Contenu CO2 2908989 30901050 2008-06-23T01:17:10Z SpBot 392983 robot Ajoute: [[ja:カーボンフットプリント]] {{titre incorrect|Contenu CO{{sub|2}}}} [[Image:Coal anthracite.jpg|thumb|Charbon (anthracite) : le combustible dont le contenu CO{{sub|2}} est le plus élevé.]] Le '''contenu CO{{sub|2}}''' est un [[facteur d'émission]] qui permet d’évaluer à partir d’une consommation énergétique finale un impact en terme d’émission de gaz à effet de serre. Le contenu CO<sub>2</sub> s’exprime en général en grammes d’[[équivalent CO2|équivalent CO{{sub|2}}]] par [[kWh]] (gCO{{sub|2eq}}/kWh) mais il peut également s’exprimer sous forme de contenu carbone en grammes d’équivalent carbone par kWh. Les contenus CO<sub>2</sub> des différentes énergies permettent d’établir des bilans d’émissions en fonction des consommations d’énergie et d’éclairer les choix d’investissement dans des équipements énergétiques. Les contenus CO<sub>2</sub> sont évalués selon deux conventions : soit en émissions directes dues à l’utilisation de l’énergie chez le consommateur, soit en [[analyse du cycle de vie]] (ACV) afin prendre en compte les émissions de l’utilisation de l’énergie mais également les émissions dues aux chaines d’approvisionnement et de transformation énergétiques (production, transport, distribution jusqu’aux consommateurs...). == Contenus CO<sub>2</sub> des combustibles == [[Image:Saturated C4 hydrocarbons ball-and-stick.png|thumb|Les hydrocarbures contiennent des taux variables d’atomes de carbones (en noir) - exemple des isomères du butane.]] Le contenu CO<sub>2</sub> des combustibles en émissions directes est directement lié à la présence de carbone dans la formulation chimique du combustible. Par exemple, les formules comparées du charbon et du gaz naturel permettent d’établir que le gaz naturel émet moins de CO<sub>2</sub> : * Pour le [[charbon]] : C + O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> (9,2 kWh PCI par gramme de combustible à 25°C) * Pour le [[gaz naturel]] : CH<sub>4</sub> + 2O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O (13,9 kWh PCI par gramme de combustible à 25°C) Il est ainsi possible d’évaluer le rapport entre les émissions de CO<sub>2</sub> et l’énergie dégagée par la combustion. Le contenu en ACV est ensuite calculé en ajoutant les émissions de gaz à effet de serre de la chaîne d’approvisionnement. Des valeurs sont fournies par le CITEPA en émissions directes<ref>[http://www.citepa.org CITEPA]</ref> ou par l’ADEME pour son Bilan Carbone<ref name="BILANCARBONE">ADEME, ''Bilan Carbone - Guide des facteurs d’émissions'', 2007 {{lire en ligne|lien=http://www2.ademe.fr/servlet/getBin?name=CD6902D1AAFD8740470C44C136A32C451169215062423.pdf}}</ref> ou l’arrêté du [[Diagnostic de performance énergétique]]<ref>Ministère du logement, ''Arrêté du 15 septembre 2006 relatif au diagnostic de performance énergétique pour les bâtiments existants proposés à la vente en France métropolitaine'', 2006 {{lire en ligne|lien=http://www.logement.gouv.fr/IMG/pdf/arrete150906_dpe-3.pdf}}</ref> en ACV. :{|class="wikitable sortable" |- |+'''Contenus CO<sub>2</sub> des combustibles courants (gCO<sub>2eq</sub>/kWh Pouvoir Calorifique Inférieur)''' ! Combustibles ! Émissions directes ! Émissions ACV |- |[[Charbon]] |342 |384 |- |[[Fioul]] lourd |281 |320 |- |[[Fioul]] domestique / [[Gazole]] |270 |300 |- |Essence (ARS, SP95, SP98) |264 |309 |- |[[GPL]] |230 |274 |- |[[Gaz naturel]] |205 |234 |- |[[Bois-énergie]] |~0 |13 |- |} Les contenus peuvent varier en fonction de la composition des combustibles et des méthodes employées, l’ADEME pour son Bilan Carbone<ref name="BILANCARBONE"/> estime l’incertitude à +/-5% pour les produits pétroliers et à +/- 20% pour le charbon et ses dérivés. Pour le bois-énergie, le contenu CO<sub>2</sub> émis à la combustion est considéré conventionnellement comme nul. En effet, le cycle entre la combustion dégageant du CO<sub>2</sub> et le captage de ce CO<sub>2</sub> par la croissance de la biomasse est court, de l’ordre de l’année. Les émissions de CO<sub>2</sub> de la biomasse sont donc uniquement dues à la consommation de combustible pour l’exploitation et le transport du combustible, ainsi que les fuites d’autres gaz comme le méthane dont le [[potentiel de réchauffement global]] est élevé. Les [[biocarburants]] font l’objet d’une polémique sur les émissions en analyse de cycle de vie décrit dans l’article correspondant. == Contenus CO<sub>2</sub> des réseaux de chaleur == [[Image:SourceRCD.JPG|thumb||Répartition des consommations énergétiques par sources des réseaux de chaleur en France en 2006<ref>[[Conseil Général des Mines]],H. Prevot, ''Les