Analyse comparative des méthodes de calcul du contenu CO 2 de l électricité destinée au chauffage

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1 Analyse comparative des méthodes de calcul du contenu CO de l électricité destinée au chauffage ÉTUDE

2 Analyse comparative des méthodes de calcul du contenu CO de l électricité destinée au chauffage PAGE DE GARDE SELON COUV CHOI- SIE

3 Etude réalisée par Jean-Baptiste Martin, consultant senior en ACV, et coordonnée par Philippe Schiesser, fondateur et directeur d écoeff. Ecoeff est un bureau d études spécialisé dans le domaine de l analyse de cycle de vie depuis 999. Nos remerciements au groupe de travail dédié à cette mission au sein d Energies et Avenir.

4 . Introduction.... Contexte et objectifs de l étude...6. Méthodologie pour l analyse des méthodes de calcul du contenu CO de l électricité destinée au chauffage.... Une analyse multicritères. Analyse du domaine d application de chaque méthode. Analyse des 7 méthodes.... Méthode moyenne sur le contenu CO de la production française d électricité. Méthode moyenne sur le contenu CO de la consommation française d électricité 5. Méthode moyenne sur le contenu CO par producteur et fournisseur 6. Méthode moyenne saisonnière 7.5 Méthode moyenne par tranche horo-saisonnière 8.6 Méthode Marginale sur court et moyen terme 9.7 Méthode Marginale sur long terme 5. Synthèse de l analyse des méthodes Perspectives et conclusion Par rapport à l objectif poursuivi 6. Par rapport au périmètre 6.. L intégration de l analyse de cycle de vie 6.. La différenciation des pertes sur les réseaux Prise en compte des importations et exportations 6 7. Annexes techniques Table des illustrations Glossaire.... Bibliographie...5

5 Avec le Grenelle de l environnement, la France s est engagée pleinement dans les objectifs de l Union européenne pour améliorer l efficacité énergétique de %, réduire les émissions de gaz à effet de serre de % et développer la part des énergies renouvelables à %. Cet engagement se traduit par des objectifs renforcés pour le secteur du bâtiment qui constitue le plus important gisement d économie d énergie ; d abord pour les bâtiments existants avec l objectif de réduire la consommation d énergie primaire de 8% d ici, et ensuite, pour les constructions neuves avec la mise en application généralisée au er janvier de la nouvelle réglementation thermique (RT ) qui valorisera, à juste titre, les installations de chauffage efficaces et performantes. Bien que la question du contenu carbone des énergies utilisées ne soit pas encore un élément central de ce dispositif, elle deviendra un élément clé d autant plus important que les émissions de gaz à effet de serre doivent être prises en compte lors de l élaboration de la prochaine réglementation thermique. En effet, le Grenelle précise qu un décret en Conseil d Etat déterminera à partir de, pour les constructions nouvelles, le niveau d émissions de gaz à effet de serre pris en considération dans la définition de leur performance énergétique et une méthode de calcul de ces émissions adaptée à ces constructions nouvelles. Compte tenu des délais nécessaires, les travaux, qui préfigurent cette nouvelle réglementation, ont déjà débuté dans le cadre des futurs labels hautes performances énergétiques (HPE) et placent les pouvoirs publics face au besoin impérieux de disposer de chiffres actualisés et incontestables, issus d un large consensus entre toutes les parties prenantes. Dans un domaine connexe, les affichages de la performance énergétique et environnementale des équipements, des bâtiments, ou encore des entreprises et des collectivités locales (Bilan GES) sont également des outils importants pour sensibiliser et informer les consommateurs, les locataires ou propriétaires, les salariés, voire tout simplement, les citoyens. Disposer pour ces affichages de données pertinentes et régulièrement mises à jour, notamment pour le contenu carbone des énergies, devient également un enjeu important pour réussir les ambitions du Grenelle de l environnement. Si les contenus carbone ou CO sont disponibles pour les énergies traditionnelles comme le gaz naturel, le propane, le charbon ou le fioul, ainsi que pour les réseaux de chauffage urbain, celui de l électricité consommée en France demeure une source régulière de débats car la part de chacun des modes de production d électricité consommée sur le territoire (nucléaire, hydraulique, thermique, ENR) varie continuellement en fonction des différents usages, sur un rythme journalier ou saisonnier. De surcroit, l introduction significative de sources intermittentes d énergie d origine renouvelable (photovoltaïque et éolien) et les importations d électricité fortement carbonées, notamment au moment des pointes hivernales, viennent renforcer la complexité du sujet. Aujourd hui, la valeur la plus répandue, et souvent utilisée pour chiffrer le contenu en CO de l électricité pour le chauffage en France, est issue d une méthode dite d évaluation moyenne saisonnière ; elle est de 8 grammes par kilowattheure (g/kwh) (source EDF-ADEME 5). Pourtant, d autres méthodes qui permettent de coupler les évolutions de la demande d électricité et du parc de production, donnent des valeurs qui peuvent atteindre jusqu à 7 g CO /kwh (source ADEME RTE 7). Pour autant, s il existe différentes méthodes de calcul, aucune ne peut être considérée comme bonne ou mauvaise. Pour être pertinente, chacune doit être utilisée en fonction du contexte et de la question ou du problème qui est posé.

