Comprendre la relation entre l’énergie et l’eau

Principes fondamentaux concernant l’eau

Lorsque considéré dans son ensemble, le volume d’eau douce existant sur la planète est suffisant pour soutenir la population mondiale. Néanmoins selon les Nations Unies, alors qu’« il n’existe pas de rareté de l’eau à l’échelle mondiale en tant que tel, un nombre croissant de régions font fasse à des pénuries d’eau  chroniques ».¹ Quelle en est la raison ? Une partie de la raison est des distributions de ressources inégales, telles que des régimes de pluie saisonniers impactés par des sécheresses ou inondations cycliques. Une autre est la demande humaine croissante. Une pénurie peut également se produire lorsque l’eau n’est pas fournie correctement aux personnes qui en ont besoin. Cela est souvent dû à des facteurs humains tels que le traitement de l’eau et l’infrastructure de transport sous-standard, la mauvaise gouvernance de l’eau, l’économie, l’absence de connaissances institutionnelles ou de capacité adaptative, la guerre, la culture ou les impacts sur la qualité de l’eau.

Étant donné qu’une pénurie d’eau peut survenir à tout moment à partir de toute combinaison de ressources, de facteurs de demande ou d’approvisionnement, il est difficile de prévoir quand et où cela se produira.

Les experts soulignent cette complexité comme la raison pour laquelle une approche de gestion de l’eau donnée qui fonctionne dans une région peut ne pas fonctionner dans une autre.² Répondre à la croissance prévue de la demande mondiale d’eau douce nécessitera des solutions locales, tant du côté de l’offre que de celui de la demande. Aucune solution ne répondra à tous les besoins, mais en partageant les meilleures pratiques ou technologies, l’éducation, les investissements d’infrastructure et les politiques pour garantir une eau appropriée à une utilisation appropriée, nous pouvons commencer à traiter les facteurs de pénurie dans une région.

Termes et définitions clés en matière d’eau

De nombreuses définitions, terminologies et unités ont été utilisées dans le domaine de la gestion de l’eau au fil du temps. ExxonMobil suit l’IPIECA-API-OGP « Directives du secteur pétrolier et gazier sur les rapports de durabilité volontaire » 2015 et utilise les définitions suivantes :

Prélèvement : le volume d’eau douce prélevée de toutes les sources pour une utilisation par un site ou un projet

Consommation : la différence entre l’eau source prélevée et l’eau source retournée par un site ou un projet

Utilisation de l’eau : un sens général, colloque, qui se réfère au retrait de l’eau de son emplacement naturel ou la modification de ses qualités suite à l’activité humaine

Eau douce : eau avec une concentration totale en solides dissous (TDS) inférieure à 2 000 milligrammes par litre

Stress hydrique : lorsque l’écoulement annuel total disponible pour utilisation humaine par habitant chute en dessous de 1 700 mètres cubes par personne et par an

Pénurie : lorsque l’écoulement annuel total disponible pour utilisation humaine par habitant chute en dessous de 1 000 mètres cubes par personne et par an

Télécharger IPIECA 2015 pour plus de termes.

Eau et énergie

Au niveau mondial, l’industrie pétrolière et gazière utilise beaucoup moins d’eau que l’agriculture ou la production d’électricité, bien qu’elle puisse être un utilisateur d’eau important au niveau local. Les schémas ci-dessous répertorient des exemples d’utilisation d’eau et d’aspects de qualité à différents stades de la chaîne de valeur du pétrole et du gaz. 

Consommation d’eau douce

L’intensité d’eau douce est la quantité totale d’eau douce nécessaire pour produire une unité d’énergie identique, pour une variété de sources d’énergie et de combustibles de transport.

L’éthanol végétal, comme la plupart des biocarburants, nécessite une quantité importante d’eau pour la production et le traitement, avec une matière première jusqu’à la fin de l’utilisation. Les centrales hydroélectriques nécessitent également des quantités importantes d’eau en raison de l’évaporation et de l’infiltration sous-superficielle des réservoirs. La production d’électricité nécessite de grands volumes d’eau pour le refroidissement, bien que les turbines à gaz soient plus efficaces et nécessitent moins d’eau que les centrales à charbon. Le gaz naturel nécessite relativement peu d’eau. Ceci est vrai pour le gaz conventionnel ainsi que pour le gaz de schiste ou gaz étanche. L’eau supplémentaire nécessaire au cours d’une opération de fracturation hydraulique unique fait peu de différence sur la durée de vie d’un puits et utilise des milliers de fois moins d’eau que ce qui serait nécessaire pour irriguer, récolter et traiter une quantité équivalente d’énergie biocombustible sur la même période. Les sables bitumineux et le pétrole conventionnel ont également des besoins légers en eau.

