Comparaison des options nerg tiques, avec une approche de cycle de vie

1. Comparaison des options énergétiques, avec une approche de cycle de vie Luc Gagnon, M. Sc., Ph. D., Unité environnement  et développement durable,Hydro-Québec Mai 2010

2. Émissions atmosphériques Précipitations acides: principal précurseur  SO2 : dioxyde de soufre Smog: - NOx : oxydes d'azote - COV: composés organiques volatils - Particules Principaux gaz à effet de serre (GES) - CO2 : gaz carbonique  - CH4 : méthane 1g CH4 = 23 g CO2 Potentiel de réchauffement

3. Analyse de cycle de vie (ACV) Inventaire de la pollution et de la consommation énergétique Méthode visant à inclure toutes les étapes d'un système de production : Extraction des ressources naturelles - Traitement /transport des ressources - Fabrication /utilisation des produits - Gestion des déchets (recyclage…)

4. Portée des ACV • Intrants quantifiables (énergie, ressources, coûts…) • Extrants quantifiables  (émissions, pollution de l'eau…) Institutions de recherche (CIRAIG) ont bâti de grandes banques de données, avec tous les processus industriels Attention aux études financières intitulées "Life-cycle costing"

5. Lacunes des ACV • Pas d'inclusion des enjeux sociaux • Variations dans les intrants énergétiques 1 kg d'aluminium produit au Québec (hydroélectricité) en Australie (charbon) ? énormes différences d'impacts Paramètre le plus fiable: énergie consommée • Variations dans les impacts sur le terrain: Pluies acides sur territoire fragile ou non

6. Types d'évaluation de performance

7. Analyses de cycle de viedes options énergétiques Hydroélectricité  - Construction des barrages et centrales - Construction des lignes - Émissions provenant de la décomposition  de la biomasse dans les réservoirs Charbon  - CO2 des activités d'extraction /traitement - Émissions fugitives de méthane des mines  - Transport du charbon - Combustion - Gestion des cendres

8. Les précipitations acides, un enjeu négligé Est du Canada, malgré les programmes de réduction: 800 000 km2 dépassent toujours les seuils critiques de 8 à 20 kg sulfates/ha/an Impacts sur la productivité des forêts et des milieux aquatiques Pays en développement: graves problèmes ? Précipitations acides et smog

10. Extrêmes climatiques Constats sans équivoque Température moyenne mondiale:Sur les derniers 100 ans Augmentation de 0,74oC Accroissements observés: Sécheresses Températures extrêmes Nombre d'événements de fortes précipitations Intensité des ouragans

11. Prévisions concernant les événements extrêmes Très probable: fréquence accrue? vagues de chaleur ? événements de précipitations intenses  Probable: Augmentation de l'intensité des ouragans. - vitesse maximale des vents - précipitations

12. Autres impacts du changement climatique Nombreux écosystèmes menacés: Mortalité de presque tous les récifs de corail d'ici 2060 Désertification de plusieurs régions arides Changements majeurs sur le plan agricole Relèvement des océans

16. Captage/ stockage du CO2 par les centrales au charbon ?

17. Rendement de l'énergie investie(Energy Payback ratio) = Énergie produite pendant la vie  d'une centrale divisée par Énergie requise pour construire la centrale  et l'approvisionner pendant sa vie

20. Caractéristiques de fiabilité des options Puissance installée Production d'électricité Disponibilité (entretien, pannes) Vitesse de démarrage Maintien de la qualité de l'onde Capacité à rencontrer les fluctuations de la demande

22. Contexte québécoisfavorable à l'éolien Grâce aux réservoirs,les centrales hydroélectriques peuvent compenser de façon instantanée les fluctuations de l'énergie éolienne

23. Le Québec, un leader mondial

24. L'énergie éolienne Enjeux ?? Oiseaux, paysage, bruit Objectivement très peu d'impact sur l'environnement Contrainte majeure: l'intermittencequi comporte des coûts cachés Développement pourrait être affecté sérieusement par le syndrome "pas dans ma cours"

