ECOLE NATIONALE POLYTECHNIQUE Laboratoire de Valorisation des Energies Fossiles

15eme journée de l’énergie

14 Avril 2011, Siège SH (Hydra)

Thème : Le futur d’un monde sans pétrole. Sujet : Le charbon un second souffle après le déclin du pétrole ?

Auteurs : Zellagui Sami –Merabti Rafik – Bakir Ali

Pr Chems Eddine.Chitour Laboratoire de Valorisation des Energies Fossiles Ecole Nationale Polytechnique ( 10 avenue H.Badi BP 182 Harrach Alger).

حیث .الفحم ھو الوقود األحفوري األكثر وفرة، فإن الغرض من ھذه الدراسة ھو وصف للحالة الراھنة في العالم :ملخص 2030سنتطرق لحالة االحتیاطیات، اإلنتاج واالستھالك في جمیع أنحاء العالم والدول الكبرى، ثم إسقاط ھذه المعطیات حتى

یستخدم على الرغم من المشاكل التي یسببھا للبیئة ، و ھذا ما یقودنا إلى الحدیث عن ھو تماما ما زال. والسیناریوھات المتوقعة .الحلول الكفیلة للحد من األخطار الناتجة عن استعمالھ

Résumé: Le charbon est le combustible fossile le plus abondant, le but de cette étude est la description de la situation mondiale actuelle. Nous décrirons l’état des réserves, la production et la consommation à l’échelle mondiale et pour les pays principaux ; ensuite une projection 2030 et les scénarios prévus. Son utilisation est encore aujourd’hui très répondue malgré les problèmes qu’il pose à l’environnement qui nous mène à parler sur les solutions proposées.

Summary: Coal is the most abundant fossil fuel; the purpose of this study is the description of the current world situation. We describe the status of reserves, production and consumption worldwide and the major countries, then a projection 2030 and anticipated threats. Its use is still quite answered despite the problems it poses to the environment that leads us to talk about solutions.

1-Introduction:

Le charbon est un terme générique qui désigne un ensemble de combustibles solides de compositions et de pouvoir calorifiques très variés. Ces combustibles ont en commun une origine végétale et quatre composants en proportion variable : une matière carbonée, de l’eau, des gaz et une phase pierreuse.

Le charbon provient de l’accumulation de matière végétale de nature variable : fougères arborescentes de la forêt houillère, spores, mangroves, algues, déposée sur place (bassins autochtones) ou après transport (bassins allochtones). Ces bassins sont soit des zones Figure1 : Composition de charbon marécageuses (tourbières actuelles), soit des lacs, soit des zones deltaïques, qui se sont enfoncés régulièrement, permettant à la forêt de continuer à prospérer sur de longues périodes.

Les sédiments ont été enfouis

jusqu’a des profondeurs variables de quelques 100 m pour les lignites, jusqu’à plusieurs kilomètres pour les anthracites. Durant cet enfouissement le carbone organique s’est transformée en carbone minéral par action des micro-organismes (carbonatation), l’eau a été expulsée en forte proportion et la roche s’est indurée.

Figure2 : Formation de charbon Depuis des siècles, l’Homme exploite le charbon, et les premières traces de son

utilisation en tant que combustible remontent au XIIème siècle. Véritable moteur de la révolution industrielle, le charbon a modifie le cours de l’histoire de la Grande-Bretagne, puis du monde entier. Aux Etats-Unis, la première centrale électrique a charbon, la centrale de Pearl Street, a été installée en bordure de l’East River, à New York, en septembre 1821. Peu de temps après, le charbon alimentait la majorité des centrales électriques de la planète

2-Techniques de production (exploitation) de charbon :

L’expression « technologies du charbon propre » sert à décrire les techniques employées pour réduire l’empreinte écologique des centrales au charbon. Il s'agit normalement de certains procédés de combustion ou de gazéification. De plus, il existe des technologies dites « habilitantes », comme le captage et les stockages du carbone, l’oxy-combustion, la

cogénération (production simultanée de chaleur et d’électricité) et l’épuration du charbon en amont, qui font partie des technologies du charbon propre bien que leur champ d'application ne se limite pas aux seules centrales au charbon. [1] Technologie de la combustion :

La plupart des centrales au charbon actuelles produisent de l’électricité en brûlant directement du charbon pour produire de la vapeur, laquelle fait tourner des turbines qui entraînent une génératrice électrique (voir la figure 1 de l’annexe). Face aux préoccupations environnementales grandissantes et à la nouvelle réglementation des gaz à effet de serre, les efforts d’amélioration de la technologie de la combustion ont surtout porté sur le rendement du cycle et la réduction des émissions.

Il y a deux grands types de centrales à combustion :

1. Centrales au charbon pulvérisé (CP) : Réparties en trois catégories selon leur cycle de vapeur sous-critique (les plus courantes et les moins performantes), supercritique et ultra-supercritique (les moins courantes et les plus performantes).

Leur rendement est directement proportionnel à la température et la pression de la vapeur. La centrale au CP à cycle de vapeur supercritique a maintenant la cote en Asie et en Europe. 2. Centrales à lit fluidisé (LF) : fonctionnent à biomasse et d’autres combustibles résiduaires 800-900°C et brule du charbon maigre, Les petites centrales à LF de moins de 300 MW ont donné de bons résultats là où on trouve des combustibles appropriés. [2]

(Source : Ressources naturelles Canada 2005).

