Les défis de la transition énergétique pour la mobilité

Reconfiguration des chaînes d’approvisionnement d’énergie, bouleversement des dépendances… le marché mondial de l’énergie évolue, et avec cette transition viennent de nombreux défis. Le secteur de la mobilité ressent les impacts de cette évolution et contribue également au changement. Lors d’une session le 26 septembre à Paris, Futura-Mobility a accueilli quatre intervenants experts pour explorer et analyser ce paysage énergétique en évolution…

« Le monde de l’énergie traverse une profonde crise« , déclare Olivier Appert, membre de l’Académie des technologies française et conseiller au Centre Énergie de l’IFRI (Institut français des relations internationales). « 2022 a été une année sombre, avec une crise énergétique similaire à celle de 1973/79 pour la plupart des pays, en ce qui concerne les fluctuations des prix du pétrole, du gaz et de l’électricité. Les défis à court terme sont énormes, en particulier pour l’Union européenne [UE]. »

Dans l’UE d’aujourd’hui, le pétrole représente 43 % de toute l’énergie consommée et l’électricité 21 % (voir slide ci-dessous). Le principal moteur de la consommation d’électricité, qui était inférieure à 9 % en 1971, est l’électrification dans tous les secteurs. En effet, parallèlement à la redoutable crise énergétique, la transition énergétique progresse.

Pour donner un aperçu et éclairer la crise énergétique à l’avenir, les perspectives de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) concernant les marchés mondiaux de l’énergie et les véhicules électriques reposent sur trois scénarios, modélisés par l’équipe du World Energy Outlook : les politiques actuelles en place ; les mesures annoncées ; et le scénario zéro émissions.

« Après une décennie dorée, le gaz naturel est sur le point de faire face à la concurrence des panneaux solaires photovoltaïques et de l’énergie éolienne après les récentes difficultés d’approvisionnement et des préoccupations liées à la sécurité énergétique », explique Oskaras Alsauskas, modélisateur au sein de l’équipe du World Energy Outlook de l’AIE. « Pourtant, nous projetons une croissance de la demande de GNL d’environ 25 % au cours de la prochaine décennie. »

« La dépendance de l’UE vis-à-vis du gaz russe a considérablement diminué depuis l’invasion de la Crimée en 2014, en raison d’une forte réduction de la consommation de gaz de 20 % à la fin de 2022 par rapport à 2021 », ajoute M. Appert. « Dans le même temps, les importations de GNL en provenance d’autres fournisseurs ont augmenté rapidement, en raison d’une diminution de 20 % des importations chinoises ».

Aujourd’hui, les États-Unis sont un important producteur de GNL, tout comme le Qatar et l’Australie. De plus, avec 45 % des importations européennes de GNL devant provenir des États-Unis, l’Europe est en train de réduire sa dépendance au gaz russe au profit des États-Unis.

Adieu aux combustibles fossiles ?

Pour la toute première fois, en 2022, l’AIE a annoncé que la demande de combustibles fossiles devrait atteindre son pic au cours de la décennie à venir. « Cela marque un moment clé dans l’histoire de l’énergie et cela signifie un déclin lent mais constant des combustibles fossiles et, par conséquent, des émissions », souligne M. Alsauskas. Ce pic s’explique par la stabilisation attendue de la demande de gaz naturel, un pic de la demande de charbon au cours des prochaines années, et à la demande de pétrole qui devrait elle aussi atteindre un maximum d’ici la fin des années 2020. La prévision d’un pic de consommation de combustibles fossiles a été confirmée par la publication récente du World Energy Outlook 2023. 

Néanmoins, étant donné la forte augmentation de la demande de pétrole, qui a triplé depuis 2000 et représente 50 % de la demande mondiale de pétrole en 2023 selon l’AIE, la Chine joue actuellement un rôle clé sur ce marché. « Compte tenu de ce niveau de demande, il est vraiment important de savoir ce qui se passe à Pékin, encore plus qu’en Europe », insiste M. Appert.

Sous réserve de différentes incertitudes telles que la croissance économique et les politiques de production, le marché pétrolier mondial devrait rester volatile en 2023, avec une fourchette de prix comprise entre 75 et 110 dollars le baril, et peut-être une certaine détente par la suite.

