L'avenir du gaz naturel dans le mix énergétique

Laurent VivierDirecteur Gaz de Total
"Le « switch » du charbon vers le gaz peut changer la donne climatique "

Pour contenir le réchauffement climatiqueLe réchauffement climatique, appelé aussi réchauffement planétaire ou réchauffement global, est un phénomène d'augmentation de la température moyenne des océans... dans les fourchettes basses fixées par la communauté internationale, il faut des outils puissants et rapides à mettre en œuvre, faute de quoi les objectifs ne seront pas atteints. Le remplacement du charbon par le gaz dans la génération électrique est l’un de ces moyens. L’analyse de Laurent Vivier, Directeur Gaz du Groupe Total.

L’accord de Paris, adopté lors de la COP21, a fixé l’objectif d’une limitation à 2 °C - voire idéalement à 1,5 °C - du réchauffement moyen de la Planète d’ici la fin du siècle par rapport à la période préindustrielle. Pour y parvenir, il faudra prendre en compte dans les années à venir ce que l’on appelle le « switch » du charbon vers le gaz, c’est-à-dire le remplacement progressif du premier par le second dans la génération électrique.

Cette évolution est en effet un des éléments qui permettront de changer radicalement l’ordre de grandeur dans les émissions de gaz à effet de serrePhénomène naturel permettant un accroissement de la température de l'atmosphère d'une planète grâce à la présence de certains gaz.... L’amélioration de l’efficacité énergétiqueEn économie, l'efficacité énergétique désigne les efforts déployés pour réduire la consommation d'énergie d'un système... et la percée des énergies renouvelablesOn appelle énergie renouvelable une source d'énergie dont le renouvellement naturel est immédiat ou très rapide... ont aussi leur rôle à jouer, mais elles prennent du temps, sont financièrement coûteuses, exigent l’introduction de nouvelles régulations et une gestion complexe des réseaux électriques. En revanche, le remplacement des centrales à charbon par des centrales à gaz répond à une arithmétique simple : à quantité égale d’énergie produite, le gaz émet deux fois moins de CO₂Dioxyde de carbone. Avec la vapeur d'eau, c’est le principal gaz à effet de serre (GES) de l'atmosphère terrestre... que le charbon, que ce soit au niveau des centrales ou à celui de la mine ou du puitsDésigne la cavité cylindrique creusée dans le sous-sol par un forage..., c’est-à-dire en, considérant le cycle de vie complet des deux produits.

L’environnement mondial est aujourd’hui favorable à ce mouvement de switch.

Les réserves actuelles de gaz permettent un temps d’utilisation estimé aujourd’hui à 140 ans et des découvertes de nouvelles zones apparaissent tous les ans sur la carte gazière du monde (Afrique de l’Est, Méditerranée, etc). Le gaz est donc une ressource largement disponible et pour longtemps.
Le gaz naturel liquéfié (GNL)Le GNL est du gaz naturel liquéfié (LNG en anglais), constitué presque exclusivement de méthane... connaît un fort développement. Grâce à l’exploitation des gaz de schisteLes gaz de schiste (ou shale gas) sont situés dans des roches sédimentaires argileuses enfouies à de grandes profondeurs..., les États-Unis deviennent exportateurs, l’Australie a de grands projets en cours, le Qatar a accru sa capacité d’exportation. Le taux de croissance du GNL est d’environ 4 % par an, contre 2 % pour le gaz ordinaire et entre 0,5 et 1 % pour le pétrolePétrole non raffiné.. Aujourd’hui, 10 à 11 % du gaz est transporté sous forme liquéfiée, cette part devrait monter à 15 % d’ici 2030.
Ce GNL assure une grande souplesse de distribution par méthaniers. Les zones de production peuvent être éloignées des zones de consommation. Les grands pays charbonniers que sont la Chine et l’Inde se sont déjà dotés des infrastructures nécessaires pour importer le GNL, à savoir des terminaux de regazéification. D’autres sont en construction dans ces deux pays. Conséquence immédiate, l’Inde par exemple n’a jamais importé autant de gaz.
Ces évolutions permettent au gaz d’être compétitif. Le gaz et les hydrocarburesLes hydrocarbures sont des composés chimiques dont les molécules sont constituées d'atomes de carbone et d'hydrogène... en général ont plus baissé en termes relatifs que le charbon. On l’a vu aux États-Unis où la consommation de charbon dans la génération électrique est passée sous la barre des 50 % en raison de la nouvelle compétitivité du gaz.

