Energy Outlook 2024 : TotalEnergies détaille sa vision de la transition énergétique à horizon 2050
Energy Outlook 2024
TotalEnergies détaille sa vision de la transition énergétique à horizon 2050
Pour la sixième année consécutive, TotalEnergies apporte sa contribution au débat public autour de la transition énergétique grâce au TotalEnergies Energy Outlook. Ce document présente les défis et enjeux de la transition énergétique dans le contexte d’une demande en énergie croissante. L’édition 2024 présente trois scénarios d’évolution de la demande et du système énergétique mondial à l’horizon 2050 : les scénarios Momentum et Rupture déjà développés dans les éditions précédentes, complétés par un scénario Trends qui reflète la trajectoire actuelle des divers pays à horizon 2030 et anticipe des développements technologiques et des politiques publiques suivant les tendances actuelles.
TotalEnergies Energy Outlook 2024 : les messages clés
L'accès à l’énergie est essentiel au développement humain et à la hausse du niveau de vie, mais reste très inégal d'un pays à l'autre, dans un contexte de croissance démographique.
La transition énergétique est en cours au niveau mondial. Son rythme est notamment fixé par les États-Unis.
Trois scénarios ont été développés à horizon 2050 : Trends, Momentum et Rupture. Il se différencient les uns des autres par leur trajectoire de décarbonation et aboutissent à des hausses de la température d’ici 2100 qui diffèrent.
Les leviers de décarbonation sont multiples. Parmi ces derniers, l’électrification bas carbone est au cœur de la transition énergétique.
Les technologies de décarbonation doivent être déployées en suivant leur courbe de coût et de maturité.
Pour surmonter les freins à la transition énergétique et diminuer les inerties, il est nécessaire de mettre en place des politiques publiques et d’accélérer le renforcement de la coopération internationale.
Croissance mondiale et accès à l’énergie
L’énergie est essentielle au développement humain
La demande en énergie primaire par habitant et l’indice de développement humain sont étroitement corrélés. Aujourd’hui, environ 4,5 milliards de personnes dans le monde n’ont pas encore accès à un niveau d’énergie suffisant (moins de 70 gigajoules (GJ) par habitant) pour permettre un développement humain satisfaisant. La majorité des pays d’Afrique mais aussi des pays d’Asie ou d’Amérique latine en dehors de l’OCDE sont concernés.
Il est ainsi possible de regrouper les pays du monde, en fonction de leurs dynamiques et du rythme de leur transition énergétique, en quatre blocs :
- Le bloc NZ50, formé des 44 pays – principalement de l’OCDE – qui se sont engagés à la neutralité carbone nette en 2050. Ils représentent 1,4 milliard d’habitants.
- Les blocs Chine et Inde, chacun de taille équivalente à NZ50 en termes de nombre d’habitants et qui ont un rôle majeur à jouer dans la transition énergétique.
- Le Sud Global, formé par l’ensemble des autres pays, pour un total de 3,7 milliards d’habitants.
* Les 44 pays, principalement des pays de l'OCDE, qui se sont engagés à la neutralité carbone nette en 2050 – incluant désormais le Brésil et la Colombie
On constate de fortes disparités entre ces blocs. Ainsi, en Inde et dans les pays du Sud Global, les habitants ont un niveau d’accès à l’énergie primaire insatisfaisant, alors même qu’ils aspirent à un niveau de vie supérieur. C’est pourquoi ces pays devraient connaitre une forte hausse de la demande en énergie dans les années à venir.
Les blocs ne sont eux-mêmes pas totalement homogènes : la demande d’énergie primaire par habitant peut différer entre les pays d’un même bloc. C’est le cas par exemple des États-Unis (280 GJ/habitant) et de la France (133 GJ/habitant) au sein du bloc NZ50, ou encore du Vietnam (43 GJ/habitant) et de l’Angola (19 GJ/habitant) au sein du bloc Sud Global. Ainsi, au sein d’un même bloc, les trajectoires de décarbonation pourraient être relativement différentes.
Des dynamiques de la demande en énergie hétérogènes
Chaque bloc a connu au cours des dernières années des évolutions contrastées de son système énergétique. On remarque par ailleurs que la hausse de la demande en énergie est davantage liée à l’amélioration du niveau de vie qu’à la croissance démographique.
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Dans les pays NZ50, alors que la demande d’énergie primaire est restée stable entre 2000 et 2022, la part des énergies fossiles non-abattues(1) dans le mix énergétique est passée de 82 % à 77 %, permettant ainsi de réduire les émissions de CO2 de l’ordre de 1,7 milliard de tonnes sur la période.
