0874C0042 - Etude Le Havre - Synthèse Etude Technique

CAPTAGE, TRANSPORT et STOCKAGE (CTS) DU CO2

ETUDE DE PREFAISABILITE D’UNE CHAINE CTS INTEGREE AU HAVRE

N° 0874C0042

Partie 1 – Synthèse du Rapport Technique

Capture, Transport and Storage (CTS) of CO2

Prefeasibility of a CTS integrated chain in Le Havre

Juin 2009

Etude réalisée pour le compte de l’ADEME par GEOGREEN,

POUR LE HAVRE DEVELOPPEMENT

COORDINATION TECHNIQUE : Stéphanie ARNOUX, SRTA, DESRI, ADEME Angers

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CAPTAGE, TRANSPORT ET STOCKAGE DU CO2 (CTS)

ETUDE DE PREFAISIBILITE D'UNE CHAINE CTS INTEGREE AU HAVRE

RESUME DE L'ETUDE

Report GG/LHD11/2009-00011

Nombre de pages :

53

Révision : 1 Statut :

Emission

Date d’émission :

29 Juin 2009

Emis Vérifié Approuvé

Pierre Le Thiez Gaelle Bureau / Jonathan Royer-Adnot Gilles Munier

ETUDE DE PREFAISIBILITE D'UNE CHAINE CTS INTEGREE AU HAVRE - RESUME DE L'ETUDE


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RESUME

La présente note vise à résumer l'ensemble des travaux menés par GEOGREEN et TNO dans le cadre de l'étude de préfaisabilité d'une chaîne de captage, transport et stockage géologique du CO2 (CTS), pour le compte du Havre Développement et des industriels concernés sur le Port du Havre et pour partie sur Port Jérôme. Cette étude a été cofinancée par l'ADEME.

Cette étude de préfaisabilité vise essentiellement à identifier:Les possibilités de regroupement des émetteurs proches pour un captage commun de leur CO2,Les technologies de captage les mieux appropriées aux émetteurs présents et futurs sur la zone d'étude,Les possibilités de collecte du CO2 sur la zone du Havre, et de transport par canalisation pour vers des sites de stockage géologique,Les possibilités de stockage dans les zones favorables du Bassin de Paris ou de la Mer du Nord,Les paramètres économiques clef d’un projet global,Le cycle de vie d’un projet global (GHG, énergie fossile),

Un pré-dimensionnement technique et économique de l'ensemble de la chaîne a été réalisé. Les émissions de CO2 répertoriées en 2008 sont de l'ordre de 14,5Mt par an.

Sur la base des données fournies par les industriels émetteurs de la zone du Havre et de Port-Jérôme, ont été réalisées les études suivantes:

La mise en commun (mutualisation) des fumées contenant le CO2 permettant de limiter le nombre de systèmes de captage à installer sur la zone du Havre, tout en donnant accès à cette technologie aux émetteurs de petites et moyennes tailles (en comparaison des émissions liées à la production d'électricité par charbon ou le raffinage / pétrochimie)1.

Captage : Sur les 7 centres de captage définis, 3 ont été dimensionnés (taille des installations, performances et consommations d'énergie). Au vu de la maturité des technologies disponibles pour le captage, et des caractéristiques des installations émettrices (actuelles et en projet), le captage post-combustion a été retenu comme filière adaptée à la séparation du CO2. Dans l'optique d'une mutualisation, c'est la seule technologie disponible dans la

1 Emetteurs de petites taille: < 100 000 t CO2/an

Emetteurs de moyenne taille : entre 100 000 et 1 Mt CO2/an



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mesure où elle s'adapte aux installations existantes sans affecter les procédés de production puisqu'on traite directement les fumées.

Stockage géologique : les solutions du Bassin de Paris (aquifères salins profonds), du Bassin Sud de la mer du Nord (aquifère et gisements de gaz), ainsi que les champs du Bassin Central de la mer du Nord (sud Norvège) ont été étudiées, ces derniers pour leur potentiel spécifique de récupération assistée d’hydrocarbures par injection de CO2 (création de valeur).

o Aquifères profonds du Bassin de Paris (Dogger et Trias) : Les capacités effectives totales estimées pour l’ensemble de ces réservoirs montrent des valeurs du même ordre que les émissions totales du Havre considérées dans l'étude (Dogger 712 Mt, Trias 453 Mt – sélection des meilleures zones en prenant en compte l'ensembles critères d'exclusion). Dès lors, envisager le Bassin de Paris seul comme zone où stocker l’ensemble des émissions du Havre parait sujet à caution. Néanmoins, le bassin de Paris reste un sérieux candidat à l’établissement d’un pilote industriel (stockage éventuel d’une partie des émissions provenant du Havre). A cette fin, l’étude de la capacité dynamique réelle des zones favorables sélectionnées (nombre de puits injecteurs nécessaires dans des conditions de sécurité optimales) est à réaliser impérativement dans une étape de faisabilité approfondie.

o Sud de la mer du Nord : l'aquifère du Bunter dispose d'une capacité effective très large (11 Gt), et constitue une cible intéressante pour le CO2 du Havre.

o Centre de la mer du Nord : un scénario a été étudié afin de quantifier les bénéfices d'une valorisation du CO2 en provenance du Havre par une opération de récupération assistée d’hydrocarbures.

Transport du CO2 : un réseau complet de canalisations à été dimensionné en quatre parties : des points d’émission aux centres de captage, des centres de captage vers la sortie de Port Jérôme (hub), de Port Jérôme jusqu'à Dunkerque, puis vers la mer du Nord (aquifère du Bunter et centre mer du Nord).

Evaluation économique : le calcul détaillé des investissements et des coûts opératoires pour l'ensemble de la chaîne conduit à des valeurs ramenées à la tonne de CO2 captée comprises entre 41 et 48€ (30€ pour le captage, de 5 à 7,5€ pour le transport et 6 à 10€ pour le stockage). Ramené à la tonne de CO2 évitée les valeurs sont situés entre 50 et 58€ (36€ pour le captage, de 6 à 9€ pour le transport, de 7 à 13€ pour le stockage). La comparaison des



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valeurs actuelles nettes avec et sans projet pour le cas d’un stockage en aquifère seul (pas d’EOR) montre que la mise en place du projet CTS est avantageuse à long terme. Concernant l’EOR, la distance à parcourir pour rejoindre les gisements favorables ainsi que la prévisible compétition avec le CO2 "local", rendent cette option rentable dans certaines conditions favorables seulement. Le bénéfice peut être assuré grâce à l’accès aux tiers à un tel réseau de transport et de stockage.

Analyse de cycle de vie : un bilan complet de la chaîne CTS a été effectué pour estimer les émissions de gaz à effet de serre générés, et la quantité d'énergie non renouvelable utilisée par la chaîne CTS pour le traitement d'une tonne de CO2. Suivant les sources d’électricité et de chaleur, les émissions de CO2

varient entre 59 et 334 kg CO2, eq /tCO2, capté, transporté et stocké et la consommation d’énergie non renouvelable est comprise entre (respectivement) 5250 MJ et 4350 MJ. L’écologie industrielle est un concept susceptible d’apporter une baisse significative à la fois des émissions de CO2 et de la consommation d’énergie non renouvelable qui nécessiterait d’être étudié plus en détail.

En supplément des points déjà évoqués plus haut, les éléments-clés suivants sont à retenir :

1. Les coûts et l’optimisation des besoins énergétiques liés au captage sont des facteurs déterminants pour le déploiement du CTS (toutefois on peut compter sur des améliorations sensibles des performances des procédés dans les décennies à venir).

2. La mutualisation à la fois du captage (lorsque les émetteurs sont proches), du CO2 transporté, puis du stockage géologique constitue un facteur important de diminution des risques techniques et économiques. Toutefois, la multiplicité des sources d'émissions et donc de la "qualité" du CO2 impose des règles strictes en matière de gestion des centres de captage et du réseau de transport.

3. Les coûts de transport, même relativement faibles lorsqu'ils sont ramenés à la tonne de CO2, se rapportent en fait à des investissements importants. La mutualisation est donc un facteur-clé, y compris en donnant accès à des tiers (non localisés au Havre).

4. Le point-clé en ce qui concerne le stockage est la mise en place d’unestratégie multi sites qui présente le double avantage de limiter les problèmes liés à la capacité dynamique des stockages au cours du temps, ainsi que deréduire les risques financiers liés aux conséquences d’une impossibilité d’injecter les quantités prévues (achats de crédit). On notera que dans un tel



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cas de figure une optimisation est à trouver entre les coûts de transport et ceux de stockage.

5. Création de valeur grâce à la chaîne CTS: Les coûts de développement et d’opération d’une chaîne CTS sont élevés. Plusieurs sources de revenus peuvent être générées par la chaîne, et permettre ainsi une rentabilité interne d’un projet. Ce sont notamment la récupération assistée (EOR) par injection de CO2, et l'accès aux tiers des infrastructures de transport et stockage moyennant une juste rétribution.



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TABLE DES MATIERES

RESUME............................................................................................................................. 3

1 INTRODUCTION................................................................................................... 10

2 EMISSIONS ET SCENARIOS DE CAPTAGE ..................................................... 12

2.1 Emissions de CO2 ................................................................................................. 12

2.2 Scénarios de mutualisation du captage du CO2 ................................................... 13

3 CAPTAGE DU CO2 ............................................................................................... 18

3.1 Choix des technologies ......................................................................................... 18

3.2 Captage post-combustion ..................................................................................... 20

3.3 Résultats ............................................................................................................... 21

4 POSSIBILITES DE STOCKAGE GEOLOGIQUE DU CO2 EN PROVENANCE DU

HAVRE.............................................................................................................................. 26

4.1 Introduction............................................................................................................ 26

4.2 Présélection de sites dans les aquifères salins profonds du bassin de Paris ...... 26

4.3 Présélection de sites en mer du Nord................................................................... 32

4.4 Conclusions sur le stockage ................................................................................. 34

5 TRANSPORT DU CO2 .......................................................................................... 36

5.1 Principes retenus .................................................................................................. 36

5.2 Dimensionnement du réseau de transport ............................................................ 37

6 ANALYSE ECONOMIQUE................................................................................... 40

6.1 Estimation des coûts globaux de la chaîne CTS .................................................. 40

6.2 Valeur actuelle nette ............................................................................................. 42

7 ANALYSE DE CYCLE DE VIE ............................................................................. 45

7.1 Principes et hypothèses ........................................................................................ 45

7.2 Résultats de l'ACV ................................................................................................ 47

7.3 Bilan global GES ................................................................................................... 50

8 CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS ....................................................... 52



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TABLE DES FIGURES ET TABLEAUX

Figure 1: Emissions considérées sur le site du Havre et le site voisin de Port Jérôme....................................................................................................................................12Figure 2: Répartition des émissions de CO2 pour 2008 et 2020. ................................. 13Figure 3: Coûts de captage à la tonne de CO2 en fonction de la quantité de CO2 àséparer. ......................................................................................................................14Figure 4: Localisation des centres de captage mutualisés ("pooling") ......................... 15Figure 5: Emission annuelles et concentration moyenne en CO2 pour les captages mutualisés. ................................................................................................................. 16Figure 6: Principales filières pour la captage du CO2. ................................................. 18Figure 7: Schéma de principe de séparation aux amines (applicable au traitement du gaz naturel contenant du CO2 comme au traitement des fumées de combustion). ..... 20Figure 8: Configuration type des installations de captage et compression (centres "Eastern" et "Central")................................................................................................. 22Figure 9 : Coupe géologique du bassin de Paris......................................................... 27Figure 10 : Pyramide de définition des capacités pour les stockages géologiques (source CSLF) ............................................................................................................ 28Figure 11 : Zones d'intérêt pour le stockage du CO2 dans le Trias du bassin Parisien.30Figure 12 : Zones d'intérêt pour le stockage du CO2 dans le Dogger du Bassin Parisien. ..................................................................................................................... 30Figure 13: Localisation des bassins sédimentaires en mer du Nord............................ 32Figure 14: Localisation et capacité de stockage des principaux champs de la zone UK...................................................................................................................................33Figure 15 : Capacités de stockage des champs hollandais de la mer du Nord............ 34Figure 16 : Localisation du réseau global de transport du CO2 par canalisations. ....... 37Figure 17 : Schéma de transport local du CO2 sur le site du Havre............................. 37Figure 18 : Tracés existants et route choisie pour le transport du CO2 (en jaune)....... 38Figure 19 : Options suivies pour le dimensionnement du réseau global de transport du CO2............................................................................................................................. 39Figure 20 : Coûts d'investissement et coûts opératoires de la chaîne CTS pour les 2 scénarios de transport / stockage. .............................................................................. 41Figure 21 : Coûts ramenés à la tonne de CO2 captée, transportée et stockée. ........... 41Figure 22: Coûts ramenés à la tonne de CO2 évitée pour toute la chaîne. .................. 42Figure 23 : Modélisation de l'évolution des prix du CO2 selon les deux scénarios du WEO...........................................................................................................................43Figure 24 : Comparaison des valeurs actuelles nettes avec et sans CTS dans le cas du stockage en aquifère seul ........................................................................................... 44Figure 25: Prix d'accès au tiers « équilibrant » le projet .............................................. 44Figure 26 : Périmètre de l'ACV pour la chaîne CTS du Havre..................................... 45Figure 27 : Eléments constitutifs du bloc "transport par pipeline à terre"..................... 46



