Energie

L’effet rebond et son impact négatif sur les efforts climatiques

Par la rédaction

Le 26/03/2021 et modifié le 16/11/2021

Effet rebond : le défi méconnu de la transition écologique

Dans un futur proche, les voitures, les appareils high-tech, les réseaux mobiles et les habitations afficheront une efficacité énergétique supérieure. On s’attend logiquement à une diminution de l’intensité carbone dans ces domaines. C’est trop vite oublier l’action compensatrice de l’effet rebond, un phénomène craint par les économistes et les climatologues en général.

Sous la contrainte de normes environnementales plus strictes, les fabricants, laboratoires, constructeurs automobiles et autres industriels s’efforcent de développer des technologies plus efficientes d’un point de vue énergétique.

Les économies qui en résultent sont toutefois effacées en grande partie par l’effet rebond. Comment expliquer ce paradoxe ? Et surtout, existe-t-il un moyen de contrer ce mécanisme ?

Définition simple de l’effet rebond

L’effet rebond est à l’origine un concept économique, décrit pour la première fois par le Britannique William Stanley Jevons. Cet économiste du XIXe siècle a analysé la consommation globale de charbon en Angleterre avant et après l’introduction de la machine à vapeur. Cette invention de James Watt constitue à l’époque une grande révolution technologique, puisqu’elle utilise beaucoup moins de charbon, le combustible phare de l’époque, pour produire de l’énergie. L’innovation devait entraîner une baisse de la demande en charbon sur les marchés.

C’est plutôt l’inverse qui s’est produit : la consommation de charbon a continué d’augmenter, portée par les nombreuses applications de la machine à vapeur de James Watt. Au fil des années, ce « paradoxe de Jevons » s’est reproduit à de nombreuses reprises.

Aux États-Unis, la démocratisation des climatiseurs et des machines à laver moins énergivores, censés réduire la pression sur le réseau électrique, a fait grimper la consommation électrique par foyer. Le même phénomène a été observé après le développement des écrans LED à faible consommation ; L’augmentation du nombre d’écrans et de la taille des écrans à compensé la baisse de la consommation qui aurait dû résulter de cette nouvelle technologie moins énergivore.

Dans son livre, William Stanley Jevons attribue l’effet rebond à une adaptation des comportements consécutive à la disponibilité d’une technologie ou d’une ressource plus efficace énergétiquement.

Ce changement, au lieu d’entraîner des économies d’énergies, aboutit à une surconsommation de la technologie ou de la ressource en question.

Des effets directs et des compensations indirectes de l'effet rebond

L’effet rebond se manifeste de manières différentes. On en distingue deux grandes catégories :

Les effets directs

Ces phénomènes apparaissent lorsque le producteur et/ou le consommateur réagit directement à la baisse du prix de la ressource ou de la technologie. Côté clients, l’utilisation du service en question s’intensifie à la suite de la diminution de son coût de fonctionnement. Les économistes qualifient cette corrélation d’effet d’usage.

L’effet de substitution est aussi une manifestation du « rebound effect ». Les consommateurs adoptent ce comportement quand ils voient un bien ou un service plus abordable, et qui peut remplacer une ressource dont les coûts d’utilisation deviennent intenables.

Les effets indirects

L’effet rebond indirect apparaît lorsque les économies générées par la nouvelle technologie sont dépensées dans d’autres produits/services énergivores. Cette catégorie inclut l’effet d’énergie grise : les gains énergétiques sont alors annulés en partie ou en totalité par l’achat d’un matériel neuf, dont la production et l’usage consomment d’énormes quantités d’énergie. L’effet d’énergie grise est d’autant plus marquant quand l’obsolescence programmée oblige le consommateur à remplacer le produit plus souvent.

Une autre forme d’effet indirect intervient lorsque les économies sur la facture énergétique sont réaffectées dans l’achat d’autres services, comme un nouveau smartphone ou un vol longue distance.

Des économies d'énergie remarquables dans tous les secteurs…

L’Accord de Paris contraint ses signataires à réduire drastiquement leurs émissions de CO₂ avec pour objectif d’atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050 et de limiter le réchauffement climatique à moins de 1,5 °C à la fin du siècle.

Dans les faits, cette convention oriente toutes les politiques économiques et énergétiques des pays qui l’ont ratifiée, en plus d’inciter les acteurs technologiques et industriels à développer de nouveaux produits moins énergivores et moins polluants.

