Taux de retour énergétique : ce qu’il mesure et ce qu’il ne dit pas

Dernière modification le 20-10-2026 à 20:13:23

Le taux de retour énergétique (TRE, en anglais EROI) rapporte l’énergie qu’un système livre à l’énergie qu’il a fallu investir pour la produire. Le résultat dépend fortement de l’endroit où l’on arrête le calcul : sortie du puits, livraison au consommateur ou service rendu. Mesurés au même stade, les combustibles fossiles affichent des TRE bien plus bas que ne le laissent penser les chiffres « à l’extraction », et l’électricité hydraulique, éolienne et solaire se situe le plus souvent au-dessus de l’électricité fossile. Le TRE reste toutefois un indicateur partiel : il ne dit rien des coûts, des matériaux, des émissions ni de la quantité d’énergie disponible. État des connaissances au 20 octobre 2026.

L’essentiel en 6 points

1. Définition : le TRE est le rapport entre l’énergie délivrée par un système sur sa durée de vie et l’énergie investie pour le construire, l’exploiter et le démanteler¹.
2. Frontière : à l’extraction, les fossiles affichent un TRE d’environ 30 ; au stade de l’énergie finale, il tombe autour de 6 à 8,5, et au stade utile autour de 3,5 en moyenne mondiale²³.
3. Électricité : une revue harmonisée de 2022 conclut que le photovoltaïque, l’éolien et l’hydraulique ont des TRE égaux ou supérieurs à 10⁴ ; mesurée au même stade, l’électricité d’origine fossile se situe souvent en dessous¹.
4. Divergences : les écarts entre études tiennent surtout aux méthodes (stade de mesure, éléments comptés, unités, année des données), plus qu’à la physique des filières⁴⁵.
5. Seuils : la thèse d’un TRE minimal pour une société complexe est discutée ; les seuils proposés vont de 3 à 10 environ et dépendent du stade de mesure et des usages⁴.
6. Limites : le TRE ne renseigne ni sur l’intermittence à l’échelle d’un réseau, ni sur les métaux, les sols, les coûts ou les émissions, ni sur le rythme de la transition⁶⁷.

1. Une définition simple, un usage délicat

Que mesure le TRE ?

Le TRE se calcule sur toute la durée de vie d’une installation. Au numérateur, l’énergie qu’elle livre ; au dénominateur, l’énergie dépensée pour la construire, l’exploiter et la démanteler, et, pour un combustible, pour l’extraire et le transformer¹. C’est un rapport sans unité. Un puits de pétrole de TRE 10 livre 10 unités d’énergie pour 1 unité investie.

La conséquence pratique se lit mieux à l’envers. Avec un TRE de 10, environ 90 % de l’énergie produite reste disponible pour le reste de la société. Avec un TRE de 5, cette part tombe à 80 % ; avec un TRE de 2, à 50 %⁸. Au-delà de 10, les gains deviennent marginaux : passer de 20 à 40 change peu l’énergie nette disponible⁴.

Pourquoi l’indicateur suscite-t-il autant d’intérêt ?

Deux questions l’ont rendu central. L’épuisement des gisements fossiles d’abord : les ressources les plus accessibles partent en premier, ce qui tend à faire baisser le TRE à l’extraction¹. La transition ensuite : l’éolien et le solaire investissent l’essentiel de leur énergie à la construction, et l’on s’est demandé si leur TRE suffirait à faire fonctionner une société industrielle⁹³.

2. Où trace-t-on la frontière du calcul ?

Primaire, finale, utile : trois stades, trois résultats

Les spécialistes distinguent trois stades³ :

• le stade primaire : l’énergie extraite de l’environnement, comme le pétrole brut à la sortie du puits ;
• le stade final : l’énergie livrée à l’utilisateur, comme l’essence à la pompe ou l’électricité au compteur ;
• le stade utile : le service rendu après conversion dans un appareil, comme le mouvement d’une voiture ou la chaleur d’un radiateur.