réseaux de chaleur'', 2006 {{lire en ligne|lien=http://www.industrie.gouv.fr/energie/publi/pdf/rapport-prevot.pdf}}</ref>.]] La chaleur consommée par les sous-stations raccordées aux [[réseaux de chaleur]] n’émet pas de gaz à effet de serre sur le lieu de l’utilisation. En revanche, l’utilisation des combustibles pour produire initialement la chaleur émet des gaz à effet de serre. Il existe donc une relation de cause à effet entre la consommation de chaleur et les émissions de CO<sub>2</sub>, il est donc couramment admis de parler de contenus CO<sub>2</sub> des réseaux de chaleur. En raison de la grande variété des sources énergétiques utilisées par les réseaux (du charbon à la géothermie), le contenu CO<sub>2</sub> est fortement dépendant de la caractéristique du réseau. Les réseaux font désormais l’objet d’une enquête annuelle<ref> Enquête annuelle de branche chauffage urbain et climatisation urbaine, https://www.enquete-reseaux.com/</ref> dont les premiers résultats ont été publiés dans un arrêté<ref>Ministère du logement, ''Arrêté du 18 décembre 2007 modifiant l’arrêté du 15 septembre 2006 relatif au diagnostic de performance énergétique pour les bâtiments existants proposés à la vente en France métropolitaine'', 2007 {{lire en ligne|lien=http://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000017734219&dateTexte=&fastPos=1&fastReqId=1015369161&oldAction=rechTexte&bcsi_scan_9476AC00F020A4F4=Me2iCTJ0/seWI8UBgGAwKwMAAADCk10F&bcsi_scan_filename=affichTexte.do}}</ref> . La méthodologie retenue dans l’enquête se base sur les émissions directes des combustibles, les valeurs ACV pour les réseaux ne sont donc pas disponibles. :{|class="wikitable sortable" |- |+'''Exemples de contenus CO<sub>2</sub> des réseaux de chaleur(gCO<sub>2eq</sub>/kWh)''' ! Réseau de chaleur ! Émissions directes ! Émissions ACV |- |Chauffage urbain de la Duchère et Lyon 9e |368 |*** |- |Compagnie Parisienne de Chaleur Urbain |195 |*** |- |Chauffage urbain de Brest |32 |*** |- |} Des valeurs pour les réseaux de froid sont également proposées. == Contenus CO<sub>2</sub> de l’électricité == === Préambule === Comme pour les réseaux de chaleur, l’utilisation de l’électricité par le consommateur d’énergie n’entraîne pas d’émissions de gaz à effet de serre sur le lieu d’utilisation. En revanche, l’utilisation des combustibles pour produire initialement l’électricité émet des gaz à effet de serre. Il existe donc une relation de cause à effet entre la consommation d’électricité et les émissions de CO<sub>2</sub>, il est donc couramment admis de parler de contenu CO<sub>2</sub> de l’électricité. Cependant, le sujet des émissions de CO<sub>2</sub> liées à l’électricité fait débat en France, et ce pour de multiples raisons : * la complexité du système électrique, l’ensemble des moyens de production répondant à l’ensemble de la demande à tout instant, à travers des mécanismes d’équilibre techniques et économiques complexes, * la diversité des moyens de [[production électrique]], de l’hydraulique de lac n’émettant aucune émission directe de CO<sub>2</sub> jusqu’aux centrales thermiques charbon émettant plus de 900 gCO<sub>2eq</sub> par kWh produit, * le mix de production peu carboné en France, tout comme la Suisse ou la Suède en Europe, la France possède un mix de production peu carboné puisqu’en 2007, le [[Réseau de transport d'électricité]] indique que 89,9 % de la production française n’émet pas d’émissions directes de CO<sub>2</sub><ref>[[RTE]], ''Résultats techniques du secteur électrique en France - édition 2007'', 2007 {{lire en ligne|lien=http://www.rte-france.com/htm/fr/mediatheque/telecharge/rtse_2007.pdf}}</ref>, * la prépondérance de l’[[énergie nucléaire]] en France, 76,9% du mix de production français de 2007, alors même qu’il existe un [[débat sur l'énergie nucléaire]] particulièrement sensible, * la fluidité des échanges transfrontaliers sur la plaque interconnectée européenne rend délicat l’établissement de valeurs nationales de contenu CO<sub>2</sub>, * les politiques commerciales des fournisseurs d’énergie perturbent également les débats scientifiques. Cet article n’a pas vocation à trancher ce débat scientifique et politique : il a été structuré de façon à représenter la diversité des méthodes d’évaluation du contenu CO<sub>2</sub> de l’électricité et leur domaine de validité. === Quelques définitions === [[Image:Coal power plant Datteln 2.jpg|thumb|Centrale de production électrique à base de charbon à Datteln (Allemagne). Ce type de centrale peut produire de l’ordre de 1000 gCO<sub>2</sub>/kWh.]] Les contenus CO<sub>2</sub> de l’électricité peuvent être définis de différentes