De nombreuses avancées ont été réalisées en la matière depuis quelques années. Dans le secteur automobile, par exemple, les voitures d’aujourd’hui affichent une efficacité énergétique largement supérieure aux modèles d’il y a dix ans.

Ce constat s’applique en particulier aux modèles électriques, dont l’autonomie et la puissance ont considérablement augmenté. Menée par des références mondiales comme Tesla, la filière électrique et hybride s’octroie chaque année une part de marché toujours plus grande (21,5 % en 2020 contre 7,6 % en 2019).

Cette quête d’efficience énergétique élevée anime également les autres secteurs de l’économie : les ampoules LED affichent des performances toujours plus élevées et les maisons consomment beaucoup moins d’énergie.

Ces améliorations constantes laissent entrevoir la probabilité d’un découplage entre le PIB et la consommation d’énergie, cette dernière devant en théorie diminuer. Une étude relayée par la revue Renewable and Sustainable Energy Reviews contredit cette thèse.

Au contraire, les statistiques démontrent une stabilisation, voire une augmentation de la consommation en énergie, malgré les progrès réalisés en matière d’efficacité énergétique. La raison de ce décalage tient en une expression : l’effet rebond.

… ruinés par l’effet rebond ou le paradoxe de Jevons

L’effet rebond est avant tout un principe économique, formulé par le Britannique William Stanley Jevons en 1865.

Cet économiste a observé qu’un progrès technologique impactant son efficacité s’accompagne toujours d’une hausse de la consommation des ressources utilisées par cette technologie.

Ce corollaire se vérifie particulièrement dans le domaine énergétique.

Les puces électroniques modernes consomment par exemple jusqu’à 20 % d’énergie primaire en moins. Cette évolution entraîne paradoxalement une hausse de la demande en ces composants essentiels dans tous les terminaux numériques, dont les montres connectées, les smartphones, les ordinateurs portables et casques de réalité virtuelle. Les acteurs du secteur high-tech voient leurs volumes croître de 10 à 50 % chaque année, grâce ou à cause de ces améliorations. La conséquence logique est une hausse de 9 % de la consommation d’énergie primaire de l’industrie IT.

Ce paradoxe se manifeste sous différentes formes selon l’économiste britannique. Si l’amélioration du produit abaisse son coût de fonctionnement, les consommateurs ont tendance à l’utiliser plus souvent et avec plus d’intensité, ce qui donne lieu à l’effet d’usage.

La seconde illustration porte sur l’effet de substitution, qui veut que l’utilisateur remplace prématurément l’ancien équipement quand le fabricant commercialise un modèle plus performant.

L’effet revenu quant à lui qualifie les économies d’argent générées par le nouveau produit augmentant ainsi le pouvoir d’achat du consommateur, qui cherche ensuite à dépenser plus dans d’autres activités énergivores comme les voyages et les loisirs.

Selon l’équipe du professeur Paul Brockway, auteur de l’étude, le paradoxe de Jevons appliqué au monde énergétique annule jusqu’à la moitié des économies générées par les technologies plus efficientes.

Il suffit de voir les chiffres de la consommation énergétique mondiale, qui a plus que doublé entre 1973 et 2018, avec une hausse de 2,1 % par an en 2017 et de 2,3 % en 2018.

Ironiquement, il aura fallu une pandémie meurtrière qui a mis au supplice toute l’économie mondiale pour voir une baisse de 6 % de la consommation en énergie primaire en 2020.

Des exemples révélateurs de l’effet rebond en écologie

L’effet rebond est au départ décrit comme un concept économique. Toutefois, ses manifestations les plus évidentes touchent aux questions liées à l’environnement et à l’efficacité énergétique.

1/ Dans l’industrie automobile

Une influence mineure sur la demande en carburant

Sous la contrainte de réglementations plus strictes en matière d’émissions de CO₂, les constructeurs accélèrent le verdissement de leur production. En Europe, les modèles thermiques seront interdits à la commercialisation à partir de 2035. La Chine et certains États des États-Unis se calent sur le même calendrier. La Suède est en avance sur ses voisins : le Royaume va bannir les véhicules essence et diesel dès 2030. Sur le papier, ces ambitions environnementales sont des plus louables, connaissant l’empreinte carbone de l’industrie automobile et du parc roulant.

