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vendredi 24 juin 2022

Métaux pour une énergie propre: voies pour relever le défi des matières premières en Europe-KUL

 Rapport commandé par Eurométaux à la KU Leuwen University, 2022

Contexte : Dans le Sustainable Development Scenario (SDS),  de l’AIE, les défis du marché liés à la transition énergétique sont irréalisables  pour certains produits de base : cuivre, nickel, lithium, cobalt et quelques  terres rares. La demande prévue pour 2030 dépasserait la capacité d’offre de l’ensemble des ressources annoncées.

Dans le scénario plus conservateur Stated Policies (STEPS) de l’AIE, il reste une forte demande sur ces métaux, mais les contraintes d’approvisionnement peuvent être résolues, principalement par le biais d’incitations financières pour accélérer l’exploration et le développement de projets. Les changements réglementaires, qui peuvent combiner des normes de durabilité avec un processus de développement plus rapide, pourraient potentiellement apporter des incitations supplémentaires. L’innovation est un autre levier important qui peut jouer un rôle désengorgeant.

Les métaux joueront un rôle central dans la construction réussie des chaînes de valeur des technologies propres en Europe et dans la réalisation de l’objectif de neutralité climatique de l’UE à l’horizon 2050. À la suite des perturbations de l’approvisionnement causées par la pandémie de COVID-19 et de l’invasion de l’Ukraine par la Russie, le manque de résilience de l’Europe pour ses besoins croissants en métaux est devenu une préoccupation stratégique. Cette étude évalue comment l’Europe peut atteindre son objectif de « parvenir à la sécurité des ressources » et de « réduire les dépendances stratégiques » pour ses métaux de transition énergétique, grâce à une évaluation de la demande, de l’offre et de la durabilité du pacte vert de l’UE et de ses besoins en ressources.

Sa conclusion est que  l’Europe dispose d’une fenêtre d’opportunité pour jeter les bases d’un niveau plus élevé d’autonomie stratégique et de durabilité pour ses métaux stratégiques grâce à un recyclage optimisé, à des investissements dans la chaîne de valeur nationale et à une stratégie d’ approvisionnement mondial plus active. Mais une action ferme est nécessaire rapidement pour éviter les goulets d’étranglement pour plusieurs matériaux qui risquent d’être en pénurie mondiale à la fin de cette décennie.

 Commentaire : cette conclusion optimiste est largement battue en brèche par le corps du document

Quelques données :

La production de voitures électriques est le principal moteur de la demande de métaux de transition énergétique (responsable de 50 à 60% de l’ensemble), suivie des réseaux électriques et du solaire (35 à 45%), puis d’autres technologies les 5% restants.

Le lithium, le cobalt, le nickel, les éléments des terres rares et le cuivre seront les métaux les plus demandés et qui connaîtront la plus forte accélération de la demande. L’iridium, le scandium et le tellure sont les produits à faible demande mais qui sera impactée par la transition énergétique.

Les plans de l’Europe visant à établir une production nationale pour les technologies d’énergie propre augmenteront sa demande pour un large éventail de métaux. Cela comprend la croissance des marchés des métaux de base matures (aluminium, cuivre, nickel) et l’ouverture de nouveaux marchés de matières premières (lithium, éléments de terres rares).

Commentaire : En ce qui concerne la voiture électrique, le problème était déjà pointé dans lun rapport de l’Académie des Sciences et de l’Académie des technologies (Stratégie d’utilisation des ressources du sous-sol pour la transition énergétique française, Les métaux rares, Rapport des Académie des sciences et de l’Académie des technologies, 2018). Le programme de véhicules électriques français examiné (2 millions de véhicules par an à partir de 2040) fait appel à des quantités de lithium et de cobalt très élevées, qui excèdent, en fait et à technologie inchangée, les productions mondiales d’aujourd’hui, et ce pour satisfaire le seul besoin français ! L’analyse économique montre que le flux financier annuel global pour les seuls véhicules électriques à batteries est du même ordre de grandeur que celui des importations actuelles de pétrole pour assurer l’approvisionnement en carburant. »

https://vivrelarecherche.blogspot.com/2020/08/les-energies-renouvelables-sont-elles.html

 Demande mondiale de métaux


Donc, je traduis : demande Lithium *21, Dysprosium *43 , Coballt*42  Tellure *27, Scandium *20, Nickel *17, praséodyme * 11, Gadolinium*7.7, Néodyme * 6.6, Platine*6.4, Silicium *6.3, Cuivre *5.1 Aluminium *4.3 etc.

