La disparition du pétrole ne pourra pas être compensée par des pétroles synthétiques, ni par les agrocarburants, l'hydrogène ou l'électricité. Cela entraînera la disparition d'une grande partie des voitures et des camions. Les agglomérations démesurées devront céder la place à de petites villes autonomes en énergie et en nourriture.


Au début 2007, le nombre de véhicules motorisés en France était estimé à 36.767.000, dont 31.002.300 voitures particulières (moins de 15 ans) et 5.764.700 véhicules utilitaires, répartis entre 92.100 autobus et autocars (<20 ans), 5.099.100 camionnettes et camions (<15 ans), 327.800 véhicules automobiles spécialisés (<15 ans) et 245.700 tracteurs routiers (<10 ans). On comptait par ailleurs 53.600 remorques et 330.400 semi-remorques, qui sont des véhicules utilitaires non motorisés.

En 2005, le parc automobile mondial était estimé à 888.924.000 véhicules (647.577.000 voitures et 241.347.000 véhicules utilitaires). Dans le monde, 27,2 % des véhicules sont des utilitaires, pour le transport de personnes ou de marchandises ou pour des activités particulières. La proportion de véhicules utilitaires est beaucoup plus faible en Europe, où se trouve le réseau ferré le plus développé.

Parc de véhicules dans le monde en 2005
Région du monde Voitures Utilitaires Total véhicules % utilit.
 Europe (avec Russie) 277 333 000   45 186 000   322 519 000   14,0
 Afrique 14 099 000   7 281 000   21 380 000   34,1
 Amérique 205 569 000   121 192 000   326 761 000   37,1
 Asie 136 635 000   64 404 000   201 039 000   32,0
 Océanie 13 941 000   3 284 000   17 225 000   19,1
Monde 647 577 000   241 347 000   888 924 000   27,2
Source : CCFA (France) et SMTT (Grande-Bretagne)


La production de pétrole consiste en de nombreux pétroles disparates regroupés sous le terme "tous liquides" dans les statistiques internationales. Les pétroles se distinguent selon leur nature : pétrole brut (crude oil), condensats, pétroles extra-lourds, liquides de gaz naturel et liquides de synthèse, gains de raffinerie - et leur qualité: degré API (densité) et teneur en soufre, mais aussi viscosité et autres paramètres. Les pétroles de meilleure qualité sont ceux de degré API élevé et de faible teneur en souffre.

Les sables bitumineux ou pétrolifères (tar sands, oil sands) sont un pétrole dégradé dont l'extraction demande beaucoup d'énergie et entraîne des pollutions considérables, pour obtenir du pétrole de synthèse (synthetic crude oil). Les schistes bitumineux (oil shales) qui ne sont ni des schistes, ni constitués de bitume, mais une roche sédimentaire contenant du kérogène (pétrole non encore formé) qu'il faut transformer par pyrolyse, avec un très mauvais bilan énergétique.

D'autres pétroles synthétiques sont obtenus à partir du charbon, du gaz naturel ou de la biomasse. Ces derniers sont les agrocarburants, mal nommés biocarburants car ils n'ont rien de "bio" ni d'écologique.

Tous ces pétroles, y compris ceux extraits en mer très profonde et dans les régions polaires, sont déjà comptabilisés dans la production mondiale de pétrole et il ne faut pas espérer qu'ils pourront suppléer au déclin du pétrole brut conventionnel.

La production de pétrole est proche de son maximum ou a déjà atteint celui-ci. Un recul de quelques années sera nécessaire pour le constater. En fait, la production devrait osciller pendant quelques années autour d'une valeur proche de celle de cette année, en fonction des circonstances économiques et de divers aléas politiques, sociaux et climatiques, avant de commencer à décliner de façon irréversible.


Les véhicules à moteur électrique, en remplacement du moteur thermique, peuvent recevoir l'électricité nécessaire à leur fonctionnement soit d'un accumulateur électrique (batterie) dans lequel est stockée l'électricité sous forme chimique, soit d'une pile à combustible dans laquelle l'électricité est produite selon les besoins.

