Unités de mesure
L'unité officielle, dérivée du système international (SI), pour l'énergie est le joule qui correspond au travail effectué par une force d'un Newton sur un mètre. Cette unité est très faible pour mesurer les productions et consommations d'énergie à l'échelle mondiale et c'est pour cette raison que l'on préfère utiliser à ce niveau la tonne d'équivalent pétrole (tep) et plus souvent son multiple, le million de tonne d'équivalent pétrole (Mtep), le pétrole étant la source d'énergie la plus utilisée dans le monde. Cependant certains prennent l'habitude d'utiliser des multiples de l'unité officielle et il n'est pas rare de trouver des péta voire des yotta - qui sont des préfixes du système international d'unités - joules si l'on veut traiter des productions à l'échelle du monde.
Chaque type d'énergie possède son unité privilégiée, et c'est pour les agréger ou les comparer que l'on utilise les unités de base que sont le joule et le Mtep ou parfois le Kwh, toute énergie primaire étant assez souvent convertie en électricité.
- Pétrole : Mtep
- Gaz naturel : British Thermal Unit (btu)
- Charbon : tonne équivalent charbon (tec)
- Électricité : kilowatt-heure (kwh)
A titre indicatif, nous citerons la calorie qui ne fait plus partie du système international d'unité, et qui était utilisée dans le domaine thermique en tant qu'unité de chaleur.
Conversions entre unités
Dans le domaine des ressources et consommation énergétiques mondiales, les unités énergétiques sont souvent préfixés pour indiquer des multiples :
- péta (P) = 10
- téra (T) = 10
- giga (G) = 10
- méga (M) = 10
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1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = 41,855 GJ, certaines organisations utilisant la valeur arrondie (par convention) à 42 GJ
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1 tonne équivalent charbon (tec) = 29,307 GJ
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1 kilowatt-heure (kWh) = 3,6 MJ
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1 British Thermal Unit (btu) = 1 054 à 1060 J
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1 calorie (cal) = 4,1855 J
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1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = 11 628 kWh
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1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = 1,4286 tec
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1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = 1 000 m de gaz (équivalence conventionnelle du point de vue énergétique)
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1 tonne d'équivalent pétrole (tep) = 7,33 barils de pétrole (équivalence conventionnelle du point de vue énergétique)
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1 Mégawatt-heure (MWh) = 0,086 tep
De l'énergie primaire à l'énergie finale
Il existe plusieurs façon de compter l'énergie, notamment on peut s'intéresser à la consommation brute, au niveau de l'extraction ou de la production énergétique (énergie primaire), ou bien à la consommation au niveau de l'utilisateur final (énergie finale). Le rendement des opérations de production et transport de l'énergie étant toujours inférieur à 1, le résultat ne sera pas le même. L'énergie finale est toujours plus faible que l'énergie primaire.
La différence est faible pour l'industrie des carburants par exemple, dont le rendement est proche de 1 (i.e., pour une TEP brulée dans un moteur d'automobile, on n'a eu besoin d'extraire qu'à peine plus de une TEP du puits de pétrole).
En revanche, la différence est très important pour industrie de la production électrique, puisque son rendement est de l'ordre de 40% (i.e., pour 1 TEP sous forme d'électricité consommée chez soi, le producteur a brulé 2,5 TEP dans sa centrale à charbon, type de centrale actuellement le plus répandu dans le monde). Dans le cas d'une électricité produite directement (hydroélectricité, photovoltaïque, nucléaire, géothermique...), la conversion en énergie primaire pertinente est fonction du contexte et ceci doit être indiqué comme type de conversion utilisé (voir ci-dessous) : si on compte brutalement le nombre de kWh d'un barrage, on peut les convertir directement en juste TEP selon l'équivalence physique en énergie 11 630 kWh = 1 TEP ; en revanche s'il s'agit de se poser la question « à combien de centrale à charbon correspond ce barrage ? », alors il faut multiplier par 2,5
Selon la source, on trouve des chiffres parlant d'énergie primaire ou d'énergie finale, voire d'un mix des deux selon l'usage. En conséquence, cela donne des variations parfois importantes, qui ne doivent pas être analysées comme des divergences profondes, mais comme des façons différentes de voir les choses.
Conversion des productions électriques
Lorsqu'il s'agit de convertir une énergie électrique exprimée en KWh (ou ses multiples) en énergie exprimée en tep (ou ses multiples), on trouve couramment 2 méthodes :
- la méthode théorique ou "énergie finale" : on calcule simplement le nombre de tep équivalents théoriquement en utilisant les conversions ci-dessus,
- la méthode de "l'équivalent à la production" ou "énergie primaire", qui indique le nombre de tep nécessaires à la production de ces KWh. Pour cela, on introduit un coefficient de rendement par lequel on doit multiplier le nombre de tep pour obtenir le nombre de KWh. Par exemple, considérant un rendement de 38%, on a 1 TWh = 10 MWh = 0,086 / 0,38 10 tep = 0,226 Mtep. Ainsi, on considère que 1 TWh est équivalent à 0,226 Mtep (et non 0,086 Mtep), car on considère qu'il est nécessaire de produire ou qu'il a fallu produire 0,226 Mtep pour obtenir 1 TWh.
La méthode retenue internationalement (AIEA,Eurostat,..) et utilisée en France depuis 2002, est assez complexe en ce qu'elle utilise 2 méthodes différentes et 2 coefficients différents selon le type d'énergie primaire ayant produit l'électricité :
- électricité produite par une centrale nucléaire : coefficient de 33 %,
- électricité produite par une centrale géothermique : coefficient de 10 %,
- toutes les autres formes d’électricité : méthode théorique, ou méthode du contenu énergétique qui revient à utiliser un coefficient de conversion de 100%.
La méthode que nous utilisons dans l'article est la méthode de l'équivalent à la production avec un coefficient de 38% pour toutes les sources d'énergie électriques. En effet nous considérons l'énergie qu'il aurait fallu dépenser dans une centrale thermique d'un rendement de 38% pour produire cette énergie électrique. Ceci nous parait la meilleure méthode pour comparer les différentes énergies entre elles. On parle aussi de méthode de substitution.
Classement des énergies primaires
Au niveau de la production et de la consommation, les différentes formes d'énergie primaire peuvent se classer de la façon suivante :
- Énergies fossiles
- Pétrole
- Gaz naturel
- Charbon
- Énergie nucléaire
- Uranium
- Énergies renouvelables
- Énergies Renouvelables dites de Haute enthalpie (haut potentiel énergétique)
- hydro-electricité
- Énergie éolienne
- Énergie solaire photovoltaïque
- Énergies Renouvelables Thermiques
- Biomasse
- Bois de chauffage, résidus de bois et de récoltes
- Biogaz
- Biocarburants
- Déchets (peuvent contenir de la biomasse)
- Géothermie
- Énergie solaire thermique
