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Lutte contre l’effet de serre : omerta sur le méthane

Selon l’étude « Signal-prix du CO2 - Analyse de son impact sur le système électrique européen », publiée en mars 2016 par RTE et l’ADEME, les émissions du secteur électrique européen ne baisseront pas significativement tant que le prix du CO2 sera inférieur à 30 euros la tonne - alors qu’il évolue depuis 2012 sous la barre des 10 euros - et il faudrait, pour atteindre une réduction des émissions de l’ordre de 30%, tendre vers « un signal prix plus élevé, de l’ordre de 100 €/tonne », prix auquel les centrales gaz naturel à cycles combinés affichent des coûts de production variables inférieurs à ceux de toutes les autres centrales, au lignite comme au charbon. Mais cette démonstration, apparemment rigoureuse, méconnaît l’importance cruciale de la réduction des émissions de méthane - le gaz naturel, précisément - pour stabiliser les émissions anthropiques de gaz à effet de serre à l’horizon du milieu du siècle, un objectif considéré comme majeur par les climatologues. Alors que le secteur des énergies fossiles contribue pour un bon tiers aux émissions de méthane anthropiques mondiales, derrière l’activité agricole, et que les fuites totales des systèmes gaziers (production, transport et distribution), sources d’émissions dites « fugitives » de méthane, sont constamment réévaluées à la hausse, l’étude RTE-Ademe reste ainsi curieusement silencieuse sur cette question, pourtant susceptible de remettre très substantiellement en cause ses résultats et ses conclusions...


Page publiée en ligne le 28 novembre 2016

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Benjamin Dessus : Lutte contre l’effet de serre : omerta sur le méthane
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LUTTE CONTRE L’EFFET DE SERRE : OMERTA SUR LE MÉTHANE

Benjamin Dessus, AlterEco+, jeudi 28 avril 2016

La bonne nouvelle que constitue la signature de l’Accord de Paris par quelques 170 États remet sur le devant de la scène la question des systèmes nationaux et régionaux de tarification du carbone partout dans le monde. Une question considérée, par de nombreux économistes, comme indispensable pour atteindre l’objectif des 2 °C. Rendre les émissions coûteuses serait a priori une manière très efficace de les réduire. Sans de tels mécanismes, a contrario, il serait impossible de tenir l’objectif des 2 °C.

La nouvelle étude que vient de publier l’Ademe avec RTE sur l’incidence du coût du CO2 sur l’évolution du système électrique européen (voir ici) tombe à pic dans ce débat. Elle montre que les émissions du secteur électrique européen ne baisseront pas significativement tant que le prix du CO2 sera inférieur à 30 euros la tonne, alors qu’il évolue depuis 2012 sous la barre des 10 euros. L’enjeu apparaît comme majeur pour les auteurs de ce rapport puisque « avec le parc de production actuel, les simulations réalisées montrent qu’il faudrait retenir un prix autour de 30 €/tonne de CO2 au niveau européen pour diminuer de façon significative (de l’ordre de 100 millions de tonnes par an, soit 15 %) les émissions du secteur électrique européen. Un signal prix plus élevé, de l’ordre de 100 €/tonne, permettrait d’atteindre une réduction des émissions de l’ordre de 30 % ».

Une démonstration en apparence incontestable

La démonstration repose sur la gestion de l’équilibre entre l’offre et la demande instantanée d’électricité qui respecte une logique de préséance économique connue sous le nom « d’ordre d’appel » des groupes de production : il s’agit de faire appel aux différentes unités disponibles en fonction de leurs coûts variables de production croissants, indépendamment de leurs coûts d’investissement initial. Les centrales dont les coûts variables de production (essentiellement les coûts de combustible et les émissions de gaz à effet de serre associées) sont les plus bas fonctionnent donc en continu, ou « en base », tandis que les moyens les plus chers ne sont sollicités que lors des pointes de consommation. Entre les deux, les moyens de « semi base » fonctionnent entre 1 000 heures et 5 000 heures par an.

Selon ce principe, les productions d’origine nucléaire, hydraulique au fil de l’eau et les autres sources renouvelables, ayant des coûts variables faibles, sont utilisées au maximum de leur disponibilité. Les autres moyens de production fonctionnant en base ou en semi base sont les centrales thermiques à combustibles fossiles. En Europe, ce sont pour l’essentiel des centrales à gaz à cycles combinés (CCG) et des centrales au charbon (ou au lignite).

Ces centrales diffèrent notamment par leur compétitivité économique, actuellement à l’avantage des centrales au charbon (figure 1), et par leur impact environnemental, à l’avantage du gaz (figure 2).

