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2013 | Le charbon, source d’énergie : Quelles solutions technologiques pour limiter les conséquences néfastes sur l’environnement ?
Les centrales à charbon fournissent aujourd’hui plus de 40% de l’électricité produite dans le monde, les cinq plus gros consommateurs représentant 77%[1] de la consommation totale (Chine 46%, USA, Inde, Russie et Japon). Malgré des oppositions de plus en plus marquées, il semble impossible de s’en passer à long terme comme le prouve le rapport du World Resources Institute publié le 19 novembre 2012, qui dénombre 1200 projets de construction de centrales à charbon dans le monde. Alcimed, société de conseil et d’aide à la décision, dresse un état des lieux des solutions technologiques existantes et du marché.
Les centrales à charbon : Plusieurs technologies coexistent
Les centrales dites « traditionnelles » sont très largement répandues. En 2012 on compte près de 2 400 centrales à charbon dans le monde dont plus du quart localisées en Chine. L’efficacité moyenne de ces centrales est de l’ordre de 32%[2] seulement. Le charbon émettant plus de gaz carbonique que le pétrole (et a fortiori le gaz), ainsi que de nombreux polluants atmosphériques tels que des poussières, des SOx, des NOx…, ces centrales sont aujourd’hui les plus fortement décriées.
Deux solutions apparaissent alors pour limiter l’impact environnemental :
- Augmenter le rendement de ces centrales, pour qu’une tonne de charbon produise plus d’énergie à niveau de pollution égal ou,
- Limiter les émissions de polluants atmosphériques et les dégagements de gaz à effet de serre grâce à des innovations technologiques.
Les technologies de centrales à charbon supercritiques (SC)[3] et ultra-supercritiques (USC), répondent à ces deux problématiques. Ces centrales en atteignant des températures et des pressions supérieures au point critique de l’eau (soit 374 degrés et 221 bars), permettent d’augmenter la quantité d’énergie produite par tonne de charbon pour atteindre une efficacité de l’ordre de 45% dans les centrales supercritiques.[4] On estime que si l’efficacité de la centrale est améliorée d’1%, les émissions de CO2 chutent de 2%. On observe actuellement une forte augmentation des signatures de projets pour la construction de centrales à charbon supercritiques :
- Alstom (activité STEAM) est un des leaders mondiaux de la fourniture d’équipements pour ces centrales avec plusieurs projets en cours en Asie :
o Centrale de Manjung, 1000MW, mise en service en 2015,
o Centrale Tanjung Bin, 1000MW, mise en service en 2016, deuxième contrat remporté par Alstom en Malaisie.
- EDF (en Pologne[5]) ou GDF Suez (en Indonésie[6]), des énergéticiens qui investissent également dans ces technologies.
Les émissions de polluants peuvent également être limitées grâce à l’utilisation de brûleurs à faible dégagement de NOx et de systèmes plus performants de désulfuration des fumées (SOx)[7]. Des centrales de ce type existent déjà au Japon, en Allemagne et au Danemark mais ne sont pas encore généralisées. L’innovation technologique a consisté à mettre au point des matériaux capables de résister à des températures supérieures à 600 degrés.
D’autres solutions pourraient encore améliorer le bilan de ces centrales, telles que le Carbone Capture & Storage (CCS) ou le développement de l’effacement[8] chez les consommateurs.
Bien que les gains d’efficacité et l’impact environnemental présentent des avantages importants face aux centrales traditionnelles, les coûts d’installation plus élevés font que ces projets restent fortement minoritaires aujourd’hui. Le MIT confirmait déjà en 2009 qu’en l’absence de levier économique fort même le réaménagement des installations existantes avait peu de chance de se généraliser.[9]
Le marché se reporte vers les pays émergents
« Le principal driver du marché reste avant tout économique. Les contraintes réglementaires environnementales sur les émissions en Europe et le prix du gaz naturel (de schiste) très bas actuellement aux Etats-Unis n’incitent pas à se tourner vers le charbon dans ces zones. Elles tendent actuellement à déplacer la demande vers l’Asie. » constate Jean-Philippe Tridant Bel, Directeur de l’activité Energie d’Alcimed.
Les USA vont ainsi fermer plus de 175 petites centrales à charbon vieillissantes au cours des 4 prochaines années, du fait de règles de pollution de plus en plus strictes et du coût du gaz naturel au plus bas en raison de l’exploitation des gaz de schistes. De même, en France, l’entrée en vigueur des nouveaux systèmes de quotas CO2 en 2013 pousse des acteurs tels que EDF et E-ON à fermer des centrales faute de rentabilité.
« Le charbon apparait donc aujourd’hui comme une source d’énergie d’avenir, car abondant et peu onéreux, mais n’ayant pas encore réussi à limiter son impact environnemental. » conclut Antoine Bordet consultant chez Alcimed.
A propos d’Alcimed
ALCIMED (www.alcimed.com) est une société de conseil et d’aide à la décision spécialisée dans les sciences de la vie (santé, biotech, agroalimentaire), la chimie, les matériaux et l’énergie ainsi que dans les Politiques Publiques, l’aéronautique, le spatial et la défense. La vocation d’ALCIMED est d’accompagner les décideurs dans leurs choix de positionnement et leurs actions de développement. Ses consultants, par un travail d’investigation auprès des meilleurs spécialistes et experts dans le monde, apportent une analyse et des réponses pragmatiques aux questions soulevées par les décideurs (responsables R&D, responsables marketing & ventes, directions générales, directeurs d’unités) et institutions publiques. ALCIMED s’appuie sur une équipe de 200 collaborateurs, répartis par secteur et capables de prendre en charge des missions extrêmement variées depuis des sujets marketing & ventes (études de marché, ciblage de nouveaux besoins, positionnement d’un nouveau produit…) jusqu’à des problématiques stratégiques (stratégie de développement, recherche & évaluation de cibles d’acquisition, organisation d’une activité, conception / évaluation / déploiement de politiques publiques…). La société dont le siège est à Paris, est présente à Lyon et à Toulouse ainsi qu’en Allemagne, en Angleterre, en Belgique, en Suisse .
[1] Source : World Coal Association
[2] Moyenne dans le monde pour les centrales traditionnelles : 2083 kwh/tonne de charbon (efficacité de 32%), un peu plus élevée en Europe avec 2630 kWh/tonne (38%)
[3] On désigne les centrales supercritiques avancées pour 250 bars et 565°C, et les centrales ultra-supercritiques si la vapeur atteint ou dépasse 300 bars, 585°C
[4] Les centrales à charbon ultra-supercritiques, dont la température et la pression sont encore supérieures à celles des centrales supercritiques, existent à l’état de prototype seulement.
[5] A Rybnik en Pologne, EDF va construire une centrale à charbon supercritique à haut rendement de 900 MW
[6] Paiton 3, GDF Suez via International Power a mis en service la première unité de charbon supercritique d’Indonésie sur l’Ile de Java, 815 MW.
[7] Par eau de mer et filtres à manche
[8] Ne pas consommer, ou reporter, sa consommation d’électricité lors des pics de consommation
[9] Source: “Retrofitting of Coal-Fired Power Plants for CO2 Emissions Reductions”, MIT, mars 2009
Source : Communiqué Alcimed
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