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Figure 28 : Bilans des gaz à effets de serre pour la chaîne CTS du Havre – Cas de base............................................................................................................................47Figure 29: Bilans des gaz à effets de serre pour la chaîne CTS du Havre – Electricité et chaleur provenant d’une centrale thermique au charbon sans captage du CO2 .......... 48Figure 30: Bilans des gaz à effets de serre pour la chaîne CTS du Havre – Electricité et chaleur provenant d’une centrale au charbon équipée en captage ............................. 49Figure 31 : Emissions de CO2 totales pour le scénario sans et avec CTS sur le Havre –Cas de base ............................................................................................................... 50Figure 32 : Emissions de CO2 totales pour le scénario sans et avec CTS sur le Havre Electricité et chaleur provenant d’une centrale au charbon équipée en captage ......... 51

Tableau 1 : Résultats pour le captage à la MEA. ....................................................................... 23

Tableau 2 : Comparaison MEA / KS2 ......................................................................................... 23

Tableau 3 : Résultats pour le captage avec le solvant KS-2. ..................................................... 24

Tableau 4 : Comparaison de différents scénarios pour la provenance de l'énergie nécessaire au

captage du CO2........................................................................................................................... 25

Tableau 5 : Coûts des options de transport étudiées ................................................................. 39

Tableau 6: Consommation d'énergie non renouvelable suivant les cas d'étude........................ 49



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1 INTRODUCTION

La présente note vise à résumer l'ensemble des travaux menés par GEOGREEN et TNO dans le cadre de l'étude de préfaisabilité d'une chaîne de captage, transport et stockage géologique du CO2 (CTS), pour le compte du Havre Développement et des industriels concernés sur le Port du Havre et pour partie sur Port Jérôme. Cette étude est cofinancée par l'ADEME.

Cette étude de préfaisabilité vise essentiellement à identifier:Les possibilités de regroupement des émetteurs proches pour un captage commun de leur CO2,Les technologies de captage les mieux appropriées aux émetteurs présents (et futurs) sur la zone d'étude,Les possibilités de collecte du CO2 sur la zone du Havre, et de transport par canalisation pour l'export vers des sites de stockage géologique,Le stockage géologique vers le Bassin de Paris ou les zones favorables de la Mer du Nord.

Un pré-dimensionnement technique et économique de l'ensemble de la chaîne a été réalisé.

Par ailleurs, cette étude se veut une ouverture sur les futures possibilités de démonstration de la chaîne CTS en France et en Europe. A ce titre, une proposition de projet pour le 7eme PCRD, COCATE, portant sur l'étude et le déploiement d'une infrastructure de transport de CO2 adaptée à la problématique des sites industriels multi émetteurs, a été bâtie. A ce projet est également associé le Port de Rotterdam.

Le logigramme d’exécution de l’étude est schématisé page suivante.



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ANALYSE ECONOMIQUE

CAPTURE DU CO2

DONNEES EXISTANTES

MODELE DYNAMIQUE INITIAL

CONSTRAINTES (SURPRESSION/ RECYCLAGE /

EFFETS INDUITS

STOCKAGE DU CO2

COLLECTE DES DONNEES D'EMISSIONS

TRANSPORT DU CO2

CAPEX / OPEX INITIAUX

GES EVITES

MODELE STATIQUE INITIAL / CALCULS ANALYTIQUES

ANALYSE DE RISQUES / CRITERES DE SECURITE

CAPEX / OPEX FINAUX VALORISATION DU CO2BILAN ENERGIES NON

RENOUVELABLES

SCENARIOS DE MUTUALISATION

RESEAU LOCAL DE COLLECTE (FUMEES / CO2)

AUTRES IMPACTS

PHASAGE DES INVESTISSEMENTS / VAN

ANALYSE DE CYCLE DE VIE

OPTIONS POUR LE CAPTAGE

CARACTERISTIQUES DES FLUX

CONDITIONNEMENT / COMPRESSION

GESTION DU RESEAU

STRATEGIE(S) D'IINJECTIONRESEAU DE TRANSPORT



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2 EMISSIONS ET SCENARIOS DE CAPTAGE

2.1 Emissions de CO2

La figure ci-dessous indique les entreprises émettrices de CO2 qui rentrent dans le périmètre de la présente étude.

Figure 1: Emissions considérées sur le site du Havre et le site voisin de Port Jérôme.

Les industries émettrices se répartissent selon la typologie suivante :

3 centrales thermiques au charbon (1 existante et 2 projets de construction)3 raffineries de pétrole brut1 grand centre pétrochimiques et 2 autres de plus petite taille1 production d'ammoniac et d'urée1 cimenterie1 incinérateur d'ordures ménagères avec récupération de chaleur1 verrerie1 chaufferie d'un constructeur automobile1 équipementier de compressions et de turbines

La répartition des émissions en 2008, et celle prévue en 2020 sont reportées sur lafigure ci-dessous.



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Emissions 2020 de la zone du Havre : répartition par type d'activité

Raffinerie36%

Cimenterie4%

Industries chimiques

10%

Emetteurs de plus petite taille

2%

Centrale thermique48%

Emissions 2008 de la zone du Havre : répartition par type d'activité

Centrale thermique

28%

Raffinerie51% Cimenterie

6%

Industries chimiques

13%

Emetteurs de plus petite taille

2%

Figure 2: Répartition des émissions de CO2 pour 2008 et 2020.

Les émissions globales considérées sont respectivement de 14,5 Mt / an en 2008, et 20,7 Mt / an en 2020.

En supposant un taux de captage du CO2 de 90%, un début de captage en 2020 et une durée de vie moyenne des installations émettrices de 30 ans, la capacité de stockage requise est de l'ordre de 560 Mt de CO2.

C’est sur cette base qu’ont été conduites les études techniques et économiques liées à la mise en place de la chaîne CTS.

2.2 Scénarios de mutualisation du captage du CO2

Comme évoqué dans l'introduction, l'intérêt d'une concentration d'émetteurs proches de tailles diverses, incite à la collecte des fumées et à la séparation du CO2 dans uneunité unique. Le transport des fumées sur de longues distances étant techniquement et économiquement impossibles (pour transporter un volume de fumées de 360 000 Nm3/h (Contenant 10% volumique de CO2, correspondant à un volume de CO2 capté de 800000 tonne par an environ) sur une distance de 500m, une canalisation de 46pouces en acier inoxydable est nécessaire), ceci principalement en regard des volumes considérés, la stratégie de collecte des effluents s’appuie principalement sur la proximité des émetteurs entre eux, l'installation de séparation du CO2 proprement dite étant localisée sur le site d’un émetteur majeur (centrale thermique, raffinerie).

Ainsi les centres de captage mutualisés sont définis selon les critères et modalités suivants:

1. Les unités émettant plus d'1Mt CO2/an sont considérées comme candidates pour une unité de captage.



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2. La proximité des émetteurs est le critère le plus important afin d'éviter le transport des fumées à traiter sur de longues distances.

3. La composition des fumées résultant du mélange est étudiée (seuil d’impuretés et dilution) afin de ne pas contaminer l'ensemble du flux par des composés indésirables.

4. La place disponible pour les unités de captage est prise en compte.5. Lorsque le flux à traiter contient du CO2 déjà concentré (exemple de la

production d'ammoniac), ce flux est envoyé directement à l'unité de compression / déshydratation la plus proche.

La figure ci-dessous donne une estimation des coûts de captage (référence TNO) en fonction du volume annuel de CO2 à capter. L'effet d'échelle, à savoir un accroissement important des coûts de captage lorsque que le volume d'émission est inférieur à 1 Mt/an, est très marqué et justifie une stratégie de mutualisation du captage.

€/tCO2=f(tCO2/yr)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5

MtCO2/yr

€/t

Figure 3: Coûts de captage à la tonne de CO2 en fonction de la quantité de CO2 à séparer.

Les figures suivantes donnent le scénario final retenu pour la mutualisation ("pooling") du captage et les volumes annuels et concentration de CO2 résultants.



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Réseau de transport des fumées

Réseau de collecte du CO2

Regroupement des émissions

Installation de captage









REMARQUE: Les lignes pointillées ne représentent pas

le tracé des pipelines

CENTRE « WESTERN »

CENTRE « EASTERN »

CENTRE« NORTHERN »

CENTRE « SOUTHERN »

CENTRE « CENTRAL »CENTRE « PORT

JEROME »

Figure 4: Localisation des centres de captage mutualisés ("pooling")



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0

2

4

6

8

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12

14

16

Eastern Central Western Northern II Northern I Southern

Co

nce

ntr

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n e

n C

O2

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s fu

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s (%

vol)

0,00

500 000,00

1 000 000,00

1 500 000,00

2 000 000,00

2 500 000,00

3 000 000,00

3 500 000,00

4 000 000,00

4 500 000,00

Em

issi

on

s an

nu

elle

s d

e C

O2

(t/a

n)

Concentration en CO2 (%vol) Emissions annuelles (T/an)

I

Figure 5: Emission annuelles et concentration moyenne en CO2 pour les captages

mutualisés.

Description des centres de captage :Eastern : recueille essentiellement le CO2 provenant d'une centrale charbon, et dans une moindre mesure d'une cimenterie, d'un incinérateur et des chaudières d’une usine de construction de voiture.Central : traite principalement des fumées en provenance d'un centre pétrochimique et recueille le CO2 d’une usine de production d’ammoniaque et d’urée ainsi que le CO2 émis lors de test sur des turbines.Western : recueille les fumées d’une centrale thermique.Northern I & II : regroupent les fumés d’une raffinerie et de deux centres pétrochimique de tailles modestes.Southern : correspond à une centrale au charbon seule.Port Jérôme : traite les fumées d’une raffinerie.

La technologie de captage (unités de séparation du CO2) a été étudiée sur trois centres de captage : "Eastern", "Central" et "Southern".

Les critères de choix suivants ont été utilisés afin d’avoir un éventail large de contextes techniques:

1. Concentration en CO2 à capter (min / max)



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2. Nature de l’émetteur principal (centrale charbon, pétrochimie)3. Volumes d'émissions (min, max et intermédiaire)4. Possibilités d'intégration énergétique



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3 CAPTAGE DU CO2

3.1 Choix des technologies

Post-Combustion

CombustionCombustible

Air

Electricité & Chaleur

Capture CO2

N2, O2

Pre-Combustion CO2

GasificationRéformageCombustible Capture

N2 O2Air, O2, Vapeur d’eau

CombustionH2

Air

CO2

OxycombustionSéparation de

l’airAir Combustion

N2 O2

O2

Combustible

Electricité et Chaleur

Autres procédés industriels

Process + CaptureCombustible

Matières premières Gaz, Acier, Ammoniac …

Air/O2

CO2

Electricité &Chaleur

Figure 6: Principales filières pour la captage du CO2.

Sur la figure ci-dessus sont reportées les principales filières envisageables pour le captage du CO2.

En post-combustion le traitement des fumées se fait en bout de chaîne, ce qui rend cette technologie applicable à de nombreux procédés, puisqu’elle influe peu techniquement sur le reste de l'installation industrielle et peut donc s'appliquer lors d'une remise à niveau des installations ("retrofit"). Cette technologie s'applique de la même façon aux producteurs d’électricité (centrale thermique à flamme avec chaudières à charbon pulvérisé), et à différentes chaudières et fours présents sur le site du Havre (fours de raffinerie, cimenterie, incinérateur …). Basé sur des procédés de traitement de gaz largement utilisés dans l'industrie, le captage en post-combustion est susceptible de nombreuses améliorations, en particulier pour son application assez nouvelle au problème des fumées à faible pression (généralement la pression atmosphérique) et peu concentrées en CO2 ( -15%). Actuellement basée sur la séparation par un solvant chimique (amines seules ou en mélanges), la séparation du



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CO2 des autres effluents nécessite en post-combustion des quantités importantes de solvant et d’énergie pour la régénération de ce dernier.

