L'impact environnemental de l'énergie

Comprendre les empreinte carbone par source d'énergie est une étape importante pour les entreprises qui visent la durabilité.

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Le secteur de l'énergie contribue de manière significative à la croissance mondiale gaz à effet de serre émissions.

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Chaque source d'énergie, de l'électricité qui alimente vos bâtiments au combustible de votre chaîne d'approvisionnement, a un impact distinct sur le cycle de vie.

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Nous examinerons ces différences en comparant les émissions des sources d'énergie provenant de combustibles fossiles tels que le charbon, le gaz naturel et le pétrole à des options à faible émission de carbone telles que le nucléaire et les énergies renouvelables, notamment l'hydroélectricité, le solaire, l'éolien, la géothermie et la biomasse.

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Et ce qu'ils signifient pour l'empreinte carbone de votre entreprise et sa stratégie climatique globale.

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Quelle est exactement l'empreinte carbone d'une source d'énergie ? La vue du cycle de vie

Lorsque nous parlons de l'empreinte carbone des sources d'électricité, nous allons au-delà de ce qui sort d'une cheminée ou d'un tuyau d'échappement. Une mesure précise prend en compte l'ensemble du cycle de vie, une méthode connue sous le nom de Évaluation du cycle de vie (LAC).

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Analyse du cycle de vie du décodage (LCA)

Un LCA évalue les impacts environnementaux d'un produit ou d'un système dans les limites d'un système donné, par exemple »du berceau à la tombe. » Pour une source d'énergie, cela signifie la prise en compte de toutes les émissions de gaz à effet de serre (GES), tels que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et le protoxyde d'azote (N2O), pendant toute sa durée de vie.

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Ces émissions sont généralement converties en équivalents de dioxyde de carbone (Eq CO2) en utilisant leur Potentiel de réchauffement climatique (ÉCART).

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L'unité commune pour l'électricité, vous verrez, est

grammes de CO2eq par kilowattheure (gCO2eq/kWh)

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Les valeurs LCA présentées dans ce blog incluent :

• Processus en amont ponctuel: Extraction et transformation des matières premières (comme l'extraction du charbon ou la fabrication de panneaux solaires) et construction de la centrale électrique.
• Combustion/non-combustion en cours: Émissions directes provenant de la combustion de combustibles fossiles, ainsi que de l'exploitation et de la maintenance.
• Processus en aval ponctuel: Mise hors service de l'installation et gestion des déchets, y compris le recyclage.

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Pourquoi le LCA est essentiel pour comparer les émissions énergétiques

À l'aide d'une analyse du cycle de vie (LCA) est essentielle pour une comparaison équitable des émissions énergétiques. Sans elle, vous ne verrez peut-être qu'une fraction de l'image.

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Par exemple, alors qu'un véhicule électrique n'émet aucune émission d'échappement, son empreinte carbone liée à la production d'électricité dépend de la façon dont l'électricité a été produite et de la fabrication de son batterie au lithium a également une empreinte.

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De même, les émissions d'énergie renouvelable ne sont pas nulles si l'on considère la fabrication et l'installation. Cette vision globale permet d'éviter de déplacer les charges environnementales d'une étape à l'autre.

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Un aperçu du mix énergétique de l'Amérique du Nord

En Amérique du Nord, les États-Unis, le Canada et le Mexique présentent des profils de production et de consommation d'énergie variés. Ce contexte façonne l'empreinte carbone par source d'énergie dans la région.

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• États-Unis: dépend largement du pétrole, du gaz naturel et du charbon pour son énergie primaire. En ce qui concerne l'électricité, le gaz naturel est en tête, suivi du charbon, du nucléaire et d'une part croissante des énergies renouvelables.
• Canada: Un important producteur d'énergie, avec une production importante de pétrole brut et de gaz naturel. Cependant, sa production d'électricité n'émet pas d'émissions et est principalement dominée par l'hydroélectricité et l'énergie nucléaire.
• Mexico: Les combustibles fossiles, en particulier le pétrole et le gaz naturel, constituent l'épine dorsale de son approvisionnement énergétique total et de sa production d'électricité.

