Le mix énergétique, ou bouquet énergétique, est la répartition des différentes sources d'énergies primaires consommées dans une zone géographique donnée.
La part des énergies primaires dans la consommation mondiale, d'un pays, d'une collectivité, d'une industrie est généralement exprimée en pourcentages. Toutes les sources d'énergies primaires sont comptabilisées, notamment celles consommées pour les transports, le chauffage des bâtiments Le mix électrique, avec lequel il ne doit pas être confondu, ne prend en compte que les sources d'énergie contribuant à la production d'électricité ; or l'électricité ne représente que 18,5 % de la consommation finale d'énergie au niveau mondial.
thumb|upright=2.1|Diagramme de Sankey du bilan énergétique des États-Unis en 2015 – à gauche, les sources d'énergie primaire ; en rose, les consommations finales par secteur ; en gris, les pertes de conversion.Source : Lawrence Livermore National Laboratory..
Définitions Le mix énergétique d'une zone géographique (pays, regroupement de pays, subdivision d'un pays) est la répartition de sa consommation intérieure brute d'énergie primaire entre les sources primaires de son approvisionnement ; on trouve aussi des calculs de mix énergétique d'une entrepriseMix énergétique, Novethic.. Le terme anglais "mix" évoque le mélange, la combinaison ; une traduction correcte serait « bouquet énergétique ».
Notion de consommation d'énergie primaire Le bilan énergétique d'un pays trace sous la forme d'un tableau ou d'un graphique (Diagramme de Sankey) l'ensemble des flux d'énergie mesurés depuis l'acquisition des énergies primaires (production locale et importation) jusqu'à la consommation finale, en passant par les conversions d'énergies primaires en énergies secondaires : produits pétroliers obtenus par raffinage du pétrole brut, électricité produite dans les centrales électriques La partie amont d'un bilan énergétique regroupe les approvisionnements en énergies primaires par production locale et par importations, puis en déduit les exportations et les soutes internationales (carburants fournis aux avions et bateaux pour des trajets internationaux), et enfin corrige le résultat (approvisionnements nets) des variations de stocks pour aboutir à la consommation intérieure brute d'énergie primaire. La partie centrale du bilan énergétique retrace les transformations subies par ces énergies primaires (raffinage, production d'électricité) pour aboutir à la consommation finale d'énergie Manuel sur les statistiques de l'énergie (AIE - Eurostat) en français (voir pages 147-150), Agence internationale de l'énergie..
Mix énergétique et mix électrique On rencontre fréquemment une confusion entre mix énergétique et mix électrique. Or les statistiques de l'Agence internationale de l'énergie pour l'année 2017 montrent qu'au niveau mondial l'électricité ne représentait que 18,9 % 2017 de la consommation finale d'énergie (contre 18,5 % en 2015) World : Balances for 2015, Agence internationale de l'énergie, 19 septembre 2017.. ; elle est cependant en forte croissance : sa part n'était que de 13,3 % en 1990 World : Balances for 1990, Agence internationale de l'énergie, 19 septembre 2017.. En France, la part de l'électricité est plus élevée, mais reste très minoritaire : 24,3 % en 2017 (contre 24,7 % en 2015). L'essentiel de la consommation finale d'énergie est celle des transports : 29,6 %, dont 91 % sous forme de produits pétroliers, et celle du chauffage des locaux : la consommation de gaz et de produits pétroliers des secteurs résidentiel et tertiaire représente 16,9 %, sans compter celle de l'industrie ni le chauffage au bois France : Balances for 2015, Agence internationale de l'énergie, 19 septembre 2017..
Imperfections de la notion d'énergie primaire La notion d'énergie primaire était relativement claire et peu contestable lorsque le bilan énergétique ne comprenait quasiment que les sources fossiles et la biomasse, et avant le développement des échanges internationaux ; l'utilisation de ces ressources passait toujours par la combustion, avec des rendements assez proches d'une source à l'autre. Les distorsions introduites par l'hydroélectricité étaient corrigées par la « méthode de la substitution partielle » : l'énergie primaire de la production hydraulique était calculée en lui affectant un rendement de 36 %, de telle sorte que lors des années de faibles précipitations, l'offre totale d'énergie varie peu car la baisse de la production hydraulique était compensée par une quantité à peu près équivalente d’électricité produite au moyen de combustibles.
Mais la part croissante des importations a introduit un premier biais : les produits pétroliers importés sont mis sur le même plan que le pétrole brut, alors qu'ils ont déjà subi les pertes de raffinage ; les pays qui importent une part importante de leurs produits pétroliers ont ainsi, à consommation finale identique, une consommation primaire plus faible que ceux qui produisent ou importent du pétrole brut.
L'énergie nucléaire pouvait assez bien entrer dans ce cadre, puisque son utilisation passe également par la production de chaleur, puis sa transformation en électricité par un cycle thermodynamique. L'AIE applique à la production des centrales nucléaires un rendement de 33 % semblable à celui des centrales à charbon. Cependant, cette référence au charbon a perdu sa pertinence avec le développement des centrales à cycle combiné gaz qui sont actuellement (2018) les principales concurrentes des centrales nucléaires et atteignent un rendement de près de 62 %Centrales à cycle combiné au gaz, EDF..