À l’inverse, en Chine et en Inde, la demande totale d’énergie primaire a cru, accompagnée par une hausse de la part des énergies fossiles. Les émissions de CO2 y ont été respectivement multipliées par 3,3 et 2,7 sur la période 2000-2022.
Enfin, dans les pays du Sud Global, la demande d’énergie primaire a connu une hausse de 2,2 % alors que la part des énergies fossiles est restée stable. Les émissions de CO2 ont dans le même temps connu une hausse de l’ordre de 2,9 milliards de tonnes.
(1) Combustibles fossiles utilisés sans mesures significatives pour réduire les émissions de gaz à effet de serre tout au long de leur cycle de vie.
Projections de la demande en énergie à 2050
Source : Oxford Economics, Enerdata, analyse de TotalEnergies
* TCAM : Taux de Croissance Annuel Moyen
La croissance démographique, et plus encore la croissance du PIB régissent le niveau de la demande d’énergie primaire. Dans les prochaines années, notamment dans les pays du Sud Global, une population croissante qui aspire à un niveau de vie plus élevé devrait donc engendrer une hausse de cette demande d’énergie.
Ainsi, selon l’Onu, la population mondiale devrait atteindre 9,7 milliards d’habitants et le PIB mondial devrait croitre de l’ordre de 2,8 % par an environ d’ici 2050. Ces hausses sont avant tout tirées par les pays du Sud Global et dans une moindre mesure par les autres blocs.
Pour atteindre le seuil de 70 GJ/habitant nécessaire à un développement humain satisfaisant, il faudrait multiplier l’accès à l’énergie primaire par trois, pour atteindre un facteur quatre en 2050 en raison de la croissance de la population attendue d’ici-là.
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Transition énergétique : état des lieux et perspectives
2000-2023 : les grandes évolutions du système énergétique mondial
La hausse des émissions de gaz à effet de serre est désormais décorrélée de la croissance du PIB mondial. On constate en revanche que la demande en électricité augmente presque au même rythme que le PIB et que la croissance des énergies renouvelables s’est accélérée depuis 2015. Néanmoins, la demande en charbon, énergie qui bénéficie d’un avantage de coût et de disponibilité important pour les pays du Sud Global, croît presque aussi vite que les énergies renouvelables.
Par ailleurs, l’amélioration de l’efficacité énergétique est réelle (1,4 % par an entre 2000 et 2023) mais bien inférieure à l’ambition fixée par la COP28 (3 à 4 % par an). Enfin, la demande de pétrole augmente à peu près au même rythme que la population, de l’ordre de 1,2 % par an en moyenne au cours des 20 dernières années.
Les États-Unis fixent le rythme de la transition
La révolution du pétrole et du gaz de schiste aux États-Unis a largement transformé les paysages énergétiques américain et mondial. Ainsi, alors que la production américaine de liquides(2) représentait 9 % de l’offre mondiale en 2010, cette part a été multipliée par 2,5 pour atteindre 19 % en 2023. Plus encore, les exportations américaines de GNL, inexistantes en 2010, ont connu un accroissement sans précédent, faisant des États-Unis le premier exportateur mondial de gaz liquéfié en 2023, devant le Qatar.
Dans le même temps, les États-Unis ont diminué leurs émissions de gaz à effet de serre en valeur absolue, de l’ordre d’un milliard de tonnes par an. 85 % de cette diminution s’explique par le recours à l’électricité, l’abondance nouvelle du gaz ayant permis de faire grandement baisser l’intensité carbone de la génération électrique dans le pays. Les États-Unis se positionnent aujourd’hui comme un acteur majeur, qui fixera le rythme de la transition énergétique durant les prochaines années.
(2) Incluant le pétrole brut, les condensats, les liquides extraits du gaz naturel et les biocarburants
Réduction des émissions de gaz à effet de serre : quelles priorités ?
D’où viennent les émissions de gaz à effet de serre ?
Sources : AIE, Enerdata, analyse TotalEnergies. Le "Méthane provenant des combustibles fossiles" comprend les émissions de méthane provenant de la production et du transport des combustibles fossiles.
* Incluant la production combinée de chaleur et d'électricité
** Autoconsommation du secteur énergétique, pertes de transport et transformation de l'énergie
L’ensemble des émissions anthropiques mondiales de gaz à effet de serre (GES) en 2022 représente l’équivalent de 56 milliards de tonnes de CO2. Parmi celles-ci, 38 milliards de tonnes sont directement liées à l’utilisation d’énergie et se décomposent de la manière suivante :
- La génération d’électricité représente 14 Gt CO2e, dont environ les deux tiers proviennent du charbon à lui seul, alors même que ce dernier contribue à moins de 30 % de la génération électrique. Le charbon est ainsi deux fois plus émetteur que le gaz à quantité d’électricité produite équivalente.