manières, suivant les émissions auxquelles ils s’intéressent et aux périmètres pris en compte : à la production, à la consommation, à l’échelle d’un producteur ou d’un pays. Le contenu CO<sub>2</sub> du kWh produit par filière est défini comme les émissions de CO<sub>2</sub> par kWh d’électricité produit en sortie d’une filière de production (centrale charbon, tranche nucléaire, éolienne...). :{|class="wikitable sortable" |- |+'''Quelques exemples de contenus CO<sub>2</sub> du kWh produit par filière d’après [[EDF]]<ref name="EDFFILIERE">[[EDF]], ''Méthode d’élaboration de l’indicateur d’émission de CO<sub>2</sub>'', 2005 {{lire en ligne|lien=http://service-public.edf.com/fichiers/fckeditor/File/service%20public/pdf_methode_elaboration_co2_012005.pdf}}</ref> (gCO<sub>2eq</sub>/kWh)''' ! Filières ! Émissions directes ! Émissions ACV |- |Nucléaire |0 |5 |- |Charbon 600 MW |*** |962 |- |Charbon 250 MW |*** |1036 |- |Fioul |*** |998 |- |Hydraulique retenue |0 |5 |- |Photovoltaïque |0 |97 |- |Éoliennes |0 |3 |- |} Le contenu CO<sub>2</sub> du kWh produit est le contenu CO<sub>2</sub> moyen du kWh électrique produit par l’ensemble des moyens de production d’un producteur (EDF, RWE, ...) ou d’un pays (France, Allemagne, ...). :{|class="wikitable sortable" |- |+'''Quelques exemples de contenus CO<sub>2</sub> du kWh produit par producteur d’après PriceWaterhouseCoopers<ref>PriceWaterhouseCoopers, ''Facteur Carbone 6 : nouvelle étude sur les émissions de gaz à effet de serre des 23 plus grands producteurs d’électricité du continent européen'', 2007 {{lire en ligne|lien=http://www.pwc.fr/facteur_carbone_6.html}}</ref> (gCO<sub>2eq</sub>/kWh)''' ! Producteur ! Émissions directes ! Émissions ACV |- |EDF-France |47 |*** |- |Groupe EDF |99 |*** |- |Moyenne européenne |372 |*** |- |Groupe EON |476 |*** |- |Groupe RWE |771 |*** |- |} Le contenu CO<sub>2</sub> évité par kWh produit est relatif à la production électrique : il permet d’évaluer les émissions de CO<sub>2</sub> évitées par une nouvelle production connectée au parc existant, par exemple le MEEDDAT a évalué que les émissions évitées par la production éolienne est de 300 gCO<sub>eq2</sub>/kWh<ref>MEEDDAT, ''Communiqué de presse du 15 février 2008 - développement éolien'', 2008 {{lire en ligne|lien=http://www.developpement-durable.gouv.fr/article.php3?id_article=2907&var_recherche=%E9olien}}</ref>. Le contenu CO<sub>2</sub> du kWh consommé est relatif aux émissions provoquées par une consommation électrique. Il prend en compte le contenu CO<sub>2</sub> du mix de production, les importations et les consommations des réseaux de transport et de distribution nécessaires pour couvrir la consommation. Le contenu CO<sub>2</sub> du kWh consommé par usage est basé sur une décomposition du contenu CO{{sub|2}} consommé selon les différents usages. Comme il n’est pas possible de distinguer physiquement la participation des moyens de production pour tel ou tel usage, les moyens de production couvrant la somme des appels à tout instant, la décomposition repose sur des méthodes conventionnelles d’allocation qui font l’objet des développements ci-dessous. === Historique des contenus CO<sub>2</sub> par usage === Plusieurs études ont été historiquement menées en France pour tenter d’évaluer des contenus CO<sub>2</sub> différenciés par usage avec l’idée de distinguer les usages vertueux en terme d’émission de gaz à effet de serre de ceux qui ne le seraient pas. '''1990 - DGEMP''' : la première tentative est effectuée en France par la [[Direction générale de l'énergie et des matières premières]] (DGEMP) en annexe du rapport du groupe interministériel sur l’effet de serre<ref>Groupe interministériel sur l’effet de serre, Y. Martin (président), ''Rapport sur l’effet de serre'', 1990 {{lire en ligne|lien=http://www.cgm.org/rapports/cd-rom/CD-Yves-Martin/b-Effet_de_serre/documents/1.1.doc}}</ref> présidé par Yves Martin (Ingénieur Général des Mines). La DGEMP après s’être intéressée aux coûts du chauffage électrique a essayé de calculer un contenu CO<sub>2</sub> pour cet usage. L’annexe n’est plus disponible publiquement mais les conclusions permettent d’estimer une valeur supérieure à 240 gCO<sub>2eq</sub>/kWh pour l’usage chauffage. ::''"La contribution à l’effet de serre du chauffage électrique est pratiquement toujours supérieure à celle du chauffage à gaz à condensation (240 g de CO<sub>2</sub>/kWh); cette situation ne s’inverse que dans une hypothèse de forte hausse du prix du charbon et du gaz qui conduirait à majorer fortement la part du nucléaire dans un kWh de chauffage électrique"'' Rapport du groupe interministériel sur l’effet de serre - Novembre 1990 - page 54 '''2000 - ADEME''' : l’[[Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie]] (ADEME) publie une note sur les émissions de gaz à effet de serre<ref name="ADEME2000">[[ADEME]],C. Cros & J-P. Tabet, ''Éléments de calcul des émissions de gaz à effet de serre dans les installations énergétiques'', 2000 {{lire en ligne|lien=http://www2.ademe.fr/servlet/getBin?name=2F43E80DCE0CD543BDA32CC6BB8652A11150120271034.pdf}}</ref>. Il n’est pas proposé de contenus CO<sub>2</sub> de l’électricité différenciés par usage mais il est néanmoins fait mention des méthodes qui seront par la suite développées : méthode moyenne, méthode marginale et méthode incrémentale. '''2002 - DGEMP''' : la DGEMP propose une nouvelle étude en 2002<ref>[[DGEMP]],L. Meuric, ''Les émissions de CO<sub>2</sub> des centrales électriques et des raffineries en France : 1996-1999 - Observatoire de l’économie de l’énergie et des matières premières'', 2002 {{lire en ligne|lien=http://www.industrie.gouv.fr/cgi-bin/industrie/frame23e.pl?bandeau=/energie/statisti/be_stats.htm&gauche=/energie/statisti/me_stats.htm&droite=/energie/statisti/emission_co2.htm}}</ref> sur une base différente mais pour tous les usages. La méthode cependant ne permet pas de distinguer clairement les usages entre eux, tous les contenus proposés étant très proches du contenu moyen du kWh consommé. '''2003 - ADEME''' : l’ADEME contribue à l’élaboration du plan action climat 2003 avec une note méthodologique sur les contenus CO<sub>2</sub> de l’électricité<ref>[[ADEME]], J-P. Tabet & B. Bailly & J-M. Bouchereau, ''Les différentes méthodes d ’évaluation du contenu Carbone de l’électricité en France'', 2003 {{lire en ligne|lien=http://www2.ademe.fr/servlet/getBin?name=2F43E80DCE0CD543BDA32CC6BB8652A11150121342069.pdf}}</ref>. Cette note propose plusieurs type de contenus en émissions directes : ::* Contenu moyen de 62,1 gCO<sub>2eq</sub>/kWh en 2000, ::* Contenu marginal de 560 gCO<sub>2eq</sub>/kWh en 1997, repris de la note de 2000 (cf. ci-dessus), ::* Contenus différenciés par usages avec une méthode "moyenne marginale" qui sera renommée par la suite en moyenne saisonnière (cf. 2005) : :{|class="wikitable sortable" |- |+'''Quelques exemples de contenus CO<sub>2</sub> du kWh par usage d'après l'ADEME en 2003 (gCO<sub>2eq</sub>/kWh)''' ! Usage ! Émissions directes ! Émissions ACV |- |Éclairage résidentiel |291 |*** |- |Chauffage résidentiel |223 |*** |- |Électroménager |144 |*** |- |Tertiaire moyen |123 |*** |- |Industrie |29 |*** |- |} ::* Contenu incrémental par référentiel technologique de 400 gCO<sub>2eq</sub>/kWh sur la base d’un développement des cycles combinés gaz pour la production électrique. '''2005 - ADEME/EDF''' : l’ADEME met à jour son étude de 2003 en collaboration avec EDF dans une note de cadrage sur le contenu CO<sub>2</sub> du kWh par usage en France<ref name="ADEME-EDF">[[ADEME]] & [[EDF]], ''Note de cadrage sur le contenu CO<sub>2</sub> du kWh par usage en France'', 2005 {{lire en ligne|lien=http://www2.ademe.fr/servlet/getBin?name=NoteCO2_Internet_61BEFC3375256157DCFC43C67943DFBD1107536401008.pdf}}</ref> en ne retenant que la méthode moyenne saisonnière en émissions directes. :{|class="wikitable sortable" |- |+'''Contenus CO<sub>2</sub> du kWh par usage d'après les indicateurs simplifiés de l'ADEME et EDF en 2005 (gCO<sub>2eq</sub>/kWh)''' ! Usage ! Émissions directes ! Émissions ACV |- |Chauffage |180 |*** |- |Éclairage |100 |*** |- |Usages intermittents |60 |*** |- |Usages en "base" |40 |*** |- |} '''2007- EDF''' : en annexe du rapport dit Syrota<ref name="CAS">[[Centre d'analyse stratégique]], J. Syrota (président), ''Perspectives énergétiques de la France à l’horizon 2020-2050 - rapport de synthèse'', 2007, {{lire en ligne|lien=http://www.strategie.gouv.fr/}}</ref> de la Commission énergie du [[Centre d'analyse stratégique]], présidée par [[Jean Syrota]] (Ingénieur des Mines), EDF a proposé une mise à jour des valeurs de la note ADEME-EDF. D'après les analyses du fournisseur d'énergie, le contenu CO<sub>2</sub> pour le chauffage électrique passerait de 180 gCO<sub>2eq</sub>/kWh sur la période 1998-2003 à 130 gCO<sub>2eq</sub>/kWh en 2020. Selon EDF, "la méthode retenue est la seule qui permet de rendre compte des modifications du parc dans la durée". '''2007 - Gaz de France''' : parallèlement à la prise de position d'EDF, [[Gaz de France]] propose dans le même rapport<ref name="CAS"/> une approche incrémentale du contenu CO<sub>2</sub> de l'électricité pour le chauffage avec une valeur de 608 gCO<sub>2eq</sub>/kWh. Gaz de France propose également une mise à jour des valeurs moyennes de