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LE
LE BILAN CARBONE BILAN CARBONE DE L’ADEME : DE L’ADEME :
PRINCIPES, METHODES
PRINCIPES, METHODES
ET PERSPECTIVES D’APPLICATION
ET PERSPECTIVES D’APPLICATION
POUR LA PRODUCTION ET LE TRANSPORT
POUR LA PRODUCTION ET LE TRANSPORT
DE L’ENERGIE ELECTRIQUE
DE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Robert BIAGI
Ecole Supérieure d’Agriculture d’Angers, France
12ème école d’étéde l’IEPF et du SIFEE -QUEBEC – 2-6 septembre 2008
Application des outils et méthodes d’évaluation environnementale des projets de production et de transport d’énergie électrique
BILAN CARBONE ET ENERGIE ELECTRIQUE
BILAN CARBONE ET ENERGIE ELECTRIQUE
•Changement climatique et gaz à effet de serre n
•BILAN CARBONE n
•Vers un Bilan Carbone pour les centrales électriques
et les réseaux de distribution ?
12ème école d’étéde l’IEPF et du SIFEE -QUEBEC – 2-6 septembre 2008
Application des outils et méthodes d’évaluation environnementale des projets de production et de transport d’énergie électrique
1
L’effet de serre repose sur une physique
L’effet de serre repose sur une physique
très ancienne
très ancienne
•1824 -Joseph Fourier (F) : le rôle de l'atmosphère.
•1838 -Claude Pouillet (F) -John Tyndall (Irl) : le rôle de la vapeur d'eau
et du gaz carbonique dans l’effet de serre naturel.
•1896 -Svante Arrhenius (S) : 4°C en plus pour un doublement du
CO2 dans l’air.
•1920 -Lewis Fry Richardson (GB) : première expérience de modélisation
du climat.
•1950 -Le premier ordinateur (l’ENIAC) est utilisé pour le premier modèle
de prédiction météorologique.
•1966 -premier forage glaciaire au Groenland par des américains (2005 :
des européens forent à -800.000 ans).
•1987 -Création de l'International Panel on Climate Change (IPCC).
•Années 1990 : Premiers modèles climatiques globaux.
•1992 -Signature de la "Convention Climat ».
•1997 -Signature du Protocole de Kyoto, entré en vigueur début 2005.
•2008 -… quelle évolution pour la politique énergétique des USA ?
3
L’origine de l’effet de serre naturel
L’origine de l’effet de serre naturel
nuages
17%
autres gaz
28%
vapeur d'eau
55%
4
Les principaux gaz «
Les principaux gaz « à effet de serre à effet de serre » »
Pas d'émissions directe -photoréaction CH4 et
NOx
O3 –Ozone
Gaz réfrigérants
Procédés industriels divers (expansion des
mousses plastique, composants électroniques,
appareillage HT, électrolyse de l’alumine…)
HFC –PFC –SF6
Hydrocarbures Fluorés
(CFC…)
Engrais azotés -industrie chimiqueN2O –Protoxyde d'azote
Décomposition anaérobie des molécules
organiques (Bovins, rizières, décharges…) ou
pyrolyse des composés organiques (exploitation
des combustibles fossiles, feux)
CH4–Méthane; Gaz Naturel
Combustion Pétrole, Charbon, GazCO2–Gaz carbonique
ÉvaporationH2O –Vapeur d'eau
OrigineGaz
5
Qu’est
Qu’est- -ce qu’un gaz à effet de serre ? ce qu’un gaz à effet de serre ?
Par d
Par dé éfinition : finition :
Un gaz
Un gaz à àeffet de serre est un gaz effet de serre est un gaz pr pré ésent dans sent dans
la troposph
la troposphè ère re (la basse atmosph (la basse atmosphè ère) et qui re) et qui
intercepte le rayonnement terrestre
intercepte le rayonnement terrestre (compos (composé é
d
d’ ’infrarouges). infrarouges).
