus de 65 millions de tonnes de charbon, le Kentucky 115 millions, la Virginie-Occidentale 153 millions de tonnes et le Wyoming 453 millions de tonnes. Les États-Unis ont extrait plus d’un milliard de tonnes de leurs mines en 2007.
    Les Etats charbonniers, et donc ouvriers, ont souvent des élus démocrates, qui sont très embarrassés avec les promesses d’Obama de réduire les nuisances du charbon. En cette période de crise et de destruction massive d’emplois, une politique faisant l’impasse totale sur la seule ressource énergétique pouvant assurer l’indépendance énergétique des USA est très mal vu. Pour rappel, les 10 états charbonniers des USA représentent 44% des élus aux USA.
    Il parait donc très difficile pour Obama d’imposer une révolution industrielle sacrifiant le charbon. Par exemple, un élu démocrate de Virginie a créé la surprise en laissant entendre que l’Agence de l’environnement donnera son feu vert à 42 des 48 permis d’exploitation de charbon à ciel ouvert qui figuraient à son agenda.
    http://wvgazette.com/News/200905150759
    Si Obama veut atteindre son objectif de réduction de 900 millions de tonnes d’ici 2020 pour les émissions de CO2, la modernisation des centrales à charbon est sans doute la voie la plus facile bien que ces mesures étaient encore qualifiées en novembre dernier de « ruineuses, suicidaires, dévastatrices… » par la Chambre de commerce américaine. Depuis, au sein de cette même Chambre, des voix se sont élévées pour réclamer une réglementation plus stricte, qui serait bien sûr tempérée par la possibilité d’échanger les droits d’émissions (« cap and trade system »), ne sont pas n’importe qui : ils dirigent notamment Duke Energy, Caterpilar, Alcoa, General Electric, BP America, Dow Chemical, Du Pont et Shell. Obama a visiblement suivi cette approche et entend instaurer un système de marché de droits d’émissions dans lequel ces droits seraient soit vendus, soit accordés gratuitement pour les industries les plus vulnérables.
    Concernant la modernisation des centrales à charbon, un exemple à suivre est la centrale de Belchatów qui produit près de 20% de l’électricité consommée en Pologne. En 10 ans, le rendement est passé de moins 30% à 42% ce qui a permis de réduire leurs émissions de CO2 de près de 30%. Appliquer cette même politique à l’échelle des USA permettrait facilement d’atteindre et de dépasser les objectifs visés par Obama et serait de plus fortement créatrice d’emplois aux USA ce qui n’est pas négligeable actuellement.

  6. Avatar de ray
    ray

    Donc si je comprends bien ce que vous dites, el gringo, le charbon américain serait Démocrate et le système de Cap and Trade des émissions de CO2 qui va être mis en place va aider à conforter la production d’électricité à partir de charbon grâce à des actions de modernisation à venir. Votre analyse a le mérite d’être assez originale, mais je ne la partage pas. Je pense au contraire que l’utilisation du charbon aux Etats-Unis va décliner au profit des centrales au gaz naturel, ressource très abondante aux Etats-Unis.
    Pourquoi?
    Parce que les centrales au gaz sont simples et très flexibles en opération, elles sont complémentaires des ressources éoliennes, elles permettent de diviser par trois les émissions de CO2 par MWh, les procédés IGCC partant du charbon sont très complexes puisqu’il faut d’abord produire de l’hydrogène puis alimenter une turbine à gaz, et donc onéreux. Vu d’un distributeur d’électricité américain qui doit à tout prix faire baisser son ratio kg de CO2/MWh je pense qu’il n’y a pas photo entre les deux.
    Quand à la Pologne qui ne désire pas dépendre du gaz russe, c’est une autre histoire, ne mélangeons pas tout.

