Merit-order charbon-gaz et émissions de CO2 du secteur électrique en Europe. Commission Perspectives du Réseau Mardi 6 octobre 2015

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1 Merit-order charbon-gaz et émissions de CO2 du secteur électrique en Europe Commission Perspectives du Réseau Mardi 6 octobre 2015

2 Au programme Eléments de contexte Centrales électriques et émissions de CO2 Le cours des matières premières Sensibilité du mix européen au prix du CO2 Conclusion et chiffres-clés

3 Eléments de contexte

4 Eléments de contexte En Europe, le mécanisme de droits d émissions de CO2 depuis 2005 (European Union Emission Trading Scheme EU ETS) S applique à 11000installations (secteur de l énergie, grands industriels), responsables d environ 50% des émissions de CO 2 et 40% des émissions de gaz à effet de serre (CO 2, N 2 O, CH 4, HFC, PFC, SF 6 ) Principe «cap and trade» 1. Plafond d émissions fixé par l union européenne 2. Puis chaque acteur achète ou vendre son «droit à polluer» Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase pilote dont l objectif est d établir un prix du carbone et les quotas nationaux Quotas alloués gratuitement aux installations -Si une entreprise dépasse les quotas, elle peut adapter son installation ou racheter des quotas supplémentaires Renforcement du système: application du système élargie, accélération de la réduction annuelle des quotas, les quotas deviennent progressivement payants, quotas européen et non nationaux

5 Cours du CO2 et des matières premières Evolution du prix du CO2 depuis /tco2 25 /tonne Coût du CO2 (historique) 10 7 /tco2 5 0 Depuis 2012, le prix s est effondré à des valeurs inférieures à 10 /tonne, loin des valeurs permettant d orienter les investissements vers des industries moins émissives

6 Eléments de contexte Le système ETS: des ajustements proposés pour réguler le prix du CO2 mais pas tout de suite La réserve de stabilité de marché validée par la commission européenne, le conseil et le parlement européen en mai 2015 pour une mise en œuvre en janvier 2019 Principe: retirer des quotas d émission de CO 2 en période de récession et, à l inverse, en redistribuer en période de croissance Durcissement des conditions d octroi post-2020proposé par la Commission européenne en juillet 2015, dans un paquet d'été sur l'énergie (doit être validé par le parlement européen et le conseil) Accélération de la réduction de la quantité globale de quotas de CO2 pour la période (-21% par rapport à la période )

7 Eléments de contexte En conséquence des prix bas du carbone: des initiatives nationales En France, la loisur la transition énergétique vise unediminution des gaz à effet de serre de 40% en 2030 et 75% en 2050 par rapport à 1990 Contexte français : mix électrique relativement peu carboné (de l ordre de gco 2 /kwh produit contre environ gco 2 /kwh produit dans l union européenne) Parmiles mesures proposées, l augmentation de la taxe sur le carbonede 22 /tonne en 2016 jusqu à atteindre progressivement 100 /tonne en 2030 maiscette taxe ne concerne pas les installations soumises à l ETS(doncles installations électriques) En Grande-Bretagne, introduction en 2013 d un «carbonpricefloor» pour les installations électriques, aujourd hui fixé à 18 /tonne pour la période (les centrales payent une taxe à l état lorsque le prix du CO2 est inférieur à cette valeur) A pour effet de rendre compétitive certaines centrales aux gaz par rapport au charbon en Grande-Bretagne mais contribue à diminuer la valeur du CO2 sur le marché ETS En Allemagne, 2.7 GW de centrales au lignite fortement émettrices (soit 13% du parc) pourraient être soustraites du marché en 2016 et mises en réserve (en discussion) (utilisées uniquement en situations d urgence à l initiative des gestionnaires de réseau)

8 Centrales électriques et émissions de CO2

9 Centrales électriques et émissions de CO2 Les émissions de CO2 dépendent du combustible et du rendement des centrale (source eco2mix pour la France et Entso-e pour les autres pays) 1,1 1,0 Rendement 35% Rendement 35% Rendement 30% 0,9 0,8 Emissions de CO2 par type de combustible (tco2/mwhél) 0,7 0,6 0,5 Rendement 46% Rendement 46% Rendement 35% Rendement 40% 0,4 dont CCGT 0,3 Rendement 60% 0,2 0,1 0,0 Lignite Charbon Gaz Fioul 1 MWh charbon remplacé par 1 MWh cycle combiné gaz diminution de 0.3 tco2 à 0.6 tco2 selon les technologies en jeu

10 Centrales électriques et émissions de CO2 Lescoûts variables de production des centrales thermiques sont composées d un coût de combustible et d un coût du CO2 Principe de décomposition des coûts variables de production de centrales au gaz et au charbon : Prix du CO2 faible Prix du CO2 élevé coût variable de production ( /MWh) coût du CO2 coût du combustible coût variable de production ( /MWh) coût du CO2 coût du combustible gaz rendement 56% charbon rendement 46% gaz rendement 56% charbon rendement 46%