A chaque gaz
A chaque gaz à àeffet de serre est attach effet de serre est attaché ée une e une
notion essentielle : le
notion essentielle : le « «for forç çage radiatif age radiatif » », ,qui qui
d
dé éfinit quel suppl finit quel supplé ément d ment d’é ’énergie (en watts par nergie (en watts par
m
m2
2) est renvoy
) est renvoyé évers le sol par une quantit vers le sol par une quantité é
donn
donné ée de gaz dans l e de gaz dans l’ ’air air
6
Le PRG en pratique
Le PRG en pratique
Le Pouvoir de R
Le Pouvoir de Ré échauffement Global : chauffement Global :
un indicateur par nature approximatif,
un indicateur par nature approximatif,
mais qui permet l
mais qui permet l’ ’action action
Gaz Formule PRG relatif à 20 ans PRG relatif à 100 ans
Dioxyde de carbone CO2 11
Méthane CH4 62 23
Protoxyde d'azote N2O 275 296
Hydrofluorocarbures CnHmFp 40 à 9.400 12 à 12.000
Perfluorocarbures CnF2n+2 3.900 à 8.000 5.700 à 11.900
Chlorofluorocarbures CnClmFp 4.900 à 10.200 4.600 à 14.000
PRG =
PRG = é équivalent CO quivalent CO2
2
Gaz Formule
Kg d'équivalent
carbone d'un kg de
gaz
Dioxyde de carbone CO2 0,27
Méthane CH4 6,3
Protoxyde d'azote N2O 81
Perfluorocarbures CnF2n+2 1.500 à 3.200
Hydrofluorocarbures CnHmFp 3 à 3.000
Hexafluorure de soufre SF6 6.055
Unit
Unité éd dé ériv rivé ée : e :
l
l’é ’équivalent carbone quivalent carbone
7
Pour tout inventaire des
Pour tout inventaire des é émissions humaines : missions humaines :
-
-on utilise le PRG on utilise le PRG à à100 ans ( 100 ans (é équivalent CO quivalent CO2
2) ou l
) ou l’é ’équivalent quivalent
carbone
carbone
-
-on ne prend pas en compte la vapeur d on ne prend pas en compte la vapeur d’ ’eau eau (dur (duré ée de r e de ré ésidence sidence
faible et pas d
faible et pas d’ ’augmentation de la concentration discernable r augmentation de la concentration discernable ré ésultant des sultant des
é
émissions) missions)
-
-on ne prend pas en compte l on ne prend pas en compte l’ ’ozone ozone (pas d (pas d’é ’émissions directes, gaz missions directes, gaz à à
dur
duré ée de vie courte, et incapacit e de vie courte, et incapacité éà àcalculer les calculer les é émissions indirectes avec une r missions indirectes avec une rè ègle gle
simple)
simple)
Et donc
Et donc… …

8
Comptabiliser
Comptabiliser les GES… les GES…
Un exercice intrinsèquement approximatif à cause
des incertitudes de nature physique
⇒Raisonnement en ordres de grandeur
⇒Résultats en ordres de grandeur
9
Gr
Grâ âce ce à àl l’ ’unit unité éde mesure, on de mesure, on peut enfin peut enfin
comparer les gaz
comparer les gaz à àeffet de serre effet de serre
Répartition approximative des émissions de gaz à effet de serre
hors ozone dans le monde par secteur, 2000
(source IPCC)
10
Gr
Grâ âce ce à àl l’ ’unit unité éde mesure, on de mesure, on peut enfin peut enfin
comparer les gaz
comparer les gaz à àeffet de serre effet de serre
Répartition approximative des émissions de gaz à effet de serre hors ozone dans le monde
par secteur, 2000, après imputation des émissions de production de l’électricité à ses consommateurs.
Jancovici, 2005
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Les émissions de CO
Les émissions de CO2
2perturbent
perturbent
des échanges naturels de carbone
des échanges naturels de carbone
L’émission liée aux activités humaines est faible comparée aux échanges naturels,
mais importante comparée au solde de ces échanges naturels
(Source GIEC en milliards de tonnes de Carbone par an)
12
É
Évolution de la concentration en CO volution de la concentration en CO2
2
pour ces divers sc
pour ces divers scé énarios narios
Tous les scénarios envisagés conduisent à une augmentation brutale
de la concentration atmosphérique en CO2, plus ou moins vite selon nos comportements à venir
(Climate Change 2001, the scientific Basis, GIEC, 2001)
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Je mets mes sc
Je mets mes scé énarios d narios d’é ’émissions missions
dans les mod
dans les modè èles : quel r les : quel ré ésultat ? sultat ?
Évolution de la température moyenne de l’air au niveau du sol, selon les scénarii,
et mise en perspective avec le passé
(Climate Change 2001, the scientific Basis, GIEC)
-10 milliards de
terriens évoluent
vers les émissions
du niveau de vie
d’un Polonais de
l’an 2000
-Les émissions
mondiales
restent
constantes
14
Quelques degr
Quelques degré és en plus, s en plus,
c
c’ ’est un changement d est un changement d’è ’ère climatique re climatique
Il y a 20.000 ans Aujourd’hui
Depuis le dernier maximum glaciaire, la moyenne planétaire n’a
augmenté «que»de 5°C, mais notre planète a considérablement changé.