Technologie de la gazéification : À température et pression élevées, la gazéification du charbon est une réaction entre le

charbon, la vapeur et l’air (ou de l’oxygène pur) qui produit un gaz de synthèse brut (un gaz de synthèse est un composé d’hydrogène, de monoxyde de carbone et d’impuretés). Dans une centrale à gazéification intégrée à un cycle combiné (GICC) (voir la figure 2 de l’annexe), un mélange de charbon pulvérisé et d’oxygène est transformé par un gazogène en gaz de synthèse, lequel chaleur, puis dans un épurateur au sortir duquel il se détend et est brûlé pour produire de l’électricité. Pour produire de l’électricité additionnelle, on achemine les gaz d’échappement de la turbine dans un générateur vapeur à récupération de chaleur (GVRC) qui récupère la chaleur perdue.

Des centrales à GICC de taille commerciale existent déjà en Europe et aux États-Unis, mais il reste des problèmes en ce qui concerne leur coût, leur fiabilité, leur adaptabilité à différents types de combustible, la démonstration de la réaction de conversion du monoxyde de carbone en hydrogène et la mise au point à grande échelle de la technologie des turbines à hydrogène et des piles à combustible.

Technologies habilitantes

Les technologies habilitantes peuvent grandement réduire l’empreinte écologique d’une centrale au charbon. Ainsi, la technologie du captage et du stockage du carbone (CSC) permettrait en principe d’éliminer les émissions de dioxyde de carbone après la combustion (surtout dans les centrales à gazéification). Toutefois, la technologie CSC pose des défis énormes sur les plans technique, économique et réglementaire. [3]

Centrale du charbon classique

Figure3 : Centrale Classique de charbon

3-Réserves de charbon :

Les réserves de charbon sont disponibles dans presque tous les pays dans le monde entier, avec des réserves récupérables dans environ 70 pays. Les plus grandes réserves sont aux Etats-Unis, la Russie, la Chine et l'Inde. Il a été estimé qu'il ya plus de 847 milliards de tonnes de réserves prouvées de charbon dans le monde entier. Cela signifie qu'il ya suffisamment de charbon pour nous la dernière autour de 119 ans au rythme actuel de production. En revanche, prouvées de pétrole et de gaz sont équivalentes à environ 46 et 63 ans, niveaux de production actuels. [4]

Réserves de charbon (2007, 2008,2009) en millions de tonnes. Pays Réseves2007

(106 tonnes) Réserves2008 (106 tonnes)

Réserves2009 (106 tonnes)

Taux de participation 2009

USA 242721 238308 238308 28,9% Allemagne 6708 6708 6708 0,80% Pologne 7502 7502 7502 0,90% Russie 157010 157010 157010 19% Af.d sud 48000 30408 30408 3,70% Chine 114500 114500 114500 13,9% Inde 56498 58600 58600 7,1% Australie 76600 76200 76200 9,2% Monde 847488 826001 826001 100% Tableau.1 (Réserves de charbon en millions de tonnes) [5].

Source: (BP Statistical Review of World Energy June 2010)

Figure4: Répartition des réserves dans le monde 2009

Figure5: Répartition des réserves par région[6] . Source: (World coal association)

La figure ci-dessus représente la réparation des réserves de charbon dans les différentes régions on comparons avec les autres énergies fossiles.

2-Production o Production du Charbon dans le monde et quelques pays :

Alors que la concurrence du pétrole et du gaz naturel avait limité son expansion au cours des trois dernières décennies, les années 2000 sont marquées par un accroissement sans précédent de la production mondiale de charbon, avec un taux de croissance annuelle moyen de 4,8 % sur la période 2000-2007.

En 2008, la production mondiale a atteint 6,8 Gt. Alors que la production des pays de l'OCDE s'accroît faiblement depuis 2000 - seuls les États-Unis et l'Australie ont des hausses significatives -, celle des pays asiatiques émergents décolle.

Depuis 2000, la Chine a doublé sa production de charbon et l'Inde, bien qu'à un autre niveau, l'a accrue de 45 %. À eux seuls, les deux pays sont responsables des trois quarts de l'accroissement de la production mondiale. Autre pays asiatique à mentionner : l'Indonésie qui, en l'espace de sept ans, a plus que triplé sa production. La Chine est de loin le premier producteur mondial avec 42 % des volumes extraits. Les États-Unis se placent en deuxième position avec 18 %.Viennent ensuite l'Australie (6,6 %), l'Inde (5,8 %), la Russie (4,6 %), l'Indonésie (4,2 %) et l'Afrique du Sud (4,2 %).Ces sept premiers producteurs représentent 85 % de la production mondiale.

