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Le Taux de Retour Energétique, un indicateur pour comprendre les énergies

Taux de retour energétique - Image par Gerd Altmann

Energie

Le Taux de Retour Energétique, un indicateur pour comprendre les énergies

Par la rédaction

Le 09/11/2020 et modifié le 09/03/2021

Plusieurs critères permettent de comparer les différentes énergies utilisées par l'Homme, comme le pétrole, le solaire, le gaz ou le nucléaire. 

Leurs sources par exemple – fossile ou renouvelable – mais aussi leurs émissions de GES (Gaz à effet de Serre). D'autres indicateurs donnent également la possibilité de les différencier, à l'instar du TRE, le taux de retour énergétique.

Le TRE ou l'évaluation du rapport entre énergie récupérée et énergie dépensée

Le TRE ou taux de retour énergétique est l'équivalent des acronymes anglais EROI ou EROEI, tous deux utilisés pour raccourcir l'expression Energy Return On (Energy) Investment. Cet indicateur précise, pour une énergie, le rapport entre la quantité récupérée en fonction de celle dépensée pour sa production.

Popularisé dans les années 1980 par le scientifique et économiste Charles Hall, le concept de TRE part d'un postulat simple : l'Homme est dans l'impossibilité de créer « de manière naturelle » l'énergie dont il a besoin. Pour produire de l'énergie et pour pouvoir l'utiliser, les hommes doivent en effet recourir au préalable à l'énergie.

Les différentes étapes ainsi que les nombreux outils nécessaires à l'exploitation gazière ou pétrolière justifient par exemple ce raisonnement lié au TRE. 

L'énergie disponible auprès d'un gisement pétrolier ou gazier n'est pas tout de suite exploitable en l'état. Pour forer le puits, pour en récupérer le gaz ou le pétrole, pour le transformer, pour le transporter ou pour le stocker avant de l'utiliser, l'Homme a en effet besoin d'énergie.

Sans énergie, il est en effet inconcevable de bâtir des raffineries, d'installer des pipelines ou tout simplement de nourrir les équipes humaines chargées d'intervenir tout au long de la chaîne d'exploitation du gisement. Cet ensemble de dépenses en énergies est donc quantifié pour les besoins du calcul du TRE.

L'évaluation du taux de retour énergétique est finalement représentée comme suit :

TRE = Énergie récupérée / Énergie consommée et dépensée

 

Pourquoi utiliser cet indicateur ?

Le TRE est une variable permettant de se faire une idée du niveau des avantages apportés par l'exploitation d'une énergie. Cet indicateur peut également servir de base aux acteurs du secteur énergétique afin d'apprécier chaque énergie selon son TRE, ceci pour avoir une vision à long terme et pour mieux orienter leurs stratégies.

Le taux de retour énergétique est aussi une variable dont l’intérêt est certain à cette heure où la transition énergétique est mise en place dans la majorité des nations. Grâce à cet outil, et à la médiane des émissions de CO2 par technologie productrice d’électricité les gouvernants peuvent en effet mieux cerner l'ensemble des facettes de chaque énergie, une démarche leur permettant de prendre les bonnes décisions politiques.

 

Emission CO2 par technologie productrice d electricite

 

Plus le TRE d'une énergie est élevé, plus son exploitation est pertinente

 

Le cas des Agrocarburants

En revanche, si le TRE est juste de 1, l'énergie récupérée durant l'exploitation est donc équivalente à celle consommée pour la production

Lorsque ce TRE passe en dessous de 1, l'exploitation de cette énergie est tout simplement illogique, les contreparties récupérées étant en effet bien moindres par rapport aux ressources déployées.

En amont de l'exploitation d'une énergie, une évaluation du TRE devrait ainsi être une indication révélatrice du bien-fondé ou non de chaque projet. Une telle démarche faisait d'ailleurs défaut par le passé, quand les agrocarburants de première génération ont connu un engouement bien trop rapide. 

Ces carburants dits bio découlent en effet de la transformation de produits destinés traditionnellement à l'alimentation. Non seulement leur exploitation agricole est à l'origine d'un dégagement de GES, mais leur transformation en carburant a également initié une fluctuation des cours à l'échelle mondiale. A posteriori, lorsque le TRE de ces biocarburants de première génération est évalué, certains spécialistes le quantifient à juste un peu plus de 1, quand d'autres l'évaluent même à en dessous de 1, d'où le désintérêt pour cette filière.

 

Bon à savoir sur le taux de retour énergétique

- Le mode de calcul du TRE : comment comptabiliser les dépenses en énergie ?

Aucun véritable consensus n'est pour le moment trouvé pour le calcul du TRE. Si la formule faisant le rapport entre énergie récupérée et énergie dépensée fait l'unanimité chez les scientifiques, c'est autour des nombreuses données à prendre ou non en compte pour quantifier l'énergie consommée que les divergences sont notées. Cette question est ainsi non résolue à ce jour.

La publication des scientifiques Pedro Prieto et Charles Hall illustre cette difficulté à réaliser le calcul du TRE. Dans leur étude autour des performances du photovoltaïque en Espagne, les auteurs donnent tout simplement 2 valeurs TRE pour cette énergie :

– TRE du photovoltaïque = 8,3, quand certaines dépenses en énergie sont minimisées.

– TRE du photovoltaïque = 2,5, lorsque l'ensemble des coûts en énergie sont pris en compte dans le calcul.

- Des tendances générales pour les valeurs du TRE.

Le TRE fluctue donc en fonction des dépenses en énergie comptabilisées dans le calcul. Malgré ces différences de points de vue, une tendance générale se dégage autour des valeurs calculées :

– TRE élevé pour les combustibles fossiles, comme le charbon, le gaz ou le pétrole = entre 40 et 80

– TRE faible pour les autres combustibles fossiles, comme le schiste bitumineux, ainsi que pour les énergies renouvelables, comme l'éolien ou le photovoltaïque = entre 5 et 20

– TRE élevé pour l'énergie hydroélectrique = de 11 à 250

- Le TRE tend à diminuer dans le temps pour chaque énergie.

Le TRE varie également au fur et à mesure qu'une énergie est exploitée.

Ce principe est tout à fait cohérent lorsque l'énergie concernée est de type non renouvelable. Quand l'ère de l'extraction du pétrole a commencé par exemple, le TRE était évalué au minimum à 100 selon les scientifiques, car les gisements étaient facilement accessibles, moyennant des dépenses moindres en énergie alors que la production était maximale tant en qualité qu'en quantité.

Avec le temps, les réserves de pétrole se réduisant, l'homme est de plus en plus contraint à extraire cette énergie dans des gisements à la fois profonds et difficiles d'accès. 

Les infrastructures et les efforts à déployer deviennent alors plus conséquents, alors que le pétrole récupéré est souvent de moins bonne qualité et d'une quantité moins importante.

Aujourd'hui, le TRE du pétrole se serait ainsi réduit pour passer à 40 maximum.

Ce principe pourrait également correspondre aux autres types d'énergie, dont celles renouvelables. Les sites à la fois proches des utilisateurs, exposés à un ensoleillement maximal ou à un vent optimal, et très faciles d'accès sont choisis dans un premier temps pour accueillir les parcs solaires ou éoliens. 

Les premières infrastructures coûtent ainsi moins en énergie pour bâtir ces parcs et les relier au réseau situé assez proche des agglomérations. 

Au fur et à mesure que le besoin augmente, les parcs vont être plus éloignés des villes et être installés sur des sites où l'accès devient plus difficile. L'énergie dépensée devient alors plus importante, d'où la réduction du TRE.

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