Modèle de la demande d’énergie et des émissions

Description du modèle

Les projections de la demande d’énergie du rapport AE 2023 proviennent du modèle ENERGY 2020. Ce modèle hybride de l’économie énergétique simule la façon dont les technologies liées à l’offre et à la demande d’énergie évoluent en fonction de nombreux facteurs comme l’activité économique, les prix de l’énergie, les décisions des ménages et des entreprises et la politique climatique. Il intègre une foule de types de données passées, notamment sur l’offre et la demande d’énergie, les caractéristiques de la technologie et du marché, les prix de l’énergie et les préférences des consommateurs, à partir desquelles il produit des projections sur la façon dont la filière énergétique pourrait évoluer selon différents scénarios.

Figure DE.1 – Aperçu du modèle de la demande d’énergie et des émissions

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Même si ENERGY 2020 comprend autant des modèles de l’offre d’énergie que des modèles de la demande, AE 2023 n’utilise que certains de ses modèles de l’offre, comme celui pour l’hydrogène. Les projections de l’offre d’autres combustibles (p. ex., pétrole brut, gaz naturel, électricité) proviennent d’autres modèles. La présente section porte sur la méthodologie qui sous-tend le modèle de la demande d’ENERGY 2020 (en anglais). Le site Web d’ENERGY 2020 contient des renseignements détaillés sur ce modèle, y compris les équations qu’il utilise.

Les principaux intrants et extrants du modèle de la demande d’ENERGY 2020 sont résumés dans le tableau DE.1. Les intrants comprennent des données historiques, des hypothèses et des données d’autres modèles du système de modélisation d’Avenir énergétique. Les extrants sont liés à la demande d’énergie, aux changements technologiques et aux émissions.

Les intrants macroéconomiques, comme les projections de l’activité économique, les taux de change et l’inflation, sont élaborés par une société d’experts-conseils en macroéconomie. La section Données macroéconomiques à la fin du présent document contient plus de renseignements à ce sujet.

Tableau DE.1 – Principaux intrants et extrants du module de la demande d’ENERGY 2020

Les données historiques sur l’énergie proviennent de nombreux ensembles de données, dont celui de Statistique Canada portant sur l’offre et la demande, la base de données complète sur la consommation d’énergie de Ressources naturelles Canada, ainsi que des renseignements provenant d’Environnement et Changement climatique Canada (« ECCC »), de Ressources naturelles Canada et de diverses sources de données provinciales.

Méthode et structure du modèle de la demande

ENERGY 2020 établit des projections annuelles de la demande d’énergie pour chacune des dix provinces et chacun des trois territoires du Canada. Il inclut environ 50 sous-secteurs de l’économie qui sont réunis en quatre regroupements sectoriels : résidentiel, commercial, industriel et transport. ENERGY 2020 utilise la même approche et la même méthode de modélisation pour chacun des secteurs, établissant ainsi la demande d’énergie à partir des besoins en énergie du réseau.

Le modèle estime la demande d’énergie en fonction de l’utilisation, par les ménages et les entreprises, de technologies consommatrices d’énergie pour répondre à leurs besoins. La demande d’énergie dans chaque secteur est liée à un « déterminant » économique qui oriente son activité, comme la surface utile des bâtiments résidentiels et commerciaux, les produits industriels dans le secteur industriel (p. ex., tonnes d’acier pour le secteur sidérurgique) et les kilomètres parcourus dans le secteur des transports. Les besoins en énergie du réseau varient en fonction de l’évolution des déterminants économiques. Le tableau DE.4 présente les sous-secteurs et les déterminants économiques.

Les projections de la demande d’énergie de chaque sous-secteur économique sont basées sur l’utilisation finale (p. ex., chauffage et climatisation des bâtiments, processus de production industrielle, transport de marchandises, etc.). Ces utilisations nécessitent différentes technologies et différents combustibles. Dans le secteur résidentiel par exemple, le chauffage est une utilisation finale qui peut être assurée à l’aide d’une fournaise au gaz naturel, d’une thermopompe ou de plinthes électriques. Le tableau DE.2 montre les diverses utilisations finales d’énergie et les combustibles pris en compte dans le modèle.

