Le contenu CO2 du kWh électrique

Le calcul du contenu en carbone (CO2) de l’électricité est un enjeu particulièrement important et sensible en France. En effet, il permet d’évaluer les actions à mener dans la lutte contre le changement climatique et impacte donc les politiques énergétiques françaises.

De quoi parlons-nous ?

Le secteur électrique étant bien plus complexe en France que dans les autres pays européens, la question du calcul du contenu en CO2 du kWh électrique est épineux.
En effet, les moyens de production utilisés sont divers :

• le nucléaire,
• les centrales thermiques,
• l’hydraulique,
• l’éolien,
• le solaire.

En France, les émissions de CO2 du parc électrique varient très fortement en fonction du mode de production utilisé car certains modes de production sont moins émetteurs en CO2 que d’autres. Par exemple, le nucléaire et la production d’électricité d’origine renouvelable (éolien, hydraulique et solaire) sont peu émetteurs de gaz à effet de serre, contrairement aux centrales thermiques très émettrices du fait notamment de l’utilisation majoritaire du charbon.

Ainsi, la quantité de CO2 contenue dans un kWh électrique diffère selon le mode production analysé, mais il dépend également de la méthode de calcul choisie, comme explicité ci-dessous dans notre section « Méthodes de calcul ».

Contrairement à ses voisins européens qui, eux, produisent leur électricité majoritairement par centrales thermiques, la France est soumise à des variations horo-saisonnières importantes du contenu en CO2 du kWh, découlant de sa diversité de moyens de production (et donc d’émissions de CO2).

Les différentes méthodes de calcul

En 2005, l’ADEME, en collaboration avec EDF, a publié une note de cadrage sur le contenu CO2 du kWh électrique : la méthode de calcul retenue est celle des contenus saisonnalisés par usage sur base historique.

Qu’est-ce que la méthode des contenus saisonnalisés par usage sur base historique ?

La première méthode de calcul du contenu en CO2 du kWh électrique a été élaborée conjointement par l’ADEME et EDF. Elle évalue le contenu saisonnalisé par usage sur une base historique (moyenne des années 2000 à 2004). Il s’agit ici de déterminer quelles sont les sources d’électricité utilisées pour chaque usage, à savoir :

• le chauffage,
• l’éclairage,
• les « usages intermittents » (c’est-à-dire les usages dont la consommation est très variable comme la télévision ou les appareils informatiques),
• les « usages en base » (c’est-à-dire les usages dont la consommation ne varie pas ou varie peu comme par exemple les réfrigérateurs, les congélateurs…).

Cependant, la méthode des contenus saisonnalisés par usage sur base historique connaît certaines limites :

D’une part, la moyenne historique basée sur la période 2000-2004 n’est pas actualisée (les besoins actuels en électricité sont plus élevés par rapport à ces années de base) : cette base devrait être remise à jour pour prendre en compte les éléments actuels qui composent le parc électrique français.

De plus, cette méthode basée sur les usages sous-entend que toutes les sources d’électricité existantes sont disponibles à tout moment : or, certains moyens de production fonctionnent de façon très aléatoire, comme les éoliennes qui ne tournent pas s’il n’y a pas de vent et ne produisent donc pas d’électricité en continu.

Enfin, cette méthode implique un calcul basé uniquement dans un périmètre français : or, le marché de l’électricité est aujourd’hui un marché européen. Cela signifie que la France importe de l’électricité issue d’autres pays européens qui sont, eux, majoritairement producteurs d’électricité d’origine thermique, donc très émettrice de CO2. Le contenu en CO2 d’un kWh électrique importé est donc bien supérieur car il correspond à un kWh d’électricité issue d’une centrale thermique.

C’est ainsi qu’en octobre 2007, l’ADEME et RTE ont conjointement publié une note concernant le mode de calcul du contenu en CO2 du kWh électrique français, précisant que 3 méthodes de calculs différents existaient :

• Les contenus saisonnalisés par usage sur base historique (utilisée depuis 2005),
• Le contenu marginal
• Le contenu marginal en développement

La méthode du contenu marginal

Cette méthode répond aux faiblesses de la première puisque dans ce cas, il ne s’agit plus de déterminer le contenu en CO2 pour un usage particulier, mais de calculer le contenu en CO2 d’un kWh supplémentaire d’électricité pour chaque usage.

Ce qu’il faut savoir : lorsqu’il y a une hausse de la demande d’électricité, la production nucléaire est à même de satisfaire cet incrément à hauteur de 25% du temps. Cette période est appelée « durée de marginalité nucléaire ». Les 75% du temps restant, la compensation est assurée en grande partie par les centrales thermiques, moyen de production le plus polluant.

La méthode du contenu marginal en développement

La troisième méthode de calcul est une variante de la seconde, puisqu’elle prend en compte les prospectives du parc électrique : les grandes tendances actuelles sont prises en compte, comme l’essor des énergies renouvelables par exemple.

Conclusion

Les deux méthodes de calcul du contenu marginal diffèrent de la première car elles prennent en compte la libéralisation européenne du marché de l’électricité. Le parc électrique européen offre à chaque État membre la possibilité d’acheter l’électricité la moins chère du marché : ainsi, l’électricité achetée à l’étranger pour satisfaire la demande française est moins chère mais plus carbonée !
En effet, contrairement à la France, l’électricité produite par les pays européens n’est pas majoritairement issue de centrales nucléaires mais de centrales thermiques, bien plus polluantes !
Pour en savoir plus, sur notre site rendez-vous à la rubrique « électricité ».

Quelles différences entre ces différentes méthodes ?

• Le périmètre pris en compte
• La méthode des contenus saisonnalisés par usage ne s’applique qu’à la France: les échanges réalisés aux frontières ne sont pas pris en compte. A l’inverse, les deux méthodes de contenus marginaux intègrent le fait que l’électricité est un marché européen, ce qui signifie que l’on pourra juger de l’impact en France mais aussi dans les autres pays européens des décisions françaises en terme d’émissions de CO2. Les approches marginales permettent donc de s’inscrire dans un environnement énergétique européen, prenant en compte les différentes interconnexions.
• Les prises en comptes des perspectives futures

La méthode des contenus saisonnalisés par usage ne prend pas en compte :

• les évolutions futures du contenu en carbone de l’électricité,
• les énergies renouvelables productrices d’électricité (éolien, hydraulique, photovoltaïque).

La méthode de contenu marginal permet à l’inverse de calculer les émissions de CO2 évitées d’une part par les énergies renouvelables et d’autre part par des actions de maîtrise de l’électricité.

Les résultats finaux

En utilisant la méthode des contenus saisonniers par usage, les statistiques que l’on obtient sont figées dans le temps : il s’agit d’une photographie à un instant précis de la situation française. De plus, ces statistiques ne prennent pas en compte la production d’électricité à partir d’énergies renouvelables. Enfin, cette méthode a tendance à « minimiser » les quantités en CO2 du kWh électrique puisqu’elles passent de 180 g/kWh en chauffage (contenus saisonnalisés) à 500 – 600 g/kWh (contenus marginaux).

A l’inverse, les méthodes de contenus marginaux permettent :

• d’obtenir des statistiques dynamiques, d’identifier des évolutions à moyen terme,
• de prendre en compte l’électricité d’origines renouvelables nécessaire si l’accroissement de la demande n’est pas satisfaite par les centrales nucléaires.