Colloque « Nouvelles Technologies et Energies de demain »

Présentation au sujet: "Colloque « Nouvelles Technologies et Energies de demain »"— Transcription de la présentation:

1 Colloque « Nouvelles Technologies et Energies de demain »
L’avenir du Pétrole Quelles synergies à moyen et long terme entre pétrole et nucléaire ? Pierre-René BAUQUIS Professeur ENSPM (IFP School) Expert auprès de l’Académie des Technologies et de l’OPECST

2 SOMMAIRE Introduction : les fondamentaux du pétrole
Les contraintes de production : les pics du pétrole et du gaz La contrainte climatique : les données fondamentales Pétrole et Nucléaire : quelles complémentarités aujourd’hui et demain Conclusions 1 2 3 4 5

3 SOMMAIRE Introduction : les fondamentaux du pétrole
Les contraintes de production : les pics du pétrole et du gaz La contrainte climatique : les données fondamentales Pétrole et Nucléaire : quelles complémentarités aujourd’hui et demain Conclusions 1 2 3 4 5

4 Les énergies primaires
11 000 Mtoe Since 2003 coal has become the « physical regulator » of the World Energy system. Primary Electricity Nuclear and hydroelectricity 10 000 9 000 8 000 Gas 7 000 6 000 5 000 Oil 4 000 3 000 2 000 Coal 1 000 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Source : BP Statistical Review S 121*1 – July 2007

5 Balance des paiement 2004-2005 (in billion US$)
Have oil transfers only had a limited impact on existing imbalances? Russia 60 / 100 Europe 35 / -50 China 70 / 70 Japan 170 / 130 USA -665 / -750 Middle East 110 / 260 New Industrial Asia 90 / 70 Left column : 2004 Right colum : 2005 (estimate) Source: IMF, OECD

6 Corrélation pétrole / GNP
World Energy in the past was simple: oil was the physical « regulator » GDP Demand for oil

7 USGS F95 and AIE in billions of barrels
Réserves Proven reserves: Gas: 1120 Conventional oil: 1030 billion BOEs, 1/1/2004 ICS 57 / 351 Europe 19 / 49 North America 54 / 49 Middle East 686 / 447 Oil resources: Africa 77 / 82 Asia-Pacific 44 / 96 USGS F95 and AIE in billions of barrels Latin America 96 / 46 There are plenty of reserves. But they are not evenly spread out (oil, in particular). The Middle East holds more than 70% of the world’s proven reserves of conventional oil, Europe only has scant resources (North Sea oil drilling has gone beyond maximum level, as has onshore Lower 48). Middle Eastern countries (which are often OPEC members) have reserves that will comfortably last 50 years. More mature areas are looking forward to fewer than 10 years. Natural gas comes in a variety of forms: reservoirs can conceal dry gas, condensate (hydrocarbons in a gaseous state under reservoir conditions, which liquefy when they emerge into normal atmospheric conditions) and associate gas (in an oil reservoir). Worldwide gas reserves stand at Gm3, or 1120Gbep. So they are roughly at the same level as oil reserves. But they are spread out more evenly: the two key areas (Russia and the Middle East) have about 35% of the reserves each. Proven reserves, however, are only a portion of all potential hydrocarbon resources. In the case of oil, the US Geological Survey believes that proven resources only account for half of conventional oil. Meaning you have to add non- conventional oil such as Venezuela’s extra-heavy or Canada’s asphalt sands. The world can look forward to years of production. At the current pace, proven oil reserves will last 40 years and gas reserves 60. But future production levels will be limited by the conditions of access to resources. Oil: proven reserves cover 40 years of demand Gas: proven reserves cover 60 years of demand CONVENTIONAL OIL Proven reserves Probable reserves Unfound reserves Extra-heavy oil Source: O&G, Cedigaz, USGS 2000 F50, AIE

8 Investissement par secteurs
400000 M$ Others : transport, marketing (estimates) Petrochemical 350000 Refining Exploration/Production 300000 250000 200000 150000 100000 50000 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 Including China and Russia since 2002 Source: IFP & CEG S 801*33 – November 2007

