Aspects environnementaux

La quantification et l’évaluation de l’impact environnemental en lien avec la production d’électricité se fondent sur la méthode de l’écobilan (life cycle assessment, LCA) et comprennent donc les chaînes énergétiques complètes, y c. l’extraction et la mise à disposition des agents énergétiques, l’infrastructure, etc. (ISO 2006a, ISO 2006b, EC 2010, Hellweg and Milà i Canals 2014, Astudillo, Treyer et al. 2015, Astudillo, Treyer et al. 2016).

Les émissions de gaz à effet de serre (GES) et leur effet sur le changement climatique sont utilisés dans le présent rapport comme indicateur environnemental primaire pour les

101 Cette hausse correspond à une estimation grossière qui s’appuie sur des données non spécifiques à la Suisse; on ne dispose pas de données pour la Suisse, mais les coûts devraient être similaires. Tandis que les coûts liés au transport du CO2 sont assez bien connus, ceux du stockage géologique du CO2 sont très incertains, car il n’y a pas encore de valeurs empiriques. S’il est possible de vendre et d’utiliser ce CO2, p. ex. pour produire des carburants synthétiques, il faudrait tenir compte de «crédits de CO2». Une telle analyse sort toutefois du cadre de cette étude.

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technologies de production d’électricité actuelles et futures. D’autres impacts environnementaux des technologies actuelles sont présentés et discutés de façon moins détaillée; on ne dispose pas d’un set de données d’inventaire cohérent pour les futures technologies qui permettrait une analyse au même niveau que pour les émissions de gaz à effet de serre, et l’établissement de nouvelles données d’inventaire correspondantes dépassait le cadre de cette étude.

La méthode de l’écobilan permet de quantifier l’impact environnemental d’une

«exploitation normale» des centrales et des chaînes d’approvisionnement en combustible.

Les conséquences possibles d’accidents graves ne sont pas prises en compte. La méthode ne permet pas de mesurer l’impact environnemental local et spécifique aux sites, à l’instar des écosystèmes locaux pour les petites centrales hydrauliques. Le bruit et l’impact visuel ne font pas non plus partie des écobilans. Ces aspects sont discutés dans les différentes sections en complément des résultats de l’écobilan.

3.4.1 Emissions de gaz à effet de serre

La Figure 3.5 montre les émissions de gaz à effet de serre (GES) de la production d’électricité avec d’actuelles technologies représentatives en Suisse (et à l’étranger pour les importations d’électricité potentielles).¹⁰² Les fourchettes indiquées reflètent la variabilité des facteurs d’implantation (p. ex. rendement annuel des installations photovoltaïques et éoliennes en Suisse), des caractéristiques des technologies (p. ex. rendement, puissance de l’installation) et des propriétés des combustibles. En cas de production simultanée d’électricité et de chaleur utile dans les CCF et les piles à combustible, l’impact environnemental est réparti (alloué) grâce à la teneur en exergie de l’électricité et de la chaleur. La disponibilité des résultats des écobilans est restreinte pour les technologies de biomasse.¹⁰³ Les résultats se réfèrent à la production d’électricité «au départ de la centrale», c.-à-d. que le transport et la distribution d’électricité ne sont pas pris en compte. Les aspects systémiques, comme le besoin potentiel en technologies de back-up pour compenser les fluctuations de production, ne sont pas pris en considération, car un tel besoin dépend de la composition du système global d’approvisionnement en électricité.

Dans la comparaison des technologies, la production d’électricité des centrales hydrauliques, des centrales nucléaires et des éoliennes génère le moins d’émissions de gaz à effet de serre.

L’électricité produite par les centrales à charbon implique le plus d’émissions. Les grandes fourchettes pour les centrales à charbon, les CCF au gaz naturel et les piles à combustible s’expliquent par les différentes technologies et puissances des installations. Celles pour la biomasse reflètent la variabilité des technologies de conversion et des catégories de matières premières. On procède de l’idée que le bois est récolté de manière durable; c.-à-d.

que le cycle du carbone est fermé et que les émissions de CO2 biogènes ne sont pas prises

102 Dans le cadre des aspects environnementaux, l’expression «technologies actuelles» se réfère aux centrales modernes qui sont aujourd’hui sur le marché. Une différenciation entre les installations exploitées à l’heure actuelle et les nouvelles installations à construire pour la grande hydraulique et l’énergie nucléaire – comme pour les coûts de revient de l’électricité – ne fait guère sens et n’a donc pas été entreprise.