Période glaciaire : d’immenses glaciers,
épais de plusieurs km, recouvrent
l’Amérique et l’Europe du nord. Le sol de la
France est gelé en permanence, et inapte
aux cultures
Période glaciaire : on passe à
pied sec de France en Angleterre
: la mer est plus basse de 120
mètres !
Période glaciaire : la température
de l’Europe est plus basse de 8 à
10 °C mais celle des tropiques a
peu varié
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La temp
La tempé érature n rature n’é ’évoluera pas voluera pas
partout de la m
partout de la mê ême mani me maniè ère re
Évolution régionale de la température (°C) en 2100 pour le scénario B2
(620 ppmv de CO2en 2100 ; 2,5 °C d ’élévation moyenne)
Climate Change 2001, the scientific Basis, GIEC

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Comparaisons inter-modèles de l’évolution des précipitations
(Source : GIEC, 2001)
Apr
Aprè ès la temp s la tempé érature, la pluie rature, la pluie
17
Quelques précautions d’usage…
•Connaissance partielle des processus et système non complètement
déterministe èon parle de risques, auxquels on essaye d’associer une
probabilité d’occurrence plus ou moins élevée (et non de certitudes).
•Ce qui est possible n’arrivera pas nécessairement
•L’ignorance d’un risque n’équivaut pas àson absence (ignorer un risque ne le
fait pas disparaître !)
•Quand on se projette à50 ou 100 ans, il ne faut pas raisonner àcapacitéde
réaction constante : l’abondance énergétique et un environnement encore
relativement préservénous permettent aujourd’hui de faire face àbien des aléas ;
qu’en sera-t-il dans un siècle?
Quels sont les impacts possibles du
Quels sont les impacts possibles du
changement climatique ? (1)
changement climatique ? (1)
18
Quels sont les impacts possibles
Quels sont les impacts possibles
du changement climatique ? (2)
du changement climatique ? (2)
Impossible de « prévoir » toutes les mauvaises surprises possibles :
la situation est inédite (pas de base de comparaison dans le
passé), l’amplitude des conséquences (plus tard) dépend
directement de nos émissions (actuelles), et ces dernières sont
imprévisibles au sens strict,
Le système climatique est non linéaire, et possède donc des
seuils, dont le franchissement est synonyme de « catastrophe »,
mais dont l’identification est souvent difficile voire impossible
•Impact sur les écosystèmes (affaiblissement, disparition, déplacement),
naturels et domestiques (agriculture)
•Augmentation du niveau des océans, évolutions des courants marins
(climats régionaux) et acidification de l’eau
•Modification des phénomènes extrêmes (concernant les températures, les
précipitations ou leur absence, le vent…)
•Impacts directs sur la santé humaine (vagues de chaleur ou de froid,
déplacement des zones endémiques de maladies…) et indirects
(insuffisance alimentaire, dictatures, guerres…).
•…
19
Sous l’effet d’un début de changement climatique, les écosystèmes
continentaux (actuellement des puits) pourraient se transformer en
sources de carbone :
Øles sols de forêts (par une augmentation de l’activité microbienne),
Øla végétation (par le stress hydrique)
Le ph
Le phé énom nomè ène peut ne peut « «s s’ ’emballer emballer» »: :
les puits deviennent des sources
les puits deviennent des sources
-Ce qui renforce le changement climatique (température hydrologie…)
-Ce qui renforce la pression sur les écosystèmes continentaux…
20
Cycle du carbone
Cycle du carbone
(Source GIEC en milliards de tonnes de Carbone par an)
21
Le d
Le dé éstockage est stockage est- -il pour bient il pour bientô ôt ? t ?
Comparaison de la productivité primaire nette des écosystèmes européens en 2003 par rapport à
la moyenne 1998-2002. En 2003, l’Europe a déstocké 4 années de séquestration du CO2.
(Source Ciais et al., Nature, septembre 2005)
22
Evolution du stock de carbone dans les sols anglais de 1978 à 2003
(Source Bellamy et al., Nature, septembre 2005)
Céréales
Vignobles
Prairies
Forêt
Le d
Le dé éstockage est stockage est- -il pour bient il pour bientô ôt ? (bis) t ? (bis)
23
Øles pergélisols (partie du sol située sous la surface qui ne dégèle pas
pendant au moins 2 années consécutives, 25% des terres émergées).
