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Approche TIMES pour représenter le secteur des biocarburants en France
Comment appréhender les conflits sur les ressources ?
Paul HUGUESCMA Mines ParisTech – Sofiprotéol
Journée de la Chaire Modélisation Prospective au service du Développement Durable Mercredi 3 octobre 2012
Sommaire
• Le modèle développé
• Mise en évidence des tensions possibles sur les ressources
• Apport des microalgues
• Conclusions et perspectives
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Présentation du modèle Un des deux types de modèles sur lesquels s’appuie la Chaire Description bottom‐up du secteur bioénergie France
TechnologieProduits
Co-produitsMatières
premièresRendementsCoût d’investissementCoûts d’O&MDurée de vie
Minimisation du coût total actualisé
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Représentation du secteur des biocarburantsRessources Conditionnement et
transport Transformation Demande
Hydrotraitement
Demande substitution essence
Demande sub. kérosène Transestérification
Gazéification + Fischer Tropsch
Fermentation
Fermentation
Trituration et extraction
Graines de colza
Graines de tournesol
Graines de soja
Prétraitement
BetteraveTriticale
BléMaïs
Hydrolyse
Demande substitution gazole
Huiles de soja, palme, jatropha importées
Prétraitement/Hydrolyse
Bois
Pailles
Cultures énergétiques
Plaquettes forestières importées
Pellets importés
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Représentation du secteur de la biochaleur/électricitéRessources Conditionnement et
transport Transformation Demande
CogénérationCombustion sur lit fluidisé
Demande chaleur seule
Demande électricité cogénération
CogénérationTurbine à cycle combiné au gaz
CogénérationMoteur à combustion interne
CombustionChaudière à grille
CombustionLit fluidisé
Torréfaction
Pyrolyse/Gazéification
Pailles colza
Pailles maïs
Pailles tournesol
Miscanthus, triticale
Gros, petit, menu bois
Eucalyptus, Peuplier,
TTCR
Séchage/Broyage
Demande chaleur cogénération
Pellets torréfiés importés
Pellets importés
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HYPOTHÈSES SUR LE GISEMENT ET LES SCÉNARIOS DE DEMANDE
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Potentiel agricole disponible pour l’énergieDonnées VALERBIO (2010)
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Potentiel forestier disponible pour l’énergieDonnées VALERBIO (2010)
Les scénarios d’évolution des ressources forestières sont quasi identiques.
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Trois scénarios de demande en biocarburants Scénario 1 : cohérent avec PRIMES (2009)
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Trois scénarios de demande en biocarburants Scénario 1 : cohérent avec PRIMES (2009)
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Trois scénarios de demande en biocarburantsScénario 2 : adapté de « Transport 2050 » (CGPC*, 2006)
*CGPC (Conseil Général des Ponts & Chaussées) : actuel Conseil Général de l’Environnement et du Développement Durable
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*CGPC (Conseil Général des Ponts & Chaussées) : actuel Conseil Général de l’Environnement et du Développement Durable
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Trois scénarios de demande en biocarburantsScénario 2 : adapté de « Transport 2050 » (CGPC*, 2006)
Trois scénarios de demande en biocarburantsScénario 3 : croissance puis saturation gazole
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RÉSULTATSInfluence des importations
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Avec importations – Influence du niveau de demande
Avec un potentiel agricole faible, pour la demande la plus forte, l’équivalent de la production de sucre/amidon de 140 000 ha de betterave ou 280 000 ha de maïs pourrait manquer
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Pas de déficit avec une mobilisation agricole élevée
Limitation des importations – Scénarios agricoles
Les ressources françaises ne permettent pas de répondre à la demande bioénergie L’augmentation du potentiel agricole permet de répondre à la demande en
ressources en huiles, en sucre et en biomasse lignocellulosique
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LES MICROALGUESUne voie pour détendre la tension sur l’usage des terres arables
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La production d’huile algale par voie autotrophe
Hydrotraitement
Demande substitution essence
Demande sub. kérosène
Transestérification
Gazéification
Fermentation
Fermentation
Trituration et extraction
Graines de colza
Graines de tournesol
Graines de soja
Prétraitement
Betterave
TriticaleBlé
Maïs
Hydrolyse
Demande substitution gazole
Huiles de soja, palme, jatropha importées
Prétraitement/Hydrolyse
Bois
Pailles
Cultures énergétiques
Plaquettes forestières importées
Pellets importés
CO2
Eau
Intrants nitrés
Production huile algaleBassin ouvert/PBR*
*PBR = Photobioréacteur
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Hypothèses retenues Modélisation des procédés adaptée de Davis et al.
Techno‐economic analysis of autotrophic microalgae for fuel production. Applied energy, 2011
Disponibilité de la technologie : à partir de 2020
Hypothèse de division des coûts par 2 en 30 ans
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La production d’huile algale pourrait détendre la contrainte sur les terres arables et forestières…
Potentiel agricole faible
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Potentiel agricole faible
La production d’huile algale pourrait détendre la contrainte sur les terres arables et forestières…
…mais en créer sur l’eau et l’ammoniac
La quantité d’huile algale appelée par le modèle nécessiterait :• 15 000 à 60 000 ha dès 2030, 150 000 à 600 000 ha en 2050• 400 millions de m3 d’eau en 2030, 6 milliards de m3 en 2050• 0,1 Mt d’intrants nitrés en 2030, 1,6 Mt en 2050
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Conclusions et perspectives Les productions agricoles et forestières françaises ne permettent pas de
répondre à une demande élevée en biocarburants
Le développement des microalgues pourrait permettre de détendre la contrainte, mais de nouvelles tensions sont susceptibles d’apparaître
Perspectives Prise en compte de l’arbitrage vis‐à‐vis des secteurs concurrents :
• Alimentation et chimie pour les huiles végétales• Agriculture, industrie du papier, bois construction, ameublement et chimie du
végétal pour la ressource lignocellulosique
Intégration dans un modèle global France ou Europe
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