Les questions liées à l’électricité

Des tendances intéressantes ont émergé dans le secteur de la production d’électricité. L’électricité prend un tournant. Dans ses scénarios, l’IEA projette que la demande de charbon commencera à décliner à l’échelle mondiale pour la production d’électricité à partir de 2025, conjointement avec une croissance massive des énergies renouvelables, ce qui entraînera une baisse des émissions dans le secteur de l’énergie. En effet, les énergies renouvelables, notamment le photovoltaïque solaire, l’éolien et l’hydroélectricité, devraient fournir la majeure partie des capacités énergétiques supplémentaires dans le secteur de l’énergie entre 2021 et 2050.

Cependant, étant donné que la demande d’énergies renouvelables dans le réseau électrique augmentera également, cela posera la question de la flexibilité, tant du côté de la demande que de l’offre, et donc de la sécurité de l’approvisionnement en électricité. À mesure que les centrales au charbon sont et seront progressivement éliminées, un déficit de flexibilité apparaîtra.

Selon M. Appert, sur le marché européen de l’électricité en particulier, deux événements majeurs ont suscité des tensions. Tout d’abord, la chute de la production d’énergie nucléaire en France (en raison de la fermeture de centrales), qui a conduit en août 2022 à ce que le pays devienne pour la première fois en quatre décennies importateur net d’électricité. « L’industrie nucléaire française est actuellement fragile et doit être relancée ». Deuxièmement, « en raison de l’échec de la conception du marché en Europe, les prix de l’électricité ne reflètent pas les coûts. »

Les moteurs de l’électromobilité

L’électromobilité connaît une croissance partout dans le monde. En 2020, la part de marché mondiale des véhicules électriques (VE) était de 4 % ; en 2022, elle était passée à 14 %, avec des ventes annuelles de 10 millions de véhicules électriques. Cette croissance des VE a été particulièrement spectaculaire en Chine et dans l’Union européenne, et dans une moindre mesure aux États-Unis.

Selon l’IEA, d’ici 2030, dans ces trois marchés clés, un véhicule vendu sur deux sera électrique. Cependant, ce puissant élan en faveur des VE n’est pas uniquement motivé par des préoccupations environnementales. « Bien sûr, ces pays voient les opportunités économiques et industrielles et cherchent à en tirer parti », souligne M. Alsauskas. « Mais il y a d’autres facteurs. Les VE offrent des avantages en matière de sécurité énergétique en réduisant la demande en pétrole ».

Reconnaissant les avantages des VE susmentionnés, davantage de pays, tels que ceux répertoriés dans le rapport sur les émissions zéro de l’IEA pour 2023 (par rapport à l’édition de 2020), s’efforcent de respecter leurs objectifs en mettant en place de véritables politiques et effectivement, réduisent leur demande en pétrole.

Aujourd’hui, les VE à l’échelle mondiale évitent l’utilisation de 0,5 million de barils de pétrole par jour, et selon ses scénarios, l’IEA projette une réduction de 5 millions de barils par jour d’ici 2030, ce qui représente une réduction considérable de la demande en pétrole.

« Il y a également de bonnes nouvelles venant des fabricants de batteries. C’est une petite partie du paysage énergétique, mais une partie dont on peut se réjouir », ajoute M. Alsauskas. « Actuellement, la capacité énergétique des batteries dans le monde est d’environ 1,5 TWh, mais à la lumière des récentes annonces des fabricants, d’ici 2030, la capacité mondiale devrait atteindre 7 TWh par an, ce qui est légèrement plus que nécessaire pour atteindre le scénario de l’IEA visant à atteindre zéro émission nette d’ici 2050″.

Comment l’aviation peut-elle respecter ses engagements environnementaux ?

Sous une pression croissante aujourd’hui pour décarboniser et respecter ses engagements environnementaux, l’aviation suit trois trajectoires : réduire drastiquement la consommation de carburant de ses flottes grâce à des technologies disruptives ; optimiser les opérations (trajectoires de vol et au sol) ; et substituer les combustibles fossiles par une énergie à faible teneur en carbone. « Et elles sont toutes liées. On ne peut pas en suivre une sans suivre les autres », souligne Nicolas Jeuland, expert associé / responsable prospective ‘Évaluation de l’impact environnemental de l’aviation et carburants à faible teneur en carbone’ chez Safran.