27. Efficacité des appareils de chauffage

28. GES des options de chauffage

29. Qualité de l'air: Émissions directesdes options de chauffage (mg /MJ)

30. Chauffage: Faits saillants Mauvaise réputation du chauffage électrique due au charbon Pompes à chaleur géothermiques = excellente performance(Marché probable: remplacement du chauffage  au mazout et au gaz) Incertitudes concernant le bois:Bonne performance seulement si - Efficacité élevée - Bois produit sur une base renouvelable - Livraison du bois = courte distance - Milieu non pollué

31. Les transports: premier responsable des GES (2007)

32. Transport urbain : Performance des options

33. Transport interurbain : Performance des options

34. Transport des marchandises : Performance des options

35. Analyses de cycle de vie des carburants Extraction et traitement des carburants Distribution des carburants Utilisation des véhicules Fabrication du véhicule souvent exclue des données

36. Moteur à combustion interne: faible efficacité

37. L'avenir du transport propre ?

38. Efficacité et émissions de GES des technologies de transport

39. Performance de la production d'éthanol

41. Performance future de l'éthanol de maïs ?

42. Transport: Conclusions Les solutions existent: Transport public et utilisation directe d'électricité = la meilleure performance:  (Trolleybus, tramways, trains électriques) Outils pour améliorer l'efficacité  (normes ou fiscalité) Technologie pour les autos et les camions: - Maintenant: hybride /électrique - Avenir proche: hybride /électrique rechargeable - Moyen terme: tout électrique

43. Scénario du GIEC +4o C

44. Scénario du GIEC +2o C

45. Il faut réduire les émissions, même si un réchauffement important est inévitable Vitesse du réchauffement: enjeu important: un réchauffement plus lent permet aux écosystèmes et aux sociétés de s'adapter Efforts de réduction =  éviter les scénarios élevés (+7oC en 2100),  éviter des impacts catastrophiques

46. Pour éviter les scénarios élevés de réchauffement Les pays riches doivent réduire leurs émissions de 80% (2050) = Transformation des politiques énergétiques Actions essentielles 1. Efficacité énergétique:  essentielle, mais pas suffisante 2. Développement des sources d'énergie propre

47. Besoins en électricité "propre", pour réduire les émissions de 80%

48. Bates, J. 1995. "Full Fuel Cycle Atmospheric Emissions and Global Warming Impacts from UK Electricity Generation". ETSU-R-88, Harwell, 37 p. + App. Bélanger, C. 1998. "Cycles de vie du gaz naturel et du charbon – Fiches techniques". Hydro-Québec. Data compilation from many authors, mult. pag. Dones, R. et al. 1996. "Project GaBE : Comprehensive Assessment of Energy Systems - Environmental Inventories for Future Electricity Supply Systems for Switzerland". Paul Scherrer Institut, 141 p. Fritsche, U. 1992. "TEMIS - A computerized tool for energy and environmental fuel & life cycle analysis - Current status and perspectives". ÖKO-Institut e.V., Darmstadt/Freiburg, Expert Workshop on life-cycle analysis of energy systems, Methods and experience. Paris, France, May 21-22 1992, pp. 103-111. FFCC. 1995. "Full Fuel Cycle Emission Analysis for Existing and Future Electric Power Generation Options in Alberta, Canada". Full Fuel Cycle Consortium, 62 p. Gagnon, L. and J.F. van de Vate. 1997. “Greenhouse gas emissions from hydropower - The state of research in 1996“. Hydro-Quebec and IAEA, Energy Policy, Vol. 25, No. 1, pp. 7-13. Godish, T. 1997. “Air Quality“. Lewis Publishers, 3rd Edition, 448 p. International Energy Agency. 1998. “Benign energy ? The environmental implications of renewables”. OCDE, 122 pages + Appendix (http://www.iea.org/tech/pubs/). Lehrhofer, J. 1995. "Energy parameters : definitions and data". Graz University of Technology, Austria. Paper presented at the symposium : Assessment of greenhouse gas emissions from the full energy chain for nuclear power and other energy sources, International Atomic Energy Agency, Vienna, 26-28 September. Peisajovich, A.. 1997. "Étude de cycle de vie de l’électricité produite et transportée au Québec". Direction principale Communication et Environnement, Hydro-Qd cost and full fuel-cycle environmental impacts of Saskatchewan’s electric supply options". Saskatchewan Energy Conservation and Development Authority, Technology Group, SECDA Publication No. T800-94-004, 59 p. Spath, P. L., M.K. Mann and D. R. Kerr. 1999, "Life Cycle Assessment of Coal-fired Power Production", National Renewable Energy Laboratory, NREL/TP-570-25119, 98 p. + Appendix Spath, P. L. and M.K. Mann. 2000, "Life Cycle Assessment of Hydrogen Production via Natural Gas Steam Reforming", National Renewable Energy Laboratory, NREL/TP-570-27637, 24 p. Uchiyama, Y. 1996. "Life cycle analysis of electricity generation and supply systems, Net energy analysis and greenhouse gas emissions". Central Research Institute of the Electric Power Industry, Japan. Paper presented at the symposium : Electricity, health and the environment : comparative assessment in support of decision making, International Atomic Energy Agency, Vienna, 16-19 October. USEPA. 1997. "Locating and Estimating Air Emissions From Sources of Mercury and Mercury Compounds". Office of Air Quality, Planning and Standards, EPA-454/R-97-012, multiple pag. White, S.W. and G.L. Kulcinski. 1999. “Net Energy Payback and CO2 Emissions From Wind-Generated Electricity in the Midwest”, University of Wisconsin-Madison., 72 p.