En précombustion, la filière consiste à transformer chimiquement le combustible (charbon, gaz naturel, autres sources carbonées) en gaz de synthèse (mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone), de transformer le monoxyde de carbone en CO2, puis de séparer l'hydrogène du CO2. Cette technologie est aujourd'hui couramment utilisée en raffinerie pour la production d'hydrogène utile aux procédés2 ,et en pétrochimie pour la fabrication d'hydrogène ou d'autres produits (comme par exemple l'ammoniac). L'étape de séparation du CO2 de l'hydrogène (solvant) est d’autant plus efficace que la pression est élevée3.

En oxycombustion, la combustion est réalisée sans azote, ce qui évite la dilution du CO2 et rend la séparation entre le CO2 et l'eau de combustion très facile (par simple condensation). En revanche, la séparation de l'oxygène de l'air, en général par cryogénie, reste très coûteuse énergétiquement. Par ailleurs, cette technologienécessite l’adaptation des brûleurs et des chaudières. La présence inévitable de gaz incondensables associés au CO2 en sortie de chaudière (Argon, O2, N2) va de plus nécessiter une séparation supplémentaire afin de pouvoir assurer un transport monophasique du CO2.

En conséquence, et étant donné le choix technologique de centrale au charbon déjà effectué sur le site du Havre, c'est la filière post-combustion qui a été étudiée plus avant dans ce projet.

2 Dans ce cas précis le monoxyde de carbone peut être directement brûlé en CO2 pour fournir

de l'énergie supplémentaire3 En production d'électricité, le concept de centrale IGCC ("Integrated Gasification Combined

Cycle") propose d’utiliser l'hydrogène pour produire l'électricité. Notons qu'aujourd'hui les

technologies de turbines ne permettent pas de brûler un mélange supérieur à 50% d'hydrogène.

Dans un tel système, on est alors conduit à turbiner le gaz de synthèse, ce qui ne permet pas la

récupération du CO2, sauf dans les fumées finales.



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3.2 Captage post-combustion

Figure 7: Schéma de principe de séparation aux amines (applicable au traitement du gaz

naturel contenant du CO2 comme au traitement des fumées de combustion).

Cette filière qui en est au stade de pilote semi-industriel, est en pleine maturation pour un déploiement à grande échelle, notamment concernant les point-clefs suivants:

Améliorations (performances, mise à l'échelle) attendues dans les toutes prochaines années.Réduction attendue des coûts de 50 à 30 €/t en 2020, et de la consommation d’énergie de la filière.Flexibilité pour arrêt / redémarrage des installations de captage (minimisation de l’influence sur les installations de production).

Les Procédés de seconde génération devraient être opérables en 2015-2020, en particulier ceux basés sur la séparation aux amines.

Pour chacun des 3 sites de pooling retenus, les éléments suivants ont été réalisés :Définition du cas de base sans captageSélection de la technologie de captage appropriéeSimulation du procédé de captage:

o Dimensionnement des principaux équipements.o Etude de l'impact du procédé de captage sur la demande

supplémentaire en énergie, les besoins en eau de refroidissement, les besoins en solvant (quantités), le coût de revient de l'électricité,



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o Estimation des coûts de CO2 capté et évité.Evaluation des possibilités d'intégration énergétique du procédé de captage.

Deux solvants différents ont été évalués pour le captage :La MEA (monoéthanolamine), qui est un solvant actuellement commercialisé et de performances bien connues, notamment grâce au pilote de captage (1t CO2/heure) mis en œuvre depuis 2006 dans la centrale danoise d'Esbjerg opéré par Dong Energy (projets européens CASTOR et CESAR).Un nouveau solvant plus performant, dénommé KS-2, proposé par Mistsubishi. On trouvera plus loin dans le Tableau 2 les caractéristiques du solvant KS-2 par rapport à la MEA.

En ce qui concerne les impuretés associées au flux de CO2 capté, la séparation en post-combustion par absorption permet d'atteindre un niveau de pureté de l'ordre de 99,8% une fois le mélange déshydraté, en raison de la grande sélectivité des solvants chimiques utilisés. Les composés que l'on peut trouver à l'état de traces sont alors O2,Ar, SO2, N2, NO. L'absence d'eau dans le processus de transport et d'injection évite ainsi tout risque de corrosion par le CO2 et les autres composés acides (SOx, Nox)

3.3 Résultats

Le dimensionnement réalisé a considéré les hypothèses suivantes :Taux de captage de 90% sur CO2.Procédé dimensionné pour le débit de fumées maximum.Eau de refroidissement : prise en compte d'un T de 10°CCO2 fourni à 150 bar, 25°C en sortie conditionnement



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Figure 8: Configuration type des installations de captage et compression (centres

"Eastern" et "Central").

La figure précédente donne la configuration type d'un centre de captage avec ses équipements et les dimensions nécessaires aux installations de captage et de compression. En ce qui concerne les besoins énergétiques et les coûts (investissement et opérations), le tableau suivant résume les résultats obtenus pour le cas de base (solvant MEA).



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853567M€/anOPEX pour source d’énergie

2398M€/anOPEX pour compression

402227M€/anOPEX pour captage

14865102M€/anOPEX Total

19519M€CAPEX pour source d’énergie

633664M€CAPEX pour compression

19779210M€CAPEX pour captage

278120294M€CAPEX Total

603149382MWthEnergie thermique

nécessaire

2.4E+061.0E+062.0E+06t/anCO2 évité

3.4E+061.4E+062.7E+06t/anCO2 capté

3.8E+061.6E+063.1E+06t/anCO2 émis

« Southern »« Central »« Eastern »UnitéParamètre










nécessaire

2.4E+061.0E+062.0E+06t/anCO2 évité

3.4E+061.4E+062.7E+06t/anCO2 capté

3.8E+061.6E+063.1E+06t/anCO2 émis


Tableau 1 : Résultats pour le captage à la MEA

Des calculs ont été effectués en supposant un solvant amélioré : le solvant KS-2, dont les performances attendues sont comparées à la MEA dans le tableau ci-dessous. La colonne « Valeur » indique le coefficient appliqué au cas KS-2 par rapport à la MEA.

OPEX3.60Prix du solvant

Puissance du ventilateur – OPEX0.14Pertes de charges dans

l’absorbeur

OPEX0.1Pertes en solvant

Énergie de régénération, taille du rebouilleur, tailles des auxiliaires –OPEX & CAPEX

0.80Energie de Régeneration

Besoin en solvant, eau de refroidissement, puissance de pompage, taille des équipements –

CAPEX & OPEX

0.6Circulation de solvant

Paramètres influencésValeurParamètre

OPEX3.60Prix du solvant

Puissance du ventilateur – OPEX0.14Pertes de charges dans

l’absorbeur

OPEX0.1Pertes en solvant

Énergie de régénération, taille du rebouilleur, tailles des auxiliaires –OPEX & CAPEX

0.80Energie de Régeneration

Besoin en solvant, eau de refroidissement, puissance de pompage, taille des équipements –

CAPEX & OPEX

0.6Circulation de solvant

Paramètres influencésValeurParamètre

Tableau 2 : Comparaison MEA / KS2

Les principaux inconvénients liés à l'utilisation de la MEA sont connus :Energie de régénération (aux alentours de 4GJ / t CO2) – KS-2 améliore ce poste de 20%Pertes de solvant par dégradation.

L'intérêt principal de la MEA réside dans son faible coût par rapport à des formulations plus élaborées.



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nécessaire

2.6E+061.1E+062.2E+06t/anCO2 évité

3.4E+061.4E+062.7E+06t/anCO2 capté

3.8E+061.6E+063.1E+06t/anCO2 émis











nécessaire

2.6E+061.1E+062.2E+06t/anCO2 évité

3.4E+061.4E+062.7E+06t/anCO2 capté

3.8E+061.6E+063.1E+06t/anCO2 émis


Tableau 3 : Résultats pour le captage avec le solvant KS-2.

Les comparaisons entre l'utilisation de la MEA et du KS-2 montrent en effet un gain significatif (de l'ordre de 20%) sur les besoins en énergie et les coûts opératoires. Ceci montre tout l'enjeu de la R&D menée autour de l'amélioration des performances des procédés de captage du CO2, en particulier pour la post-combustion.

Comme montré dans cette étude, l'énergie nécessaire au captage (régénération du solvant dans notre cas) est un paramètre technique et économique essentiel. Différents scénarios peuvent être imaginés pour la fourniture de cette énergie. Quatresolutions ont été étudiées :

1. Cas de base : Utilisation d'une chaudière auxiliaire sur site alimentée au gaz naturel pour fabriquer la vapeur nécessaire à la régénération du solvant, et source d'électricité extérieure (réseau).

2. Cas 1 : cogénération au gaz naturel : utilisation d'une chaudière auxiliaire pour fabriquer la vapeur nécessaire à la régénération du solvant, et la génération d'électricité.

3. Cas 2 : Utilisation d'une partie de la vapeur et de l'électricité produite par la centrale (réduction de la puissance délivrée au réseau).

4. Cas 3 : Augmentation de la capacité de la centrale pour conserver la même puissance électrique nette tout en fournissant vapeur et électricité nécessaires au captage.



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L'application au cas d'une centrale électrique au charbon est discutée ci-après (centre de captage "Southern").

336613685M€/anOPEX source d’énergie

23M€/anOPEX compression

29292940M€/anOPEX captage


33705519M€CAPEX source d’énergie

63636363M€CAPEX compression

197197197197M€CAPEX captage


1030/820820/611820/820820/820MWe

Puissance électrique nette

(hors captage / avec captage)

Cas 3Cas 2Cas 1Cas de baseUnitéParamètre

336613685M€/anOPEX source d’énergie

23M€/anOPEX compression

29292940M€/anOPEX captage


33705519M€CAPEX source d’énergie

63636363M€CAPEX compression

197197197197M€CAPEX captage


1030/820820/611820/820820/820MWe

Puissance électrique nette

(hors captage / avec captage)

Cas 3Cas 2Cas 1Cas de baseUnitéParamètre

Tableau 4 : Comparaison de différents scénarios pour la provenance de l'énergie

nécessaire au captage du CO2.

Les résultats montrent que la meilleure option économique est soit d'extraire l'électricité nécessaire de la centrale thermique elle-même (cas 2) ou d'accroître la puissance de la centrale pour compenser les besoins énergétiques liés au captage / conditionnement du CO2 (cas 3). Les coûts plus élevés du cas de base et du cas 1 sont liés au prix du gaz naturel (6.5 €/GJ dans cette étude). Ainsi, avec un prix du gaz de l'ordre de 3€, les différents cas s'équilibrent.



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4 POSSIBILITES DE STOCKAGE GEOLOGIQUE DU CO2 EN PROVENANCE DU HAVRE

4.1 Introduction

Cette partie de l'étude vise à identifier des zones de stockage susceptibles d'accueillir le CO2 capté sur la zone du Havre (jusqu'à plus de 20 Mt de CO2 par an en 2020 d'après les scénarios étudiés). 2 bassins sédimentaires ont été revus: la mer du Nordet le Bassin de Paris.

Plus précisément les zones et réservoirs potentiels suivants ont été considérés :

La bassin de Paris: aquifères du Dogger et du TriasLe bassin de la mer du Nord

o Sud de la mer du Nord : gisements de gaz déplétés et aquifère du Bunter

o Centre le mer du Nord : zone de réservoirs d'huile potentiellementintéressants pour la récupération assistée du pétrole.

De plus des considérations sur la réglementation et l'analyse qualitative des risques ont été prises en compte, notamment pour la sélection de zones favorables au stockage du CO2.

4.2 Présélection de sites dans les aquifères salins profonds du bassin de Paris

Sur la figure ci-dessus ont été identifiés les réservoirs potentiels principaux que constituent les formations carbonatées du Dogger, ainsi que les formations gréseuses du Trias. La profondeur de 1000 m représente la profondeur minimale approximative àpartir de laquelle le CO2 reste dans des conditions thermodynamiques de phase dense (CO2 supercritique). Le Havre étant en bord de bassin sédimentaire, l'épaisseur et la profondeur des sédiments y rendent les couches géologiques sous-jacentes inaptes au stockage géologique du CO2.



