Quelques éléments sur le changement climatique et l énergie Henri CHAMBON

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1 Olympiades de la Chimie 14 octobre 2015 Quelques éléments sur le changement climatique et l énergie Henri CHAMBON

2 SOMMAIRE 1) Le changement climatique : responsabilité des gaz à effet de serre, et notamment le CO2 issu de la combustion d'énergies fossiles ( source : GIEC) 2) Etude prospective de l'agence Internationale de l'energie (AIE) à horizon 2050 illustrant les différences entre un scénario 'tendanciel" et un scénario intégrant la contrainte climatique. 3) Le financement des investissements massifs nécessaires sur les 2 prochaines decennies: Comment les garantir, et répartir les efforts entre pays? c'est l'enjeu majeur de la COP 21 4) La chimie au coeur des innovations technologiques indispensables en ce domaine

3 Changement climatique Température observée depuis l an 1000 et l accroissement constaté depuis et 1850 (Source : GIEC)

4 Changement climatique Les principales causes des variations du climat sur le long terme? Les variations de l insolation : Oscillations de l activité solaire elle-même (cycle d environ 11 ans) Variations de la position astronomique de la terre par rapport au soleil (liées à l influence de tous les autres astres) : les cycles de Milankovitch (de à années ) ont été «confirmés» dans les années 70 Les variations de l effet de serre lié à la composition chimique de l atmosphère : H2O et CO2, CH4, N2O L activité volcanique

5 Changement climatique Les «enregistrements» géologiques sur ans montrent une corrélation entre CO2 et température Température Taux maximum historique de concentration CO2 en ppm Concentration en CO2 A cette échelle de temps, la chaîne de causalité principale est : Cycles astronomiques et activité solaire provoquent ces variations de température La hausse des températures provoque une hausse des sources naturelles de CO2, d amplitude maximale 100 ppm CO2 Au second ordre, les variations de CO2 renforcent les variations de température à cause de l effet de serre

6 Changement climatique Pour le GIEC, l explication «Variation de l insolation -> Variation de CO2» n est pas pertinente sur un temps si court CO2 N2O CH4 On ne peut expliquer cette variation très rapide par des modifications solaires ou astronomiques Au contraire, les simulations effectuées par des modèles de plus en plus précis conforment la relation explicative entre émissions anthropiques de GES et évolution des températures

7 Changement climatique Les Gaz à effet de serre anthropiques : qui sont-ils?

8 Changement climatique Emissions de GES : L Energie en première ligne et l Electricité une large part du problème Part du CO2 dû à l'énergie dans les GES Energie : Part des émissions de CO2 liés à la production électrique Part du charbon dans le CO2 issu de la production électrique 65% E nergy Others 40% P ower 70% Other sectors Source : IEA 2009 Le charbon représente 70% des émissions de CO2, pour 40% de sa part dans l électricité mondiale Le charbon représente 45% des émissions de CO2, pour 30 % de sa part dans l énergie mondiale

9 Changement climatique Responsabilité humaine d émissions de GES qui accroissent la température : A ce rythme là, il faut s attendre à une surchauffe accélérée > 0.2 C/décennie Source : GIEC, 2007

10 Prospective AIE 2050 Les études prospectives de l AIE Scénarios, avec vision des marges de manœuvre et comparaisons des politiques publiques AIE Etude «Energy Technology perspectives to 2050» -A horizon 2050 Examine l intérêt d accélération technologique sur différents filières (performances, coût), avec comme but de les rendre compétitives pour des coûts de 50$ à 200$/tCO2 - Deux scénarii très volontaristes de développement accéléré des technologies tant sur l offre que de la demande - «ACT» pour ramener à 2050 les émissions de CO2 au niveau actuel - «BLUE» pour diviser à horizon 2050 les émissions de CO2 par 2

11 Prospective AIE 2050 Une croissance mondiale tirée par les pays émergents Doublement de la consommation énergétique Milliards de Tep 25 Prévisions des consommations énergétiques mondiales ( scénario de référence ) Non-OCDE OCDE 5 UE Source : AIE ETP 2010

12 Prospective AIE 2050 CO2 : Les scenarios mondiaux «Business as usual" ne sont pas soutenables à horizon 2050 B.A.U. 57 MdTCO2 B.A.U. 450ppm GES 29 MdTCO Diviser par 2 les émissions de CO2 liées à l énergie MdTCO2..Pour garder une concentration de gaz à effet de serre à un niveau «acceptable» Source : AIE ETP 2010 Même si les enjeux énergétiques mondiaux se déplacent vers les pays émergents, l Union Européenne veut être leader de la lutte contre le changement climatique

13 Prospective AIE 2050 Ceci est du principalement aux réductions de CO2 de la production électrique. Mais comment est ce réalisable? Des réductions d émissions de CO2 drastiques sont possibles! Autres Bâtiments Transport Emissions de CO2 à diviser par 2 ( et 4 dans les pays de l OCDE) 34 GTCO2-43 GTCO2 Industrie Autre transformation Production électrique 23 GTCO2 11 GTCO2 3 GTCO2

14 Prospective AIE 2050 Reduction des émissions de CO2 Pour l Electricité, ces réductions sont dues à l efficacité de consommation et au modifs de «mix de production» Emissions du secteur électrique GT CO BLUE Action sur l efficacité de la demande, mais nouveaux usages dans les transports (Véhicules électriques), & Demand bâtiments : En use electricity (pompes efficiecy à chaleur ) Generation : Coal to gas switch Generation : Increased efficiency rate Action Nuclear sur le parc de Hydro production : Wind, solar, tide, geothermal, - Charbon Biomass vers gaz Coal & gas CCS - Nucléaire CO2 Emissions - Renouvelable (Future) capture et séquestration du CO2 (CCS) «Business as usual Scénario» «Rupture» BLUE scenario Source: IEA 2010