Demande Européenne de métaux

En ce qui concerne l’Europe , les demandes de  lithium, cobalt, terres rares, nickel connaitront les plus fortes croissances.








La demande de cuivre est centrale compte-tenu de ses  rôles multiples notamment dans  le  déploiement rapide de véhicules électriques, l’expansion du réseau etc.

Commentaire : J’ai du mal à croire que cette demande de cuivre est durable !




Et de fait,

“La pénétration des technologies à faible émission de carbone dans les secteurs des transports et de l’énergie (véhicules électriques et technologies de production d’énergie à faible émission de carbone) devrait augmenter considérablement la demande de cuivre d’ici 2050. Les résultats montrent que, dans le scénario le plus rigoureux, la demande cumulative de cuivre primaire entre 2010 et 2050 s’est avérée être de 89,4 % des ressources en cuivre connues en 2010.

Copper at the crossroads: Assessment of the interactions between low- carbon energy transition and supply limitations, Resources Conservation and Recycling. 163. 10.1016/j.resconrec.2020.105072.

Pour le nickel, des taux de croissance élevés ont été possibles dans le passé, mais en utilisant de la fonte brute de nickel, un produit de nickel de pureté inférieure. Le nickel de classe 1 requis pour les batteries nécessite un traitement plus intense, ce qui complique la situation.

 La demande de terres rares peut devenir critique si l’Europe, comme elle en a proclamé l’intention,  parvient à établir une industrie des aimants permanents.

 La demande de silicium doublera d’ici 2050  si l’Europe parvient à relancer la production de cellules solaires photovoltaïques et à lancer des anodes de batterie utilisant du silicium.

Pour le lithium, au cours des 30 prochaines années, une croissance moyenne de 8 à 11 % est prévue, avec un taux de croissance maximal de 20 % au cours de la décennie 2020-2030. Il s’agit d’une accélération significative par rapport au taux de croissance moyen de 8% du lithium au cours de la dernière décennie. Le lithium, c’est donc critique à très court terme.

 Le  cobalt pose un problème spécifique car il est un sous-produit, généralement extrait avec le cuivre et le nickel comme produits primaires. Leurs taux de croissance projetés de 3 à 4 % par an sont plus lents que ceux requis pour le cobalt, ce qui crée un décalage et un fort problème potentiel.

Un tableau récapitulatif montre l’ampleur inquiétante du problème dans les années qui viennent 

Et que l’on compare les ENR au nucléaire :


https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/minerals-used-in-clean-energy-technologies-compared-to-other-power-generation-sources

https://www.sfen.org/rgn/mineraux-transition-energetique-tension/

https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions

 Les trois phases de la transition énergétique :

Pour les experts de KU Leuwen, il existera trois phases :

2020-2030: − La transition énergétique accélérée de l’Europe augmentera considérablement les besoins en métaux, qui seront satisfaits soit par des importations plus élevées, soit par de nouvelles activités minières et raffinées nationales (et le recyclage pour les marchés matures des métaux de base).  

Les contraintes d’approvisionnement mondial pour plusieurs métaux augmenteront le risque de hausses de prix ou de perturbations qui compliqueront le déploiement de technologies ENR.

2030-2040:  La demande de métaux en Europe atteindra un sommet entre 2030 et 2040 (selon le produit), car les chaînes de valeur de la production d’énergie propre ont achevé leur montée en puissance.

L’approvisionnement devra en grande partie provenir de sources primaires, car les flux de recyclage ne pourront  devenir importants à mesure que les véhicules électriques et les technologies d’énergie renouvelable commencent à avoir besoin d’être remplacés.

Les importations atteindront également un pic au cours de cette période, à moins que l’Europe n’ait augmenté plus tôt sa propre capacité de production de métaux primaires.

2040-2050: − L’approvisionnement secondaire en métaux de batterie et en éléments de terres rares deviendra beaucoup plus important.