La figure 1 montre que même avec des rendements de production d’électricité nettement plus faibles (35 % à 46 % pour le charbon et le lignite contre 56 % pour le gaz), le coût variable des centrales à lignite et à charbon reste toujours nettement plus faible que celui des centrales CCG :

La figure 2 montre la situation inverse : les centrales au lignite et au charbon les plus anciennes et les moins performantes émettent trois fois plus de CO2 (plus d’une tonne de CO2/ MWh) que les cycles combinés les plus modernes (0, 340 tCO2/MWh) :

Sur ces bases, un raisonnement imparable s’enchaîne logiquement. En faisant varier la tarification du CO2 de sa valeur actuelle (7 euros) à une valeur cible (100 euros), les auteurs mettent en évidence les modifications progressives du classement des coûts de production des diverses générations des diverses filières.

Dès 30 euros/tonne CO2, les meilleures centrales à charbon concurrencent les plus mauvaises centrales à lignite et les meilleures centrales à gaz viennent concurrencer les plus anciennes centrales à charbon (figure 3) :

À 100 euros la tonne, il n’y a plus photo : toutes les centrales à cycles combinés affichent des coûts de production variables inférieurs à ceux de toutes les autres centrales, au lignite comme au charbon (figure 4) :

La suite coule de source. En appliquant ces valeurs de CO2 aux diverses populations de centrales existant en Europe, les auteurs modélisent les conséquences qu’elles entraînent sur les émissions de CO2. Le résultat est impressionnant puisque, comme le conclut l’étude, un prix de 30 €/tonne de CO2 aboutit à une baisse de 15 % des émissions du secteur électrique, et de 30 % dans l’hypothèse d’un prix de 100 €/tonne.

Le lecteur en conclut évidemment que la priorité est donc de trouver le moyen de faire passer rapidement la valeur du CO2 actuellement de 7 euros à au moins 30 euros en Europe pour bénéficier le plus vite possible de ces réductions d’émission.

La faille du raisonnement

C’est malheureusement vouloir aller un peu vite en besogne. Tout le monde sait en effet aujourd’hui, ou devrait savoir, que le CO2 n’est pas le seul gaz à effet de serre responsable du réchauffement climatique passé et futur. Le dernier rapport du Giec est très éclairant à ce sujet : si le CO2 reste sans conteste le premier contributeur au réchauffement observé de 1750 à 2011 (il compte pour 56 % du total), il est suivi d’un autre gaz, le méthane (CH4), dont la contribution est également importante : 32 % du total. D’autre part, le Giec a réévalué le pouvoir de réchauffement global (PRG) du méthane à différents horizons temporels dans ce même rapport (RE5) de 2013. C’est l’objet du tableau 1 ci-dessous :

La lecture de ce tableau montre une forte réévaluation de la valeur du pouvoir de réchauffement du méthane par rapport aux précédents rapports du Giec. Alors que cette valeur à cent ans (à l’horizon 2116 pour une émission en 2016) était de 21 pour le méthane dans le protocole de Kyoto en 1997, elle est aujourd’hui estimée à 34. A un horizon de trente ans (en 2046 pour une émission en 2016) elle atteint la valeur de 68. Autrement dit, le réchauffement supplémentaire engendré par l’émission d’un kilo de méthane en 2016 sur la période 2016-2046 est 68 fois supérieur à celui d’une émission d’un kilo de CO2 sur la même période. Ce tableau met donc en évidence l’importance de ce gaz dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre au milieu du siècle, considéré comme une cible majeure par les climatologues.

Chacun sait aussi, et en particulier l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe), puisqu’elle est l’organisme d’État chargé des questions d’énergie et d’environnement, que le secteur des énergies fossiles contribue pour un bon tiers aux émissions de méthane anthropiques mondiales, derrière l’activité agricole.

Car le méthane n’est autre que le fameux gaz naturel. Depuis la mine de charbon ou le puits d’extraction des hydrocarbures jusqu’à l’usager final, la production, le transport et la distribution de chacun des combustibles fossiles entraîne des émissions fugitives de méthane dans l’atmosphère : grisou des mines (du méthane), fuites de gaz des puits pétroliers et gaziers, fuites de gaz des réseaux de transport et de distribution de gaz naturel.

Pour les combustibles fossiles, c’est principalement les émissions fugitives de méthane qui viennent s’ajouter aux émissions de CO2. Les fuites de méthane du système énergétique fossile mondial sont estimées à 120 millions de tonnes de CH4 par an, à peu près également reparties entre les trois énergies dominantes. Par type d’énergie, les émissions de méthane s’établissent à environ 9 kg par tonne de pétrole et à 11 kg par tep (tonne équivalent pétrole) de charbon. Pour le gaz naturel, la situation est plus complexe. La quantification des émissions fugitives des puits de gaz fait l’objet de très nombreuses polémiques, en particulier depuis le développement explosif de l’exploitation des gaz de schiste aux États-Unis. Les fuites totales des systèmes gaziers (production, transport et distribution), traditionnellement estimées de 1,7 à 2 % du volume de gaz naturel extrait (soit 14 à 16 kg par tep de gaz), sont constamment réévaluées à la hausse par la communauté universitaire jusqu’à des valeurs supérieures à 6 % sur certains champs américains de gaz de schiste et de gaz conventionnel. D’autre part, des doutes importants existent en ce qui concerne les émissions fugitives des grands gazoducs russes et des réseaux de distribution de conception ancienne.

