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Bilan énergétique et émissions de GES des carburants et biocarburants conventionnels Convergences et divergences entre les principales études reconnues (citées) Etude réalisée pour le compte de l’ADEME par : ECOBILAN Coordination technique : Maurice DOHY – Département Bioressources – Direction des Energies Renouvelables des Réseaux et des Marchés Energétiques – ADEME Angers Etienne POITRAT – Département Bioressources – Direction des Energies Renouvelables des Réseaux et des Marchés Energétiques – ADEME Paris ???Bilan énergétique et émissions de GES des carburants et biocarburants conventionnels - Convergences et divergences entre les principales études reconnues Bilan énergétique et émissions de GES des carburants et biocarburants conventionnels Convergences et divergences entre les principales études reconnues (citées) Définition du Contexte et des Objectifs Dans le cadre de sa démarche de promotion des biocarburants en France (programme AGRICE), l’ADEME a financé en partenariat avec la DIREM une étude sur les bilans énergétiques et gaz à effet de serre des biocarburants réalisée par Ecobilan en 2002. Ceci a donné lieu en décembre 2002 à la publication d’une synthèse de cette étude. Le débat sur les biocarburants s’est progressivement accéléré en France, notamment suite aux récentes décisions politiques en matière de développement de ces filières. Les indicateurs de l’étude ADEME/DIREM ont mis en ...

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        Bilan énergétique et émissions de GES des carburants et biocarburants conventionnels   Convergences et divergences entre les principales études reconnues (citées)    

          Etude réalisée pour le compte de l’ADEME par :   E C O B I L A N       Coordination technique :   Maurice DOHY – Département Bioressources– Direction des Energies Renouvelables des Réseaux et des Marchés Energétiques – ADEME Angers   Etienne POITRAT – Département Bioressources – Direction des Energies Renouvelables des Réseaux et des Marchés Energétiques – ADEME Paris    

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Bilan énergétique et émissions de GES des carburants et biocarburants conventionnels   Convergences et divergences entre les principales études reconnues (citées)       Définition du Contexte et des Objectifs Dans le cadre de sa démarche de promotion des biocarburants en France (programme AGRICE), l’ADEME a financé en partenariat avec la DIREM une étude sur les bilans énergétiques et gaz à effet de serre des biocarburants réalisée par Ecobilan en 2002. Ceci a donné lieu en décembre 2002 à la publication d’une synthèse de cette étude. Le débat sur les biocarburants s’est progressivement accéléré en France, notamment suite aux récentes décisions politiques en matière de développement de ces filières. Les indicateurs de l’étude ADEME/DIREM ont mis en évidence un bilan énergétique et un bilan d’impact sur l’effet de serre favorable aux biocarburants ; ces filières ont de ce fait été développées avec le soutien des pouvoirs publics. Dans ce contexte, l’objectif de la présente étude est d’analyser la crédibilité en terme de méthodologie et de représentativité de l’étude ADEME/DIREM   et de réaliser une analyse comparative avec d’autres études environnementales européennes et internationales sur le sujet afin d’identifier les points de divergence influençant substantiellement les résultats et les conclusions.     Champ de l’étude et méthodologie Depuis la publication de l’étude ADEME/DIREM, plusieurs autres études européennes et américaines ont vu le jour, pouvant présenter des divergences notables en terme de méthodologie, sources de données et donc de résultats et de conclusions sur les bilans énergétiques et gaz à effet de serre.   Les études qui ont fait l’objet d’une analyse détaillée sont les suivantes : ƒ   ADEME/DIREM. Bilans énergétiques et gaz à effet de serre des filières de production de biocarburants. Rapport d'après les travaux d'Ecobilan PricewaterhouseCoopers, novembre 2002 (132p.), rapport d’annexes (39p.) et note de synthèse (17p.).   ƒ   CONCAWE, EUCAR, JRC.  Well-to-Wheels Analysis of Future Automotive Fuels and Powertrains in the European Context. Well-to-Wheels Report. Version 2a, Decembre 2005. 88p   ƒ   GM, LBST, BP, EXXONMOBIL, SHELL, TOTAL FINA ELF.  GM Well-to-Whell Analysis of Energy Use and Greenhouse Gas Emissions of Advanced Fuel / Vehicle Systems – Etude européenne, septembre 2002 (138p), rapport d’annexe : Full background report (410p.)  

