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Comment limiter les émissions des centrales électriques à charbon ?

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Publié le 08-06-2009



Le charbon est à l'origine de 70 % des émissions de gaz carbonique de la production électrique, secteur qui représente actuellement 40 % des émissions mondiales. Autant dire que sans l'apport des technologies de captage et de stockage de CO2 (CCS), l'exploitation des réserves de charbon est dès aujourd'hui incompatible avec la lutte contre le réchauffement climatique. Les Etats-Unis, l'Europe, la Chine multiplient programmes de recherche et installations pilotes.

Réduire les émissions charbonnières est une nécessité. Le charbon émet deux fois plus de CO2 que le gaz naturel... Trois fois plus même dans le cas des centrales à charbon ancienne génération !, encore majoritaires à la surface de la planète. Entre 2002 et 2025, les émissions de CO2 liées au charbon devraient augmenter de 60 %, dépassant de 81 % les niveaux de 1990. Une fuite en avant directement due à la part croissante jouée par le charbon dans la fourniture d'électricité mondiale. C'est pourquoi le célèbre climatologue de la NASA, James Hansen, prône des scénarios de sortie du charbon dans les 10 à 20 ans qui viennent, si l'on tient à rester sous des seuils de concentration de  CO² « vivables », c'est à dire inférieures à 450 ppm.

Démonstrateurs en chantier

Le candidat Obama a fait la promesse de lancer pas moins de cinq centrales CCS lors de son mandat. Le charbon propre, et les investissements pour y parvenir, étaient l'un des leitmotivs de sa campagne en matière de politique énergétique. Fer de lance de cet engagement américain : le démonstrateur FutureGen, décidé en 2003, sous Bush, et arrêté... également sous Bush ! Pour cause de faramineux dépassements de budgets : 1,8 milliards de dollars contre 1 milliard prévu initialement.

En Europe aussi, les projets de centrales et de démonstrateurs CCS fleurissent. Depuis 2004, l'Allemagne a investi 100 millions d'euros dans plus de 200 projets liés aux centrales « propres » et a décidé, début avril, de financer trois projets de démonstrateurs. La commission s'est fixée une douzaine d'installations de grande envergure d'ici 2015. Le projet européen Castor a regroupé jusqu'en 2007 une trentaine de partenaires autour de 4 sites de démonstration, dont le plus avancé est situé au Danemark, à Esbjerg. Le programme COACH (Cooperation Action within CCS China EU), initié en novembre 2006 et coordonné par l'IFP, vise « le développement en Chine et dans l'Union Européenne d'une technologie au charbon avancée, avec près de zéro émission grâce au captage et au stockage géologique. »

Incertitudes géologiques

Le CCS suppose en effet d'injecter le gaz carbonique sous terre, à 1 000 m de profondeur. Dans des gisements de pétrole ou de gaz en voie d'épuisement, ou des veines de charbon inexploitables. Mais ce sont les bassins sédimentaires « on-shore », remplis d'eau et appelés aquifères profonds, qui offrent le plus de potentiel. « Quelle est la capacité disponible pour le stockage de CO2 ? La réponse est compliquée, » nuance Philippe Vesseron, président du Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM). Cet établissement public à caractère industriel et commercial, sous la double tutelle des ministères de l'Industrie et de l'Environnement, vient de créer une unité de recherche de 13 personnes dédiée à l'étude de la sécurité et des impacts du stockage de CO2, qui dépend de facteurs géochimiques méconnus. Dans ces poches souterraines sous pression, le CO2 est concentré dans un état stable, dit super-critique. Or le CO2 se révèle un gaz extrèmement réactif, au comportement difficile à prédire.

Au-delà du recensement des sites de stockage envisageables dans les différentes régions du monde, « il est important que des réponses sur la sécurité soient apportées dans les 3 ou 4 ans, avant de se préoccuper par exemple de l'acceptibilité du public, » insiste Philippe Vesseron. Notamment sur la sécurité à une échelle de temps de 1 000 à 10 000 ans.

Du charbon « propre » en 2020 ?

« Tout le paradoxe du CCS est que la technologie est disponible à petite échelle, mais que son déploiement massif est pour l'instant impossible, » analyse Olivier Appert, Président de l'IFP et vice président de la plateforme technologique européenne ZEP (Zero Emission Power Plant), qui réunit des grands acteurs industriels tels que EDF, E.ON, Alstom, Siemens, BP, Statoil. Un défi à résoudre est celui de l'acceptation des opinions publiques, comme en témoigne l'opposition locale au projet Total à Lacq. L'autre obstacle au CCS, majeur, est celui du coût, proprement exorbitant.

Le surinvestissement d'abord, induit par l'ajout des équipements de séquestration, entraine un coût d'environ 100 €/tonne de CO2 capté-transporté-stocké, dont près de 80 % sont dus au captage. D'où les efforts de recherche spécifique à cet aspect. A ce prix, entre 5 et 10 fois supérieur à celui du marché du CO2 (qui fluctue entre 24 et 9 €/t), l'économie n'incitera pas la filière à se développer. Le CCS entraine aussi une baisse de rendement. « Le captage de CO2  conduit à une réduction de l'efficcacité de la production d'électricité de 10 %, détaille Olivier Appert. Une centrale supercritique avec un rendement de 45 % n'a plus qu'un rendement de 35 %. » A production d'énergie égale, une centrale « charbon propre » consomme ainsi plus de charbon.

L'Agence Internationale de l'Energie (AIE) estime à 1500 milliards de dollars, cumulés, les besoins d'investissements des centrales électriques au charbon entre 2001 et 2030. Davantage si des technologies « vraiment propres » et à faible émissions doivent se généraliser. L'intégration des installations de la filière « charbon propre » se profile comme complexe, coûteuse et délicate à maitriser. A l'horizon 2020-2025, l'Afrique du Sud – pays très électro-charbonnier – estime que seules 5% de ses émissions de CO2 seront séquestrées par CCS.

Maxence Layet
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