Au premier semestre 2009, face à la baisse de la demande consécutive à la crise, la production de charbon a été réduite et de nombreux projets de développement de capacités ont été différés.[7]

Production de charbon entre 1992 et 2009 en millions de tonnes éq pétrole 1 tonne équivalent pétrole (tep) = 1,5 tonnes de charbon

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 World 2173,1 2115,3 2170,5 2239,1 2276,3 2276,3 2295,8 2226,8 2225,9 Chine 560,9 580,4 624,7 686,3 703,2 690,0 628,7 645,9 656,7 USA 905,0 857,7 937,6 937,1 965,1 988,8 1013,8 998,3 974,0 Russie 148,4 135,1 121,2 118,5 114,2 109,3 103,9 112,1 116,0 Pologne 65,0 57,3 53,5 42,6 39,3 37,3 36,0 30,0 38,5 Inde 104,4 108,2 109,8 117,7 126,7 126,3 126,5 124,4 132,2 Germany 93,3 83,7 77,8 74,6 70,0 66,9 61,3 59,4 56,5 Australie 120,0 121,1 123,3 129,4 133,9 148,3 149,8 160,8 166,3 UE 309,8 288,2 266,1 267,0 264,0 256,4 229,2 216,7 206,6 A.du sud 100,0 103,5 111,1 116,9 116,9 124,6 127,1 125,6 126,6 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 World 2346,7 2358,1 2521,8 2732,0 2884,2 3036,3 3149,5 3336,9 3408,6 Chine 697,6 733,7 868,4 1012,1 1120,0 1205,1 1282,4 1414,5 1552,9 USA 590,3 570,1 553,6 572,4 580,2 595,1 587,7 596,9 539,9 Russie 122,6 117,3 127,1 131,7 139,2 145,1 148,2 152,8 140,7 Pologne 40,7 37,8 43,3 44,4 44,2 49,1 50,0 58,8 56,4 Inde 133,6 138,5 144,4 155,7 162,1 170,2 181,0 194,3 211,5 Germany 54,1 55,0 54,1 54,7 53,2 50,3 51,5 47,7 44,4 Australie 179,9 184,5 190,1 198,8 206,5 211,0 218,5 219,9 228 UE 205,1 202,5 201,2 196,3 188,4 181,8 178,0 171,5 158,4 A.du sud 126,1 124,1 134,1 137,2 137,7 138,0 139,6 141,1 140,9

Tableau.2 : production de charbon dans le monde entre 1992 et 2009 Mtpe[8].

Source: (BP Statistical Review of World Energy June 2010)

o Production par région :

Figure6: Répartition de la production par région[8]. Source: (BP Statistical Review of World Energy June 2010)

USA, Chine, UE :

Figure7 : Production de charbon en Chine ,USA et UE

Australie, Inde, Afrique du sud, Allemagne,pologne, Russie :

Figure8 : Production de charbon en Russie,Pologne,Allemagne et l’Inde

Le monde :

Figure9: Production mondial de charbon

La production du charbon mondiale a grandi par 2,4% en 2009, remarquons qu’elle continue d’augmentée depuis 2002.

Figure10 : Taux de participation des différents pays Tableau3 : taux de production entre 2009 et 2008

4-Consommation du charbon

o Consommation par pays :

Consommation de charbon entre 1992 et 2009 en millions de tonnes éq pétrole .

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 World 2188,54 2202,29 2214,05 2267,41 2335,94 2315,66 2260,77 2248,94 2337,64

Chine 573,5 610,6 648,2 694,6 729,4 700,2 651,9 656,2 667,4

USA 481,9 499,8 501,7 506,2 529,2 540,4 545,7 544,9 569,0

Russie 154,7 140,8 126,4 119,4 116,1 107,1 100,7 101,0 105,2

Pologne 73,0 74,0 72,3 71,7 73,2 70,1 63,8 61,0 57,6

Inde 108,2 112,5 115,8 125,0 134,4 135,9 136,1 135,8 144,2

Germany 104,4 97,9 95,6 90,6 89,9 86,8 84,8 80,2 84,9

Australie 37,9 38,2 39,0 40,4 42,0 44,1 45,8 46,0 46,7

UE 390,1 366,0 358,2 354,9 350,4 334,5 323,5 306,1 315,3

A.du sud 67,3 69,8 73,6 77,4 81,7 84,3 83,4 82,3 81,9

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

World 2348,7 2403,1 2595 2764 2903,9 3039,1 3184,1 3286,4 3278,3 Chine 681,3 713,8 853,1 983,0 1100,5 1215,0 1313,6 1406,1 1537,4

USA 552,2 552,0 562,5 566,1 574,2 565,7 573,3 564,1 498,0

Pays Changement 2008 vers 2009

Chine 9,2% USA -9,3% Australie 3,7% Inde 8,4% Russie -8,1% A.du sud -0,7% Pologne -6,6% Allemagne -6,7% UE -5,6%

Russie 102,4 103,0 104,0 99,5 94,2 96,7 93,5 100,4 82,9

Pologne 58,0 56,7 57,7 57,3 55,7 58,0 57,9 56,0 53,9

Inde 145,2 151,8 156,8 172,3 184,4 195,4 210,3 230,9 245,8

Germany 85,0 84,6 87,2 85,4 82,1 83,5 85,7 80,1 71,0

Australie 48,2 51,0 49,8 52,7 53,6 55,6 54,2 51,4 50,8

UE 315,5 314,0 323,9 318,8 310,1 317,3 316,7 293,8 261,3

A.du sud 80,6 83,5 89,3 94,5 91,9 93,8 97,7 102,8 99,4

Tableau.4 production de charbon dans le monde entre 1992 et 2009 en Mtpe[8]

Source: (BP Statistical Review of World Energy June 2010)

La consommation mondiale de charbon a diminué d'un peu moins de 0,5% en 2009 par rapport à l'année 2008 qui détient le record de consommation de ce combustible fossile. Ce modeste recul n'est toutefois pas homogène suivant les régions du monde : les premières puissances économiques de demain comme la Chine et l'Inde s'appuient fortement sur le charbon pour se développer.

o Consommation par région :

Figure11: Répartition de la consumation par région[8] .