la note ADEME-EDF sur une période plus récente (2001-2006) et en prenant en compte les émissions ACV, la valeur mise à jour serait alors de 280 gCO<sub>2eq</sub>/kWh. Selon Gaz de France, cette méthode "est utile pour calculer le bilan passé, mais elle n'est pas adaptée pour estimer le contenu CO<sub>2</sub> de nouveaux chauffages électriques". '''2007 - DGUHC''' : subventionnés par la [[DGUHC]], le bureau d'étude Énergie Demain et le consultant Antoine Bonduelle publient les résultats d'une étude prospective sur la valorisation des actions de maîtrise de la demande d'électricité au congrès ECEEE 2007<ref>E&E - Energie Demain, A. Bonduelle & D. Joliton, ''Carbon emissions displaced by energy savings'', 2007 {{lire en ligne|lien=http://www.eceee.org/conference_proceedings/eceee/2007/Panel_4/4.271/}}</ref> puis dans la Revue de l'Énergie<ref>E&E - Energie Demain, A. Bonduelle & D. Joliton, Revue de l'énergie n°580, ''Quelles émissions attribuer aux économies d’électricité ?'', 2007</ref>. Cette étude propose une approche marginale des contenus CO<sub>2</sub> par usage par différence entre plusieurs scénarios d'évolution des consommations. '''2007 - ADEME/RTE''' : dans une note interne<ref name="ADEME-RTE">[[ADEME]] & [[RTE]], ''Le contenu en CO{{sub|2}} du kWh électrique : Avantages comparés du contenu marginal et du contenu par usages sur la base de l’historique'', 2007 {{lire en ligne|lien=http://www.agirpourlenvironnement.org/presse/epr1media36.htm}}</ref> mais diffusée par certaines associations, l'ADEME et RTE (groupe EDF) tente de concilier les parties en présences en proposant une mise à jour de la méthode moyenne saisonnière de la note ADEME-RTE et une méthode marginale proche de celle proposée par l'ADEME en 2003. Des valeurs sont proposées en émissions directes : :{|class="wikitable sortable" |- |+'''Contenus CO<sub>2</sub> du kWh par usage d'après la note l'ADEME et RTE diffusée en 2007 (gCO<sub>2eq</sub>/kWh)''' ! Usage ! Méthode moyenne ! Méthode marginale |- |Chauffage |180 |500-600 |- |Eclairage |100 |600-700 |- |Usages intermittents |60 |600-700 |- |Usages en "base" |40 |450-550 |- |} L'aperçu de cet historique pourrait faire penser qu'il n'existe aucun consensus scientifique sur le sujet des contenus CO<sub>2</sub> par usage de l'électricité. Des constantes apparaissent cependant dans cette controverse, notamment sur les méthodes d'allocation employées. A la lecture de l'historique, il se dégage trois familles de méthodes pour parvenir à évaluer un contenu par usage : * les méthodes moyennes notamment la méthode moyenne saisonnière développée par l'ADEME et EDF en 2005, * les méthodes marginales dont la plus récente est proposée dans la publication de l'ADEME et de RTE, * les méthodes incrémentales ou de référentiel technologique dont la plus récente est proposée par Gaz de France. === Méthodes moyennes === La méthode moyenne d'allocation des émissions de CO<sub>2</sub> est à approcher par analogie à l'économie à la notion de [[coût moyen]]. L'expression mathématique du contenu CO<sub>2</sub> moyen par rapport aux émissions totales <math>E_t</math> et à la consommation totale <math>C_t</math> s'écrit : :<math> CO2_M = \frac{E_t}{C_t} </math> Afin de distinguer les usages, il est possible de calculer des contenus moyens horaires, journaliers, mensuels ou saisonniers puis de les affecter au prorata de la répartition des usages. Ainsi, la méthode décrite dans la note ADEME-EDF<ref name="ADEME-RTE"/> s'appuie sur un découpage saisonnier des consommations et de la production, justifié par le constat que la consommation d'électricité présente une variation saisonnière caractéristique entre l'été et l'hiver. Ainsi, les 500 TWh de consommation d'électricité sont répartis en 400 TWh de consommation de base, c'est-à-dire ayant le même niveau toute l'année, et 100 TWh de consommation saisonnière répartie sur la période hivernale. Le même calcul est réalisé sur les émissions de CO<sub>2</sub> de la production, avec 16 Mt de CO<sub>2</sub> sur la partie de base et 18 Mt de CO<sub>2</sub> sur la partie saisonnière. Il est alors possible de calculer deux contenus CO<sub>2</sub> en fonction de la saisonnalité : 180 gCO<sub>2eq</sub>/kWh pour les usages saisonniers et 40 gCO<sub>2eq</sub>/kWh pour les usages de base. Le calcul détaillé<ref name="ADEME-RTE"/> par usage est réalisé sur la base d'un taux de saisonnalité, par exemple : * l'usage réfrigération résidentiel est stable toute l'année, son contenu CO<sub>2</sub> moyen est donc de 40 gCO<sub>2eq</sub>/kWh, * l'usage industrie présente une légère saisonnalité, sa consommation est 10% supérieur en hiver qu'en