« Les principaux défis de l’Europe en matière d’approvisionnement apparaîtront au cours de la période 2020-2030, les marchés européens étant exposés aux marchés mondiaux en raison de la dépendance à l’égard des importations ». Les contraintes potentielles de l’offre mondiale de cuivre, de lithium, de nickel, de cobalt et d’éléments de terres rares auront des impacts forts et différents sur les approvisionnements européens. »

Commentaire : le développement des ENR ne se fera surement pas au rythme annoncé et il aura pour effet  de remplacer une forte dépendance pétrolière par une forte dépendance en métaux.

 Et la production Européenne ? Ben comment dire, c’est pas ça qui sauvera les ENR !

« Les annonces de projets miniers européens pour la prochaine décennie indiquent que la croissance potentielle la plus importante, mais incertaine, de l’approvisionnement de l’Europe concerne le lithium et les éléments de terres rares. « 

« Pour les marchés des métaux matures (cuivre, zinc, nickel), des projets sont en cours de planification qui compenseraient l’épuisement mais n’apporteraient pas de nouvelle croissance majeure. Les projets miniers en Europe présentent un niveau d’incertitude élevé par rapport à d’autres dans le monde. Il y a plusieurs raisons à cela, y compris la faible acceptation sociale parmi les communautés locales, la nécessité de prix incitatifs plus élevés pour justifier économiquement l’exploitation des minerais à faible teneur, et de nouvelles technologies à développer  dans certains projets de lithium. »

« L’Europe n’exploite actuellement que de faibles volumes de lithium, pour des applications céramiques et en verre, au Portugal. Plus de 10 nouveaux projets européens d’extraction de lithium ont été annoncés, en Autriche, en République tchèque, en Allemagne, en Finlande, au Portugal, en Espagne et en Serbie, avec un pipeline total de projets de 130 kt d’ici 2030. Aucun de ces projets n’a suffisamment progressé pour les considérer dans une perspective de scénario de référence, bien que cela puisse changer en fonction d’un certain nombre de facteurs. Plusieurs projets font l’objet d’une opposition de la communauté locale »

« Il n’est pas possible d’élaborer des perspectives d’approvisionnement européennes détaillées au-delà de 2030, étant donné le manque de visibilité pour les nouveaux projets après cette décennie….

Il existe un risque légitime d’épuisement minier après 2030. La production minière actuelle de cuivre et de zinc en Europe diminuerait de près de 50 % d’ici 2040 sans que de nouveaux projets ne soient mis en service.

Comme analysé dans les perspectives de l’offre pour 2030, l’Europe ne dispose actuellement pas d’un climat d’investissement positif pour de nouveaux projets miniers et métallurgiques. Dans de nombreux États membres, la base de soutien public local pour le développement de nouveaux projets miniers est très limitée. L’économie par rapport aux concurrents mondiaux est également mise en question par la hausse des prix de l’électricité en Europe, des coûts de main-d’œuvre et des réglementations environnementales et sociales légitimes. Pour les mines européennes, la taille et la qualité moyennes des réserves/ressources ne sont pas non plus en concurrence avec celles des autres régions. »

Les niveaux et les budgets d’exploration ne sont pas analysés en détail dans le rapport, mais la recherche de nouvelles sources d’approvisionnement minier après 2030 dépendra également d’une exploration et d’une planification de projet suffisantes. Actuellement, le budget d’exploration de l’UE est faible par rapport aux autres régions du monde »

NB : sur le sujet, on peut aussi regarder deux rapports de l’Ademe :

Le photovoltaïque : choix technologiques, enjeux matières et opportunités industrielles, Ademe 2020

https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/06/le-photovoltaique-choix-technologiques.html

qui identifie six matières à risque  : le silicium métal, l’argent, le cadmium, le tellure, le plomb et le cuivre

Les réseaux électriques choix technologiques, enjeux matières et opportunités industrielles

https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/01/les-reseaux-electriques-choix.html

Problèmes massifs sur le cuivre et l’aluminium  !

lundi 13 juin 2022

La France et les métaux : Avertissement des deux Académies ( Sciences et Technologie)

 CF aussi sur ce blog https://vivrelarecherche.blogspot.com/2020/08/les-energies-renouvelables-sont-elles.html

Contexte : L’Académie des sciences et l’Académie des Technologies ont travaillé en commun et publiés un rapport intitulé : «  Stratégie d’utilisation des ressources du sous-sol pour la transition énergétique française Les métaux rares » (2018).