- Le secteur des transports, deuxième source d’émissions, représente 8 Gt CO2e, imputables en quasi-intégralité à l’utilisation du pétrole.
- Suivent ensuite les secteurs de l’industrie, la consommation énergétique des bâtiments et l’agriculture.
Par ailleurs, les émissions de méthane liées à la production de combustibles fossiles représentent 4 Gt CO2e.
Quelles technologies pour réduire les émissions de gaz à effet de serre ?
L’analyse des principales sources émettrices de GES permet d’envisager et de prioriser les solutions :
- Pour la génération électrique, le remplacement du charbon par les énergies renouvelables combinées au gaz permettrait d’abattre jusqu’à 8 Gt CO2 par an.
- Dans le secteur des transports, l’électrification pourrait diminuer les émissions de l’ordre de 6 GtCO2 par an.
- Concernant l’industrie et les bâtiments, les pompes à chaleur en remplacement des chaudières à combustible fossile permettraient de réduire les émissions d’environ 2 GtCO2 par an.
- Enfin, les solutions développées par l’industrie des hydrocarbures pour réduire les émissions de méthane, notamment via l’élimination du torchage et la purge, la réparation et la détection des fuites, permettraient d’abattre jusqu’à 4 GtCO2e chaque année.
Les principaux leviers de la décarbonation
Plusieurs leviers prioritaires doivent être activés pour passer d’un scénario à l’autre et contenir la hausse des températures sous les +2°C :
- l'électrification des usages finaux ;
- la décarbonation de la génération électrique ;
- le développement de la mobilité durable, notamment via l’électrification massive de la flotte des véhicules légers et le recours aux carburants d’aviation durables (SAF) ;
- l’accélération de l’efficacité énergétique, c’est-à-dire la réduction de la quantité d’énergie primaire nécessaire pour produire de la richesse ;
- le recours aux gaz verts (biogaz et hydrogène) ;
- le recyclage des plastiques ;
- le captage-stockage de CO2 (CCS) ;
- le soutien massif aux pays du Sud Global par les autres blocs.
Pour chacun des trois scénarios, les évolutions de ces leviers à horizon 2050 sont mesurées dans le tableau suivant.
Les principaux leviers de décarbonation | Trends 2050 | Momentum 2050 | Rupture 2050 |
---|---|---|---|
Électrification des usages finaux | ~30 % de la demande finale | ~35 % | ~40 % |
Décarbonation de la génération électrique | ~50 % de la production d’électricité | ~53 % | ~62 % |
Accélération de l’efficacité énergétique | +2,3 %/an entre 2022 et 2050 | +2,4 %/an | +2,7 %/an |
Mobilité durable | ~45 % de véhicules à faibles émissions dans la flotte de véhicules légers | ~55 % | ~70 % |
Carburant d’aviation durable | ~10 % de la demande | ~35 % de la demande | ~65 % de la demande |
Recours aux gaz verts | ~11 % de gaz verts dans l’approvisionnement total en gaz | ~16 % | ~25 % |
Recyclage des plastiques | ~25 % de la demande couverte par des plastiques recyclés | ~30 % | ~45 % |
Captage-stockage de CO2 | ~1,5 Gt (~6 % des émissions de CO2) | ~2,7 Gt (~12 % des émissions de CO2) | ~6,1 Gt (~44 % des émissions de CO2) |
Soutien au Sud Global | ~30 % de non-fossiles dans la demande d’énergie primaire | ~30 % | ~52 % |
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Surmonter les défis de la transition énergétique
Quels freins à la transition énergétique ?
L’inertie des systèmes énergétiques
La durée de la transformation des systèmes énergétiques est conditionnée par la vie utile des actifs. Deux exemples permettent de mettre en lumière cette notion d’inertie des systèmes énergétiques :
- L’Union Européenne s'est prononcée pour l’interdiction de vente de véhicules thermiques en 2035. Malgré cela, en 2050, les véhicules thermiques devraient encore représenter 20 % du parc de véhicules légers. Ainsi, il faudra une vingtaine d’années à partir de 2035 pour convertir le parc de véhicules légers à l’électrique.
- Les centrales à charbon ont une durée de vie moyenne d’une quarantaine d’années. Compte tenu de la durée de vie du parc de centrales actuel, même si la construction de nouvelles centrales était interdite dès 2024, plus d’un tiers des centrales seraient encore opérationnelles en 2050.