été, son contenu CO{{sub|2}} moyen sera donc de 90%x40 + 10%x180 = 54 gCO<sub>2eq</sub>/kWh, * l'usage chauffage est exclusivement saisonnier, son contenu CO<sub>2</sub> moyen est donc de 180 gCO<sub>2eq</sub>/kWh. Comme le calcul du coût moyen, la méthode du contenu CO<sub>2</sub> permet d'allouer des émissions de CO<sub>2</sub> par secteur pour réaliser des bilans. En revanche, le contenu CO<sub>2</sub> moyen ne répond pas à la question : combien émet une consommation supplémentaire d'électricité ou au contraire combien économise de CO<sub>2</sub> une consommation évitée ? === Méthodes marginales === Pour tenter de répondre à la question de l'évaluation des conséquences, les méthodes marginales d'allocation des émissions de CO<sub>2</sub> ont été développées par analogie à la notion de [[coût marginal]]. L'expression mathématique du contenu CO<sub>2</sub> marginal par rapport aux émissions totales <math>E_t</math> et à la consommation totale <math>C_t</math> s'écrit :<math> CO2_m = \frac{d E_T}{d C} </math> En pratique, le fonctionnement du parc électrique repose sur l'empilement des moyens de production à coût marginal court terme (=coût d'exploitation) de production croissant : les moyens de production les moins coûteux sont appelés en premier puis successivement les moyens de production de plus en plus coûteux jusqu'à l'équilibre offre-demande. Ainsi, les productions fatales (éolien, hydraulique au fil de l'eau, photovoltaïque...) sont nécessairement appelées par définition, puis viennent les centrales nucléaires et enfin les centrales thermiques et l'hydraulique de pointe. A partir des données de production et des conditions économiques, il est donc possible d'évaluer le moyen de production appelé en dernier qui a réalisé l'ajustement marginal heure par heure, donc le moyen susceptible de réagir à une petite augmentation ou à une petite diminution de la demande. Cette notion a par exemple été utilisée dans la note ADEME publiée en 2000<ref name="ADEME2000"/> pour calculer la marginalité thermique mensuelle, c'est-à-dire la durée pendant laquelle l'ajustement marginal est assuré par les moyens thermiques, émetteur de CO<sub>2</sub> en émissions directes : :{|class="wikitable" |- |+'''Marginalité thermique en 1997 et contenu marginal mensuel (gCO<sub>2eq</sub>/kWh) d'après la note l'ADEME de 2000<ref name="ADEME2000"/>''' ! Mois ! Janvier ! Février ! Mars ! Avril ! Mai ! Juin ! Juillet ! Août ! Septembre ! Octobre ! Novembre ! Décembre |- |% de marginalité |82% |78% |51% |60% |43% |52% |41% |50% |62% |76% |70% |77% |- |Contenu CO<sub>2</sub> marginal |741 |704 |458 |543 |389 |470 |370 |455 |561 |686 |631 |693 |- |} A partir de l'évaluation du contenu marginal horaire ou mensuelle et du profil de consommation d'un usage, il est possible d'établir un contenu CO<sub>2</sub> marginal différencié par usage. Ainsi, les valeurs proposées par l'ADEME et RTE<ref name="ADEME-RTE"/> différencient trois usages : * le chauffage électrique avec un contenu CO<sub>2</sub> marginal compris entre 500 et 600 gCO<sub>2eq</sub>/kWh, * les usages de pointe avec un contenu CO<sub>2</sub> marginal compris entre 600 et 700 gCO<sub>2eq</sub>/kWh, * les usages de base avec un contenu CO<sub>2</sub> marginal compris entre 450 et 550 gCO<sub>2eq</sub>/kWh. Il est intéressant de souligner que le contenu marginal peut également être appliqué pour les productions électriques, notamment les productions éoliennes ou photovoltaïques. En effet, une production électrique nouvelle a le même effet qu'une diminution de la consommation sur le parc de production. Elle revient à moins solliciter le parc déjà installé, cet ajustement s'opérant en premier sur le moyen de production dont le coût marginal court terme est le plus élevé. Les méthodes marginales permettent donc d'évaluer aussi bien les effets des variations de consommation que les effets d'une nouvelle production, aux pertes de transport et de distribution près. Le contenu marginal a cependant le défaut de ne pouvoir rendre compte que d'ajustements limités de la consommation ou de la production : RTE estime la validité des valeurs jusqu'à des décisions représentant quelques dizaines de TWh<ref name="ADEME-RTE"/>. Le contenu marginal doit être complété soit par des méthodes prospectives, c'est le cas du contenu CO<sub>2</sub> marginal en développement proposé par RTE<ref name="ADEME-RTE"/> pour 2010 et 2020, soit par les méthodes incrémentales. === Méthodes incrémentales === L'approche incrémentale se propose d'évaluer les conséquences d'un changement profond dans le parc de production, dû par exemple à une conversion massive d'un usage des