Source: (BP Statistical Review of World Energy June 2010)

Le monde

Figure12 : Consommation mondial de charbon

USA, Chine, Union Européen :

Figure13 : Consommation de charbon en Chine,USA et UE

Australie, Inde, Afrique du sud, Allemagne,pologne, Russie :

Figure14 : Consommation de charbon en Russie, Pologne, Allemagne et l’Inde.

Figure15 : Taux de participation des différents pays Tableau : taux de consommation

Pays Changement 2008 vers 2009

Chine 9,6% USA -11,5% Australie -0,9% Inde 6,8 % Russie -17,2% A.du sud -3% Pologne -3,5% Allemagne -11,1 UE -10,8%

5-Prix du charbon :

Le charbon a toujours été bon marché comparativement aux autres énergies fossiles. Même si c'est lui qui a enregistré la plus forte progression de prix entre 2003 et 2008 avec une multiplication par près de 5, il reste moins cher que le pétrole ou le gaz.

A partir de fin 2008 et 2009, la tendance s'est inversée. La baisse de la demande de gaz due à la crise, simultanée à une offre abondante, a fait chuter les prix du gaz de manière importante. Ainsi, l'écart de prix gaz/charbon se resserre fortement, faisant perdre au charbon sa compétitivité par rapport à son principal concurrent pour la production électrique. Les opérateurs qui le peuvent vont avoir tendance à préférer utiliser du gaz qui, par ailleurs, offre l'avantage d'être moins émetteur de CO2 . Ceci pèse à la baisse sur les prix du charbon. Par ailleurs, la chute des prix est également due à la baisse de la demande induite par la crise économique. [9]

La figue ci-dessus presente les prix du charbon(example :charbon australlian on comparant avec d’autres energies fossiles).

Figure16 : Évolution des prix des énergies fossiles

(source : IFP Energies nouvelles, base Platt's)

Cout de la production d’électricité à partir du charbon:

Selon des études réalisées par la Commission européenne, le MIT et le US Congressional Budget Office, les centrales au charbon fournissent l'électricité à un coût inférieur à celui des centrales nucléaires ou au gaz. Ceci est également confirmé par des études de coûts actualisés de production, telles que celle menée régulièrement par l'Agence internationale de l'énergie (AIE), qui tient compte de tous les coûts sur la durée de vie des centrales électriques.

L'avantage du charbon est encore plus grande par rapport à l'énergie renouvelable. L'AIE et la Commission européenne des études montrent que les coûts de l'éolien onshore entre US $ 50 et US $ 156 par MWh et le photovoltaïque solaire entre US $ 226 à US $ 2031. Dans certains endroits, des ressources hydro peut produire de l'électricité à un coût comparable à celui du charbon, mais les estimations varient grandement en fonction des conditions géographiques et le prix final peut être aussi élevé que 240 $ US et de 262 $ par MWh. In comparison, electricity from coal costs between

US$56 to US$82 per MWh. En comparaison, les coûts d'électricité à partir du charbon entre US $ 56 à US $ 82 par MWh.[10]

Tableau : Prix de la production d’électricité en US $

Source: AIE, Coûts prévisionnels de production de l'électricité, 2010

6-Avenir de charbon :

Scénario AIE :

Production du charbon d’ici 2100 :

La figure suivante présente un résumé de la production mondiale de charbon passé et l'avenir de l'énergie termes basés sur une analyse détaillée pays par pays. Cette analyse révèle que le charbon mondiale la production peut encore augmenter au cours des 10-15 prochaines années d'environ 30 pour cent, principalement en raison par l'Australie, la Chine, l'ex-Union soviétique (Russie, Ukraine, Kazakhstan) et Afrique du Sud. La production sera alors atteint un plateau et finira par diminuer par la suite. La croissance de la production possible jusqu'en 2020 environ en fonction de cette analyse est en ligne avec les deux scénarios de la demande de l'Agence internationale de l'énergie (AIE) dans l'édition 2006 du monde Perspectives sur l'énergie. Cependant, l'évolution projetée au-delà de 2020 est uniquement compatible avec les le scénario de l'AIE politique alternative dans laquelle la production de charbon est limitée par la politique climatique mesures alors que le scénario de référence de l'AIE suppose en outre augmenter la consommation de charbon (et production) au moins jusqu'en 2030. [11]

Figure17 : la production mondiale possible du charbon par région[10].

USA : Les Etats-Unis sont le second producteur mondial avec plus d’un milliard de tonnes par an. Ils ont également les réserves les plus importantes avec 240 milliards de tonnes, soit l’équivalent théorique de 250 ans de productions. Ces chiffres sont trompeurs cependant car la qualité de ce charbon est très inégale et si la production américaine continue à augmenter en volume, elle décroît en valeur énergétique.

Chine : La majorité des ressources charbonnières chinoises se trouvent dans le nord et le nord-est du pays et leur extraction est extrêmement rapide par rapport aux réserves officielles, ce qui suggère un pic de production relativement précoce suivi d’un déclin rapide. Les estimations varient selon les auteurs entre 2015 et 2032, et cela dans un contexte où la Chine est contrainte par son expansion économique d’importer des quantités toujours croissantes de charbon.