L’insuffisance des infrastructures
L’électrification des usages finaux est l’une des clés de la transition énergétique, comme le démontrent les scénarios Momentum et Rupture. Néanmoins, alors que la production d’électricité renouvelable est en croissance, on constate un goulet d’étranglement au niveau des infrastructures. Plusieurs exemples permettent de l’illustrer :
- Les files d’attentes pour connecter de nouveaux projets renouvelables au réseau électrique sur les marchés européen et américain sont très importantes. Cela est principalement dû au fait que les systèmes de permis ne sont pas adaptés à la multiplication de projets de petite taille.
- Aux États-Unis, on constate depuis une dizaine d’années de faibles investissements dans des lignes à haute tension. Cela vient à la fois d’un problème de coûts mais également d’un problème d’acceptabilité de la construction de nouvelles lignes.
- Une partie de la production d’électricité renouvelable issue de l’éolien terrestre et du solaire est écrêtée en raison d’une capacité insuffisante du réseau à l’absorber. Cette électricité est donc perdue en raison du manque d’infrastructures de stockage et de transport.
Globalement, on remarque donc que la connexion des énergies renouvelables au réseau est inférieure au potentiel et qu’une fois connectée, la production peut être écrêtée, diminuant ainsi les incitations à investir.
Comment répondre aux principaux enjeux ?
Prioriser et planifier le déploiement des technologies
Pour soutenir la demande d'énergie, améliorer le niveau de vie et réduire les émissions, il est nécessaire de déployer mondialement des technologies en les priorisant selon leur coût et leur maturité. Ce déploiement doit se faire en trois phases.
Phase 1 : technologies prioritaires, déjà matures et produites à grande échelle. C’est par exemple le cas des véhicules électriques, des actifs de génération électrique renouvelable, du GPL pour le clean cooking ou encore des pompes à chaleur résidentielles. Ces technologies sont déjà compétitives, ou presque compétitives, par rapport à des technologies plus émissives. L’accélération de leur mise en service permettra d’améliorer encore davantage leur compétitivité et leur performance.
Phase 2 : technologies actuellement en phase de test, à déployer plus massivement après 2030, comme le captage-stockage de CO2, les véhicules électriques à pile à combustible et les pompes à chaleur dans l’industrie.
Phase 3 : technologies à tester dans les années à venir et à déployer après 2040, comme les e-fuels ou encore l’utilisation d’hydrogène bas carbone dans l’industrie.
Par ailleurs, certaines technologies de rupture pourraient faciliter la transition énergétique et le passage du scénario Trends à Rupture.
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* DAC : Capture directe du CO2 de l'air
** DOC : Capture directe du CO2 des océans
*** “Vehicule-to-grid” ou “de la voiture au réseau”
**** Technologies quantiques : pouvant être utilisées dans les batteries ou les panneaux solaires pour améliorer leur efficacité
Accroître les investissements
Pour lever une partie des freins à la transition énergétique et atteindre les ambitions du scénario Rupture, il faut accroître les investissements de manière significative d’ici à 2050.
Sources : analyse de TotalEnergies, WoodMackenzie, S&P IHS, AIE WEO23
* N’inclut pas les investissements du côté de la demande : bâtiments, industrie, équipements électriques et de recharge, ni les infrastructures associées à l’hydrogène et au CO2
Si le niveau d’investissement annuel dans les systèmes énergétiques suit d’ores et déjà une bonne dynamique, notamment en ce qui concerne le développement des renouvelables, l’investissement total (demande et infrastructures) pourrait être trois fois plus important. L’investissement dans les réseaux d’électricité se heurte à plusieurs défis : hausse des taux d’intérêt, vieillissement de la population, hausse des dépenses de défense, etc.
De Trends à Rupture : quelles priorités ?
Pour passer du scénario Trends à Rupture et ainsi maintenir la hausse des températures sous la barre des 2°C d’ici à 2100, la priorité doit être donnée au déploiement à grande échelle des technologies d’ores et déjà matures et compétitives afin de :
- faciliter la substitution des combustibles fossiles par l'électricité dans la demande finale ;
- remplacer le charbon par les énergies renouvelables combinées au gaz dans la production d'électricité ;
- accélérer la réduction des émissions de méthane liées à la production des combustibles fossiles.
Pour permettre ce déploiement, les politiques publiques doivent se concentrer sur :
- l’attribution des subventions et la définition des mandats en suivant la courbe de mérite de coût et maturité des technologies, afin de minimiser les coûts pour les citoyens, et de ce fait renforcer l'engagement sociétal ;
- l’élimination des goulets d'étranglement dans les infrastructures, en particulier les réseaux électriques, et l’accélération de la connexion à ces infrastructures ;
- le renforcement de la coopération internationale pour déployer les technologies disponibles les moins chères et développer des instruments financiers dans les pays en développement.
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