Deux options ne présentent pas d'intérêt. L'une utilise du méthanol (CH3OH ou MeOH - alcool de bois) dans une pile à combustible, mais celui-ci est produit par reformage du méthane contenu dans le gaz naturel, dont l'avenir n'est guère plus brillant que celui du pétrole. L'autre consiste à brûler de l'hydrogène dans un moteur thermique comme c'est le cas de certaines voitures à hydrogène actuels. Dans les deux cas, la perte d'énergie est bien supérieure à celle provenant de l'utilisation des carburants habituels, essence ou gas-oil, dans un moteur ordinaire.

Si l'on ne dispose plus des carburants obtenus à partir du pétrole (ou du gaz naturel) la propulsion des véhicules se traduira par une gigantesque consommation d'électricité. Dans un cas, elle sera stockée dans un accumulateur et utilisée directement pour alimenter les moteurs du véhicule. Dans un autre cas, l'électricité servira à produire de l'hydrogène par électrolyse de l'eau, lequel sera utilisé dans une pile à combustible, qui fournira à son tour l'électricité nécessaire à ces mêmes moteurs.

L'hydrogène est seulement un vecteur énergétique et sa production ne pourra plus se faire par le reformage des hydrocarbures, en voie de disparition. Seule l'électrolyse de l'eau sera utilisable, l'emploi de très hautes températures pour la dissociation de l'eau en hydrogène et oxygène n'étant pas envisagée avant très longtemps.

Le remplacement des moteurs thermiques par des moteurs électriques ne concerne pas seulement les voitures, mais aussi les bus et autocars, les fourgons, camions et poids lourds de tous tonnages, les tracteurs agricoles, les locomotives à moteur diesel, les navires de toutes sortes et de toutes tailles (du bateau de pêche ou de plaisance, aux péniches, cargos et paquebots). La situation des avions est encore plus problématique.

Pour la même quantité d'énergie mécanique obtenue au niveau de la propulsion, on peut espérer consommer deux fois moins d'énergie électrique que d'énergie utilisée dans les moteurs à essence ou diesel. Mais, à moins d'utiliser les énergies renouvelables, la production d'électricité nécessite l'utilisation d'une quantité trois fois plus grande d'énergie primaire. Le principe de la thermodynamique de Carnot, qui explique le faible rendement du moteur thermique, s'applique aussi à la production d'électricité thermique, qu'elle soit nucléaire ou à base de charbon, pétrole ou gaz naturel, avec un rendement presque aussi faible.


En France, pour une consommation de 92 Mtep de produits pétroliers, 49 Mtep ont été consacrés aux transports, dont 42,2 Mtep pour les carburants routiers : 10,3 Mtep en essence et 31,9 Mtep en gas-oil (en 2006). Compte tenu de leur pouvoir calorifique (PCI) de 12,0 kWh/kg pour l'essence et 11,9 kWh/kg pour le gas-oil, l'énergie consommée en carburants routiers est équivalente à 503,2 TWh (térawatts-heures).

Valeur énergétique des carburants routiers consommés en France en 2006

  kWh/kg MWh/tonne tonnes MWh TWh
Essence 12,0 12,0 10 300 000 123 600 000 123,6
Gazole 11,9 11,9 31 900 000 379 600 000 379,6
Total     42 200 000 503 200 000 503,2


Dans les mêmes conditions que celles du parc automobile de 2006 (tous les véhicules routiers), on peut espérer que la substitution du moteur électrique au moteur thermique entraînerait une diminution de moitié de la valeur énergétique consommée au niveau du moteur. Cela donnerait une consommation d'environ 250 TWh par an, consommation toutefois très différente de la production d'électricité nécessaire car il faut tenir compte des très fortes pertes de conversion entre la centrale électrique et le moteur.

Les pertes électriques en ligne sur le réseau de transport (très haute tension) et le réseau de distribution sont de 6%. Sur 100 TWh produits, seulement 94 TWh sont utilisables.
Les autres données techniques pour déterminer les pertes énergétiques entre le réseau électrique et le moteur sont rares et peu précises, ce qui rend difficile une comparaison entre les différents modes de propulsion des véhicules. A cela doivent être ajoutées les pertes par autodécharge des batteries, celle de 1% par jour l'hydrogène liquide (dans le meilleur cas) et celle non précisée de l'hydrogène sous pression.