Russie : La mauvaise qualité des données relatives aux réserves russes, et les difficultés d’exploitation d’une grande partie d’entre elles, rendent difficile de prédire la production future du pays. Il semble qu’elle repose sur la mise en exploitation des gisements sibériens, de médiocre qualité et situés loin des centres urbains

Inde : Les réserves indiennes, situées pour l’essentiel dans l’est du pays, ont été révisées à la hausse récemment, passant de 12.6 milliards de tonnes à 90 milliards de tonnes en 2005. Elles ont été ramenées à 56 milliards de tonnes en 2007. Les réserves indiennes sont de médiocre qualité et contiennent une grande quantité de cendre, ce qui les rend impossibles à exporter et engendre une importante pollution. Même si théoriquement l’Inde a 200 ans de réserves devant elle, le caractère incertain des chiffres officiels, le manque d’infrastructures et la faible productivité des mines rendent leur exploitation délicate au mieux.

Australie : La plus grande partie des réserves australiennes se trouvent sur la côte orientale du pays. Elles sont évaluées à 86.5 milliards de tonnes et devraient suffire aux besoins du pays dans un avenir prévisible. Il n’est pas certain qu’elle puisse satisfaire les besoins croissants d’économies asiatiques déjà largement importatrices.

Europe : L’Europe a longtemps été le premier producteur mondial de charbon et a en grande partie fondé sa réussite sur cette source d’énergie. Ses réserves sont cependant largement épuisée et sa production marginale sauf pour ce qui concerne la lignite allemande, de très mauvaise qualité et qui ne peut être exploitée que sur place. Même dans ce domaine, les réserves ont été régulièrement revues à la baisse, passant pour l’Allemagne de 55 milliards de tonne en 1990 à 6.6 milliards de tonne en 2002.Ce qui reste de la production européenne ne peut que diminuer au cours des décennies à venir.

Scénarios prévus :

Trois scénarios :

Heinberg conclut que le charbon est suffisamment abondant pour avoir un impact conséquent sur le climat mais ne l’est pas assez pour remplacer durablement les autres énergies fossiles une fois qu’elles auront commencé à décliner. Dans ce contexte il envisage trois scénarios tout en étant conscient que la réalité sera plus complexe et différenciée.

Business as usual

Dans ce scénario, nous exploitons nous ressource aux maximum, sans prendre aucune mesure autre que symbolique pour compenser leur déclin et lutter contre l’effet de serre. Cherchant à maximiser la croissance nous brûlons des quantités toujours plus grandes de charbon en espérant dégager suffisamment de ressources pour financer une future transition.

Après 30 ans les énergies renouvelables représentent 5% de l’énergie mondiale, la part du nucléaire aura quadruplé après entre 3 et 9 trillons de dollars d’investissement. Il fournira alors 12% de l’énergie mondiale. Au fur et à mesure que le pétrole deviendra plus rare et plus cher, il sera remplacé par des dérivés du charbon. Les véhicules électriques deviendront plus nombreux, augmentant la demande d’électricité, et donc de charbon.

Le marché du charbon deviendra plus intégré et le charbon lui-même plus cher du fait de la hausse des coûts de transports et d’une demande croissante Les mêmes coûts de transports engendreront une relocalisation de l’industrie au profit des pays développés.

Des pénuries de charbon provoqueront de graves problèmes économiques en Chine et en Inde mais les industries occidentales connaîtront une prospérité relative... pour un temps.

Après 2020 la stagnation puis le déclin de la production de charbon, combinée avec le déclin accélérée de la production de gaz et de pétrole touchera les économies occidentales, accélérant la transition vers les technologies de gazéification et de liquéfaction du charbon. Toutes les voitures seront alors électriques et les avions fonctionneront à l’essence synthétique. Le trafic sera cependant très réduit du fait de pénuries chroniques. Les coupures de courant deviendront de plus en plus fréquentes même dans les pays développés du fait des pénuries et du manque de moyens pour entretenir les infrastructures.

Le niveau de vie baissera alors de manière dramatique tandis que les équipement publics se délabreront faute d’entretien.

Entre 2030 et 2040, le commerce du charbon cessera presque totalement et la production de pétrole sera devenue marginale et essentiellement consommée sur place. Les investissements dans les énergies renouvelables seront devenus impossibles, faute de moyens. Les infrastructures mal ou pas du tout entretenues s’effondreront tandis que le manque de carburant bloquera les communication. Les coupures d’électricités deviendront la norme et l’activité industrielle disparaîtra progressivement. Seules les nations disposant de ressources fossiles ou d’une solide agriculture de subsistance pourront survivre. Partout ailleurs, l’ordre social disparaîtra et les gouvernements cesseront de fonctionner.

La solution propre

Ce scénario est identique au précédent sauf que les gouvernements s’entendent pour lutter efficacement contre l’effet de serre en investissant massivement dans la séquestration du CO² et les centrales IGCC.

Le coût de ces investissements empêche le développement du nucléaire, dont l’importance ne fait que doubler, et des énergies renouvelables. Le prix de l’électricité augmente beaucoup plus rapidement que dans le premier scénario mais l’évolution générale est la même, l’épuisement des ressources fossiles se poursuivant au même rythme.