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Dogger: carbonates

Trias: Grès

1000m

Le Havre

Figure 9 : Coupe géologique du bassin de Paris



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La phase de présélection de site suppose la détermination de la capacité théorique de stockage des réservoirs considérés. Pour les aquifères salins, le Carbon Sequestration Leadership Forum (CSLF) propose une estimation sur la base de modèles analytiques et données existantes. Cette méthodologie permet de déterminer le volume maximal de vide (contenu dans un réservoir donné) pouvant accueillir du CO2, hors de toute considération dynamique.

Toutefois, le CSLF a proposé une méthodologie par simple calcul analytique, de détermination de la capacité effective de stockage. Cette capacité rend compte indirectement des limitations de capacité dus aux phénomènes de « cut-off » (fraction de la porosité accessible à un fluide injecté, fraction de la porosité interconnectée, efficacité de déplacement horizontal des fluides, effet de la ségrégation gravitaire, effetcapillaire)4

Capacitéviable

Capacité effective

Prise en comptes des

contraintes techniques,

opérationnelles,

environnemental et de cut-off

sur les perméabilités et

porosités

Capacité théorique

Prise en compte des données à l’échelle du

bassin pour calculer la capacité disponible

Capacité viable : Simulation dynamique pour estimer la capacité réelle, l’étendue de la plume de CO2 et de la

zone de surpression

.

Figure 10 : Pyramide de définition des capacités pour les stockages géologiques (source

CSLF)

4 Le principal inconvénient d’un tel calcul est que la capacité ainsi estimée statiquement ne tient pas

compte des limitations liées à l'injectivité (la capacité de la roche réservoir à laisser s'écouler le CO2 et

les fluides en place sous l'action d'un gradient de pression donné). Seule une étude locale détaillée et une

modélisation dynamique tridimensionnelle peut permettre un dimensionnement précis de la capacité

réaliste d'un réservoir. Ce type d'étude est mené dans une phase dite de confirmation d'un stockage.



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Cette capacité effective est donnée dans la formule suivante:

MCO2 = A × h × × CO2×E

Où:MCO2= masse théorique de CO2 (capacité effective)

A surface de l’aquifère,

H épaisseur nette du réservoir,

porosité moyenne,

CO2 masse volumique du CO2 dans les conditions réservoir,

E facteur d’efficacité

La prise en compte des contraintes opérationnelles de surface, des éléments pouvant être des facteurs de risque, et des activités compétitrices en sub-surface (géothermie, exploration / production pétrolière, stockage souterrain d’hydrocarbures) conduit à diminuer cette capacité effective, par une simple exclusion des zones considérées:

Zones à risque sismique naturel,Failles majeures.Concessions d’exploitation des ressources du sous-sol.Zones urbanisées ou industrialisées,Zones de protection environnementale ou de protection des ressources en eau.Puits déjà forés.

Les deux figures ci-après donnent les cartes des zones les plus favorables à la recherche d'un site de stockage pour les aquifères du Dogger et du Trias. Ces zones correspondent à la présence d'un réservoir, d’une urbanisation faible, d'absence d'activités compétitrices et d'absence de risques naturels.



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Figure 11 : Zones d'intérêt pour le stockage du CO2 dans le Trias du bassin Parisien.

Figure 12 : Zones d'intérêt pour le stockage du CO2 dans le Dogger du Bassin Parisien.



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La détermination des capacités effectives de stockage, une fois exclue l’intégralité des zones pouvant constituer un risque opérationnel, donne les estimations suivantes:

Zones d'intérêt pour le stockage du CO2

Capacité de stockage (Mt)

Dogger 712

Trias 453

Ces valeurs sont à considérer comme minimales. En effet, l’exclusion des zones,comme indiqué ci-dessus, donne les meilleures zones possibles de stockage, ce qui ne signifie pas qu’il est impossible de stocker dans les zones non retenues.

Au vu de ces chiffres, il apparaît que le Bassin parisien présente un réel potentiel pour accueillir une opération pilote/démo. Sa capacité à accueillir une opération de l’échelle de ce projet (600Mt sur 30 ans) reste toutefois à être démontré en tenant compte des capacités réelles des réservoirs.

Cette limitation a induit une revue du potentiel de stockage en mer du Nord.



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4.3 Présélection de sites en mer du Nord

La figure suivante donne la localisation des bassins pétroliers de la mer du Nord.

Figure 13: Localisation des bassins sédimentaires en mer du Nord.

Trois cibles sont potentiellement intéressantes pour le stockage des émissions du Havre :

1. Les champs à gaz du sud de la mer du Nord (zones UK et NL)2. L'aquifère salin profond du Bunter (zone UK Southern North Sea)3. Les champs à huile du bassin central, en particulier le "Norway Central

Graben", afin d'examiner le potentiel de valorisation du CO2 par récupération améliorée des hydrocarbures.

Comme dans le cas du bassin de Paris, les calculs de capacité effective desréservoirs ont été effectués à partir de calculs simplifiés.

Ces champs sont de bons candidats au stockage du CO2 dans la mesure où ils sont fortement déplétés en fin d'exploitation (le taux de récupération du gaz est bien supérieur au taux de récupération des huiles), et offrent donc un volume relatif a priori important pour le stockage du CO2. Dans cette zone géographique, ils sont

Champs à gaz de sud de la mer du Nord



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profondément enfouis sous une épaisseur couche de sel et offrent donc des garanties de sécurité excellentes. Deux points clés sont essentiels à prendre en compte à savoir (1) la capacité unitaire des champs considérés (la grande majorité de ces champs sont petits en regard des émissions à stocker), et (2) la date de fin d'exploitation de ces champs qui conditionne le moment où on peut injecter du CO2 – les plus grands volumes étant en général ceux où la phase d'exploitation sera la plus longue.

ChampDate de fin de

production (estimation)

Profondeur(m)

Capacité de stockage du

CO2

10^6 T

Leman East & West 2030 1803 1 259Indefatigable 2015 2600 415

Viking(s) 2015 2800 382West Sole 2020 2670 171Galleon 2028 2360 130

Barque & Barque south 2033 2290 118Victor 2015 2520 88

South & North Sean 2021 2490 87Ravenspurn N 2014 2690 74

Vulcan 2015 2150 63Amethyst west & east 2014 2760 62

Clipper North 2033 2290 61Audrey 2013 2630 59

Ravenspurn S 2014 2760 49Pickerill 2009 2470 35Anglia 2015 2560 22

North Vaillant 2011 2306 19Excalibur 2010 2560 19

North Vaillant 2011 2306 19

Total 3 130

Figure 14: Localisation et capacité de stockage des principaux champs de la zone UK

La figure ci-dessous montre que trois champs seulement sont au-delà d'une capacité de 300 Mt de CO2. Leman est d'ailleurs le seul champ susceptible d'accueillir les émissions de CO2 du Havre, avec cependant une date probable de fin de production aux alentours de 2030.

2 217205Total

20499< 5 Mt

320475 -10 Mt

2211810 - 15 Mt

8393515 - 50 Mt

206350 - 100 Mt

4283> 100 Mt

Capacité destockage

(Mt)

Nb. de champs

Taille

2 217205Total

20499< 5 Mt

320475 -10 Mt

2211810 - 15 Mt

8393515 - 50 Mt

206350 - 100 Mt

4283> 100 Mt

Capacité destockage

(Mt)

Nb. de champs

Taille



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Figure 15 : Capacités de stockage des champs hollandais de la mer du Nord.

Comme montré sur la figure ci-dessus, la zone hollandaise est encore moins favorable au stockage massif du CO2 étant donné la faible taille des champs. Toutefois, et le raisonnement peut également s'appliquer à la zone UK, un regroupement de champs ("cluster") pourrait être envisagé afin d'atteindre la capacité requise. Cette solution est a priori réaliste techniquement et sans doute économiquement dans la mesure où l’onpourrait réutiliser les installations existantes qui mettent déjà ces différents champs en connexion.

L'aquifère gréseux du Bunter est largement présent dans la zone britannique sud de la mer du Nord, englobant les champs de gaz mentionnés plus haut. Les calculs effectués dans cette étude montrent un potentiel de stockage du CO2 de l'ordre de 11 Gt, ce qui représente un potentiel considérable. Toutefois, comme dans le cas du bassin de Paris, de nombreuses incertitudes existent sur l'injectivité et donc la capacité locale réelle de stockage d'un tel aquifère. On sait toutefois dans certaines zones reconnues (notamment lors de l'exploitation des gisements de gaz) bénéficier de porosités et de perméabilités – donc d'injectivité – importantes.

Aquifère salin profond du Bunter

Cette zone bien que lointaine du Havre, a été étudiée parce qu'elle contient des réservoirs d'huile susceptibles de recevoir du CO2 pour des opérations de récupération assistée du pétrole, le CO2 ayant des propriétés favorisant le déplacement d'huile non récupérable par l'injection d'eau. Il s'agit là d'un élément potentiellement attractif pour la valorisation du CO2.

Champs d'huile de la zone centrale de la mer du Nord

Dans ce type de procédé de récupération de l'huile, le CO2 injecté est en partie produit avec le pétrole et l'eau, est recyclé puis réinjecté dans le gisement. En fin d'exploitation pétrolière, le CO2 continue à être injecté jusqu'à la recompression du réservoir à son niveau initial.

L'estimation de la quantité de CO2 stocké au cours du temps et de la quantité supplémentaire d'huile produite peuvent ici aussi être approchées par des modélisations simplifiées donnant un ordre de grandeur des volumes concernés. Les calculs effectués montrent que dans les zones étudiées, la zone des champs norvégiens d'Ekofisk et d'Eldfisk peut stocker jusqu'à 870 Mt de CO2, ce qui est supérieur à la quantité de CO2 provenant du Havre.

4.4 Conclusions sur le stockage

La zone du Havre ne recèle pas de capacité de stockage proche suffisante pour les volumes considérés et bien que les aquifères profonds du bassin de Paris (Dogger et



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Trias) constituent une cible évidente, les calculs effectués montrent que l’injection de 18,63 Mt de CO2 pendant 30 ans nécessiterait la mobilisation d’une grande partie de la capacité de ces derniers (sous réserves de compatibilité avec les autres activités souterraines) et entraînerait de lourds investissements (surface de monitoring, réseau de transport de CO2).Cette zone a été écartée lors de l’analyse économique car :

d’une part, il était demandé d’étudier les potentiels de valorisation complémentaires de CO2 (EOR mer du Nord) tout en gardant la possibilité d’une coopération avec le site de Rotterdam,d’autre part, il aurait fallut mener des études de stockage dans le bassin de Paris (localisation et capacités des puits) avancées afin de ne pas générer une erreur trop grande sur l’estimation des coûts.

Pour ces diverses raisons, les stockages en mer du Nord ont été préférés pour l’étude économique. Néanmoins, le bassin de Paris reste un sérieux candidat à l’établissement d’un pilote industriel (stockage éventuel d’une partie des émissions provenant du Havre). A cette fin, l’étude de la capacité dynamique réelle des zones favorables sélectionnées (nombre de puits injecteurs nécessaires dans des conditions de sécurité optimales) est à réaliser impérativement dans une étape de faisabilité approfondie.

Dans la zone sud de la mer du Nord, l'aquifère du Bunter possède une capacité effective de stockage très importante. Là encore, seules des études locales détaillées permettront de préciser la capacité dynamique réelle. Les gisements de gaz de cette même zone offrent une capacité unitaire faible. Toutefois, le regroupement des champs permettrait d'accéder à des capacités nettement plus importantes. Les champs d'huile de la zone norvégienne d'Ekofisk ont un potentiel de stockage de CO2 et derécupération additionnelle d'hydrocarbures. Toutefois, leur éloignement du Havre représente une contrainte technique et économique qu’il convient d’étudier. C’est notamment l’objet des chapitres suivants.



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5 TRANSPORT DU CO2

5.1 Principes retenus

Etant donné le but de l'étude, visant au captage et au transport mutualisés du CO2

émis par la zone du Havre d'une part, et d'autre part des solutions réalistes de stockage de ce CO2, un scénario de transport a été dimensionné afin de :

1. Collecter et transporter le CO2 des centres de captage vers un "hub" en sortie du Havre (Port Jérôme)

2. Le transporter de Port Jérôme vers Dunkerque en suivant préférentiellement les réseaux existants de canalisations

3. Le transporter de Dunkerque vers l'aquifère du Bunter, puis vers les réservoirs d'huile du bassin centre mer du Nord.

Deux scénarios ont été étudiés :1. Stockage de l'ensemble du CO2 capté, soit 18,63 Mt/an dans l'aquifère du

Bunter,2. Injection de 8,815 Mt CO2/an dans les gisements de pétrole pour récupération

assistée pendant 8 ans, et stockage du complément dans l'aquifère de Bunter.