combustibles fossiles vers l'électricité. L'approche consiste donc à évaluer les conséquences d'un écart important de consommation. L'expression mathématique du contenu CO<sub>2</sub> incrémental par rapport aux émissions totales <math>E_t</math> et à la consommation totale <math>C_t</math> s'écrit :<math> CO2_i = \frac{\triangle E_T}{\triangle C} </math> En général, les hausses de demande sont étudiées de façon à prévoir les investissements nécessaires pour compléter le parc existant une fois arrivé à saturation et ainsi garantir l'équilibre offre-demande. Les investisseurs ont intérêt à investir dans les moyens de production qui minimisent le coût marginal long terme de production (=coût complet). En prenant des hypothèses sur les coûts d'investissements, par exemple ceux proposés par la DGEMP dans sa publication sur les coûts de référence de la production électrique<ref>[[DGEMP]],''Les coûts de référence de la production électrique'', 2003 {{lire en ligne|lien=http://www.dgemp.minefi.gouv.fr/cgi-bin/industrie/frame23e.pl?bandeau=/energie/electric/be_elec.htm&gauche=/energie/electric/me_elec.htm&droite=/energie/electric/se_ele_a10.htm}}</ref>, et des hypothèses sur le prix des énergies, il est possible d'évaluer les moyens à mettre en place en fonction des profils de consommation par usage. EDF avait déjà proposé à l'ADEME de travailler sur une telle méthode dans la note publiée en 2000<ref name="ADEME2000"/>, sans donner suite. Il faut revenir à une réponse d'EDF datée de 1988<ref name="EDF1988">[[EDF]], ''Le chauffage électrique, un choix justifié pour un produit d'avenir'', cité in La Gazette Nucléaire n°133, 1994 {{lire en ligne|lien = http://resosol.org/Gazette/1994/133_10.html}}</ref> envoyée suite à une étude de la DGEMP attaquant le cadre économique de développement du chauffage électrique pour trouver les premiers éléments d'une méthode incrémentale, limitée alors au chauffage électrique : "en termes d'énergie annuelle, 1 kW de chauffage électrique utilise 2540 kWh par an qui se décomposent en : 35 % de kWh nucléaire (900 kWh), 59% de kWh charbon (1 500 kWh), 6% de kWh fioul (140 kWh)". En se basant sur les contenus CO<sub>2</sub> par filière publiée par EDF<ref name="EDFFILIERE"/>, le contenu CO<sub>2</sub> du chauffage électrique calculé sur ce mix de production serait au moins de 629 gCO<sub>2eq</sub>/kWh. Gaz de France a proposé en 2007<ref name="CAS"/> une approche similaire avec un mix de production actualisé, prenant en compte notamment les cycles combinés gaz naturel qui connaissent un développement important actuellement. Le mix proposé pour l'usage chauffage est de :" 67% de gaz naturel (50% de cycles combinés, 17% de turbines à combustion), 10% de fioul (turbines à combustion), 13% de charbon, 10% de nucléaire". D'où un contenu CO<sub>2</sub> de l’électricité pour l’ usage chauffage de l’ordre de 608 gCO<sub>2eq</sub>/kWh. Les méthodes incrémentales permettent d'évaluer les tendances long terme d'évolution du contenu marginal. Elles peuvent être utilisées en complément du contenu marginal, notamment pour l'évaluation de projets dont l'effet sur le parc électrique est important et peut se ressentir sur la durée. === Domaine d'utilisation === En résumé, les différentes méthodes permettent une analyse complète des effets des consommations électriques sur les émissions de gaz à effet de serre : * le contenu moyen permet d'établir des bilans à l'échelle des consommations nationales (évaluation statique), * le contenu marginal permet d'évaluer les effets d'actions unitaires (évaluation dynamique court terme), * le contenu incrémental permet d'encadrer le contenu marginal en cas d'action importante sur la consommation et sur la durée (évaluation dynamique long terme). Il existe des liens de causalité entre ces différents contenus. Comme dans le cas des coûts marginaux, le contenu marginal permet d'expliquer l'évolution du contenu moyen. Le contenu incrémental permet d'expliquer l'évolution du contenu marginal. Ainsi, la situation française actuelle fait que le contenu marginal est largement supérieur au contenu moyen, ce qui implique que : * une augmentation des consommations entraîne une augmentation des contenus moyens, donc des émissions totales, * une augmentation des productions renouvelables entraine une diminution des contenus moyens, donc des émissions totales... == Exemple d'utilisation des contenus CO<sub>2</sub> == Les différents contenus CO<sub>2</sub> des énergies permettent d'établir des bilans d'émission de [[gaz à effet de serre]] pour les consommateurs d'énergie sachant que la quantité d'énergie consommée est connue à travers les