Captage du carbone : le cas des centrales à charbon allemandes

Après un aperçu des technologies disponibles que je vous ai proposé récemment, je suis en train de réfléchir à un article plus général sur le potentiel du captage et de séquestration de CO2 pour lutter contre le changement climatique. Pour me faire une idée, j'ai fait le calcul ci-dessous que je vous propose en attendant.
Ce calcul s'appuie sur l'exemple de l'Allemagne mais j'aurais tout aussi bien pu les faire avec d'autres pays qui mettent en avant la capture et le stockage de carbone comme une solution pour concilier leurs engagements en matière d'émissions de CO2 et un mix électrique largement tourné vers les énergies fossiles.

Neurath, une des plus grandes centrales au lignite d'Allemagne
(en cours d'extension)

En 2009, l'Allemagne produisait environ 260TWh par an dans des centrales à charbon, pour l'essentiel grâce au lignite extrait localement (150 millions de tonnes sur un total de 180). Pour simplifier, faisons l'hypothèse que l'ensemble du charbon utilisé pour la production d'électricité en Allemagne est du lignite. 
Imaginons qu'une proportion significative des centrales à charbon allemandes soit équipée d'un système de captage du dioxyde de carbone. Quelles seraient les conséquences en termes de consommation d'énergie, de coût et d'émission de gaz à effet de serre ?

Brûler plus pour capter plus : quels ordres de grandeur ?

Quelle que soit la technologie utilisée, capter le dioxyde de carbone nécessite de l'énergie. Cette opération fait donc baisser le rendement des installations. D'après une étude de Zero emission platform, le captage du CO2 entraine dans le meilleur des cas une baisse de 7 points du rendement à pleine puissance des centrales et dans le moins bon par une baisse de 10 points.
En d'autre termes, il faudrait consommer 17 à 30% de charbon en plus pour produire la même quantité d'électricité. Le tableau suivant donne l'augmentation de la consommation de charbon correspondante selon la proportion de centrales équipées de ces systèmes :

Pour donner un ordre de grandeur : 54 millions de tonnes de lignite, c'est l'équivalent de 25MTep (tonnes équivalent pétrole), cela correspond grosso-modo à la consommation d'énergie annuelle du Portugal. 9 millions de tonnes de lignite, c'est la consommation annuelle de l'Uruguay.

Quel est le coût du captage de CO2 ?

Selon la même étude, le coût de cette opération varie selon la technologie de 20 à 40€ par tonne de CO2 capturée. En tenant compte des pertes de rendement, produire un kilowatt-heure à partir du lignite entraine l'émission de 0.86kg de CO2 dans le premier cas et 1.2 kg dans le second cas, le taux de captage étant de 90%. Par conséquent le coût du captage est :

Notez que ces chiffres (tout comme les consommations d'énergie) ne prennent en compte que la capture. Il faudrait rajouter le stockage et, éventuellement, le transport.

Combien de carbone gagné ?

Après tout, c'est l'objectif. Quelles seraient les économies de dioxyde de carbone réalisées grâce au captage ? Le calcul est relativement simple, en effet produire un kilowatt-heure d'électricité grâce à du lignite émet environ 1kg de CO2. Par conséquent, si la taux de capture est de 90% et que la consommation d'électricité reste inchangée :

Si vous le souhaitez, vous pouvez consulter ici le détail des calculs.

Crédit photo : I, Kateer [GFDL or CC-BY-SA-3.0-2.5-2.0-1.0], via Wikimedia Commons
 

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