5 Ce volume initial est limité, car d’une part seule la moitié du potentiel EOR du champ est considérée

(contexte compétitif), et d’autre part le CO2 injecté est produit en même temps que les hydrocarbures

additionnels, la nécessité de le recycler induisant un « survolume » à prendre en compte.



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Figure 16 : Localisation du réseau global de transport du CO2 par canalisations.

5.2 Dimensionnement du réseau de transport

La première partie du réseau de transport concerne l'acheminement du CO2 capté vers un "hub" en sortie de Port Jérôme. Deux scénarios ont été étudiés : le premier considère une canalisation centrale unique dont le diamètre évolue au fur et à mesure de la collecte du CO2 dans les différents centres de captage. Le deuxième, finalement retenu, privilégiant la flexibilité (possibilité de rajouter des conduites supplémentaires) et la sécurité (notamment en cas de pollution par des composés indésirables d’un flux provenant d’un centre de captage), est présenté sur la figure suivante.

Western

Northern I Northern II

Central

Southern Eastern Port Jérôme

HUB

CO2 process gas

150

150

150

150

150 150 150

36713 pumps

Figure 17 : Schéma de transport local du CO2 sur le site du Havre.

PressionEnergie



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La deuxième partie du réseau concerne une canalisation partant du Havre (Port Jérôme) et reliant Dunkerque, en privilégiant le suivi des tracés de pipes déjà existants, comme montré dans la figure ci-dessous.

Figure 18 : Tracés existants et route choisie pour le transport du CO2 (en jaune).

Pour la partie offshore du transport, des options ont été dimensionnées prenant en compte ou non une injection dans les réservoirs norvégiens (EOR). Par ailleurs, on a considéré la possibilité d'un surdimensionnement de la conduite offshore, capable de prendre en compte du CO2 provenant d'autres sources (accès du réseau à des tiers).Cette démarche s’explique par le besoin de créer de la valeur grâce à la chaîne CTS, afin de pérenniser la rentabilité globale du projet (voir chapitre 6).

Le dimensionnement précis de l'ensemble du réseau et les coûts sont résumés respectivement sur la figure et le tableau ci-dessous.



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HUB

3671

3 pompes

D=32"140

80

18.63 MTCO2/yr

Dunkerque Aquifère du Bunter

200 108D=30"

1239

122 InjectionBunter

13490

200200 108108D=30"

1239

122122 InjectionBunter

13490

9197

171 123D=34"Injection Bunter

9197

171171 123123D=34"Injection Bunter

131104D=28"

Injection EOR

8.81 MTCO2/yr

131104D=28"

Injection EOR

8.81 MTCO2/yr

8.81 MTCO2/yr

135

D=28"Injection

EOR

8.81 MTCO2/yr

135106D=28"

Injection EOR

Port Jerome Champs EOR

286 km 70 km

Jonction

230 km420 km

30 km

Émissions de LHD seul, Stockage dans l’aquifère du BunterÉmissions de LHD seul, stockage dans l’aquifère du Bunter et dans les champs Norvégiens (EOR)

Émission de LHD + tiers, stockage dans l’aquifère du BunterÉmission de LHD + tiers, stockage dans l’aquifère du Bunter

Émission de LHD + tiers, stockage dans l’aquifère du Bunter et dans les champs Norvégiens (EOR)Émission de LHD + tiers, stockage dans l’aquifère du Bunter et dans les champs Norvégiens (EOR)

Power (kW)

Pressure

Figure 19 : Options suivies pour le dimensionnement du réseau global de transport du

CO2.

Valeurs 2009

Réseau de collecte du

CO2

Transport Onshore

hub / Dunkerque

Transport Offshore

7 carboducs en parallèle

Diamètre 32”

Stockage en aquifère (Bunter) seul

Stockage en aquifère (Bunter) et EOR Norvège

Emissions LHD

seules

Emissions LHD + Tiers

Emissions LHD

seules

Emissions LHD + Tiers

CAPEX (M€) 52 453 993 1182 2193 2382

OPEX (M€/y) 3.5 11 4 2.5 7 5.5

Tableau 5 : Coûts des options de transport étudiées

L’option de surdimensionner le réseau pour autoriser un accès à un tiers a été étudiéeet sera commenté dans la partie analyse économique (§6).



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6 ANALYSE ECONOMIQUE

6.1 Estimation des coûts globaux de la chaîne CTS

L'estimation économique prend en compte l'ensemble des éléments de la chaîne précédemment dimensionnés. Ainsi pour les investissements (CAPEX) les éléments suivants ont été considérés :

Construction des systèmes de captage et de compression (cf. chapitre spécifique sur le captage et le transport du CO2)Gazoducs et stations de pompage

o Coûts des matériaux (acier, ciment)o Coûts de pose (offshore et onshore)o Ingénierie administrative

Puits d'injection et de monitoringInstallations de surface (réutilisation de plateformes et nouvelles plateformes)

Les coûts opératoires (OPEX) comprennent la maintenance des installations, l'électricité nécessaire aux stations de pompage, la remise en état périodique de certains puits ("workover"), le monitoring permanent ainsi que des acquisitions régulières de données géophysiques permettant un suivi de l’évolution du CO2 dans le sous-sol.

On considère un taux d'inflation de 2% et un taux d'actualisation de 8%. Les coûts de l'électricité sont fixés à 7 centimes d'€/kWh (2008) et la main d'œuvre horaire à 30€ (2008).

Les coûts de captage globaux ont été calculés en fonction des données détaillées sur les trois centres de captage ayant fait l'objet d'un dimensionnement. Pour tenir compte de l'amélioration probable des performances des procédés de captage du CO2, un coefficient d'amélioration a été appliqué, estimé d'après des études internationales(27% d’amélioration pour les OPEX et 12% pour les CAPEX par rapport aux coûts actuels) (McKinsey6, World Energy Outlook7).

La figure ci-dessous donne les CAPEX et OPEX de l'ensemble de la chaîne pour les deux scénarios de transport stockage (aquifère du Bunter seul, EOR+aquifère du Bunter). C'est ici le transport qui donne lieu aux investissements les plus importants, en particulier dans le scénario avec EOR, et ce en raison de la distance à parcourir.

6 Carbon Capture & Storage : Assessing the Economics – McKinsey&Company – 2008.7 IEA World Energy Outlook 2008.



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CAPEX (M€)

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

Bunter+EOR Bunter seul

Stockage - Norvège EOR

Stockage - Bunter

Transport - Offshore

Transport - Onshore

Capture

Conditionnement desfumés

OPEX (M€/yr)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500


Stockage - Norvège EOR

Stockage - Bunter

Transport - Offshore

Transport - Onshore

Capture

Conditionnement desfumés

40%

6 522 M€*

4073 M€*

70%

85%

7% CAPEX*

9% CAPEX*

* Coûts 2008 – non actualisé non inflaté

40%

30%

Figure 20 : Coûts d'investissement et coûts opératoires de la chaîne CTS pour les 2

scénarios de transport / stockage.

Les coûts opératoires sont principalement dus au captage du CO2 (coûts énergétiques pour la régénération du solvant et la compression du CO2).

Coûts de la chaine CTS par tonne de CO2 stockée (€)

0 €

10 €

20 €

30 €

40 €

50 €

60 €


Stockage

Transport

Capture

30 €

7.5 € 5 €

11 €6 €

49 €*

42 €*

* Coûts 2008 – non actualisé, inflation 2%

Figure 21 : Coûts ramenés à la tonne de CO2 captée, transportée et stockée.



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Coûts de la chaine CTS par tonne de CO2 évitée (€)

0 €

10 €

20 €

30 €

40 €

50 €

60 €

70 €


Stockage

Transport

Capture

36 €

9 € 6 €

13 €7 €

58€*

50 €*

* Coûts 2008 – non actualisé, inflation 2%

Figure 22: Coûts ramenés à la tonne de CO2 évitée pour toute la chaîne.

Les coûts ainsi obtenus sont tout à fait comparables aux valeurs publiées (Cf. récente étude de McKinsey mentionnée ci-dessus).

6.2 Valeur actuelle nette

L’analyse économique du projet est focalisée sur l’aspect global avec mise en place de la chaîne CTS, et sans mise en place de la chaîne. Ainsi, la mise en place de la chaîne est susceptible de générer deux types de revenus :

1. D’une part, les quotas alloués non utilisés par les émetteurs autres qu’électriciens sont considérés revendus au prix du marché jusqu’à épuisement de ceux-ci (2027),

2. D’autre part, le CO2 arrivant en offshore mer du Nord pour EOR est vendu à l’opérateur pétrolier selon un prix calibré grâce à deux paramètres : un pourcentage du prix du baril (prix plafond) et un coût d’approvisionnement alternatif ("make or buy").

Afin de dimensionner ces produits un scénario d'évolution des prix du CO2 (au sens des quotas) a été établi par Geogreen selon deux hypothèses de stabilisation de la



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concentration de CO2 dans l'atmosphère proposées par le World Energy Outlook8 : un scénario contraignant (450 ppm) et un scénario moins contraignant (550 ppm). Lesvaleurs pics sont celles données par le World Energy Outlook. Ensuite, les deux scénarios supposent que la mise sous tension de l’économie « carboné » quand la tonne de CO2 atteint son plus haut niveau accélère la transition vers sa décarbonatation. Ceci conduit à une décroissance progressive du prix du quota (sur le modèle des marchés des quotas d’émissions de dioxyde de soufre aux Etats-Unis) vers le coût marginal des technologies permettant de limiter les émissions de CO2, ici, la technologie CTS. Dans le cas 450 ppm, l’économie étant soumise à une tension« CO2 » plus forte, sa transformation est accélérée et le prix du quota tend rapidement vers le coût marginal des solutions CTS.

CO2 cost curves

0 €

50 €

100 €

150 €

200 €

250 €

2012

2014

2016

2018

2020

2022

2024

2026

2028

2030

2032

2034

2036

2038

2040

2042

2044

2046

2048

450 ppm

550 ppm

2030: 150 €/tonne

2030: 80 €/tonne

Accord International post Kyoto

contraignant

Equilibre prix CO2 / Coût marginal CCS

Décarbonatation de l’économietendance long terme

CO2 cost curves

0 €

50 €

100 €

150 €

200 €

250 €

2012

2014

2016

2018

2020

2022

2024

2026

2028

2030

2032

2034

2036

2038

2040

2042

2044

2046

2048

450 ppm

550 ppm

2030: 150 €/tonne

2030: 80 €/tonne


contraignant



2030: 150 €/tonne2030: 150 €/tonne

2030: 80 €/tonne2030: 80 €/tonne


contraignant


contraignant





Figure 23 : Modélisation de l'évolution des prix du CO2 selon les deux scénarios du WEO.

La figure ci-dessous montre la comparaison des valeurs actuelles nettes avec et sans projet pour le cas d’un stockage en aquifère seul (pas d’EOR), selon les deux hypothèses "450 ppm" et "550 ppm". On voit que dans l’hypothèse "450 ppm" (prix du CO2 élevé) la mise en place du projet CTS est avantageuse à long terme.

8 IEA - World Energy Outlook 2008



PAGE 44 / 54

-13 000

-11 000

-9 000

-7 000

-5 000

-3 000

-1 000

2009

2011

2013

2015

2017

2019

2021

2023

2025

2027

2029

2031

2033

2035

2037

2039

2041

2043

2045

2047

2049

CCS project - 450 ppm


CO2 credit buying 550 ppm


5

-13 000

-11 000

-9 000

-7 000

-5 000

-3 000

-1 000

2009

2011

2013

2015

2017

2019

2021

2023

2025

2027

2029

2031

2033

2035

2037

2039

2041

2043

2045

2047

2049





5

Achat de créditsCO2

Achat de créditsCO2

Coûtscumulés du

projet

Coûtscumulés du

projet

20332033

1 600 MM€1 600 MM€

Figure 24 : Comparaison des valeurs actuelles nettes avec et sans CTS dans le cas du

stockage en aquifère seul

Le scénario EOR est pénalisé par plusieurs facteurs: le coût des infrastructures de transport (distance du Havre pour huit années d'injection uniquement), et la proportion de la production additionnelle d'hydrocarbures que l'on peut réserver pour les émetteurs du Havre. Une solution pour rendre plus attractif ce scénario avec EOR serait de consentir l'accès à des tiers. La figure ci-dessous montre, pour deux cas de surdimensionnement d’une partie du pipeline offshore (Bunter – Mer du Nord norvégienne pour des diamètres de 28’’ ou 34’’) le prix demandé à un tiers pour l’accès au transport et stockage permettant de rendre le projet globalement aussi rentable que le cas du stockage en aquifère seul (taux de rentabilité interne de 10%).

