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Perspectives énergétiques 2000-2020 - Scénarios exploratoires pour la Belgique [Planning Paper 88]

Cette étude explore des scénarios énergétiques pour la Belgique à l’horizon 2020 avec comme objectif principal d’identifier et de discuter les principales questions et incertitudes qui affecteront le système énergétique belge ces vingt prochaines années. Pour chacun de ces scénarios, l’évolution correspondante des émissions de co2 est calculée.

En conséquence, elle fournit des éléments d’information utiles pour l’élaboration du programme indicatif des moyens de production d’électricité et du plan indicatif d’approvisionnement en gaz naturel qui devront être élaborés prochainement dans le cadre des lois du 29 avril 1999 relatives à la libéralisation des marchés de l’électricité et du gaz. Elle permet aussi de mettre en perspective l’effort de réduction des émissions de co2 nécessaire pour satisfaire les objectifs de Kyoto et d’éclairer les possibilités de réduction des émissions dans les différents secteurs.

Méthodologie et hypothèses principales

L’évolution de la demande, de l’offre et des prix énergétiques à long terme contient une grande part d’incertitude. Le scénario de référence présenté dans cette étude fournit des projections énergétiques basées sur la poursuite des tendances récentes et politiques actuelles; il inclut un démantèlement des centrales nucléaires mais n’inclut aucune politique ou mesure spécifique de réduction des émissions de gaz à effet de serre. A partir de là, un certain nombre de variantes ont été définies qui permettent de discuter l’impact sur l’évolution du système énergétique et des émissions de co2 de trois sources importantes d’incertitudes: l’avenir de l’option nucléaire pour la production d’électricité, l’évolution des prix internationaux des combustibles, et l’évolution de la croissance économique.

Dans la perspective de la ratification du Protocole de Kyoto et de la mise en oeuvre de politiques et mesures destinées à respecter les engagements de la Belgique, deux scénarios additionnels ont été construits sur base d’hypothèses macro- et technico-économiques identiques à celles du scénario de référence mais en introduisant l’objectif de Kyoto pour 2010 et deux objectifs de réduction d’émissions de co2 différents pour la période postérieure à 2010. Ces scénarios permettent de se faire une idée de l’amplitude, de la répartition et du type d’effort de réduction requis par les producteurs et consommateurs d’énergie pour satisfaire des objectifs de réduction des émissions de co2. Ce type d’analyse n’aborde pas la problématique des politiques et mesures à mettre en oeuvre pour arriver aux évolutions décrites dans ces scénarios.

La projection de référence, les variantes et les scénarios Kyoto ont été réalisés avec le modèle primes, qui est un modèle d’équilibre partiel du système énergétique développé par l’Université d’Athènes dans le cadre de programmes de recherche de la Commission européenne.

Très détaillé sur le plan des conditions technico-économiques de production et de consommation d’énergie, ce modèle ne tient pas compte de la rétroaction des différents scénarios sur la croissance économique, sa répartition entre secteurs d’activité et sur l’emploi.

Les principales hypothèses qui sous-tendent les scénarios de référence et Kyoto sont:

  • un ralentissement progressif à l’horizon 2020 de la croissance démographique: le taux de croissance annuel moyen passerait de 0,1% sur la période 2000-2010 à 0,01% sur la période 2010-2020. Cependant, le nombre de ménages devrait augmenter de 10% entre 1998 et 2020 suite à la diminution de la taille moyenne des ménages;
  • la croissance économique devrait évoluer à un rythme moyen de 2,6% par an en moyenne entre 2000 et 2005, et ensuite progresser plus lentement à un taux moyen de 1,75% par an entre 2005 et 2020;
  • le prix du pétrole augmenterait en moyenne, entre 2000 et 2020, de 1,12% par an pour atteindre 29,4 dollars (1999) en 2020. Les prix contractuels du gaz naturel continueraient à être partiellement indexés sur le prix des produits pétroliers; ils augmenteraient en moyenne de 1,35% par an sur la même période. A l’opposé, le prix du charbon resterait relativement stable à l’horizon 2020;
  • les centrales nucléaires sont désactivées dès qu’elles atteignent l’âge de 40 ans, conformément à l’accord gouvernemental du 7 juillet 1999, et le parc électronucléaire n’est pas renouvelé.

Scénario de référence

Le scénario de référence projette une hausse de la consommation intérieure brute de 17% entre 1998 et 2020. Cette augmentation correspond à un taux de croissance annuel moyen de 0,7%, ce qui constitue un ralentissement par rapport aux évolutions passées. L’intensité énergétique du pib s’améliore, elle baisse à un rythme moyen de 1,7% par an sur la période de projection. Les produits pétroliers continueraient de dominer la consommation d’énergie (40%) mais à part égale avec le gaz naturel qui connaît la plus forte croissance en raison de son utilisation accrue dans la production d’électricité. La consommation de charbon serait réduite de moitié; les énergies renouvelables augmenteraient régulièrement mais ne représenteraient pas plus de 3% de la consommation intérieure brute en 2020.

