Note de cadrage sur le contenu CO2 du KWh par usage en France

Evaluer le contenu en CO2 des différents usages de l’électricité : une nouvelle convention a été établie par l’ADEME en partenarait avec EDF et en collaboration avec RTE. Elle porte sur l’ensemble de l’électricité distribuée en France.

1. Le contexte

Le calcul du contenu en carbone de l’électricité représente en France un enjeu important pour l’évaluation des actions dans le domaine de la lutte contre le changement climatique. Si pour bon nombre de pays, cette question ne soulève pas de difficulté majeure, elle est complexe à démêler dans notre pays compte tenu de la spécificité du secteur électrique français.
En effet, en France, les émissions de CO2 de l’électricité à la production varient fortement selon que l’on considère la moyenne annuelle sur l’ensemble des moyens de production France, les émissions des seuls parcs hydrauliques et nucléaires (sans émissions), ou la production du parc de centrales au charbon (de l’ordre de 900 gCO2/kWh). Ceci conduit de fait, en France, à des variations horo-saisonnières importantes du contenu en CO2 du kWh livré sur le réseau, tandis que dans les autres pays européens, cette dispersion est limitée dans la mesure où la production d’électricité à partir de centrales thermiques à combustibles fossiles représente une partie importante de la production en base.
De plus, dans la mesure où les moyens émetteurs (centrales thermiques à flamme) fonctionnent en « terme de bouclage » de l’équilibre offre-demande France, la moyenne nationale varie assez sensiblement en fonction des conditions de température et des caractéristiques de fonctionnement du parc. Après avoir tendanciellement diminué depuis 1990, le contenu en CO2 de l’électricité évolue désormais dans une fourchette de 60 à 120 gCO2/kWh, bien en-deçà de la moyenne européenne (environ 340 gCO2/kWh).

En conséquence, l’approche, par un seul indicateur, du contenu CO2 moyen du kWh français s’est révélée insuffisante, et la volonté d’un certain nombre d’acteurs a été d’utiliser des contenus CO2 différenciés par usage.
Cependant sur le réseau, les électrons sont totalement indifférenciés. Ainsi, la question consistant à rechercher la centrale de production qui alimente tel utilisateur n’a pas de sens d’un point de vue physique. Le calcul d’un contenu en CO2 par usage relève donc nécessairement de simplifications méthodologiques et de conventions, qu’il convient de bien expliciter pour en connaître les limites et éviter d’en faire un sujet de controverses.
Cette problématique, et plus particulièrement la question du contenu en CO2 du chauffage électrique fait partie des sujets retenus dans les conventions entre l’ADEME et EDF.
Dans ce cadre, un consensus a émergé entre les deux partenaires pour élaborer conjointement une méthodologie d’évaluation du contenu CO2 du kWh par usage ainsi que pour publier des résultats communs.

2. La méthode

Un travail commun a donc été entrepris entre l’ADEME et EDF depuis l’été 2003, qui a permis d’aboutir à des conventions, une méthodologie et des résultats partagés.
Les grands principes qui ont guidé ce travail ont été les suivants :

 Choix d’une méthode qui respecte le critère d’additivité, c’est à dire que, sur une année, la somme des émissions de CO2 de l’ensemble des différents usages est égale (ni plus, ni moins) au total des émissions du parc de production.

 Choix d’une méthode basée sur les données historiques partagées. La période retenue (1998-2003) est volontairement longue afin de gommer les variations dues à des situations particulières, aussi bien en terme de fonctionnement du parc qu’en terme de climatologie.

 Le périmètre retenu est celui de la France continentale hors production autoconsommée : il ne s’agit pas ici d’évaluer le kWh d’un acteur particulier dans l’objectif d’une démarche commerciale mais bien de définir le contenu d’un kWh consommé sur notre territoire, afin d’aider à la mise en œuvre de politiques publiques au niveau français.

 Utilisation de données au pas mensuel : d’une part la « variance » du contenu CO2 est en grande partie expliquée par la composante saisonnière (par opposition aux variations horaires au sein d’une semaine) et d’autre part, les études à pas de temps plus fin sont moins robustes et difficilement reproductibles. Plus précisément, la méthode a consisté pour chaque type de production (nucléaire, lac, énergies renouvelables, charbon, fuel et cogénération) à séparer la production entre une fraction en base (environ 400 TWh annuels) et une fraction saisonnalisée (environ 100 TWh), afin de calculer le contenu CO2 de chacune de ces deux composantes de la production. Les deux valeurs correspondantes sont en moyenne respectivement de 40 et 180 gramme par kWh livré à l’utilisateur final (1).
Concernant la consommation, l’étude a conduit à identifier un coefficient de saisonnalisation à chaque usage. Ainsi, on considère que le chauffage électrique est saisonnalisé à 100 %, mais l’industrie à 10% seulement. Afin d’affecter à chaque usage un contenu CO2, les valeurs des deux composantes de production obtenues précédemment ont été pondérées pour chaque usage par le coefficient de saisonnalisation : pour le chauffage on obtiendra une valeur identique à la composante saisonnalisée tandis que pour l’industrie elle sera calculée en prenant 10% de la valeur saisonnalisée et 90% de la valeur en production de base, etc. La combinaison de ces deux approches sur des données mesurées permet de tenir compte à la fois des caractéristiques intrinsèques à chaque usage, et de l’adaptation du système de production à ces usages.

