« EROI » – Un acronyme dont on ne peut désormais ignorer l’importance

Publié le: 24 février 2017

Classé sous: Énergie, Nouvelles

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Jean-Marc Pelletier

 

 

 

Par Jean-Marc Pelletier, ing.

 

Les ingénieurs et les gestionnaires sont généralement familiers avec le concept de « retour sur investissement« , généralement identifié par son acronyme anglophone « ROI« . Il s’agit, pour tout nouveau projet soumis à l’examen, de quantifier la période où le coût d’implantation d’une nouvelle technologie ou d’un nouveau procédé sera compensé par les revenus ou les économies (annuelles) résultant de ce nouveau procédé:

ROI (années) = (Investissement)/(Économies annuelles)

En règle générale, un projet dont le ROI est inférieur à 5 ans est généralement reconnu comme étant propice pour l’entreprise. Or, depuis quelques années il existe aussi dans le domaine de l’énergie, le concept du retour énergétique sur l’investissement, dont l’acronyme anglophone est  »EROI » ou encore  »EROEI ».

EROI – Definition

Le EROI est tout simplement d’une mesure qui sert à paramétrer la « qualité énergétique » d’une source d’énergie, i.e. l’énergie que l’on peut extraire de cette source d’énergie par rapport à celle qui est requise pour la mettre en exploitation. Par exemple, si l’on doit investir « l’équivalent (en énergie) » d’un baril de pétrole pour extraire un baril, l’énergie nette est nulle puisque l’on doit utiliser autant d’énergie pour extraire ledit baril que l’énergie qu’il nous restituera par la suite.

EROI = (Énergie disponible)/(Énergie investie)

Du EROI on peut d’ailleurs déduire en corollaire  »l’énergie nette », soit:

Énergie nette = (EROI -1)

Pourquoi avoir développé les paramètres EROI et  »Énergie nette »?

La nécessité de pouvoir comparer, sur une base objective, différentes sources énergétiques est à l’origine de ces paramètres.  En effet, on a souvent mélangé toutes sortes de considérations de différentes natures (financières, environnementales, politiques, etc.) aux considérations réellement énergétiques. Les études de faisabilité étaient donc tributaires des préférences et des croyances des auteurs, ce qui a parfois mené à des conclusions aberrantes.

Par exemple, pour comparer la mise en exploitation d’un gisement de gaz naturel par rapport à la mise en service d’un parc éolien, tous les deux devant répondre aux besoins à venir d’une communauté, on peut bien penser qu’à coût équivalent il faut toujours choisir la solution du parc éolien pour se donner bonne conscience. Cependant, dans certains cas, lorsque l’on considère l’ensemble de l’énergie requise pour mettre le parc éolien avant qu’il ait produit le premier Kilowatt, on se rend compte que l’exploitation du gisement de gaz naturel aurait beaucoup plus de sens.

En fait, le développement récent de cette approche basée sur le EROI a été rendu nécessaire par l’appauvrissement des gisements conventionnels de gaz et de pétrole, résultant en la nécessité de forer en eaux profondes pour de nouveaux gisements ou de mettre en exploitation les sables bitumineux afin de répondre aux besoins pétroliers. Il a aussi été rendu nécessaire suite aux affirmations des promoteurs d’énergies renouvelables) à l’effet que celles-ci sont les seules sources d’énergie à privilégier dans l’avenir.

Á partir de quels seuils une source d’énergie est-elle « énergétiquement » rentable?

Les auteurs et experts ayant collaboré au développement de l’approche EROI s’entendent à l’effet que, lorsque le EROI se situe à un niveau inférieur à 5 ou 7 (selon l’auteur), le rendement que l’on obtient de la mise en exploitation d’une source d’énergie est inférieur au rendement en énergie requis pour la mettre en service et l’exploiter. En effet, le EROI ne tient compte que du coût énergétique de production, mais encore faut-il ajouter la consommation énergétique pour atteindre l’utilisateur finale ainsi que les externalités en termes de consommation d’énergie pour pouvoir atteindre une empreinte énergétique nulle en fin de cycle.  Si l’on considère par exemple l’extraction d’un baril de pétrole, on doit aussi tenir compte du fait qu’au-delà de l’extraction même du pétrole sur le site de production, on doit considérer le fait qu’une fois produit il faut qu’il soit transporté jusqu’à un lieu de raffinage, ensuite raffiné et ensuite transporté jusqu’à l’utilisateur final. Or, la construction d’oléoducs de réseaux routiers de raffineries, etc. requièrent également des dépenses « énergétiques » pour les construire, les aménager et pour remettre l’environnement comme il était à leur fin de vie.

Aujourd’hui, il est généralement reconnu parmi les experts du domaine que la mise en exploitation ou en service d’une source d’énergie ayant un EROI < 5~7 résulte en un appauvrissement énergétique global et ce, même lorsque, au stricte plan financier, le retour sur investissement d’un tel projet pourrait s’avérer justifié à court terme. En d’autres mots, il existe des cas où le conclusions basées sur le EROI sont aux antipodes des conclusions basées sur le EROI.

Qu’entend-t-on quand on fait référence à la  »falaise énergétique » (Energy Cliff)?