6 5 Introduction La présente publication a ainsi pour objectifs : de dresser un inventaire des différentes méthodes de calcul du contenu CO de l électricité destinée notamment au chauffage, d en faire une analyse critique en pointant leurs avantages et leurs limites, et d identifier les méthodes adaptées à chacune des problématiques posées. De nombreuses discussions sont déjà en cours autour du contenu CO des énergies dans le cadre notamment de l application de l article 75 du Grenelle II, qui concerne l obligation de réaliser des bilans GES pour les entreprises ou les collectivités, ou des futurs labels hautes performances énergétiques et, par conséquent, de la réglementation thermique. Il est donc impératif que les acteurs concernés convergent rapidement avec les pouvoirs publics sur le choix d une ou de méthodes du contenu carbone ou CO de l électricité. Pour Energies et Avenir, il ressort de ce travail réalisé par le cabinet Ecoeff, qu une méthode moyenne est plus adaptée pour réaliser des bilans sur des installations existantes, et, qu une méthode marginale est plus pertinente dès lors qu il s agit d établir un plan d action qui préconise la modification, la création voire la suppression d installations et pour lequel l impact futur de ces décisions sur les émissions de gaz à effet de serre doit être évalué. Disons le clairement, les émissions de CO passées de l électricité ne permettent pas de prévoir les émissions de CO futures. Il est nécessaire pour cela d intégrer l évolution du parc de production et sa réponse à une modification de la demande d électricité que celle-ci s accroisse, comme les scénarios tendanciels le prévoient, ou diminue, comme les objectifs du Grenelle le laissent penser. A défaut, une décision d investissement ou de travaux, qui aurait pu être pertinente compte tenu des émissions passées de CO de l électricité, pourrait bien conduire à des résultats contraires à ceux escomptés. Energies et Avenir demande tout d abord aux institutions publiques de tout mettre en œuvre afin de créer un consensus entre toutes les parties prenantes sur les méthodes d évaluation des émissions des énergies, notamment de l électricité, en précisant les méthodes de calcul qui doivent être retenues et en veillant à définir clairement leur domaine d emploi et de pertinence. Ensuite, il sera nécessaire de définir et de garantir également la mise à jour régulière de ces méthodes et des contenus CO, par énergie et par usage, en fonction de l évolution du contexte énergétique et des connaissances. Enfin, Energies et Avenir souhaite qu un Observatoire du CO réunissant les parties prenantes et sous pilotage des institutions publiques puisse conduire les missions qui viennent d être définies. Ceci devrait constituer une base solide et consensuelle lors de la définition des politiques et des stratégies publiques. Au-delà du chauffage, notre pays devra faire face à un besoin accru en électricité pour répondre à de nouveaux besoins, à l image du développement futur des véhicules électriques, qui auront aussi un impact fort sur la demande. L analyse comparée des différentes méthodes de calcul d Energies et Avenir fournit un éclairage pertinent à ce débat. Que cette contribution soit une base constructive pour accompagner la réflexion des pouvoirs publics et orienter les futures réglementations. Hervé THELINGE Président d Energies et Avenir

7 6 Le débat sur l énergie constitue un véritable enjeu national. L émergence de données environnementales dans le débat public nécessite une analyse fine des méthodes de détermination de ces données. La part importante du chauffage électrique, spécificité française (Figure ), constitue un des éléments les plus saillants de ce débat. En effet, le calcul du contenu CO de l électricité est complexe puisqu il varie selon le mode de production utilisé (nucléaire, thermique, renouvelable, etc), et selon la période de consommation de cette énergie. C est dans ce contexte qu Energies et Avenir a demandé au bureau d études Ecoeff* de réaliser une analyse des différentes méthodes de calcul des émissions de gaz à effet de serre (GES), en prenant comme exemple l usage de l électricité pour le chauffage. Figure : Répartition du parc selon le mode principal de chauffage par type de logement - 9 (source : Ceren) Répartition des énergies de chauffage dans les résidences principales (chauffage central+appareil indépendant) Maison individuelle %,, 8% 6% % % % % 8% 6% % % %, 8, 5, 7, 99 5, 6,6,5 9, 999,7 Immeuble collectif % Urbain-autres GPL Gaz naturel Charbon Fioul Bois Electricité Répartition des énergies de chauffage dans les résidences secondaires (chauffage central+appareil indépendant) Maison individuelle 6, 7,, 5,,9,6,6 6, 5, 5, 8,9,,6 9,,5 GPL Gaz naturel Charbon Fioul Bois Electricité 8% 6% % % % 8% Immeuble collectif 6% GPL,, Gaz naturel % Charbon 6,9 67,8,7, Fioul Bois Electricité % % %,,7,6,,,9,5, 7,5, 7,6,7,5, 9, 5,8, 5,6,,,8,,,,8, 7,7,,6 9,,,, Autres GPL Gaz naturel Charbon-Bois Fioul Urbain Electricité *Écoeff est un bureau d'études spécialisé dans les analyses de cycle de vie et l'éco-conception. Il intervient régulièrement auprès des industriels, distributeurs et pouvoirs publics pour l'intégration du facteur environnemental dans la décision stratégique et opérationnelle (ACV de nouvelles technologies, reconvention de nouveaux produits, éco-calculateurs utilisables pour l'affichage environnemental...). Agréé Crédit Impôt Recherche, écoeff participe régulièrement à des publications scientifiques dans le domaine de l'évaluation environnementale et de l'éco-innovation. Son directeur et fondateur, Philippe Schiesser, est Président de l'association des Professionnels de l'ecodesign et de l'eco-conception et Professeur associé à l'université de Cergy-Pontoise.

8 7. Contexte et objectifs de l étude En France, Ecoeff a identifié sept méthodes d évaluation du contenu CO du kwh électrique. Elles ont pu être utilisées par plusieurs organismes, s appuyant sur des bases de données ou périmètres d étude différents. Ces méthodes conduisent à des résultats d une grande hétérogénéité, entre méthodes mais également pour une même méthode en fonction des auteurs qui l ont mise en œuvre, comme nous pouvons le constater à la lecture du graphique suivant : Figure : Facteurs d émissions (g équivalent CO /kwh) de l électricité Valeurs minimales Valeurs maximales 8 87, 9, Moyenne production (parc) Moyenne consommation (mix) Moyenne fournisseur 9 6 Moyenne saisonnière (chauffage) 5 6 Marginale court terme (chauffage, marginalité non nucléaire) Moyenne horo-saisonnière (parc) 7 Marginale long terme (parc) Valeur de référence de la méthode moyenne saisonnière ADEME-EDF L hétérogénéité des résultats ne remet pas en question la véracité des valeurs issues de ces méthodes. Elle s explique par l existence de domaines d emploi distincts et par leur appartenance à différentes catégories. On distingue notamment les méthodes moyennes et les méthodes marginales, dont le principe est présenté ci-dessous.. Les sources du graphique sont présentes dans la partie bibliographie

9 8 Méthode moyenne sur le contenu CO de la production électrique française... de la consommation électrique française IMPORTATION NUCLÉAIRE CONSOMMATEUR NUCLÉAIRE CONSOMMATEUR CONSOMMATEUR CONSOMMATEUR CONSOMMATEUR CONSOMMATEUR HYDRAULIQUE... HYDRAULIQUE... GAZ CHARBON CONSOMMATEUR N GAZ CHARBON CONSOMMATEUR N ÉOLIEN ÉOLIEN EXPORTATION OFFRE DEMANDE OFFRE DEMANDE Les émissions de CO sont rapportées à la production d électricité au cours d une année. Les émissions de CO sont rapportées à la consommation d électricité en France en incluant les échanges d électricité avec les autres pays européens.

