CO2

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Posté par woody 25/03/2009 @ 04:07

Tags : co2, gaz à effet de serre, effet de serre, environnement

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Émissions de CO2

1.Consommation de 66 modèles de voitures diesel d'internautes (Spritmonitor) 3,71 litres au 100 km à 6,60.png

Les rejets de dioxyde de carbone ont deux origines, naturelle et anthropique, la seconde étant régulière et en forte croissance depuis quelques décennies (voir IPCC). Le taux actuel moyen de l'air en ppm oscille autour de 0,038 % avec quelques variations jour-nuit, saisonnières (pour partie anthropique) et des pics de pollution.

Les rejets mondiaux annuels anthropiques augmentent chaque année, en 2007 les émissions de CO2 sont 2,0 fois plus importantes qu'en 1971. Entre 1990 avec 20,878 Gt/an de CO2 émis et 2005 (26,402) soit + 1,7 % par an durant cette période.

Les rejets mondiaux en 2007 suite à la déforestation sont d'environ 6 Gt de CO2. Le total des émissions de CO2 dans l'atmosphère est donc de 35 Gt de CO2. La Terre absorbe environ 11 Gt de CO2 en 2007. On retrouve un supplément dans l'atmosphère de 24 Gt en 2007.

La combustion d'un litre d'essence génère 2,3 kg de CO2 et celle d'un litre de gazole libère 2,6 kg de CO2. Quant à la respiration d'un homme, elle génère 1 kg de CO2 par jour.

Malgré le protocole de Kyoto, les émissions de gaz à effet de serre augmentent encore. On assiste à une augmentation de 40 % de la vitesse de croissance du CO2 dans l'atmosphère, de 1970 à 2000 on a + 1,5 ppm/an tandis qu'entre 2000 et 2007 elle est de + 2,1 ppm/an. En 2008, les pays les « moins développés » comptent pour plus de 50 % des émissions mondiales, mais pour partie en produisant des produits pour les pays riches. Bien qu'abritant 80 % de la population mondiale, ils n’ont contribué qu’à 20 % des émissions depuis 1751 à 2007. Le taux de CO2 dans l’air est passé de 280 à 383 ppm durant cette même période.

Selon l'Agence internationale de l'énergie, les émissions de CO2 augmenteront de 130 % d'ici 2050. L'investissement nécessaire pour réduire de moitié les émissions et développer une « révolution internationale des technologies énergétiques » se monte à 45 000 milliards de dollars d'ici 2050.

Selon un rapport de la SNCF présenté en septembre 2007, les émissions de CO2 en France, dont les transports sont responsables, sont dus à 52 % aux automobiles, à 25,2 % aux poids lourds, à 2,7 % aux avions et à 0,5 % aux trains. Sa présidente, Anne-Marie Idrac, propose de faire financer les réseaux ferrés par de nouvelles taxes sur les autoroutes non-payantes et les voies rapides (10 cts d'euros au kilomètre), une augmentation de 25 % des péages des autoroutes pour le franchissement des Pyrénées et des Alpes, et par l'instauration d'une taxe européenne sur le kérosène utilisé par les avions.

Outre le fait que les émissions de CO2 s'accompagnent généralement d'émissions de suies, de fumées, de métaux lourds et d'autres polluants ayant des effets sur la plupart des organismes vivants, les nanoparticules ont des effets encore très mal étudiés, mais qui semblent pouvoir être non négligeables.

Chez l'animal à sang chaud : Le CO2, à la différence du monoxyde de carbone, n'est pas un toxique à faible dose, mais il tue par asphyxie à partir d'un certain seuil et d'une certaine durée d'exposition. Ses propriétés chimiques le rendent capable de rapidement traverser de nombreux types de membranes biologiques (il est environ 20 fois plus soluble dans les liquides biologiques de l’organisme humain que l’oxygène). C'est pourquoi il produit de rapides effets sur le système nerveux central.

Chez l'homme : le CO2 n'est toxique qu'à des concentrations élevées , , .

Notre système respiratoire et circulatoire est très sensible au CO2 : Une augmentation minime de la concentration en CO2 de l'air inspiré accélère quasi-immédiatement le débit respiratoire qui est normalement de 7 litres/minute (sous 0,03 % de CO2 dans l'air inspiré), et qui passe à 26 litres/minute (pour 5 % de CO2 dans l'air inspiré).

Chez le végétal : à faible dose, le CO2 favorise dans un premier temps la croissance, mais des expériences en serre et dans un environnement naturel enrichi en CO2 ont montré que ceci n'était valable que jusqu'à un certain seuil, au delà duquel la croissance restait stable ou au contraire diminuait. Ce seuil varie selon les espèces végétales considérées. On ignore de même si cet effet est durable. Après quelques années, des phénomènes d'acidification environnementale pourraient éventuellement agir en sens inverse.