Le coût de la lutte contre l’effet de serre associé aux effets du pic pétrolier engendre une longue stagnation économique. La Chine, qui souffre également des pénuries énergétiques chroniques est particulièrement touchée, de même que l’Inde.

Les centrales IGCC et les technologies de séquestration commencent à fonctionner vers 2020 et la production de charbon, qui avait décliné, recommence à augmenter. Le coût de la séquestration est tel que l’énergie nette disponible pour la société continue à diminuer. Les transports deviennent problématiques car le pétrole est de plus en plus rare et les capacités de production d’essence synthétiques restent limitées.

Les difficultés énergétiques de la société s’aggravent, le charbon n’arrivant pas à prendre le relais du pétrole avant son propre pic. Quand l’infrastructure du charbon propre est finalement opérationnelle, la production entre en déclin. Les pénuries se généralisent et la quantité d’énergie nette disponible pour la société ne cesse de baisser. Il est alors trop tard pour investir massivement dans les énergies renouvelables. Les coupures d’électricités deviennent la norme et l’activité industrielle disparaît progressivement. Seules les nations disposant de ressources fossiles ou d’une solide agriculture de subsistance peuvent survivre. Partout ailleurs, l’ordre social disparaît et les gouvernements cessent de fonctionner.

La transition

Dans ce scénario, la planète entière se mobilise pour faire face à l’épuisement des ressources. Les différents gouvernements planifient un abandon progressif des ressources fossiles et de la croissance économique. Ceci implique non seulement une réduction forcée de notre consommation d’énergie mais aussi un retour à une organisation sociale plus adaptée à nos nouvelles ressources.

Nos capacités d’investissement sont orientées vers des activités de production plus élémentaires, ce qui, dans certains pays peut signifier un retour à l’agriculture de subsistance et l’inversion de l’urbanisation.

Le système de production et de distribution de l’électricité est décentralisé et de plus en plus largement alimenté par des ressources locales et renouvelables. L’électricité est rationnée pendant la phase de transition, de même que l’acier qui doit être utilisé principalement pour construire des voies ferrées plutôt que des bâtiments ou des automobiles. L’essence est réservées aux transports publics et les voyages aériens sévèrement limités.

L’énergie nucléaire est abandonnée sur une durée de 30 ans, les réserves d’uranium s’épuisant rapidement. Les jeunes sont incités à se diriger vers l’agriculture organique tandis que l’agriculture industrielle est découragée.

Cette politique se traduira au départ par une grave crise économique mondiale et un fort taux de chômage qui devra être compensé par une forte solidarité locale. Les gouvernements investissant 10% du PIB dans les énergies renouvelables, il restera peu de ressources pour le reste et le secteur financier se contractera sévèrement. De nombreuses industries disparaîtront. Dans l’ensemble l’économie subira une réorientation similaire à celle qu’a connu l’économie américaine pendant la Seconde Guerre Mondiale. [12]

Scénario fil de l’eau (jusqu'à 2030) :

Figure18 : Projection de la production et de la consommation de charbon à 2030 en Mtep

De ce fait, le monde ne constituant qu’un segment de la consommation énergétique mondiale, nous laisse prévoir un scénario « fil de l’eau ». Ce scénario laisse croire que la consommation de charbon ne cessera de croître. Représentent une consommation de charbon entre 2009 et 2030 comprise entre 3,4 et 4,8 Gtep en moyenne 4,1 Gtep.

Exemples de quelques pays(Chine, USA) :

Figure20 : Projection de la production et de la consommation de charbon en Chine à 2030 en Mtep.

La consommation de charbon entre 2009 et 2030 comprise entre 1,55 et 4,8 Gtep en moyenne 4,1 Gtep.

7-Avantages et inconvénients du charbon :

*Les avantages :

C'est la seule forme d'énergie fossile qui est solide, Il est disponible dans de nombreux pays, Les gisements connus sont très importants, Il permet de produire du gaz de houille et un grand nombre de produits

Chimiques Le charbon peut être stocké en toute sécurité et peut être mis à profit pour créer de

l'énergie en cas d'urgence . Une source de financement stable. Les firmes qui s'installent dans un pays suivent une

logique d'investissement à long terme. Concrètement les investissements représentent 60% des flux financiers à destination des pays du Sud.

L'électricité produite à partir du charbon est fiable .

Une ouverture des marchés du Nord aux exportations du Sud qui suivent les flux des filiales implantées à l'étranger.

*Les inconvénients :

Charbon et l’environnement :