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Ces études ont été jugées les plus pertinentes et les plus représentatives de la situation européenne. La comparaison de ces études s’est effectuée en trois étapes : -   Etude détaillée des rapports selon une grille d’analyse élaborée par Ecobilan sur la base de son expérience en matière de revue critique et revue qualité, et plus particulièrement sa connaissance des études d’Analyse de Cycle de Vie. Ce travail avait pour objectif de faire ressortir les points de convergences et de divergences en termes de choix d’hypothèses et choix méthodologiques -   Evaluation qualitative du niveau de crédibilité à accorder aux hypothèses et choix méthodologiques des études -   Afin d’identifier les hypothèses influençant le plus les résultats et conclusions des études, évaluation de leur degré d’influence sur les résultants, exprimé selon 3 niveaux (fort, moyen, faible) avec une indication sur l’orientation des résultats (favorable / défavorable).   Enfin, une dernière étude a été analysée en complément, étant donné les résultats et conclusions qu’elle présente, totalement opposés aux résultats classiquement connus sur les biocarburants et relativement pessimistes sur les aspects économiques et énergétiques : ƒ   PIMENTEL David, PATZEK Tad. Ethanol Production Using Corn, Switchgrass, and Wood; Biodiesel Production Using Soybean and Sunflower. Natural Resources Research, Vol. 14, No. 1, Mars 2005. 12p.   Cette étude a été analysée selon la méthodologie présentée ci-dessus. Cependant, étant donné les différences fondamentales dans les choix méthodologiques retenus par les auteurs, il n’est pas apparu pertinent de la comparer directement avec les autres études ; les résultats ont donc été exploités séparément et sont présentés en annexe 3.   Analyse de la qualité des études   Une analyse multicritère a permis d’évaluer le niveau de qualité de chaque étude. Le tableau présenté en annexe 1 présente de façon synthétique les résultats de cette analyse selon les critères suivants : -   Qualification et indépendance des auteurs -   Type de méthodologie -   Définition des indicateurs sélectionnés -   Représentativité -   Source des données - Précisions des données   -   Cohérence des données -   Reproductibilité   Présentation des résultats - -   Existence d’un comité de pilotage / revue critique de l’étude   Les principales conclusions issues de l’analyse comparative de la qualité des deux études européennes et de l’étude ADEME/DIREM sont résumées dans les paragraphes suivants :   Globalement, les études présentent toutes les trois un bon niveau de qualité, fournissant au lecteur non seulement des données chiffrées mais également le détail de la méthodologie et des hypothèses retenues pour la modélisation et les calculs. Notons préalablement que les deux études JRC et GM sont potentiellement biaisées du fait qu’elles n’incluent pas l’ensemble des parties prenantes des filières concernées : elles impliquent essentiellement des constructeurs automobiles (GM, BMW, Opel, PSA, Renault…) et des représentants de l’industrie pétrolière (Exxon, BP, Shell, TotalFinaElf), alors que le monde agricole et