Les écologues et les spécialistes de la chimie de l'atmosphère ont confirmé dans les années 1990 que l'excès de dioxyde de carbone (CO2) était une forme de pollution. Le CO2 répond à deux définitions officielles du polluant (altéragène chimique) et du polluant de l'air (substance introduite directement ou indirectement par l’homme dans l’air ambiant et susceptible d’avoir des effets nocifs sur la santé humaine et l’environnement dans son ensemble).

Le CO2 est un gaz à effet de serre, qui augmente l'effet de serre et donc agit dans le processus de réchauffement climatique. Il contribue aux phénomènes de pluies acides et d'acidification de l’océan.

Les moyens de transport utilisant des hydrocarbures (voitures, camions, avions, fret, navires) forment une source importante d'émission de CO2. Les feux de forêt en sont la principale source naturelle.

De fait l'effet des activités humaines sur le réchauffement climatique général de notre planète commence à être bien connu grâce à de nombreuses études, mais son impact sur l'acidification des milieux marins l'est beaucoup moins car cela ne fait que quelques années que les chercheurs s'y intéressent.

Selon le New York Times, « La Chine va supplanter les États-Unis en tant que premier émetteur de CO2 d’ici à 2009 », notamment à cause de la multiplication des centrales électriques fonctionnant avec du charbon.

Cependant elle est aussi le pays le plus peuplé du monde et son taux d'émission de CO2 par habitant est loin derrière celui des États-Unis, du Canada, de l'Australie, du Pays-Bas ainsi que de la Russie et de l'Allemagne.

L'ensemble des océans absorberait un tiers des émissions humaines de CO2. Sont ainsi passés dans le milieu marin 9 milliards de tonnes de CO2 en 2004, et depuis le début de l'ère industrielle, un total de 120 milliards de tonnes de CO2 issues de la combustion des carburants fossiles.

L'apport massif de CO2 dans les océans entraine une diminution du pH des eaux les rendant plus acides, diminuant la concentration en carbonate, et affectant l'écosystème marin car c'est l'un des composants essentiels dans la fabrication du carbonate de calcium utilisé par les crustacés et les mollusques pour fabriquer leur exosquelette calcaire. Cette diminution pourrait selon divers spécialistes varier de 5 à 50 % d'ici la fin du XXIe siècle.

Le pH moyen est passé de 8,2 unités au début de l'ère industrielle à 8,1 unités aujourd'hui, ce qui correspond sur une échelle logarithmique à une hausse de l'acidité de 26 %. Une diminution supplémentaire de 0,5 unité correspondrait à un doublement de l'acidité.

L'acidification des mers a un effet immédiat sur diverses espèces. Pour les coraux, c'est le blanchiment lié à une diminution de la calcification, mais c'est aussi dans l'océan Atlantique Nord l'explosion des cocolithophores sous l'effet de la lumière au printemps du fait d'une pression plus élevée en CO2. Plus grave, l'acidification a un effet plus important en eaux froides que dans les mers chaudes; dans la situation la plus pessimiste, d'ici la fin du siècle la calcification pourrait devenir impossible dans l'océan Austral et sur les côtes de l'Antarctique, rendant impossible la fabrication de l'aragonite, une forme de calcaire que l'on trouve dans la coquille des ptéropodes, or ceux-ci constituent la base de l'alimentation du zooplancton, lui-même base de l'alimentation de nombreux poissons et mammifères marins.

Le développement industriel et urbain rapide de la Chine provoque une augmentation de la pollution atmosphérique, en particulier dans les grandes agglomérations du pays. La Chine émet plus de CO2 (6,2 Gt) que les États-Unis depuis 2006 (5,8 Gt).

La Chine est aussi un pays en voie de développement. Elle estime (parmi d'autres pays) que ce sont les pays développés qui doivent agir en priorité car ils ont une responsabilité historique sur l'augmentation actuelle des concentrations de gaz à effet de serre (voir Protocole de Kyoto).

Le pays a libéré en 2007, 3 % des émissions mondiales de CO2.

La réforme de la vignette automobile est repoussée à 2010. En fait, selon le gouvernement, la barre des 20 % a été franchie l'année dernière, mais le plan présenté dans l'état actuel permettra une baisse de 35 %.