103 La «biomasse agricole» est représentée dans l’écobilan par de petites installations agricoles de biogaz approvisionnées en lisier; les émissions de gaz à effet de serre sont principalement générées par le méthane («émanations de méthane») dues à la fermentation du lisier. Les installations modernes générant peu d’émanations de méthane produiraient nettement moins d’émissions GES.

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en compte dans le bilan. La fourchette pour les centrales houlomotrices et marémotrices découle du grand nombre de modèles de centrales possibles.

Figure 3.5: Emissions de gaz à effet de serre (tout le cycle de vie; électricité au départ de la centrale) des technologies actuelles de production d’électricité pour l’approvisionnement électrique de la Suisse. Les fourchettes reflètent la variabilité des facteurs d’implantation, des caractéristiques des technologies et des propriétés des combustibles. Les émissions d’une production combinée d’électricité et de chaleur utile sont allouées à l’aide de leur teneur en exergie. La disponibilité des données sur les technologies de biomasse est limitée. GuD: centrale à gaz à cycle combiné; CCF: couplage chaleur-force; CSP: concentrated solar power;

EGS: enhanced geothermal systems; «charbon» comprend la houille et le lignite.

La Figure 3.6 montre les émissions de gaz à effet de serre des technologies de production d’électricité pour l’approvisionnement électrique de la Suisse en 2050. Les fourchettes reflètent la variabilité des facteurs d’implantation, des caractéristiques des technologies et des propriétés des combustibles. Les émissions d’une production combinée d’électricité et de chaleur utile sont allouées grâce à leur teneur en exergie. La disponibilité des données sur les technologies de biomasse est limitée.

Pour la plupart des technologies, on peut supposer que les émissions de gaz à effet de serre diminueront d’ici 2050. A l’exception de la force hydraulique et de l’énergie nucléaire – où il n’y a guère de potentiel de réduction. Au contraire, la réduction des concentrations en uranium pourrait en rendre l’extraction plus onéreuse et conduire à une hausse des émissions; l’autre aspect est le progrès technologique escompté dans toute la chaîne de processus, p. ex. dans l’enrichissement de l’uranium. Le facteur de la moins bonne disponibilité des ressources pourrait aussi entraîner une augmentation des émissions pour les centrales au gaz naturel et à charbon; mais la présente étude n’a pas pu le quantifier. Les technologies du gaz naturel et du charbon montrent une diminution des émissions proportionnelle à la hausse des rendements des centrales et CCF. La capture du CO2

réduirait les émissions de manière substantielle – presque au niveau de certaines énergies

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renouvelables selon le taux de capture et le combustible. Parmi les énergies renouvelables, les émissions diminuent le plus pour l’électricité photovoltaïque grâce aux progrès escomptés dans les processus de production des cellules et des modules photovoltaïques et aux meilleurs rendements.

Figure 3.6: Emissions de gaz à effet de serre (tout le cycle de vie; électricité au départ de la centrale) des technologies de production d’électricité pour l’approvisionnement électrique de la Suisse en 2050. Les fourchettes reflètent la variabilité des facteurs d’implantation, des caractéristiques des technologies et des propriétés des combustibles. Les émissions d’une production combinée d’électricité et de chaleur utile sont allouées grâce à leur teneur en exergie. La disponibilité des données sur les technologies de biomasse est limitée. GuD: centrale à gaz à cycle combiné; CCF: couplage chaleur-force; CSP: concentrated solar power;

EGS: enhanced geothermal systems; «charbon» comprend la houille et le lignite.

3.4.2 Autres résultats des écobilans

La Figure 3.7 montre les résultats des écobilans d’autres indicateurs environnementaux pour des technologies de production actuelles. Les résultats sont gradués sur une valeur de 1 pour le premier résultat d’une technologie (plus grand impact environnemental) pour chaque indicateur; à titre de comparaison, l’impact environnemental du mix énergétique actuel de la Suisse est aussi représenté (y c. importations). Le choix des indicateurs

104 La mise en œuvre de toute la chaîne CCS, c’est-à-dire la capture, le transport et le stockage géologique du CO2, n’augmenterait les émissions de gaz à effet de serre de l’électricité issue des centrales au gaz naturel et à charbon dotées d’un système CCS que de façon marginale.

