Soutenance du rapport de stage et du mémoire.
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1Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Soutenance du rapport de stage et du mémoire.
Albertin Rémi
Master EPEE
Octobre 2009
Stage réalisé à l’I-tésé. Tutrice: J.Imbach
2Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Plan de la présentation
Contexte - Enjeux stratégiques
Méthodologie - Critères retenues
Synthèse - Conclusion
Analyse des critères
Partie Mémoire
Partie Rapport de
stage
3Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Contexte - Enjeux stratégiques
Contexte - Enjeux stratégiques
Méthodologie - Critères retenus
Synthèse - Conclusion
Analyse des critères
En termes de production
En nombre d’usines
Le BtL
4Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Bénéfice environnemental
Diversité de la ressource
Parc automobile existant compatible
Partie non alimentaire de la biomasse
Mode de production compliqué et à maturité
Non compétitif à l’heure actuelle, sauf à avoir des grandes capacités de production.
ContexteLe BtL
Carburant Emissions GES (g CO2eq/km)
Bioéthanol de canne à sucre 50–75
Biogas 25–100
Biodiesel (betterave, soja, tournesol) 80–140
Diesel FT à partir de biomasse 15–55
Bioethanol à partir de lignocellulose 25–50
Essence 210–220
Diesel 185–220
Gaz naturel 155–185
Des avantages…et des inconvénients.
Production gourmande en énergie.
5Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Contexteen terme de production
Hypothèses pour 2020
1. part de biodiesel dans le biocarburant : • 84% de biodiesel en France (78% actuellement, le parc diesel
devrait continuer d’augmenter).• 72% de biodiesel en Europe (même niveau que 2006)
2. part de BtL dans le biodiesel : 30% pour la France et l’Europe.
En 2020, remplir les objectifs d’incorporation des biocarburants permettrait de produire, respectivement, 1,3 et 8,7 Mtep pour la France et l’Europe.
2006 2020 2050
France Europe France EuropeMonde
(BLUE*)
Consommation totale de carburant
49,1 300,4 52,6 402 2 692
Pourcentage biocarburant 1,6% 1,8% 10% 10% 26%
Consommation biodiesel (Mtep) 31,9 190 33,6 588
Dont BtL (Mtep) 0 0 1,3 8,7 480
6Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Contexteen terme d’usines créées
2020 2050
France Europe Monde
Scénarii 10% 26%
Production BtL (Mtep) 1,33 8,68 480
Nom
bre d'usines
Capacités traitement biomasse
14,5t/h 64
635
35 088
43,5t/h 22
139
7 663
87,5t/h 11
69
3 810
Pour la France, cela représenterait jusqu’à une soixantaine d’installations selon la capacité de production utilisée.
7Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Rapport de stage
Contexte - Enjeux stratégiques
Méthodologie-Critères retenus
Synthèse - Conclusion
Analyse des critères
8Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Méthodologie
ObjectifDéterminer les bénéfices d’une installation BtL de petite capacité par rapport à une installation de grande capacité
Méthodologie du projet
1. Bibliographie : analyse multicritère appliquée à l’environnement, évaluation de l’impact sociétal et environnemental du développement des bioénergies, calculs des externalités, etc.
2. Identification et caractérisation des critères pertinents pour l’analyse du déploiement de la filière BtL
3. Sélection et quantification des critères retenus
4. Analyse des résultats et synthèse
Capacités étudiées
• Capacité de référence : 87,5t/h de biomasse sèche (1 Mt de biomasse humide par an) • Moitié : 47,5t/h • Limite basse : démonstrateur de 9,5t/h (109 000 t de biomasse humide par an).
9Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Identification des critères
Economique
•Coût de conversion
•Coût d’approvisionnement
•Coût de distribution
•Surcoûts entrainés
Quantitatif Qualitatif
Plus d’une dizaine de critères caractérisant un site de production de BtL.
Environnemental
•Émissions de GES
•Pollution locale : air, eau, sols, déchets.
•Bilan Energétique
Industriel
•Surface industrielle.
•Intégration industrielle
•Infrastructures existantes
Cadre de vie
•Impact visuel
•Impact sonore
•Trafic routier
Sociétal
•Emplois directs
•Emplois indirects
•Emplois induits
10Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Identification des critères
Economique
•Coût de conversion
•Coût d’approvisionnement
•Coût de distribution
•Surcoûts entrainés
Quantitatif Qualitatif
Focus réalisé
Environnemental
•Émissions de GES
•Pollution locale : air, eau, sols, déchets.
•Bilan Energétique
Industriel
•Surface industrielle.
