Cours: Modélisation des systèmes Energie et Transport; volet Energie Enseignant : E. Gnansounou

Transcription

1 Cours: Modélisation des systèmes Energie et Transport; volet Energie Enseignant : E. Gnansounou Etude de cas X Approvisionnement en carburants du pays X ; cas du transport des personnes 1. Contexte Le secteur des transports a une importance stratégique au niveau de l économie et son approvisionnement dans des conditions compatibles avec le développement durable est un des objectifs pris en considération dans les politiques énergétiques des pouvoirs publics. Dans le cas du pays X, le secteur des transports contribue pour 30% dans la consommation totale d énergie finale en 2006 et est responsable de 25% des émissions totales de CO 2 équivalent dues à la production et à l utilisation de l énergie. La part des produits pétroliers dans la consommation totale du secteur est de 98% en 2006 et les pouvoirs publics ont décidé de promouvoir des mesures de substitution en vue d une part de diversifier l offre énergétique et d autre part de réduire les émissions de gaz à effet de serre. 2. Questions 2.1 En utilisant le modèle proposé à l Annexe 1, et les données présentées à l Annexe 2, prévoir la demande de carburant du pays X pour le transport des passagers de 2007 à L objectif des pouvoirs publics est de réduire les émissions de CO 2 dues au transport par une introduction banalisée du E5 dès 2007 et du E10 dès Une partie des biocarburants sera importée depuis des pays en développement et des pays émergents. A partir de l information fournie à l Annexe 3, estimer : a) Les émissions totales de CO 2 dues au transport des personnes dans le cas de référence où il n y a pas d introduction de biocarburant. b) Les émissions totales de CO 2 dues au transport des personnes dans le cas d une introduction de biocarburant sous une forme banalisée comme il est prévu par les pouvoirs publics. c) Le coût moyen généralisé de la réduction des émissions de CO 2 du fait de l introduction des biocarburants. 2.3 Commenter les résultats ainsi obtenus en examinant les points suivants : 1

2 a) Le coût de réduction des émissions de CO 2 ainsi obtenu sur l ensemble de la période b) Il y a-t-il des possibilités de réduction des coûts tout en maintenant l option du recours aux biocarburants? Discuter ces possibilités. c) Par quelles autres mesures peut-on améliorer ces résultats? d) Quelles sont les surfaces agricoles nécessaires à la production des biocarburants dans le pays? Citer et discuter les facteurs dont il faudrait tenir compte pour apprécier de manière complète les performances de la stratégie des pouvoirs publics du point de vue du développement durable. 2

3 Annexe 1 Cours: Modélisation des systèmes Energie et Transport; volet Energie Enseignant : E. Gnansounou Etude de cas X Approvisionnement en carburants du pays X ; cas du transport des personnes Modèle d évaluation de la demande de carburants La demande de carburants pour le transport des personnes dans le pays, résulte de la demande de mobilité moyenne par personne (mp), de la population (pop), de la répartition du nombre total de kilomètres parcourus par l ensemble des passagers (rep : répartition par mode et technique de transport), et de la consommation kilométrique de carburant de chaque technique de transport (ce). La demande d énergie pour le transport des personnes par la technique de transport i est estimée comme suit : dp i = mp x pop x rep i x ce i La demande totale de carburants pour le transport des personnes est donc: DP = dp i i La prévision de la mobilité par personne est faite en utilisant un modèle économétrique à élasticité constante dont les variables explicatives sont le prix du pétrole (p) et le revenu moyen par personne (rev) log( mp ) = a + b log( rev ) + c log( p ) t t t Les paramètres de ce modèle doivent être estimés et validés sur la base des données historiques. Techniques de transport prises en considération Véhicule de tourisme à essence (VTE) Véhicule de tourisme au diesel (VTD) Bus diesel (BD) Train de passagers électrique (TPE) 3

4 Annexe 2 1) Evolution rétrospective Année pop Population (1000 hab.) mp Mobilité moyenne par personne et par an (km/hab) rev Revenu moyen par habitant et par an ( /hab) p Prix moyen annuel du pétrole ( /baril) , , , , , , , , , , , , , , , ,8 2) Scénario d évolution des variables socio-économiques Taux d accroissement moyen annuel ( ) (%/an) Population 0,5 Revenu par habitant 1,2 Prix du pétrole 2,0 4

5 3) Répartition de la mobilité des personnes (rep) Période % VTE VTD TPE BD ) Consommation kilométrique de carburants Période MJ/pers-km VTE 1,60 1,40 1,20 VTD 1,40 1,20 1,10 TPE 0,50 0,44 0,40 BD 1,00 0,98 0,96 5) Taux de remplissage Pers / véhicule VTE 1,6 VTD 1,6 TPE 130 BD 14,4 5