49. Références - International Energy Agency, Cars and Climate Change, Paris, 1993, p. 95-6 - T. Beer, T. Grant, G. Morgan et al., Final report to the Australian Greenhouse Office on the Stage 2 study of Life-cycle Emissions Analysis of Alternative Fuels for Heavy Vehicles, report EV45A/2/F3C, CSIRO, 2003 - Mark A. Delucchi, Institute of Transportation Studies, Univ. of California, Presentation Oct. 2004, TTP-289-002 - B. Gerkens, Un. of Liège, Belgium, P. Teller, S. Lassaux, A. Germain, Comparison of two models of environmental valuation - Application to a particular case study (alternative vehicles), data from ExternE (European Commission) and "Eco-indicator 99", LCA Case Studies Symposium, 2000 - F. Stodolsky, L.Gaines, C.L. Marshall, F. An, J.J. Eberhardt, Total Fuel Cycle Impacts Of Advanced vehicles, Society of Automotive Engineers, 1999, paper 1999-01-0322 - P.L. Spath, M.K. Mann, Life Cycle Assessment of Natural Gas Combined-Cycle Power Generation System, NREL, 2000, Paper NREL/TP-570-27715 - H.L. MacLean, L. B. Lave, "Evaluating automobile fuel/propulsion system technologies", Progress in Energy and Combustion Science, vol. 29, 2003, p. 1-69 - J. Row, M. Raynolds, G. Woloshyniuk, Pembina Institute, Life-Cycle Value Assessment of Fuel Supply Options for Fuel Cell Vehicles in Canada, June, 2002, Data from figure ES.3, p. 13 - A.M. Svensson, S. Moller-Holst, R. Glockner, O. Maurstad, "Well-to-wheel study of passenger vehicles in the Norwegian energy system", Energy, 32 (2007) 437-445 - Sheehan, J., V. Camobrecco, J. Duffield, M. Graboski, H. Shapouri, "An Overview of Biodiesel and Petroleum Diesel Life Cycles", NREL TP-580-24772, 1998, - Tahara, Kiyotaka et al (Seiki University, Tokyo), “Comparison of CO2 Emissions from Alternative and Conventional Vehicles”, World Resources Review, vol.13, no.1 (2001), pp 52-60 - Worldwatch Institute, Biofuels for Transport, Earthscan, London, 2007 - M. A. Weiss, J.B. Heywood, E.M. Drake, A. Schafer, F.F. AuYeung, On the road in 2020, M.I.T. Cambridge, Oct. 2000, Energy Laboratory report # MIT EL 00-003, p. 5-8 Data for electricity included coal-fired generation; data adjusted to reflect gas generation