La voiture électriqueutilisant un accumulateur électrique pour le stockage de l'énergie voit son efficacité réduite par le rendement des batteries en charge et en décharge et par celui du chargeur de batterie (transformateur et régulation). Le rendement en charge des accumulateurs diminue lorsque l'intensité augmente et les valeurs indiquées ici doivent être diminuées dans le cas d'une charge rapide.

Le rendement énergétique d'un chargeur de batterie de forte puissance est de 70 à 90% selon les sources. Le rendement énergétique (charge et décharge) d'un accumulateur électrique est de 60 à 80% pour le plomb (Pb-PbO), de 60 à 90% pour le nickel cadmium (NiCd), de 65 à 75% pour le nickel métal hydrure (Ni-MH), de 85 à 95% pour le lithium (nombreuses variantes)

Avec un rendement de 94% (pertes en ligne de 6%) pour le transport et la distribution d'électricité, en prenant un rendement de 80 % pour le chargeur et de 80% pour la batterie, le rendement global pour fournir de l'électricité au moteur du véhicule depuis la centrale électrique est donc de 60% (0,94 x 0,80 x 0,80).

En conséquence, pour fournir une énergie de 250 TWh à un parc constitué de véhicules électriques, il nous faudrait produire 417 TWh d'électricité à comparer avec une production électrique de 544 TWh en France en 2007. Pour des véhicules à hydrogène, la situation est beaucoup plus défavorable.


La voiture à hydrogène utilisant une pile à combustible pour produire de l'électricité voit son efficacité réduite par le rendement de énergétique de la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau et par celui de la conversion inverse en électricité. Les pertes en lignes dans le réseau électrique sont identiques à celles du cas précédent, en supposant une production locale de l'hydrogène dans des stations services, ce qui évite la construction d'un réseau de gazoducs.

Les pertes d'énergie sont beaucoup plus importantes que dans le cas d'une voiture électrique et se situent au niveau de la production d'hydrogène par électrolyse, à celui de la compression ou de la liquéfaction selon le cas et à celui de la pile à combustible. Sans oublier, s'il s'agit d'hydrogène liquide, de la nécessité de maintenir le réservoir à une température inférieure à moins 253 degrés (-253°C), soit 20°K proche du zéro absolu.

Selon les sources et les technologies utilisées, le rendement de l'électrolyse de l'eau varie de 55 à 90%, sans qu'il soit précisé si la consommation d'énergie des équipements auxiliaires et ou non prise en compte. Le rendement de la compression de l'hydrogène à 350 ou 700 bars (autant de fois la pression de l'atmosphère) est de 90% (10% de perte) et celui de la liquéfaction de 70% (30% de perte d'énergie).

Le rendement énergétique de la pile à combustible hydrogène est de 50 à 70%, mais seulement de 40 à 60% en déduisant la consommation des équipements auxiliaires : compression de l'air, refroidissement de la pile et autres.

Pour l'ensemble, on peut retenir un rendement de 94% du réseau électrique, de 70% pour la production d'hydrogène par électrolyse, de 90% pour l'hydrogène comprimé ou de 70% pour l'hydrogène liquide et de 50% pour la pile à combustible.

Le rendement global pour fournir de l'électricité au moteur du véhicule depuis la centrale électrique est donc :
- de 29,6 % avec l'hydrogène comprimé (0,94 x 0,70 x 0,90 x 0,50),
- de 23,0 % avec l'hydrogène liquide (0,94 x 0,70 x 0,70 x 0,50).

En conséquence, pour fournir une énergie de 250 TWh à un parc constitué de véhicules à hydrogène, il nous faudrait produire 845 ou 1.087 TWh d'électricité à comparer avec la même production électrique de 544 TWh.