11 Centrales électriques et émissions de CO2 La valeur du CO2 permettant de rendre les groupes gaz compétitifs dépend donc du rendement des groupes et des prix de combustibles Prix combustible Efficacité Prix combustible Efficacité Gaz 6.2 /Mbtu 56% Charbon 77,4 /tonne 40% L inversion des coûts variables se fait à 32 /tonne Gaz 6.2 /Mbtu 56% Charbon 77,4 /tonne 35% L inversion des coûts variables se fait à 20 /tonne Prix combustible Efficacité Gaz 7.4 /Mbtu 56% Charbon 77,4 /tonne 40% L inversion des coûts variables se fait à 48 /tonne

12 Centrales électriques et émissions de CO2 Une diversité importante des technologies installées en Europe Parc charbon et lignite à rendement plutôt élevé GW installés Parc charbon à rendement plutôt faible Charbon 46% Charbon 40% Charbon 35% Lignite 46% 10 Lignite 40% 0 at be ch de es fr gb ie it lu ni nl pt Lignite 35% GW installés CCGT 56% CCGT 53% CCGT 50% 10 CCGT 45% 0 at be ch de es fr gb ie it lu ni nl pt

13 Cours des matières premières

14 Cours des matières premières Evolution du prix des matières premières en Europe Saisonnalité de la demande, vagues de froid, aléas conjoncturels /MWh thermique Charbon inclus coût de transport ( /MWh) Charbon hors coût de transport ( /MWh) Gaz inclus coût de transport ( /MWh) Gaz hors coût de transport ( /MWh) Sources: Gaz: Day-ahead TTF Zeebrugge Charbon: Coal Platts cif ARA Des prix qui n évoluent plus de manière corrélée depuis 2011 Un contexte favorable au charbon depuis plusieurs années, mais marqué toutefois par une forte incertitude

15 Sensibilité au prix du CO2

16 Sensibilité au prix du CO2 Méthode et hypothèses Méthodologie Modélisation horaire du fonctionnement des moyens de production sur l ouest de l Europe pour l horizon France, Grande-Bretagne, Irlande, Espagne, Portugal, Italie, Autriche, Suisse, Allemagne, Benelux Sensibilité du mix en Europe à différents merit-ordergaz charbon, obtenus en modifiant la valeur du CO2 Evolution du mix énergétique Calcul post-pro des émissions de CO2 par pays et en Europe (Mton/an et g/kwh)

17 Sensibilité au prix du CO2 Méthode et hypothèses Limites de l exercice Un parc figé (ne tient pas compte des incitations à l installation de centrales moins émettrices) Les gains présentés sont des gains «a minima» Une modélisation restreinte à l Europe de l ouest Certains pays fortement émetteurs ne sont pas représentés (Pologne, République Tchèque) Les gains sur les émissions de CO2 sont sous-estimées Pas de saisonnalité des prix du gaz Des variables de prix indépendantes Ne tiennent pas compte des interactions possibles entre prix du CO2 et des matières premières

18 Sensibilité au prix du CO2 Méthode et hypothèses Plusieurs scénarios de prix des combustibles (historiques 2010 à 2015) Gaz $/Mbtu 6,8 7,3 8,1 8,8 6,8 7,0 Charbon $/tonne 72,2 108,9 91,1 80,0 74,4 72,2 Très favorable gaz Très favorable charbon Plusieurs scénarios d interclassement des groupes gaz et charbon obtenus en augmentant progressivement la valeur du CO2 A tout charbon moins cher que gaz B Charbon 35% > gaz 56% C Charbon 35% > gaz 50% D Charbon 40% > gaz 56% E Charbon 40% > gaz 50% F Charbon 46% > gaz 56% G tout gaz moins cher que charbon 100 /MWh 50 Exemple d interclassement obtenu pour le scénario B 0 charbon charbon gaz charbon rendement rendement rendement rendement 46% 40% 56% 35% gaz rendement 53% gaz rendement 50% gaz rendement 45%

19 Sensibilité au prix du CO2 Résultats Dynamique de réduction des émissions en fonction du prix du CO2 Réduction des émissions (en %) 0% -5% -10% -15% -20% -25% -30% -35% favorable gaz favorable charbon Prix du CO2 ( /tonne) Une forte incertitude sur les réductions selon les scénarios de combustible Sc. Combustible 2010 Sc. Combustible 2011 Sc. Combustible 2012 Sc. Combustible 2013 Sc. Combustible 2014 Sc. Combustible 2015 Tendance moyenne Chiffres-clés du scénario moyen Valeurs du CO2 Réduction des émissions (comparativement à une situation < 10 /tonne) 20 /tonne -5% 32 /tonne -15% 42 /tonne -20% 70 /tonne -30% > 100 /tonne -33%(gain maximal)

