Émissions et climatAnalyse
Empreinte carbone du biométhane, du gaz naturel et du GNL : comparaison des chaînes en gCO₂e/MJ
Nous comparons les émissions du cycle complet pour le gaz naturel, le GNL et le biométhane issu de différents substrats. Nous indiquons ce qui compose le bilan, comment calculer par MWh et pourquoi les résultats du biométhane diffèrent autant.
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L’empreinte carbone du biométhane peut être nettement inférieure à celle du gaz naturel, mais l’écart des résultats est important : de valeurs négatives pour le biométhane issu de lisier avec digestat fermé et faible perte de méthane à plusieurs dizaines de gCO₂e/MJ pour les installations fondées sur des cultures énergétiques avec des pertes élevées. La combustion du gaz naturel provoque une émission d’environ 56 gCO₂/MJ (selon la valeur par défaut du GIEC), à laquelle s’ajoutent les émissions de l’extraction, du transport et d’éventuelles fuites ; dans la méthodologie de la directive RED II, le combustible fossile de référence pour les transports a une valeur de 94 gCO₂e/MJ. La comparaison ci-dessous sert à comprendre les composantes, et non à donner un unique « vrai » chiffre.
Composantes du bilan
| Chaîne | Principales composantes des émissions |
|---|---|
| Gaz naturel dans le réseau | combustion (env. 56 gCO₂/MJ), extraction et traitement, transport, fuites de méthane |
| GNL | idem, plus liquéfaction, transport maritime et regazéification |
| Biométhane issu de déchets | digestion, épuration (upgrading), transport ; CO₂ de combustion biogénique |
| Biométhane issu de lisier | idem, mais avec un crédit pour l’évitement des émissions du stockage |
| Biométhane issu de cultures | culture et fertilisation (N₂O), machines, changements d’affectation des sols, digestat |
Dans la méthodologie de la directive RED II (directive (UE) 2018/2001, annexes V et VI), le CO₂ de la combustion du biométhane est compté comme nul, et le bilan porte sur les autres composantes.
Ordres de grandeur (illustration)
Les valeurs ci-dessous ont un caractère d’exemple et découlent d’hypothèses, et non de résultats d’installations précises.
| Variante | Intensité des émissions (gCO₂e/MJ) |
|---|---|
| Combustible fossile de référence (transports, RED II) | 94 |
| Gaz naturel, combustion + chaîne (ordre typique) | quelques dizaines à env. 70 |
| GNL, combustion + chaîne | plus élevé que le gaz de réseau (liquéfaction et transport) |
| Biométhane issu de biodéchets, digestat fermé | env. 10–30 |
| Biométhane issu de cultures (maïs), digestat fermé | env. 30–60 |
| Biométhane issu de lisier avec crédit, digestat fermé | valeurs proches de zéro ou négatives |
Les fourchettes sont larges, car elles dépendent des hypothèses retenues ; les résultats exacts pour une chaîne doivent être calculés ou lus dans les annexes actuelles de la directive RED.
Conversion en MWh
1 MWh = 3 600 MJ. Exemple : un biométhane d’une intensité de 25 gCO₂e/MJ donne 90 kgCO₂e/MWh, et le combustible fossile de référence (94 g/MJ) – 338 kgCO₂e/MWh. La différence est de 248 kgCO₂e pour chaque MWh remplacé par du biométhane. Pour une installation vendant 30 GWh par an, cela fait 7 440 t de CO₂e par an (30 000 × 0,248). Pour un biométhane d’une intensité de −20 gCO₂e/MJ, la différence passe à 114 g/MJ, soit 410 kg/MWh et environ 12 300 t de CO₂e par an.
Ce qui modifie le plus le résultat
- Gestion du digestat. Une cuve ouverte peut ajouter d’une dizaine à plusieurs dizaines de gCO₂e/MJ.
- Perte de méthane (methane slip). Une hausse de 0,5 % à 2 % de perte ajoute quelques gCO₂e/MJ (1 % de perte de méthane représente environ 0,2 g de CH₄/MJ, soit 5,6 gCO₂e/MJ avec un GWP₁₀₀ = 28 ; dans la méthodologie de la directive RED II, on retient un PRG = 25, ce qui donne environ 5,0 gCO₂e/MJ).
- Matière première. Les déchets et le lisier ont des émissions faibles ou négatives, les cultures – positives.
- Énergie. L’électricité du réseau à forte intensité d’émissions augmente le résultat.
- Transport. Les longs acheminements de substrats et de digestat augmentent les émissions.
Gaz naturel : émissions des fuites
Les fuites de méthane dans la chaîne du gaz fossile peuvent représenter une part importante des émissions du cycle complet. Les estimations diffèrent selon la région, la source et la méthode de mesure ; d’où l’importance politique du règlement de l’UE sur le méthane. C’est pourquoi les comparaisons du gaz fossile doivent indiquer clairement les hypothèses relatives aux fuites.
Comment comparer honnêtement
- utiliser la même unité (gCO₂e/MJ) et les mêmes PRG,
- prendre en compte tous les gaz (CO₂, CH₄, N₂O),
- définir les limites (well-to-tank, tank-to-wheel, well-to-wheel),
- indiquer la source des données et l’incertitude,
- séparer les valeurs par défaut des calculs réels.
L’importance des données primaires
Les plus fiables sont les calculs fondés sur des données de mesure de l’installation : consommation d’énergie, pertes de méthane, quantités réelles de substrats et de transport. Les valeurs par défaut des annexes simplifient le calcul, mais ne reflètent pas les atouts des projets bien menés. Il convient donc de mettre en place un système de collecte de données dès le début de l’exploitation et de les conserver de manière à permettre un audit. Dans le cas du gaz fossile, la variabilité des données sur les fuites est une forte incertitude, c’est pourquoi les comparaisons sont mieux présentées sous forme de fourchettes.
Conclusion
Le biométhane peut abaisser sensiblement l’empreinte carbone du gaz, mais le résultat dépend de la matière première et de la qualité d’exploitation de l’installation. Au lieu d’un chiffre unique, il convient de présenter une fourchette et d’indiquer les facteurs qui la modifient.
Sources
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