105 La conversion de la biomasse en électricité avec un système CCS impliquerait des émissions de gaz à effet de serre négatives. Elle n’apparaît néanmoins pas dans le graphique récapitulatif, car une implémentation de grandes centrales de biomasse dotées d’un système CCS en Suisse semble plutôt peu probable d’un point de vue actuel.

106 Si le CO2 capturé était utilisé dans d’autres processus, les effets de substitution devraient être pris en compte dans l’écobilan; cela dépasse toutefois le cadre du présent rapport.

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environnementaux et des méthodes d’évaluation s’appuie sur les recommandations de Hauschild, Goedkoop et al. (2013). Cette comparaison utilise les données d’inventaire de la banque de données LCA ecoinvent (ecoinvent 2016). La plupart des sections ont des graphiques similaires avec davantage de technologies.¹⁰⁷

Figure 3.7: Résultats des écobilans pour les technologies de production d’électricité actuelles, gradués par rapport au résultat le plus élevé (=le plus mauvais, 1) d’une technologie par indicateur (au départ de la centrale¹⁰⁸). Choix d’indicateurs basé sur (Hauschild, Goedkoop et al. 2013); données d’inventaire de l’écobilan tirées de (ecoinvent 2016). Toutes les technologies sont représentatives des installations actuelles en Suisse, à l’exception de l’énergie houlomotrice, de la houille, de l’éolien offshore et du lignite (importation d’électricité). Les données d’inventaire pour les centrales solaires thermiques, les piles à combustible et la petite hydraulique ne sont pas disponibles sous une forme cohérente. CCF: couplage chaleur-force; PV: photovoltaïque; multi-c Si: cellules photovoltaïques en silicium multicristallin; GuD:

centrale à gaz à cycle combiné; EGS: enhanced geothermal system; REP: réacteur à eau sous pression; REB:

réacteur à eau bouillante.

107 Dans le présent résumé, la Figure 3.7 sert à donner une vue d’ensemble de l’impact environnemental des différentes technologies dans une comparaison globale. En d’autres termes, il est nécessaire de renoncer à certains détails qui figurent dans les sections dédiées aux technologies. Nombre de résultats ne concordent pas entièrement avec les résultats des différentes sections, car la Figure 3.7 utilise des données d’inventaire de technologies moyennes et représentatives, alors que les sections comprennent souvent des résultats d’écobilans de technologies spécifiques afin de donner un aperçu plus précis des aspects technologiques et de leur impact sur l’écobilan. Les sections dédiées aux technologies utilisent en partie aussi des données d’inventaire plus récentes pour lesquelles le set d’indicateurs environnementaux présenté à la Figure 3.7 n’est pas disponible. Les différences entre les résultats des écobilans présentés dans ce cadre et dans les sections sont toutefois minimes et ont un impact négligeable sur la comparaison des technologies s’agissant de l’impact environnemental.

108 Le transport et la distribution d’électricité ne sont pas pris en compte dans ces résultats.

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Les résultats montrent que globalement, l’impact environnemental le plus important (avec une pondération équivalente des indicateurs) est causé par l’électricité produite dans les centrales au lignite et les installations de combustion du bois; principalement en raison des émissions directes générées par la combustion du charbon et du bois, et en partie aussi du fait de l’approvisionnement en combustible. L’électricité issue des centrales hydrauliques a l’impact environnemental le plus limité, car leur exploitation ne génère presque pas d’émissions et que l’intensité matérielle de l’infrastructure par kilowattheure d’électricité est faible. La force éolienne et les centrales géothermiques présentent aussi un impact environnemental minime. Le courant produit par les centrales à cycle combiné au gaz naturel, les centrales nucléaires, les installations photovoltaïques ainsi que les centrales houlomotrices et marémotrices a un impact environnemental un peu plus important, avec de mauvais résultats pour un ou plusieurs indicateurs. L’électricité issue des CCF au biogaz et au gaz naturel de même que les centrales à la houille génère comparativement un impact environnemental élevé, comparable à celui des centrales au lignite et des CCF à bois, mais de manière moins marquée.