Ils contiennent du méthane stocké sous forme d’hydrates solides qu’un
début de réchauffement pourrait émettre de manière massive dans
l’atmosphère
Øles océans se stratifieraient, du fait de la fin des courants convectifs,
èfin du renouvellement des eaux de surface, dans lesquelles se dissout
le CO2
Øle réchauffement des océans contribuerait à déstocker de grandes
quantités de gaz
Ø….
Le ph
Le phé énom nomè ène peut ne peut « «s s’ ’emballer emballer» »: :
les puits deviennent des sources
les puits deviennent des sources

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Quelques
Quelques é échelles de temps chelles de temps… …
L’arrêt des perturbations n’est pas immédiat après la stabilisation de la concentration en CO2,
notamment à cause de la « durée de vie » de ce dernier dans l ’atmosphère
(Source : Climate Change 2001, the scientific Basis, GIEC)
Élévation du niveau
des océans due à la
fonte des glaces
Élévation du
niveau des océans
due à la dilatation
de l’eau de mer
Température
moyenne
Concentration en
CO2
Hypothèse : évolution
des émissions de CO2
25
Qu’émettre au plus si nous voulons arrêter
Qu’émettre au plus si nous voulons arrêter
d’enrichir l’atmosphère en CO
d’enrichir l’atmosphère en CO2
2?
?
Émissions de CO2par habitant en 1998
et « droits maximaux à émettre sans perturber le climat»
(Source UNFCCC pour les émissions par habitant)
Droit maximal à émettre si
nous voulons diviser les
émissions mondiales de CO2
par 2, avec 6milliards
d’habitants
Idem si
nous
voulons
diviser les
émissions
mondiales
de CO2par
3, avec 9
milliards
d’habitants
26
Que fait
Que fait- -on avec le « on avec le « droit maximal droit maximal » »
le plus élevé ?
le plus élevé ?
En l’état actuel des technologies, pour émettre ce «droit», il suffit de faire
l’une des choses suivantes :
Øfaire un AR Paris-NY en avion ;
Øou consommer 2.500 kWh d'électricité en Grande Bretagne, mais 22.000
kWh en France (consommation moyenne par Français : environ 7500 kWh) ;
Øou acheter 50 à 500 kg de produits manufacturés ;
Øou produire 2 tonnes de ciment (une maison moderne de 100 m2en nécessite
10) ;
Øou parcourir 5.000 km en Twingo en zone urbaine, ou 1.500 km en 4x4 ou
Mercedes en zone urbaine ;
Øou brûler 1.000 m3de gaz naturel (quelques mois de chauffage d'une maison).
(Source : Jancovici, 2001)
BILAN CARBONE ET ENERGIE ELECTRIQUE
BILAN CARBONE ET ENERGIE ELECTRIQUE
•Changement climatique et gaz à effet de serre n
•BILAN CARBONE n
•Vers un Bilan Carbone pour les centrales électriques
et les réseaux de distribution ?
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Application des outils et méthodes d’évaluation environnementale des projets de production et de transport d’énergie électrique
1
PRESENTATION DE LA METHODE
BILAN CARBONE ®
Bilan Carbone
Bilan Carbone®
®
2
Que recouvre la méthode Bilan Carbone
Que recouvre la méthode Bilan Carbone®
®?
?
•1 tableur général
•2 utilitaires techniques
•1 utilitaire économique
•manuel tableur général
•manuels utilitaires techniques •guide méthodo.
•guide des FE
•manuel utilitaire économique
3
Le Bilan Carbone est un inventaire
Le Bilan Carbone est un inventaire
«
«élargi élargi » »
•Emissions prises en compte :
–Directes : sur site / par l’entité auditée
–Indirectes (?Ozone) : par d’autres (clients,
fournisseurs)
•Estimation en ordre de grandeur :
« Une vision floue sur un champ de vision très large »
•Monocritère : IMPACT SUR EFFET DE SERRE
•Essentiellement 6 gaz pris en compte :CO2; CH4; N2O;
HFC; PFC; SF6 (mais aussi CFC, H2O stratosphérique…)
•Pour info : Français moyen = 2,2 TeC/an (avec puits)
4
LES PRINCIPAUX POSTES
LES PRINCIPAUX POSTES
Matériaux entrants
fabrication initiale Energie & Process
transformation
Transport
fret amont Transport
fret aval
Déchets
fin de vie
Transport
personnes Transport
fret interne Produits finis
utilisation
NOUVEAUTES
V4

5
Emissions de GES
Emissions de GES
calcul ou mesure ?
calcul ou mesure ?