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l’industrie des biocarburants ne sont pas représentés. En outre, ces études n’ont pas fait l’objet d’une revue critique par un expert indépendant.   Alors que la méthode de calcul des émissions de gaz à effet de serre définie par l’IPCC a systématiquement été utilisée dans les études, la méthodologie retenue pour le calcul des bilans énergiques est moins consensuelle. ƒ   GM et JRC/EUCAR/CONCAWE s’intéresse essentiellement à l’Energie Primaire dépensée au cours du process. Les deux études intègrent l’énergie contenue dans la matière (Pouvoir calorifique inférieur) et considèrent l’énergie contenue dans la matière mobilisée au cours du process et qui n’est plus présente dans le produit final comme de l’énergie perdue. Cet aspect est présenté   dans le tableau de l’annexe 1 au niveau du critère : « frontière du système pour le bilan énergétique » ƒ   Par ailleurs, l’étude ADEME/DIREM se focalise sur l’énergie fossile, mobilisée au cours du process ce qui signifie que l’énergie contenue dans le produit final est comptabilisée dans le cas des combustibles fossiles alors que l’énergie renouvelable contenue dans le produit final n’est pas comptabilisée dans le cas des biocarburants. ƒ   Néanmoins, les résultats des trois études peuvent être comparés puisque les deux études européennes fournissent également le bilan de l’énergie fossile consommée au cours du process, même si les données de l’étude GM ne sont pas forcément suffisamment précises (valeur lisible sur les graphiques uniquement). ƒ   En outre, il est à noter que l’étude ADEME/DIREM présente également un indicateur « Energie restituée / Energie non renouvelable mobilisée» qui est un ratio non linéaire, manifestement en faveur des filières biocarburants.   La cohérence, la représentativité et la précision des données est globalement d’excellente qualité pour les trois études, avec seulement quelques légers points faibles d’une étude à l’autre. Par exemple, l’étude ADEME/DIREM ne calcule pas d’incertitude sur les données mais réalise des analyses de sensibilité afin de vérifier la fiabilité des résultats ; l’étude GM par ailleurs ne considère pas des scénarios représentatifs des meilleurs technologies.   Le même niveau de qualité a pu être noté en ce qui concerne les aspects méthodologiques. Notons cependant une divergence majeure concernant la prise en compte des co-produits. L’étude ADEME/DIREM a choisi d’allouer les impacts de certains co-produits selon une règle d’imputation massique alors que les deux autres études utilisent systématiquement la méthodologie des impacts évités. C’est ce choix systématique qui est critiqué ici ; en effet, même si la substitution est certainement la méthodologie recommandée parce qu’elle permet généralement une prise en compte proche de la réalité, sa mise en œuvre n’est pas systématiquement possible. Par ailleurs, le point fort de l’étude ADEME/DIREM est la consistance, d’une filière à l’autre, dans la méthode d’allocation des impacts appliquée aux co-produits,.   Enfin, les sources des données ont été jugées de bonne qualité. La raison pour laquelle la qualité des sources des données a été jugée meilleure dans le cas de l’étude ADEME/DIREM au niveau du tableau de l’annexe 1 est que les données résultent d’une collecte de données sur des sites existants.  

 

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Analyse des Divergences et convergences