Plusieurs pays (É.-U. notamment) surveillent leur taux de CO2. C'est rarement le cas en Europe. Le taux de CO2, comme celui du dioxygène ne sont pas mesurés par les réseaux d'alerte et de mesure, dont les capteurs sont par ailleurs généralement placés en hauteur pour échapper au vandalisme. En France, la loi sur l’air de 1996 n'a pas prévu la surveillance des niveaux de dioxyde de carbone. Quelques mesures ponctuelles sont faites (Paris, Bordeaux et Arcachon où des pics importants de pollution par le CO2 ont été mesurés en 2004) En 2008, 89 millions de tonnes de CO2 étaient produite a Paris, 62 millions à Bordeaux et 65 millions à Arcachon. (source : voir liens externes).

En 1999, le Protocole de Kyoto aujourd'hui signé par une majorité de pays a établi un calendrier de réduction des émissions de ce gaz.

Depuis le 24 juin 2005, la France s'est, à la suite d'autres pays, dotée d'une place d'échanges de permis d'émission de gaz à effet de serre.

Le 21 février 2008, cinq pays — Costa Rica, Islande, Monaco, Norvège et Nouvelle-Zélande — se sont engagés à orienter leur économie vers une neutralité carbone en réduisant fortement leurs rejets de CO2.

Le Costa Rica est à l'origine de cette initiative, reprise par le Programme des Nations unies pour l'environnement. Les pays signataires s'engagent à devenir « climatiquement neutre » d'ici 2021.

Le transport occupe une place importante dans la part des émissions de CO2. Aussi, en France, l'état a mis en place plusieurs mesure afin de pousser l'achat de véhicules moins polluants. Déjà, dès 1998, la formule de calcul de la puissance fiscale d'un véhicule avait été modifiée afin de prendre en compte les émissions de CO2. Actuellement, une surtaxe CO2 sur les véhicules d'occasion et un bonus/malus écologique à l'achat de véhicules neufs sont en place.

Les 26 687 voitures diesel sur Spritmonitor rejettent 172 g de CO2 / km et les 45 091 voitures essence sur Spritmonitor rejettent 193 g de CO2 / km .

La Clio diesel rejette 134 g de CO2 / km . La Clio essence rejette 165 g de CO2 / km .

Consommation de 66 modèles de voitures diesel d'internautes (Spritmonitor) 3,71 litres au 100 km à 6,60.

Consommation de 55 modèles de voitures diesel d'internautes (Spritmonitor)6,61 litres au 100 km à 11,56.

Consommation de 56 modèles de voitures essence d'internautes (Spritmonitor)5.23 litres au 100 km à 7.56.

Consommation de 57 modèles de voitures essence d'internautes (Spritmonitor)7.73 litres au 100 km à 8.91.

Consommation de 45 modèles de voitures essence d'internautes (Spritmonitor) 8.97 litres au 100 km à 13.63.

Cette taxe s'applique à tous les véhicules particuliers (genre VP) mis en circulation depuis le 1er juin 2004. Début 2008, il convient de noter que l'éco-pastille se substitue à la taxe CO2 à l’immatriculation (qui reste toutefois en vigueur pour les véhicules d’occasion).

Pour les voitures particulières faisant l’objet d’une réception communautaire, c'est-à-dire des véhicules homologués suivant une procédure notifiée dans la Directive Européenne 70/156/CEE, le propriétaire du véhicule devra s’acquitter d’une majoration de 2€ par gramme de CO2 rejeté si son véhicule émet entre 200 et 250 g de CO2 par kilomètre et de 4€ par gramme au-delà.

Cette mesure vise à encourager l’achat de véhicules émettant moins de CO2. Elle se base sur la nouvelle étiquette énergie classifiant les véhicules suivant leurs émissions de CO2/km. En clair, les voitures consommant le moins, étiquetées A et B (moins de 120 g/km) auraient un “bonus”. Les voitures étiquetées C (121 à 140 g/km) seraient “neutres” (ni bonus, ni malus). Ainsi, à partir du 1er janvier 2008, l'achat d'une voiture neuve trop gourmande en carburant entrainera une taxe de 200 à 2600 euros selon le niveau de CO2 émis. Il est à noter que les seuils choisis ont été relevés, ainsi le bonus est recevable jusqu'à 130 g/km et le malus n'arrive qu'à partir de 160 g/km. A l'inverse, les acheteurs de voitures peu polluantes bénéficieront d'un bonus allant de 200 à 1000 euros qui pourra être cumulé avec une "prime à la casse" de 300 euros.

La France s'est dotée début mai 2006 du système de l'étiquette énergie pour classer les véhicules neufs à la vente selon leurs émissions de CO2. L’objectif est d’orienter prioritairement les consommateurs vers les véhicules les moins polluants et de supprimer progressivement, faute de demande, les véhicules les plus émetteurs. Cette mesure est donc complémentaire à la taxe sur les émissions de CO2.

