Énergie primaire

Une source d’énergie primaire est une forme d’énergie disponible dans la nature avant toute transformation. Si elle n’est pas utilisable directement, elle doit être transformée en une source d’énergie secondaire pour être utilisable et transportable facilement. Dans l'industrie de l'énergie, on distingue la production d'énergie primaire, de son stockage et son transport sous la forme de vecteurs d'énergie et de la consommation d'énergie finale.

Énergie primaire et cycle de l'énergie

L’énergie primaire permet de produire de l’énergie secondaire qui est elle-même transformée en énergie finale au stade de l’utilisation. Ainsi l’énergie mécanique d’une chute d’eau, transformée en énergie électrique (un vecteur énergétique), puis transportée sous cette forme peut produire chez l’utilisateur : froid, lumière, énergie mécanique (moteurs), chauffage, etc. Vu de l’utilisateur, les formes d’énergie primaires sont souvent substituables tant qu'elles lui permettent d'utiliser l'énergie finale de son choix.

Cette série de transformations forme une chaîne énergétique, par exemple la chaîne pétrolière : extraction, transport, raffinage, distribution, utilisation. Les transformations sont caractérisées par un rendement, toujours inférieur à 1, par suite des pertes inévitables au cours de la production et du transport.

Dans les statistiques de comparaison de la production et de l’utilisation de l’énergie, on a l’habitude de considérer comme énergie primaire, l’énergie qui résulte de la première transformation (ainsi la chaleur nucléaire, l'électricité éolienne ou l'électricité hydraulique sont-elles considérées comme électricité primaire) et comme énergie finale la forme sous laquelle elle arrive chez l’utilisateur final (ainsi l’électricité mesurée au compteur de l’abonné quelle qu’en soit l’utilisation finale : éclairage, chauffage, machines, etc.), parce que ce sont celles pour lesquelles on dispose de données chiffrées.

Pour permettre les comparaisons, toutes les formes d’énergie sont exprimées à l’aide d’une unité commune permettant de mesurer la quantité d'énergie contenue, émise ou transférée ; elle peut être, selon le sujet principal, le gigajoule (GJ), le mégawattheure (MWh), ou la tonne équivalent-pétrole ou tep. Comme les diverses sources de pétrole ou de houille peuvent avoir des caractéristiques énergétiques légèrement différentes, on s'appuie sur des conventions pour passer facilement d'une unité à l'autre. Par convention :

• 1 tep = 41,855 GJ, (parfois arrondi à 42 GJ) = 11,628 MWh = 1 000 m3 de gaz = 7,33 barils de pétrole.

Les formes d’énergies primaires

• Les combustibles :
  • Les combustibles selon leur état physique :
    • Les combustibles solides ;
    • Les combustibles liquides ;
    • Les combustibles gazeux.
  • Les combustibles selon leur composition :
    • Les combustibles minéraux :
      • Les combustibles minéraux solides (CMS)^[1] : charbon, lignite, à base de carbone plus ou moins pur ;
      • Les explosifs : énergie non contrôlée.
    • Les combustibles organiques :
      • Les hydrocarbures : gaz naturel, pétrole (molécules formées de carbone et d’hydrogène) ;
      • La biomasse : bois, produits et déchets végétaux, formés de matière organique (essentiellement carbone, hydrogène et oxygène), transformés en combustibles divers : bois et dérivés, diester, méthane (biogaz), méthanol, éthanol...
  • À chaque type de combustible correspond certains type de stockage et de transport, des précautions incendie et sanitaires particulières ainsi que des normes, législations et conventions de négoces particulières^[2].
  • Les combustibles (charbon, pétrole et gaz naturel) ont aussi une utilisation non énergétique comme matière première dans l’industrie chimique : carbochimie, pétrochimie, engrais, le bâtiment ou les travaux publics (bitume).

• Les énergies :
  • L'énergie mécanique :
    • L'énergie mécanique humaine et animale : traction animale ;
    • L'énergie mécanique des éléments naturels :
      • L'énergie hydraulique (cours d’eau et chutes d’eau) transformée en énergie mécanique (moulins à eau) ou électrique (centrale hydroélectrique) ;
      • L'énergie marémotrice (marées) transformée en énergie électrique dans des centrales marémotrices ;
      • L'énergie éolienne (vent) transformée en énergie mécanique (moulins à vent, voiliers, char à voile) ou électrique (génératrice éolienne).
  • L'énergie thermique :
    • L'énergie thermique terrestre : exploitée en géothermie : exploitation de la chaleur naturelle des couches profondes de l’écorce terrestre.
    • L'énergie thermique des mers
    • L'énergie solaire thermique : rayonnement solaire, transformé en chaleur (chauffe-eau solaire, pompe à chaleur)
  • L'énergie électromagnétique :
    • L'énergie solaire photovoltaïque : rayonnement solaire, transformé en électricité (cellules photovoltaïques).
  • L'énergie nucléaire obtenue par :
    • Fission : la radioactivité de l’uranium et du plutonium transformée en chaleur, puis en électricité ; une partie de la chaleur est perdue et rejetée dans l’air et dans l’eau. C'est la chaleur directement générée par la fission des atomes qui est considérée comme énergie primaire, ce qui explique que l'énergie électrique issue du nucléaire montre généralement un rendement de 33 % dès la production ;
    • Fusion : encore au stade expérimental.