0 €

2 €

4 €

6 €

8 €

10 €

12 €

14 €

16 €

18 €

5% 7% 12%

17%

22%

27%

30%

41%

46%

60%

70%

80%

% barrel price for CO2 selling before 2028

Dis

cou

nte

d c

ost

of

acce

ss t

o t

ran

spo

rt a

nd

st

ora

ge

in N

W a

fter

202

8

EOR 34

EOR 28

EOR 34 cost for third party


* CO2 price scenario: 450 ppm

0 €

2 €

4 €

6 €

8 €

10 €

12 €

14 €

16 €

18 €

5% 7% 12%

17%

22%

27%

30%

41%

46%

60%

70%

80%

% barrel price for CO2 selling before 2028

Dis

cou

nte

d c

ost

of

acce

ss t

o t

ran

spo

rt a

nd

st

ora

ge

in N

W a

fter

202

8

EOR 34

EOR 28



* CO2 price scenario: 450 ppm

Figure 25: Prix d'accès au tiers « équilibrant » le projet



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7 ANALYSE DE CYCLE DE VIE

7.1 Principes et hypothèses

L’analyse économique a permis de cerner les conditions dans lesquelles la mise en place de la chaîne CTS peut conduire à une rentabilité.

Le but de l'analyse de cycle de vie (ACV) est de quantifier le bénéfice environnemental de cette mise en place, selon deux axes : bilan en Gaz à Effet de Serre (GES - kg CO2

équivalent), et bilan en énergie fossile supplémentaire nécessaire (MJ). Chacun de ces axes est analysé sur 3 étapes : construction, opération, et démantèlement.

Ainsi, les émissions directes de CO2 liées à la chaîne CTS (captage, compression, pompage, …), et les émissions indirectes de CO2, liées au "contenu CO2" des matériaux et produits employés dans la chaîne ont été quantifiées.

L'ACV a été réalisée selon les normes ISO 14040 et ISO 14044.

L'unité fonctionnelle choisie ici pour le calcul des impacts sur l'ensemble de la chaîne est la tonne de CO2 capturée, transportée et stockée. Le contexte géographique concerne la France et la mer du Nord et le projet se déroule entre 2015 et 2069 (30 ans d’injection + 20 ans de monitoring).

La figure ci-dessous décrit le périmètre de l'étude ACV réalisée : seuls les éléments de la chaîne CTS sont pris en compte (figuré orange). Pour chacun des blocs constitutifs; les trois phases construction, opérations et démantèlement ont été analysées.

Approvision-nement

combustibleet matériaux

Construction

Installations existantes /

futures

Opérations

Transport fumées

Captage du CO2

Condition-nement CO2

TransportLocal

Transport àterre

Transportoffshore

Stockage aquifère Bunter

Stockage / EOR Norvège

Figure 26 : Périmètre de l'ACV pour la chaîne CTS du Havre



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Transportonshore

Construction

Opérations

Démantèle-ment

ConstructionQuantité d’acierApprovisionnement des pipes – bateaux,camions – carburant dieselPose du pipe - diesel

OpérationsElectricité pour le pompage du CO2

DémantèlementInertage à l’azote négligé

Figure 27 : Eléments constitutifs du bloc "transport par pipeline à terre"

La figure ci-dessus donne un exemple des éléments analysés pour un des blocs de la chaîne CTS : le transport du CO2 sur la partie terrestre (de la sortie du port du Havre jusqu'à Dunkerque). Les impacts ont été calculés à l'aide du logiciel GABI 4 et d'une base de données spécifique, créée par Geogreen pour estimer, dans un contexte géographique donné, l'évolution des productions énergétiques considérées et del'approvisionnement en ciment et en acier, tout au long de la durée de vie du projet CTS :

Composition de la production énergétique française supposée constante tout au long de la vie du projet car le mix énergétique français est déjà très décarboné (1kWhe provenant du réseau émet 0.11 kgCO2,eq).Approvisionnement en acier et en ciment : estimé en 2015 – date de construction du projet – à partir de données fournies par le World Steel Association et le Cembureau.

Trois scénarios ont été étudiés pour l’approvisionnement en chaleur et en électricité nécessaires aux unités de captage et de conditionnement du CO2 :

Un cas de base : l’électricité provient du réseau et la chaleur d’une chaudière alimentée au gaz naturel ;Un cas majorant les émissions secondaires de CO2 où l’énergie (l’électricité et la chaleur) provient d’une centrale au charbon dédiée sur laquelle aucun captage de CO2 n’est effectué;Un cas minorant les émissions secondaires de CO2 où l’énergie (l’électricité et la chaleur) provient d’une centrale au charbon dédiée équipée d’une chaîne CTS (l’énergie est décarbonée). Cette centrale délivre au projet LHD la même puissance que dans le cas majorant, et doit donc compenser la perte d’énergie liée au captage/conditionnement de son CO2.



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7.2 Résultats de l'ACV

La figure ci-dessous donne les résultats obtenus pour l'impact GES pour le cas de base. Comme attendu le bloc "captage" est de loin la contribution la plus importante (88,8% des émissions totales). Le conditionnement (compression) des fumées et du CO2 capté sont également un poste important (~9%). Ce sont des postes consommateurs d'énergie, et donc qui émettent directement du CO2. Les postes "transport" et "stockage" consomment peu d'énergie, leurs émissions étant essentiellement liées au contenu carbone des matériaux utilisés pour leur construction. Le recyclage du CO2 rendu nécessaire par les opérations d'EOR conduit à des besoins énergétiques et de construction qui augmentent sensiblement les émissions de CO2

par rapport au stockage en aquifère.

I02+ Réchauffement climatiqueElectricité du réseau - Vapeur d'une chaudière alimentée au gaz naturel

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Conditionnement des fumées

Captage du CO2

Conditionnement du CO2

Transport local

Transport onshore

Transport offshore

Stockage dans l'aquifère du Bunter

Stockage dans les champs norvégiens+ EOR

kg CO2, eq

88,8%

2,12%

6,77%

0,13%

0,58%

0,67%

0,21%

0,77%

Figure 28 : Bilans des gaz à effets de serre pour la chaîne CTS du Havre – Cas de base

Pour une tonne de CO2 captée, puis transportée et stockée, il faut émettre 183,4 kg de CO2 équivalent supplémentaires (environ 18%).

Si l’électricité et la chaleur proviennent d’une centrale au charbon additionnelle sur le site du Havre sans captage de CO2 (facteur d’émission lié à la production d’électricité de 0,78 kgCO2/kWhe), les émissions liées aux blocs captage/conditionnement seraient



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2 fois plus importantes. Pour une tonne de CO2 captée, puis transportée et stockée, il faudrait alors émettre 334 kg de CO2 équivalent supplémentaires (environ 33%).

I02+ Réchauffement climatiqueElectricité & Vapeur provenant d'une centrale au charbon additionnelle sans CTS

0 50 100 150 200 250 300


Captage du CO2


Transport local

Transport onshore

Transport offshore


Stockage dans les champs norvégiens+ EOR

kg CO2, eq

76%

1.2%

20.1%

0.1%

0.3%

0.4%

0.1%

2.1%

Figure 29: Bilans des gaz à effets de serre pour la chaîne CTS du Havre – Electricité et

chaleur provenant d’une centrale thermique au charbon sans captage du CO2

Si l’électricité et la vapeur proviennent d’une centrale charbon équipée en captage(donc décarbonée), le facteur d’émission lié à la production d’électricité n’est plus que de 0,078 kgCO2/kWhe et la production de vapeur n’émet plus autant de CO2. Ainsi, les émissions provenant du bloc captage diminuent de 77% par rapport au cas de base et au global, capter, transporter et stocker une tonne de CO2 n’entraîne plus que l’émission de 58,7 kg de CO2 équivalent supplémentaires (environ 6%). La Figure 30donne les résultats obtenus pour ce cas d’étude.



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I02+ Réchauffement climatiqueElectricité & Vapeur provenant d'une centrale au charbon additionnelle équippée CTS

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


Captage du CO2


Transport local

Transport onshore

Transport offshore


Stockage dans les champsnorvégiens + EOR

kg CO2, eq

69,49%

6,64%

16,51%

0,4%

1,82%

2,11%

0,64%

2,39%

Figure 30: Bilans des gaz à effets de serre pour la chaîne CTS du Havre – Electricité et

chaleur provenant d’une centrale au charbon équipée en captage

La chaîne CTS consommant de l'énergie, la façon dont est produite cette dernière à donc un impact majeur sur la performance environnementale globale.

En matière de consommation d'énergie non renouvelable, les postes "captage" et "conditionnement" demeurent de loin les plus importants. Les consommations d’énergie non renouvelable sont répertoriées pour chaque cas dans le tableau suivant.

Tableau 6: Consommation d'énergie non renouvelable suivant les cas d'étude

Source d’énergie supplémentaire

nécessaire au captage et au conditionnement

Electricité du réseau / Chaleur d’une chaudière au gaz naturel

Electricité et chaleur provenant

d’une centrale charbon sans CTS

Electricité et chaleur provenant d’une centrale charbon

avec CTS

Consommation d’énergie non renouvelable (MJ)

4900 4350 5250

Le cas où l’énergie provient d’une centrale au charbon sans CTS consomme le moins d’énergie non renouvelable. Effectivement, seule de l’énergie provenant du charbon est utilisée tandis que dans le cas de base, l’électricité est d’origine nucléaire.



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Par ailleurs, dans le cas où l’énergie provient d’une centrale au charbon avec CTS,pour prendre en compte le captage et le conditionnement du CO2 et pour que la centrale puisse délivrer les mêmes utilités (électricité, chaleur) que la centrale sans CTS, il faut compenser en brûlant plus de charbon (25% en plus) donc en utilisant plus d’énergie non renouvelable.

Ainsi, suivant les sources d’électricité et de chaleur, les émissions de CO2 varient entre 59 et 334 kg CO2, eq /tCO2, capté, transporté et stocké et la consommation d’énergie non renouvelable est comprise entre (respectivement) 5250 MJ et 4350 MJ.

7.3 Bilan global GES

Le bilan global des émissions de GES pour la chaîne CTS étudiée ici est résumé sur la figure récapitulative suivante pour le cas de base (électricité provenant du réseau, chaleur provenant d’une chaudière alimentée au gaz naturel), étant entendu que 90% des émissions de CO2 sont captées par la chaîne CTS.

20.7Mt/y

2.07Mt/y

CaptureConditionnement CO2

TransportOnshore

Transport Offshore

Stockage dans le Bunter

Stockage en NW-EOR

0.072 3.01 0.021

2.07Mt/y3.351Mt/y 0.0654Mt/y

Sans C

CS

Avec C

CS

Émissions directes Émissions indirectes lors des opérations

Émissions indirectes lors de la construction

Conditionnement fumées

0.001 0.022 0.230 0.002 0.014 0.005 0.023

TransportLocal

0.004 0.0004 0.012

Figure 31 : Emissions de CO2 totales pour le scénario sans et avec CTS sur le Havre –

Cas de base



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L’efficacité globale9 de la chaîne CTS est dans ce cas de 73%.

Si l’électricité et la chaleur proviennent d’une centrale au charbon équipée CTS, l’efficacité globale de la chaîne remonte à 85%. Cependant, la consommation d’énergie non renouvelable est plus importante pour cause de compensation de l’énergie perdue pour le captage sur la centrale. Par ailleurs, si cette centrale est sur le site du Havre, il faudrait que son CO2 puisse avoir accès au réseau dimensionné.

20.7Mt/y

2.07Mt/y

CaptureConditionnement CO2

TransportOnshore

Transport Offshore

Stockage dans le Bunter

Stockage en NW-EOR

0.072 0.738 0.021

2.07Mt/y1.014Mt/y 0.0654Mt/y

Sans C

CS

Avec C

CS

Émissions directes Émissions indirectes lors des opérations

Émissions indirectes lors de la construction

Conditionnement fumées

0.001 0.022 0.179 0.002 0.014 0.005 0.023

TransportLocal

0.004 0.0004 0.012

Figure 32 : Emissions de CO2 totales pour le scénario sans et avec CTS sur le Havre

Electricité et chaleur provenant d’une centrale au charbon équipée en captage

9 Il s’agit du pourcentage effectif de CO2 capté, transporté, et stocké, en tenant compte de

toutes les émissions primaires et secondaires. Ces dernières induisent donc une « baisse » de

90% à 73%.