En roulant, un pneu même bien gonflé se déforme et s'échauffe, ce qui engendre une dissipation d'énergie. Entre 40 et 80 km/h, cette résistance serait responsable d'environ 30 % de la consommation. Cette résistance était de 12 à 15 g/tonne dans les années 1990, de 6 à 7 g/tonne en 2008 et devra descendre à moins de 4,5 g/tonne avant 2012.

Les grands manufacturiers se sont engagés dans des programmes de recherche pour réduire cette résistance, sans entamer le potentiel d'adhérence du pneu surtout en cas de pluie, ce qui était le cas des premiers pneus verts dans les années 1990. L'objectif des manufacturiers est que les pneumatiques contribuent pour 7 g dans le seuil des 120 g/km de réductions des émissions de CO2 fixé par la Commission européenne pour 2012. Les recherches portent sur l'introduction de nouvelles silices dans la gomme (Michelin), sur l'utilisation de nouveaux matériaux d'origine végétale sous forme de nanoparticules (Goodyear).

Initié en France, le Grenelle de l'environnement, a comme premier objectif que « tous les grands projets publics seront arbitrés en intégrant leur coût pour le climat, leur "coût en carbone" » afin de mieux prendre en compte la lutte contre le réchauffement climatique dans les décisions d'investissements et d'adresser un signal à moyen terme à l'ensemble des acteurs publics ou privés dans leur stratégie d'urbanisme, d'aménagement du territoire, de transport et d'énergie.

Le Centre d'analyse stratégique a été chargé de calculer « la valeur tutélaire du carbone ». En 2001, l'économiste Marcel Boiteux avait fixé à 27 euros le prix de la tonne de CO2 et le voyait évoluer au même rythme que l'inflation, soit 58 euros à l'horizon 2030. En 2008, les modèles de calcul s'étant affinés et les objectifs de réductions s'étant durcis, la valeur d'une tonne de CO2 a été estimée à 32 euros pour 2010, 56 euros pour 2020, 100 euros pour 2030 et 200 euros pour 2050.

Les rejets de CO2 d'origines naturels sont par ordre décroissant, les volcans, le relâchement océanique dû à leur réchauffement et les feux de forêts.

Une faible minorité affirme avec des études à l'appui, que l'effet des activités humaines sur le réchauffement climatique général de notre planète commence prétendument à être connu grâce aux affirmations du GIEC basées sur un modèle mathématique.

Les affirmations de l'absorption de CO2 ne sont pas vérifiées pour deux raisons. Le CO2 étant moins soluble dans l'eau chaude et la masse des océans se réchauffant ceux-ci auraient plutôt tendance à le relâcher. Puis la méthode de mesure du pH a peut-être changé entre le 19e et le 21e siècle invalidant alors l'affirmation de la diminution du pH entre le 19e et le 21e siècle.

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Contenu CO2

Charbon (anthracite) : le combustible dont le contenu CO2 est le plus élevé.

Le contenu CO2 est un facteur d'émission qui permet d’évaluer, à partir d’une consommation énergétique finale, un impact en terme d’émission de gaz à effet de serre. Le contenu CO2 s’exprime en général en grammes d’équivalent CO2 par kWh (gCO2eq/kWh) mais il peut également s’exprimer sous forme de contenu carbone en grammes d’équivalent carbone par kWh.

Les contenus CO2 des différentes énergies permettent d’établir des bilans d’émissions en fonction des consommations d’énergie et d’éclairer les choix d’investissement dans des équipements énergétiques.

Les contenus CO2 sont évalués selon deux conventions : soit en émissions directes dues à l’utilisation de l’énergie chez le consommateur, soit en analyse du cycle de vie (ACV) afin prendre en compte les émissions de l’utilisation de l’énergie mais également les émissions dues aux chaines d’approvisionnement et de transformation énergétiques (production, transport, distribution jusqu’aux consommateurs...).

Le contenu CO2 des combustibles en émissions directes est directement lié à la présence de carbone dans la formulation chimique du combustible.

Il est ainsi possible d’évaluer le rapport entre les émissions de CO2 et l’énergie dégagée par la combustion. Le contenu en analyse du cycle de vie est ensuite calculé en ajoutant les émissions de gaz à effet de serre de la chaîne d’approvisionnement.

Des valeurs sont fournies par le CITEPA (Inventaire des émissions de polluants atmosphériques en France) en émissions directes, par l’ADEME pour son Bilan Carbone ou par l’arrêté du Diagnostic de performance énergétique en analyse du cycle de vie.