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1 A NALYSE DES C ONVERGENCES   Analyse des Convergences ADEME/DIREM GM EUCAR/CONCAWE Fournir 1 MJ de carburant fini dans un réservoir de véhicule (MJ) U ité Fonctionnelle et  exclusion des étapes de fabrication des machines et des usines n " 1 Frontières du système hypoth " è D s u e     b d e e r   c c e o a m u  b a u u s   t r i é o se t r o v t o a i l r e     + p   our le  "Du berceau au réservoir" +"Du berceau au réservoir" + calcul de l'impac n t    GES "Du réservoir à la combustion""Du réservoir à la combustion" Effet de Serre IPCC (100 ans limité à 3 flux : CO2, CH4 et N2O 2 Indicateur GES  GWP CH4 = 23 GWP CH4 = 21 GWP CH4 = 23 GWP N2O = 296 GWP N2O = 310 GWP N2O = 296 - ues en terme de performance des raffineries 3r C a o ff n in s e o ri m e m s  a d ti e o  p n  é é tr n o e l r e g  - é   t M iq é u th e  o d d e o s l   ogie et  -     M An o t y ic e i n p n a e ti   o eu n  r d o e p  l é a e   n d n e e m  e a t n   d m e e   il à l   e l' u h r o e r s iz  p o r n a   t 2 i 0 q 10 - Réduction du soufre paramètres clé - Résultats similaires selon les allocations éner éti ue ou massi ue Valeurs similaires entre les différentes études pour : PCI, Densité, teneur en Carbone et Soufre (2010)  PCI: (MJ / kg) : Diesel : 42,8 - 43.4 / Ester Méthylique : 36.8 à 37,4  Essence : 42.5 - 43.2 / Ethanol : 26.8 4 Caractéristiques du produit analysé                                               D    e    n     s   i   t    é       (    k    g        /       l   )       :     E D s ie s s e e n l c  : e     0 : .   7 0. 5 8  / 4     E /  s E t t e h r  a M n é ol t   h :  y 0 li . q 7 u 9 e : 0.89  Teneur en Carbone (% massique) : Diesel : 86.1% - 87.5% / Ester Méthylique : 73.3% - 76.5%  Essence : 85% - 86.4% / Ethanol : 52.2%              Teneur en Soufre : 10 ppm (Diesel et Essence)   •   Les trois études ont été réalisées sur la même base en ce qui concerne les frontières du système : les étapes considérées sont identiques •   L’unité fonctionnelle définie est la même pour les trois études : « Fournir 1 MJ de carburant fini dans le réservoir d’un véhicule » •   Le champ de l’étude peut différer d’une étude à l’autre en ce qui concerne les types de carburants étudiés ; néanmoins pour les carburants fossils et les biocarburants conventionnels (Essence, Diesel, Ethanol et Ester Méthylique), les caractéristiques principales sont similaires (PCI, densité, teneur en Carbon et Soufre). Les faibles différences observées n’ont pas d’impact sur les résultats du bilan énergétique et GES. •   La modélisation du système raffinerie est basée sur les mêmes paramètres clés. Les méthodes d’allocation pour les co-produits pétroliers sont basées sur la masse ou le contenu énergétique et donnent des résultats très similaires entre les études, quelle que soit l’allocation. •   Concernant l’indicateur d’effet de serre, toutes les études font référence aux valeurs IPCC à 100 ans et se limitent à l’étude de 3 flux gazeux : CO 2 , CH 4 et N 2 O en utilisant les GWP pour ces gaz. Notons que l’étude GM utilise la dernière version des GWP IPCC, sans impact notable sur les résultats.

