COMPASS MAGAZINE #14
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ÉNERGIE & PROCÉDÉS LE ROI CHARBON : Le retour d’un combustible fossile longtemps décrié

Dès 2015, le charbon devrait s’imposer comme la première énergie fossile au monde – devant le pétrole. Un retour en force porté par les pays émergents mais conditionné par le développement de technologies de « charbon propre ». Le roi charbon réussira-t-il sa transition énergétique ?

Longtemps mis à l’index, le plus polluant des minerais est devenu en quelques années le meilleur allié d’une mondialisation en quête d’énergie bon marché et abondante. Deux atouts l’ont dressé en redoutable compétiteur face aux cours pétroliers qui flambent, un nucléaire en berne et un gaz encore onéreux. Il fournit déjà plus de 40% de l’électricité mondiale, et sa demande devrait croître de 2,3% par an jusqu’en 2018 selon le rapport annuel 2013 de l’Agence internationale de l’énergie (AIE).

Pour faire face, les pays investissent en masse en centrales et sites miniers. Rien qu’en 2013, la Chine a mis sur la table US$6,5 milliards et vient, en un an, de multiplier par six les capacités minières du Nord-ouest du pays. L’Inde, probable deuxième consommateur mondial dès 2017, aligne 455 projets et chantiers de centrales en cours.

40%

Le charbon fournit déjà plus de 40% de l’électricité mondiale, et sa demande devrait croître de 2,3% par an jusqu’en 2018.

Les pays industrialisés ne sont pas en reste : les centrales à charbon allemandes ont égalé en 2013 le record d’activité de 1990. « Avec le retrait du nucléaire, le charbon s’impose comme l’énergie fossile de base qui garantit une constance d’approvisionnement bon marché en complément d’énergies renouvelables plus intermittentes », explique Jean-Philippe Trident Bel, responsable du département Énergie au sein du cabinet d’études français Alcimed.

Aux USA, pourtant patrie du gaz naturel, la consommation a progressé de 4% en 2013. Même le Dubai Energy and Water Authority (DEWA), département de l’énergie de Dubai (Émirats Arabe Unis), a annoncé la construction de sa première centrale électrique à charbon. Dès 2025, le Burj Khalifa, tour emblématique de l’émirat, serait illuminé au vieux minerai. Un comble au pays des pétrodollars.

UNE CROISSANCE INTENABLE ?

Un tel engouement inquiète les promoteurs d’une transition énergétique planifiant le passage aux énergies non carbonées. En décembre 2013, Maria Van der Hoeven, directrice générale de l’AIE confirmait sans ombrage que « la croissance actuelle du charbon est tout simplement intenable ». L’enjeu est aujourd’hui moins de limiter la part de l’énergie fossile que la transformer en une énergie moins polluante, voire « propre ». Idée saugrenue ? Pas tant que ça. Les technologies de décarbonisation du charbon existent. Reste à inventer
le modèle économique qui va avec.

Une première voie consiste à améliorer la productivité des centrales. Le parc tourne à un taux d’efficacité d’énergie produite par tonne de 32% dans le monde (38% pour l’Europe). Les dernières générations de centrales ultra super critiques (USC) poussent cette efficacité à 45% selon un rapport du cabinet Alcimed. Un gain notable d’autant qu’une hausse de 1% de l’efficacité entraine une baisse moyenne de 2% des émissions de CO2. Mais le passage à ces centrales USC suppose de reprendre une partie des infrastructures de tuyauteries ou de turbines pour y intégrer des alliages de métaux avancés, résistant à des températures de combustion plus élevées. Surcoût estimé : de 20% à 30% pour la construction d’une centrale USC par rapport à une centrale traditionnelle.