20 Sensibilité au prix du CO2 Résultats Evolution des bilans annuels de production des groupes gaz, charbon et lignite TWh/an TWh/an TWh/an TWh/an Sc.A Sc.B Sc.C Sc.D Sc.E Sc.F Sc.G Gaz Charbon Lignite L inversion des groupes charbon les plus anciens par les CCGT les plus récents a un impact limité (volumes en jeu modérés, moyens hauts dans l interclassement économique Seuil 1: Inversion des groupes charbon ancien par les CCGT d efficacité moyenne Seuil 2: Inversion des groupes charbon d efficacité moyenne par les CCGT d efficacité moyenne Il subsiste de la production charbon et lignite même lorsque tous les groupes gaz sont moins chers que les groupes charbon: -Situations pour lesquelles tout est démarré -Et/ou limitations d import dans certains pays

21 Sensibilité au prix du CO2 Résultats Evolution des émissions annuelles par pays 800 Emissions annuelles par pays (Mton/an) Mton/an -170 Mton/an -220 Mton/an Sc.A Sc.B Sc.C Sc.D Sc.E Sc.F Sc.G pt nl ni lu it ie gb fr es de ch be at Principaux pays concernés par la réduction: Allemagne, Grande-Bretagne, Espagne Un mix peu carboné en France, qui voit une réduction d environ 5 Mton/an

22 Sensibilité au prix du CO2 Résultats Eclairage sur l évolution de la production en France 35 TWh/an TWh/an gaz charbon 5 0 Sc.A Sc.B Sc.C Sc.D Sc.E Sc.F Sc.G On observe une augmentation globale de la production thermique (et donc des exports): Les centrales au gaz en France fonctionnent en lieu et place de centrales charbon en France mais également dans les autres pays

23 Sensibilité au prix du CO2 Résultats Seuil 1: Inversion des groupes charbon ancien par les CCGT d efficacité moyenne Emissions rapportées à la production annuelle: une dynamique de réduction contrastée selon les pays Emissions de CO2 rapportées à la production du pays (g/kwh) % -40% -42% -11% -10% -33% Sc.A Sc.B Sc.C Sc.D Sc.E Sc.F % Sc.G 0 de es fr gb it nl Ensemble des pays Diminution lente (groupes charbons à haut rendement toujours compétitif avec un prix du CO2 élevé) Diminution rapide (groupes charbons de rendements faibles à moyens) Pour l ensemble des pays: passage de 280 à 190 gco2/kwh

24 Conclusion et chiffres-clés

25 Conclusion et chiffres-clés Les conditions de prix des combustibles étudiées montrent une forte incertitude concernant l impact d une augmentation du prix du CO2. A court-terme(avec le parc de production actuel) et avec des différentiels de prix gazcharbon d un scénario moyen les gains sur les émissions de CO2 sont les suivants: Valeurs du CO2 Réduction des émissions (comparativement à une situation < 10 /tonne) 20 /tonne -5% 32 /tonne -15% 42 /tonne -20% 70 /tonne -30% > 100 /tonne -33%(gain maximal) L augmentation du prix du CO2 a un impact faible sur les émissions France comparé aux autres pays (mix initial peu carboné) et aurait pour effet d augmenter les exports A long-terme, le signal envoyé par un prix du CO2 élevé permettrait un gain supplémentaire estimé à 6-7% en orientant les investissements vers la construction de centrales gaz plutôt que charbon (exemple: renouvellement de sites en fin de vie)

26 Direction de l économie, de la prospective et de la transparence MERCI DE VOTRE ATTENTION

27 Annexe Etat du parc thermique en 2015 dans l ouest de l Europe (source bilan prévisionnel détail par pays)

28 Sensibilité au prix du CO2 Méthode et hypothèses Exemples de merit-order résultant (extrait groupes gaz et groupes charbon uniquement) Empilement A «tout charbon avant gaz» Empilement C /MWh /MWh GW installés dans les 13 pays GW installés dans les 13 pays Empilement F Empilement G «tout gaz avant charbon» /MWh /MWh GW installés dans les 13 pays GW installés dans les 13 pays

29 Cours des matières premières Prix du CO2 permettant d inverser les prix des groupes au gaz et des groupes charbon les plus efficaces /tonne Coût du CO2 permettant d'inverser le MO pour les groupes les plus efficaces Coût du CO2 (historique) La volatilité des prix des matières premières rend délicate l estimation du prix du CO2 permettant d inverser les prix des groupes au gaz et des groupes charbon L inversion se situe entre 20 /tonne et 70 /tonne pour les groupes les plus efficaces

30 Sensibilité au prix du CO2 Résultats Emissions par filière (pour des prix très baset très élevés du CO2) Mton/an Mton/an divers fioul gaz charbon lignite < 10 /tonne > 100 /tonne