Plus on avance dans la chaîne, plus le TRE baisse : les pertes réduisent l’énergie livrée, et le transport, le raffinage et la distribution s’ajoutent à l’énergie investie. Une analyse mondiale publiée en 2019 confirme un TRE d’environ 30 pour les fossiles à l’extraction, mais d’environ 6 au stade final². Une étude de 2024 qui prolonge ce travail situe le TRE final des fossiles à environ 8,5 en 2020 et leur TRE utile à environ 3,5³. L’écart entre ces deux estimations du stade final tient à des différences de données et de méthode¹².

Le stade utile modifie fortement les comparaisons. Selon l’étude de 2024, le TRE utile moyen des produits pétroliers est d’environ 2,0, celui des produits charbonniers de 7,2 et celui du gaz fossile de 9,5³. Le pétrole sert en grande partie à la propulsion, où les moteurs thermiques perdent beaucoup d’énergie. Le gaz sert davantage au chauffage, où les rendements de conversion sont meilleurs.

Que compte-t-on dans l’énergie investie ?

Les études ne retiennent pas toutes les mêmes postes. Certaines se limitent à l’énergie consommée directement sur site. D’autres ajoutent l’énergie de la chaîne d’approvisionnement, celle des infrastructures, voire l’énergie associée au travail et aux services financiers⁶. L’énergie qu’une installation consomme pour elle-même peut être comptée comme un investissement ou comme une perte, ce qui modifie le résultat¹⁰.

Quelle unité pour l’électricité ?

Un kilowattheure d’électricité n’a pas la même valeur d’usage qu’un kilowattheure de chaleur. Certaines études convertissent donc l’électricité en « équivalent énergie primaire »¹³. Pour l’électricité au charbon au Royaume-Uni, une même étude obtient ainsi 3,6 en électricité livrée et 10 en équivalent primaire⁵.

Cycle de vie ou bilan annuel ?

Le TRE d’une technologie se calcule sur sa durée de vie ; celui d’un système énergétique entier, souvent sur une année¹. Le bilan annuel capte les à-coups des investissements : la première année d’un parc solaire ou éolien affiche un rapport très bas, sans lien avec son TRE sur trente ans⁴.

3. Pourquoi les valeurs publiées varient autant

Des écarts d’un facteur dix pour un même produit

Pour le gaz de schiste, une revue harmonisée de 2022 relève un TRE de 83 à l’extraction et de 5,2 au point d’usage, en raison de l’énergie consommée pour le transport et la distribution⁴. La même revue note que, même si le pétrole brut avait un TRE de 1000 à l’extraction, il ne dépasserait pas 8,7 au point d’usage avec les dépenses moyennes de la chaîne de raffinage et de livraison⁴.

Les principales sources de divergence

• Le stade de mesure : comparer du pétrole à la sortie du puits avec de l’électricité livrée désavantage l’électricité⁵.
• Les postes comptés : énergie directe seule, ou aussi chaîne d’approvisionnement, infrastructures et services⁶.
• Les unités : électricité livrée ou équivalent primaire¹³.
• Les conditions locales : l’ensoleillement varie d’environ 1000 kWh par m² et par an en Allemagne à plus de 2300 kWh au Chili, ce qui modifie directement le TRE d’un même panneau⁴.
• L’âge des données : le photovoltaïque et l’éolien progressent vite, ce qui rend rapidement obsolètes les études anciennes³.
• Le pays considéré : un pays qui importe ses combustibles de loin supporte des dépenses de transport plus élevées. Au Royaume-Uni, le charbon importé passe d’un TRE moyen de 27 à l’extraction à 3,5 une fois livré et converti en électricité⁵.

4. Les ordres de grandeur actuels

Les combustibles fossiles

À l’extraction, le charbon, le pétrole et le gaz affichent des TRE de l’ordre de 30². Mais le transport, la transformation et la distribution des fossiles demandent plus d’énergie que leur extraction². L’analyse de 2019 obtient un TRE final d’environ 8 pour les combustibles et d’environ 3 pour l’électricité d’origine fossile, en raison du rendement des centrales². La revue de 2022 situe la médiane du pétrole au point d’usage à 4,2⁴.