•Intégration industrielle
•Infrastructures existantes
Cadre de vie
•Impact visuel
•Impact sonore
•Trafic routier
Sociétal
•Emplois directs
•Emplois indirects
•Emplois induits
11Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Analyse des critères
Contexte - Enjeux stratégiques
Méthodologie-Critères retenus
Synthèse - Conclusion
Analyse des critères
Economique
Sociétal
Environnemental
12Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Economique
Contexte - Enjeux stratégiques
Méthodologie-Critères retenus
Synthèse - Conclusion
Analyse des critères
Economique
Sociétal
Environnemental
13Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Non considéré car équivalent quelque soit la capacité
Analyse des critèreséconomique
Y-a-t-il un moment où les coûts d’approvisionnement > coûts de conversion ?
Coût total de production de
BtLConversion
Approvisionnement
Distribution
Principales hypothèses issues de travaux en cours. Ils dépendent essentiellement :
- De l’investissement
- Autres :O&M, électricité, taxes et assurances, etc.
•coût de biomasse livrée : production et transformation en plaquette Hyp : 16€/MWh.
•coût de transport : dépend du rayon d’approvisionnement
Le coût total de production de BtL se décompose en trois parties qui vont dépendre de la capacité du site de production.
14Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Economique coût d’approvisionnement
Régions présentées :– Riche ressource forestière, peu étendue, raffinerie proche : Alsace– Moyennement riche en ressource, sans raffinerie proche : Midi-Pyrénées– Ressource forestière faible, raffinerie à proximité : Île de France– Région la plus pauvre en biomasse : Picardie
Classement des régions
Gisement région
Masse surfacique
Rayon d’approvisionnement
Surface région
Capacité d’installation
Coût du transport biomasse
Coût d’approvisionnement
Pour une capacité donnée, le rayon d’approvisionnement a été estimé pour chaque région selon le gisement en ressource forestière.
16Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Economique part de l’approvisionnement dans le coût de production total
Alsace Midi-Pyr.
Île de France
Coût de production
total
Région de moins en moins boisée
6%
Capacité 14,5t/h 6% 6% 6%
19% 20% 21%Capacité 43,5t/h
25%
Picardie
Capacité 87,5t/h
41% 44% 48%62%
17Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Economique synthèse
Approv
+12-35% en plus du coût global de production suivant les régions pour une
installation locale contre celle de référence.
Conversion
Distribution
Un coût de production pour de petite capacité qui reste plus élevé pour pratiquement toutes les régions.
Une baisse de la capacité d’installation…
18Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Analyse des critèressociétal
Contexte - Enjeux stratégiques
Méthodologie-Critères retenus
Synthèse - Conclusion
Analyse des critères
Economique
Sociétal
Environnemental
19Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Sociétal évaluation du nombre d’emplois
Em
ploi
s lo
caux
Emplois indirects
Em
ploi
s na
tiona
ux
Emplois directs
Conversion
Approvisionnement Distribution
Emplois induits
Biens et services intermédiaires
Fertilisants, carburant… Assurance, électricité,… Carburant, maintenance,…
Salaires
22Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Conversion
Approvisionnement
Distribution carburant
Emplois Direct total
Nbre emplois créés
Capacité t MS/h
Sociétal nombre d’emplois directs
14,5
183 emplois
87,5700 emplois
A peu près autant d’emplois créés en conversion qu’en approvisionnement.
23Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Sociétal nombre d’emplois au niveau local et total
•Un nombre d’emplois qui croît moins vite avec la capacité.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Emplois directs
Emplois locaux
Total Emplois
Capacité t MS/h
Nbre emplois créés
Emplois directs + induits
Emplois directs + indirects + induits
14,5 342 emplois totaux
245 emplois locaux
87,5
1237
887
A volume de production équivalent, plusieurs installations de petites capacités créeront plus d’emplois.
25Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Analyse des critèresenvironnemental
Contexte - Enjeux stratégiques
Méthodologie-Critères retenus
Synthèse - Conclusion
Analyse des critères
Economique
Sociétal
Environnemental
26Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Environnemental évaluation des émissions de GES
BtL(Eucar-Concawe)
Estimation totale
g CO2eq/ MJ produit
Récupération rémanents et prétraitement
0,8
Transport (route) 2,9
Gazéification et Conversion FT 0
Distribution diesel et stockage 1,1
TOTAL Emissions GES 4,8
Le transport est le principal poste d’émission de GES dans la production de BtL.