https://www.academie-sciences.fr/pdf/rapport/rc_transition_energie_0718.pdf

L’objectif de ce rapport est de conseiller les pouvoirs publics sur les besoins de la France, sur ses choix possibles, et suggérer des stratégies au cas par cas. « Chaque État doit donc se pencher sur la sécurité de l’approvisionnement en matériaux (matériaux minéraux, métaux de base et métaux plus rares), pour la transition énergétique mais aussi pour satisfaire l’ensemble des secteurs industriels utilisant des technologies de pointe. »

Domaine de l’étude : « Les besoins en matériaux sont évalués pour la production d’électricité renouvelable (éolien à terre et en mer, solaire photovoltaïque et thermodynamique, électrolyse et pile à combustible) ; la production d’hydrogène par électrolyse ainsi que son utilisation dans des piles à combustible ; le stockage d’énergie mobile pour les transports ; le stockage stationnaire d’électricité pour compenser l’intermittence de certaines ENR électriques ;  le stockage long terme d’autres vecteurs d’énergie (méthane, hydrogène, chaleur, air comprimé), et du CO2 dans le sous-sol. »

La méthode utilisée consiste à évaluer les quantités de matériaux nécessaires pour réaliser les objectifs énergétiques, au seul niveau national, des scénarios proposés par le gouvernement à l’horizon 2050 . Ce scénario prévoit 30 GW en électricité éolienne, 20 GW en électricité photovoltaïque et 100 % de véhicules électriques à batteries dès 2040

Faits saillants

1) Forte augmentation des demandes dues au développement des ENR. Le tableau présenté ci-dessous correspond à un parc éolien de 30 GW environ en 2030 (90 % d’éoliennes terrestres ayant 12 % de moteurs à aimants permanents , et 10 % d’éolienne en mer ayant 100 % de moteurs à aimants permanents) et à un parc solaire de 20 GW environ à l’horizon de 2030 .

Forts problèmes à anticiper sur Dysprosium (+660%) , Néodyme (+2400%) , Tellure, Indium (+280%) Cuivre (+220%) , Cobalt (+34900)

Et que l’on compare les ENR au nucléaire :




https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/minerals-used-in-clean-energy-technologies-compared-to-other-power-generation-sources ; https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions ; https://www.sfen.org/rgn/mineraux-transition-energetique-tension/

2) Le cas spécial du Cuivre, métal lié par excellence à la demandé électrique : Aux quantités nécessaires au développement des ENR s’ajoute le cuivre nécessaire aux câblages et aux moteurs des véhicules électriques, soit 3,2 millions de tonnes ou 19,5 milliards d’euros. Au total, et sous les hypothèses précédentes, le montant en matériaux estimés au cours actuel s’élève à 164 milliards d’euros

Ces tensions sur le cuivre ont fait l’objet d’une publication : Copper at the crossroads: Assessment of the interactions between low- carbon energy transition and supply limitations, Resources Conservation and Recycling. 163. 10.1016/j.resconrec.2020.105072.

“La pénétration des technologies à faible émission de carbone dans les secteurs des transports et de l’énergie (véhicules électriques et technologies de production d’énergie à faible émission de carbone) devrait augmenter considérablement la demande de cuivre d’ici 2050. Pour étudier comment les tensions sur les ressources en cuivre peuvent être réduites dans le contexte de la transition énergétique, nous examinons deux facteurs de politique publique : la mobilité durable et les pratiques de recyclage. Les résultats montrent que, dans le scénario le plus rigoureux, la demande cumulative de cuivre primaire entre 2010 et 2050 s’est avérée être de 89,4 % des ressources en cuivre connues en 2010. Ils soulignent également l’importance de la Chine et du Chili dans l’évolution future du marché du cuivre.

Voici l’évolution de la consommation de cuivre ; qui peut croire que c’est durable !

3) Le poids du véhicule électrique : le programme de véhicules électriques français examiné (2 millions de véhicules par an à partir de 2040 )fait appel à des quantités de lithium et de cobalt très élevées, qui excèdent, en fait et à technologie inchangée, les productions mondiales d’aujourd’hui, et ce pour satisfaire le seul besoin français 

L’analyse économique montre que le flux financier annuel global pour les seuls véhicules électriques à batteries est du même ordre de grandeur que celui des importations actuelles de pétrole pour assurer l’approvisionnement en carburant. Autrement dit, la voiture électrique nous place dans la même dépendance, et pour le même coût, des producteurs de lithium et Cobalt que la voiture thermique vis-à-vis des producteurs de pétrole !