Les contenus peuvent varier en fonction de la composition des combustibles et des méthodes employées, l’ADEME pour son Bilan Carbone estime l’incertitude à +/-5% pour les produits pétroliers et à +/- 20% pour le charbon et ses dérivés.

Pour le bois-énergie, le contenu CO2 émis à la combustion est considéré conventionnellement comme nul. En effet, le cycle entre la combustion dégageant du CO2 et le captage de ce CO2 par la croissance de la biomasse est court, de l’ordre de l’année. Cela suppose une politique cohérente de gestion des forêts. Les émissions de CO2 de la biomasse sont donc uniquement dues à la consommation de combustible pour l’exploitation et le transport du combustible, ainsi que les fuites d’autres gaz comme le méthane dont le potentiel de réchauffement global est élevé.

Les biocarburants font l’objet d’une polémique sur les émissions en analyse de cycle de vie décrit dans l’article correspondant.

La chaleur consommée par les sous-stations raccordées aux réseaux de chaleur n’émet pas de gaz à effet de serre sur le lieu de l’utilisation. En revanche, l’utilisation des combustibles pour produire initialement la chaleur émet des gaz à effet de serre. Il existe donc une relation de cause à effet entre la consommation de chaleur et les émissions de CO2, il est donc couramment admis de parler de contenus CO2 des réseaux de chaleur.

En raison de la grande variété des sources énergétiques utilisées par les réseaux (du charbon à la géothermie), le contenu CO2 est fortement dépendant de la caractéristique du réseau. Les réseaux font désormais l’objet d’une enquête annuelle dont les premiers résultats ont été publiés dans un arrêté . La méthodologie retenue dans l’enquête se base sur les émissions directes des combustibles, les valeurs ACV pour les réseaux ne sont donc pas disponibles.

Des valeurs pour les réseaux de froid sont également proposées.

Cet article n’a pas vocation à trancher ce débat scientifique et politique : il a été structuré de façon à représenter la diversité des méthodes d’évaluation du contenu CO2 de l’électricité et leur domaine de validité.

Les contenus CO2 de l’électricité peuvent être définis de différentes manières, suivant les émissions auxquelles ils s’intéressent et aux périmètres pris en compte : à la production, à la consommation, à l’échelle d’un producteur ou d’un pays.

Le contenu CO2 du kWh produit par filière est défini comme les émissions de CO2 par kWh d’électricité produit en sortie d’une filière de production (centrale charbon, tranche nucléaire, éolienne...).

Le contenu CO2 du kWh produit est le contenu CO2 moyen du kWh électrique produit par l’ensemble des moyens de production d’un producteur (EDF, RWE, ...) ou d’un pays (France, Allemagne, ...).

Le contenu CO2 évité par kWh produit est relatif à la production électrique : il permet d’évaluer les émissions de CO2 évitées par une nouvelle production connectée au parc existant, par exemple le MEEDDAT a évalué que les émissions évitées par la production éolienne est de 300 gCOeq2/kWh.

Le contenu CO2 du kWh consommé est relatif aux émissions provoquées par une consommation électrique. Il prend en compte le contenu CO2 du mix de production, les importations et les consommations des réseaux de transport et de distribution nécessaires pour couvrir la consommation.

Le contenu CO2 du kWh consommé par usage est basé sur une décomposition du contenu CO2 consommé selon les différents usages. Comme il n’est pas possible de distinguer physiquement la participation des moyens de production pour tel ou tel usage, les moyens de production couvrant la somme des appels à tout instant, la décomposition repose sur des méthodes conventionnelles d’allocation qui font l’objet des développements ci-dessous.

Plusieurs études ont été historiquement menées en France pour tenter d’évaluer des contenus CO2 différenciés par usage avec l’idée de distinguer les usages vertueux en terme d’émission de gaz à effet de serre de ceux qui ne le seraient pas.

1990 - DGEMP : la première tentative est effectuée en France par la Direction générale de l'énergie et des matières premières (DGEMP) en annexe du rapport du groupe interministériel sur l’effet de serre présidé par Yves Martin (Ingénieur Général des Mines). La DGEMP après s’être intéressée aux coûts du chauffage électrique a essayé de calculer un contenu CO2 pour cet usage. L’annexe n’est plus disponible publiquement mais les conclusions permettent d’estimer une valeur supérieure à 240 gCO2eq/kWh pour l’usage chauffage.

2000 - ADEME : l’Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME) publie une note sur les émissions de gaz à effet de serre. Il n’est pas proposé de contenus CO2 de l’électricité différenciés par usage mais il est néanmoins fait mention des méthodes qui seront par la suite développées : méthode moyenne, méthode marginale et méthode incrémentale.