10 . Contexte et objectifs de l étude 9... par producteur et fournisseur Méthode marginale moyen/court ou long terme OFFRE DU FOURNISSEUR IMPORTATION IMPORTATION AUGMENTATION NUCLÉAIRE HYDRAULIQUE NUCLÉAIRE HYDRAULIQUE GAZ CLIENT DU FOURNISSEUR CLIENT DU FOURNISSEUR CLIENT DU FOURNISSEUR... NUCLÉAIRE HYDRAULIQUE GAZ CONSOMMATEUR CONSOMMATEUR CONSOMMATEUR... GAZ CHARBON ÉOLIEN CHARBON ÉOLIEN CLIENT DU FOURNISSEUR N CHARBON ÉOLIEN CONSOMMATEUR N EXPORTATION EXPORTATION RÉDUCTION OFFRE DU FOURNISSEUR N DEMANDE OFFRE impact d une augmentation ou réduction de la demande Les émissions de CO d une consommation sont rapportées aux émissions du fournisseur choisi par le consommateur. Les émissions de CO sont évaluées en intégrant l évolution du parc de production par rapport à une modification de la demande d électricité à court, moyen ou long terme.

11 . Une analyse multicritères Chaque méthode a été analysée sur la base des critères suivants :. Exactitude : une méthode exacte doit permettre de refléter aussi fidèlement que possible les émissions de référence (corrélation temporelle) et avoir fait l objet d un processus de revue critique par une tierce partie (robustesse) ;. : une méthode simple doit pouvoir être réalisée avec des données sources facilement accessibles et être appréhendée aisément, même pour un non-initié (disponibilité des données, mise en place du calcul) ;. : une méthode transparente doit reposer sur des données fiables et vérifiables, et ne pas nécessiter le recours à des coefficients fixés arbitrairement (existence de documentation sur la méthode) ;. : une méthode précise doit pouvoir être mise à jour, afin d intégrer les évolutions de l électricité et les échanges transfrontaliers ; 5. : une méthode complète doit rendre compte de tous les paramètres d intérêt (distinction par usage, périmètre ACV, vision à long terme) ; 6. : une méthode internationale doit être reconnue, utilisée et décrite au niveau international au travers de différents rapports méthodologiques et publications scientifiques. Ces critères sont entre autres utilisés par la Commission de régulation de l électricité (CRE) dans le cadre de son analyse des méthodes de calcul des coûts évités. Des critères similaires ont récemment été employés par l Agence internationale de l énergie (AIE). Ils sont également repris dans les ACV afin d évaluer chaque donnée collectée.. Une ACV est réalisable en suivant les principes de chaque méthode.. Pratical baseline recommandations for greenhouse gases mitigation projects in the electric power sector.. Weidema & Wasnaes 96.

12 . Méthodologie pour l analyse des méthodes de calcul du contenu CO de l électricité destinée au chauffage Onze paramètres ont été identifiés pour décrire ces 6 critères, listés dans le tableau suivant : Paramètres Corrélation temporelle/continuité Additivité Disponibilité des données Mise en place du calcul Importations incluses Méthodologie ACV Vision à long terme Distinction par usage réalisé Existence de documentation sur la méthode Publication et utilisation à l international Regroupement par critères Exactitude Pour chacune des sept méthodes analysées, une note allant de à 5 a été attribuée à chacun des paramètres retenus.

13 . Méthodologie pour l analyse des méthodes de calcul du contenu CO de l électricité destinée au chauffage. Analyse du domaine d application de chaque méthode Pour les 7 méthodes analysées, la pertinence de leur domaine d application a été évaluée au regard de l objectif poursuivi, qui peut être de trois natures : élaboration d un bilan d émissions, orientation des décisions des acteurs à court et moyen terme pour des investissements, comparaison de scénarios prospectifs. En particulier, une distinction claire entre les domaines d application des méthodes moyennes et des méthodes marginales doit être faite selon la règle suivante : Règle pour définir le domaine d application de chaque méthode : Le bilan : Dans la perspective d établir un bilan, les données issues d une méthode moyenne sont parfaitement adaptées puisqu elles reposent sur des données historiques. Dans ce cas, une méthode moyenne doit donc être utilisée en priorité. Orientation des décisions ou prospective : Une analyse prospective à court, moyen ou long terme repose sur l évaluation de l impact d une modification de la demande d électricité (réduction ou augmentation de la demande) sur le parc de production d électricité et, au final, sur le contenu CO du kwh électrique produit. Dans ce cadre, une méthode marginale est adaptée puisqu elle permet de faire le lien entre l évolution de la demande et l évolution des moyens de production. Cette vision prospective permet d évaluer les gains -ou à l inverse les émissions supplémentaires- de CO liés à une politique énergétique.

14 . Analyse des 7 méthodes Lorsqu une méthode a été utilisée par plusieurs organismes, Ecoeff a pris le parti d analyser la méthode et les résultats obtenus par un organisme référent pour celle-ci.

15 . méthode moyenne sur le contenu CO de la production française d électricité CO g eq. C /kwh Sources : RTE et Ecoinvent v LE PRINCIPE Le facteur d émission moyen du contenu en CO de la production française d électricité est obtenu en divisant les émissions de CO par le nombre de kwh produits au cours d une période. LE PÉRIMÈTRE Ces facteurs d émission sont disponibles dans la base Ecoinvent. Ils incluent une analyse de cycle de vie des combustibles primaires servant à la production d électricité. Cela signifie que l'ensemble des gaz à effet de serre émis au cours de toutes les étapes du cycle de vie (extraction des matières premières, transport, distribution, traitement des déchets, etc) est pris en compte. En revanche, la méthode ne distingue pas les différents usages de l électricité (chauffage, production d eau chaude sanitaire, éclairage, etc.). POINT MARQUANT La forte proportion du nucléaire et de l hydraulique dans le mix électrique français (cf figure ) explique que le contenu CO moyen de la production d électricité soit relativement faible. Evaluation réalisée selon la base de données Ecoinvent v.-8 TWh Evolution du parc USAGES IDENTIFIÉS Bilans d émissions Orientation des décisions des acteurs à court et moyen terme Comparaison de scénarios prospectifs Hydraulique Thermique classique Corrélation temporelle note Figure : Evolution du parc de production d électricité en énergie (Source : Observatoire de l industrie électrique) Nucléaire Eolien Autres ENR ACV Exactitude

