12.4 Les besoins énergétiques pour la production d’électricité à partir de combustibles fossiles 

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Les besoins en énergie du CUSC varient considérablement en fonction du processus d’élimination utilisé. Le captage du CO2 par précombustion à partir du traitement du gaz naturel est un processus pour ainsi dire gratuit car la séparation du gaz est une étape nécessaire pour s’assurer que le gaz naturel envoyé dans les conduites respecte la densité énergétique et la composition chimique requises. La majeure partie du coût énergétique du captage encouru pour la réalisation de ces opérations est associée au transport et à l’injection du CO2 dans un puits, un processus qui implique des opérations de compression, de pompage et d’injection du CO2. De même, le CO2 généré par le procédé de production d’engrais ou le reformage du méthane est un produit chimique assez pur. Dans des situations semblables, le coût associé à la séparation du CO2 des autres gaz demeure faible, ce qui permet de récupérer de 85 % à 95 % du CO2 dans la plupart des procédés industriels (Leung et al., 2014). 

Table 12.1 – Le coût énergétique de la production d’électricité carboneutre à partir de combustibles fossiles #

Les coûts énergétiques augmentent rapidement selon la complexité de l’élimination du CO2 et les procédés de séparation moléculaire qui sont nécessaires pour isoler celui-ci. Le captage du CO2 par postcombustion dans les centrales thermiques peut notamment réduire considérablement leur efficacité, laquelle est, par exemple, mesurée en fonction de l’électricité nette produite par GJ d’énergie fossile brûlé. Pour le gaz naturel, la pénalité énergétique découlant du captage du CO2 est de l’ordre de 15 %, et cette pénalité peut même dépasser 30 % dans les centrales au charbon comme le montre le tableau 12.1, et ce, sans compter les surcoûts énergétiques liés au stockage du CO2

Ces coûts énergétiques augmentent selon la proportion de CO2 éliminé. Ainsi, une centrale thermique au gaz naturel ou au charbon est souvent équipée pour éliminer entre 85 % et 90 % du CO2 émis lors de la combustion même si, sur le plan technique, il serait possible d’éliminer 99 % des émissions, car cela nécessiterait des efforts supplémentaires. 

Du point de vue du cycle de vie, on doit prendre plus largement en compte les émissions de GES afin d’inclure dans le décompte les émissions générées en amont et associées à l’extraction, au traitement et au transport du combustible jusqu’au site de combustion. Ces émissions dépendent étroitement des réglementations locales, de la nature de l’extraction, et de la distance séparant le site d’extraction de la centrale. Ces émissions devraient aussi décroître au cours des prochaines années à mesure que des réglementations plus strictes seront mises en œuvre. À l’heure actuelle, l’AIE estime que, de l’extraction à la combustion avec les technologies utilisées de nos jours, au-delà de 80 % du gaz naturel produit 0,53 kg d’équivalent CO2 par kWh d’électricité produite, et le charbon 1 kg d’équivalent CO2 par kWh (AIE, 2020). Cela signifie qu’environ 0,17 kg d’équivalent CO2 par kWh d’électricité produite est émis en amont de la centrale thermique sans CUSC, que celle-ci soit alimentée au charbon ou au gaz naturel. 

En tenant compte de l’efficacité réduite des centrales thermiques au gaz et au charbon basées sur le CUSC, les émissions nettes globales par kWh d’électricité produite par les installations équipées pour effectuer le CUSC se maintiennent donc à un volume de 0,35 kg d’équivalent CO2 pour le charbon et de 0,24 kg d’équivalent CO2 pour le gaz. Si ces GES restants devaient être captés à l’aide de technologies d’extraction directe dans l’air dans le cadre d’une trajectoire menant à la carboneutralité, le coût énergétique total associé à l’utilisation d’énergie primaire pour le même kWh s’accroîtrait, par rapport aux centrales thermiques actuelles, de l’ordre de 196 % pour les centrales électriques au charbon et de 170 % pour les centrales électriques au gaz naturel. Si l’on ajoute à ces coûts celui du stockage du CO2, on comprend pourquoi ces technologies sont peu susceptibles d’être utilisées à grande échelle. Compte tenu de l’existence de sources alternatives d’électricité à faible coût et à faibles émissions de carbone, ces technologies seront donc éventuellement réservées à des usages de pointe ou d’autres utilisations très spécifiques.