Plus précisément, pour le lithium, 46000 tonnes contre 31000 tonnes extraites annuellement, pour le cobalt, 111000 tonnes contre 110000 extraites annuellement, pour le nickel, 173000 tonnes contre 2.2 millions extraites annuellement, pour l’aluminium, 2200 tonnes contre 59 millions produites annuellement,  le Manganèse 271.000 tonnes contre 18 millions extraites annuellement.

En dehors de la faisabilité technique déjà problématique (pour le lithium, au cours des 30 prochaines années, une croissance moyenne de 8 à 11 % est prévue, avec un taux de croissance maximal de 20 % au cours de la décennie 2020-2030. Etude Leuwen KU, 2002), l’effet sur les prix est tel qu’il risque de rendre la voiture électrique un produit de luxe.

À ces quantités s’ajoutent 3 080 milliers de tonnes de cuivre à raison de 70 kg par véhicule , pour un montant global , au cours actuel du cuivre, de 18 ,5 milliards d’euros .

Il y a là un goulot d’étranglement vraisemblable à court terme aura un impact sur le choix des technologies des voitures à moteur électrique.

Ainsi, si les moteurs électriques utilisent des aimants permanents, la consommation de certaines terres rares (le dysprosium et le néodyme), de samarium, de cobalt et de l’alliage aluminium-cobalt-nickel devient significative et peut peser sur les choix technologiques en fonction des capacités réelles d’approvisionnement. Nos choix technologiques seront contraints

 

4) La conclusion est pourtant assez optimiste…à condition d’ouvrit massivement des mines

 « La transition énergétique telle qu’envisagée nécessitera des quantités de matières premières très importantes pour les seuls besoins français, dont le coût cumulé d’ici 2050 n’est pas très éloigné de celui des importations de pétrole qui seraient nécessaires si cette transition n’avait pas lieu . L’étude des matériaux nécessaires montre que les situations de pénurie de nature à empêcher cette transition sont peu probables.

Des tensions ponctuelles sur les prix, qui pourraient avoir des conséquences négatives pour le commerce extérieur ou l’économie de la France, sont par contre peut-être inévitables . Le sous-sol national contient quant à lui des matériaux qu’il convient d’inventorier pour identifier ceux qui peuvent faire l’objet d’une exploitation satisfaisante au plan économique et au plan de l’environnement et de la santé.

On peut à ce stade considérer que cette transition peut constituer une opportunité de développer la recherch , l’industrie extractive et l’industrie des énergies nouvelles en France .

5) Les ressources en France

La France métropolitaine recèle des ressources potentielles non négligeables pour les métaux suivants dans les zones suivantes :

Li (Massif Central , Massif armoricain , Alpes)

Cu , Pb , Zn et certains métaux associés : Ge , In , (tous les massifs anciens et certaines formations sédimentaires)

Sn , Ta , Nb , Be (Massif Central et Massif armoricain)

Sb (Massif armoricain , Massif Central)

W (Pyrénées , Massif Central)

La Nouvelle Calédonie est évidemment la terre d’élection du nickel , mais le chrome y est aussi assez abondant , tandis que le cobalt est un sous-produit valorisable du nickel (site de Goro) , et pourrait être de plus en plus attractif étant donné la progression continue des cours du cobalt , très important à divers titres dans la transition énergétique .

La Guyane est bien connue pour son or , mais les roches très anciennes qui constituent le bouclier guyanais contiennent des indices avérés de Nb , Ta , W , Sn , Li , Ni , Co , ainsi que de platinoïdes.

A ceci s’ajoutent les ressources maritimes pour laquelle la France, selon les Académies est bien placée

Les ressources minérales marines , une ressource stratégique pour la France

Depuis les années 1970 , la France a été un des leaders de la recherche océanographique grâce aux synergies entre l’Ifremer , le CNRS et les universités. La France dispose du potentiel tant public (Ifremer , CNRS , Univer¬sité) que privé (Technip , Eramet et Areva-Orano) pour mener à bien les recherches scientifiques et développer les technologies , potentiellement révolutionnaires , pour l’accès à ces ressources minières

Les technologies d’exploitation et leurs coûts sont soit très incertains, soit uniquement connus par segment . Certains des procédés d’extraction sont encore en cours de développement/validation tandis que le stockage, la logistique et les traitements du minerai sont en cours d’étude . Mais c’est certainement sur les impacts environnementaux , leurs conséquences sur le vivant et sur les services rendus à l’humanité que la connaissance est la plus partielle et la plus critique. La France est le seul pays qui ait mené une évaluation scientifique des impacts environnementaux potentiels et de leurs conséquences . Ceux-ci peuvent être, à l’échelle de la ressource , considérables .