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8 CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS

Sur la base des données fournies par les industriels émetteurs de la zone du Havre et de Port-Jérôme, ont été réalisées les études suivantes:

La mise en commun (mutualisation) des fumées contenant le CO2 permettant de limiter le nombre de systèmes de captage à installer sur la zone du Havre, tout en donnant accès à cette technologie aux émetteurs de petites et moyennes tailles (en comparaison des émissions liées à la production d'électricité par charbon ou le raffinage / pétrochimie).

Captage : Sur les 7 centres de captage définis, 3 ont été dimensionnés (taille des installations, performances et consommations d'énergie). Au vu de la maturité des technologies disponibles pour le captage, et des caractéristiques des installations émettrices (actuelles et en projet), le captage post-combustion a été retenu comme filière adaptée à la séparation du CO2. Dans l'optique d'une mutualisation, c'est la seule technologie disponible dans la mesure où elle s'adapte aux installations existantes sans affecter les procédés de production puisqu'on traite directement les fumées.

Stockage géologique : les solutions du Bassin de Paris (aquifères salins profonds), du Bassin Sud de la mer du Nord (aquifère et gisements de gaz), ainsi que les champs du Bassin Central de la mer du Nord (sud Norvège) ont été étudiées, ces derniers pour leur potentiel spécifique de récupération assistée d’hydrocarbures par injection de CO2 (création de valeur).

o Aquifères profonds du Bassin de Paris (Dogger et Trias) : Les capacités effectives totales estimées pour l’ensemble de ces réservoirs montrent des valeurs du même ordre que les émissions totales du Havre considérées dans l'étude (Dogger 712 Mt, Trias 453 Mt – sélection des meilleures zones en prenant en compte l'ensembles critères d'exclusion). Dès lors, envisager le Bassin de Paris seul comme zone où stocker l’ensemble des émissions du Havre parait sujet à caution. Néanmoins, le bassin de Paris reste un sérieux candidat à l’établissement d’un pilote industriel (stockage éventuel d’une partie des émissions provenant du Havre). A cette fin, l’étude de la capacité dynamique réelle des zones favorables sélectionnées (nombre de puits injecteurs nécessaires dans des conditions de sécurité optimales) est à réaliser impérativement dans une étape de faisabilité approfondie.



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o Sud de la mer du Nord : l'aquifère du Bunter dispose d'une capacité effective très large (11 Gt), et constitue une cible intéressante pour le CO2 du Havre.

o Centre de la mer du Nord : un scénario a été étudié afin de quantifier les bénéfices d'une valorisation du CO2 en provenance du Havre par une opération de récupération assistée d’hydrocarbures.

Transport du CO2 : un réseau complet de canalisations à été dimensionné en quatre parties : des points d’émission aux centres de captage, des centres de captage vers la sortie de Port Jérôme (hub), de Port Jérôme jusqu'à Dunkerque, puis vers la mer du Nord (aquifère du Bunter et centre mer duNord).

Evaluation économique : le calcul détaillé des investissements et des coûts opératoires pour l'ensemble de la chaîne conduit à des valeurs ramenées à la tonne de CO2 captée comprises entre 41 et 48€ (30€ pour le captage, de 5 à 7,5€ pour le transport et 6 à 10€ pour le stockage). Ramené à la tonne de CO2 évitée les valeurs sont situés entre 50 et 58€ (36€ pour le captage, de 6 à 9€ pour le transport, de 7 à 13€ pour le stockage). La comparaison des valeurs actuelles nettes avec et sans projet pour le cas d’un stockage en aquifère seul (pas d’EOR) montre que la mise en place du projet CTS est avantageuse à long terme. Concernant l’EOR, la distance à parcourir pour rejoindre les gisements favorables ainsi que la prévisible compétition avec le CO2 "local", rendent cette option rentable dans certaines conditions favorables seulement. Le bénéfice peut être assuré grâce à l’accès aux tiers à un tel réseau de transport et de stockage.

Analyse de cycle de vie : un bilan complet de la chaîne CTS a été effectué pour estimer les émissions de gaz à effet de serre générés, et la quantité d'énergie non renouvelable utilisée par la chaîne CTS pour le traitement d'une tonne de CO2. Suivant les sources d’électricité et de chaleur, les émissions de CO2

varient entre 59 et 334 kg CO2, eq /tCO2, capté, transporté et stocké et la consommation d’énergie non renouvelable est comprise entre (respectivement) 5250 MJ et 4350 MJ. L’écologie industrielle10 est un concept susceptible d’apporter unebaisse significative à la fois des émissions de CO2 et de la consommation d’énergie non renouvelable qui nécessiterait d’être étudié plus en détail.

En supplément des points déjà évoqués plus haut, les éléments-clés suivants sont à retenir :

10 Les pertes des uns deviennent des sources d’énergie pour les autres, permettant de limiter le

recours massif aux ressources naturelles



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6. Les coûts et l’optimisation des besoins énergétiques liés au captage sont des facteurs déterminants pour le déploiement du CTS (toutefois on peut compter sur des améliorations sensibles des performances des procédés dans les décennies à venir).

7. La mutualisation à la fois du captage (lorsque les émetteurs sont proches), du CO2 transporté, puis du stockage géologique constitue un facteur important de diminution des risques techniques et économiques. Toutefois, la multiplicité des sources d'émissions et donc de la "qualité" du CO2 impose des règles strictes en matière de gestion des centres de captage et du réseau de transport. Leproblème des impuretés après captage se pose néanmoins peu pour le procédé choisit qui fournit un CO2 quasi pur (>99,8%).

8. Les coûts de transport, même relativement faibles lorsqu'ils sont ramenés à la tonne de CO2, se rapportent en fait à des investissements importants. La mutualisation est donc un facteur-clé, y compris en donnant accès à des tiers (non localisés au Havre).

9. Le point-clé en ce qui concerne le stockage est la mise en place d’unestratégie multi sites qui présente le double avantage de limiter les problèmes liés à la capacité dynamique des stockages au cours du temps, ainsi que deréduire les risques financiers liés aux conséquences d’une impossibilité d’injecter les quantités prévues (achats de crédit). On notera que dans un tel cas de figure une optimisation est à trouver entre les coûts de transport et ceux de stockage.

10. Création de valeur grâce à la chaîne CTS: Les coûts de développement et d’opération d’une chaîne CTS sont élevés. Plusieurs sources de revenus peuvent être générées par la chaîne, et permettre ainsi une rentabilité interne d’un projet. Ce sont notamment la récupération assistée (EOR) par injection de CO2, et l'accès aux tiers des infrastructures de transport et stockage moyennant une juste rétribution.

1

SYNTHESE DE L’ETUDE D’ACCEPTABILITE SOCIALE DE MISE EN OEUVRE D’UN SITE EXPERIMENTAL DE CAPTAGE,

TRANSPORT et STOCKAGE (CTS) DU CO2 DANS L’ESTUAIRE DE LA SEINE

(Partie 2 - Convention N° 0874C0042)

VOLUME 2ANALYSE DES ENTRETIENS AUPRES DES RESPONSABLES

ASSOCIATIFS, ECONOMIQUES ET POLITIQUES

Social Acceptance of Carbon Dioxide Capture, Transport and Storage by Seine Estuary Inhabitants: Survey Synthesis

Avril 2010

Etude réalisée pour le compte de l’ADEME par Patrick Gravé, Brigitte Hélie et Benjamin Steck



2

L'ADEME en brefL'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME) est un établissement public sous la tutelle conjointe du ministère de l'Ecologie, du Développement et de l’Aménagement durables, et du ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche. Elle participe à la mise en œuvre des politiques publiques dans les domaines de l'environnement, de l'énergie et du développement durable. L'agence met ses capacités d'expertise et de conseil à disposition des entreprises, des collectivités locales, des pouvoirs publics et du grand public et les aide à financer des projets dans cinq domaines (la gestion des déchets, la préservation des sols, l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l'air et la lutte contre le bruit) et à progresser dans leurs démarches de développement durable.

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Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite selon le Code de la propriété intellectuelle (art. L 122-4) et constitue une contrefaçon réprimée par le Code pénal. Seules sont autorisées (art. 122-5) les copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé de copiste et non destinées à une utilisation collective, ainsi que les analyses et courtes citations justifiées par la caractère critique, pédagogique ou d’information de l’œuvre à laquelle elles sont incorporées, sous réserve, toutefois, du respect des dispositions des articles L 122-10 à L 122-12 du même Code, relatives à la reproduction par reprographie.

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Méthodologie de l’enquête qualitative par entretien

L’étude, conduite en 2009, vise à mettre au jour les perceptions et les représentations des acteurs en responsabilité, élus des collectivités territoriales, industriels, représentants du mouvement associatif, nécessairement concernés par la mise en œuvre dans l’estuaire de la Seine d’un site expérimental de captage de CO2 industriel. Interroger ces responsables doit permettre de vérifier leur connaissance des enjeux de ce projet, partant de l’hypothèse qu’en position de le promouvoir ou de le combattre, ils sont mieux informés que le grand public et plus aptes pour en comprendre la complexité. Il s’agit également de révéler les différences de point de vue inévitables selon la position qu’ils occupent et qui appellent l’identification des points d’accord, des divergences, des incertitudes et des questionnements dans leur diversité. Il est enfin capital de pouvoir relier l’expression de leurs perceptions et de leurs représentations à celle des citoyens résidents dans l’estuaire interrogés dans le cadre de la grande enquête conduite auprès de mille personnes, afin de mieux saisir les points de rencontre et les points de rupture entre les habitants et les acteurs en responsabilité.

Les interviews ont suivi une grille d’entretien commune fondée sur cinq thématiques spécifiques :1° Le tissu industriel de l’estuaire de la Seine ;2° Les nuisances et les risques liés à l’activité du tissu industriel de l’estuaire ;3° Les relations entre ces nuisances et risques locaux et le réchauffement climatique global ;4° Les moyens de lutte mis en œuvre localement contre le réchauffement climatique

- 4.1 en particulier, le projet d’expérimentation d’un site de captage, transport et stockage du CO2 ;- 4.2 mais aussi les mesures alternatives au traitement du CO2 ;

5° Les dispositions à prendre en matière d’information et de communication auprès despopulations de l’estuaire de la Seine sur les diverses mesures déjà prises ou à prendre contre les effets du réchauffement climatique.

Dix neuf entretiens ont été menés au cours de l’enquête, auprès de trois groupes d’acteurs : - quatre représentants du monde économique,- quatre représentants des associations de protection de l’environnement, - onze représentants des élus de l’estuaire de la Seine.

Six entretiens sur les vingt-cinq prévus initialement n’ont pu être réalisés, soit par des refus, soit par l’indisponibilité des acteurs contactés.

Les propos tenus par les personnes interviewées ont été enregistrés puis retranscrits mot à mot. Au sein de chacune des trois catégories d’acteurs retenues, les propos recueillis ont été anonymés, condition pour permettre aux interviewés de répondre en toute liberté, quelle que soit leur position. L’ensemble des interviews représente à peu près vingt-cinq heures d’enregistrement et un volume de trois cent vingt pages dactylographiées au format A4. C’est ce volume qui a été l’objet de traitements appropriés, les enregistrements eux-mêmes étant détruits.

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Dans le cadre de l'enquête portant sur l'acceptabilité sociale du grand projet industriel que constitue la construction d'un site expérimental de captage du CO2 industriel dans l'estuaire de la Seine, il est apparu indispensable de cadrer les réponses des acteurs en responsabilité sur cette question précise par des questions englobantes. Bien que la quatrième thématique portant sur le projet lui-même soit centrale, les autres thématiques sont éclairantes pour mieux comprendre la position des uns et des autres sur le projet. Afin d’en assurer une compréhension optimale, les entretiens ont été relus et analysés à partir d’une grille fondée sur six types d’approche permettant de couvrir l’ensemble des champs dans lesquels se situent, explicitement ou implicitement, lespersonnes interrogées :

- l’approche par l’appartenance politique, syndicale, associative et/ou idéologique, - l’approche par la réglementation et la législation environnementales, - l’approche par l’économie, - l’approche par la technologie et l’expertise, - l’approche par l’environnement et le cadre de vie,- l’approche par les comportements, les postures, les représentations.