Utilisation d’eau dans les industries

Les tableaux ci-dessous fournissent un point de vue sur les prélèvements d’eau douces dans divers secteurs économiques au niveau mondial³ et aux États-Unis.⁴ « Agriculture » et « Production d’énergie » sont les deux segments de prélèvement les plus importants, représentant ensemble environ 80 pour cent. L’agriculture représente à elle seule environ deux tiers des prélèvements au niveau mondial, mais diminue à environ 40 pour cent pour les États-Unis et d’autres économies développées, où la proportion d’eau utilisée pour la production d’électricité augmente fortement par rapport à la proportion utilisée pour l’agriculture.

Le secteur industriel, y compris le secteur pétrolier et gazier, représente moins de 10 % des prélèvements d’eau totaux dans les pays aux revenus les plus élevés, bien moins que les besoins en eau pour l’agriculture ou la production d’électricité. Aux États-Unis, où des données plus détaillées sur l’eau sont disponibles, nous constatons que le secteur pétrolier et gazier représente environ 2 % des prélèvements.

Ceci souligne un autre aspect important de l’eau : Elle est essentielle pour fournir de l’énergie, tout comme l’énergie est nécessaire pour fournir de l’eau. C’est ce que l’on appelle le complexe énergie-eau. Par exemple, aux États-Unis, environ 12 pour cent de toute l’énergie générée approvisionne les services d’eau (extraction, transport et traitement). Dans certains États, comme en Californie, ce pourcentage est considérablement plus élevé. En 2010, la quantité d’énergie (611 milliards de kilowatts d’électricité) utilisée pour le pompage, le traitement, le chauffage, le refroidissement et la pressurisation de l’eau aux États-Unis était d’environ 25 % supérieure à celle utilisée pour tous les éclairages résidentiels et commerciaux.⁵

Ainsi, les contraintes d’eau peuvent devenir des contraintes énergétiques, et les contraintes énergétiques peuvent devenir des contraintes d’eau.  La relation est particulièrement claire dans les situations difficiles, telles que la conversion de l’eau salée en eau douce par la dessalement, ou le pompage d’eau à travers des montagnes. Inversement, les améliorations en matière d’efficacité énergétique peuvent réduire la consommation d’eau. Les équipements de production d’électricité nécessitent de grandes quantités d’eau pour le refroidissement. Bien que la quantité d’eau consommée ou prélevée varie selon la technologie de refroidissement de l’usine, l’efficacité de conversion et le type de combustible, il reste vrai que plus d’électricité est produite, plus l’utilisation de l’eau est élevée.

Par exemple, il est intéressant de noter que l’électricité utilisée aux États-Unis nécessite environ 250 gallons d’eau par personne et par jour pour sa production, bien plus de deux fois la quantité d’eau réelle consommée par une personne en une journée.⁶

Sources

1. UNDESA Water for Life Decade. Consulté sur http://www.un.org/waterforlifedecade/scarcity.shtml
2. S.Islam, Y.Gao and A.S.Akanda, “Water 2100: A synthesis of natural and societal domains to create actionable knowledge through AquaPedia and water diplomacy,” in Hydrocomplexity: New Tools for Solving Wicked Water Problems, IAHS Publ. 338, 2010.
3. 2000 Freshwater withdrawal data per U.N. World Water Development Report 2014
4. 2005 Freshwater withdrawal data per U.S. Geologic Survey’s Estimated Use of Water in the United States in 2005
5. Sanders and Webber 2012  “Evaluating the energy consumed for water use in the United States,” http://iopscience.iop.org/1748-9326/7/3/034034/pdf/1748-9326_7_3_034034.pdf
6. C. Fishman, "The Big Thirst," Free Press, New York, 2011, p2