L’électricité

Une étude britannique de 2016 a l’intérêt de traiter toutes les filières d’un même pays, au même stade (sortie de centrale) et avec une méthode unique⁵. Elle place l’hydraulique en tête (58), suivie du nucléaire (30), de l’éolien (17 à 18) et du gaz en cycle combiné (14). Le charbon (3,6) et le photovoltaïque au silicium cristallin (3,3) ferment la marche, avec des données de modules de 2013 et l’ensoleillement britannique⁵.

Les valeurs récentes du photovoltaïque sont plus élevées. La revue harmonisée de 2022 conclut que le photovoltaïque, l’éolien et l’hydraulique ont tous des TRE égaux ou supérieurs à 10⁴. Exprimées en électricité livrée, les médianes de cette revue sont d’environ 11,4 pour le photovoltaïque et 23,6 pour l’éolien³. Une méta-analyse de 2015 trouvait déjà des temps de retour énergétique de 1,0 à 4,1 ans pour le photovoltaïque, selon les technologies¹⁶.

Pour le nucléaire, le résultat dépend notamment de la manière de comptabiliser l’énergie investie dans la filière de l’uranium⁵. Une analyse de vulgarisation détaillée juge d’ailleurs cette filière la moins bien documentée, avec des estimations publiées très dispersées¹⁰. Le texte de consensus de 2024 retient que le nucléaire et l’hydraulique ont historiquement des TRE élevés, le premier étant limité par des délais de construction longs, le second par le nombre de sites disponibles¹.

5. Falaise énergétique et seuils minimaux : une thèse débattue

La « falaise énergétique »

La relation entre TRE et énergie nette n’est pas linéaire. Passer d’un TRE de 10 à 5 réduit l’énergie nette disponible de 10 points, alors que passer de 40 à 20 ne la réduit que de 2,5 points². Tracée sur un graphique, cette courbe reste presque plate pour les TRE élevés puis plonge en dessous de 10 environ : c’est la « falaise énergétique », une expression apparue dans la littérature au tournant des années 2010¹⁷.

Existe-t-il un TRE minimal pour une société ?

Une première lecture soutient qu’une société complexe a besoin d’un TRE suffisant pour dégager de l’énergie au-delà de son propre approvisionnement. Si le TRE de l’approvisionnement baisse, une part croissante de l’énergie et de l’économie doit être consacrée à produire de l’énergie, au détriment des autres usages⁹. Une étude sur les États-Unis estime que, sur 1960 à 2010, l’économie ne pouvait consacrer plus de 11 % de son PIB à l’énergie sans perdre sa croissance, ce qui correspond à un TRE sociétal minimal d’environ 11¹⁸. Les seuils avancés dans la littérature vont généralement de 3 à 10⁴.

Une seconde lecture souligne que ces seuils dépendent du stade de mesure, du vecteur et des usages de chaque société⁵. L’électrification réduit les pertes de conversion et peut abaisser le seuil nécessaire⁴. L’étude de 2024 sur le stade utile estime qu’une électricité renouvelable de TRE final supérieur à environ 4,6 fournirait autant d’énergie utile nette que le mélange fossile actuel, car l’électricité est utilisée avec de meilleurs rendements³. Enfin, une baisse du TRE ne réduit pas mécaniquement l’énergie disponible : une société peut investir davantage d’énergie dans son approvisionnement, tant que ses autres contraintes le permettent¹⁰⁷.

