compte des externalités des biocarburants
2. Les émissions de GES des biocarburants
2.3 Effort du secteur des biocarburants à la réduction des émissions de GES et coût associé
2.3.1 Influence du cadre réglementaire sur les émissions évitées du secteur
biocarburant
Les biocarburants sont une des voies encouragées par le législateur pour réduire les émissions de GES du secteur des transports. L’analyse porte ici sur l’effort que pourrait fournir le secteur français en termes d’émissions de GES évitées, en considérant que l’usage biocarburant se substitue à l’usage carburant conventionnel.
Les principales hypothèses de modélisation sont les suivantes :
Concernant l’offre, le scénario de réorientation de l’offre agricole et de mobilisation croissante de la forêt est retenu. Les prix sont maintenus constants ;
Concernant la demande, le scénario de demande COMOP+50% est retenu. Nous avons vu que c’est à la fois un scénario volontariste qui requiert un recours modéré et plausible aux importations.
Quatre scénarios décrivant différents contextes réglementaires ont été évalués :
La réglementation actuelle : le double comptage pour les biocarburants avancés est pris en compte jusqu’en 2020. Seul l’équivalent d’un objectif d’incorporation en bioénergies (qui découle de la modélisation de la demande) est pris en compte après 2020 ;
La réglementation future possible : le comptage multiple présenté au chapitre 1 dans le tableau 1.4, est pris en compte jusqu’en 2020. Un plafond d’incorporation des biocarburants de première génération est mis en place après 2020 et jusqu’à la fin de l’horizon de modélisation. Il correspond à 5 %PCI de la consommation finale d’énergie dans les transports ;
Deux scénarios où une taxe carbone est implémentée à deux niveaux différents : 20 €2010/tCO2éq et 100 €2010/tCO2éq. Elle court sur tout l’horizon de modélisation.
Ces deux derniers scénarios permettent la comparaison avec le cadre réglementaire actuel et celui susceptible d’être retenu par la Commission Européenne.
La figure 4.5 présente l’évolution des émissions évitées pour les quatre scénarios décrits précédemment. Le paramètre d’émissions évitées d’un procédé est égal à la différence entre les émissions de GES du carburant fossile spécifiées dans la directive ENR (i.e. 83,8 gCO2eq/MJ) et les émissions de GES du procédé, qui sont présentées dans le tableau 4.4 et le tableau 4.5.
Avant 2020, les émissions évitées sont plus faibles pour le scénario de réglementation future malgré le plafond d’incorporation de biocarburants de première génération. En effet, le comptage multiple entraîne une production totale de biocarburants plus faible que dans les autres scénarios qui n’est pas compensée par les meilleures performances environnementales des biocarburants avancés. En 2020, la production effective de biocarburants est de 3,4 Mtep dans le scénario réglementation actuelle contre 2,3 Mtep dans le scénario réglementation future possible.
162 La suppression du comptage multiple après 2020 et l’instauration du plafond d’incorporation entraînent une augmentation importante des émissions évitées, de 4,2 MtCO2éq à 14,6 MtCO2éq. Ceci est dû au recours à des technologies plus chères mais moins émettrices, comme les carburants Fischer-Tropsch (1,9 Mtep en 2050) et le biogazole d’huile algale produite dans des photobioréacteurs (0,7 Mtep en 2050) alors que trois quarts des biocarburants sont produits à partir de commodités agricoles en 2050 dans le scénario réglementation actuelle. Le changement de valeur pour les émissions de biocarburants issus d’algues explique la rupture de pente avant et après 2030.
*Année avec double comptage des biocarburants avancés
Figure 4.5 : Évolution des émissions évitées par le secteur des biocarburants pour différents contextes réglementaires
Puisqu’il n’y a pas de double comptage dans les scénarios taxe carbone, les performances environnementales à court terme sont légèrement meilleures que celles du scénario de réglementation actuelle et bien meilleures que celles du scénario de réglementation future possible. Mais après 2020, le niveau d’émissions évitées est très proche du scénario de réglementation actuelle. En fait, le bouquet biocarburant est quasi-identique entre les trois scénarios car ces niveaux de taxes ne sont pas assez élevés pour qu’il y ait un investissement massif dans des filières moins émettrices.
Les gains en termes d’émissions de GES sont de plus de 25 % pour la possible future réglementation. Mais ce gain s’accompagne en contrepartie d’un coût global plus élevé, coût qui devra être supporté soit par la société, soit par les consommateurs. Nous abordons la question du coût relatif aux efforts de réduction des émissions de GES au paragraphe suivant.
2.3.2 Coût marginal d’abattement du système
La différence entre les émissions évitées du scénario réglementation actuelle et future possible est de 25 % en 2050. Pour évaluer le coût que cela représente pour le système, une contrainte supplémentaire est implémentée. Elle porte sur le niveau d’émissions évitées par rapport à un scénario de référence où aucune contrainte réglementaire n’est implémentée. Le reste étant égal par ailleurs (voir hypothèses présentées paragraphe 2.3.1).