L’importance de ce gaz pour l’effet de serre et les incertitudes qui règnent manifestement sur la mesure de ses émissions fugitives auraient donc dû conduire les auteurs du rapport RTE-Ademe à aborder la question dans leur publication. Pourtant, on n’y trouve pas un seul mot sur ce fameux méthane, alors que comme nous allons le montrer ci-dessous, la prise en compte de ses émissions fugitives est susceptible de remettre très substantiellement en cause les résultats et les conclusions du rapport.

Des résultats très différents

Concentrons-nous, à titre d’exemple, sur la question des mérites comparés des centrales à charbon et des cycles combinés à gaz. La figure 5 ci-dessous montre bien l’ampleur du phénomène.

Elle indique en effet les conséquences qu’on peut attendre à l’horizon de trente ans (soit en 2046 pour une production en 2016) des émissions au kWh de centrales à gaz à cycles combinés en fonction de leur rendement et du taux d’émissions fugitives de méthane pris en compte. Les émissions totales par kWh s’étagent de 340 geqCO2/kWh pour une centrale affichant un rendement de 60 % en absence de fuites, à plus de 900 g/kWh dans le cas d’un rendement de 45 % et d’un taux de fuite global de 4 %.

Bien entendu, il faut également tenir compte des émissions fugitives des mines de charbon pour évaluer au même horizon les émissions au kWh des centrales à charbon. C’est l’objet du tableau 2 ci-dessous établi sur la base d’émissions fugitives moyennes de 11 kg par tep de charbon et pour un même horizon de trente ans.

La comparaison de ce tableau avec les courbes de la figure 5 montre que les performances comparées des centrales à charbon et des centrales à gaz à cycles combinés en termes d’émissions sont moins contrastées que ne l’indiquent les auteurs. La figure 6 ci-dessous montre même des situations extrêmes où les centrales à charbon se révèlent moins émettrices que les cycles combinés. C’est le cas par exemple pour une centrale à charbon de rendement de 46 % et son équivalent cycle combiné avec un taux de fuite de 4 %. Sans aller vers ces extrêmes on doit cependant prendre conscience que même pour des taux de fuite plus modestes, 3 % par exemple, l’écart d’émissions entre centrales à charbon et cycles combinés se réduit parfois fortement.

Ainsi, comme on le voit dans la figure 6, la différence d’émissions entre une centrale à charbon affichant 46 % de rendement et une centrale à gaz à cycles combinés au rendement de 45 %, qui était de 280 g/kWh dans la publication de l’Ademe, tombe à 100 g/kWh quand on tient compte des émissions fugitives des deux filières. En revanche, la différence entre la centrale à charbon de rendement de 35 % et la centrale à gaz de rendement de 60 % ne diminue que de 14 %. On peut donc s’attendre à des écarts pour ces taux de fuite qui s’étagent selon les cas de 14 % à près d’un facteur 3 par rapport aux résultats envisagés par les auteurs.

Cet exemple montre que la prise en compte de l’amont des filières de production des énergies fossiles est donc tout sauf négligeable ; elle gonfle les émissions réelles de l’ensemble des filières de façon souvent significative, mais non homogène, avec les conséquences économiques et environnementales que cela induit. Une opération déjà citée comme celle de la substitution d’une centrale à charbon de rendement de 46 % par une centrale à gaz à cycles combinés de rendement de 45 % rendue possible par la mise en place d’une tarification carbone à hauteur de 30 €/t CO2 n’apporte que 38 % des réductions prévues.

Intégrer le méthane dans l’équation

L’absence totale de prise en compte des émissions de méthane de chacune des filières de production d’électricité a donc des conséquences potentiellement importantes sur les résultats environnementaux et économiques de la politique de valorisation du seul CO2 envisagée par les auteurs de ce rapport.

C’est d’autant plus grave que les États-Unis s’équipent aujourd’hui pour exporter vers l’Europe le trop-plein de gaz naturel très bon marché dû à l’explosion de la production de gaz de schiste dans des conditions désastreuses pour l’environnement local et global, avec des émissions fugitives supérieures à 5 % et que de nombreuses voix politiques s’élèvent en faveur d’une relance des opérations d’exploration de gaz de schiste dans notre pays et en Europe au nom de l’emploi, de l’indépendance énergétique et de l’environnement.

Ce silence assourdissant sur le méthane semble s’inscrire, pour des raisons mal élucidées, dans une politique concertée des milieux scientifiques, des milieux industriels et des pouvoirs publics qui consiste à nier pratiquement l’importance d’une prise en compte enfin sérieuse de la question du méthane dans la lutte contre l’effet de serre.

Il est significatif à ce sujet que l’Ademe, avertie de nombreuses fois depuis huit ans maintenant par nombre de publications scientifiques et économiques, persiste dans un silence absurde sur cette question plutôt que de la mettre en discussion, alors qu’elle est centrale pour la lutte à court et moyen terme contre le changement climatique.

Benjamin Dessus
Président de Global Chance

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