Équation de Kaya

L'équation de Kaya relie des facteurs du niveau de production par l'Homme de dioxyde de carbone (dans le cadre des interrogations relative à l'effet de serre). Elle indique que le niveau total d'émission peut s'exprimer comme le produit de quatre facteurs : la population, le PIB par habitant, l'intensité énergétique par unité de PIB produite, l'intensité d'émission de CO₂ par unité d'énergie consommée.

Généralités

L'équation de Kaya a été développé par Yoichi Kaya, un économiste de l'énergie japonais, dans son ouvrage Environment, Energy, and Economy : strategies for sustainability (synthèse, avec Keiichi Yokobori, du colloque Energy, and Economic Development (1993 : Tokyo, Japan) Tokyo Conference on Global Environment.

En notant

F : émission humaine mondiale de CO₂ ,

P : population mondiale,

G : PIB mondial et g = (G/P) : PIB per-capita,

E : consommation d'énergie primaire mondiale et e = (E/G) : intensité énergétique mondiale du PIB,

f = (F/E) : contenu en carbone de l'énergie mondialement utilisée

on a

F = E * (F/E)

E = G * (E/G)

G = P * (G/P)

et finalement l'équation est la suivante :

F = P * (G/P) * (E/G) * (F/E) = P * g * e * f

En majuscule les variables extensives, en minuscules les variables intensives.

Usage par le GIEC

L'équation de Kaya a un rôle central dans les développements des rapports du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC):

• la recherche démographique, indépendante de la question du climat, fournit des scénarios d'évolution de la population
• les statistiques économiques et l'économétrie indiquent les tendances en matière d'évolution du PIB par tête, et de la quantité d'énergie par unité de PIB selon les situations économiques,
• les productions de CO₂ par unité d'énergie finale sont connues pour les différentes techniques et filières de production d'énergie.

En fonction des variables imposées (la population qui devrait doubler vers 2050, par exemple), et des objectifs (diviser par deux la production de CO₂, par exemple), on en déduit quelles contraintes pèsent sur les variables libres (PIB, techniques de production d'énergie compatible ou non avec l'objectif, ...).

Le GIEC n'est lui-même qu'un organe de compilation d'études scientifique, son utilisation de l'équation de Kaya témoigne de sa présence dans la littérature scientifique du domaine (Cf. référence infra)

L'AIE fournit maintenant directement, dans son rapport "key world energy statistics", les éléments de l'équation de kaya (par pays et au niveau mondial) : contenu en CO₂ de l'énergie consommée, contenu en énergie du PIB, PIB et population.

Quelques ordres de grandeurs

• population mondiale : de 6,5 à 15 milliards selon le scénario et l'horizon (jusqu'à 2100).
• PIB actuel : environ 60 000 milliards de dollar selon la source et la façon de compter
• Ressources et consommation énergétiques mondiales : environ 11,5 milliards de tonne équivalent pétrole (= 115×10¹⁸ cal =~ 481.5×10¹⁸ joules).
• production de CO₂ : environ 27 milliards de tonnes actuellement^[1];
• le contenu en CO₂ de l'énergie consommée est très variable selon la source d'énergie (en kg par TEP)^[2]
  • 1100 à 1200 pour le coke et le charbon
  • 850 pour les carburants et le pétrole
  • 650 pour le gaz naturel
  • 10 à 50 pour les énergies renouvelables (selon la quantité et la source d'énergie consommée pour récolter, construire...), sauf photovoltaïque dépassant 300 (données et technologie de 2005, ce chiffre étant en baisse rapide)
• consommation d'énergie par unité de PIB : environ 0,21 TEP par millier de dollar (chiffre remarquablement indépendant du niveau de développement, il dépend en revanche du type d'industrie pratiquée : 0,15 au Japon, 0,18 dans l'OCDE, 0,21 au USA, 0,22 en Chine, 0,15 en Amérique latine, 0,18 en Asie...)

Références

Liens externes

• (fr) L'équation de Kaya
• (en) P. E. Waggoner and J. H. Ausubel, A framework for sustainability science: A renovated IPAT identity, PNAS 99 (12): 7860 (2002) article PDF
• (en) Global and regional drivers of accelerating CO₂ emissions MR Raupach et al. [PNAS 10.1073 online early access, May 22, 2007], article PDF
• (en) http://www.worldchanging.com/archives/002952.html
• (en) http://www.computare.org/Support%20documents/Fora%20Input/CCC2006/Sustainable%20Paper%2006_05.htm
• (en) http://www.realclimate.org/index.php?p=164
• (en) Online 'Kaya Calculator'

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