Quel avenir pour les centrales thermiques au charbon ?
Le charbon est devenu une ressource énergétique vilipendée par la communauté internationale en raison de son bilan carbone catastrophique. La combustion du charbon est responsable de l’émission de grandes quantités de gaz à effet de serre qui contribuent à renforcer le phénomène du réchauffement climatique.
La sortie du charbon est ainsi perçue comme une action essentielle pour réduire drastiquement les émissions anthropiques de CO2 et ainsi répondre aux enjeux de la transition énergétique mondiale.
Dans ce contexte-là, il parait difficile pour le charbon de conserver sa place dans le mix énergétique mondial. Quel est donc l’avenir des centrales thermiques dans nos sociétés qui tendent vers un fonctionnement de plus en plus décarboné ?
Le charbon omniprésent malgré les impératifs climatiques forts
Le charbon est l’énergie fossile (c’est-à-dire issue de la transformation de matières organiques fossilisées) la plus néfaste pour l’environnement : sa combustion émet en effet 1,3 fois plus de dioxyde de carbone que la combustion du pétrole et 1,7 fois plus que la combustion du gaz.
On estime que le charbon est responsable de plus de 40% des émissions de CO2 au niveau mondial. Cette constatation en fait donc une ressource énergétique incompatible avec les objectifs de lutte contre la pollution atmosphérique que se sont fixés de nombreux pays.
Dans un contexte où les besoins énergétiques de nos sociétés modernes sont appelés à continuer à augmenter, face aux exigences climatiques, le charbon est-il encore appelé à jouer un rôle dans le l’approvisionnement énergétique ?
Malgré la volonté de nombreux gouvernements de bannir le charbon de leur production d’électricité, l’Agence Internationale de l’Énergie estime que sa consommation va augmenter de 5% au niveau mondial d’ici l’horizon 2040.
Ce phénomène sera notamment provoqué par les pays émergents qui auront besoin d’une ressource énergétique bon marché, sûre et facilement stockable pour alimenter leurs industries et produire leur électricité.
Mais les pays développés ne vont pas complètement bannir le charbon du jour au lendemain. Les centrales thermiques, à l’instar des centrales nucléaires, sont en effet des outils de production mobilisables très rapidement : elles permettent aux énergéticiens d’ajuster quasi-instantanément l’équilibre d’un système électrique (production/consommation) lors des pics de consommation et des périodes de grand froid.
Augmenter le rendement des centrales thermiques au charbon
L’apparition de technologies plus propres, et donc moins émettrices de dioxyde de carbone, est donc une condition sine qua non pour rendre l’utilisation du charbon compatible avec les enjeux climatiques actuels.
L’émergence d’un charbon plus responsable passe à ce titre par la modernisation des centrales thermiques.
Pour remplir ses obligations environnementales et continuer à jouer un rôle dans le paysage énergétique mondial, le parc thermique n’a donc pas d’autres choix que de se moderniser.
Cette modernisation vise notamment à rendre compatibles les installations avec les nouvelles directives européennes en matière de limitation d’émissions de particules polluantes. La solution la plus évidente consiste donc à améliorer le rendement des centrales électriques.
Concrètement, il s’agit pour une centrale thermique d’améliorer son efficacité thermique c’est-à-dire d’augmenter la quantité d’énergie produite avec une tonne de charbon. Par simple effet mathématique, l’énergie produite présentera un bilan carbone amélioré.
Les centrales à cycle vapeur supercritique fonctionnent avec de la vapeur plus chaude et une pression plus élevée que les centrales à charbon traditionnelles. Elles permettent donc de produire plus avec la même quantité de charbon : le MWh d’électricité d’une centrale à cycle vapeur supercritique est généré avec moins d’émissions de CO2 qu’au sein d’une centrale thermique classique.
La cogénération pour optimiser la production
Les techniques de cogénération permettent également d’augmenter le rendement d’une centrale électrique et de réduire ses émissions atmosphériques en permettant de produire deux formes d’énergie avec une seule ressource.
Déployée au cœur d’une centrale thermique au charbon, la cogénération permet par exemple de faire fonctionner simultanément une turbine à chaleur (production de chaleur injectée sur un réseau de chauffage urbain) et une turbine électrique (production d’électricité).
Les centrales électriques à cycle combiné gaz représentent un des exemples les plus pertinents en matière de cogénération. Mais il est tout à fait possible d’optimiser le fonctionnement d’une centrale thermique grâce à la cogénération avec de la biomasse ou de l’électricité renouvelable.
En France, l’électricien EDF a décidé d’anticiper la sortie du charbon dès l’année 2010 avec son fameux « plan charbon 2035 ».
Dix centrales thermiques ont déjà été stoppées pour répondre aux enjeux de la transition énergétique. Mais pour les centrales les plus récentes, EDF a décidé de mettre en place une stratégie de modernisation des installations grâce à la biomasse.
Située sur l’estuaire de la Loire, entre Nantes et St-Nazaire, la centrale thermique de Cordemais affiche une puissance de 1.200 MW grâce à ses deux unités de production au charbon. Dans le cadre de son plan charbon, le groupe EDF a décidé d’investir près de 350 millions d’euros pour convertir ces deux unités à la production d’électricité à partir de la biomasse.
« Le projet en cours d’expérimentation à Cordemais consiste à fabriquer localement un nouveau combustible, à partir de biomasse végétale prioritairement issue du territoire et à reconvertir les installations de production à la co-combustion. La partie ligneuse des résidus végétaux, est densifiée sur place en utilisant de la vapeur produite par la centrale, vapeur ayant déjà produit de l’électricité (…). Si les essais sont concluants, les centrales de Cordemais et du Havre pourraient brûler en co-combustion, dans un premier temps, environ 50% de biomasse et 50% de charbon. A moyen terme, l’objectif est de tendre vers 80% voire 100% de biomasse, en fonction du nombre d’heures de fonctionnement », explique EDF sur son site internet.
COMMENTAIRES
Compte tenu de la part encore trop importante du charbon dans le monde et des aspects sociaux qui vont avec, il y a des moyens d’en réduire nettement la pollution voire d’exploiter les mines anciennes, y compris de grande profondeur par voie enzymatique, comme les travaux de l’Université du Delaware le démontre. Ca produit du méthane donc réduit nettement la pollution du charbon mais produit du C02.
https://www.udel.edu/udaily/2019/january/termite-gut-microbes-extract-clean-energy-from-coal/
Par contre çà remplace du gaz importé. Le bilan peut être optimal avec les piles à combustible méthane et le C02 peut être capté sous forme solide (comme le démontre entre autres l’Islande) et stocké ou utilisé autrement. En bref çà change notoirement le très mauvais bilan initial du charbon.
Enfin lorsqu’une mine est totalement exploitée, elle peut servir au stockage d’air comprimé, de power to gas, de step etc comme c’est déjà souvent le cas dans plusieurs pays à des coûts compétitifs