Les émissions de co2 augmenteraient de 21% en 2010 et de 30% en 2020 par rapport à 1990. Les facteurs principaux qui contribuent à cette évolution sont la demande croissante et régulière des services électriques et de la mobilité. Par contre, l’intensité en carbone de la consommation intérieure brute devrait diminuer en moyenne de 0,2% par an.

La demande finale énergétique serait de 21% plus élevée en 2020 qu’en 1998. Les évolutions les plus marquantes sont: l’augmentation de 5 points de pourcentage de la part de l’électricité et la poursuite du déclin des combustibles solides, la progression régulière de la demande d’électricité (+2,1% en moyenne par an) et une forte croissance de la demande finale dans le secteur tertiaire et les transports, respectivement de 1,8 et 1,2% en moyenne par an.

Pour assurer l’augmentation de la demande d’électricité, la capacité installée du parc de production électrique devrait augmenter de 12 gw en 2020 par rapport à 1998 (+73% par rapport à 2000). La structure du parc de production se modifierait en faveur des centrales au gaz à cycle combiné: leur part dans la production d’électricité s’élèverait à 60% en 2020 contre 23% en 2000. A l’opposé, la part des centrales thermiques classiques au charbon et des centrales nucléaires devraient diminuer, dans le premier cas pour des raisons économiques et dans le second en raison du déclassement des centrales nucléaires les plus âgées. Enfin, les énergies renouvelables représenteraient 7% de la production totale d’électricité.

En 2020, les plus grands émetteurs de co2 seraient, par ordre décroissant, les transports (27%), la production d’électricité (26%) et l’industrie (21%). Leurs émissions évolueraient cependant de manière contrastée: une diminution des émissions de l’industrie de 18% entre 1990 et 2020 (résultat de l’amélioration de l’efficacité énergétique, de substitutions entre combustibles et de changements structurels en faveur des secteurs industriels moins intensifs en énergie), une augmentation significative des émissions de co2 du transport et de la production d’électricité de quelques 62% sur le même horizon de temps (résultat de la progression de la demande de transport dans le premier cas, de l’augmentation de la production d’électricité et de l’évolution de sa structure dans le second).

Incertitudes

L’impact sur l’évolution du système énergétique de trois sources d’incertitude a été évalué. Ainsi, dans l’hypothèse d’une reconstruction du parc électronucléaire à son niveau de capacité actuel (les capacités déclassées seraient donc soit reconstruites, soit leur temps de vie serait allongé), les émissions totales de co2 en 2020 seraient inférieures de 5% à celles de la projection de référence; l’effet sur les émissions de co2 du secteur électrique est plus important et estimé à 18%. A l’horizon 2030, l’impact de cette variante est plus significatif: les émissions totales seraient 20% plus basses que dans le scénario de référence et celles du secteur électrique seraient réduites de 47% (c’est le résultat de la substitution entre centrales nucléaires et nouvelles technologies au charbon). Sur la période 2020-2030, les émissions totales de co2 se stabiliseraient à un niveau plus élevé de 24% par rapport à 1990.

Des prix énergétiques plus élevés (+21% pour le pétrole brut, +19% pour le gaz naturel et +3% pour le charbon en 2020 par rapport au scénario de référence), entraîneraient une légère hausse de la consommation intérieure brute (+2,7%), une augmentation plus importante des émissions de co2 (+10%), une baisse de la consommation finale d’énergie (-2%), mais une hausse de la production d’électricité (+2,6%). Les facteurs explicatifs de ces tendances sont la détérioration de l’avantage compétitif du gaz naturel au profit du charbon, principalement dans la production d’électricité, la baisse consécutive du rendement thermique moyen de la production d’électricité, et une utilisation plus rationnelle de l’énergie dans les secteurs de demande. Les émissions de co2 baisseraient dans tous les secteurs sauf dans le secteur électrique.

Une croissance économique plus soutenue entre 2005 et 2020 (+0,55 point de pourcentage par rapport à la projection de référence) entraînerait une augmentation des besoins énergétiques et par là une augmentation des émissions de co2 (+10% en 2020). La demande finale augmente dans tous les secteurs mais le plus significativement dans l’industrie et le transport; la progression la plus forte concerne les combustibles solides (+15%) et l’électricité (+7%). Cette variante macro-économique n’entraîne pas de changements significatifs dans la structure du parc de production.