POSSIBLE MAIS PEU ECONOMIQUE

L’autre option, le système de capture et stockage du carbone (CSC), permet de capter le gaz carbonique émis lors de la combustion mais surtout de le transporter par pipeline et de l’enterrer. Solution idéale pour préserver le climat mais bien trop coûteuse. « Aujourd’hui le coût de production d’électricité a augmenté de 30% pour le consommateur final avec les CSC », avance Howard Herzorg, chercheur au MIT et pilote du programme Carbon Capture and Sequestration Technologies au sein de l’institut. « Ce n’est pas compétitif. Mais les technologies sont là et deviendront de plus en plus compétitives. »

L’arrivée de nouvelles générations de sites CSC plus efficaces devrait réduire ce surcoût, mais les premiers modèles ne sont pas attendus avant trois ans et les centrales pilotes de première génération affichent déjà des dépassements budgétaires vertigineux.

Selon le Global CCS Institute, le nombre de projets de centrales CSC dans le monde est passé de 75 à 65 entre 2012 et 2013, faute de financements. EDF, premier producteur et fournisseur d’électricité au monde, a récemment revu un ambitieux projet de centrale USC en Pologne, à défaut de soutien de l’Union Européenne. « Les coûts d’implantation de ces installations
sont encore rédhibitoires pour les industriels », confirme J-P. Trident Bel.

« Il faut souvent des décennies pour implanter de nouvelles technologies d’énergie propre », affirme H. Herzog. « Au stade actuel, la réglementation doit protéger mais aussi inciter l’engagement des industriels vers la décarbonisation. »

LA CHINE, NOUVEL ELDORADO ?

La balle est donc dans le camp des grandes puissances, ouvrant une nouvelle compétition entre les deux leaders énergétiques : les États-Unis et la Chine. L’État américain a investi plus de US$7 milliards depuis 2005 dans ces technologies et budgété US$25 millions en 2014 pour le seul financement des sites de CSC. Ces investissements sont conséquents mais tardifs pour un parc vieillissant. Souvent taxé de pollueur, le géant chinois semble paradoxalement mieux armé dans cette course au « charbon propre ». Son parc de centrales en bonne partie construit après l’an 2000 est plus récent et optimisé par l’ambitieux plan de « Small Plant Closure » visant depuis 2006 à fermer les plus petites – et plus polluantes – centrales du pays. En parallèle, le gouvernement chinois promeut massivement les projets innovants : il annonce 12 centrales CSC en 2013 au lieu de cinq prévues en 2010.

La compétition pour un charbon bon marché et peu polluant est donc lancée. Elle devrait changer la donne de la transition énergétique et modifier les rapports de force entre les grandes puissances.

LE SUPPORT DE LA 3D

Appelées à devenir de vrais concentrés de technologies, les nouvelles générations de centrales de charbon propre demandent une maîtrise d’opérations complexes pour des opérateurs garants d’efficacité et de sécurité.

Pour les accompagner dans ces infrastructures high-tech, le Laboratoire national public américain (National Energy Technology Laboratory) de Morgantown, spécialisé dans les énergies fossiles, propose depuis 2011 une formation virtuelle unique dans une centrale entièrement créée en 3D. Reconstituée à partir de milliers de clichés, la centrale à « charbon propre » du centre AVESTAR (Advanced Virtual Energy Training Simulation and Research) permet une immersion totale dans l’environnement du site. Placés dans la salle de contrôle et équipés de lunettes 3D, les opérateurs commandent des « avatars » qui suivent le fonctionnement en temps réel, ferment des turbines, préviennent des fuites de gaz ou incendies soudains. « Cet outil permet de s’exercer à des situations qui seraient impossibles à recréer en réel et d’accéder à des opérations qui ne sont pas visibles sur le terrain comme le processus de captage du CO2 », explique le docteur Stephan Zitney, responsable du centre AVESTAR.

L’intérêt est double : optimiser la formation des opérateurs mais aussi l’efficacité des centrales elles-mêmes. « Il y a un véritable enjeu », explique S. Zitney, « car ces centrales combinent plus de technologies et doivent être plus réactives pour adapter leur niveau de production aux exigences d’un marché fluctuant. Les opérateurs doivent de plus en plus moduler en temps réel les niveaux d’activité et de captage de CO2. Cela demande une grande maîtrise des opérations ». ◆

de Régis de Closets Retour en haut