9 Des fondamentaux solides pour le prix du pétrole
Prix du pétrole par rapport au coût de développement des nouveaux projets $/baril 140 Brent Réaction de la demande aux prix du pétrole ? 120 108 $/baril 100 Prix des contrats à terme 80 72 $/baril 60 55 $/baril 65 $/baril Blocks 31, 32… 38 $/baril 40 Pazflor / Usan Tombua Landana 20 Akpo / Moho Rosa 2004 2005 2006 2007 2008(e) 2009(e) Capacité de production mondiale disponible 1,1% 1,5% 2,2% 2,8% 1,5% 2,0-2,5% Prix du pétrole nécessaire pour un taux de retour sur investissement de 12,5 % : Sables bitumineux canadiens Offshore profond/ultra profond 1

10 SOMMAIRE Introduction : les fondamentaux du pétrole
Les contraintes de production : les pics du pétrole et du gaz La contrainte climatique : les données fondamentales Pétrole et Nucléaire : quelles complémentarités aujourd’hui et demain Conclusions 1 2 3 4 5

11 The irreversible decline of Oil productions in the USA
Peak oil is not a theory: it’s a fact… (*) Discoveries are registered as per their initially declared sizes and their timing is « forwarded » by 33 years Source : King Hubbert Updated by Jean Laherrere

12 Excl. non-conventional oils such as Athabasca and Orenoco
Oil and condensate discoveries and worldwide production of liquid hydrocarbons 34 39 29 7 1 16 36 32 20 14 12 13 11 58 47 2 4 5 9 15 23 21 24 26 27 10 30 40 50 60 70 01/05 06/10 11/15 16/20 21/25 26/30 31/35 36/40 41/45 46/50 51/55 56/60 61/65 66/70 71/75 76/80 81/85 86/90 91/95 96/00 2001 - 2004 (*) Gboe/year (5-year average) ‘Classic’ exploration Deep sea (>500m) Kashagan / Shah Deniz Liquid HC production Sources: - Discoveries: IHS (excl. onsh US/Canada and GoM Shelf ) (May 2005) - Production: BP Statistical Review of World Energy (June 2004) (*) 4-year average 2.2 4.7 4.2 1.5 0.9 Excl. non-conventional oils such as Athabasca and Orenoco

13 Various World Oil Profile Forecasts

14 Summary of opinions about "peak oil"
Since June 2006 it can be considered that views about Peak Oil in France have become reasonnably similar : TOTAL : Thierry Desmarest – around 2020 / around 100 Mb/d ASPO France : J. Laherrère – around 2015 / less than 100 Mb/d P.R. Bauquis – around 2020 / around 100 Mb/d IFP : Y. Mathieu – ondulated plateau 20150/2030 – less than 100 Mb/d This point of view is widely different from those among the "optimists" who believe that Peak Oil is not "reserves related" but a political problem : insufficient investments and restrictive policies about investments by OPEC countries, Russia and Mexico : Exxon Mobil – June 2006 – "no sign of peak oil" Aramco – June "no reserve problem" ENI (Maugeri – Early "no foreseeable oil peak" BP : John Browne – May "There is no reserves problem" Mike Lynch (ex MIT) – "similar and above 120 Mb/d" CERA (Cambridge Energy Research Associates) – 2007 study "Denying peak-oil" USGS, DOE, EIA, IEA… IEA started changing their views in 2006 and accentuated this change in 2007 : they now seem to realize that peak oil is not only a political or "above ground" problem but also a geological one.

15 Production mondiale de pétrole Importants pays producteurs de pétrole
La géopolitique et les contraintes locales retardent le développement de nouvelles capacités Production mondiale de pétrole CEI Kazakhstan 07 30(e) OCDE (hors huiles lourdes) Asie 07 30(e) Huiles lourdes Amériques 07 30(e) Canada Venezuela Moyen-Orient 07 30(e) Mb/j 40 Afrique Nigeria Angola Arabie Saoudite Iran Irak 20 Amérique du Sud (hors huiles lourdes) 07 30(e) 07 30(e) 07 30(e) Selon Total, la production mondiale de pétrole devrait atteindre un plafond 95 millions de barils par jour d’ici Le monde est confronté non pas à un problème de réserves mais à un problème de capacité de production. Le déclin des zones matures (Mer du Nord, États-Unis, zones matures d’Amérique Latine et d’Asie) sera compensé principalement par la croissance du Moyen-Orient et des huiles lourdes. Cependant, des contraintes d’ordre géopolitique, environnementales ainsi que des problèmes d’insécurité, pèsent sur la capacité de production. On ne peut pas parler de Peak oil mais plutôt de plateau de production. Il devrait s’établir en-dessous de 95 millions de barils par jour d’ici 2030. Importants pays producteurs de pétrole source : estimations Total 5

