Quels coins de stabilisation pour les émissions mondiales ?

By 24 August 2013

2- CONTEXTE

Cette section propose un tour d’horizon du développement du captage et stockage du CO2 aux niveaux mondial et français. Une optique scientifique est adoptée pour les sections 2.1 et 2.3 tandis que, entre temps, la section 2.2 fait référence à l’environnement politique du CSC en France.

2.1 QUELS « COINS DE STABILISATION » POUR LES EMISSIONS MONDIALES ?

La notion des « coins de stabilisation »2 s’appuie sur l’idée selon laquelle les technologies actuelles suffisent pour limiter les émissions de CO2 radicalement et respecter un objectif de stabilisation de la concentration atmosphérique de CO2 compris entre 450 et 550 ppm d’ici 2054, tout en satisfaisant aux besoins énergétiques.

Figure 1 : Le triangle de stabilisation
Le triangle de stabilisation
Source : Pacala et al (2004)

La courbe BAU représente le scénario tendanciel d’émissions globales de CO2 issues de la combustion d’hydrocarbures et des activités de cimenterie, et la courbe WRE500 indique un sentier d’émissions qu’il faudrait suivre pour rester à 500 ppm environ. La surface entre les deux courbes équivaut au volume d’émissions qu’il est nécessaire d’éviter. Pour styliser le problème (panel B à droite sur la figure 1), cette zone verte se présente comme un triangle de stabilisation. Les auteurs supposent un doublement des émissions annuelles de CO2 entre 2004 et 2054 dans la trajectoire de référence, et l’enjeu de la stabilisation est de limiter les émissions au niveau actuel, soit 7 GtC/an.

Tel qu’il apparaît sur le schéma B, le triangle de stabilisation est divisé en sept triangles identiques. Ceux-ci représentent chacun une réduction tendancielle d’émissions, supposée linéaire, jusqu’à 1 GtC/an en 2054. En d’autres termes, les émissions évitées par tranche, ou par « coin de stabilisation » (« stabilization wedge »), valent 25 GtC, sur un total de 175 GtC à éviter d’ici 50 ans. Chaque « coin de stabilisation » correspond à une stratégie technologique particulière.

S. Pacala et R. Socolow proposent quinze exemples d’orientations stratégiques permettant chacune de réduire l’accroissement des émissions futures d’une tranche équivalant à 1 GtC en 2054. L’adoption de sept d’entre elles est suffisante, mais certaines sont toutefois inconciliables.

Les auteurs organisent ces politiques environnementales ou technologiques en six groupes :

– efficacité énergétique et économie d’énergies,

– substitution de combustibles,

– captage et stockage du CO2,

– fission nucléaire,

– électricité et combustible renouvelables,

– forêts et sols agricoles.

Trois de ces orientations concernent le captage et stockage du CO2 :

Une première option concerne la séquestration dans les centrales électriques, via la capture précombustion et le stockage géologique : En supposant une séquestration de 90% des émissions de carbone dans les centrales équipées, un coin de stabilisation équivaut à équiper 800 GW de centrales au charbon produisant l’électricité en base, ou 1600 GW de centrales à gaz, d’ici 2054.

Une seconde option considère la séquestration de CO2 avec la production d’hydrogène. L’hydrogène produit lors de la capture précombustion peut être utilisé tel quel comme carburant plutôt que comme combustible dans la production d’électricité. Un coin de stabilisation équivaut à l’équipement d’ici 2054 d’usines à charbon produisant 250 MtH/an, ou d’usines à gaz produisant 500 MtH/an, le volume de CO2 stocké étant égal à celui de l’option précédente.

Une troisième option prévoit le stockage du carbone capturé dans les combustibles de synthèse. Avec un développement à venir des usines de transformation du charbon et autres technologies de synthèse, un coin de stabilisation équivaudrait à l’installation du CSC sur des capacités de production de 30 millions de barils de combustibles de synthèse par jour, le volume stocké étant identique que dans les autres options.

Quatre orientations envisagent le développement des renouvelables :

Un développement de l’éolien en remplacement de centrales à charbon constitue une première solution. Un coin de stabilisation serait comblé pour 2000 GWp (capacité en pointe) d’éoliennes installées d’ici 2054, ce qui équivaut à 30 millions d’hectares de champs d’éoliennes. Mais l’espacement entre les éoliennes permet un usage multiple des terres. Il est aussi possible de les placer offshore.

L’« hydrogène renouvelable » constitue une seconde voie de mise en valeur des renouvelables, notamment de l’éolien. L’électricité à base d’énergie renouvelable permettrait de produire des piles à combustible par électrolyse de l’eau. Un coin de stabilisation équivaut à l’usage de 4000 GWp d’éoliennes dans la production de piles à combustible en substitution de l’essence ou du diesel à l’horizon 2054. En termes de réduction d’émissions, le rendement de la production éolienne d’hydrogène est donc deux fois plus faible que celui de la production éolienne d’électricité.

Le photovoltaïque trouvent aussi leur place. Un coin de stabilisation équivaut au remplacement de centrales à charbon par du photovoltaïque à hauteur de 2000 GWp d’ici 2054. Cela reviendrait à installer 2 millions d’hectares de cellules, soit 2 à 3 m² par personne.

Une quatrième option repose sur l’usage de biocarburants. On parvient à un coin de stabilisation pour une production de 34 millions de barils d’éthanol par jour en substitution à de l’essence d’ici 2054, à condition que la production d’éthanol soit dépourvue d’émissions de CO2. Cela équivaut à 250 millions d’hectares de production d’éthanol sur des terres permettant un rendement de 15 tonnes sèches par hectare. Cette surface représente un sixième des terres cultivées dans le monde.

L’adoption de telle ou telle technologie est conditionnée par une trajectoire de coût du carbone, elle-même fonction du cours futurs du brut, de l’acceptabilité du public et de la baisse des coûts résultant du progrès technique endogène.

Lire le mémoire complet ==> (Les effets en emploi d’un développement du captage et stockage du CO2 en France)
une étude macroéconomique comparée avec les énergies renouvelables
Mémoire de Master 2 – Analyse économique et gouvernance des risques
Université De Versailles Saint-Quentin-En-Yvelines – Institut national des sciences & techniques nucléaires INSTN