Évaluation du potentiel de capture et de stockage géologique du CO2

dans le monde

Cadre de l’étude

Objectifs principaux de l’étude CLIP : • À travers un scénario de pénétration de la technologie de capture

sur les centrales électriques d’ici à 2050 :• estimer géographiquement et quantitativement les

potentiels mondiaux de :• capture du CO2 issu de la production d’électricité• stockage du CO2 capturé dans les gisements de pétrole

et de gaz• estimer les surconsommations énergétiques engendrées

Horizon temporel : 2050

Pénétration de la capture à partir de 2020

Capture - Bilan CO2

CO2 évité

CO2 produit (kg/kWh)

Installation sans capture du CO2

Installation avec capture et stockage du CO2

CO2 supplémentaire lié à la capture

CO2 émis (10% des émissions ne sont pas capturés)

CO2 capturé

Méthodologie Capture

Scénarios de production d’électricité• Calage en 2000 de la production d’électricité pour chaque pays (données Enerdata)• Evaluation de la production d’électricité d’ici 2050 à partir de l’évolution des

consommations et de la répartition de la production (scénario IPCC B1 évolution vers un fonctionnement équilibré et modernisé, en faveur du développement durable)

Production multipliée par 4 entre

2000 et 2050

Méthodologie Capture

• Identification des nouvelles centrales électriques (technologie et performances de capture différentes / centrale existante) basée sur 2 hypothèses :

- durée de vie 40 ans- la croissance de la production est assurée par l’installation de nouvelles centrales

Scénarios de production d’électricité

Renouvellement centrales OCDE

années 70-80

Renouvellement centrales Chine

années 90-2000

Options de capture

Air

Combustion

Unité de séparation d’air

CO2

Oxy-combustion

CO2

ReformageSéparation du CO2

CombustionAir

Capture pré-combustion

Combustible

CombustionCapturedu CO2

CompressionEt

Déshydratationdu CO2

Air

CO2

Utilisationou Stockage

Capture post-combustionN2

Méthodologie Capture

Scénarios de capture du CO2• Pénétration d’unités de capture sur les centrales électriques :

– Date de pénétration : 2020 – Taux d’équipement : 100 % des centrales neuves– 10% / an des centrales existantes d’âge inférieur à 30 ans

• Hypothèses technico-économiques– Capacité > 200 MW (% extraits des données AIE GHG)– Centrales fonctionnant en base et semi-base– Améliorations / surconsommation de combustible espérées à moyen terme (pour la

post-combustion, objectifs du projet européen Castor)

Technologie de capture Surconsommation de

combustible

Existante Capture en post-

combustion 25 %

Centrale au charbon / Fuel

Neuve Capture en pré

combustion (IGCC) 18 %

Centrale au gaz Existante/

Neuve

Capture en pré combustion ou post-

combustion 15 %

Méthodologie Capture

Bilan CO2 et énergie

• Centrales installées sur la période 2000-2020 :– applications des rendements et facteurs d’émissions actuels– base de données : AIE, 2002 energy balances, édition 2004

• Gains en consommation de combustible pour chaque nouvelle installation sur la période 2020-2050 :– 7% pour les centrales au charbon/fioul– 10% pour les centrales au gaz

Résultats Capture

Bilan CO2 annuel mondial• En 2050 :

• 66 % des émissions annuelles peuvent être évitées

• soit une augmentation des émissions de 16 % par rapport au niveau de 2000

Résultats Capture

• Sur 870 Gt CO2 émis sur la période 2000 - 2050 :

- surconsommation : 10 %

- total capturé : 55 % part réellement évitée : 45 %

Bilan CO2 cumulé mondial

Résultats Capture

Pertes énergétiques de la capture 85 Gt CO2

Total du CO2 évité avec capture : 395 Gt CO2

Bilan CO2 cumulé régions

CO

2 cap

turé

(M

t)

Résultats Capture

• Le parc de centrales existantes en 2020 joue un rôle important dans le potentiel de capture :– Sans capture sur ce parc, le cumul CO2 évité sur 2000-2050 se réduirait

à 26% contre 45% dans le scénario de référence

• Performances énergétiques :

Bilan CO2 - Centrales existantes et performances

Surconsommation de combustible Type de centrale Technologie Cas de base

(objectifs Castor) Performances

actuelles

Existante Capture en post-

combustion 25 % 34 % Centrale au

charbon / Fuel Neuve

Capture en pré-combustion (IGCC)

18 % 18 %

Existante Capture en post-

combustion 15 % 25 %

Centrale au gaz

Neuve Capture en pré-

combustion 15 % 15 %

Résultats Capture

-

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

12 000

2 000 2 010 2 020 2 030 2 040 2 050

Mte

p

surconsommation de combustible(Mtep) gaz Monde

surconsommation de combustible(Mtep) huile Monde

surconsommation de combustible(Mtep) charbon Monde

consommation de combustible(Mtep) gaz Monde

consommation de combustible(Mtep) huile Monde

consommation de combustible(Mtep) charbon Monde

• Surconsommation cumulée de 26 Gtep dont :