16 Une production de pétrole se stabilisant à environ 95 Mb/j avant 2020
Offre de pétrole* Mb/j 100 Condensats et GPL Bruts extra-lourds 80 Pétrole brut conventionnel 60 40 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Le développement des bruts extra lourds nécessite des investissements très importants et soulève des défis environnementaux majeurs (*) : hors biofuels, CTL, GTL

17 La demande de produits pétroliers devra s’adapter à une offre contrainte à environ 100 Mb/j avant 2020 Mb/j 110 Biocarburants 100 Autres* 90 Condensats et GPL 80 70 Bruts 60 50 40 2005 2010 2015 2020 2025 2030 * Autres = GtL + CtL et gains de raffinage

18 SOMMAIRE Introduction : les fondamentaux du pétrole
Les contraintes de production : les pics du pétrole et du gaz La contrainte climatique : les données fondamentales Pétrole et Nucléaire : quelles complémentarités aujourd’hui et demain Conclusions 1 2 3 4 5

19 Atmospheric contributions to greenhouse effect
Halocarb, 12% Water vapor Stratosph. Ozone 55% 13% Other green- house gases N O 2 5% CO Clouds 2 30% 53% CH 4 15% 17% Anthropic (2.8 W/m2) Natural (155 W/m2)

20 Human activities modify greenhouse effect
Carbon dioxyde It is indeed a combution ! Oxygen Years

21 Part des énergies fossiles d’environ 75% à l’horizon 2030
Offre énergétique mondiale Mbep/j* 400 300 200 75% pour les énergies fossiles dont 30% pour le pétrole et 22% pour le gaz 81% pour les énergies fossiles dont 35% pour le pétrole et 21% pour le gaz 100 2005 2010(e) 2015(e) 2020(e) 2025(e) 2030(e) Pétrole Biocarburants Gaz Charbon Nucléaire Biomasse hors biocarburants Hydro Solaire, éolien, autres énergies renouvelables sources : estimations Total * Million de barils équivalent pétrole / jour 16

22 For those who do not believe in Science…

23 SOMMAIRE Introduction : les fondamentaux du pétrole
Les contraintes de production : les pics du pétrole et du gaz La contrainte climatique : les données fondamentales Pétrole et Nucléaire : quelles complémentarités aujourd’hui et demain Conclusions 1 2 3 4 5

24 Bitumes et huiles lourdes
Des projets gourmands en énergie Example: le SAGD, env. 1/3 de l’énergie consommée par le process

25 Besoins énergétiques des filières
CONVERSION ou « UPGRADING » Augmenter le ratio H/C Besoin d’électricité et de gaz pour fabriquer de l’hydrogène Soit pour un procédé delayed coker, 520 scf fuel gas requis par bbl bitume

26 Conclusions

27 L’automobile d’hier et de demain : quelques dates clés
Hydrogène Charbon Electricité Biocarburants 1805 1892 1899 1903 Le premier moteur à explosion fonctionnait à l ’hydrogène: Isaac de Rivaz (Suisse) Le premier moteur Diesel fonctionnait au charbon pulvérisé Brevet de Rudolf Diesel (Allemand) La première voiture à dépasser les 100 km/h était électrique la « jamais contente » de Camille Jenatzy (Belge) Le record mondial de vitesse est obtenu par une Gobron-Brillié à éthanol agricole (177 km/h) (Français) Les technologies automobiles du futur ont presque toutes une longue histoire...