16 . Analyse des 7 méthodes 5. méthode moyenne sur le contenu CO de la consommation française d électricité g eq. C /kwh Sources : Bilan Carbone v6.6 et Ecoinvent v. USAGES IDENTIFIÉS CO Bilans d émissions note 6 9 Orientation des décisions des acteurs à court et moyen terme Comparaison de scénarios prospectifs LE PRINCIPE A l instar de la méthode précédente, celle-ci s appuie sur le mix de production de l électricité. Cependant, dans cette méthode, l analyse porte sur les kwh électriques consommés et non plus seulement sur les kwh produits. Figure : Échanges contractuels transfrontaliers en (Source : Bilan électrique français RTE ) LE PÉRIMÈTRE La méthode prend donc en compte, en complément du contenu CO du mix de production, les importations et les exportations (voir figure ) ainsi que les consommations des réseaux de transport et de distribution nécessaires pour répondre à la demande. POINTS MARQUANTS On a généralement recours aux importations pour satisfaire un besoin d électricité en période de pointe. Or le contenu CO de l électricité chez les voisins européens est bien plus élevé. Ceci est dû à la forte proportion de production thermique de l électricité dans ces pays, à l inverse de la France qui produit 77,7% d électricité à partir du nucléaire. En définitive, l électricité importée est bien plus carbonée que celle qui est produite en France. A noter que les importations sont comptabilisées selon les contenus moyens d émissions de CO de la production dans les pays d origine ; quant aux exportations, elles sont généralement calculées selon le contenu moyen d émissions de CO de la production française d électricité. Evaluation réalisée selon la base de données Ecoinvent v.-8 Evolution du parc Corrélation temporelle. Les émissions de CO de l électricité peuvent être calculées à partir a) des données horaires du site Internet RTE (Réseau de Transport d'electricité), ou b) de bases de données comme celle d Ecoinvent - qui tient compte de l analyse de cycle de vie des combustibles primaires servant à la génération de l électricité.. Bilan électrique RTE. ACV Exactitude

17 6 Evolution du parc. méthode moyenne sur le contenu CO par producteur et fournisseur LE PRINCIPE La méthode vise à comptabiliser précisément le contenu CO de l électricité distribuée par les différents fournisseurs. Le calcul du facteur d émission en CO /kwh sera donc différent selon le mix de production utilisé par les opérateurs. A ce titre, depuis, PricewaterhouseCoopers et Enerpresse publient une étude quantifiant et comparant les émissions de gaz à effet de serre des plus grands producteurs d électricité européens (voir figure 5). La méthode Bilan Carbone offre la possibilité aux utilisateurs de choisir entre un panel de producteurs d électricité dont les résultats en matière d émissions de CO sont diamétralement opposés. LE PÉRIMÈTRE Cette méthode ne tient compte ni de l analyse de cycle de vie de l électricité, ni des imports/exports d électricité. POINT MARQUANT Cette méthode d évaluation du contenu CO de l électricité par fournisseur prend tout son sens dans le cadre de l ouverture du marché de l électricité à la concurrence depuis le er juillet 7. Grâce à cette méthode, le contenu CO de l électricité devient donc un élément différenciant pour les fournisseurs d électricité. Evaluation réalisée selon la méthode bilan carbone v6. données de 8 ACV CO Corrélation temporelle g eq. C /kwh Sources : Bilan Carbone v En kg/mwh Mt CO Facteur Carbone Europe : 7 kg de CO / MWh DEI Drax Groupe RWE CEZ Scottish & Southern Vattenfall USAGES IDENTIFIÉS Bilans d émissions Figure 5 : Contenu CO de l électricité par producteur (Source : Etude Facteur Carbone PwC et Enerpresse) Groupe E.ON Groupe Enel Dong Union Fenosa Iberdrola PVO Groupe EDF Groupe EDP GDF Suez Europe note 6 Orientation des décisions des acteurs à court et moyen terme Comparaison de scénarios prospectifs Figure 6 : Positionnement de 8 entreprises par rapport au facteur carbone européen (Source : Etude Facteur Carbone PwC et Enerpresse) Verbund Fortum Statkraft CEZ DEI 5 Dong Drax 5 Fortum Facteur Carbone Européen : 6 GDF Suez Europe 7 Groupe E.ON 7 kg CO / MWh 8 Groupe EDF 9 9 Groupe EDP Groupe Enel Groupe RWE Iberdrola 6 PVO S&S 6 5 Statkraft 6 Union Fenosa 7 Vattenfall 9 8 Verbund TWh Facteur Carbone 8 9 Exactitude

18 . Analyse des 7 méthodes 7. méthode moyenne saisonnière CO g eq. C /kwh Source : EDF-ADEME LE PRINCIPE La méthode moyenne saisonnière a pour objectif de distinguer les contenus CO de l électricité selon ses différents usages (chauffage, production d eau chaude sanitaire, éclairage, etc.). La construction de cette méthode repose sur deux valeurs de contenu CO correspondant à : La production de base, constante tout au long de l année (voir figure 7), La production pour des usages saisonniers (voir figure 7), pour répondre à la demande supplémentaire due aux usages dépendants du climat. Un facteur d émission CO est ensuite affecté aux deux composantes de la production (de base ou saisonnière), en faisant des hypothèses sur les moyens devant être sollicités. Il convient ensuite d affecter à chaque usage un coefficient de saisonnalité (voir figure 8). Le chauffage, par exemple est un usage % spécifique à la saison hivernale. TWh Production totale = USAGES IDENTIFIÉS Bilans d émissions 6 9 TWh - 7g/kWh 5 Jan98 Jan99 Jan Jan Jan Jan note 8 Orientation des décisions des acteurs à court et moyen terme Comparaison de scénarios prospectifs Figure 7 : Illustration des deux composantes considérées pour décrire le fonctionnement du système de production d électricité (Source : EDF-ADEME 5) Lac THF centralisé Nucléaire EnR fatales Cogénération Evolution du parc LE PÉRIMÈTRE Cette méthode ne tient compte ni de l analyse de cycle de vie de l électricité, ni des imports/exports d électricité. POINT MARQUANT Avec cette méthode, l électricité dans son usage chauffage affiche un contenu CO de 8 g/kwh. Evaluation réalisée selon la méthode EDF-ADEME 5. Cette méthode de calcul a été détaillée dans un document co-rédigé par EDF et l ADEME sous le titre Evaluation du contenu en dioxyde de carbone des différents usages de l électricité distribuée en France métropolitaine entre 998 et rapports méthodologiques. Corrélation temporelle TWh Production de base 6 9 TWh - g/kwh 5 Jan98 Jan99 Jan Jan Jan Jan + TWh Production saisonnalisée - TWh - 8g/kWh Jan98 Jan99 Jan Jan Jan Jan Figure 8 : Saisonnalité hivernale calculée pour chaque usage électrique final (Source : EDF-ADEME 5) Part base Part saisonnière Chauffage % Lavage résidentiel 7% 8% ECS % Cuisson 7% % ACV Exactitude

