La bonne équation pour réduire massivement les émissions de CO₂

Le 16 mars dernier, l'Agence internationale de l'énergie a dévoilé ses premières estimations pour les émissions de CO₂ énergétique en 2015 : pour la deuxième année consécutive les émissions mondiales ont été stabilisées, alors même que la croissance économique avait été de plus de 3% par an, en 2014 et en 2015.

Cela signifie donc que l'« intensité carbone » du produit mondial - soit la quantité de CO₂ par unité de PIB - a diminué de 3% par an pendant deux années successives. C'est un bon résultat, mais à l'avenir il faudra encore mieux faire.

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Trois ensembles de facteurs expliquent l'évolution constatée : d'abord, la faible augmentation de la consommation d'énergie, seulement +1% en 2014 ; ensuite, la montée en puissance des énergies renouvelables, récemment saluée par deux rapports, celui de l'IRENA (International Renewable Energy Agency) pour le monde et celui de l'Agence européenne de l'environnement pour l'Europe ; enfin, et peut-être surtout, le recul du charbon en Chine et aux États-Unis. Dans ce dernier pays, pour la première fois en 2015, les centrales au gaz l'ont emporté sur les centrales charbon dans la production d'électricité.

Un assez bon résultat donc puisque ce taux de décarbonation du produit mondial est très au-dessus de celui mesuré entre 2000 et 2014 (1,3% par an). Ce taux permettrait, s'il était maintenu jusqu'en 2030, de respecter les objectifs de l'Accord de Paris pour les grandes économies du G20. Mais on sait aussi qu'il est très insuffisant pour atteindre l'objectif visant à contenir le réchauffement global « nettement en dessous de 2°C », comme le stipule le même accord.

Pour ce faire, et si la croissance mondiale se maintenait à 3% par an, il faudrait passer à la vitesse supérieure et atteindre un taux de décarbonation du PIB de plus de 6 % par an.

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6% par an, un tel taux n'a jamais été atteint par le passé. Dans la décennie 1990, la décarbonation du PIB a atteint 3% par an en Allemagne au moment de la réunification, ainsi qu'au Royaume-Uni dans le contexte de la « ruée sur le gaz ». Plus récemment, les progrès du gaz (de schiste) aux États-Unis ont permis d'atteindre des taux équivalents sur les dix dernières années. La France détient probablement un record dans ce domaine avec, dans la décennie 1980 et lors du déploiement rapide du parc électronucléaire, un taux de près de 5% par an. Mais on le voit, toutes ces occurrences ont été localisées et exceptionnelles. La décarbonation globale et durable à plus de 6% par an constituerait-elle donc une « mission impossible » ?

La première hypothèse serait celle du freinage volontaire de la croissance : si la croissance mondiale était nulle, un taux de décarbonation du produit de 3% par an permettrait de réduire suffisamment rapidement le niveau des émissions mondiales. Mais ce n'est évidemment pas une option. On doit bien s'attendre à un ralentissement de la croissance dans les pays du Nord comme dans les pays émergents atteignant une certaine maturité économique, à partir d'un revenu moyen annuel d'environ 15.000 dollars par habitant. Mais la croissance mondiale zéro serait une catastrophe pour les autres pays en développement.

Il faut à ce stade aller un cran plus loin dans la démarche analytique, car la décarbonation du produit est le résultat de deux effets qui devront être activés simultanément dans la transition : la maîtrise des consommations d'énergie, qui doit permettre de réduire l'intensité énergétique du PIB, et le développement de sources d'énergie bas carbone en remplacement des énergies fossiles, qui permettra de réduire l'intensité en carbone de l'énergie consommée. On redécouvre ici la fameuse « équation de Kaya » (voir l'encadré ci-dessous), du nom du chercheur japonais qui l'a introduite. Selon cette équation, le taux de variation des émissions est égal à celui de la croissance économique, moins les gains d'efficacité énergétique, moins les gains de décarbonation de l'énergie : 3% (croissance) - 3% (efficacité) - 3% (énergies bas carbone) = - 3% (réduction des émissions), voilà ce que serait, selon la démarche du professeur Kaya, la recette pour le bon accomplissement de l'Accord de Paris.

Cela est sans doute plus facile à dire qu'à faire, surtout qu'il ne s'agit là que de valeurs moyennes pour le monde. Chaque pays devra effectuer son propre dosage efficacité/décarbonation, en fonction de ses objectifs, ses contraintes, sa croissance et ses dynamiques propres. Mais deux choses sont certaines : premièrement, la décarbonation mondiale suppose un effort sur la durée dans les deux domaines et, deuxièmement, c'est un effort sans précédent historique. La transition énergétique sera bien une rupture.

Équation de Kaya et réduction des émissions

- Introduite dans les années 1980 par Yoichi Kaya, l'équation du même nom est une identité mathématique simple qui permet d'expliquer les variations des émissions de CO₂ comme résultant de plusieurs facteurs. À un premier niveau, on considère d'une part le PIB, d'autre part la quantité de CO₂ émise par unité de PIB, encore appelée « intensité carbone du PIB » :

- On en déduit qu'en rythme annuel, la variation des émissions est égale à la somme du taux de croissance économique et du taux de (dé) croissance de l'intensité carbone :

- À un second niveau, on décompose l'intensité carbone du PIB à son tour en deux facteurs, la quantité d'énergie par unité de PIB, ou « intensité énergétique du PIB », et la quantité de CO₂ par unité d'énergie, ou « intensité carbone de l'énergie » :

- On en déduit qu'en rythme annuel, le taux de variation des émissions est égal à la somme du taux de croissance économique, du taux de variation de l'intensité énergétique, qui décroît lorsque l'efficacité augmente, et du taux de variation de l'intensité carbone de l'énergie :

- On comprend alors comment l'augmentation de l'efficacité énergétique et le développement des énergies bas carbone (décarbonation) peuvent permettre de réduire les émissions, malgré l'effet d'entraînement de la croissance économique.

Par Patrick Criqui, Directeur de recherche au CNRS, Université de Grenoble Alpes
La version originale de cet article a été publiée sur The Conversation