6. Ce que le TRE ne dit pas

L’intermittence et le stockage

Le TRE d’un panneau ou d’une éolienne ne dit rien de l’équilibre d’un réseau. Le stockage doit s’évaluer à l’échelle d’un pays ou d’un réseau, et non être attribué à une seule technologie¹. Le texte de consensus de 2024 relève que le TRE du photovoltaïque, de l’éolien et de l’hydraulique reste supérieur à celui de l’électricité fossile même en incluant un stockage de courte durée, de l’ordre de huit heures¹. L’étude de 2024 sur le stade utile a testé des scénarios européens, français, britanniques et américains : corrigé du stockage, le TRE de l’éolien reste au-dessus du seuil d’équivalence dans la plupart des cas. La baisse la plus forte apparaît dans un scénario américain où 24 % de la production variable serait stockée et 14 % écrêtée³¹⁹.

La quantité et le rythme

Le TRE est un rapport : il ne dit ni combien d’énergie est produite, ni à quel rythme. Or une construction rapide d’infrastructures bas carbone mobilise beaucoup d’énergie au départ. Selon le texte de consensus de 2024, un déploiement rapide et massif réduira probablement, temporairement, le TRE annuel du système¹. Une étude de 2022 portant sur quatorze trajectoires compatibles avec 1,5 °C estime que la poussée initiale de la transition pourrait réduire de 10 à 34 % l’énergie nette disponible pour la société, avec un secteur énergétique absorbant en moyenne environ 14 % de l’énergie finale sur 2020 à 2030⁷.

Les matériaux, les sols, les coûts et les émissions

Le TRE ne renseigne pas sur la nature renouvelable ou non des ressources, sur les pollutions et les impacts environnementaux, ni sur la répartition de la production dans le temps⁶. Il ne dit rien non plus des coûts, des métaux, de l’emprise au sol ou de la capacité industrielle¹⁰. Il ne mesure pas davantage les émissions : l’étude de 2022 estime que la construction et l’exploitation d’un système énergétique bas carbone émettraient de 70 à 395 milliards de tonnes de CO2 selon les trajectoires, et que la part du secteur énergétique dans les émissions mondiales passerait de 10 % à 27 % en 2050⁷. Ces questions relèvent d’autres outils : analyse de cycle de vie, bilans matières, modèles de réseau.

7. Tendances : baisse pour les fossiles, hausse pour le solaire

Fossiles : une baisse lente, plus marquée à l’extraction

Entre 1995 et 2011, le TRE mondial des fossiles à l’extraction est passé d’environ 37 à 29, soit une baisse d’environ 23 %². Au point d’usage, la baisse est plus lente, car l’essentiel de l’énergie investie se situe dans le transport et la transformation, peu sensibles à la qualité des gisements¹. L’étude de 2024 estime que le TRE final des fossiles est passé d’environ 9,6 en 1971 à 8,5 en 2020. Au stade utile, il serait resté à peu près stable, voire en légère hausse, grâce à de meilleurs rendements des appareils, sauf pour le gaz fossile, en net recul (de 14,3 à 9,5)³.

Photovoltaïque et éolien : une amélioration continue

Pour les renouvelables, la tendance est inverse. La revue de 2022 prévoit que leur TRE continuera d’augmenter avec les progrès techniques⁴. Le rendement des modules photovoltaïques et le facteur de charge des éoliennes ont nettement progressé ces dernières années³. Deux facteurs pourraient freiner cette amélioration : l’exploitation de sites moins favorables à mesure que les meilleurs sont occupés³²⁰, et la baisse de la teneur des minerais, qui augmente l’énergie nécessaire pour extraire les métaux¹. Ce point fait partie des questions ouvertes.

À l’échelle du système, l’étude de 2022 sur les trajectoires à 1,5 °C ne conclut pas à une baisse inévitable du TRE à long terme : il diminue dans les trajectoires misant sur la bioénergie et les fossiles avec captage du CO2, et augmente dans celles qui privilégient les renouvelables⁷.

8. Et en Suisse ?

La force hydraulique, filière au TRE le plus élevé dans les comparaisons disponibles⁵⁴, a fourni 59,5 % de la production d’électricité suisse en 2024²¹. Le mix électriqueComposition en sources de production d’électricité (hydro, nucléaire, fossiles, renouvelables). Détermine l’empreinte carbone de l’électricité consommée. More suisse part donc d’une base favorable de ce point de vue.