Hypothèses :–Ressource type rémanents de peupliers et saules, collectés et transformés en plaquette. –Installation de 200 MWth (42 t/h).–Transport de la biomasse par véhicules diesel sur une distance de 50km.–Transport du carburant de l’installation à la raffinerie (ou dépôt) par véhicules diesel sur une distance de 150km puis de la raffinerie à la station service sur une distance de 150 km également (300 km total).
27Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
•Grande installation – de capacité 87,5 t/h– Distance ressource biomasse : 150km– Distance distribution : 200km
•Petite installation – Capacité 9,5t/h– Distance ressource biomasse : 80km– Distance distribution : 200km
Environnemental évaluation des émissions de GES
Une analyse comparative via le modèle GEMIS a permis de mettre en évidence l’impact du transport lié à l’approvisionnement.
28Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Environnemental résultats
Emissions GES phase exploitation
0
1
2
3
4
5
6
7
Petite installation Grande installation
Autre
Raffinage
Electricité
Sylviculture
Metallurgie
Transport autre
Transport biomasse
gCO2eq
Produire du BtL via un site « local » entraine une réduction des émissions de GES par site, de façon intuitive, mais aussi par MJ.
Par MJ de biocarburant
T de CO2eq à
l’année
Sans construction Avec construction
Petite Grande Petite Grande
Transport 1 815 22 159 1 827 22 277
Autres 549 5 852 1 799 17 452
TOTAL 2 364 28 011 3 627 39 729
Par production annuelle d’un site de production
29Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Synthèse - Conclusion
Contexte - Enjeux stratégiques
Méthodologie-Critères retenus
Synthèse - Conclusion
Analyse des critères
30Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Synthèse
Au-delà, de critères de coûts de production et d’émissions de GES, plus d’une dizaine de critères sont susceptibles de caractériser un site de production de BtL
Le choix de la région et la capacité du site de production de BtL ont un impact fort sur la structure du coût total de production de BtL
Un approvisionnement à proximité du site de production de BtL conduit à doubler le nombre d’emplois de l’installations
A volume produit équivalent, le nombre d’emplois local sera plus important pour une petite capacité qu’une grande
Au niveau environnemental, un gain devrait être escompté en déployant des petites installations au lieu d’une grande, pour un même volume produit
Un site de petite capacité avec un approvisionnement local entraine : un surcoût qui n’apparaît pas rédhibitoire des bénéfices au niveau émissions de GES et d’emplois créés (voire maintenus)
31Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
•Approche seulement économique (un industriel): – si le gisement d’une région le permet, une grande installation est la
meilleure solution. Cependant, peu de régions ont un gisement suffisant pour alimenter une grande capacité.
– Sans contrôle, l’industriel se tournera probablement sur l’importation d’une biomasse internationale moins chère, quitte à choisir un emplacement proche d’un port et changer sa chaîne directe de production (décentralisation du traitement).
– il est difficile d’analyser le véritable surcoût, dans la mesure où il n’existe pas à l’heure actuelle de prix de marché en dehors de celui du diesel (aucune installation BtL industrielle existante).
Synthèseconclusion
•Approche de développement (une collectivité): – il faut réaliser un arbitrage entre surcoût entraîné et emplois
supplémentaires, ceux-ci entraînant nécessairement des retombées économiques pour la région (impôts fonciers) et pour l’Etat (TVA, cotisations, etc.)
– d’autres externalités entrainées par la création d’emplois ne sont pas prises en compte :
• Lien social, reconversion de bassin d’emplois.• Surveillance des forêts, prévision d’incendies• Entretien du paysage, développement du tourisme.
32Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
•Autres critères à quantifier : bilan énergétique, pollution locale, etc.
– Définir plus en détails les types d’installations (i.e. technologie employée pour déterminer les coûts réels d’exploitations et d’investissement).
– Se focaliser seulement sur certaines régions
Synthèseprochaines étapes
•Déterminer plus en détail pour une région choisie, le niveau de concurrence des autres filières sur le gisement bois.
•Evaluer les retombées économiques des emplois créés pour la région en terme d’impôts, TVA, etc. ainsi que via l’effet chantier.