28 Les hydrocarbures liquides : une compacité énergétique inégalée
Air comprimé

29 Les carburants de synthèse ou XTL
Ceux que l'on sait produire aujourd'hui : CTL  FT (ICL) ou Hydrogénation directe du charbon (DCL) GTL  FT … et peut-être un jour "l’homologation du méthane«  BTL  Bio-essences, Bio-diesels et Bio-kérosènes. Ceux que l'on pourrait théoriquement produire demain : BTL  Carbonisation d'hydrogène nucléaire par du carbone si possible ex-biomasse… ou ex CO2 (grand chelem) On notera que la production de CTL ou de GTL émet beaucoup de CO2 : ces filières seront donc lourdement handicapées lorsqu'elles auront à faire face à des coûts d'émission du CO2. Sans captage et séquestration du CO2 leur développement serait condamné à terme (dès 2020 ?). On rappellera que les diverses filières BTL ont des rendements énergétiques nets à l'hectare faibles (objet de multiples calculs et désaccords entre spécialistes : de Stanford à l'Imperial College…). Leur développement sera lié à la possibilité d'accroître ces rendements nets.

30 Le nucléaire peut-il un jour contribuer à améliorer les filières des carburants de synthèse ?
CTL et GTL Actuellement ces procédés n'utilisent pas d'Hydrogène "extérieur". On devrait pouvoir améliorer leurs performances (diminution des émissions de CO2) par apport d'H2 nucléaire. C'est un domaine d'études prospectives non encore défriché (à ma connaissance). BTL Le groupe de travail "biocarburants" de "l’Académie des Technologies" a procédé en 2005 à une évaluation préliminaire des possibilités d'accroître les rendements nets à l'hectare en utilisant de la "chaleur extérieure" ou de "l'hydrogène extérieur". Les premières conclusions étaient que ces apports permettraient de tripler les rendements nets. HTL Filière purement spéculative, à l'état de concept (rejoint l'idée de BTL avec apport d'H2 extérieur).

31 Essences et matières premières pour bio-essences (analyse en pourcent masse)
H2 O2 autres Essences ex-raffineries 86% 14% - Glucose 40% 6,72% 53,29% Cellulose 44,44% 6,17% 49,38% Amidon Lignine(s) 61% 6% 28 à 32% 1 à 5% Plantes herbacées 46% 5,2% 45% 3,8% Plantes ligneuses 48% 5,5% 41% Bois (peuplier) 50% 4% Source : Compilation PR. BAUQUIS

32 Gazoles, kérosène, et matières premières pour Bio-gazoles ou bio-kérosènes (analyse en pourcent masse) C H2 O2 autres Gazoles ou kérosène ex-raffineries 86% 14% - Huile de colza 77% 10% 12,5% 0,5% On voit que les huiles végétales sont beaucoup plus proches des hydrocarbures que les matières premières type sucre ou cellulose : les biodiesels sont de véritables « iso-diesels » alors que les bioessences ne sont pas des essences, mais des substituts oxygénés plus ou moins miscibles avec des essences (alcool, ETBE)

33

34

35 Energies primaires pour les transports en 2000 et 2100
Pétrole 98 25 Biomasse <1 5-10 Nucléaire 60 Autres 100

36 SOMMAIRE Introduction : les fondamentaux du pétrole
Les contraintes de production : les pics du pétrole et du gaz La contrainte climatique : les données fondamentales Pétrole et Nucléaire : quelles complémentarités aujourd’hui et demain Conclusions 1 2 3 4 5

37 Conclusions Le 21e siècle sera l’âge d’or du Pétrole qui connaitra son maximum de production (peak oil) mondiale vers 2020, mais sera encore une énergie majeure à la fin du siècle. Le 21e siècle devrait être celui des mariages des hydrocarbures et du nucléaire : ce seront des mariages avant tout technologiques. Les mariages patrimoniaux seront plus lointains … les « unions libres » seront longtemps dominantes. Les énergies renouvelables pourront, elles aussi, se combiner avec les hydrocarbures et/ou le nucléaire … mais elles joueront le rôle de « liaisons marginales » … sauf percées technologiques majeures, possibles essentiellement pour le solaire.

38 Pour le futur de l'automobile face au "peak oil" et au changement climatique, il y a bien sûr d'autres stratégies possibles…

39

40

41 Total Professeurs Associés