Pour le photovoltaïque, les données suisses montrent une amélioration nette. Pour une installation résidentielle sur toit en silicium monocristallin, les émissions de gaz à effet de serre par kWh sont passées de 121 g d’équivalent CO2 en 1996 à 43 g en 2021, tandis que le rendement des modules passait de 13,6 % à 20 %¹¹. La fiche ne calcule pas de TRE, mais ces gains vont dans le sens d’une baisse de l’énergie investie par kWh.

La Suisse importe tous ses combustibles fossiles ; or le transport sur de longues distances pèse sur le TRE au point d’usage, comme le montre l’exemple britannique⁵. Voir aussi l’essentiel en questions sur la Suisse.

Fait, estimation ou débat ?

Vidéos de référence

Le TRE : méthodes, ordres de grandeur et limites

Cette longue analyse de vulgarisation détaille les stades primaire, secondaire, final et utile, les investissements internes et externes et les pièges des comparaisons entre études. Elle s’appuie sur les travaux de 2019 et de 2022 cités ici et propose des calculs illustratifs à partir de scénarios du gestionnaire de réseau français pour 2050. Son auteur défend un point de vue critique sur l’usage du TRE dans la vulgarisation ; ses propres calculs de scénarios n’ont pas fait l’objet d’une publication évaluée par des pairs, et les statistiques de production citées s’arrêtent en 2022¹⁰.

Pour aller plus loin

• Énergies : consommation mondiale et sources
• La transition énergétique
• Ressources et matériaux
• Voitures électriques
• Hydrogène
• Croissance et décroissance
• Le risque d’effondrement

Sources et notes

Sources consultées en octobre 2026. Une erreur, une source à ajouter ? Écrivez-nous via la page de contact.

