Combien de CO2 «dégage» un kWh électrique ?

On y lit que «le Potentiel de réchauffement global (PRG) est l’unité de mesure de l’effet d’un GES sur le réchauffement climatique par rapport à celui du CO2» qui sert de référence. «Par exemple, le méthane a un PRG de 23, ce qui signifie qu’il a un pouvoir de réchauffement 23 fois supérieur au CO2.»

Cette unité de mesure qu’est le PRG, je me demande premièrement si elle est validée par le système international des unités de mesure (SI). Et dans un de mes articles anciens, j’ai prouvé que le pouvoir radiatif des gaz à effet de serre par rapport au CO2 comportait une importante incertitude, avec le cas du méthane en particulier : http://jpmanson.unblog.fr/2011/07/17/de-combien-de-fois-le-methane-est-un-gaz-a-effet-de-serre-plus-puissant-que-le-co2/  (ce lien est mort, mais l’article existe désormais ici : https://jpcmanson.wordpress.com/2011/12/05/de-combien-de-fois-le-methane-est-un-gaz-a-effet-de-serre-plus-puissant-que-le-co2/). Les ressources scientifiques académiques ne donnent qu’une approximation de cette grandeur relative, ce n’est donc pas une unité de mesure précise et fiable. J’ai pu voir 18 sources qui donnaient 11 valeurs contradictoires, le pouvoir radiatif du méthane par rapport au CO2 est ainsi estimé, selon les sources, entre 20 fois et 72 fois, ce qui fait quand même une grande incertitude. Ainsi, le PRG est une estimation, pas une mesure.

Ensuite, à propos de l’équivalence carbone, l’article dit que «Un kg CO2 contient 0,2727 kg de carbone». C’est correct, car le calcul consiste à diviser la masse molaire du carbone par celle du CO2 : 12/44 = 0,2727 kg de carbone pour 1 kg de CO2.

À propos de l’équivalence entre CO2 et kWh électrique, on lit dans l’article que «En France, un kWh électrique produit 0,09 kg CO2. Il faut donc, en moyenne, un peu plus de 11.100 kWh d’électricité pour produire une tonne de CO2». Mais il s’agit là d’une estimation qui varie d’un pays à l’autre, et d’un continent à l’autre. C’est une grandeur de comparaison relative qui ne se base pas sur des unités physiques fondamentales.

J’ai justement les données sous les yeux : pour un total de 550,3 TWh annuels de production électrique en France, l’énergie d’origine thermique (charbon, gaz, etc) produit 59,4 TWh. C’est-à-dire que sur la puissance électrique totale de 62,78 GW, l’énergie thermique (par combustion) délivre une puissance de 6,776 GW. Ainsi, la proportion de l’énergie thermique par rapport au total est de 10,79% en France. Je suppose que le kWh dont parle le site web analysé désigne toute l’électricité, et le CO2 ne concerne cependant que les énergies d’origine thermique (seuls émetteurs de CO2). Ainsi, dans les faits, pour 1 kWh produit par toutes les différentes sources d’énergie (dont le nucléaire et les énergies renouvelables), l’énergie thermique (par combustion) produit quant à elle une quantité de 0,1079 kWh qui est à relier avec les 90 grammes de CO2.

  • Une quantité comme 1 kWh est égale à 3,6 MJ, et 3,6 millions de joules c’est énorme par rapport à 90 g de CO2 produit.
  • 90 g de CO2 c’est égal à 2,045 moles de CO2, donc 1 kWh pour 90 g c’est équivalent à 1760 kJ/mol de CO2.
  • Pour une simple combustion chimique (oxydation de carbone ou d’hydrocarbure), 1760 kJ/mol c’est trop élevé pour être crédible.
  • En effet, la combustion du carbone libère une énergie de 393,5 kJ par mole de CO2.
  • Ainsi, si l’on prend en compte la fraction des centrales thermiques par rapport au total électrique, on doit multiplier 1760 par 0,1079.
  • Donc 0,1079 kWh pour 90 g de CO2 émis, c’est équivalent à 1760 × 0,1079 = 189,9 kJ par mole de CO2, soit la moitié du bilan de la réaction chimique…
  • Par conséquent, la différent relevée dans le résultat montre que 1 kWh de l’électricité totale n’est pas équivalente à 90 g de CO2.
  • 0,1079 kWh = 388.44 kJ, et il faut trouver 393,5 kJ/mol. Ainsi il faut 0,987 mole de CO2 pour trouver une égalité.
  • Ainsi, pour 0,1079 kWh électrique d’origine carbonique (soit 1 kWh pour l’électricité totale), on aura produit 43,434 g de CO2, et non pas 90 g. Donc c’est deux fois moins de CO2 que prévu. Mais cela s’explique par un rendement inférieur à 100%. Ainsi, avec un rendement de 48% environ, l’équivalence de 90 g de CO2 pour 1 kWh est correcte.

Cela vaut le coup de tout vérifier, non ?

Relecture de l’article le 1er juin 2012 : calculs corrects.

  • Moralité : ne jamais considérer des affirmations pour vraies dans les médias, il convient toujours mieux de vérifier les données quantitatives quand cela est possible.
  • Souvent, dans les magazines et dans le web, la mode actuelle de l’«équivalent-carbone» est utilisée à tort et à travers par les journalistes, ou des militants, voire des politiciens, avec des données quantitatives fausses…

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© 2012-2013 John Philip C. Manson

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