Dans ce contexte, il est également important de se rappeler que, étant donné que l’aviation à faible teneur en carbone est une industrie assez spécifique, certaines des technologies déjà développées pour d’autres secteurs ne peuvent pas être appliquées.

Néanmoins, la décarbonation n’est pas nouvelle pour le secteur aéronautique. Aujourd’hui, un avion classique émet par exemple environ 80 % de moins d’émissions de CO2 par passager/kilomètre qu’en 1950, avec le même niveau de sécurité ou même plus élevé. « C’est déjà un chiffre très encourageant », souligne M. Jeuland.« L’amélioration est largement due à la technologie, mais aussi à des voyages plus efficaces, c’est-à-dire à un taux de remplissage plus élevé des avions « .

« Pour décarboner l’aviation, nous devons nous attaquer aux émissions de CO2 des vols long-courriers car ce sont les plus émetteurs », résume-t-il. « Pour cette catégorie de vols, la seule solution est le carburant liquide durable « .

Technologies, décisions politiques et incitations – main dans la main

Safran est convaincu que renforcer l’efficacité de la flotte grâce à la technologie des aéronefs est l’une des clés de la transition énergétique dans l’aviation. D’où les technologies en cours de développement, comme l’électrification des principales fonctions des aéronefs et les carburants durables pour l’aviation, ainsi que la réduction du poids et l’amélioration de l’efficacité de la propulsion.

Un autre point à garder à l’esprit est que le poids et la consommation de carburant qui en découle est critique dans l’aviation. Même les téléphones portables et les ordinateurs portables font une différence. Ainsi, toute nouvelle technologie développée doit éviter d’ajouter du poids aux aéronefs.

Passer de 60 ans d’expérience avec le kérosène à l’utilisation d’énergies alternatives impliquant de nouveaux processus et matières premières soulève également la question cruciale de la sécurité. « Les propriétés du kérosène sont assez uniques. Sa qualité est la même où que vous alliez dans le monde », explique M. Jeuland. « Donc, aller de l’avant avec de nouveaux carburants représente un véritable défi pour l’industrie en termes de sécurité ».

La meilleure énergie pour l’aviation du futur doit être légère, sûre et compatible avec les flottes et les technologies actuelles (les avions ont une durée de vie d’au moins 25 ans) comme futures.

La bonne nouvelle, c’est qu’une solution existe déjà sous la forme de carburant produit par une technologie de biocarburant avancée, qui est compatible avec 50 % de la technologie actuelle des aéronefs et avec les aéroports du monde entier, sans nécessiter de modifications.

« Les carburants durables pour l’aviation produits à partir de matières premières de biomasse avancée sont le seul moyen de décarboniser les flottes existantes », explique M. Jeuland. « Pourtant, nous rencontrons des difficultés, non seulement en raison des défis liés à la reproduction des mêmes propriétés avancées que le carburant d’aviation actuel, mais aussi en raison de l’incertitude quant aux futures sources de biomasse ».

Néanmoins, il estime que la technologie de la biomasse pourrait répondre à la moitié des besoins en carburant de l’aviation d’ici 2050. Cependant, pour en satisfaire davantage, des décisions doivent être prises qui échappent au secteur aéronautique, par exemple des décisions politiques concernant la disponibilité de la biomasse comme matière première pour cette industrie.

Au 20ème siècle, la disponibilité du pétrole a mené à des prix bas dans l’aviation… et donc au développement des compagnies low-cost – même si seulement 10% de la population mondiale a déjà pris l’avion une fois dans sa vie. Aujourd’hui, l’industrie aéronautique essaie de limiter la future hausse des prix rises… pas de les faire baisser !

L’industrie aéronautique travaille actuellement sur l’élargissement des matières premières issues de la biomasse et sur le développement de nouvelles ressources alternatives, notamment basées sur l’électricité à faible teneur en carbone. « Nous aurons besoin d’électricité et d’hydrogène, non seulement pour les avions à hydrogène, mais aussi pour produire des biocarburants et des e-fuels », souligne M. Jeuland.

L’avenir de l’aviation sera probablement alimenté par plusieurs types d’énergie, peut-être avec de très petits avions électrifiés, des avions régionaux plus grands fonctionnant à l’hydrogène, et des avions long-courriers utilisant des carburants durables pour l’aviation.