La cogénération consiste à produire simultanément chaleur et électricité. Les combustibles peuvent aussi actionner des moteurs. La combustion dégage du gaz carbonique (CO₂).

Statistiques mondiales

L'Agence internationale de l'énergie (AIE) rassemble les données de l'ensemble des pays pour établir et publier des statistiques mondiales sur la production et la consommation d'énergie. Il convient de signaler que l'AIE a été créée par l'OCDE et n'a que 28 membres ; elle est très critiquée pour ses prévisions optimistes de production pétrolière, pour le peu d'intérêt qu'elle accorde aux énergies renouvelables et pour son refus de prendre en compte le méthane dans ses statistiques d'émissions de gaz à effet de serre, ce qui avantage grandement le gaz naturel. Elle reste cependant le principal fournisseur de données statistiques sur l'énergie.

Dans les statistiques de l'AIE et d'autres organismes internationaux, l'agrégat « Total des ressources en énergie primaire » (en anglais : Total primary energy supply (TPES)) inventorie l'ensemble des ressources énergétiques mobilisées par un pays, soit par production locale, soit par importation, diminuées des exportations et des soutes internationales (consommations des moyens de transport internationaux : avions et bateaux) et corrigées des variations de stocks, afin de ne conserver que les ressources destinées à la consommation intérieure.

Au niveau mondial, la répartition de ces ressources primaires (productions annuelles) a évolué comme suit :

Les trois dernières lignes regroupent les énergies renouvelables ; au total, elles sont passées de 12,4 % des ressources mondiales en 1973 à 13,2 % en 2010.

La répartition régionale des consommations d'énergie primaire, ainsi que les consommations par habitant sont les suivantes :

Répartition géographiques des consommations brutes d'énergie primaire en 2010

Région/Pays	Consommation Mtep[K 4]	%	Cons./hab. tep[K 5]
Monde	12 717	100,0	1,86
OCDE	5 406	42,5	4,39
Moyen-Orient	606	4,8	2.96
Europe et Eurasie hors OCDE	1 132	8,9	3,35
Chine	2 431	19,1	1,81
Asie hors Chine	1 524	12,0	0,68
Amériques hors OCDE	583	4,6	1,28
Afrique	682	5,4	0,67
Quelques grands pays :
Chine[K 6]	2 417	19,0	1,81
États-Unis[K 7]	2 216	17,4	7,15
Russie[K 8]	701,5	5,5	4,95
Inde[K 9]	693	5,4	0,59
Japon[K 9]	497	3,9	3,90
Allemagne[K 6]	327	2,6	4,00
Brésil[K 4]	266	2,1	1,36
France[K 6]	262	2,1	4,04
Canada[K 6]	252	2,0	7,38
Royaume-Uni[K 7]	202,5	1,6	3,26

Les conventions adoptées pour évaluer l'énergie primaire du nucléaire et des énergies non thermiques (hydroélectricité, éolien, solaire, énergies marines)^{[K 10]} sont souvent critiquées :

• pour le nucléaire, l'énergie primaire est calculée en supposant un rendement de conversion de 33 %, c'est-à-dire que l'on considère que l'énergie primaire est la chaleur produite dans le réacteur par la réaction de fission nucléaire, et que la conversion en électricité par le cycle thermodynamique, identique à celle des centrales thermiques classiques (charbon, fioul, gaz hors cycle combiné) a le même rendement : environ un tiers ;
• pour la géothermie, lorsque le rendement de conversion de la chaleur géothermique en électricité n'est pas connu, on suppose qu'il est de 10 % ;
• pour les énergies non thermiques, l'AIE considère que l'énergie primaire est égale à la production électrique brute, avec un rendement de 100 % ; du point de vue de la physique, c'est contestable : on aurait très bien pu considérer que l'énergie primaire est celle des sources naturelles (vent, soleil, énergie gravitaire, etc) dont elle est tirée, ce qui aurait donné un poids beaucoup plus élevé aux énergies renouvelables dans la répartition des ressources primaires, car les rendements de conversion sont souvent très bas.

Ces débats sur les conventions utilisées pour mesurer l'énergie primaire montrent que ce concept est assez vague et imprécis, et qu'il est plus intéressant de considérer l'énergie au stade de sa consommation finale.

Notes et références

• (en)[PDF]International Energy Agency (IEA), IEA Key World energy statistics 2012, International Energy Agency (IEA) - Agence internationale de l'énergie,‎ 2012 (lire en ligne)

• Autres références

Voir aussi

Articles connexes

• Source d'énergie
• Énergie
• Énergie finale
• Énergie renouvelable
• Consommation d'énergie

Liens externes

• (en)IEA Site officiel de l'Agence internationale de l'énergie.

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