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Ces profils distincts signifient que chaque pays est confronté à des défis différents en matière de réduction des émissions du secteur de l'électricité et des émissions globales de production d'énergie.

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Empreinte carbone par source d'énergie : l'histoire des combustibles fossiles

Les combustibles fossiles alimentent les économies depuis longtemps, mais ils ont une empreinte carbone fossile importante. Il est important de comprendre les émissions par type de carburant.

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Le charbon : un héritage riche en carbone

Le charbon est une roche sédimentaire combustible noire ou brun-noir, formée sous forme de strates rocheuses appelées veines de charbon, principalement brûlées pour produire de l'électricité et fournir de la chaleur.

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Émissions de charbon sont cohérents parmi les plus élevés pour la production d'électricité.

• Émissions de GES tout au long: Les valeurs médianes sont d'environ 1001 gCO2eq/kWh.
• Principales étapes d'émission: Exploitation minière (y compris les puissants rejets de méthane provenant des mines de charbon), traitement, transport et combustion. L'empreinte carbone du charbon est l'une des principales raisons de la baisse de son utilisation dans de nombreuses régions, bien qu'elle reste une part importante de mix énergétique mondial émissions.

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Le gaz naturel : plus propre que le charbon, mais le méthane est important

Le gaz naturel est un mélange naturel de gaz d'hydrocarbures composé principalement de méthane, couramment utilisé comme source d'énergie pour le chauffage, la cuisine et la production d'électricité.

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Souvent considéré comme un « combustible de transition », les émissions de gaz naturel provenant de la combustion sont inférieures à celles du charbon.

• Émissions de GES sur le cycle de vie (cycle combiné): Valeurs médianes autour de 486 g CO2eq/kWh.
• Le facteur méthane: Le méthane (CH4), principal composant du gaz naturel, est un puissant GES. Les fuites, qui peuvent se produire de l'extraction à la distribution (empreinte carbone du gaz naturel au-delà de la combustion), peuvent augmenter considérablement son impact climatique global. Si les taux de fuite sont élevés, les avantages du charbon pour le climat diminuent, en particulier à court terme. L'empreinte carbone de la production de gaz dépend donc largement du contrôle de ces émissions fugitives de gaz.

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L'électricité produite à partir du pétrole : un créneau à fort impact

L'électricité produite à partir du pétrole est produite en brûlant des produits pétroliers raffinés, tels que le diesel ou le mazout lourd, dans des moteurs ou des turbines pour produire de l'électricité.

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Alors que le pétrole est principalement utilisé pour le transport, certains produits pétroliers alimentent la production d'électricité, en particulier dans les zones reculées ou à des fins de secours.

• Émissions de GES tout au long: Les valeurs médianes sont de 840 gCO2eq/kWh, potentiellement plus élevées pour certains chiffres opérationnels.
• Sources: L'extraction, le transport, le raffinage (un procédé énergivore) et la combustion du pétrole brut contribuent aux émissions de pétrole et à l'empreinte carbone.

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Remarque spéciale : les sables bitumineux canadiens

Les sables bitumineux canadiens sont de grands gisements de bitume ou de pétrole brut extrêmement lourd, mélangés à du sable, de l'argile et de l'eau. This type of oil needs more energy intensity extraction par rapport au pétrole brut classique, ce qui se traduit par un profil d'émissions de combustibles fossiles plus élevé pour les combustibles qui en sont dérivés. Cela a un impact sur l'empreinte carbone de la génération si ces combustibles sont utilisés pour l'électricité.

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Empreinte carbone par source d'énergie : options à faibles émissions de carbone et renouvelables

De nombreuses sources d'énergie offrent beaucoup empreinte carbone réduite par rapport aux combustibles fossiles. Cependant, leurs émissions d'énergie propre proviennent principalement de la fabrication et d'autres étapes du cycle de vie, plutôt que de l'exploitation.