2002 - DGEMP : la DGEMP propose une nouvelle étude en 2002 sur une base différente mais pour tous les usages. La méthode cependant ne permet pas de distinguer clairement les usages entre eux, tous les contenus proposés étant très proches du contenu moyen du kWh consommé.

2005 - ADEME/EDF : l’ADEME met à jour son étude de 2003 en collaboration avec EDF dans une note de cadrage sur le contenu CO2 du kWh par usage en France en ne retenant que la méthode moyenne saisonnière en émissions directes.

2007- EDF : en annexe du rapport dit Syrota de la Commission énergie du Centre d'analyse stratégique, présidée par Jean Syrota (Ingénieur des Mines), EDF a proposé une mise à jour des valeurs de la note ADEME-EDF. D'après les analyses du fournisseur d'énergie, le contenu CO2 pour le chauffage électrique passerait de 180 gCO2eq/kWh sur la période 1998-2003 à 130 gCO2eq/kWh en 2020. Selon EDF, "la méthode retenue est la seule qui permet de rendre compte des modifications du parc dans la durée".

2007 - Gaz de France : parallèlement à la prise de position d'EDF, Gaz de France propose dans le même rapport une approche incrémentale du contenu CO2 de l'électricité pour le chauffage avec une valeur de 608 gCO2eq/kWh. Gaz de France propose également une mise à jour des valeurs moyennes de la note ADEME-EDF sur une période plus récente (2001-2006) et en prenant en compte les émissions ACV, la valeur mise à jour serait alors de 280 gCO2eq/kWh. Selon Gaz de France, cette méthode "est utile pour calculer le bilan passé, mais elle n'est pas adaptée pour estimer le contenu CO2 de nouveaux chauffages électriques".

2007 - DGUHC : subventionnés par la DGUHC, le bureau d'étude Énergie Demain et le consultant Antoine Bonduelle publient les résultats d'une étude prospective sur la valorisation des actions de maîtrise de la demande d'électricité au congrès ECEEE 2007 puis dans la Revue de l'Énergie. Cette étude propose une approche marginale des contenus CO2 par usage par différence entre plusieurs scénarios d'évolution des consommations.

Afin de distinguer les usages, il est possible de calculer des contenus moyens horaires, journaliers, mensuels ou saisonniers puis de les affecter au prorata de la répartition des usages. Ainsi, la méthode décrite dans la note ADEME-EDF s'appuie sur un découpage saisonnier des consommations et de la production, justifié par le constat que la consommation d'électricité présente une variation saisonnière caractéristique entre l'été et l'hiver.

A noter que l'ADEME a publié en septembre 2008 une mise à jour partielle de l'étude de 2005 dans son "Regard sur le Grenelle", établissant une nouvelle valeur pour le chauffage électrique à 225 gCO2eq/kWh. Le contenu CO2 mis à jour pour les usages de base n'est pas encore disponible.

Comme le calcul du coût moyen, la méthode du contenu CO2 permet d'allouer des émissions de CO2 par secteur pour réaliser des bilans. En revanche, le contenu CO2 moyen ne répond pas à la question : combien émet une consommation supplémentaire d'électricité ou au contraire combien économise de CO2 une consommation évitée ?

En pratique, le fonctionnement du parc électrique repose sur l'empilement des moyens de production à coût marginal court terme (=coût d'exploitation) de production croissant : les moyens de production les moins coûteux sont appelés en premier puis successivement les moyens de production de plus en plus coûteux jusqu'à l'équilibre offre-demande. Ainsi, les productions fatales (éolien, hydraulique au fil de l'eau, photovoltaïque...) sont nécessairement appelées par définition, puis viennent les centrales nucléaires et enfin les centrales thermiques et l'hydraulique de pointe. A partir des données de production et des conditions économiques, il est donc possible d'évaluer le moyen de production appelé en dernier qui a réalisé l'ajustement marginal heure par heure, donc le moyen susceptible de réagir à une petite augmentation ou à une petite diminution de la demande.

Il est intéressant de souligner que le contenu marginal peut également être appliqué pour les productions électriques, notamment les productions éoliennes ou photovoltaïques. En effet, une production électrique nouvelle a le même effet qu'une diminution de la consommation sur le parc de production. Elle revient à moins solliciter le parc déjà installé, cet ajustement s'opérant en premier sur le moyen de production dont le coût marginal court terme est le plus élevé. Les méthodes marginales permettent donc d'évaluer aussi bien les effets des variations de consommation que les effets d'une nouvelle production, aux pertes de transport et de distribution près.