Pour une activit
Pour une activité éhumaine, il n humaine, il n’ ’est g est gé én né éralement pas possible de ralement pas possible de
proc
procé éder par mesure directe. der par mesure directe.
Aussi on mesure une fois, on suppose ensuite que le processus se
Aussi on mesure une fois, on suppose ensuite que le processus se
d
dé éroule toujours de la m roule toujours de la mê ême me mani maniè ère et on calcule le re et on calcule le « «facteur facteur
d
d’é ’émission mission » »correspondant. correspondant.
Un
Un facteur d facteur d’é ’émission mission d dé ésigne la grandeur qui permet de signe la grandeur qui permet de
convertir des
convertir des « «donn donné ées d es d’ ’activit activité é» »(litres d (litres d’ ’essence consomm essence consommé és, s,
km parcourus, tonnes d
km parcourus, tonnes d’ ’acier coul acier coulé… é…) en ) en é émissions missions
Ex :
Ex : combustion de 1 litre d combustion de 1 litre d’ ’essence essence
é
émissions de CO missions de CO2
2=
= FE FE x litres d x litres d’ ’essence essence
FE est le facteur d’émission. Il peut refléter un
processus unique ou un ensemble de processus
6
L
L’ ’ensemble du tableur est une ensemble du tableur est une « «simple simple » »
addition de multiplications
addition de multiplications é él lé émentaires mentaires
2 - salariés en train non possédé : calcul à partir du kilométrage total parcouru
distances kg équ. C kg équ.
cumulées (km) par pers.km carbone
Train en France 2 589 000 0,0023 5 955
TER en France 0,0093 0
Train en Allemagne 0,0142 0
Train en Autriche 0,0063 0
Train en Belgique 0,0115 0
Train en Espagne 0,0107 0
Train en Italie 0,0105 0
Train en Pays Bas 0,0142 0
Train en Royaume Uni 0,0229 0
Train en Suède 0,0032 0
Train en Suisse 0,0010 0
Total 5 955
Exemple : les
Exemple : les é émissions li missions lié ées aux d es aux dé éplacements en train placements en train
Intitulé du poste d’émission Résultat en kg
équ . carbone
Facteur d’émission
Donnée d’activité
7
Quelques exemples de
Quelques exemples de
facteurs d’émission
facteurs d’émission
8
Facteurs d
Facteurs d’é ’émission relatifs aux mission relatifs aux é énergies nergies
primaires
primaires
Kg
Kg é équivalent carbone par tonne quivalent carbone par tonne é équivalent p quivalent pé étrole, en analyse de cycle de vie trole, en analyse de cycle de vie
(
(Calculs de J.M. JANCOVICI) Calculs de J.M. JANCOVICI)
9
Facteurs d
Facteurs d’é ’émission par kWh mission par kWh é électrique lectrique
Kg
Kg é équivalent carbone par kWh (sortie de centrale) pour divers produ quivalent carbone par kWh (sortie de centrale) pour divers producteurs europ cteurs europé éens, pour les ens, pour les
seules
seules é émissions li missions lié ées es à àl l’ ’utilisation de l utilisation de l’é ’énergie primaire (European Carbon Factor, 2004) nergie primaire (European Carbon Factor, 2004)
10
Facteurs d
Facteurs d’é ’émission pour les fabrications de mission pour les fabrications de
mat
maté ériaux de base riaux de base
Kg
Kg é équivalent carbone par tonne pour divers mat quivalent carbone par tonne pour divers maté ériaux (moyenne europ riaux (moyenne europé éenne), enne),
en analyse de cycle de vie
en analyse de cycle de vie
(Valeurs tir
(Valeurs tiré ées du document m es du document mé éthodologique du Bilan Carbone thodologique du Bilan Carbone® ®) )
11
Facteurs d
Facteurs d’é ’émission approximatifs par mission approximatifs par
passager.km
passager.km
Grammes
Grammes é équivalent carbone par passager.km pour divers modes de transport quivalent carbone par passager.km pour divers modes de transport, en ordre de , en ordre de
grandeur (Jancovici, 2002)
grandeur (Jancovici, 2002)
3
22,9 25
60 60
100 100
0
20
40
60
80
100
120
train SNCF Train Royaume-
Uni bus voiture, route avion long courrier voiture, ville avion court courrier
12
Facteurs d
Facteurs d’é ’émission par kg de nourriture mission par kg de nourriture
Kg équivalent carbone par kg de nourriture, système conventionnel
(Source Jancovici/ADEME 2006 -Bilan Carbone®)