19 8.5 méthode moyenne par tranche horo-saisonnière g eq. C /kwh Source : UFE USAGES IDENTIFIÉS CO Bilans d émissions note 5 6 Orientation des décisions des acteurs à court et moyen terme LE PRINCIPE L Union Française de l'electricité (UFE) propose une méthode moyenne reposant sur la monotone de puissance à partir de données collectées sur la période 5-7. Afin de traduire la mise en œuvre de moyens de production qui dépendent du niveau de puissance appelée sur le réseau, l année est découpée en 9 tranches représentant les 876 heures de l année. A chacune des tranches est associé un niveau de puissance moyenne appelée (figure 9). Sur la base de ce découpage, il est possible de calculer le facteur d émission moyen du mix de chaque tranche (figure ) à partir des différents types de centrales appelées. LE PÉRIMÈTRE Cette méthode ne tient pas compte de l analyse de cycle de vie de l électricité, mais comptabilise les importations d électricité. Evaluation réalisée selon la méthode UFE 9. La monotone de puissance représente le nombre d heures pendant lesquelles une puissance moyenne est appelée.. La pointe correspond aux trois tranches d appel maximum, pour un total de 76 heures (dont 6 heures d extrême pointe). A l opposé, la base correspond aux dernières tranches de droite ( heures), et correspond à la puissance minimum appelée toute l année. Enfin, entre les deux, la semi-base correspond aux tranches médianes de heures chacune, et représente donc la puissance minimum appelée au moins 576 heures dans l année. Puissance (en MW) Pointe Semi-base Base Tranches horosaisonnières (en h) Monotone de demande Imports Fuel + turbine à gaz Pompage Charbon Lac Cogénération Renouvelable Nucléaire Fil de l eau Surplus/déficit (en MW) -79 Comparaison de scénarios prospectifs Figure 9 : Moyenne de la production et de la consommation sur la période 5-7 (Source : Etude UFE/Estin & Co) Surplus/déficit (en GWh) Figure : Contenu CO moyen de l électricité par tranche horo-saisonnière (Source : Etude UFE/Estin & Co) Corrélation temporelle Pointe 6 5 Semi-base Base Evolution du parc Contenu CO moyen de l électricité du parc français (en g/kwh) Moyenne du parc français : 65 g/kwh 5 Moyenne Tranche horosaisonnière (numéro d ordre) ACV Exactitude Production de CO (en g/kwh) Parc français Imports Moyenne

20 . Analyse des 7 méthodes 9.6 méthode marginale sur court et moyen terme CO g eq. C /kwh Source : ADEME - RTE 5 6 LE PRINCIPE En 7, une note méthodologique basée sur le calcul d un facteur d émission marginal a été développée par l ADEME et RTE. Ce calcul s appuie sur l ordre de sollicitation des moyens de production pour satisfaire une demande supplémentaire donnée. Le choix du moyen de production est réalisé selon l ordre de préséance ou merit-order (voir figure ) en fonction des critères techniques et financiers. Les centrales plus coûteuses sont donc les dernières appelées. Les centrales au charbon, les plus émettrices de CO, sont généralement les premières centrales thermiques à être sollicitées. En reconstituant le moyen de production marginal heure par heure pendant une année et en connaissant les heures d appel de puissance d un usage donné (éclairage, chauffage ou production d eau chaude sanitaire par exemple), il devient possible d en déduire le mix marginal par usage qui réagira à une hausse ou à une baisse de consommation électrique de cet usage spécifique. LE PÉRIMÈTRE Cette méthode ne tient pas compte de l analyse de cycle de vie de l électricité, mais comptabilise les importations. Elle permet également de distinguer les contenus CO de l électricité pour différents usages. POINTS MARQUANTS Cette méthode permet d identifier les conséquences sur les émissions de CO que peut avoir une décision du consommateur qui augmenterait ou diminuerait sa consommation électrique et modifierait ainsi la forme de la monotone de puissance. Elle permet d évaluer l impact d un appel accru à certains moyens de production (par exemple, en cas de pointe de la consommation d électricité lors d un hiver rigoureux) ou l impact à plus long terme de la construction de nouvelles unités de production (centrales thermiques ou nucléaires, énergies renouvelables...). RTE a ainsi évalué le contenu marginal entre 5 g CO /kwh pour les usages de base et 7 g CO /kwh pour les usages intermittents et l éclairage. Le contenu marginal de l électricité pour l usage chauffage a été évalué entre 5 et 6 g CO /kwh. Evaluation réalisée selon la méthode ADEME-RTE 7 Coût marginal de production /MWh 8 6 Evolution du parc Eolien Nucléaire Segments de production classés dans l ordre de mérite (MW ) ACV USAGES IDENTIFIÉS Bilans d émissions Orientation des décisions des acteurs à court et moyen terme note 5 Comparaison de scénarios prospectifs Figure : Merit order économique de la France (Source : Scheepers, Wals & Rijkers, ECN avril ) Corrélation temporelle Demande en été Charbon Demande en hiver Gaz Fioul Exactitude