comptages et facturations ou peut être estimée à travers des diagnostics énergétiques le cas échéant. Ainsi, le [[Bilan Carbone]] de l'ADEME<ref>ADEME, Bilan Carbone, http://www.ademe.fr/bilan-carbone/ </ref> ou le [[Diagnostic de Performance Energétique]]<ref name="DPE">Site de la DGUHC sur le Diagnostic de Performance Energétique, http://www.logement.gouv.fr/article.php3?id_article=5873</ref> proposent des méthodes d'évaluations d'émission de [[gaz à effet de serre]], respectivement pour les entreprises et collectivités locales, et pour les logements et les bâtiments tertiaires. Les contenus CO<sub>2</sub> peuvent être utilisés dans tous les domaines énergétiques : bâtiments, transports, industries... === Choix d’un système de chauffage === L'exemple suivant montre les possibilités de comparaison entre les sytstèmes de chauffage. Les consommations sont des ordres de grandeur pour un logement demandant 10 MWh thermique utile pour le chauffage, les rendements sont issues de la méthode réglementaire du Diagnostic de Performance Energétique<ref name="DPE"/>. :{|class="wikitable sortable" |- |+'''Exemple de comparaison des émissions de gaz à effet de serre des chauffages en maison''' ! Solution énergétique ! Besoin énergétique (kWh/an) ! Consommation (kWh PCI/an) ! Contenu CO<sub>2</sub> (gCO<sub>2eq</sub>/kWh) ! Émissions de CO<sub>2</sub> annuelles (tCO{{sub|2eq}}/an) |- |Chaudière fioul |10 000 |11 000 |300 |3,3 |- |Chaudière gaz |10 000 |10 500 |234 |2,4 |- |Pompe à chaleur électrique |10 000 |4 000 |500-600 |2-2,4 |- |Chaudière bois |10 000 |14 000 |13 |0,2 |} Note : le contenu marginal de l'électricité proposée par l'ADEME et RTE est utilisé dans ce cas, s'agissant de l'évaluation d'une consommation supplémentaire d'électricité entraînant un ajustement à la marge du système électrique. En toute rigueur, un calcul sur la durée de vie de l'équipement basé sur le contenu marginal pour le court terme et le contenu incrémental sur le long terme serait nécessaire. L'exemple ci-dessus, donné à titre purement illustratif, indiquerait que la chaudière bois est la solution la moins émetrice de CO<sub>2</sub>, tandis que les solutions "chaudière gaz" et "pompe à chaleur" sont dans le même ordre de grandeur en terme d'émissions de CO<sub>2</sub>. === Choix d'un véhicule léger === L'exemple suivant montre les possibilités de comparaison entre plusieurs voitures utilisant différents carburants, connaissant leur consommation telle que donnée par le constructeur. Il est également possible d'établir son bilan personnel d'émission de gaz à effet de serre par rapport à sa consommation de carburant. :{|class="wikitable sortable" |- |+'''Exemple de comparaison des émissions de gaz à effet de serre des voitures''' ! Type de carburant ! Consommation typique ! Contenu CO<sub>2</sub> gCO<sub>2eq</sub>/kWh ! Émissions de CO<sub>2</sub> gCO{{sub|2eq}}/km |- |Essence |6 l/100 km - 0,578 kWh/km |264 |153 |- |Gazole |5 l/100 km - 0,537 kWh/km |270 |145 |- |GPL |6,45 l/100 km - 0,578 kWh/km |230 |133 |- |[[Gaz naturel pour véhicules|GNV]] |5,83 m³/100 km - 0,578 kWh/km |205 |118 |} Les exemples sont ci-dessus sont donnés à titre purement illustratif. En particulier, le rendement des moteurs GPL et GNV sont supposés optimisés pour atteindre le même rendement qu’un moteur essence. Il est ainsi possible d’orienter son choix sur le véhicule le moins polluant. A noter que la mise en place du système de bonus/malus pour l’achat d’un véhicule neuf repose sur un calcul d’émission de CO<sub>2</sub> sur la base de contenu CO<sub>2</sub> en émissions directes pour le passage des consommations conventionnelles aux émissions par 100 kilomètres. <!-- Suggestion de présentation des annexes. Aide : http://fr.wikipedia.org/wiki/Aide:Note --> == Notes et références de l’article == <references/> == Voir aussi == === Articles connexes === * [[Facteur d'émission]] * [[Gaz à effet de serre]] * [[Diagnostic de Performance Energétique]] * [[Emissions de CO2]] * [[Coût moyen]] * [[Coût marginal]] * [[Bilan Carbone Personnel]] * [[Taxe carbone]] === Liens et documents externes === * {{en}} OCDE, ''Practical Baseline Recommendations for Greenhouse Gas Mitigation Projects in the Electric Power Sector'', 2002, {{lire en ligne|lien=http://www.oecd.org/dataoecd/45/43/1943333.pdf}} * {{en}} European Commission, ''ExternE - Extenalities of Energy'', 1996-2007, {{lire en ligne|lien=http://externe.jrc.es/index.html}} {{Portail environnement}} [[Catégorie:Énergie]] [[Catégorie:Environnement]] [[de:CO2-Bilanz]] [[en:Carbon footprint]] [[hu:Szénlábnyom]] [[ja:カーボンフットプリント]] [[simple:Carbon footprint]] [[zh:碳足印]] [[zh-yue:碳腳印]]