La compétitivité des carburants bas carbone dépend de la localisation

Carolyn Kerchof / PSI

Les carburants bas carbone tels que les biocarburants issus de la biomasse ou les carburants synthétiques produits via des technologies power-to-X utilisant de l’électricité renouvelable génèrent nettement moins d’émissions de gaz à effet de serre que les alternatives fossiles.

Ces carburants sont considérés comme essentiels pour atteindre les objectifs climatiques, en particulier dans les secteurs dits « difficiles à décarboner », notamment l’aviation, le transport maritime et certains processus industriels. Dans ces domaines, l’électrification directe atteint souvent ses limites techniques en raison de la forte densité énergétique requise ou des très hautes températures de processus impliquées.

L’endroit et les conditions dans lesquels ces carburants peuvent être produits de manière plus rentable restaient jusqu’alors flous. Les études précédentes se concentraient généralement sur des technologies ou des régions individuelles, rendant les comparaisons mondiales difficiles. Dans une nouvelle étude, Zipeng Liu et ses collègues du Laboratory for Energy Systems Analysis du PSI ont maintenant abordé cette question.

L’équipe présente une évaluation technico-économique complète de vingt-et-une technologies de production de carburants bas carbone. En utilisant un cadre harmonisé et mondialement cohérent, ils comparent les coûts entre les pays et dans le temps — de 2024 à 2050 — selon plusieurs scénarios.

L’analyse confirme qu’aucune technologie unique ne dominera à l’échelle mondiale. Au contraire, les coûts varient considérablement d’une région à l’autre, en fonction des ressources locales et des conditions de financement. Les résultats sont publiés dans la revue Energy and Environmental Science.

Les facteurs géospatiaux et les conditions de financement impactent les coûts

Pour leur analyse, les chercheurs ont calculé les coûts de production moyens des différents carburants sur toute leur durée de vie. « Nous avons pris en compte les dépenses en capital pour chaque technologie, les coûts d’exploitation, les coûts de main-d’œuvre spécifiques à chaque pays et le coût du capital« , explique Liu. « Le coût du capital dépend à la fois du risque pays — comme la stabilité politique et économique — et de la maturité de la technologie.« 

Liu poursuit, « Les facteurs géospatiaux jouent un rôle crucial. Par exemple, la disponibilité des sources d’énergie locales, ainsi que le coût du capital spécifique à chaque pays, ont un impact important sur les coûts globaux de production de carburant.« 

Un résultat de l’étude est un classement par pays qui montre quels pays seraient les plus adaptés pour produire des carburants de certaines manières, ainsi que ceux qui pourraient servir d’importateurs vers l’Europe. Par exemple, l’hydrogène bleu — produit à partir de gaz naturel avec capture du carbone — et l’hydrogène turquoise, produit par pyrolyse du méthane, sont actuellement les plus économiquement attractifs dans les régions riches en gaz comme les États-Unis, le Moyen-Orient et l’Asie centrale. En revanche, l’hydrogène vert produit à partir d’électricité renouvelable devient de plus en plus compétitif d’ici 2050 dans les pays riches en ressources renouvelables comme le Canada, l’Espagne et l’Australie.

Cependant, un degré de granularité plus élevé est parfois nécessaire, explique Liu : « Nous avons utilisé une résolution au niveau national, mais il pourrait y avoir des caractéristiques au niveau infranational. Par exemple, dans de grands pays comme la Chine ou les États-Unis, la résolution infranationale peut être très différente.« 

De nouvelles infrastructures pourraient stimuler la production européenne

Le coût du transport des carburants bas carbone contribue également à leur viabilité. Pour l’Europe, Liu a d’abord calculé un transport mondial par bateau jusqu’à Anvers, suivi d’un transport intérieur jusqu’à Bâle, en Suisse. Bâle a été choisie car elle se trouve au centre de l’Europe et peut servir d’exemple pour différentes voies de transport, comme le rail, le camion ou le pipeline.

L’analyse montre qu’un système de pipelines européen contribuerait fortement à la viabilité économique des carburants bas carbone européens — par exemple en Espagne, avec ses importantes ressources solaires, ou dans la région riche en vent de la mer du Nord. Des régions comme l’Afrique du Nord pourraient également se connecter par pipeline, défiant ainsi les producteurs éloignés en Australie ou au Chili.

L’emplacement est crucial

« Nous avons constaté qu’il n’y a pas de technologie gagnante unique au niveau mondial« , déclare Liu. « La solution qui a un sens économique dépend fortement des ressources régionales et des conditions de financement.« 

Alors que l’hydrogène vert bénéficie de la baisse des coûts des énergies renouvelables et devrait donc devenir moins cher à long terme, l’hydrogène turquoise peut présenter des avantages à court terme dans les régions où le gaz naturel est peu coûteux. Les biocarburants sont également particulièrement compétitifs là où la biomasse durable est abondante. « C’est pourquoi les décideurs politiques doivent prendre en compte les facteurs locaux« , ajoute Liu.

L’étude du PSI vise à évaluer la faisabilité technologique et économique future des carburants bas carbone. Actuellement, beaucoup de ces technologies ont des niveaux de maturité technologique relativement bas. L’analyse permet d’estimer quand et pour quelles voies de production ces technologies pourraient devenir économiquement viables, fournissant des orientations sur les endroits où l’investissement pourrait être le plus efficace. La dynamique du marché, les tarifs douaniers et les impacts environnementaux détaillés ne faisaient pas partie de cette évaluation et restent des sujets pour de futures recherches.

Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet de recherche SHELTERED, financé par l’Office fédéral de l’énergie suisse (OFEN), et du consortium reFuel.ch, parrainé par le programme SWEET de l’OFEN suisse. Le Laboratoire d’analyse des systèmes énergétiques fait partie à la fois du Centre pour les sciences de l’énergie et de l’environnement du PSI et du Centre pour l’ingénierie et les sciences nucléaires.

Article : Global cost drivers and regional trade-offs for low-carbon fuels: a prospective techno-economic assessment – Journal : Energy & Environmental Science – Méthode : Case study – DOI : Lien vers l’étude

Source : PSI