21 . Analyse des 7 méthodes.7 méthode marginale sur long terme CO g eq. C /kwh Sources : Energies Demain et ADEME-RTE USAGES IDENTIFIÉS Bilans d émissions Orientation des décisions des acteurs à court et moyen terme note 6 Comparaison de scénarios prospectifs LE PRINCIPE Les méthodes marginales sur le long terme sont basées sur l analyse de l équilibre entre l offre et la demande d électricité. Pour déterminer un contenu marginal long terme, deux scénarios de demande sont comparés : Un scénario dit de référence, correspondant à l évolution la plus probable de la demande d électricité Un scénario s appuyant sur le scénario de référence, mais incluant le poste de consommation supplémentaire ou évité, dont on souhaite évaluer le contenu CO. Pour répondre à la demande supplémentaire ou évitée d un kwh, la méthode a recours soit à un moyen de production existant, soit à la construction d une nouvelle centrale de production d électricité. LE PÉRIMÈTRE Cette méthode ne tient pas compte de l analyse de cycle de vie de l électricité, mais comptabilise les importations d électricité. Elle permet également de distinguer les contenus CO de l électricité pour différents usages. Figure : Comparaison de scénarios prospectifs pour illustrer la méthode marginale (GHG Protocol) (Source : Guidelines for Quantifying GHG Reductions from Grid-Connected Electricity Projects, World Resources Institute and the World Business Council for Sustainable Development. Décembre 5) Emissions de gaz à effet de serre Emissions de GES en CO du projet initial Emissions de GES dans le temps ANNÉE ANNÉE } Réduction de GES par rapport au scénario de base POINTS MARQUANTS Cette méthode est la plus pertinente pour s intéresser à l influence d une variation de consommation due à un choix d investissement. A noter que le contenu marginal en CO va varier d une année sur l autre en fonction du niveau de la demande et de la structure du parc de production de l électricité (voir figure ). Evaluation réalisée selon la méthode ADEME RTE 7 sur la base du GHG Protocol Evolution du parc Corrélation temporelle ACV Exactitude

22 5. Synthèse de l analyse des méthodes Le tableau ci-dessous illustre les résultats de l analyse des méthodes de calcul du contenu CO de l électricité détaillées dans cette étude. Domaines d emplois Bilans d émissions Orientation des décisions des acteurs à court et moyen terme Comparaison de scénarios prospectifs Evaluation multicritères Exactitude Méthode moyenne sur le contenu CO de la production électrique française (source : Base de données Ecoinvent.-8) Evolution du parc Corrélation temporelle ACV Exactitude Méthode moyenne sur le contenu CO de la consommation électrique française (source : Base de données Ecoinvent.-8) Evolution du parc ACV Corrélation temporelle Exactitude Méthode moyenne sur le contenu CO par producteur et fournisseur (source : Bilan carbone v6. - données de 8) Evolution du parc ACV Corrélation temporelle Exactitude

23 5. Synthèse de l analyse des méthodes Domaines d emplois Bilans d émissions Orientation des décisions des acteurs à court et moyen terme Comparaison de scénarios prospectifs Evaluation multicritères Exactitude Corrélation temporelle Méthode moyenne saisonnière (source : EDF-ADEME 5) Evolution du parc ACV Exactitude Méthode moyenne par tranche horo-saisonnière (source : UFE 9) Evolution du parc Corrélation temporelle ACV Exactitude Méthode Marginale court et moyen terme (source : ADEME-RTE 7) Evolution du parc Corrélation temporelle ACV Exactitude Péii Méthode Marginale long terme (source : ADEME-RTE 7) Evolution du parc Corrélation temporelle ACV Exactitude

24 6. Perspectives et conclusion 6. Par rapport à l objectif poursuivi Les méthodes moyennes et marginales sur le contenu en CO de l électricité sont complémentaires et doivent être adaptées suivant les usages et l objectif poursuivi : Les méthodes moyennes sont les mieux adaptées pour réaliser des bilans d émissions La réalisation de bilans ne nécessite pas d intégrer une dynamique d évolution des moyens de production. En revanche, il est nécessaire de considérer l ensemble des émissions liées aux moyens de production d électricité sollicités. Dans ce cas, les méthodes moyennes sont les mieux adaptées pour répondre à cet objectif et sont simples à appréhender pour les décideurs. Les méthodes marginales sont indispensables pour fiabiliser une démarche prospective Pour établir un plan d action pertinent, il est indispensable d évaluer avec fiabilité l impact futur d une décision prise aujourd hui. L évolution du système électrique dans son équilibre offre/demande ou la variation de la consommation par usage doivent ainsi impérativement être prises en considération. Dans ce cas, l utilisation des méthodes marginales à court, moyen et long termes est indispensable pour pérenniser la prise de décision des pouvoirs publics.

25 6. Par rapport au périmètre 6.. L intégration de l analyse de cycle de vie L analyse des différentes méthodes montre le manque d intégration de la démarche d Analyse de Cycle de Vie (ACV). Seules les données de la base Ecoinvent intègrent cet aspect. Comme le montre le diagramme ci-dessous, il existe des écarts pouvant atteindre jusqu à 5% entre les émissions de CO des moyens de production avec et hors ACV ; cette plage de variation accroît encore l incertitude autour des méthodologies décrites dans cette publication. Figure : Niveau d'émissions de CO par filière de production d électricité (Source : Observatoire de l industrie électrique - 9) gco /kwh 8 6 Charbon Fuel Gaz(turbine) CCG Cogénération Hors analyse du cycle de vie Avec analyse du cycle de vie

26 6. Perspectives et conclusion La différenciation des pertes sur les réseaux Un autre constat porte sur l intégration des pertes liées à l acheminement d électricité dans les méthodes de calcul. Les niveaux de pertes ne sont pas identiques entre le réseau de transport - de l ordre de,5% - et le réseau de distribution - de l ordre de % (voir figure ). Or, aucune des 7 méthodes analysées ne tient compte de cette distinction entre les pertes sur le réseau de transport et le réseau de distribution. Les méthodes actuelles pénalisent donc les consommateurs raccordés directement au réseau de transport (électro intensifs) qui se voient attribuer des pertes de réseau bien supérieures à,5%. Une différenciation permettrait : aux principaux concernés de réaliser des bilans objectifs de leur situation et de traiter notamment l ensemble des acteurs de l industrie électro-intensive. d assurer une équité de traitement des différents consommateurs en ne pénalisant pas certains consommateurs au profit d autres. Figure : Les pertes des réseaux (Source : MEDDTL/CGDD/SOeS/Sous-direction des statistiques de l énergie /9/) % % Taux de pertes dont proxy RD dont proxy RY % 8% 6% % % % (P) A noter que les données mensuelles sont disponibles dans les publications RTE et permettent le calcul de la différence entre pertes de transport (base/saisonnier) et pertes de distribution (base/saisonnier).