163 Les émissions évitées pour le scénario de référence s’élèvent à 11,5 MtCO2éq en 2050. Les profils de contraintes sur les émissions de GES sont construits à partir de cette valeur de la façon suivante et sont représentés sur la figure 4.6 :
La valeur 2050 de chacun des niveaux est calculée par incrémentation de 5 %, 10 %,..., 50 % par rapport à cette valeur de référence ;
Les valeurs des années intermédiaires sont calculées par interpolation exponentielle. Dans le but de décaler la contrainte sur la fin de la période de modélisation, où un plus grand nombre de technologies sont disponibles.
Figure 4.6 : Profils des contraintes d'émissions évitées
Une fois ces courbes implémentées, l’influence de deux paramètres clés du modèle (niveau de demandes et coûts des procédés) a été étudiée.
Influence des courbes d’apprentissage
Les courbes d’apprentissage pourraient avoir un impact sur le coût marginal d’abattement du système en faisant baisser les coûts de production des biocarburants avancés, qui présentent pour la plupart des émissions de gaz à effet de serre plus faibles que les biocarburants de première génération.
Pour rappel, les trois scénarios d’évolution des courbes d’apprentissage sont les suivants :
LC1 : aucune courbe d’apprentissage n’est modélisée, les coûts restent constants sur tout l’horizon de modélisation ;
LC2 : division des coûts par deux en 30 ans pour tous les procédés de production de biocarburants avancés (qui n’incluent pas les procédés d’hydrotraitement des acides gras) ; LC3 : division par trois des coûts en 30 ans pour tous les procédés de production de
biocarburants avancés.
La figure 4.7 montre l’évolution du coût marginal d’abattement du système par année et par niveau d’émissions en fonction des trois hypothèses de division des coûts. Étant donné le large intervalle de valeurs, le graphe est séparé en deux pour des raisons de lecture.
164 En premier lieu, il faut rappeler que le coût marginal est non nul si la contrainte sur le niveau d’émissions évitées est saturée, c’est-à-dire qu’elle est effectivement restrictive pour le système. C’est le cas pour des niveaux d’émissions au-dessus de 30 % en 2030 et 15 % en 2040.
Figure 4.7 : Coût marginal d'abattement du système selon le niveau d’émissions évitées en fonction de différentes hypothèses sur les courbes d'apprentissage
Pour une année donnée et pour une courbe d’apprentissage fixée, plus le niveau d’émissions évitées est élevé, plus il est coûteux pour le système d’éviter d’émettre une tonne de CO2éq supplémentaire. En 2050, pour le scénario LC2, ce coût marginal varie de 260 €/tCO2éq pour le niveau +5% à 4980 €/tCO2éq pour le niveau +35%. Les technologies les plus émettrices de GES sont progressivement remplacées par des technologies moins émettrices mais plus coûteuses. Par exemple, en 2050 dans le pool « substitution essence », l’éthanol produit à partir de blé est remplacé par de l’éthanol lignocellulosique puis vient l’éthanol de maïs et enfin de betterave lorsque le niveau d’émissions évitées croît. Dans le pool « substitution carburéacteur et gazole », la hausse du plancher d’émissions évitées entraîne une substitution estérification vers hydrotraitement pour les huiles de palme et de colza et les esters d’huile algale produite dans des bassins ouverts prennent le relais des esters de soja. C’est ainsi que pour le plafond +35% plus de la moitié de la production de biocarburéacteur et de biogazole est produite à partir d’algues. Ces relativement faibles gains sur les émissions donnent lieu à des surcoûts élevés, ce qui explique les coûts marginaux élevés pour les niveaux d’émissions évitées exigés les plus élevés.
Les courbes d’apprentissage peuvent avoir un impact sur les coûts d’abattement. D’une part, les coûts de production des biocarburants avancés pourraient décroître de façon significative, ce qui redistribuerait la préséance de chacune des technologies et favoriserait un changement de mix technologique. Ainsi, en 2050, pour le plancher d’émissions évitées de 25%, le coût marginal pour le scénario LC1 correspond au passage d’esters de colza à l’hydrotraitement d’huile algale produite par voie hétérotrophe ; alors que pour le scénario LC2, l’huile algale hétérotrophe est hydrotraitée plutôt qu’estérifiée (gain de 4 tCO2éq/MJ) et la production d’ester d’huile produite en bassin ouvert est accrue. Dans le scénario LC3, le coût marginal est fixé par la substitution d’ester de soja par de l’ester de colza, pour 600 €/tCO2éq, tout le potentiel de production d’huile algale étant mobilisé.
165 Il y a néanmoins un cas particulier en 2030 pour le niveau +30% : la valeur plus élevée dans le scénario LC3 est due à un investissement précoce dans la production d’huile algale produite par voie autotrophe dans des photobioréacteurs.