[ Les différentes valeurs utilisées seront réactualisées lorsque des informations plus précises seront disponibles. Les motocyclettes et autres véhicules motorisés à deux roues n'ont pas été comptés, ni les avions et les bateaux. L'ordre de grandeur serait le même pour des voitures à air comprimé, si celles-ci voyaient le jour. ]


Aux Etats-Unis, le remplacement du carburant des véhicules à moteur par de l'hydrogène demanderait la production annuelle de 136 millions de tonnes d'hydrogène, selon la Nuclear Energy Agency (AEN/NEA), en se basant sur un rendement de 75% des électrolyseurs (sans préciser si les éléments auxiliaires sont pris en compte). Une tonne d'hydrogène nécessiterait 52.000 kWh d'électricité pour sa production.

Ainsi, 7.100 TWh d'électricité seraient nécessaires pour produire l'hydrogène utilisé chaque année par les transports des Etats-Unis. Cela correspond à plus de neuf fois la production d'électricité nucléaire de ce pays (787 TWh obtenus avec une puissance nucléaire installée de 99 GW). Neuf cents réacteurs de 1.000 MW devraient être construits pour satisfaire la demande en hydrogène des transports.

Plus de 145.000 tonnes d'uranium seraient nécessaires pour réaliser cette production d'électricité. Par comparaison, la consommation annuelle d'uranium est de 17.600 tonnes aux Etats-Unis pour 104 réacteurs nucléaires et de 67.000 tonnes dans le monde pour 435 réacteurs. La production d'uranium, depuis les mines, se limite à 42.000 tonnes par an, le complément provenant de stocks civils et militaires en cours d'épuisement.


Pour le monde entier, en supposant un usage moyen des transports routiers comparable à celui de la France et pour un parc estimé à un milliard de véhicules en 2008, on peut évaluer quels seraient les besoins en nombre de réacteurs nucléaires et en consommation d'uranium, pour répondre à la demande d'électricité provenant de véhicules électriques ou de véhicules à hydrogène.

 

Besoins en électricité, réacteurs nucléaires et uranium pour un parc
de véhicules électriques ou à hydrogène
(un milliard de véhicules)
  Electricité à produire (TWh) Réacteurs de 1000 MW (nombre) Besoins annuels en uranium (tonnes)
France : électricité 417       58       10 500      
hydrogène comprimé 845       118       21 300      
hydrogène liquide 1 087       151       27 400      
Monde : électricité 11 330       1 575       285 400      
hydrogène comprimé 22 960       3 190       578 300      
hydrogène liquide 29 540       4 110       744 000      

Un réacteur nucléaire produit chaque année 7,19 TWh d'électricité pour 1.000 MW de puissance, soit un rendement de 82 % en moyenne mondiale, sachant que 2.660 TWh d'électricité nucléaire ont été produits à partir d'une capacité de 370 GW des réacteurs.

En France, cette moyenne est bien inférieure avec 6,3 TWh produits pour chaque GW, ce qui est le revers d'une surcapacité nucléaire dans notre système de production. Mais nous utiliserons la moyenne mondiale dans le tableau ci-dessous.

Par ailleurs, 67.000 tonnes d'uranium sont consommés pour produire les 2.660 TWh d'électricité nucléaire, soit 25,2 tonnes pour chaque térawatts-heures (TWh).

Pour mémoire, le nombre actuel de réacteurs nucléaires est de 58 en France et de 435 dans le monde. La consommation mondiale d'uranium est de 67.000 tonnes par an et la production de 42.000 tonnes (2006 et 2007). Les besoins seraient de 7 à 18 fois supérieurs à la production des dernières années pour remplacer la consommation en carburant d'un milliard de véhicules.


... / ...

Notes :
Mtep : millions de tonnes équivalent pétrole
PCI : pouvoir calorifique inférieur
kWh/kg : kilowatts-heures par kilogramme
Un MWh (mégawatts-heures) = un million de Wh = mille kWh (kilowatts-heures).
Un TWh (térawatts-heures) = un milliard de kWh
Un bar = 0,9869 atmosphère = 105 pascals (100.000) = 0,1 MPa (mégapascal) = 1,0197 kg/cm2 = 14,504 psi (pound/square inch)
700 bars = 70 MPa = 714 kg/cm2 = 10.152 psi
NEA : Nuclear energy agency - AEN : Agence de l'énergie nucléaire

La voiture de l'après pétrole
voiture cheval après pétrole
Source d'origine inconnue