•Confronter les résultats de l’étude au niveau méthodologique et des premiers résultats avec des experts des externalités (i.e. G.Rotillon)
33Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Questions et commentaires
Merci de votre attention
34Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Régions et départements
Surface région (1)Gisement
disponibleMasse
surfacique
Rayon d'approvisonnemet pourune capacité de 87,5t/h
(MHa) (tonne sèche) (t/km²) 700 000
Alsace 0,828 385 000 46,498 219,0
Franche-Comté 1,620 363 703 22,448 219,3
Bourgogne 3,158 1 156 000 36,603 246,8
Limousin 1,694 585 000 34,530 254,1
Auvergne 2,601 834 500 32,080 263,6
Lorraine 2,355 624 500 26,521 277,7
Rhône-Alpes 4,370 1 174 500 26,878 288,0
Centre 3,915 788 500 20,140 332,7
Aquitaine 4,131 762 500 18,459 126,4
Champagne-Ardenne
2,561 447 000 17,457 357,4
Nord - Pas-de-Calais
1,241 211 000 16,997 362,2
Midi-Pyrénées 4,535 738 500 16,285 370,0
Corse 0,868 131 500 15,150 383,6
Languedoc-Roussillon
2,738 388 500 14,191 396,3
Basse-Normandie 1,759 249 500 14,185 396,4
Bretagne 2,721 227 000 8,343 516,9
Poitou-Charentes 2,581 172 500 6,683 577,5
Île-de-France 1,201 78 500 6,535 584,1
Haute-Normandie 1,232 45 000 3,653 781,1
PACA 3,140 96 000 3,057 853,9
Pays de la Loire 3,208 63 000 1,964 1065,5
Picardie 1,940 14 500 0,747 1727,0
Métropole 54,397 8 843 000 16,257 370,3
35Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Scénarios retenus
– Scénario France et Europe : BAU : scénarii de référence AIE et DGEMP, prend les politiques prise jusqu’à mi 2008 (grenelle non pris en compte). On a cependant pris 10% d’intégration de biocarburant à horizon 2020.
– Scénarii monde :
• BLUE : Scénario qui repose sur 50% de réductions des GES (facteur 2) à horizon 2050. Nécessite énormément d’investissements dans les nouvelles technologies.
• ACT : Stabilisation des émissions énergétiques d’ici 2050, au même niveau que 2005. Appel aux technologies existantes optimisés.
36Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Suivant la part du BtL dans le biodiesel et le prix du baril de brent, en 2020 une réduction de facture énergétique de 136 millions d’euros à 1 milliard 300 millions d’euros.
Contexte En terme de réduction de facture énergétique
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130
30%
20%
10%
5%
Réduction de facture énergétique (€)
Prix du baril ($)
37Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Impact de la baisse d’une capacité
Alsace Capacité de référence
14,5 22 43,5
Coût de production
1,22€/l 1,65€/l
+37%
1,52€/l
+24%
1,35€/l
+10%
Emploi local 889 245 334 547
Coût relatif en plus.
- 12,3M€ 13M€ 11M€
Surcoût par emplois créés
- 40 933€ 31 927 € 16 659€
Pour l’Alsace, baisser la capacité de moitié de l’installation de référence entraînera un surcoût de 11M€/an mais augmentera l’effet de création d’emploi.
Picardie Capacité de référence
14,5 22 43,5
Coût de production
1,91€/l 1,93€/l
+1%
1,86€/l
-2%
1,83€/l
-4%
Emploi local 902 248 337 553
Coût relatif en plus.
- 0,53M€ -2M€ -6M€
Surcoût par emplois créés
- 2145€ -5 725 € -11 547€
38Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Sociétal synthèse
•Les emplois indirects et induits augmentent le nombre d’emplois, ce dernier au niveau local permet une augmentation d’emplois de 27% pour la grande capacité jusqu’à 34% pour une petite.
•Si on considère l’emploi lié à l’approvisionnement, le niveau d’emplois directs double.
•A volume équivalent, plusieurs petites installations créeront plus d’emplois.
39Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Economique surcoût vs capacité installation
0
2
4
6
8
10
12
0 20 40 60 80 100
Midi-Pyrénées
Alsace
Île-de-France
Capacité
(t/h)
Surcoût(M€)
Grande capacité
Surcoût = V total produit/an x (Cprod capacité visée - Cprod capacité de référence )
Un surcoût par rapport à une grande capacité d’autant plus important que la région est boisée.
40Institut de Technico-Economie des Systèmes Energétiques
Autres critères
Critères
Thème Grande Petite Explications
Cadre de vie
Impact visuel
--- -Une grande installation aura un impact visuel plus important
Impact sonore - - Equivalent
Trafic routier-- - La grande installation entraine un trafic routier plus
important.
Risques+ + Au niveau du risque, les mêmes niveaux sont
attendus.
Inplantation
Disponibilité surface
-- - Une petite installation occupera moins de surface.
Synergie
+ - Une grande installation bénéficierait de synergies avec des raffineries qui traitent des volumes équivalents. Une petite installation ne bénéficierait pas de synergies
Infrastructure existantes + -