  7. Avatar de el gringo

    Je dit simplement que les états américains produisant du charbon ont des élus principalement démocrates et que les Etats-Unis (ou en tout cas les élus démocrates) ne vont pas sacrifier la seule source d’énergie pour laquelle ils sont réellement autosuffisants avec en plus un coût de production très faible ainsi que leur électorat.
    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/United_States_Governors_map.svg
    D’où les mesures envisagées pour limiter le coût de la taxe CO2 pour les centrales à charbon actuelle. Les USA envisagent une baisse de 17% de leur émission de CO2 d’ici 2020 ce qui est largement réalisable par la modernisation des centrales à charbon pour la production existante mais nécessitera un fort engagement du gouvernement US pour son financement. La hausse de la consommation électrique reste néanmoins encore à résoudre.
    Le gaz naturel est certes plus écologique que le charbon (environ 2 fois et non 3 sauf à considérer de vieilles centrales à charbon) en terme de rejet de CO2 si on utilise les technologies les plus modernes (sans captage de CO2 bien sûr) et aussi plus flexible d’usage ce qui a son importance en cas de variation rapide de consommation ou lors des pics de consommation. Le rush actuel des USA vers le gaz est aussi dû à la forte augmentation de la consommation électrique des USA (+100 TWh par an environ) et aussi au fait qu’une centrale à gaz est beaucoup plus rapide à construire (et aussi moins coûteuse en terme d’investissement initial) par rapport à une centrale au charbon. La conséquence est que les USA importent désormais environ 15% de leur consommation de gaz naturel et c’est tout le problème pour les USA même si une grande partie vient du Canada à des tarifs défiant toute concurrence pour l’instant.
    Par contre (sans taxe Carbone), le charbon reste néanmoins un combustible bien meilleur marché que le gaz (même canadien) pour produire de l’électricité en mode base.
    Le coût du gaz importé risque néanmoins de suivre celui du pétrole et de rapidement remonter en cas de reprise économique et le Canada ne pourra sans doute pas supporter la hausse de la consommation de son voisin (sa production stagne depuis plusieurs années) et encore moins la substitution du charbon par le gaz car on n’est plus dans le même ordre de grandeur là. Il faudra dès lors importer massivement du gaz liquéfié par bateau à un coût bien plus important comme par exemple pour le Japon par exemple qui paie ses importations de gaz plus de 2 fois le prix du gaz canadien exporté vers les USA par gazoduc.
    On voit bien que les USA essaie de sortir de leur dépendance vis-à-vis des pays producteurs de pétrole et je doute qu’ils souhaitent retomber dans le même problème avec le gaz comme pour l’Europe.
    Si la production de gaz naturel canadienne décline ou ne peuvent suivre la hausse de la consommation, même un peu, le prix du gaz naturel et les importations de GNL connaîtront une forte poussée de fièvre en Amérique du Nord. Pendant combien de temps le Canada pourra-t-il combler l’écart croisant entre l’offre et la demande de gaz naturel des Etats-Unis, premier consommateur au monde (les Etats-Unis consomment dix fois plus de gaz naturel que la Chine) ?
    http://www.dani2989.com/matiere1/gaznordamerica08fr.htm

  8. Avatar de ray
    ray

    Vous oubliez tout simplement dans votre analyse les immenses réserves de gas shales et de coal bed methane qui attendent dans le sous-sol américain. Grosse lacune!

  9. Avatar de el gringo

    Je ne les oublie nullement et ils représentent aujourd’hui 45% (principalement pour le gas shale) de la production de gaz naturel actuel aux USA alors qu’ils étaient totalement négligeables il y a 10 ans. Cela donne déjà une bonne indication de la fin des gisements de gaz naturel « classique » aux USA. Cette exploitation du gaz non conventionnel a été rendu possible par le passage des cours du gaz de 2$ à 13$ en au cours de la dernière décennie mais n’est pas rentable avec un cours de 4$, le point d’équilibre en sortie de puits du shale gaz tournant autour des 7$/MMBTU comme vous le soulignez. A cela, il faut encore ajouter le transport et le stockage pour faire face aux variations saisonniaires.
    http://en.wikipedia.org/wiki/Shale_gas
    Avec un prix du gaz à 10$, le coût de production du MWh tournerait autour de 60$ à comparer au 17$ pour le charbon avec un rendement à 35% (et seulement 13$ avec un rendement de 45%) et cela sans les taxes carbones.
    Les américains sont-ils prêts à payer leur électricité nettement plus cher (de 2 à 4 fois selon les états) pour réduire leurs émissions de CO2 d’environ 20% ?

  10. Avatar de ray
    ray

    Ces chiffres sont bidons el gringo. Allez donc voir la présentation d’Avril 2009 de Chesapeake Energy à ses investisseurs qui montre des coûts de prospection de l’ordre du dollar par mcf sur les grands gisements. Vous verrez également les effets de couverture contre la baisse des cours qui permettent de rendre les revenus peu sensibles aux variations de cours. Les techniques évoluent et les prix du gaz sont très bas parce que le monde, dont les USA, en regorge.
    Oui les américains vont payer peu à peu l’électricité plus cher, il faudra qu’ils fassent des économies d’énergie pour s’adapter à la nouvelle donne: ça s’appelle progresser vers une meilleure efficacité énergétique. Ne vous en faites pas pour eux, leur gaspillage actuel est énorme!

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