Il s’agit d’une représentation graphique de l’énergie nette de chacune des sources d’énergie qui sont exploitées à ce jour et qui permet d’apprécier la « rentabilité énergétique » des nouvelles sources d’énergie qui sont proposées.falaise energetique2

Cette représentation graphique de la métrique énergie nette permet de conclure, par exemple, qu’une source d’énergie ayant un EROI de 20 aura une « efficacité énergétique » de 92% et que 8% de son contenu énergétique sera mis à contribution pour son usage final.

Falaise énergétique pour les sources d’énergie conventionnelles

Le graphique suivant nous présente des valeurs typiques des valeurs de EROI pour des sources d’énergie conventionnelles.

falaise energetique2

Ainsi, il est permis de constater que les sources d’énergie conventionnelles (pétrole, gaz naturel, énergie nucléaire, hydroélectricité,…) s’avèrent des sources d’énergie à haute « efficacité énergétique » et que c’est l’abondance et la disponibilité, à bas prix, de celles-ci qui ont permis à l’humanité d’atteindre son niveau de développement actuel. Il faut également mettre en évidence le fait que les valeurs reportées sur ce schéma sont des valeurs moyennes pour chacune des sources d’énergie et qu’il y a de fortes variations au sein d’une même source. Par exemple, l’énergie nette disponible pour le charbon (et son EROI) sont fonction du lieu de production, de la disponibilité du charbon en surface vs le charbon localisé à des grandes profondeurs,etc. Idem pour le pétrole: le EROI du pétrole extrait dans les gisements marins à grande profondeur est considérablement inférieur à celui du pétrole extrait dans les gisements conventionnels en surface. Il en est de même pour l’hydroélectricité, dont le EROI varie d’un site à l’autre selon son éloignement, les matériaux utilisés pour les remblais,…

Les valeurs moyennes de chacune des sources d’énergie peuvent aussi évoluer avec le temps: En effet, le pétrole extrait au cours des années 40, lorsqu’il était abondant et facile à extraire avait un EROI largement supérieur à 60 alors que comme les gisements facilement exploitables se font plus rares aujourd’hui, le EROI actuel moyen se situe selon certains auteur plutot à 37.

Falaise énergétique pour les sources d’énergie renouvelables

Les promoteurs des sources d’énergie renouvelables soutiennent que l’avenir de l’humanité passe par la mise au rancart des sources d’énergie conventionnelles et que le déploiement à grande échelle de l’énergie éolienne, de l’énergie solaire, des biocarburants saura répondre en totalité aux besoins actuels et à venir des économies développées et en développement. Or, du moins aujourd’hui, les coefficients EROI pour ces nouvelles sources d’énergie se situent selon le schéma ci-dessous:

falaise energetique3

On voit que les experts évaluent les EROI pour l’énergie éolienne et pour les sources d’‘énergie photovoltaïque à des valeurs de 17 et 11, respectivement.

Cependant, ces sources d’énergie sont intermittentes et, lorsqu’on tient compte du fait qu’il faut aménager et tenir en réserve (« backup ») d’autres sources de production pour assurer une alimentation continue pour les usagers et en tenant compte de ce fait de l’énergie requise pour les aménager et les opérer en mode veille, les coefficients EROI pour ces deux sources d’énergie atteignent des valeurs nettement inférieures aux seuils requis. Par conséquent, construire et aménager à grande échelle des parcs de production éoliens ou des parcs de production d’électricité par des sources photovoltaïques résulte en moyenne en un appauvrissement général de l’énergie globale disponible pour répondre aux besoins de l’humanité. À terme, cela signifierait que, si l’on procède uniquement et systématiquement au déploiement de ces sources d’énergie pour satisfaire à tous les nouveaux besoins, il est fort à craindre que l’énergie nette provenant de la production totale globale diminuerait avec le temps.

Un mot de précaution

Il est important de comprendre que les diagrammes ci-haut représentent des moyennes et que chaque site particulier comporte des caractéristiques uniques qui font qu’une analyse rigoureuse doit être effectuée pour déterminer quel est la meilleure solution. Par ailleurs, l’on constate que dans beaucoup de cas une solution comportant plusieurs sources assure un EROI supérieur à celui qui pourrait être obtenu avec une source unique. Enfin, il faut aussi modéliser l’évolution du EROI des différentes sources dans l’avenir, toujours dans le contexte de chaque projet, afin de réellement optimiser les ressources.

Conclusion

L’ingénieur qui est souvent appelé à conseiller les décideurs dans les choix énergétiques à privilégier pour répondre aux besoins industriels et ceux de la population.  Dans ce contexte il se doit d’intégrer dans son analyse la métrique du EROI afin de privilégier les sources d’énergie ayant les « qualités énergétiques » les plus grandes pour répondre aux besoins à long terme d’une communauté dans son ensemble. A contrario, répondre strictement aux « modes du moment » ou meme à une stricte rentabilité économique pour les investisseurs pour la mise en service d’une nouvelle source d’énergie risque d’amener un amenuisement global dans l’énergie nette disponible pour répondre aux besoins futurs de l’humanité.

Références et pour en savoir plus

ERoEI for Beginners – Site Energy Matters

Net Energy Trends – Site Energy Matters

The Energy Return of Solar PV – Site Energy Matters

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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