- 67 % de charbon

- 25% de gaz

Surconsommation – Rendements améliorés

Résultats Capture

-

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

12 000

2 000 2 010 2 020 2 030 2 040 2 050

Mte

p

surconsommation de combustible(Mtep) gaz Monde

surconsommation de combustible(Mtep) huile Monde

surconsommation de combustible(Mtep) charbon Monde

consommation de combustible(Mtep) gaz Monde

consommation de combustible(Mtep) huile Monde

consommation de combustible(Mtep) charbon Monde

Surconsommation – Rendements actuels

• Surconsommation cumulée de 56 Gtep

Méthodologie Stockage

• Quantités de stockage de CO2 basées sur étude DTI

• 2 types d’injection considérés :– injection alternée d'eau et de gaz

(WAG)– injection de gaz seul (GSGI)

• Base de données concernant l'ensemble des champs (IHS)

• Récupération assistée du pétrole (EOR)

Stockage du CO2

• Quantités de stockage de CO2 basées sur l’étude ECOFYS

• Base de données concernant l'ensemble des champs (IHS)

• Pas de récupération assistée du gaz (EGR)

Gisements de pétrole Gisements de gaz

Analyse de la base de données des champs

Répartition des réserves initiales

-

20 000

40 000

60 000

80 000

100 000

120 000

140 000

160 000

180 000

Mte

p

Champ d'huilegéants

Champs degaz géants

Champsd'huile nongéants

Champs degaz nongéants

• Au total :

- 77 % des réserves initiales appartiennent à des champs dits « géants »

- 83 % des réserves initiales sont en cours de production

Résultats

• Potentiel capture (2000 - 2050) : 480 Gt CO2

• Potentiel stockage : 715 Gt CO2 (min 560 Gt/ max 1170 Gt)

Au global, potentiel de stockage suffisant

Mais au niveau des régions, fortes disparités

-

50 000

100 000

150 000

200 000

250 000

Mt

CO

2

Potentiel séquestrationchamps HC

Cumul CO2 capturé 2030

Cumul CO2 capturé 2040

Cumul CO2 capturé 2050

Résultats par régions(Gt CO2 cumulé entre 2000 et 2050)

Gisements de pétrole et de gaz

+10+15

-39-9

+169

+47+3 -107

-80

+7

-8+21

-17

+15

-1

+216

+8

Résultats par pays

• 18 pays représentent 80% des émissions mondiales capturables sur 2000 - 2050 soit 420 Gt CO2

• Pour les 3 premiers pays (Chine, Inde et USA) cette part s’élève à 53 %

• Au final (avec 1000 km de distance de transport) :

• les 18 pays peuvent éviter 16 % de leur émissions

• les 3 premiers pays peuvent stocker 17 % de leurs émissions

Résultats – Bilan énergétique (hors États-unis)

• Récupération d'huile additionnelle (EOR) : + 46 Gtep

• Surconsommation :

• avec rendements capture améliorés - 26 Gtep

• avec les rendements énergétiques actuels : - 56 Gtep

-

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

12 000

14 000

16 000

18 000

Mte

p

EUROPE d

e l'O

CDE

EUROPE d

e l'E

st

Form

er U

SSR

Canad

a

AMERIQ

UE du

Sud

AMERIQ

UE cen

trale

ASIE d

u Sud

Asie d

e l'e

st

Asie d

u su

d-es

t

Japo

n

AFRIQUE d

u Nor

d

AFRIQUE d

u su

d

Afriqu

e de

l'Oue

st

Afriqu

e de

l'est

MO

YEN ORIE

NT

AUSTRALASIE

Huile additonnelle produite

Cumul de lasurconsommation decombustibles liée à lacapture

Résultats – Autres stockages géologiques

C&S CO2• Données ECOFYS :

– Aquifères salins profonds : 237 GtCO2 (compris entre 30 et 1066 GtCO2)

On peut s'attendre à un potentiel plus important, mais peu de données sont disponibles.

– Veines de charbon : 267 GtCO2 (compris entre 0 et 1480 GtCO2)

Gisements de pétrole et de gaz,Veines de charbon, aquifères salins

+18

+25

+10-5

+227

+72+11 -57

+64

+32

-6+34

+4

+30

+5

+226

+47

Résultats par régions Tous stockages

Résultats

Conclusions

• Potentiel important de la filière de capture et séquestration de CO2 pour le secteur électricité mais :

– dépend fortement du potentiel de stockage disponible– implique la planification de centrales IGCC pour 2020 (dans le

cas de la post-combustion)

• Des enjeux stratégiques différents pour chaque région.

Résultats

Conclusions

• Nécessité d’investissements importants en R&D :– Capture en post-combustion : réduction des consommations

énergétiques– Stockage : veines de charbon et aquifères salins profonds

• Problèmes liés à la réglementation et aux autorisations

• Nécessité d’investissements en infrastructure :– transport : en 2050, gestion de volumes 5 fois supérieurs aux

volumes de gaz naturel transportés actuellement– stockage, monitoring

Évaluation du potentiel de capture et de stockage géologique du CO2

dans le monde

Résultats Capture

-

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

2 000 2 010 2 020 2 030 2 040 2 050

MtC

O2

Emissions totales de CO2d'origine fossile sans CaptureAsie de l'est

CO2 capturé Asie de l'est

CO2 émis Asie de l'est

CO2 évité Asie de l'est

Bilan CO2 Asie de l’Est – Rendements actuels

• Sans amélioration, aberration d’un point de vue économie d’énergie

Résultats Capture

Bilan CO2 mondial – Rendements actuels• Sans amélioration, 190 Gt de CO2 capturé cumulé pour compenser les pertes énergétiques, soit 34 % des émissions évitées

• En 2050 :• capture de 90 % du CO2 émis sans capture• au lieu de 80 % avec les rendements Castor

Résultats par pays