Tableau DE.2 – Utilisations finales et combustibles pour chaque secteur

La demande d’énergie de chaque secteur est calculée en fonction de la « demande énergétique des procédés » et de la « demande énergétique des appareils ». La première désigne la quantité et le type de services énergétiques dont un secteur a besoin pour fonctionner, comme l’énergie requise pour chauffer ou climatiser un bâtiment, et la deuxième, l’énergie requise par les technologies qui servent à répondre à la demande énergétique des procédés, comme les fournaises et les climatiseurs.

La figure DE.2 illustre comment la demande d’énergie est calculée. Les déterminants économiques sont exprimés en « capacité de production », qui représente l’activité économique de chaque secteur. Chaque année, une nouvelle capacité de production est ajoutée et une ancienne est retirée et remplacée. Les changements dans la capacité de production entraînent des changements de la demande énergétique des procédés, qui elle-même modifie la demande énergétique des appareils. Par exemple, le déterminant économique de la demande d’énergie du secteur résidentiel au Canada est la surface utile. Dans ENERGY 2020, cet espace devient une variable de la capacité de production. Si le secteur résidentiel prend de l’expansion, la surface utile des maisons nouvellement construites figurera dans le modèle. Cet accroissement de l’espace utile entraîne une hausse de la demande énergétique des procédés, comme le chauffage et la climatisation, ce qui accroît la demande énergétique des appareils. Pour répondre à cette nouvelle demande, les ménages se procurent des technologies comme des fournaises et des climatiseurs.

Figure DE.2 – Calcul de la demande dans le modèle ENERGY 2020

La filière énergétique et son évolution au fil du temps ne dépendent pas seulement des changements dans la capacité de production, mais aussi de la façon dont les ménages et les entreprises prennent des décisions concernant les achats de technologies. Le prix de l’énergie est l’un des facteurs déterminants des décisions relatives à l’achat de technologies, et il dicte en partie la technologie et le niveau d’efficacité choisis. Par exemple, un ménage peut décider d’acheter une thermopompe électrique à haut rendement énergétique plutôt qu’un appareil de chauffage au gaz naturel à faible rendement énergétique pour chauffer sa maison.

La demande d’énergie dépend donc de la demande énergétique des appareils, combinée à des facteurs d’utilisation (notamment les conditions météorologiques), et de la demande de cogénération et de charge d’alimentation. La demande de cogénération désigne la demande industrielle d’énergie pour produire simultanément de l’électricité et de la chaleur, et la demande de charge d’alimentation représente la demande industrielle d’énergie destinée à la production (et non à la combustion pour produire de l’énergie).

Le modèle ENERGY 2020 utilise principalement les trois méthodes ci-après pour calculer la demande d’énergie :

1. Suivi des stocks de capital énergétique
2. Part de marché des technologies
3. Courbes d’options entre l’efficacité énergétique et le coût en capital

Suivi des stocks de capital énergétique

ENERGY 2020 applique les principes de la dynamique des réseaux pour faire le suivi des retraits, des remplacements et des ajouts de stocks de capital énergétique^Définition*. Chaque année, les stocks de capital varient en raison d’au moins un des facteurs suivants :

• Retraits dus à l’usure (à la fin de la vie physique); remplacement par un nouvel actif.
• Retraits dus au déclin économique; aucun remplacement.
• Retraits dus à la modernisation (avant la fin de la vie utile); remplacement par un nouvel actif.
• Ajouts dus à la croissance économique.

Au fil du temps, les anciennes technologies énergétiques sont graduellement remplacées par de nouvelles. L’achat de nouvelles technologies consommatrices d’énergie est dicté par les décisions prises par les entreprises et les consommateurs. Ces décisions sont fondées sur la théorie du choix du consommateur.

Part de marché des technologies

Avant de faire l’acquisition de nouvelles technologies consommatrices d’énergie, les ménages et les entreprises doivent décider quelle technologie adopter. Par exemple, le consommateur qui veut remplacer un appareil de chauffage au gaz naturel doit choisir parmi les multiples technologies et combustibles disponibles (nouvelle fournaise au gaz naturel, plinthes électriques, thermopompe électrique, etc.).