La combustion du charbon est très polluante. Comme le pétrole, le charbon contient du soufre, qui en brûlant donne de l’anhydride sulfureux SO2. Celui-ci s’oxyde dans l’atmosphère en acide sulfurique, irritant les poumons et responsable principal des « pluies acides » néfastes pour les forêts. La combustion du charbon dégage également des oxydes d’azote NOx. Il existe plusieurs procédés efficaces pour désulfurer et dénitrifier fortement les émissions de gaz de combustion du charbon. On agit en amont, avant la combustion, ou en aval, en traitant les fumées. Ainsi, en traitant les fumées, on sait réduire la proportion de SO 2 de 90 %, et celle de NOx de 80 %. Ces procédés sont peu à peu mis en place dans toutes les centrales à fioul et à charbon d’Europe, afin de répondre aux nouvelles normes européennes. Mais la combustion du charbon, comme celle du gaz et du pétrole, produit du dioxyde de carbone CO2, principal gaz à effet de serre. Et là, il n’y a pas de solution pour l’instant, même si des idées ont été avancées (injection de CO2 dans le sous-sol ou dans les grandes fosses océaniques ; multiplication des surfaces boisées pour en fixer une partie …).Les pays signataires du protocole de Kyoto, qui s’engagent à ramener leurs émissions de gaz à effet de serre à leur niveau de 1990, ne devraient sans doute pas développer leur consommation de charbon. Ceux qui refusent de faire un effort de réduction et qui s’autorisent à produire toujours plus de CO2 pour les besoins de leur croissance, vont sans doute l’accroître dans les années à venir. L’avenir du charbon est donc fortement lié à la volonté ou non de réduire les émissions de gaz à effet de serre, et à l’avancée des techniques de fixation du CO2 dans le sous-sol ou dans l’océan.

Figure21 : émission de CO2 (Lewis H.Ziska) [13]

Citons d’autres problèmes : C'est une énergie non-renouvelable et très couteuse à extraire. des limitations techniques, d’abord : le charbon ne peut pas être utilisé dans les

transports, sauf si l’on revient à la machine à vapeur ou, plus sérieusement, si l’on passe aux véhicules électriques ;

*Les solutions pour un charbon propre :

Innovation pour un charbon propre (la séquestration) :

La séquestration du CO2 est une nouvelle technologie qui nous offre la possibilité de capturer le CO2 des émissions polluantes et de le stocker de façon sécurisée. Nous appelons l’ensemble de la capture et stockage du dioxyde de carbone : CCS (de l’anglais Carbon Capture and Storage). L’objectif de cette technologie est de rendre possible l'usage de carburants fossiles tout en réduisant les émissions de CO2 dans l'atmosphère, et réduisant ainsi l’impact des gaz à effet de serre sur le changement climatique global. La période de stockage doit être assez longue afin de rendre cette technologie efficace. Pour le moment, les carburants fossiles sont les ressources principales d'énergie, et ils le seront pour le reste du siècle. Les carburants fossiles fournissent plus de 85 % de toute l’énergie primaire ; le reste est composé du nucléaire, de l'hydroélectricité et des énergies renouvelables (la biomasse commerciale, la géothermie, le vent et l'énergie solaire). Actuellement, les énergies renouvelables non hydrauliques fournissent moins de 1% de la demande d'énergie globale. Aujourd’hui, de nombreux efforts et investissements sont faits par beaucoup de pays pour augmenter la part des énergies renouvelables dans la production d'énergie et pour encourager les améliorations dans la conservation et le rendement énergétique des carburants fossiles ; par ailleurs, la confirmation du changement climatique mondial exigera de prendre des mesures significatives afin de développer la séquestration du CO2.

Figure22 : installation CCS

8-Applications et histoire de charbon :

Le charbon a été dans l'emploi comme combustible en Chine à partir de plusieurs siècles et a été explorée par les Britanniques seulement au 18ème siècle en retard. Chinoise du charbon utilisé pour le chauffage, l'eau bouillante, les armes de soudage et d'autres. Le charbon a été parmi les éléments qui ont été creusés à partir de la terre, comme il a été observé à faire plus hotness que celle de charbon de bois. Voyageur énormes et explorateur Marco Polo les a renvoyés comme des rochers noirs qui brûlent dans ses écrits qui a été rejeté par ses semblables qui l'indique comme une fantaisie. Plus tard dans l'Angleterre du 18ème siècle se sont concentré origine du fer et du charbon qui a commencé la révolution industrielle. Dans le même siècle, les gens ont commencé à l'utiliser à des fins diverses comme de l'eau bouillante, faire fonctionner les moteurs à vapeur, dans les usines, navires, etc.

Colombie évolué en tant que responsable commercial dans le monde pour ses réserves de charbon concentré.

Les gisements de charbon ont été entièrement ignorée aux États-Unis jusqu'à la révolution industrielle a touché le pays à la fin du 18ème siècle. L'exploitation des gisements de charbon en Pennsylvanie et en Virginie par des figures légendaires aidé à battre la production de charbon de la Colombie dans la production 1900s.Power début a été lancé aux Etats-Unis en utilisant l'énergie de chaleur à partir du charbon dans les années 1900 donnant la position des États-Unis la tête du monde dans l'enlèvement et la fourniture de charbon.

Aujourd'hui, le charbon est utilisé à des fins multiples. Il est utilisé comme un combustible solide pour la production d'électricité et de chaleur. Le charbon est brûlé dans un four qui a une chaudière à eau, de l'eau dans la chaudière où la vapeur se transforme en tourner les turbines et les générateurs de tours pour générer électricité.

90% du charbon extrait est utilisé pour produire de l'électricité et 40% de la puissance dans le monde est produite à partir charbon 0,14% de la puissance totale produite est consommée par les États-Unis. Plus de 60% de la capacité consommée par la Chine provient du charbon. Toutefois, il est déduit à partir des statistiques que la consommation de charbon est en constante augmentation avec l'augmentation de citoyens. On estime que les réserves de charbon sont abondantes dans les États-Unis et peut durer plus de 200 ans, à condition que le taux de consommation demeure inébranlable. [15]

Figure23 :%de l’utilisation du charbon dans les différents domaines

Source :( EIA, International Energie Statistiques: www.eia.gov/emeu/international) [16].