27 6 6. Perspectives et conclusion 6.. Prise en compte des importations et exportations La prise en compte des imports/exports dans les méthodes de calcul est une question complexe dans le cadre d un marché européen de l électricité qui est largement interconnecté et obéit à des lois physiques de circulation des flux d électrons qui peuvent être différentes des flux contractuels et commerciaux passés entre les différents producteurs et fournisseurs d électricité de la zone européenne. Même si la provenance de l électricité importée peut être mesurée par les flux physiques aux postes transfrontaliers, le pays d origine de production du kwh importé est toujours difficile à déterminer dans un système totalement interconnecté. Ainsi, un kwh importé à la frontière allemande peut avoir été produit en Pologne ou en Suisse et avoir transité par l Allemagne. Cette complexité souligne, malgré la perte d information qu elle induit sur l origine du moyen de production utilisé pour le kwh importé, la nécessité de prendre en compte un solde horaire d import / export, tous pays frontaliers confondus, qui permet d éliminer le compte des transits. Dès lors, seul un facteur de contenu CO moyen (au mieux horaire, par défaut annuel) de la production sur la zone européenne hors France peut être considéré. Il est de l ordre de 5 gco /kwh importé. L influence sur les résultats affichés en g CO /kwh devient alors significative puisque la prise en compte des imports/exports pourra impacter jusqu à 5% 5 les résultats, selon les hypothèses considérées. 5. Variations (d après les facteurs d émissions de la figure ) : 6 g CO /kwh (Moyenne de production) * /9 g CO /kwh (Moyenne de consommation) = 5%

28 7 7. Annexes techniques Détail des critères retenus et analyses des critères de notation Corrélation temporelle Note Niveaux Plus de 8 ans avec l année d étude Plus de 6 ans avec l année d étude Plus de ans avec l année d étude Plus de ans avec l année d étude Note Niveaux Pas de revue critique réalisée réalisée en interne réalisée par une tierce partie réalisée par un comité de parties intéressées Note Niveaux Aucune méthodologie décrite, seulement publication et utilisation des résultats Note de synthèse expliquant la démarche et les grandes lignes Rapport méthodologique disponible publiquement ou en accès restreint Méthode décrite dans des publications Note Niveaux Importations non prises en compte Importations prises en compte en nettes : moyenne saisonnière Importations prises en compte en brut Importations prises en compte en horo-saisonnier

29 8 Note Niveaux Non prise en compte du merit order économique Prise en compte de l évolution du parc énergétique sur 5 ans Prise en compte de l évolution du parc énergétique sur ans Prise en compte de l évolution du parc énergétique sur ans Note Niveaux Travaux non basés sur la méthodologie d ACV Méthodologie ACV avec utilisation de données génériques Méthodologie ACV avec utilisation de données spécifiques Méthodologie ACV avec utilisation de données spécifiques reconnues au niveau internationale Note Niveaux Pas de distinction des usages Utilisation de données de consommations par usage au pas annuel Utilisation de données de consommations par usage au pas mensuel Utilisation de données de consommations par usage au pas horaire Note Niveaux Méthodologie utilisée au niveau national (sectoriel) Publications dans revues scientifiques internationales Outil sectoriel existant permettant de mesurer les émissions de gaz à effet de serre (GES), Standards de calcul développés et reconnus au niveau international : Rapport méthodologique issu de ces travaux Note Niveaux Compréhensible par les professionnels du secteur énergie/électricité Difficulté de mise en œuvre et de collecte des informations Calcul facile à mettre en œuvre (disponibilité des données) Le calcul doit pouvoir être justifié et expliqué facilement Principes de calculs compréhensibles par le grand public

30 7. Annexes techniques 9 Figure 5 : Définition des critères d'usages s Eléments d appréciations Réalisation de bilans de situations existantes et figées Disponibilité des données et mise en place du calcul Principe d additivité Orientation de décisions impliquant des comportements à courte durée de vie Prise en compte de l évolution du parc énergétique sur à 5 ans Distinction des usages Prise en compte des imports/exports L évaluation prospective de l impact des politiques publiques et d actions à moyenne à longue durée de vie Prise en compte de l évolution du parc énergétique sur 5 à ans Distinction des usages Prise en compte des imports/exports Figure 6 : Méthode moyenne sur le contenu CO de la production française d électricité (source : Base Ecoinvent. v8) Critères Critères Note Justification Exactitude Corrélation temporelle Données disponibles d une année sur l autre au sein des producteurs d électricité ou directement sur le site internet de RTE, cependant les informations utilisées dans la base de données Ecoinvent datent de 7 Rapport Ecoinvent révisé en interne : Life Cycle Inventories of Energy Systems Notes de synthèse existantes Rédaction du guide Common Carbon Metric pour le secteur du bâtiment, facteur utilisé dans la réalisation d ACV Notion d additivité prise en compte dans le calcul Mix énergétique Importations non prises en compte Ne fait pas de distinction par usage ACV Evolution du parc énergétique Méthodologie utilisée dans les ACV (base de données Ecoinvent) Pas de prise en compte de l évolution du parc énergétique

31 Figure 7 : Méthode moyenne sur le contenu CO de la consommation française d électricité (source : Base Ecoinvent. v8) Critères Critères Note Justification Exactitude Corrélation temporelle Données disponibles d une année sur l autre au sein des producteurs d électricité ou directement sur le site internet de RTE, cependant les informations utilisées dans la base de données Ecoinvent datent de 7 Rapport Ecoinvent révisé en interne : Life Cycle Inventories of Energy Systems Notes de synthèse existantes Rédaction du guide Common Carbon Metric pour le secteur du bâtiment Notion d additivité prise en compte dans le calcul Mix énergétique Non prise en compte des importations Ne fait pas de distinction par usage ACV Evolution du parc énergétique Méthodologie utilisée dans les ACV (base de données Ecoinvent) Pas de prise en compte de l évolution du parc énergétique Figure 8 : Méthode moyenne sur le contenu CO par producteur et fournisseur (source : Bilan Carbone v6. - données de 8) Critères Critères Note Justification Exactitude Corrélation temporelle Etude Facteur Carbone menée par PricewaterhouseCoopers et Enerpresse auprès des 8 principaux producteurs d électricité européens avec une actualisation annuelle des résultats. Cependant l étude se base sur la version v6. du Bilan Carbone et utilise des données 9 Pas de revue critique réalisée dans la méthodologie Bilan Carbone Notes de synthèse et dossier de presse existants Publication existante (étude PricewaterhouseCoopers et Enerpresse) Notion d additivité prise en compte dans le calcul Mix énergétique Importations non prises en compte Ne fait pas de distinction par usage ACV Evolution du parc énergétique Modèle non basé sur la méthodologie ACV Pas de prise en compte de l évolution du parc énergétique