Une technologie gagnera ou perdra des parts de marché en fonction de la manière dont elle se compare aux autres technologies sur le plan du prix et des facteurs non liés au prix qui influencent les décisions des ménages et des entreprises. Les critères de prix englobent les coûts en capital, les coûts d’exploitation et d’entretien et les coûts en combustible, tandis que les facteurs non liés au prix comprennent des éléments comportementaux comme une préférence pour un type de technologie pour des raisons environnementales, ou encore une aversion pour une autre technologie en raison d’obstacles perçus.

Courbes d’options entre l’efficacité énergétique et le coût en capital énergétique

On associe des niveaux d’efficacité à l’énergie liée aux procédés et à l’énergie liée aux appareils. L’efficacité des procédés correspond à l’unité de production économique obtenue par unité d’énergie consommée (p. ex., la production brute d’un secteur industriel par gigajoule [« GJ »] d’énergie consommée). L’efficacité de la plupart des appareils correspond à l’unité de production d’énergie obtenue par unité d’intrant de combustible (p. ex., GJ/GJ). Dans le secteur des transports, l’efficacité des véhicules (appareils) est mesurée en fonction de la distance parcourue par unité d’intrant en combustible (p. ex., km/GJ). Les choix des ménages et des entreprises en matière d’efficacité énergétique sont fondés sur un arbitrage entre le coût en capital et le niveau d’efficacité, et sont influencés par les prix de l’énergie.

La courbe d’options entre l’efficacité énergétique et le coût en capital énergétique représente le compromis entre un coût initial élevé et des coûts élevés de combustibles dans le futur. Par exemple, le coût d’achat d’une fournaise à haut rendement est généralement plus élevé que celui d’un appareil à faible efficacité, mais ses coûts en combustible seront moins élevés dans le futur. L’inverse est aussi vrai pour une fournaise à faible rendement énergétique. Le niveau d’efficacité des nouvelles technologies qui seront adoptées dépendra donc des perceptions des ménages et des entreprises dans leurs arbitrages.

Dans ENERGY 2020, les courbes d’options entre l’efficacité énergétique et le coût en capital énergétique sont fondées sur les corrélations historiques entre ces deux éléments. Des courbes sont élaborées pour l’efficacité liée aux procédés et l’efficacité liée aux appareils, et les options peuvent être modifiées pour simuler un changement technologique. L’efficacité liée aux procédés et aux appareils est limitée par des contraintes techniques ou physiques. Ce niveau d’efficacité maximal peut changer au fil du temps en fonction des innovations et des percées technologiques.

Émissions dans ENERGY 2020

Dans le modèle de la demande d’ENERGY 2020, le suivi des émissions est fait en fonction de la source et du type de polluant. Les émissions proviennent à la fois de sources liées à l’énergie (combustion et non-combustion) et de sources non liées à l’énergie. Le tableau DE.3 montre les émissions de gaz à effet de serre incluses dans le modèle ENERGY 2020.

Quatre sources d’émissions font l’objet d’un suivi dans ENERGY 2020 :

1. Émissions énergétiques – Émissions issues de la combustion de combustibles
2. Émissions liées aux procédés – Émissions issues de l’activité économique
3. Émissions liées à la charge d’alimentation – Émissions issues des combustibles utilisés comme matière première dans les procédés
4. Émissions fugitives provenant de fuites de gaz dans l’atmosphère (rejet, brûlage à la torche et autres émissions fugitives)

Tableau DE.3 – Gaz à effet de serre (« GES ») et principaux contaminants atmosphériques (« PCA ») dans ENERGY 2020^{Note de bas de page 1}

Pour calculer les émissions de chaque type de polluant, ENERGY 2020 utilise des facteurs d’émission^Définition* correspondant à la quantité de GES ou de PCA émise par unité d’énergie utilisée. Les facteurs varient selon la source des émissions. Pour celles issues de la combustion de combustibles, les facteurs correspondent à l’unité d’émissions produites par unité d’énergie consommée. Pour les autres, les facteurs d’émission correspondent à l’unité d’émissions produites par unité d’activité économique (émissions liées aux procédés), par unité de consommation de combustible brut (émissions liées à la charge d’alimentation) ou par unité de fuite de gaz (émissions fugitives). Les émissions totales sont calculées en multipliant les facteurs d’émission par la quantité d’énergie consommée pour les émissions liées à l’énergie, la quantité d’activité économique pour les émissions liées aux procédés, la quantité de combustible brut utilisée comme charge d’alimentation pour les émissions liées à la charge d’alimentation, et la quantité de gaz rejetée pour les émissions fugitives.