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2 A NALYSE DES D IVERGENCES   Nous avons identifié 7 point de divergences principaux, qui peuvent avoir différents niveaux d’impact sur les résultats et les conclusions selon l’indicateur étudié (Bilan énergétique ou impact GES). Analyse des Divergences ADEME/DIREMGM EUCAR/CONCAWE Nive E a n u e  d r 'i i m e pact sur les co G n E cl S usions Toutes les parties prenantes ont été  Implication des seuls secteurs pétroliers Implication des seuls secteurs impliquées dans l'étude (experts et automobiles. pétroliers et automobiles. 1 Parties prenantes et Revue critique  agricoles, industries des biocarburants et Pas de représentants des secteurs Pas de représentants des secteurs pétrolière, Ministères de l'Agriculture et de agricoles et de l'industrie des agricoles et de l'industrie des  moyen moyen l'Industrie, ADEME) biocarburants biocarburants Revue Criti ue Interne ADEME Pas de revue criti ue Pas de revue criti ue France, 2002 (situation actuelle) et Union Européenne, 2010 - 2020 Représentativité géographique,  echnologies considérées 2 technologique  et temporelle t p m e r c o o j h y e n e ct n o i l o n o n e   g s à i   e d 2 s e 0   s d 0 i 9 m s , p e m i o l e l n i e i ll u b e l r e u e s r s   e   e p s n   r   a 2 ti 0 q 0 u 2 e ,  s  t E e u c r h o n p ol e o , g 2 ie 0 s 1   0 e   t (   p pr r a o t j i e q c u ti e o s n a ) , g   ri m c o ol y e e s nne des ( c s p o o r n o m t j   e c m c e e t l i l r o e c s n i ) a , s l   i l u s e s s a c   b t e l p e t s i   b ( l m e e s i   ll d e 'ê u t r r e e s     moyen moyen a ricoles dis onibles à l'horizon récisé ci-dessus Energie Primaire Totale (qu'il s'agisse Energie Totale dépensée ou perdue d'énergie renouvelable ou non renouvelable,  (exclut le contenu énergétique du Energi r e e   n n a o n n t   l r 'é e n n e o r u gi v e e   l c a o b n l s e o u m til m is é é e e à     c ét o a m p p e r   e et n  l a a n   t c  l'é t nergie c e  o é n n s e o r m gé m ti é q e u   e à     d c u h   aque  carburant final mais considère aussi bien  on enanc  l'énergie fossile que l'énergie renouvelable fort isi pour l'analyse  chaque étape et la contenance  produit final)  pour évaluer l'efficacité de la filière) 3 d T u y   p b e il   a d n 'i   n é d n ic er at g e é u ti r  q c u h e o  et la comparaison ( é E c n N o e R m r = g p   é E t N iq R u (p e ro   c d é u d   é) p + r   o E d N u R i ( t p   r f o i d n u a it l f ) inal) E E n NR e   r = g   ie E   N Primair é e )   + = E  E NR P   pr = o   d E uit N  fi R n   a + l E R E dépensée = E D = E P - E (produit final) E R = E R(pro R(procéd E R(p it final) + E R(co-produits) E D =   E NR(procédé)   +   E R(procédé) + E R (co-produit) cédé) + rodu Frontières du système pour la bilan  Les énergies solaire, éolienne et issue du Les énergies solaire, éolienne et issue du Les ressources renouvelables de 4 énergétique - énergie renouvelable à sol ne sont pas prises en compte dans le sol sont prises en compte dans le calcul biomasse (soja, tournesol et betterave) fort non l'éta e de culture  calcul de l'éner ie rimaire totale  de l'éner ie rimaire totale sont rises en com te dans le bilan Méthodologie de substitution basée sur le Méthodologie de substitution basée sur Allocation massique pour les contenu énergétique des co-produits le contenu énergétique des co-produits principaux co-produits (Drèches, valorisés énergétiquement ou en valorisés énergétiquement ou en alimentation animale, équivalence massique alimentation animale, équivalence -Méthodologie d'allocation pour les co  glycérine, tourteaux) (sur base sèche)  pour la valorisation chimique massique pour la valorisation chimique fort fort 5 produits  des biocarburants  d Al u l   o di c e a s ti e o l n e   t m d a e s l' s e i s q s u e e n   c p e o   u d r a  l n e s s     l c e o s -   produits  Allocation   Energétique pour les co- Allocation   Energétique pour les co- raffineries pétrolières  produits du diesel et de l'essence dans les produits du diesel et de l'essence dans les → méthodologie cohérente raffineries pétrolières raffineries pétrolières → méthodolo ie non cohérente → méthodolo ie non cohérente 6 Méthode utilisée pour le ycle du  Le CO 2  issu de labiomasse et émis à  Une valeur négative est  e a   ff c e o c m té b e u   s a ti u o  C n  O es 2 t l' L é e t   a C p O e  2 d  i e s   s c u o  d m e b  l u a s   t b i i o o n  m n' a e s s s t  e p  e a t s     é p m ri i s s     e à n    non fo p r a t s (   a d v ' i a m nt p c a o ct m  ( b a u p s r t è io s  n) Carbone  c l'étape de combus   tion n'est pas pris en  a pr b i s s  o e rb n  é c   o pe m n p d te a . nt la photosynthèse.   compte dans l'impact GES combustion) compte dans l'impact GES  Le CO 2 émis à l'étape d Méthode basée sur les facteurs d'émissions spécifiques des cultures (Skiba), issus de résultats expérimentaux Méthodologie IPCC pour l'estimation des  Méthode basée sur des facteurs éthode pour le calcul des émission 7 d M e N 2 O b S ri e t u a l n e n s i  l q e u s e   s émissions directes sont prises  é F m or i t s e s   i i o n n c s e   rt d i i t r u e d c e t   e s s u   r e   t l   e in s  d v ir a e l c e t u e r s s     d p e a   r  N d 2 é O f   aut  d s ' o é ls mission spécifiques des cultures et des  non fort en compte  données par la méthodologie IPCC  Forte incertitude sur certains facteurs Résultats utilisant la méthode IPCC donnés dans l'anal se de sensibilité

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