3. Les résultats

Les résultats permettent de distinguer 4 niveaux d’émissions par usages. Ces 4 indicateurs offrent une vision facilement partageable pour les utilisations les plus courantes. Ils se fondent sur un lot d’indicateurs détaillés (cf. annexe) qui peuvent être utilisés pour des besoins plus précis.
 L’usage de l’électricité pour le chauffage résidentiel et tertiaire (chauffage électrique et pompes de circulation des chaudières fuel et gaz), exclusivement hivernal, se voit attribuer le contenu CO2 de la production saisonnalisée, à savoir 180 g/kWh
 L’éclairage, qu’il soit résidentiel, tertiaire, public ou industriel a un contenu CO2 d’environ 100 g/kWh
 Les usages résidentiels (cuisson, lavage et produits bruns), les usages tertiaires et industriels autres que l’éclairage ont une consommation qui suit la courbe de charge globale et se voient donc attribuer un contenu CO2 à peu près égal à la moyenne nationale à savoir environ 60 g/kWh
 Enfin, les autres usages de base (froid, ECS, autres usages résidentiels, agriculture, transports, BTP et armées), dont les variations ne suivent pas le rythme des saisons et la climatisation dans le secteur tertiaire (dont la saisonnalité est inversée par rapport au cycle de production électrique) se voient affecter un contenu en CO2 d’environ 40 g/kWh. Ces indicateurs sont des moyennes pondérées sur la période d’analyse. Ils se situent dans des plages de variation parfois importantes, comme pour l’éclairage résidentiel où l’indicateur varie d’une valeur de 93 à 151 gCO2/kWh pour la période 1998-2003.
Ceci retrace la variabilité du contenu en CO2 de l’électricité produite, elle-même en rapport avec trois paramètres majeurs : les aléas climatiques, la disponibilité des modes de production (en particulier de l’hydraulique et du nucléaire) et l’équilibre de gestion dans l’appel des différents modes de production. Malgré une analyse approfondie, aucune corrélation simple n’a pu être mise en évidence entre ces facteurs et le nombre de données disponibles est trop faible pour rechercher des corrélations plus élaborées.

4. L’utilisation des résultats et leur domaine de validité

Ces résultats étant désormais partagés et validés, le cadre d’application défini de manière concerté est le suivant :

 Ils ont vocation à être utilisés par l’ADEME et par EDF pour rendre compte de l’impact en termes d’effet de serre lors de l’évaluation de projets au niveau local.
Ils seront notamment utilisés par l’ADEME pour l’instruction et le suivi des projets visant à promouvoir ou à mettre en œuvre des actions de maîtrise de l’énergie, de développement des énergies renouvelables et de politique énergétique locale en collaboration avec les collectivités territoriales et/ou en concertation avec les opérateurs énergétiques locaux.

 Ces résultats ont été présentés, au niveau national, aux autorités compétentes pour contribuer à l’émergence d’un référentiel national utilisable dans le cadre des politiques publiques

 Ces chiffres n’ont pas d’incidence sur les quotas de CO2 attribués aux entreprises dans le cadre du PNAQ. Celui-ci ne considère en effet que les émissions directes. Ces indicateurs, établis sur une référence historique, correspondent à la meilleure estimation existante à ce jour.
En toute rigueur, pour estimer l’impact de projets ou de programmes ayant des durées de vie ou des périodes d’action dépassant 10 ou 15 ans, il faudrait employer une méthode tenant compte des évolutions futures dans la structure de production et des changements de profils de consommation. Dans l’attente de disposer de ces évaluations prospectives, ces indicateurs seront utilisés pour le moyen terme, en veillant à les réactualiser périodiquement (tous les quatre ans).
Par ailleurs, un travail méthodologique sur une évaluation prospective du contenu CO2 des usages sera entrepris dans le cadre de la convention ADEME/EDF 2004-2007. Enfin, une évaluation sera parallèlement réalisée pour mettre au point des indicateurs de CO2 évité par le développement des productions d’électricité d’origines renouvelables (éolien, hydraulique, photovoltaïque, bois...).

(1) Les émissions de CO2 sont ramenées à la quantité d’électricité servie par le réseau après déduction des consommations du système électrique. Le contenu en CO2 du solde import/export (de 58 à 77 TWh) est conventionnellement affecté d’une valeur correspondant à la production en base du parc électrique français.

14 janvier 2005
ADEME en partenarait avec EDF et en collaboration avec RTE
http://194.117.223.129/servlet/KBas...

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