Dans cet environnement, les développements technologiques et les très forts investissements dans le GNL vont permettre au gaz d’être crédible dans le remplacement du charbon dans la génération électrique, et donc d’être un levier déterminant dans la baisse des émissions de gaz à effet de serre.

Son rôle apparaît d’ailleurs bien plus que celui d’une énergie de transition vers les énergies renouvelables, comme on le qualifie souvent. En dehors de la génération électrique, de nouveaux usages apparaissent, comme par exemple celui de carburantUn carburant est un combustible liquide (comme l'essence), gazeux (comme le GPLc) ou solide (comme un propergol)... pour les transports terrestres (plus de 200 000 camions roulent au gaz en Chine) ou pour les transports maritimes. Ces perspectives assurent au gaz une place pérenne d’énergie à part entière dans le mix énergétiqueLe mix énergétique, ou « bouquet énergétique », décrit la répartition des différentes sources d’énergies utilisées pour la consommation énergétique d’un territoire... mondial des décennies à venir.

Laurent Vivier, Directeur Gaz de Total depuis le 1^er août 2015, a débuté sa carrière dans le Groupe en 1996, occupant successivement des postes dans l’activité tradingLe trading (traduction littérale le commerce) consiste à intervenir sur les marchés financiers. Les opérateurs de trading sont les traders... à Paris, Genève, Londres et Houston. De retour à Paris en 2011, il a occupé différents postes de responsable stratégie sur les activités gaz, électricité et énergies nouvelles. Né en 1970, il est diplômé de l’EDHEC en France et de la London School of Economics and Political Science.

François Lévêque Professeur d'économie industrielle et d’économie de l’énergie à Mines ParisTech, dirigeant de la Chaire d’économie du gaz naturel à Mines ParisTech
"Le gaz, une source d’énergie complémentaire des énergies renouvelables"

Le gaz naturel est souvent qualifié d’« énergie de transition » permettant d’accompagner l’essor des énergies renouvelablesOn appelle énergie renouvelable une source d'énergie dont le renouvellement naturel est immédiat ou très rapide.... En même temps, le fort développement de celles-ci rend plus difficile l’exploitation des centrales thermiques et conduit à mettre en place des mécanismes nouveaux et complexes, appelés « mécanismes de capacité ». Les explications de François Lévêque, Professeur à l’école des Mines Paristech.

Pour comprendre la complémentarité entre le gaz et les énergies renouvelables, il faut d’abord comprendre le phénomène d’intermittence qui caractérise le solaire et l’éolien et analyser les solutions possibles pour le compenser. Tout le monde comprend que quand les nuages s’accumulent ou lorsque la nuit survient ou que le vent tombe, les productions solaire et éolienne diminuent, voire tombent à zéro. Certaines de ces évolutions sont prévisibles, d’autres aléatoires.

Comment y faire face ? Pas question pour les consommateurs d’aujourd’hui d’accepter des coupures de courant intermittentes… Le foisonnement, c’est-à-dire le fait que quand le vent s’arrête dans une région il souffle dans une autre et que l’on peut faire circuler l’électricité entre ces deux régions, corrige certes l’intermittence, mais pas suffisamment. Le recours aux stations de pompageLe pompage est une technique de récupération assistée du pétrole et du gaz.../stockage - les équipements hydroélectriques qui permettent de différer la production d’électricité en remontant l’eau quand l’électricité est abondante et en la relâchant lorsqu’elle est plus rare - n’est pas possible partout.