Le contenu marginal a cependant le défaut de ne pouvoir rendre compte que d'ajustements limités de la consommation ou de la production : RTE estime la validité des valeurs jusqu'à des décisions représentant quelques dizaines de TWh. Le contenu marginal doit être complété soit par des méthodes prospectives, c'est le cas du contenu CO2 marginal en développement proposé par RTE pour 2010 et 2020, soit par les méthodes incrémentales.

En général, les hausses de demande sont étudiées de façon à prévoir les investissements nécessaires pour compléter le parc existant une fois arrivé à saturation et ainsi garantir l'équilibre offre-demande. Les investisseurs ont intérêt à investir dans les moyens de production qui minimisent le coût marginal long terme de production (coût complet). En prenant des hypothèses sur les coûts d'investissements, par exemple ceux proposés par la DGEMP dans sa publication sur les coûts de référence de la production électrique, et des hypothèses sur le prix des énergies, il est possible d'évaluer les moyens à mettre en place en fonction des profils de consommation par usage.

EDF avait déjà proposé à l'ADEME de travailler sur une telle méthode dans la note publiée en 2000, sans donner suite. Il faut revenir à une réponse d'EDF datée de 1988 envoyée suite à une étude de la DGEMP attaquant le cadre économique de développement du chauffage électrique pour trouver les premiers éléments d'une méthode incrémentale, limitée alors au chauffage électrique : "en termes d'énergie annuelle, 1 kW de chauffage électrique utilise 2540 kWh par an qui se décomposent en : 35 % de kWh nucléaire (900 kWh), 59% de kWh charbon (1 500 kWh), 6% de kWh fioul (140 kWh)". En se basant sur les contenus CO2 par filière publiée par EDF, le contenu CO2 du chauffage électrique calculé sur ce mix de production serait au moins de 629 gCO2eq/kWh.

Gaz de France a proposé en 2007 une approche similaire avec un mix de production actualisé, prenant en compte notamment les cycles combinés gaz naturel qui connaissent un développement important actuellement. Le mix proposé pour l'usage chauffage est de :" 67% de gaz naturel (50% de cycles combinés, 17% de turbines à combustion), 10% de fioul (turbines à combustion), 13% de charbon, 10% de nucléaire". D'où un contenu CO2 de l’électricité pour l’ usage chauffage de l’ordre de 608 gCO2eq/kWh.

Les méthodes incrémentales permettent d'évaluer les tendances long terme d'évolution du contenu marginal. Elles peuvent être utilisées en complément du contenu marginal, notamment pour l'évaluation de projets dont l'effet sur le parc électrique est important et peut se ressentir sur la durée.

Les différents contenus CO2 des énergies permettent d'établir des bilans d'émission de gaz à effet de serre pour les consommateurs d'énergie sachant que la quantité d'énergie consommée est connue à travers les comptages et facturations ou peut être estimée à travers des diagnostics énergétiques le cas échéant. Ainsi, le Bilan Carbone de l'ADEME ou le Diagnostic de Performance Energétique proposent des méthodes d'évaluations d'émission de gaz à effet de serre, respectivement pour les entreprises et collectivités locales, et pour les logements et les bâtiments tertiaires.

Les contenus CO2 peuvent être utilisés dans tous les domaines énergétiques : bâtiments, transports, industries...

L'exemple suivant montre les possibilités de comparaison entre les systèmes de chauffage. Les consommations sont des ordres de grandeur pour un logement demandant 10 MWh thermique utile pour le chauffage, les rendements sont issues de la méthode réglementaire du Diagnostic de Performance Energétique.

Note : le contenu marginal de l'électricité proposée par l'ADEME et RTE est utilisé dans ce cas, s'agissant de l'évaluation d'une consommation supplémentaire d'électricité entraînant un ajustement à la marge du système électrique. En toute rigueur, un calcul sur la durée de vie de l'équipement basé sur le contenu marginal pour le court terme et le contenu incrémental sur le long terme serait nécessaire.

L'exemple ci-dessus, donné à titre purement illustratif, indiquerait que la chaudière bois est la solution la moins émetrice de CO2, tandis que les solutions "chaudière gaz" et "pompe à chaleur" sont dans le même ordre de grandeur en terme d'émissions de CO2.

L'exemple suivant montre les possibilités de comparaison entre plusieurs voitures utilisant différents carburants, connaissant leur consommation telle que donnée par le constructeur. Il est également possible d'établir son bilan personnel d'émission de gaz à effet de serre par rapport à sa consommation de carburant.

Les exemples sont ci-dessus sont donnés à titre purement illustratif. En particulier, le rendement des moteurs GPL et GNV sont supposés optimisés pour atteindre le même rendement qu’un moteur essence.