32 7. Annexes techniques Figure 9 : Evaluation de la méthode moyenne saisonnière (source : ADEME-EDF 5) Critères Critères Note Justification Exactitude Corrélation temporelle Période de données : 998- réalisée en interne (travaux menés sur la qualité des données et de l évaluation) Note de synthèse disponible Plusieurs publications identifiées au Japon ou en Angleterre où il est question de cette méthodologie Notion d additivité prise en compte dans le calcul, coefficient de saisonalisation difficile à expliquer Mix énergétique Prise en compte des importations nettes Prise en compte des usages en se basant sur un coefficient de saisonnalisation ; utilisation de données au pas mensuel ACV Evolution du parc énergétique Modèle non basé sur la méthodologie ACV Utilisation de données historiques Figure : Méthode moyenne d'allocation horaire par tranche horo-saisonnière (source : UFE 9) Critères Critères Note Justification Exactitude Corrélation temporelle Période 5-7 Pas d informations sur une analyse de l étude Note de synthèse sur le site de l UFE Utilisé essentiellement au niveau national par les producteurs d électricité Réservé à un public d initié (experts, fournisseurs d électricité...) Mix énergétique Prise en compte des importations nettes ACV Evolution du parc énergétique Ne fait pas de distinction par usage Modèle non basé sur la méthodologie ACV Pas de prise en compte de l évolution du parc

33 7. Annexes techniques Figure : Méthode marginale sur court et moyen terme (source : RTE-ADEME 7) Critères Critères Note Justification Exactitude Corrélation temporelle Données 7 Les principes de la méthode marginale sont décrits dans le GHG Protocol et ont fait l objet d une revue critique par une tierce partie Note de synthèse pour la méthodologie française, publications internationales Description de la méthodologie pour le calcul marginal dans le guide du GHG Protocol Principes de calcul faisant intervenir d autres domaines (économique) Mix énergétique ACV Evolution du parc énergétique Prises en comptes des importations en horo-saisonniers Prise en compte des usages Modèle non basé sur la méthodologie ACV Possible d évaluer le contenu marginal sur les à 5 années à venir Figure : Méthode marginale sur long terme (source : RTE-ADEME 7 sur la base du GHG Protocol) Critères Critères Note Justification Exactitude Corrélation temporelle Données 7 Les principes des la méthode marginale sont décrits dans le GHG Protocol et ont fait l objet d une revue critique par tierce partie Note de synthèse pour la méthodologie française, publications internationales Description de la méthodologie pour le calcul marginal dans le guide du GHG Protocol Principes de calcul faisant intervenir d autres domaines (économique) Mix énergétique Prises en comptes des importations en horo-saisonniers ACV Evolution du parc énergétique Prise en compte des usages Modèle non basé sur la méthodologie ACV Possible d évaluer le contenu marginal sur les 5 à années à venir

34 8. Table des illustrations Figure : Répartition du parc selon le mode principal de chauffage par type de logement-9 (source Ceren)...6 Figure : Facteurs d émissions (g eq CO /kwh) de l électricité...7 Figure : Evolution du parc de production d électricité en énergie (Source : Observatoire de l industrie électrique)... Figure : Échanges contractuels transfrontaliers en (Source : Bilan électrique français RTE )...5 Figure 5 : Contenu CO de l électricité par producteur (Source : Etude Facteur Carbone PwC et Enerpresse)...6 Figure 6 : Positionnement de 8 entreprises par rapport au facteur carbone européen (Source : Etude Facteur Carbone PwC et Enerpresse)...6 Figure 7 : Illustration des deux composantes considérées pour décrire le fonctionnement du système de production d électricité (Source : EDF-ADEME 5)...7 Figure 8 : Saisonnalité hivernale calculée pour chaque usage électrique final (Source : EDF-ADEME 5)...7 Figure 9 : Moyenne de la production et de la consommation sur la période 5-7 (Source : Etude UFE / Estin & Co)...8 Figure : Contenu CO moyen de l électricité par tranche horo-saisonnière (Source : Etude UFE / Estin & Co)...8 Figure : Merit order économique de la France (Source : Scheepers, Wals & Rijkers, ECN avril )...9 Figure : Comparaison de scénarios prospectifs pour illustrer la méthode marginale (GHG Protocol) (Source : Guidelines for Quantifying GHG Reductions from Grid-Connected Electricity Projects, World Resources Institute and the World Business Council for Sustainable Development. Décembre 5)... Figure : Niveau d'émissions de CO par filière de production d électricité (Source : Observatoire de l industrie électrique - 9)... Figure : Les pertes des réseaux (Source : MEDDTL/CGDD/SOeS/Sous-direction des statistiques de l énergie )...5 Figure 5 : Définition des critères d'usages...9 Figure 6 : Méthode moyenne sur le contenu CO de la production française d électricité (Source : Base Ecoinvent. v8)...9 Figure 7 : Méthode moyenne sur le contenu CO de la consommation française d électricité (Source : Base Ecoinvent. v8)... Figure 8 : Méthode moyenne sur le contenu CO par producteur et fournisseur (Source : Bilan Carbone v6. -8)... Figure 9 : Evaluation de la méthode moyenne saisonnière (Source : ADEME-EDF 5)... Figure : Méthode moyenne d'allocation horaire par tranche horo-saisonnière (Source : UFE 9)... Figure : Méthode marginale sur court et moyen terme (Source : RTE-ADEME 7)... Figure : Méthode marginale sur long terme (Source : RTE-ADEME 7 sur la base du GHG Protocol)...