Scénarios Kyoto

Les scénarios Kyoto reposent sur l’hypothèse que la Belgique doit diminuer ses émissions de co2 de 6,8% en 2010 par rapport à 1990. Au-delà de cette date, deux évolutions sont envisagées: le maintien de l’objectif de Kyoto (scénario "Kyoto permanent"), et le renforcement progressif de cet objectif jusqu’à atteindre 13,6% de réduction en 2030 (scénario "Kyoto croissant"). La mise en oeuvre de ces objectifs de réduction se fait, dans le modèle primes, par le biais d’une taxe sur le carbone qui reflète le coût marginal de réduction. Le système énergétique s’ajuste via deux mécanismes dont l’arbitrage se fait sur base des coûts ("least-cost approach"): une substitution entre combustibles au profit de ceux qui ont un faible contenu en carbone, et une amélioration de l’efficacité énergétique à service rendu égal.

Pour satisfaire les objectifs de réduction fixés dans les scénarios Kyoto, il faudrait réduire la consommation intérieure brute de 13% en 2010 et de respectivement 18 à 20% en 2020 dans les scénarios "Kyoto permanent" et "Kyoto croissant", par rapport au scénario de référence, ainsi que la part des combustibles fossiles dans les besoins d’énergie primaire. Celle-ci resterait néanmoins prépondérante (80% dans les scénarios Kyoto comparés à 86% dans le scénario de référence). La faible marge de manoeuvre pour les substitutions entre énergies fossiles et non-fossiles provient principalement de l’hypothèse de déclassement des centrales nucléaires et des coûts et/ou du potentiel limité des énergies renouvelables.

La demande finale totale diminuerait également et de telle façon qu’elle se stabiliserait entre 1998 et 2020 dans les scénarios "Kyoto permanent" et "Kyoto croissant"; des changements structurels, comportementaux et l’utilisation de technologies plus efficaces en sont la cause. Seules les consommations des secteurs tertiaire et transport seraient en augmentation. C’est la demande finale d’électricité qui baisserait le moins par rapport au scénario de référence: elle continuerait de croître régulièrement mais à un rythme moins élevé qui serait de 1,9% par an en moyenne (1990-2020).

Ce rythme de croissance plus modéré a pour effet de réduire la capacité installée en 2020 (2 gw en moins). La structure de la production électrique serait modifiée. De 63% en 2020 dans la projection de référence, la production à partir de centrales au gaz (essentiellement des turbines au gaz à cycle combiné) ne serait plus que de 50 ou 35% selon le scénario Kyoto. Par contre, les énergies renouvelables (principalement des turbines éoliennes) représenteraient 15% de la production d’électricité et les piles à combustibles, de 4 à 18% selon le scénario de réduction.

Enfin, c’est dans l’industrie et le secteur électrique que les réductions de co2 les plus importantes auraient lieu: de 37 à 42% en 2020 par rapport au scénario de référence. Par rapport à 1990, les émissions de l’industrie et du secteur résidentiel diminueraient en 2010 et 2020, par contre celles du transport et du tertiaire augmenteraient. Les émissions de co2 liées à la production d’électricité seraient inférieures de 23% en 2010 par rapport à leur niveau en 1990. En 2020, leur évolution dépend du scénario de réduction: une augmentation de 2% dans le scénario "Kyoto permanent" ou une baisse de quelques 6% dans le scénario "Kyoto croissant".

Le coût total de la réduction de co2 imposée au système énergétique est estimé à respectivement 0,55%, 0,75% et 1,1% du pib en 2010, 2020 et 2030 dans le scénario "Kyoto permanent" et à respectivement 0,55%, 0,94% et 1,9% du pib en 2010, 2020 et 2030 dans le scénario "Kyoto croissant". Ces estimations sont à considérer avec prudence; d’une part elles dépendent des hypothèses, d’autre part elles ne prennent pas en compte, entre autres, les bénéfices secondaires de la contrainte sur le co2 (réduction des autres polluants, réduction de la facture énergétique, etc.) ou la possibilité pour la Belgique d’échanger des permis de polluer avec d’autres pays.

Conclusions

Cette étude exploratoire de scénarios énergétiques permet d’éclairer la situation énergétique de la Belgique à l’horizon 2020 et par là de fournir des éléments d’information utiles dans le cadre de la mise en oeuvre des lois du 29 avril 1999 sur la libéralisation des marchés de l’électricité et du gaz. Elle permet également d’évaluer l’amplitude, la répartition et le type d’effort de réduction requis par les producteurs et les consommateurs d’énergie pour satisfaire des objectifs de réduction des émissions de co2 sur la période 2010-2020.

Néanmoins, il serait utile et nécessaire de comparer les projections énergétiques à long terme élaborées dans cette étude (période 2020-2030, y inclus les hypothèses sous-jacentes) avec des études analogues utilisant d’autres types de modèles et de les compléter par des analyses approfondies de faisabilité et d’implications économiques, environnementales et politiques.

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