Il est ainsi possible d’orienter son choix sur le véhicule le moins polluant. A noter que la mise en place du système de bonus/malus pour l’achat d’un véhicule neuf repose sur un calcul d’émission de CO2 sur la base de contenu CO2 en émissions directes pour le passage des consommations conventionnelles aux émissions par 100 kilomètres.

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Gaz à effet de serre

Mesure du CO2 atmosphérique par l'observatoire de Mauna Loa à Hawaii.

Les gaz à effet de serre (GES) sont des gaz qui contribuent par leurs propriétés physiques à l'effet de serre. L'augmentation de leur concentration dans l'atmosphère terrestre est très probablement à l'origine du réchauffement climatique.

La vapeur d'eau est à l'origine de 72 %, soit près de 3/4 de l'effet de serre total. Le gaz carbonique est le principal gaz à effet de serre produit par l'activité humaine (55%).

Sous l'effet des GES, l'atmosphère terrestre se comporte comme la vitre d'une serre, laissant entrer une large part du rayonnement solaire, mais retenant le rayonnement infrarouge réémis.

La transparence de l'atmosphère (dans le visible) permet au rayonnement solaire d'atteindre le sol. L'énergie ainsi apportée s'y transforme en chaleur. Comme tout corps chaud, la surface de la Terre rayonne sa chaleur vers le fond du Ciel. Mais les GES et les nuages sont opaques aux rayons infrarouges émis par la Terre. En absorbant ces rayonnements, ils emprisonnent l'énergie thermique près de la surface du globe, où elle réchauffe l'atmosphère basse. Les nuages qui sont des particules de glace (ou d'eau liquide) réfléchissent le rayonnement solaire vers l'espace et le rayonnement terrestre vers elle sans changer leur longueur d'onde. Les nuages ont un effet sur le climat mal connu au début du 21e siècle car ils atténuent le rayonnement infrarouge reçue à la surface de la Terre mais ils participent à la réflexion vers la Terre du rayonnement infrarouge.

L'effet de serre, principalement dû à la vapeur d'eau (0,3 % en volume, 55 % de l'effet de serre) et aux nuages (17 % de l'effet de serre) soit environ 72 % pour H20, porte la température moyenne à la surface de la Terre de -18 °C (ce qu'elle serait en son absence) à +15 °C. Une faible minorité affirme que seuls les nuages et non la vapeur d'eau H2O ont un effet sur la température du globe.

Le Protocole de Kyoto se donne comme objectif de stabiliser puis réduire les émissions de GES afin de limiter le réchauffement climatique.

Chaque GES a un effet différent sur le réchauffement global. Par exemple un kilo de méthane à un impact sur l'effet de serre 23 fois plus fort qu'un kilo de CO2. Alors pour comparer les émissions de chaque gaz, en fonction de leur impact sur les changements climatiques on préfère utiliser une unité commune : l'équivalent CO2 ou l'équivalent carbone; plutôt que de mesurer les émissions de chaque gaz.

L'équivalent CO2 est aussi appelé potentiel de réchauffement global (PRG). Il vaut 1 pour le dioxyde de carbone qui sert de référence. Le potentiel de réchauffement global d'un gaz est la masse de CO2 qui produirait un impact équivalent sur l'effet de serre. Par exemple, le méthane a un PRG de 23, ce qui signifie qu'il a un pouvoir de réchauffement 23 fois supérieur au dioxyde de carbone.

On peut noter que la combustion d'une tonne de carbone correspond bien à l'émission d'une tonne équivalent carbone de CO2.

Cette unité de mesure est très utile pour déterminer les émissions produites par une entreprise, par exemple. On peut ainsi réaliser un bilan global qui prend en compte les émissions directes (combustions, consommation d'énergie, transports) et indirectes (fabrication et transport des produits sous-traités).

Depuis 2006, la Chine a dépassé les États-Unis pour les émissions de gaz à effet de serre. Les émissions de dioxyde de carbone de la Chine sont de 1,8 milliard de tonnes, contre 1,59 milliard de tonnes pour les États-Unis, 432 millions de tonnes pour la Russie et 430 millions de tonnes pour l’Inde.

Hormis la vapeur d'eau, qui est évacuée en quelques jours, les gaz à effet de serre mettent très longtemps à s'éliminer de l'atmosphère. Étant donné la complexité du système atmosphérique, il est difficile de préciser la durée exacte de leur séjour. Voici toutefois quelques estimations de leur durée de séjour, c'est-à-dire le temps nécessaire pour que leur concentration diminue de moitié.

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Source : Wikipedia