Néanmoins, des scientifiques s’interrogent sur les effets à long terme de cette transition. La chute de la demande en combustibles fossiles annoncée depuis la montée en puissance de la filière hybride et 100 % électrique n’a pas encore eu lieu. En France, la part de marché du gazole a même augmenté en 2020, malgré le plan de relance et l’essor rapide des voitures électriques. Sans tenir compte de la baisse exceptionnelle due à la pandémie l’année dernière, la consommation de carburant fossile est restée stable depuis près de deux décennies. Le succès commercial des SUV, qui représentent 36 % des modèles neufs vendus en France, n’améliorera pas la situation.

La fumeuse question des polluants

La forte croissance de la filière hybride et électrique devait aussi permettre la baisse des polluants atmosphériques issus des carburants fossiles. Les données du CITEPA (Centre interprofessionnel technique d'études de la pollution atmosphérique) semblent confirmer ces prévisions. Depuis 1992, les concentrations des particules PM2,5 et PM10 diminuent de façon régulière. Les rejets de dioxyde d’azote (NO₂) suivent la même trajectoire. Toutefois, ces chiffres montrent uniquement la partie visible de l’iceberg. Dans les faits, le CITEPA, un organisme qui serait soutenu par les industries pétrolières et chimiques, ne publie pas les données concernant les nanoparticules et les particules ultrafines (O,1 micron de diamètre).

Cette omission volontaire fausse ses conclusions et induit le public en erreur. Il suffit de voir la courbe toujours en hausse des victimes de maladies respiratoires, les pathologies cardiovasculaires et les cancers causés par la pollution de l’air. Chaque année, plus de 40 000 Français meurent des suites d’une trop forte exposition aux particules fines, d’après l’agence Santé publique France. 7 000 décès annuels seraient imputables au NO₂. Une autre étude réalisée par l’université Harvard, en collaboration avec trois universités britanniques, avance une estimation encore plus effrayante. La pollution atmosphérique serait à l’origine de près de 100 000 morts prématurées en France chaque année.

Une intensité carbone grandissante

Les gains en émissions de CO₂, autre argument en faveur des modèles électriques, sont à peine perceptibles. En 2019, le transport routier reste le plus grand émetteur de gaz à effet de serre, avec 127,7 Mt de CO₂ rejetées dans l’atmosphère. La part des automobiles électriques et hybrides s’élève à 7,6 % cette année-là, avant de bondir à 21,5 % en 2020. Pour les économistes et les climatologues, la constance des émissions de CO₂ et des polluants atmosphériques s’explique par une seule et même raison : l’effet rebond.

La durabilité de la mobilité électrique est aussi contestable, si l’on considère la pression qu’elle exerce sur les ressources naturelles stratégiques. Même en cas de baisse remarquable de la consommation de carburant, le gain énergétique et environnemental est masqué par l’explosion de la demande en lithium, cobalt, étain, acier et autres terres rares. L’extraction de ces minerais et leur transformation génèrent d’énormes quantités de pollution (particules fines et CO₂), tout comme la construction, l’assemblage et le transport des voitures électriques.

Plus de pression sur les infrastructures énergétiques

Des études réalisées entre 2010 et 2019 sont unanimes sur la question : l’énergie grise d’un véhicule hybride ou thermique dépasse de loin celle d’un modèle thermique. La production d’une auto « Zéro émission » génère en outre deux fois plus d’émissions de CO₂ qu’un véhicule essence ou diesel. Le cabinet Carbon 4 estime qu’une voiture électrique compense sa fabrication très polluante à partir de 30 000 ou 40 000 km parcourus. Les propriétaires de ces véhicules doivent ainsi prolonger leur utilisation, s’ils veulent profiter de leur efficacité énergétique et leurs faibles niveaux d’émissions de CO₂ et de particules fines.

Paradoxalement, le gain énergétique offert par la mobilité durable rajoute plus de pression sur les infrastructures électriques publiques. L’État, les collectivités et les entreprises doivent investir dans des infrastructures de recharge plus denses et plus polyvalentes. La production électrique globale doit aussi suivre la demande. Au final, le bénéfice énergétique individuel de la mobilité durable s’échange, par effet rebond, contre une appréciation visible des besoins énergétiques au niveau régional ou national.