1. Delannoy L. et al., « Emerging consensus on net energy paves the way for improved integrated assessment modeling », Energy & Environmental Science, vol. 17, 2024 (huit points de consensus signés par une vingtaine de chercheurs en analyse énergétique nette). doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 1
2. Brockway P.E., Owen A., Brand-Correa L.I., Hardt L., « Estimation of global final-stage energy-return-on-investment for fossil fuels with comparison to renewable energy sources », Nature Energy, 4, 612-621, 2019 (période 1995-2011). doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 2
3. Aramendia E., Brockway P.E., Taylor P.G., Norman J.B., Heun M.K., Marshall Z., « Estimation of useful-stage energy returns on investment for fossil fuels and implications for renewable energy systems », Nature Energy, 9, 803-816, 2024 (période 1971-2020 ; les médianes photovoltaïque et éolienne sont celles de la revue harmonisée de 2022, exprimées au stade final). doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 3
4. Murphy D.J., Raugei M., Carbajales-Dale M., Rubio Estrada B., « Energy Return on Investment of Major Energy Carriers: Review and Harmonization », Sustainability, 14(12), 7098, 2022. mdpi.com ↩︎Aller à la note de bas de page 4
5. Raugei M., Leccisi E., « A comprehensive assessment of the energy performance of the full range of electricity generation technologies deployed in the United Kingdom », Energy Policy, 90, 46-59, 2016 (valeurs centrales, électricité livrée par la centrale rapportée à l’énergie primaire investie, données 2013). doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 5
6. Raugei M. et al., « Energy Return on Energy Invested (ERoEI) for photovoltaic solar systems in regions of moderate insolation: A comprehensive response », Energy Policy, 102, 377-384, 2017. doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 6
7. Slameršak A., Kallis G., O’Neill D.W., « Energy requirements and carbon emissions for a low-carbon energy transition », Nature Communications, 13, 6932, 2022. doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 7
8. Part de l’énergie nette = (TRE – 1) / TRE. Pour un TRE de 10 : 9/10 = 90 %. Relation décrite notamment dans Murphy D.J. et al., Sustainability, 2022, section 2.4. mdpi.com ↩︎Aller à la note de bas de page 8
9. Hall C.A.S., Lambert J.G., Balogh S.B., « EROI of different fuels and the implications for society », Energy Policy, 64, 141-152, 2014. doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 9
10. Le Réveilleur, « Taux de retour énergétique : J.M. Jancovici dans l’erreur ? », vidéo YouTube (source d’arguments méthodologiques ; les chiffres repris sur cette page sont vérifiés dans les publications citées). youtu.be ↩︎Aller à la note de bas de page 10
11. Frischknecht R. (éd.), IEAInternational Energy Agency / Agence internationale de l’énergie : Organisme intergouvernemental qui analyse les systèmes énergétiques mondiaux. Produit des rapports de référence sur la transition énergétique et les émissions. More PVPS Task 12, « Environmental life cycle assessment of electricity from PV systems. 2021 data update », fiche technique, 2022 (système de 3 kWc sur toit, 975 kWh/kWc par an, durée de vie des modules 30 ans). iea-pvps.org ↩︎Aller à la note de bas de page 11
12. L’étude de 2024 reprend l’approche de celle de 2019 en l’étendant (bases de données plus récentes, période 1971-2020, cadre d’entrées-sorties physiques multirégional). Aramendia E. et al., Nature Energy, 2024, section « Analytical approach ». doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 12
13. Avec un rendement de réseau ηG, le TRE en équivalent primaire vaut TRE électrique / ηG. La revue de 2022 retient ηG = 0,3 pour un réseau dominé par les centrales thermiques et ηG = 0,7 pour un réseau décarboné. Murphy D.J. et al., Sustainability, 2022, section 2.4. mdpi.com ↩︎Aller à la note de bas de page 13
14. Ferroni F., Hopkirk R.J., « Energy Return on Energy Invested (ERoEI) for photovoltaic solar systems in regions of moderate insolation », Energy Policy, 94, 336-344, 2016 (valeur de 0,8 pour le TRE étendu, telle que récapitulée dans la réponse de 2017, tableau 2). doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 14
15. Les frontières « conventionnelles » suivent les lignes directrices méthodologiques de l’Agence internationale de l’énergie pour l’analyse énergétique du photovoltaïque ; les frontières « étendues » y ajoutent les investissements énergétiques liés à des services comme la gestion de projet et les assurances. Raugei M. et al., Energy Policy, 2017, conclusions. doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 15
16. Bhandari K.P., Collier J.M., Ellingson R.J., Apul D.S., « Energy payback time (EPBT) and energy return on energy invested (EROI) of solar photovoltaic systems: A systematic review and meta-analysis », Renewable and Sustainable Energy Reviews, 47, 133-141, 2015. ideas.repec.org ↩︎Aller à la note de bas de page 16
17. L’expression « net energy cliff » est attribuée à Murphy D.J. et Hall C.A.S. (2010) par Raugei M., Leccisi E., Energy Policy, 90, 2016, section 4, qui précise que la courbe n’a de sens que si énergie livrée et énergie investie sont exprimées dans les mêmes unités. doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 17
18. Fizaine F., Court V., « Energy expenditure, economic growth, and the minimum EROI of society », Energy Policy, 95, 2016. doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 18
19. Hypothèses de l’étude : rapport entre énergie stockée sur la durée de vie et énergie investie de 11 pour les batteries et de 249 pour le pompage-turbinage, rendements aller-retour de 83 % et 80 % ; toute l’électricité stockée est attribuée au solaire et à l’éolien, ce qui majore le besoin. Aramendia E. et al., Nature Energy, 2024, section « Methods ». doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 19
20. Dupont E., Koppelaar R., Jeanmart H., « Global available wind energy with physical and energy return on investment constraints », Applied Energy, 209, 322-338, 2018 (estimation du potentiel éolien mondial sous contrainte de TRE minimal). doi.org ↩︎Aller à la note de bas de page 20
21. Office fédéral de l’énergie (OFEN), « Force hydraulique en Suisse : statistique 2024 », communiqué, 5 mai 2025. admin.ch ↩︎Aller à la note de bas de page 21