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Énergie nucléaire : une charge de base constante à faibles émissions de carbone

L'énergie nucléaire est générée à partir de la chaleur produite par la fission nucléaire contrôlée dans un réacteur, qui produit de la vapeur pour faire tourner des turbines et produire de l'électricité.

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Les émissions de carbone de l'énergie nucléaire sont très faibles tout au long de son cycle de vie.

• Emissions de GES tout au long: La valeur médiane est de 13 gCO2eq/kWh.
• Emission sources: Extraction d'uranium, broyage, conversion, enrichissement, fabrication de combustible et construction/démantèlement d'usines. L'empreinte carbone nucléaire est influencée par la source d'énergie utilisée pour ces processus en amont.

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Hydraulic energy : généralement propre, mais les réservoirs peuvent émettre

L'hydroélectricité, ou énergie hydroélectrique, est une source d'énergie renouvelable qui produit de l'électricité en utilisant la force gravitationnelle de l'eau qui tombe ou qui coule pour entraîner des turbines.

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Les émissions d'énergie hydroélectrique sont généralement faibles, ce qui en fait une source renouvelable essentielle.

• Emissions de GES tout au long: Valeurs médianes autour de 20 à 24 gCO2eq/kWh.
• Factors: La construction de barrages et de turbines en est la principale source. Dans le cas de l'hydroélectricité basée sur des réservoirs, la décomposition de la matière organique inondée peut libérer du méthane, en particulier au cours des premières années et dans les climats chauds. L'empreinte hydrocarbonée (ou empreinte carbone de l'hydroélectricité) varie considérablement selon le type de projet et l'emplacement. Les projets au fil de l'eau ont généralement une empreinte de GES plus faible pour l'hydroélectricité.

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Énergie solaire : le secteur manufacturier accroît son empreinte

L'énergie solaire consiste à convertir la lumière du soleil en électricité, soit directement à l'aide de panneaux photovoltaïques (PV) composés de cellules semi-conductrices, soit indirectement à l'aide de systèmes d'énergie solaire à concentration.

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L'empreinte carbone solaire est principalement associée au processus de fabrication.

• Emissions of GES on the life cycle (échelle utilitaire basée sur SI): Les chiffres américains récents vont de 10 à 36 gCO2eq/kWh ; les anciennes médianes mondiales se situent autour de 28 à 43 gCO2eq/kWh.
• Moteurs principaux: Silicon Purification and manufacturing of modules to strong consumption of energy. L'empreinte carbone du panneau solaire est moindre si la fabrication utilise de l'énergie propre. Une irradiance solaire plus élevée sur le site d'installation signifie également une réduction des émissions solaires par kWh produit.

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Énergie éolienne : exploitation exigeante en matériaux, mais propre

L'énergie éolienne exploite l'énergie cinétique du vent à l'aide de grandes turbines, dont les pales captent le vent, les faisant tourner, qui à leur tour fait tourner un générateur pour produire de l'électricité.

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Les émissions éoliennes sont également concentrées dans le secteur manufacturier.

• Emissions de GES tout au long: Valeurs médianes autour de 10 à 14 gCO2eq/kWh.
• Contributeurs: Fabrication de pales (composites), de pylônes (acier/béton) et de nacelles (acier, cuivre, parfois terres rares). Le transport de composants de grande taille contribue également à l'empreinte carbone de l'industrie éolienne. Des facteurs de capacité plus élevés liés à de bonnes ressources éoliennes réduisent les émissions des éoliennes (cycle de vie) par kWh.

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Geothermic energy : exploiter la chaleur de la Terre avec des résultats variés

L'énergie géothermique est la chaleur dérivée du sous-sol de la Terre, qui peut être exploitée pour produire de l'électricité ou pour des applications directes de chauffage et de refroidissement.