(J . Dyment et al, , 2014 . Les impacts environnementaux de l’exploitation des ressources minérales marines profondes . Expertise scientifique collectiv , Synthèse du rapport , CNRS – Ifremer)


6) Les recommandations

1) Faire analyser par le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) les possibilités d’accès à certaines ressources minérales rares : lithium , dysprosium , néodyme , samarium , cobalt ,  tungstène, zinc, tantale, niobium, germanium, gallium, indium,  tellure .

2) Faire approfondir par le BRGM , en association avec le CNRS et les Universités, l’étude de la présence éventuelle de ces matériaux dans le sous-sol français au-delà de 500 mètres de profondeur (Massif Central et Massif armoricain , Pyrénées en Ariège , Nouvelle-Calédonie , Guyane).

Développer une stratégie de connaissance des ressources minérales sous-marines dans la zone économique exclusive française et dans les eaux internationales

3) Soutenir la transition énergétique par les technologies appropriées. Donner mission à l’Alliance Ancre (Alliance nationale de coordination de la recherche pour l'énergie) et aux entités qui la composent pour la recherche sur l’énergie de développer la réflexion sur les technologies les plus économes en certains matériaux pouvant potentiellement devenir rares .

4) Développer l’industrie du recyclage sur tous les matériaux , en particulier ceux dont la demande est croissante et très supérieure à la production fraîche. Construire une chaîne de valeurs qui justifie économiquement le recyclage des matériaux

 NB : sur le sujet, on peut aussi regarder deux rapports de l’Ademe :Le photovoltaïque : choix technologiques, enjeux matières et opportunités industrielles, Ademe 2020, https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/06/le-photovoltaique-choix-technologiques.html

qui identifie six matières à risque  : le silicium métal, l’argent, le cadmium, le tellure, le plomb et le cuivre

Les réseaux électriques choix technologiques, enjeux matières et opportunités industrielles, https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/01/les-reseaux-electriques-choix.html

Problèmes massifs sur le cuivre et l’aluminium  !

vendredi 24 décembre 2021

Rapport UNECE (United Nations Economic Commission for Europe : Life Cycle Assessment of Electricity Generation Options

But de l’étude :

L’objectif global de ce rapport est d’évaluer les impacts environnementaux du cycle de vie des divers moyens de production d’électricité. Cela a été effectué en effectuant une ACV sur les inventaires mis à jour du cycle de vie de certaines technologie : houille, gaz naturel, hydroélectricité, solaire à concentration, photovoltaïque, énergie éolienne, nucléaire ont été évalués en fonction des indicateurs suivants: changement climatique, eutrophisation de l’eau douce, rayonnements ionisants, toxicité humaine, occupation des terres, eau dissipée, ainsi que l’utilisation des ressources.

Production par moyen de production :

Les technologies photovoltaïques :

Quelques chiffres et données clés

1) Emissions de gaz à effet de serres : le nucléaire champion toutes catégories


En ce qui concerne les émissions de GES, le charbon affiche les scores les plus élevés, avec un minimum de 751 g CO# eq./kWh (IGCC, USA) et un maximum de 1095 g CO# eq./kWh (charbon pulvérisé, Chine). Équipé d’une installation de captage du dioxyde de carbone et tenant compte du stockage du CO#, ce score peut tomber à 147-469 g CO# eq./kWh (respectivement).

Une centrale à cycle combiné au gaz naturel peut émettre de 403 à 513 g de CO# eq./kWh du point de vue du cycle de vie, et entre 49 et 220 g CO# eq./kWh avec le CSC..

Les émissions du cycle de vie de l’énergie nucléaire sont estimées à 5,5 g CO# eq./kWh en moyenne mondiale, la plupart des émissions se produisant dans les processus frontaux (extraction, conversion, enrichissement de l’uranium et du combustible fabrication). Cette valeur est comparable à la fourchette inférieure des valeurs de la littérature en raison des hypothèses suivantes : intrants énergétiques révisés pour l’exploitation minière et l’usinage, enrichissement par centrifugation uniquement, durée de vie plus longue supposée pour la centrale nucléaire (60 ans au lieu de 40).

