soutenance du rapport de stage et du mémoire

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


Plan de la présentation

Contexte - Enjeux stratégiques

Méthodologie - Critères retenues

Synthèse - Conclusion

Analyse des critères

Partie Mémoire

Partie Rapport de

stage




Méthodologie - Critères retenus



En termes de production

En nombre d’usines

Le BtL


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.


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


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.


Rapport de stage


Méthodologie-Critères retenus




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).


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


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







Economique

Sociétal

Environnemental


Economique





Economique

Sociétal

Environnemental


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.


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.


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%


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…


Analyse des critèressociétal





Economique

Sociétal

Environnemental


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


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.


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.


Analyse des critèresenvironnemental





Economique

Sociétal

Environnemental


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).


•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.


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


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)


•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.


•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)


Questions et commentaires

Merci de votre attention


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


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.


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 ($)


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€


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.


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.


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 + -

soutenance du rapport de stage et du mémoire

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