« La voie de la décarbonisation de l’aviation est réalisable mais ne sera pas facile », résume M. Jeuland. « Nous travaillons sur les technologies, mais elles ne suffiront pas à elles seules. Certains des autres éléments clés – développement de l’énergie à faible teneur en carbone, concurrence en matière d’utilisation, disponibilité de la biomasse, investissements dans les unités de production, comment lancer un marché pour les carburants durables pour l’aviation quand ils coûtent 4 ou 5 fois plus cher que le carburant d’aviation ? – échappent largement à notre contrôle.

« Il est clair que des questions politiques nécessitent des réponses : voulons-nous encourager le marché des carburants durables pour l’aviation ? Le dédier à l’aviation par rapport à d’autres utilisations ? Ainsi, des mesures incitatives politiques, par le biais d’obligations comme en Europe, par exemple, seront essentielles pour le développement. »

Des temps « critiques » à l’horizon

La transition énergétique dépend en grande partie des technologies plus « propres », qui à leur tour consomment de grandes quantités de minéraux et de métaux. En conséquence, l’IEA projette que la demande de minéraux critiques devra augmenter d’un facteur 6 par rapport aux niveaux actuels d’ici 2050 pour satisfaire au scénario zéro net émissions. Plus particulièrement, en ce qui concerne les métaux utilisés pour les véhicules électriques et le stockage de batteries, cette demande devrait augmenter de plus de 50 fois.

D’où les interrogations concernant l’approvisionnement et une possible pénurie de ces matériaux cruciaux pour la transition énergétique. « Les utilisateurs finaux, les conducteurs de véhicules électriques, ne ressentiront pas immédiatement les effets d’une pénurie de ces minéraux critiques, mais une pénurie prolongée sur ce marché pourrait entraîner tout de même une augmentation des prix et pourrait ainsi retarder la transition énergétique« , explique M. Alsauskas. « Cela pourrait susciter des préoccupations en matière d’accessibilité-prix pour l’ensemble de la transition énergétique. »

Actuellement, les approvisionnements en minéraux et métaux proviennent de l’extérieur de l’Europe. Ils sont concentrés dans un petit nombre de pays, que la Chine domine dans les domaines de l’extraction et de la transformation. Les implications géopolitiques de cette dépendance aux métaux critiques sont évidentes. D’où les inquiétudes croissantes au sein de l’UE, d’autant plus que la demande est supérieure à la capacité de production actuelle et est appelée à croître massivement dans les années à venir.

« Il y a une bonne raison pour laquelle certains de ces métaux sont qualifiés de ‘critiques' », explique Guillaume Pitron, journaliste, cinéaste et auteur français de La Guerre des métaux rares (édition mise à jour publiée en septembre 2023) et de Le Nuage noir (2023). « C’est parce que la Commission européenne et les États-Unis estiment qu’ils courent le risque de pénuries d’approvisionnement, non pas pour des raisons géologiques, mais pour des raisons commerciales et géopolitiques ».

L’IEA envisage également de fortes concentrations dans les chaînes d’approvisionnement en minéraux critiques. En ce qui concerne le cobalt et le lithium, par exemple, les trois pays premiers producteurs mondiaux représentent plus de 75 % de la production totale mondiale. On observe une situation  similaire pour la chaîne de production de minéraux critiques et de traitement de matériaux. Cette concentration très importante présente des risques sur le plan géopolitique, ainsi que sur la chaîne d’approvisionnement physique et sur des litiges commerciaux éventuels, « tout cela pourrait entraîner des conséquences graves sur le marché des minéraux critiques », met en garde M. Alsauskas.

La fabrication de véhicules électriques (VE) nécessite du cuivre, du cobalt, du lithium, du nickel et de nombreux autres métaux. Au cours de leur durée de vie, ils consomment moins de pétrole, mais six fois plus de métaux que les véhicules à moteur à combustion – « d’une part, moins de pétrole/charbon ; d’autre part, davantage de ressources issues de l’exploitation minière », résume M. Pitron.

Face à cette crise imminente concernant les ressources essentielles pour cette troisième transition énergétique, la Commission européenne est pleinement consciente que l’histoire pourrait se répéter. « Le lithium et les terres rares seront bientôt plus importants que le pétrole et le gaz », a déclaré Ursula von der Leyen, présidente de la Commission européenne, en 2022. « Notre demande de terres rares augmentera à elle seule d’un facteur cinq d’ici 2030. Nous devons éviter de devenir à nouveau dépendants, comme nous l’avons été avec le pétrole et le gaz ».