Les centrales solaires à concentration présentent une grande variabilité en raison des conditions locales. En fait, les valeurs les plus élevées correspondent à des régions où le solaire à concentration ne serait pas économiquement viable, comme l’Europe du Nord ou le Japon. Sous une irradiation solaire suffisante, le solaire à concentration émet 35 à 40 g de CO# eq./kWh sur le cycle de vie. Les technologies solaires photovoltaïques et éoliennes affichent également de faibles émissions, la plupart des GES étant incorporés dans les infrastructures. À l’exception du silicium polycristallin PV dans certaines régions, aucune technologie ne dépasse 35 g CO# eq./kWh.

Les éoliennes offrent des émissions faibles ( 16 et 23 g CO# eq./kWh pour le onshore et le offshore respectivement). Une partie de ma différence provient de l’utilisation de bateaux et plates-formes flottantes pour la construction et l’entretien.

Les variations prévues d’ici à 2050 sont faibles…et c’est le nucléaire qui devrait encore le plus améliorer ses performances (-25%)

2) Toxicité pour l’homme ( non cancérogène)

La toxicité non cancérogène   pour l’homme s’est avérée fortement corrélée aux émissions d’ions arsenic liées à la mise en décharge des résidus miniers (de charbon, de cuivre), ce qui explique le score élevé de l’énergie au charbon sur cet indicateur.

En ce qui concerne les effets non cancérigènes, le  charbon affiche les scores les plus élevés, avec des moyennes de 54-67 CTUh/TWh et 74-100 CTUh/TWh sans et avec Carbon Capture respectivement. La principale substance contributive est l’arsenic (sous forme ionique), émis dans les eaux de surface et souterraines, par l’extraction du charbon et le traitement des cendres de houille dans les décharges. La deuxième moyenne la plus élevée est celle du photovoltaïque sur toit en poly-Si, avec 14 CTUh / TWh, en raison des apports de cuivre relativement élevés, induisant des émissions d’ions arsenic provenant du traitement des scories de cuivre dans les décharges. Les autres technologies émettent également de petites quantités d’ions arsenic dans l’eau par la production de fonte, de ferronickel et d’alliages d’acier.

 NB :  CTUh/TWh : Unité toxique comparative pour l’homme : unité d’évaluation d’impact exprimant l’augmentation estimée de la morbidité dans la population humaine totale par unité de masse d’un produit chimique émis ( par kilogramme)

 3) Toxicité pour l’homme (cancérogène)

Les effets cancérigènes dépendent fortement des émissions de chrome VI liées à la production d’acier inoxydable– ce qui se traduit par un score modérément élevé pour le solaire à concentration qui nécessite des quantités importantes d’acier par rapport à l’électricité produite

En ce qui concerne les effets cancérigènes, aucun score moyen ne dépasse 8,0 CTUh/TWh. Cette valeur est atteinte par le solaire à concentration,  en raison de la quantité relativement élevée d’acier inoxydable requise pour l’infrastructure).

4) Toxicité pour l’homme : radioactivité


Les impacts des rayonnements ionisants sont causés par l’exposition de l’homme à la radioactivité. Les émissions radioactives provenant des radionucléides sont regroupées indépendamment de la quantité ou du temps d’exposition (comme c’est le cas pour les émissions d’autres substances) de facto selon une approche linéaire sans seuil). Les graphes montrent nettement que l’exposition générale et professionnelle à la radioactivité est moins forte pour le nucléaire….que pour le charbon.   Des recherches récentes suggèrent également des expositions publiques non négligeables pour l’énergie géothermique et une exposition professionnelle notable pour le photovoltaïque (pendant la phase minière).