15 La question du financement sur 20 ans Outre l efficacité des utilisations de l électricité, une part accrue des les filières non - ou peu - émettrices de CO2

16 Prospective AIE 2050 Réductions des émissions des 43 MdsTCO2 De 23 à 3 GTCO2 pour le secteur électrique De 34 à 11 GTCO2 pour les autres secteurs VE Efficacité sur la demande d'électricité Parc électrique : Modification de l 'offre Réductions d émissions de CO2 : 43 MTCO2 Efficacité sur la demande d'energies finales combustibles Changement de combustible final CCS sur usage de combustible final Energies renouvelables Substitution par véhicules à piles à combustible Substitution de Véhicules électriques Secteur des émissions directes des secteurs industrie- bâtiment-transport Secteur des émissions du parc électrique

17 Prospective AIE 2050 En résumé de la vision prospective : l empilage de coins dont une grande partie électriques GTCO2 émis par an Emissions historiques Source : Pr Socolow et Pacala Université de Princeton Différents coins Bâtiments performants/isolation Chaudières à haut rendement Chaufferies à biomasse Process industriels chimiques Transports collectifs Automobiles efficaces Biocarburants Biomasse chaleur Solaire thermique Substitution chaudières par PàC Substitution véhicules électriques Eclairage efficace Electroménager performant Bureautique, NTIC Force motrice électrique Process industriels électriques Cogénération gaz ou biomasse Centrales charbon et gaz CCS Nucléaire hydraulique Éolien Photovoltaique Vers 2050 Phase de stabilisation puis de décroissance

18 La question du financement sur 20 ans Cette vision relativement optimiste doit être mise en perspective des investissements massifs Estimation des investissements cumulatifs sur la période source : AIE Avec comme scénario de base un scénario non plus tendanciel, mais intégrant les engagements d un certain nombre pays, antérieurs à Ces engagements représentant déjà une diminution de 7GTCO2/an en 2035 par rapport au tendanciel - Le scénario «climatique» qui vise à l objectif de division par 2 à horizon 2050 des émissions de CO2 dus à l énergie. Celles-ci doivent diminuer d un supplément de 15 GTCO2/an les émissions à horizon 2035

19 La question du financement sur 20 ans Emissions mondiales de CO2 à horizon 2035 Emissions mondiales de CO2 par scénario suivant les politiques suivies GTCO2 Scénario tendanciel Scénario «Nouvelles Politiques» Scénario «450ppm»

20 La question du financement sur 20 ans Les réductions possibles d émissions de CO2: 10 GTCO2 pour le secteur électrique 5 GTCO2 pour les autres secteurs Production électrique Réduction de la demande électrique Transport Industrie Bâtiments Autres

21 La question du financement sur 20 ans Estimation des investissements cumulatifs source : AIE Scenario de référence intégrant les politiques décidées ( avec prix de 30 à 45 $/TCO2) 1600 Mds$/an dans les infrastructures d énergie. 46 % dans le secteur électrique ( Production-Transport-Distribution) 26 % pétrole 25% gaz 3% charbon Scenario climatique «450ppm» ( avec prix de 90 à 120 $/TCO2) 400 Mds/an en investissements supplémentaires +600 Mds$ ( 75% sur l efficacité de la demande, principalement transport et bâtiments, 25% sur la production électrique) -200 Mds$ ( diminution des investissement sur gaz et pétrole et réseaux électriques) Mais des économies sur les importations de combustibles fossiles : Mds$/an sur la même période pour USA-UE-JAPON-INDE-CHINE Outre la réduction de CO2, des impacts sur la santé diminués ( pollution)

22 La question du financement sur 20 ans Avec une aide indispensable pour les pays les moins développés Investissements nécessaires :65% dans les pays non-ocde et 35 % dans les pays OCDE Des aides nécessaires des pays «riches» pour aider les pays les plus pauvres à investir, car ils seront les premiers impactés par l évolution du climat La crise économique actuelle ne facilite pas les négociations pour ces transferts indispensables ( cf COP 21) Ne rien faire serait d un coût très élevé du fait des dégâts climatiques «Les tempêtes seraient plus nombreuses et plus fréquentes tout comme les périodes de sécheresse, le niveau de la mer va également augmenter. Avec une hausse de température maximale de 2 C, on pense pouvoir maîtriser les changements climatiques mais plus on s'éloigne de cet objectif, plus les conséquences seront importantes et moins nous pourrons maîtriser ces évolutions», A MAZAUD Climatlologue sept 2015

23 La chimie au cœur de l innovation La capture et séquestration du CO2 des grandes installations (en priorité centrales au charbon) Source : Institut français du Pétrole

24 La chimie au cœur de l innovation Batteries : l avenir du véhicule électrique en dépend... Des perspectives 2030 France Autonomie Densité énergétique(wh/kg) Coût ( /kwh) 200 km > 200 km dépendant fortement du potentiel des batteries Chiffres km 35 à km 40 à 60 > km 55 à 70 > 1000 > 120 > 800 Objectif 300 à 350 Plomb NiCd NiMH Lithium Source : EDF > 200 Disponible En developpement R & D

25 La chimie au cœur de l innovation Ainsi que l intégration des énergies renouvelables intermittentes dans l équilibre offre-demande électrique exemple en Allemagne 2013

26 La chimie au cœur de l innovation Elaborer des biocarburants à faible teneur en carbone Source : IFP

27 Merci de votre attention

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