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Les émissions géothermiques dépendent largement de la technologie utilisée pour convertir la chaleur de la Terre en électricité. Les deux principaux types sont les suivants :

• Binary cycle plants : Ils fonctionnent comme un système en boucle fermée. L'eau chaude géothermique est pompée à travers un échangeur de chaleur, où elle chauffe un fluide secondaire (comme l'isobutane ou le pentane) dont le point d'ébullition est inférieur. Ce fluide secondaire vaporise et entraîne les turbines. Comme l'eau géothermique elle-même n'est pas exposée à l'air et est réinjectée sous terre, ces centrales produisent généralement des émissions opérationnelles directes de gaz de réservoir minimes, voire nulles.
  
  • Emissions de GES sur le cycle de vie Très faible, environ 38 gCO2eq/kWh. L'empreinte carbone géothermique des centrales binaires provient principalement des activités de forage et de construction.
• Flash steam centrales : Ces usines utilisent de l'eau chaude à haute pression provenant des profondeurs du sous-sol. Lorsque cette eau remonte à la surface, la chute de pression la transforme (ou « flash ») rapidement en vapeur. Cette vapeur est ensuite utilisée pour entraîner directement les turbines. Si l'eau géothermique contient des gaz dissous tels que le CO2 ou le H2S, ceux-ci peuvent être libérés dans l'atmosphère avec la vapeur.
  
  • Emissions de GES sur le cycle de vie Plus élevé, environ 47 gCO2eq/kWh ou plus si des gaz de réservoir (CO2, H2S) sont libérés. Pour les centrales flash, les rejets opérationnels de gaz non condensables, s'ils sont présents dans le réservoir, peuvent dominer leurs émissions d'énergie géothermique.

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Biomasse et bioénergie : une équation complexe du carbone

L'énergie de la biomasse est dérivée de matières organiques telles que les plantes, le bois, les cultures agricoles et les déchets organiques, qui peuvent être brûlées directement pour la chaleur ou converties en électricité ou en biocarburants.

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L'empreinte carbone de la biomasse est très controversée et variable.

• Emissions de GES tout au long: Les médianes varient largement, de 57 à 230 gCO2eq/kWh, mais peuvent être beaucoup plus élevées, voire négatives (avec captage du carbone).
• Critique factors: L'hypothèse de « neutralité carbone » pour la combustion de biomasse est conditionnelle. Le changement d'affectation des terres (LUC), le type de matière première (déchets par rapport aux cultures spécialisées) et la dynamique temporelle de la libération et de la réabsorption du carbone ont un impact significatif sur les émissions de biomasse et les émissions globales provenant de la biomasse énergétique.

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Comparaison des émissions des sources d'énergie : un clivage net

Lorsque nous comparons les émissions énergétiques sur l'ensemble de leur cycle de vie, une tendance se dégage (émissions les plus faibles, rang = 1) :

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Ce tableau met en évidence la différence significative entre les émissions des combustibles fossiles et traditionnels à faible émission de carbone sources d'énergie.

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L'un des principaux enseignements est le passage des émissions opérationnelles (pour les combustibles fossiles) aux émissions intrinsèques (pour de nombreuses énergies renouvelables et l'énergie nucléaire), que l'on retrouve dans l'industrie et la construction. Cela fait décarbonisation industriel chaînes d'approvisionnement important.

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Principaux facteurs modifiant l'empreinte carbone de l'énergie

Plusieurs éléments influencent l'empreinte carbone finale par source d'énergie pour tout projet spécifique :

• Technology and efficiency: Centrales électriques plus récentes et plus efficaces (par exemple, charbon ultra-supercritique, NGCC avancé) ou technologies renouvelables (telles que des cellules solaires plus efficaces et des éoliennes plus grandes) émettent généralement moins d'émissions par kWh.
• Quality and localisation des ressources: Une irradiance solaire plus élevée, des ressources éoliennes plus fortes, un charbon de meilleure qualité ou des champs de gaz moins sujets au méthane entraînent life cycle emissions reduction.
• Practices opérationnelles: Un bon entretien et, pour le gaz naturel, une détection et une réparation diligentes des fuites de méthane, réduisent considérablement les émissions opérationnelles.
• Paysage réglementaire: Les normes d'émission et les réglementations sur le méthane peuvent faire baisser la empreinte carbone des sources d'énergie.
• Mélange de réseaux de fabrication: Les sources d'émissions d'électricité utilisées pour fabriquer des composants pour les installations solaires, éoliennes ou nucléaires ont un impact important sur leur carbone incorporé. Utiliser de l'énergie propre données sur les émissions pour les sites de fabrication est essentielle.

