Combien de gaz à effet de serre émettent les différentes sources d’énergie : comparaison entre les énergies fossiles, nucléaires et renouvelables

Le charbon et le gaz naturel produisent du CO₂ lors de leur combustion, mais les sources d’énergie telles que le photovoltaïque, l’éolien et le nucléaire sont également associées aux émissions de gaz à effet de serre. En effet, pour comparer leur impact sur le réchauffement climatique, il ne suffit pas de considérer ce qui se passe lors de la production d’électricité : il faut analyser lescycle de vie complet des systèmesde l’extraction des matières premières jusqu’au démantèlement. Cette méthode permet de quantifier les émissions de différentes sources d’énergie et montre l’impact du charbon et du gaz. un impact climatique nettement plus élevé par rapport aux autres. Mais d’autres facteurs entrent également en jeu dans le choix des technologies permettant d’alimenter un système électrique, comme la continuité de la production et la disponibilité de l’énergie en cas de besoin.

Comment sont calculées les émissions de gaz à effet de serre ?

Quand on dit qu’une source d’énergie émet peu ou beaucoup de CO₂, que compte-t-on ? Uniquement les émissions produites par la centrale électrique lorsqu’elle produit de l’électricité ? Pas exactement, car il faut aussi considérer ceux liés à sa construction, à l’approvisionnement en matériaux, à son entretien et à son démontage en fin de vie. Avant de comparer le gaz, le charbon, le nucléaire, l’éolien et le photovoltaïque, il faut cependant clarifier une notion fondamentale : celle de l’équivalent CO₂. LE’dioxyde de carboneEn fait, ce n’est pas le seul gaz qui contribue au réchauffement climatique. Aussi le méthane (CH₄), le oxyde nitreux (N₂O) et d’autres gaz ont un effet sur le climatmais avec des intensités différentes. Le méthane, par exemple, a un potentiel de réchauffement climatique environ 28 fois supérieur à celui du CO₂, sur une période de 100 ans. Pour additionner la contribution de ces gaz, il faut donc les ramener à une mesure commune : la quantité de dioxyde de carbone qui produirait un effet équivalent sur le climat dans une période de temps donnée, généralement 100 ans. C’est un peu comme convertir des euros et des dollars dans la même devise avant de faire un calcul. Quand on lit CO₂éqC’est pourquoi nous étudions également la contribution d’autres gaz à effet de serre.

Pour comprendre comment ces émissions sont calculées, nous pouvons utiliser un exemple pratique. Imaginez ouvrir le réfrigérateur, prendre une bouteille de lait et en verser un verre. Pour connaître les émissions associées à ce lait, par où commencer ? Du camion qui l’a transporté au supermarché ? En fait, il faut remonter encore plus loin. La culture fourragère, l’élevage de vaches, la traite et la transformation du lait doivent être pris en compte. Les vaches produisent également du méthane lors de la digestion. Il vous faut ensuite un biberon, un transport et l’énergie nécessaire pour conserver le lait au frais, jusqu’à votre réfrigérateur domestique. Et quand le lait est fini ? Il ne reste que les emballages, qui devront être collectés, recyclés ou éliminés. Considérer toutes ces étapes signifie faire unanalyse du cycle de vieEn anglais Analyse du Cycle de Vie (ACV). Il s’agit d’une méthode utilisée pour évaluer divers impacts environnementaux d’un produit ou d’un processus, y compris sa contribution au changement climatique. Pour leélectricité le raisonnement est le même. Si pour le lait on peut calculer les émissions associées à un litre consommé, pour l’électricité on les compare à un kilowattheures (kWh) produits. Nous additionnons ensuite les émissions générées tout au long du cycle de vie de la centrale et de sa chaîne d’approvisionnement, puis nous les divisons par la quantité totale d’électricité produite. On obtient ainsi une valeur exprimée en grammes d’équivalent CO₂ par kWh (g CO₂eq/kWh)ce qui nous permet de comparer l’impact climatique de différentes technologies.

Charbon, gaz, nucléaire, éolien et photovoltaïque : les émissions comparées

Voyons quelles activités sont prises en compte dans l’analyse du cycle de vie des cinq sources d’énergie, en prenant comme référence l’étude réalisée par l’entreprise. Commission économique des Nations Unies pour l’Europe (CEE-ONU).

• Gaz naturel. Il ne suffit pas de considérer ce qui sort de la cheminée d’une centrale thermoélectrique. L’analyse comprend également l’extraction, le traitement et le transport du gaz, y compris les éventuelles fuites de méthane. Ajoutez ensuite les émissions liées à la combustion, à la maintenance et au démantèlement de la centrale.
• Charbon. Nous partons de l’extraction dans la mine, puis envisageons la préparation et le transport du combustible, la combustion et la gestion des résidus, comme les cendres. Dans ce cas également, la construction, l’entretien et le démantèlement de l’usine sont inclus.
• Nucléaire. L’analyse comprend l’extraction de l’uranium, la préparation du combustible nucléaire, la construction et l’exploitation de la centrale électrique. La maintenance, la gestion du combustible usé et des déchets radioactifs sont également envisagées, jusqu’au démantèlement de la centrale.
• Énergie éolienne. Une éolienne implique également des émissions, principalement associées à l’extraction et au traitement des matériaux, à la fabrication des composants, au transport et à l’installation. A cela s’ajoutent la maintenance et, en fin de vie, le démontage et le traitement des turbines, des tours et des fondations.
• Photovoltaïque. Sont pris en compte la production des matériaux et composants, le transport, l’installation, la maintenance et le remplacement éventuel des panneaux endommagés. L’analyse comprend également les structures de support, câbles, onduleurs, nécessaires pour convertir le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif compatible avec le réseau électrique, et la gestion de tous ces composants en fin de vie.