Pour faire face à ces craintes et aller vers une plus grande souveraineté et compétitivité européennes, en mars 2023, la Commission européenne a dévoilé sa proposition de loi sur les matières premières critiques. Cette loi vise à garantir qu’aucun pays tiers ne fournisse plus de 65 % de la consommation annuelle de l’UE de toute matière première.

Pendant ce temps, alors que cette course mondiale vers l’indépendance minière s’intensifie, les pays occidentaux introduisent diverses réglementations « dures » et « douces », et les entreprises elles-mêmes s’impliquent dans le contexte réglementaire, c’est-à-dire qu’elles prennent davantage conscience des matériaux qu’elles utilisent et des risques (d’approvisionnement) associés à leur utilisation, notamment : évaluation du degré d’exposition, achat et gestion de la maîtrise des risques associés.

Une teinte plus foncée de vert

Une stratégie pour relever les défis économiques et stratégiques liés à cette demande croissante pourrait consister à extraire les ressources plus près de chez soi, à condition bien sûr que les ressources existent. Mais que dire des problèmes environnementaux et sociétaux que cela entraînerait ?

La nouvelle selon laquelle une mine de lithium pourrait ouvrir en France est un exemple de cette teinte de vert plus foncée qui pourrait obscurcir l’Europe dans les années à venir. Jusqu’à présent dans l’UE, le sujet de l’extraction de métaux critiques et des inconvénients environnementaux associés était vu comme « loin des yeux, loin du cœur » (Russie, Kazakhstan, République démocratique du Congo, Bolivie, Chine…).

Comme le dit M. Pitron : « Un monde à faible émission de carbone est un monde à forte consommation de ressources. Nous déplaçons les dépendances et les problèmes des champs pétrolifères vers les mines.« 

C’est pourquoi, bien qu’il croie en la science et à la recherche d’un avenir meilleur, M. Pitron est également convaincu que le développement d’une économie circulaire est essentiel à une transition énergétique aussi propre et verte que possible. Une telle approche contribuerait en effet à réduire la consommation de matières premières primaires, en utilisant par exemple des matériaux en deuxième vie issus du recyclage et en optimisant les processus tout au long du cycle de vie des produits. Cependant, à plus long terme, étant donné que la demande augmente très rapidement, même si tous les métaux sont recyclés d’ici 2050, cette économie circulaire ne représenterait tout au plus que 50 % des matériaux nécessaires d’ici là.

Gagnants et perdants

Si les pays développés continueront à mener la transition énergétique mondiale, il en va tout autrement de la crise énergétique actuelle : « Les pays européens sont les grands perdants de cette crise, qui aura des répercussions importantes sur nos industries et notre économie et qui se poursuivra au cours des prochaines années », résume M. Appert. « Les États-Unis en sont clairement les grands gagnants et la Russie aura du mal à compenser ses débouchés européens à long terme ».

Pour limiter les impacts dans l’UE, il est urgent de redéfinir le marché actuel de l’énergie afin de stimuler les énergies renouvelables et la compétitivité industrielle, et de mieux protéger les consommateurs. Bien que la Commission européenne semble prendre des mesures dans ce sens, il est peu probable que des réformes soient mises en œuvre dans un avenir proche. « Je ne prévois pas de changement dans la conception du marché de l’énergie avant la fin de la décennie », estime Olivier Appert, qui pense que ce retard sera en partie dû au remaniement de la direction politique de la Commission européenne en 2024.

Une autre incertitude majeure est la manière dont la Chine entend avancer ses pions dans le domaine de l’énergie. Le pays dépend énormément et de manière cruciale du charbon. Il est au cœur du marché des métaux critiques. La Chine propose d’atteindre la neutralité carbone en 2060, contre 2050 en Europe et aux États-Unis. « Il est donc important de garder à l’esprit ce qui se passera en Chine », prévient M. Appert.

Pourtant, il pourrait y avoir de la lumière au bout du tunnel. Alors qu’il faut s’attendre à une hausse des prix de l’énergie dans l’UE au cours des cinq prochaines années, à partir de 2026 environ, grâce aux investissements dans de nouvelles capacités de production de GNL, provenant principalement des États-Unis et du Qatar, les prix de l’énergie pourraient bien baisser.