La meilleure solution serait de stocker l’électricité solaire ou éolienne dans des batteries de grande capacité. Mais la technologie actuelle ne le permet pas, en tout cas à des coûts économiques acceptables. Cela sera sans doute possible un jour, mais certainement pas avant dix ou vingt ans.

Le moyen le plus souple reste donc aujourd’hui de s’appuyer sur des moyens complémentaires de production d’électricité, assurés par des centrales thermiques que l’on met en marche ou que l’on « pousse » lorsque la production renouvelable cesse ou faiblit. Le charbon est une source facilement accessible mais il est polluant, émet beaucoup de CO₂Dioxyde de carbone. Avec la vapeur d'eau, c’est le principal gaz à effet de serre (GES) de l'atmosphère terrestre... et n'est pas adapté pour produire de l'électricité modulable. L’énergie nucléaire peut plus difficilement répondre à une demande à très court terme.

Le gaz est une bonne solution. Technologiquement, les centrales à gaz peuvent monter en puissanceEn physique, la puissance représente la quantité d'énergie fournie par un système par unité de temps... ou réduire leur production très vite. En forçant un peu la comparaison, vous pouvez moduler le débit comme avec un robinet d’eau chaude.

Mais quel est l’industriel qui va investir dans une centrale à laquelle on ne fait appel que de temps en temps, selon les nuages et le vent ? La rentabilité de son installation, en particulier l’amortissement des coûts fixes, ne sont plus assurés. La très forte progression des énergies renouvelables en Europe a pesé sur le prix de gros de l’électricité et a ainsi conduit les producteurs à mettre « sous cocon » de nombreuses centrales à gaz, quelquefois toutes neuves, mais devenues non rentables sur le seul plan des coûts d’exploitation.

Rétribuer la « capacité » à fournir

Cette situation a conduit les États européens à mettre en place des « mécanismes de capacités ». De quoi s'agit-il ? Il s’agit d’assurer aux propriétaires de centrales une double rémunération : l’une pour vendre effectivement leurs kWh, l’autre pour être « capable » d’en vendre si besoin. Cette approche n'est pas très différente de celle du consommateur : nous achetons non pas une « quantité » de kWh mais la « disponibilité » de l’électricité quand nous tournons l’interrupteur… L’électricité n’est pas seulement un produit que l’on achète, c’est aussi un service.

Rémunérer la « capacité » n’est pas simple. Mais il y a plusieurs solutions apparues dans le monde, notamment en Europe. Par exemple, un gestionnaire de réseaux, qui prévoit heure par heure ce dont il a besoin, peut acheter à l’avance des capacités potentielles. Il y a aussi des marchés, avec des droits à acheter et des engagements à produire qui s’échangent : « je peux offrir tant, et il y a face à moi des demandeurs qui demandent tant ».

S’il n’y a pas cette rétribution de la « capacité » à fournir, les investissements dans des moyens de production complémentaires ne seront pas au rendez-vous, d’autant que les énergies renouvelables, au fur et à mesure de leur mise en place, poussent les prix du kWh à la baisse.

La France, l’Allemagne, la Grande-Bretagne ont commencé à mettre en place de tels mécanismes. En ordre dispersé… Une nouvelle mission d’harmonisation pour la Commission européenne si elle veut donner corps à une Europe de l’énergie.

François Lévêque est professeur à Mines ParisTech où il enseigne l'économie industrielle et l’économie de l’énergie. Il y dirige la Chaire d’économie du gaz naturel. Il a publié une série de livres dans le domaine de l’énergie: Competitive Electricity Markets and Sustainability (Edward Elgar, 2006), Electricity Reform in Europe (Edward Elgar, 2009), Security of Energy Supply in Europe (Edward Elgar, 2010), The Economics and Uncertainties of Nuclear Power (Cambridge University Press, 2014). Il a publié de nombreux articles dans les journaux académiques, notamment dans Energy Policy, World Competition, Competition and Regulation in Network Industries, La Revue Lamy de la Concurrence, Concurrences, Electricity Journal, Information Economics and Policy.