Les facteurs d’émission de GES sont des calculs techniques connus liés à l’énergie. Les facteurs historiques sont intégrés directement au modèle ENERGY 2020.

ENERGY 2020 comporte également une représentation partielle des émissions non liées à l’énergie partout au Canada. Ces émissions proviennent des secteurs de l’agriculture, de la foresterie et de la gestion des déchets, ainsi que de l’utilisation des terres. Comme elles ne sont pas liées à l’énergie, ces émissions sont calibrées en fonction de données historiques et ne changent au fil du temps que si des changements externes surviennent (améliorations des pratiques ou efforts environnementaux). Le captage du méthane produit dans les décharges, l’utilisation de cultures de couverture^Définition* dans l’agriculture ou la remise en état de terres marginales^Définition* sont des exemples d’amélioration des pratiques. Ces améliorations entraîneraient une réduction des émissions non liées à l’énergie.

Analyse des politiques

Le modèle de la demande d’ENERGY 2020 est utilisé pour simuler l’effet des politiques énergétiques et climatiques sur la demande d’énergie et les émissions. Il peut servir à analyser l’incidence de divers types de politiques, notamment les politiques de tarification des émissions, comme la tarification du carbone, les règlements liés à l’efficacité énergétique et les normes technologiques, ainsi que les incitatifs comme les programmes de subventions.

Les politiques climatiques et énergétiques influencent la façon dont les ménages et les entreprises prennent des décisions. Comme ENERGY 2020 peut simuler les processus décisionnels liés à l’énergie, il peut intégrer des politiques à la simulation. ENERGY 2020 peut être calibré de façon que les politiques ciblent des régions, des secteurs, des industries, des utilisations finales, des technologies, des combustibles et des polluants en particulier afin d’offrir une analyse détaillée des répercussions des politiques.

Données macroéconomiques

Le modèle de la demande d’ENERGY 2020 repose sur des projections macroéconomiques pour les principaux intrants qui influent sur la demande d’énergie. Ces intrants déterminent les niveaux d’activité et influencent les technologies destinées aux utilisateurs finaux, ainsi que les prix de l’énergie.

Pour élaborer des projections macroéconomiques compatibles avec chaque scénario, l’équipe fait appel à une société d’experts-conseils en macroéconomie. Depuis 2016, elle collabore avec Stokes Economics et utilise son modèle économique PROVMODS.

PROVMODS est un modèle ascendant axé sur le Canada qui prend en compte les données sur les régions, les provinces et les territoires, puis les additionne pour obtenir un total national. Le volet « offre » de PROVMODS couvre près de 50 secteurs, dont l’industrie primaire, les services publics, la construction, la fabrication et les secteurs privé et public. Les données de Statistique Canada sur les intrants et les extrants de chaque secteur sont utilisées pour modéliser les interactions de la demande intersectorielle et intrasectorielle, ainsi que les répercussions sur les dépenses des utilisateurs finaux. Le volet « demande » de PROVMODS est fondé sur le Système canadien des comptes macroéconomiques. PROVMODS comprend un inventaire des grands projets et un modèle capable d’intégrer les données de manière endogène^Définition*.

PROVMODS échange divers renseignements avec le système de modélisation d’Avenir énergétique. Il reçoit des paramètres énergétiques clés comme les hypothèses sur les prix du pétrole brut et du gaz naturel, les hypothèses sur les politiques climatiques, les données sur les grands projets énergétiques (y compris les exportations de GNL, les grands projets de mise en valeur de l’électricité, les projets d’hydrogène, le captage et stockage du carbone, etc.), les projections de production pétrolière et gazière et les revenus tirés de la tarification du carbone, et fournit d’importantes données, notamment sur la population, les ménages, l’espace utile des bâtiments, la production brute par secteur, le produit intérieur brut par province et territoire, l’inflation et les taux de change.

Tableau DE.4 – Secteurs, sous-secteurs et déterminants macroéconomiques du modèle de la demande ENERGY 2020

Date de modification :

2024-03-28