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Le captage du carbone (CCUS) peut-il changer la donne ?

Le captage, l'utilisation et le stockage du carbone (CCUS) visent à capter le CO2 provenant de sources telles que les centrales électriques. Bien que cela puisse réduire les émissions directes de production d'électricité (par exemple, en réduisant les émissions de GES provenant de l'énergie au charbon ou de l'électricité au gaz naturel), Le CCUS entraîne une pénalité énergétique (nécessitant plus de carburant par kWh net) et ses propres émissions tout au long de son cycle de vie résultant de la fabrication et de l'exploitation du système de captage. Un ACV complet est nécessaire pour évaluer avec précision ses véritables avantages.

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Comptabilité précise du carbone : la base du changement

Pour comprendre les émissions réelles par type d'énergie, il faut une comptabilité carbone rigoureuse. Les défis de l'ACV, tels que les limites différentes des systèmes ou la gestion des coproduits, peuvent conduire à des résultats variés.

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Cette complexité souligne la nécessité de méthodes transparentes et cohérentes. Pour votre entreprise, mesurez avec précision votre Champ d'application 2 les émissions (provenant de l'électricité achetée) signifie comprendre l'empreinte carbone du réseau ou les émissions spécifiques des sources d'énergie dont vous êtes tributaire.

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Cette connaissance détaillée de l'intensité en carbone des sources d'énergie et des émissions du cycle de vie de l'électricité permet aux entreprises de :

• Identifiez les points chauds d'émissions dans leur consommation d'énergie.
• Faites des choix éclairés en matière d'approvisionnement en énergie.
• Indiquez avec précision leur empreinte carbone.
• Élaborez des stratégies nettes zéro crédibles pour décarbonisation.

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Arbor : Simplifier votre parcours vers la réduction des émissions énergétiques

Faire face à la complexité des émissions énergétiques et à l'impact des sources d'énergie sur les émissions peut sembler compliqué. Votre entreprise a besoin de fiabilité déclaration des émissions de carbone des données pour se conformer à la réglementation et répondre aux attentes de ses parties prenantes.

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Arbor plateforme de comptabilisation du carbone vous aide à mesurer, gérer et réduire l'empreinte carbone de votre entreprise, y compris les émissions liées à votre consommation d'énergie. Nous fournissons des outils pour :

• Avec précision calculer les émissions des scopes 1, 2 et 3.
• Comprenez l'impact carbone de votre électricité en vous basant sur les données du réseau régional.
• Conduite Empreinte carbone des produits (PCF) et analyses du cycle de vie (LCA) pour comprendre le carbone incorporé dans vos produits, y compris l'énergie utilisée dans leur production.

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Notre plateforme rationalise la collecte de données et fournit des informations exploitables, vous permettant de vous concentrer sur la réalisation de vos objectifs de développement durable et de minimiser vos émissions globales de gaz à effet de serre (GES) et votre impact sur le secteur de l'énergie.

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Résumé

Le chemin qui mène à à faible teneur en carbone l'économie implique un changement significatif dans la façon dont nous produisons et consommons l'énergie. En comprenant l'empreinte carbone des sources d'énergie, votre entreprise peut prendre des décisions stratégiques bénéfiques à la fois pour ses résultats et pour l'environnement.

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Qu'il s'agisse d'investir dans l'efficacité énergétique, de se procurer des énergies renouvelables ou de collaborer avec votre chaîne d'approvisionnement pour réduire les émissions liées à la production, les choix basés sur les données sont primordiaux.

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Êtes-vous prêt à agir pour réduire les émissions énergétiques de votre entreprise ?

Parlez à un expert en carbone d'Arbor dès aujourd'hui et commencez à mesurer avec précision l'empreinte carbone de votre entreprise.