Analyse historique de la production d’électricité à partir du charbon :

*-USA :

Chute de 8% en 46 ans (1960-2006)

C'est en 1988 qu'on enregistre le plus haut niveau (57,7) et c'est en 1978 qu'on enregistre le plus bas niveau (44).

Figure24 : % de la production d’électricité à partir du charbon(USA) Source :(Université de SHERBROOKE-BANQUE MONDIALE) [17].

Année % de production totale

2007* 49,62

2008* 49,32

2009* 49,02

*-Chine :

Croissance de 14% en 35 ans(1971-2006) C'est en 2006 qu'on enregistre le plus haut niveau (80,4) et c'est en 1976 qu'on enregistre le plus bas niveau (51,4).

Figure25 : % de la production d’électricité à partir du charbon(Chine) [17].

*-Afrique du sud :

Chute de 6% en 35 ans (1971-2006).

C'est en 1971 qu'on enregistre le plus haut niveau (99,8) et c'est en 1988 qu'on enregistre le plus bas niveau (91,3).

Figure26 : % de la production d’électricité à partir du charbon(Afrique du sud) [17].

Année % de la production totale

2007* 81,517

2008* 82,752

2009* 83,987

Année % de la production totale

2007* 93,96

2008* 94,155

2009* 94,35

*-Australie :

Croissance de 6% en 46 ans (1960-2006).

C'est en 1997 qu'on enregistre le plus haut niveau (79,9) et c'est en 1974 qu'on enregistre le plus bas niveau (67,8).

Figure27 : % de la production d’électricité à partir du charbon(Australie) [17].

9-Charbon en Algérie :

1906 est la date de la découverte du charbon par un homme qui s'appelait « Abdessadek » Il a porté un échantillon au Cheick de la Zaouïa et aux autres autorités, il croyait que cette terre n’est pas normale. Cet échantillon a été envoyé au laboratoire d'analyse minière d'Aïn-Séfra, les analyses ont montré que c'était du charbon. Le premier usage de ce charbon s'est fait en 1917 par une entreprise Française des chemins de fer. L'exploitation de ce gisement de houille a utilisé les prisonniers de la 1er guerre mondiale des Allemands et Italiens. Dans les années cinquante l’administration Française fondait l’entreprise de l’houillère de sud oranais (H.S.O) et faisait l’export à plusieurs pays européen comme : l’Espagne, l’Italie, la France. Les travailleurs de Kénadsa ont souffert, car le soufre et ses émanations contenus dans le charbon, ont attaqué leurs poumons. Les enfants , Les vieux les enfants ont été atteint par des maladies chroniques. Cette exploitation minière a aussi provoqué la pollution de l’environnement jusqu'à sa fermeture en 1962 (l’indépendance). [[18]

Année % de production totale

2007* 79,96

2008*

80,705

2009* 81,45

Conclusion :

En raison de ses immenses ressources évaluées à plus de 1 000 milliards de tonnes, le charbon représente plus de 80 % des ressources énergétiques fossiles, contre moins de 20 % pour le pétrole et le gaz naturel avec une durée de vie d’environ 200ans par contre environ 40 ans pour le pétrole.

Donc le charbon a encore [un avenir brillant devant lui et c'est la recherche technique qui le maintiendra dans les prochaines années à un niveau d'utilisation important dans le monde.

Le challenge des prochaines années pour le monde ne sera pas de réduire leur dépendance vis à vis du charbon mais d'accélérer le déploiement de technologies de charbon propre qui mettront en valeur son développement durable.

Références :

[1] http://canmetenergycanmetenergie.nrcanrncan.gc.ca/fra/combustibles_fossiles_propres/charb on_propre/feuille_route/crtce.html) [2] : Ressources naturelles Canada 2005

[3] : http://pdf.wri.org/opportunities-challenges-carbon- capture-sequestration.pd

[4] : World coal association ; http://www.worldcoal.org/coal/where-is-coal-found).

[5] : BP Statistical Review of World Energy June 2010

[6] : World coal association

[7] : Source : http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/espace-decouverte-mieux-comprendre-les-enjeux-energetiques/les-grands-debats/quel-avenir-pour-le-charbon/le-charbon-energie-du-21e-siecle

[8] : BP Statistical Review of World Energy June 2010

[9] :http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/espace-decouverte-mieux-comprendre-les-enjeux-energetiques/les-grands-debats/quel-avenir-pour-le-charbon/le-charbon-energie-du-21e-siecle.

[10] (Source : World coal association).

[11] : http://futura24.voila.net/charbo: n/charbon_fin.htm

[12] : http://bellaciao.org/fr/spip.php?article90339

[13] :Document PDF Lewis H.Ziska

[14] : « Carbon Capture and Storage from Fossil Fuel Use », de Howard Herzog and Dan Golomb, 2003. [15] : http://e-articles.info/

[16] : EIA, International Energie Statistiques: www.eia.gov/emeu/international

[17] : La Banque Mondiale

[18] :http://www.vitaminedz.com/vestiges-de-la-mine-de-charbon-a-kenadsa/Photos_14397_9810_8_1.html