Prenons comme exemple les intervalles du résumé de la CEE-ONU de septembre 2021 :

Comment expliquez-vous une si grande différence ? Pensons à un centre charbon: pour continuer à produire de l’électricité, il faut brûler continuellement du carburant. Lors de la combustion, le carbone réagit avec l’oxygène pour former du CO₂. Le même principe s’applique au gaz naturel. Dans le photovoltaïquedans le’énergie éolienne et dans nucléaireau lieu de cela, la production d’électricité ne nécessite pas de combustion de combustibles contenant du carbone : le rayonnement solaire, le vent et la chaleur produite par la fission nucléaire sont respectivement exploités. Cela ne signifie pas que ces technologies sont totalement sans émissions. Comme nous l’avons vu, la construction, l’entretien, l’approvisionnement en matériaux et le démantèlement des usines ont toujours un impact climatique. Dans le nucléaire, la chaîne d’approvisionnement en combustible s’ajoute. Cependant, même en considérant l’ensemble du cycle de vie, le la différence par rapport aux énergies fossiles reste très importante.

Parce que les émissions ne sont pas le seul paramètre à considérer

Cependant, pour concevoir un système électrique, il ne suffit pas de choisir la source avec le plus petit nombre de grammes d’équivalent CO₂ par kWh. Il faut également considérer un autre aspect fondamental : le disponibilité de l’électricité quand nous en avons besoin. Imaginons une soirée d’hiver. Nous rentrons à la maison, allumons les lumières, cuisinons et utilisons la pompe à chaleur pour chauffer les pièces. Le soleil s’est couché et il y a peut-être peu de vent, mais la consommation d’électricité continue. Pour faire face à ces situations, nous pouvons recourir à systèmes de stockage par batterieégalement appelé BESS (Systèmes de stockage d’énergie par batterie), qui stockent l’électricité excédentaire produite et la restituent si nécessaire. Cependant, leur efficacité dépend de la capacité de stockage et de la quantité d’énergie réellement stockée. Par exemple, couvrir quelques heures de consommation en soirée est une tâche très différente de celle de compenser des périodes prolongées de faible production à partir de sources renouvelables. Si pendant plusieurs jours la production photovoltaïque était réduite de conditions météorologiques et le vent est insuffisant, les batteries pourraient épuiser l’énergie stockée si d’autres sources ou ressources capables de satisfaire la demande ne sont pas disponibles. C’est pourquoi la décarbonation du système électrique nécessite une réflexion conjointe sur les usines de production, les réseaux, les systèmes de stockage, les interconnexions et les stratégies de gestion de la demande, y compris la possibilité de déplacer une partie de la consommation vers les horaires les plus favorables.

En Italie, quel rôle l’énergie nucléaire pourrait-elle avoir dans le système énergétique ?

Dans le cas italien, le Plan National Intégré Énergie et Climat (PNIEC)mis à jour en juin 2024, examine également certains scénarios pour 2050 impliquant le recours à l’énergie nucléaire. Dans le scénario conservateur, cette source pourrait couvrir environ 11 % de la demande nationale en électricité, une part qui s’élèverait à 22 % dans l’hypothèse d’exploitation de la totalité du potentiel nucléaire considéré. Selon les simulations rapportées dans le Plan, il scénario conservateur avec l’énergie nucléaire permettrait d’atteindre les objectifs de décarbonation avec un coût global du système énergétique environ 17 milliards d’euros inférieur au scénario sans nucléaireen considérant l’ensemble de la période analysée et non une seule année. Le PNIEC précise cependant que ces hypothèses ne changent rien aux objectifs fixés à l’horizon 2030. Cela ne veut pas dire qu’un système basé sur les énergies renouvelables et le stockage ne peut pas fonctionner. Cela signifie plutôt que pour pour atteindre les objectifs de décarbonation, il est nécessaire de vérifier le fonctionnement de l’ensemble du système électriquemême dans les conditions les moins favorables. Les résultats du PNIEC suggèrent une contribution possible de l’énergie nucléaire, mais ne démontrent pas qu’une alternative sans cette source soit irréalisable.

La reconnaissance de la contribution du nucléaire à la décarbonation se retrouve également dans la taxonomie européenne, le système de classification avec lequel l’Union européenne identifie les activités économiques qui respectent certains critères environnementaux. La taxonomie inclut des activités spécifiques liées à l’énergie nucléaire parmi celles considérées comme transitoires, les soumettant au respect de conditions strictes, notamment en matière de sécurité et de gestion des déchets radioactifs. Il comprend également certaines activités liées au gaz naturel, avec des critères distincts. Il ne s’agit donc pas d’une approbation automatique d’un système. La contribution de l’énergie nucléaire à la réduction des émissions a une explication physique : La fission produit de la chaleur sans recourir à la combustion du carbone. Les émissions liées à la chaîne d’approvisionnement nucléaire existent mais, comparées à la quantité d’électricité produite, elles restent relativement faibles. En fin de compte, électrifier en décarbonant signifie alimenter un nombre croissant d’entreprises en électricité à faibles émissions tout en garantissant sa disponibilité. Renouvelable, vous accumulez Et réseaux ont un rôle fondamental dans ce processus, tandis que les nucléaire peut les soutenir grâce à une production électrique peu dépendante des conditions climatiques. La question centrale pour l’Italie est d’identifier la combinaison de technologies qui permettra de réduire les émissions, de satisfaire la demande d’électricité et de contenir les coûts de la transition. Les données sur le cycle de vie complet aident à comprendre pourquoi le nucléaire est une option à considérer.