5) Demande en matériaux critiques 

Les résultats montrent de grandes disparités entre les technologies. La consommation de matériaux critiques est  élevée pour les technologies photovoltaïques (300 à 600 g de métaux non ferreux par MWh), et pour l’énergie éolienne  (environ 300 g de métaux non ferreux par MWh). Les technologies thermiques se situent dans la plage de 100 à 200 g, avec un excédent lorsqu’elles sont équipées de captage du carbone. Le nucléaire est par contre très économe en matériaux critiques, le principal étant le cuivre utilisé...pour l'élimination des déchets

6) Occupation du territoire

L’occupation (ou l’utilisation) des terres comprend à la fois l’occupation des terres agricoles et urbaines, directe et indirecte. Pour l’énergie au charbon, l’occupation des terres se fait principalement à la phase d’extraction, soit par l’infrastructure minière elle-même (à ciel ouvert ou souterraine) et l’utilisation d’étançons en bois dans les mines souterraines (le bois est toujours un choix populaire de matériau pour le soutien de toiture dans les mines), ce qui entraîne des impacts sur l’utilisation des terres de la foresterie. Le gaz naturel n’entraîne pas une grande utilisation des terres, car extrait du sous-sol et les centrales électriques n’utilisent pas beaucoup d’espace. Les projets hydroélectriques, ont des caractéristiques propres au site, y compris pour l’occupation des terres; la topologie de la rivière, de la vallée et du réservoir peut faire varier les indicateurs d’utilisation des terres de plusieurs ordres de grandeur. Cet indicateur est exprimé en points, ce qui donne un score pour la qualité des terres.

NB : l’occupation au sol des éoliennes fortement minimisée car prise au sens strict, c’est-à-dire le socle et la partie sous l’éolienne car il est assumé que le reste de l’espace peut continuer à être utilisé…Il s’agit de “direct impact area” et non de “total project area” (les terres peuvent être utilisées à d’autres fins (p. ex. l’agriculture) ne nécessitant pas de constructions)

 7) Utilisation de l’eau 

L’eau dissipée comprend toutes les utilisations qui privent immédiatement l’environnement local d’utiliser l’eau. Par exemple, l’eau immédiatement retournée dans l’environnement (dans les rivières, les océans ou les eaux souterraines) n’est pas comptabilisée dans les « eaux dissipées »; tandis que l’eau utilisée comme ingrédient pour un produit chimique, ou évaporée, l’est. Les centrales thermiques ont des besoins élevés en eau dissipée car elles privent leur environnement immédiat d’eau facilement disponible pour le refroidissement. Ces besoins (en moyenne) vont de 1,0 m3 par MWh, ou l/kWh (gaz naturel sans CSC), à 2,4 m3 par MWh (énergie nucléaire), à 5,0 m3 par MWh (charbon pulvérisé avec CSC). Pour les énergies renouvelables, les technologies solaires ont une empreinte eau modérée

 8) Quelques résultats particuliers pour l’UE :

 8a) Impacts sur les écosystèmes 

L’eau dissipée comprend toutes les utilisations qui privent immédiatement l’environnement local d’utiliser l’eau. Par exemple, l’eau immédiatement retournée dans l’environnement (dans les rivières, les océans ou les eaux souterraines) n’est pas comptabilisée dans les « eaux dissipées »; tandis que l’eau utilisée comme ingrédient pour un produit chimique, ou évaporée, l’est. Les centrales thermiques ont des besoins élevés en eau dissipée car elles privent leur environnement immédiat d’eau facilement disponible pour le refroidissement. Ces besoins (en moyenne) vont de 1,0 m3 par MWh, ou l/kWh (gaz naturel sans CSC), à 2,4 m3 par MWh (énergie nucléaire), à 5,0 m3 par MWh (charbon pulvérisé avec CSC). Pour les énergies renouvelables, les technologies solaires ont une empreinte eau modérée

 8) Quelques résultats particuliers pour l’UE :

 8a) Impacts sur les écosystèmes 

Le changement climatique contribue de manière écrasante aux impacts sur les écosystèmes, avec de légers impacts de la transformation naturelle des terres pour l’hydroélectricité. L’influence du CSC sur les centrales à combustibles fossiles est claire car elle réduit les dommages aux écosystèmes de 60 à 77%. L’occupation des terres apparaît à peine, mais c’est le plus important contributeur après le changement climatique

8b) Impact sur la santé humaine



L’indicateur final des dommages à la santé humaine est également dominé par le changement climatique (>75 % pour toutes les technologies), à l’exception des installations équipées de CSC, où la toxicité humaine et les émissions de particules sont importantes. Les émissions de particules sont importantes pour la houille seulement, car la combustion du gaz naturel n’émet pas une quantité substantielle de particules. Si l’on exclut le changement climatique, la toxicité et les émissions de particules restent les principaux contributeurs aux dommages pour la santé humaine