6 Annexe 3 - Part de production indigène des biocarburants : (à définir par les étudiants) - Facteur d émission de CO 2 des carburants considérés : On distingue ici les émissions de GES d origine fossile liées (1) à la production des carburants (sortie usine/raffinerie), (2) à l acheminement des carburants jusqu au pays d utilisation et à leur distribution, et (3) à l utilisation des carburants dans divers types de véhicules. Emissions de GES liées à la production des carburants (sortie usine) Carburants Origine Matières premières Emissions de GES d origine fossile kg CO 2 eq. /kg Bioéthanol CH Betteraves 0,925 Bioéthanol EU Céréales 2,194 Bioéthanol US Maïs 1,947 Bioéthanol BR Canne à sucre 0,395 Bioéthanol CN Sorgho 0,599 Essence GLO Pétrole 0,760 * Essence FTS GLO Pétrole 0,775 * Diesel GLO Pétrole 0,610 * Diesel FTS GLO Pétrole 0,618 * * Ces émissions comprennent déjà (selon une moyenne à l échelle mondiale) les émissions relatives à l acheminement du carburant dans le pays d utilisation. Il conviendra toutefois de prendre en compte les émissions relatives à la distribution (voir tableau suivant). Emissions de GES liées à l acheminement et à la distribution de bioéthanol Opérations Origine Modes de transport Emissions de GES d origine fossile kg CO 2 eq. /tkm Transport GLO Trans-océanique 0,00552 Transport GLO Pipeline 0,01436 Transport GLO Rail 0,03716 Transport GLO Route 0,16490 Transport GLO Fluvial (barge) 0,04238 Distribution GLO - 0,

7 Emissions de GES liées à l utilisation des carburants dans les véhicules Opérations Origine Modes de transport Emissions de GES d origine fossile Transport GLO VTE 0,220 kg CO 2 eq. /vkm Transport GLO VTD 0,193 kg CO 2 eq. /vkm Transport GLO BD 1,120 kg CO 2 eq. /vkm Transport GLO (-) biocarburants 0,000 kg CO 2 eq. /vkm * Transport GLO TPE 0, 047 kg CO 2 eq. /pers-km * Selon la convention internationale fixée par l IPCC, les émissions de CO 2 eq. liées à l utilisation des biocarburants sont considérées comme nulles. En effet, il est fait l hypothèse que le CO 2 capté lors de la croissance des plantes (photosynthèse) compense les émissions de CO 2 issues des étapes de production (fermentation) et d utilisation (combustion) des biocarburants. Dans l exercice proposé ici, seules les émissions de CO 2 d origine fossile sont comptabilisées. Dans le cas de mélanges avec des carburants conventionnels, les émissions de CO 2 eq. relatives à la part du biocarburant seront considérées comme étant nulles. Les émissions de CO 2 des mélanges (E5, E10,) seront calculées sur la base des émissions spécifiques des carburants conventionnels, au prorata des volumes respectifs de carburants fossiles et de biocarburants. - Coût à la livraison ex taxe : /litre De manière à évaluer le prix de revient des biocarburants à la livraison dans le pays d utilisation, il convient de tenir compte à la fois du coût de production dans le pays d origine et du coût du transport des biocarburants. Concernant le transport, on tiendra compte de coûts moyens, soit 0,05 /litre pour le transport par route (indépendamment de la distance) et de 0,10 /litre pour le transport par voie maritime (transport longue distance par tanker). Les coûts de production par pays sont indiqués dans le tableau ci-dessous. 7

8 Coûts de production des biocarburants par pays Carburants Origine Matières premières Coût de production net /l Bioéthanol CH Betteraves 0,85 Bioéthanol EU Céréales 0,65 Bioéthanol US Maïs 0,35 Bioéthanol BR Canne à sucre 0,25 Bioéthanol CN Sorgho 0,30 Propriétés des carburants conventionnels et biocarburants liquides Carburants Origine Densité kg/l Pouvoir calorifique inférieur (PCI) MJ/kg Essence GLO 0,750 42,5 Diesel GLO 0,840 42,8 Bioéthanol GLO 0,795 26,8 Abréviations utilisées dans l Annexe 3 : BD Bus diesel BR Brésil CH Suisse CN Chine E5 Mélange constitué de 5% v/v de biodiesel et de 95% v/v d essence E10 Mélange constitué de 10% v/v de bioéthanol et de 90% v/v d essence EU Union Européenne FR France FTS Faible teneur en soufre GES Gaz à effet de serre GLO Monde (moyenne mondiale) PCI Pouvoir calorifique inférieur pkm personne.kilomètre TPE Train de passagers électrique US Etats-Unis VTE Véhicule de tourisme essence VTD Véhicule de tourisme diesel vkm véhicule.kilomètre 8