2/ Le casse-tête du réseau 5G

La France ouvre ses premières fréquences 5G en 2020. Un an après, le déploiement du réseau accélère chez Orange, Free et Bouygues Telecom. Ces opérateurs annoncent à l’été 2021 plus de 28 000 antennes 5G sur le territoire. Les débats autour des risques sanitaires et environnementaux de cette technologie ont commencé bien avant le lancement de cette technologie.

Tout, ou presque, a été dit sur son caractère potentiellement cancérigène, les perturbations engendrées par la puissance des champs électromagnétiques et les troubles des yeux, du système nerveux et des couches superficielles de la peau. L’Anses clôt le débat, en réfutant tout risque avéré du 5G sur la santé. Ce compromis est loin d’être acquis sur la question énergétique.

L’utopie de la sobriété numérique

D’un côté, les défenseurs de cette grande innovation pointent son efficacité énergétique. À volume de données équivalent, la 5G consommerait deux fois moins d’électricité que la 4G. Cet avantage compétitif atteindra un facteur 10 dès 2025 et 20 à l’horizon 2030. Les opérateurs prônent aussi l’intelligence des infrastructures 5G.

Grâce à leur capacité à détecter les appareils compatibles, elles se mettent en mode veille en l’absence d’utilisateur. Ces antennes peuvent aussi délivrer de plus gros volumes de données à un plus grand nombre de clients. Sur le papier, la 5G respecte parfaitement les considérations écologiques et techniques des consommateurs et de l’État.

Dans les faits, la 5G modifie le comportement des utilisateurs et génère par la même occasion un effet rebond. Ayant plus de débit, plus de capacité réseau et moins de latence, les clients du réseau surfent davantage sur les sites de streaming vidéo haute résolution et les plateformes de jeux vidéo en 4K. L’usage de la réalité augmentée et virtuelle s’intensifie également.

Entre 2020 et 2021, le trafic de data mobile en France a bondi de 46 %. L’élargissement des zones de couverture 5G accentuera cette croissance. Au niveau mondial, les opérateurs anticipent 580 millions de nouveaux forfaits 5G souscrits avant la fin de l’année, puis 3,5 milliards en 2026.

Une efficacité énergétique contestable

Cette « révolution » ne fait pas que des heureux. En Corée du Sud, les volumes de données consommés par les clients ont triplé en quelques semaines, lors du déploiement de la 5G en 2019. Selon l’équipementier Ericsson, ce réseau multipliera par 5 la consommation de données d’un utilisateur sur cinq d’ici 2025.

En conséquence, les opérateurs mobiles multiplieront par 2,5 ou 3 leur consommation énergétique. Pour avoir une idée, rien qu’en France, ces nouvelles habitudes seront responsables de la hausse de la consommation électrique de 2 %. Cette trajectoire est à l’opposé de l’objectif visé avec la 5G, un réseau pensé pour réduire la consommation en énergie de la téléphonie mobile.

Un impact environnemental alarmant

Sur le plan environnemental, la 5G obligera des millions d’utilisateurs à acheter des smartphones compatibles. Entre 40 et 50 millions de terminaux sont concernés par cette mise à niveau en France. Les besoins se chiffrent en milliards de téléphones dans le monde. Soit autant d’objets high-tech à équiper de composants fabriqués à partir de 70 matériaux différents, comme le plastique, le verre, l’étain, l’or, le tungstène, le cobalt, le tantale et les terres rares.

Connaissant la pression exercée par l’industrie de la tech sur les filières extractives, la menace d’un épuisement des ressources est bien réelle. La fabrication de smartphones s’approprie à elle seule 10 % de la production mondiale de cobalt. 63 % des émissions carbone du numérique interviennent durant la production des équipements. Cette étape est aussi responsable de 75 % de l’épuisement des ressources abiotiques du secteur et de 83 % de sa consommation en eau.

On en revient donc au même paradoxe : la 5G en elle-même constitue une grande avancée technologique, dans un monde toujours plus dépendant à la connectivité. Cependant, la surconsommation de cette innovation exacerbe les tensions, déjà inquiétantes, sur les réseaux électriques et sur l’empreinte carbone et environnementale du numérique.