La notion d'énergie primaire est devenue de plus en plus artificielle et contestable avec l'apparition des énergies renouvelables électriques (hydroélectricité, éoliennes, solaire photovoltaïque) dont l'énergie primaire est convertie directement en électricité sans passer par l'intermédiaire thermodynamique. Il aurait été logique de définir comme énergie primaire l'énergie mécanique de la chute d'eau ou celle du vent, et pour le photovoltaïque la chaleur incidente du soleil ; mais le rendement de leur transformation en électricité est très différent de celui des sources thermiques, et cela aurait fait apparaître des pertes de conversion très élevées. L'Agence internationale de l'énergie a abandonné la « méthode de la substitution partielle » pour se rallier à celle de la « teneur énergétique physique » qui adopte par convention comme énergie primaire de ces sources l'électricité produite, fixant donc arbitrairement un rendement de 100 % pour ces trois énergies. Cela a pour conséquence de réduire fortement la part de ces énergies dans le mix énergétique. D'autres organismes ont effectué des choix différents : l'Energy Information Administration des États-Unis (EIA) a fixé par convention pour ces trois énergies un rendement identique à celui des centrales thermiques : 34 % Approximate Heat Rates for Electricity, and Heat Content of Electricity, site EIA consulté le 29 juillet 2018., ce qui a l'avantage de leur donner une part dans le mix énergétique primaire peu différente de leur part dans la consommation finale d'énergie ; mais les statistiques de l'EIA présentent un inconvénient majeur : elles ne prennent en compte que les énergies commercialisées, et minorent donc fortement la part de la biomasse, qui est largement auto-consommée.
En conclusion, la notion d'énergie primaire est à manier avec précaution, ses imperfections pouvant conduire à des conclusions erronées ; il est préférable de se référer aux statistiques de consommation finale d'énergie, qui sont débarrassées de tous les biais relatifs aux pertes de conversion et à la répartition entre production locale et importations. C'est ce que fait l'Union européenne lorsqu'elle calcule la part des énergies renouvelables pour suivre la réalisation de ses objectifs d'augmentation de cette part : elle la calcule au niveau de la consommation finale brute et non au niveau de la consommation primaireDirective 2009/28/CE du 23 avril 2009 relative à la promotion de l'utilisation de l’énergie produite à partir de sources renouvelables, (voir article 3 page 28), EUR-lex..
La France fournit un bon exemple des distorsions dues aux conventions sur l'énergie primaire : selon les statistiques de l'AIE pour 2015, la part du nucléaire dans la consommation d'énergie primaire était de 46,2 %, alors qu'au niveau de la consommation finale d'énergie l'électricité n'a qu'une part de 24,7 %, dont 77 % de nucléaire ; la part du nucléaire dans la consommation finale n'est donc que de 19,0 %.
Facteurs explicatifs Parmi les nombreux facteurs qui déterminent le mix énergétique d'un pays, les plus importants sont les suivants :
Ressources naturelles Le premier facteur qui influence le mix énergétique est bien entendu la disponibilité de ressources naturelles : les pays qui disposent d'importantes ressources fossiles, hydrauliques, éoliennes, solaires ou de biomasse cherchent à les utiliser afin d'assurer leur autonomie énergétique, qui est l'une des motivations principales de toute politique énergétique. Ainsi, le premier choc pétrolier a suscité dans de nombreux pays développés des efforts de grande ampleur pour échapper à la dépendance au pétrole : programmes nucléaires français et japonais, programmes d'économie d'énergie, développement du chauffage au gaz
Ainsi, les pays qui disposent de ressources hydroélectriques abondantes parviennent parfois à produire la quasi-totalité de leur électricité à partir de cette source d'énergie : Norvège, Islande (hydraulique + géothermie), Brésil, Québec. Les pays disposant de ressources forestières utilisent largement le bois comme combustible : Canada, Suède, Finlande Les pays producteurs de pétrole ont généralement une consommation de pétrole par habitant largement supérieure à la moyenne Ainsi, la consommation intérieure primaire de pétrole atteint par habitant en Arabie saoudite Saudi Arabia : Balances for 2015, Agence internationale de l'énergie, 19 septembre 2017. contre en moyenne mondiale.
Niveau scientifique et technique Un autre facteur déterminant est le niveau atteint en matière de compétences scientifiques et techniques : les techniques les plus novatrices et les plus complexes (Hydroélectricité, nucléaire, éolien, solaire) se sont développées d'abord dans les pays développés : Europe, États-Unis, Japon, Russie puis Chine. Les pays qui disposent de peu de ressources naturelles, mais ont des ressources humaines de haut niveau de qualification se tournent souvent vers l'énergie nucléaire : France, Japon, Corée du Sud, Chine, et plus récemment vers l'éolien, le solaire, le biogaz : Allemagne, Chine
Coûts des énergies Un troisième facteur essentiel est le coût des énergies : coût d'extraction des combustibles fossiles, coûts de transport, coût des investissements dans les moyens de conversion en énergie secondaire : raffineries, centrales électriques, centrales de cogénération, et dans les réseaux de transport et de distribution C'est ainsi qu'aux États-Unis, la mise au point des techniques de fracturation hydraulique permettant l'extraction du gaz de schiste a entraîné une forte baisse des prix du gaz naturel, qui a pu alors évincer progressivement le charbon pour la production d'électricité, entraînant une vague de fermetures de centrales à charbon ; de 2008 à 2017, la production d'électricité à base de gaz naturel a progressé de 44 % alors que celle à base de charbon a reculé de 39 %, et le gaz a dépassé le charbon à partir de 2016 Net generation by energy source: total (all sectors), Energy Information Administration, consulté le 4 août 2018..
Politiques énergétiques