L’utilisateur au cœur des stratégies d’atténuation de l’effet rebond

Le problème de la 5G ne provient pas de sa conception, ni de son fonctionnement. Les défis environnementaux et énergétiques soulevés par ce réseau sont avant tout liés à la façon dont les consommateurs comptent l’exploiter. Les opérateurs en sont convaincus. Selon eux, l’empreinte carbone du numérique incombe pour 56 % aux usages et pour 44 % à la fabrication des infrastructures et des terminaux. Ce point de vue ne fait pas l’unanimité. L’ADEME, le Shift Project et plusieurs organisations parlent plutôt de « créations de consommation par l’offre », une manière de pointer la responsabilité des opérateurs.

Selon eux, les forfaits qui offrent toujours plus de data poussent la population à consommer encore et encore. Alors qu’un utilisateur consomme en moyenne 10Go par mois les opérateurs n’hésitent pas à proposer des abonnements avec 100 ou 200 Go disponibles. Les utilisateurs se connecteront davantage aux plateformes de streaming en 4K ou en 8K et privilégieront les communications en FaceTime et les visio, par exemple.

Les opérateurs doivent ainsi participer à la sensibilisation du public sur les usages « responsables » de la 5G. Dans cette optique, les FAI et les entreprises télécoms indiqueront l’impact carbone des activités numériques de chaque client sur leur facture mensuelle ou annuelle, à partir de janvier 2022. L’État et les régulateurs espèrent que cette mesure incitera les consommateurs à plus de sobriété numérique et diluera en même temps l’effet rebond attribué au déploiement de la 5G.

Cette stratégie, où les consommateurs jouent le rôle-titre, est à répliquer dans tous les autres secteurs en transition écologique qui subissent un effet rebond.

Solutions pour neutraliser l’effet rebond

Autre anomalie : la montée en puissance des énergies propres et renouvelables a peu d’impact sur le mix énergétique global. En 2018, les énergies fossiles issues du charbon, du pétrole et du gaz naturel représentent toujours 67 % de la consommation totale et 84,3 % de la production mondiale.

Les EnR (énergies renouvelables) dépassent à peine 11 % du mix énergétique, une part loin d’être suffisante pour peser sur l’efficacité énergétique globale.

Ces données signifient-elles que les milliards d’investissements engloutis dans ces technologies moins énergivores n’ont servi à rien ? On est tenté de répondre par l’affirmative au regard de la situation énergétique actuelle. Une analyse plus poussée du contexte permet toutefois de dresser une conclusion plus nuancée.

Oui, les équipements plus efficients et moins polluants commercialisés ou en cours de développement présentent un réel intérêt d’un point de vue écologique et environnemental.

De même, les lois et réglementations soutenant le déploiement à grande échelle de ces technologies sont plus que nécessaires. Le réel problème réside dans la perception que l’on a actuellement de la consommation en énergie.

Dans l’imaginaire collectif, le bilan énergétique se limite aux factures mensuelles de gaz, d’électricité et de chauffage. Mais il englobe aussi l’énergie grise des outils et appareils électriques et/ou numériques utilisés au quotidien. Sans oublier les dépenses inhérentes à internet, aux voyages, aux loisirs et aux autres déplacements professionnels ou personnels.

Toute politique énergétique respectueuse de l’environnement doit considérer la consommation dans son ensemble pour être réellement bénéfique. Le plus grand défi consiste toutefois à convaincre l’opinion publique sur les enjeux de la réduction du bilan énergétique global.

Les chercheurs de l’Université de Leeds soulignent l’importance de cette barrière « psychologique » dans les comportements faussement écologiques des consommateurs. Sur la base des études qu’ils ont passées au crible, Paul Brockway et ses collègues constatent la répétition des gestes de compensation après un achat éco-friendly.

Une personne qui a l’habitude de recycler ses déchets et de se rendre au travail en vélo se permet souvent de voyager en avion ou d’acheter un gadget électronique dernier cri.

L’annulation de l’effet rebond dépend donc en grande partie de l’engagement des consommateurs en faveur d’un modèle de consommation plus sobre et plus responsable.

Autrement dit, tout le monde a la responsabilité de modérer ses besoins en énergie, soit en établissant des limites, soit en réduisant sa consommation.

Le défi qui attend les décideurs politiques sur la question est immense. Faut-il pour autant attendre ces incitations avant d’agir ?

La clé de l’effet débond – l’inverse de l’effet rebond – se trouve en chacun de nous.