Thème 1. Présentation du tissu industriel

Cette entrée dans l’enquête a pour objectif d’apprécier la connaissance effective du tissu industriel des acteurs en responsabilité interrogés. L’unanimité se fait autour de quelques industries : le raffinage, la pétrochimie, la chimie. Sont ensuite citées mais sans qu’il y ait unanimité : la centrale électrique, la filière automobile, la métallurgie, l’activité maritime et portuaire, la logistique, le transport et l’économie sous traitante. Les omissions dans l’énoncé de ces activités industrielles révèlent les centres d’intérêt dominants des uns et des autres mais ne signifient pas une véritable méconnaissance du tissu économique dans son ensemble, ce dont témoignent les propos tenus ultérieurement dans l’entretien. Il faut toutefois souligner une différence d’appréciation entre les acteurs exerçant leur responsabilité au nord de la Seine et ceux situés au sud. La rive sud de l’estuaire est beaucoup plus rurale et même si sont soulignées les interdépendances entrele monde urbain et la monde rural, entre les activités industrielles et celles relevant de l’agriculture, des services, du commerce et de l’artisanat, en particulier en termes d’emploi, les problèmes spécifiques des grandes industries de la rive nord de l’estuaire sont analysés avec une réelle distance, sauf lorsqu’il s’agit d’affirmer que la qualité de la vie rurale représente une aspiration explicite des populations concernées et que tout projet industriel doit être mesuré à l’aune de seseffets sur cette qualité.

Thème 2. Les nuisances et les risques liés à l’activité industrielle

Cette thématique permet de cerner d’un peu plus près le contexte dans lequel les porteurs du projet d’expérimentation d’un site de captage du CO2 vont devoir agir. Toutes les catégories d’acteurs identifient les zones industrielles de l’estuaire comme des zones à nuisances et à risques. Cependant, la perception des risques et des nuisances se différencient selon la plus ou moins grande proximité spatiale de l’activité industrielle. Ainsi, lorsque la proximité des zones industrielles est grande, les nuisances et les risques les plus fréquemment cités sont :

1° les nuisances olfactives, visuelles, sonores liées à l’industrie ; 2° les risques relevant des réglementations SEVESO, en lien avec des exemples decatastrophes survenues ailleurs que dans l’estuaire mais susceptibles de s’y produire.

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Dès lors qu’on s’éloigne de ces zones, les interviewés de la rive Sud citent les éléments suivants : 1° les nuisances visuelles et sonores provoquées non par l’industrie elle-même mais par lestrafics qu’elles génèrent et qui traversent les territoires environnants ; les nuisances olfactives sont rarement présentées, compte tenu des dispersions provoquées par les vents ;2° les risques ne sont pas perçus comme immédiats ; la « culture du risque » intériorisée telle qu’elle est perçue par les habitants et les responsables sur la rive Nord est nettement moins marquée dans les entretiens avec les acteurs de la rive Sud.

Une fois établis ces constats, il est possible d’aller plus loin dans l’analyse des réponses apportées par les acteurs en responsabilité.

*La majorité des personnes interviewées distinguent nettement les risques des nuisances et des pollutions. Les nuisances sont associées à l’environnement en généralet apparaissent comme moins dangereuses, bien que souvent plus immédiatement perceptibles, que les risques qui sont clairement présentés comme directement liés àl’activité industrielle. La notion de risque recouvre celle de danger, donc de peur telle qu’elle pourrait être perçue par les populations locales. Les interviewés citent l’exemple dedrames industriels récents extérieurs à la Région qui ont conduit à l’établissement desplans de prévention des risques élaborés conjointement par les élus et les industriels. Lesdifférents acteurs manifestent ainsi une représentation fine des risques et nuisances sur les zones industrielles concernées et ils regrettent que les populations persistent à confondre les émissions de SO2 et de CO2 malgré les efforts accomplis par les différents acteurs interviewés.*Quant à l’appréciation des risques en termes de sécurité, les industriels estiment que la nouvelle génération est plus sensibilisée que les précédentes, ce qui doit contribuer à lutter plus efficacement contre les risques. De leur côté, les élus proches des sites sensibles considèrent qu’il y a une acceptation générale du risque par les populations et les salariés qui travaillent dans ces industries, dès lors qu’ils en sont correctement informés et ont la conviction qu’existent des procédures fiables pour en éviter, voire en limiter les effets.*Du point de vue de la communication sur ces phénomènes, une large majorité constate que le dialogue est plus transparent qu’autrefois entre les instances représentatives, politiques, économiques et associatives. Le travail réalisé par des bureaux d’études de la région tel que « Air Normand » est fréquemment cité et évalué positivement. Toutefois les associations de protection de l’environnement réclament un engagement encore plus fort. *Les nuisances, les pollutions, les risques pèsent sur l’estuaire de la Seine en termes d’image. Les représentants des associations de défense de l’environnement se sont largement exprimés sur ce point. Les représentants du monde économique se sententresponsables et ont conscience de la nécessité d’assurer un rôle plus actif en matière d’environnement. Les acteurs du monde politique soulignent la sensibilité accrue des responsables économiques à la question des pollutions et des nuisances. Tous les interviewés soulignent les efforts qui ont été entrepris, mais reconnaissent qu’ils restent encore insuffisants.

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*Considérant le problème sous un angle technologique, industriels et politiques s’accordent sur les thèmes suivants : les diverses productions industrielles sont indissociables du risque ; le risque zéro n’existe pas ; le dialogue est une question centrale dès lors qu’il y un projet d’implantation de nouvelles usines. Pour les élus, il s’agit avant de tout de faire preuve de pragmatisme. Ils débattent de leurs préoccupations en prise directe avec les industriels. La référence au risque Seveso fait partie de la vie locale et est repérable à partir des dispositifs mis en place pour y répondre.*Le développement économique et l’emploi local ne sont pas dissociés du risque. Le développement économique et tout particulièrement l’industrie sont générateurs d’emplois,de richesses et de ressources pour les collectivités. La mesure du risque ne doit pas aboutir à une destruction de ces activités. Le bassin économique présente des potentiels qui devraient permettre d’accompagner les mutations industrielles à venir. Les personnes interviewées issues de la rive gauche de la Seine expriment aussi ce besoin de développement économique tout en mettant en avant l’opposition entre la puissance économique des usines « d’en face » et le rayonnement de leurs petites villes,emblématique d’une histoire différente et d’une qualité de vie revendiquée.

Thème 3. Les liens entre les nuisances et risques locaux avec le réchauffement climatiqueglobal

Emerge des interviews un consensus des acteurs : le réchauffement climatique est indéniable.Mais ce n’est pas du seul fait de l’activité industrielle ; les modes de vie et la croissance démographique constituent des éléments tout aussi déterminants.

S’ils constatent qu’il y a bien un dérèglement climatique pointé par les scientifiques et révélé par les transformations des paysages et la variabilité du temps, les responsables insistent sur plusieurs dimensions de la prise en compte de ce dérèglement. Les chocs pétroliers des années70/80 sont évoqués en tant qu’ils ont eu des incidences d’abord en termes économiques, puis en termes environnementaux. Ils ont provoqué une prise de conscience et ont conduit dans un premier temps à une limitation des consommations pouvant conduire à une limitation des émissions de gaz à effet de serre. Postérieurement la reprise de la croissance économique a relancé ces émissions. Plus récemment, la généralisation de la mondialisation a eu pour effet la baisse des productions en local, ce qui, à son tour, a généré des plans de licenciements et des pertes massives d’emploi. La croissance du territoire s’en est trouvée affaiblie et les acteurs dressent un tableau pessimiste de l’avenir économique local. La santé au travail est également au cœur des préoccupations. Plusieurs représentants d’associations pointent les décalages entre les discours en faveur du développement durable et une véritable action locale, même si le consensus s’établit pour reconnaître que les actions locales ne peuvent pas résoudre seules le problème du réchauffement climatique global.

Tous les acteurs en responsabilité affirment aussi l’ambivalence de la situation : urgence à réduire nuisances, pollutions, risques mais aussi urgence à développer l’emploi, à créer des richesses et à assurer le développement territorial pour tous, tout en amenant les citoyens à vivre autrement. Toutefois s’exprime une incertitude chez quelques responsables, suscitée par les débats médiatisés autour des thèses controversées de certains scientifiques. La référence aux travaux scientifiques concernant le réchauffement climatique occupe ainsi une large place dans les discours des responsables. Les élus, face à ces incertitudes, renvoient à la nécessité de recourir au principe de précaution.

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Thème 4. Les perceptions et les représentations sur les moyens de lutte locaux mis en œuvre contre le réchauffement climatique

4.1 Le projet d’expérimentation d’un site de captage, transport et stockage du CO2 ;

Nous constatons que le projet est connu par une très grande majorité des responsables.Quelques-uns ont d’ailleurs une très bonne connaissance technique du CTS, voire, pour certains, un niveau d’information élevé. L’ensemble des acteurs s’accorde sur la nécessité de réduire la consommation d’énergie. S’affiche un consensus pour mobiliser tous les moyens possibles et complémentaires pour lutter contre les émissions de CO2. S’expriment cependant des divergences :

- les acteurs du monde économique insistent sur les contraintes d’une législation de plus enplus exigeante mais aussi sur l’impératif de rentabilité économique ; - les acteurs du monde associatif soulignent l’insuffisance de la diversité des moyens mis en œuvre, notamment l’exploration de nouvelles sources d’énergie ; - le monde politique s’associe volontiers à des nouveaux projets scientifiques dès lors que la crédibilité et la transparence sont assurées. Les élus estiment jouer un rôle central comme relais d’information, surtout éducatif auprès des populations : donner l’exemple représente un bon moyen de convaincre les populations à s’engager en tant qu’éco-citoyen.

Sur la question particulière mais centrale de l’enquête sur « l’expérimentation du CTS du CO2 »les perceptions sont différentes selon les groupes d’acteurs :

1° Pour les acteurs du monde politique, on observe une convergence pour promouvoir l’expérimentation de captage, transport et stockage du CO2 :

- est affirmée la responsabilité des élus quant à la protection des citoyens, - est souligné le partage d’une culture du risque commune avec celle des industriels qui repose sur une coopération en confiance, - l’expérimentation du CTS du CO2 constitue outil du développement territorial grâce à des recherches scientifiques et des innovations technologiques valorisantes pour le territoire de l’Estuaire, au sein d’un pôle d’excellence avec la mise en place d’une chaire industrielle sur le CO2,

- une telle expérimentation serait créatrice d’emplois,- cette expérimentation conforterait la volonté politique qu’ont les élus de la protection de l’environnement par une plus grande collaboration avec la recherche scientifique.

Les divergences essentielles de ce groupe d’acteurs portent sur le coût de l’opération,sur les aspects « sécurité », sur le devenir du CO2 une fois capté, notamment de son stockage ainsi que sur la finalité de cette expérimentation : promouvoir le captage du CO2

n’est-ce pas indirectement inciter les industriels à en produire sans souci puisqu’il sera capté ?

2° Les acteurs du monde associatif considèrent que le projet d’expérimentation de CTS du CO2 au niveau local ne constitue pas une action prioritaire. Quatre types d’argument sont avancés :

- ils déplorent l’absence de concertation sur les priorités choisies ;- ils s’interrogent sur le bien-fondé et les finalités d’une telle expérimentation ;- ils regrettent le manque d’ouverture vers d’autres solutions plus radicales qui conduiraient à réduire effectivement la production de CO2, alors que ce projet, selon eux,pousse indirectement à produire toujours plus de CO2.

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3° Pour les acteurs issus du monde économique, on observe une convergence pour promouvoir l’expérimentation de captage, transport et stockage du CO2, qui est justifié par :

- les impératifs économiques, - une participation active à l’innovation technologique, - l’image d’une industrie éco – productive.

Ils s’interrogent cependant sur la faisabilité économique (coûts des investissements) et même sur la faisabilité technique du projet.

4.2 Les mesures alternatives au traitement du CO2

Un consensus des acteurs se dégage sur la nécessité de produire moins de CO2 et de se tourner aussi vers les énergies renouvelables localement :

-l’éolien -le photovoltaïque -le solaire -le courant marin -la combustion des déchets ménagers et industriels -le bois

Certains interlocuteurs évoquent aussi le recours à la production nucléaire maîtrisée commesolution incontournable pour l’instant. D’autres évoquent le recours à des modes de mobilité doux comme le transport en commun et les véhicules électriques.

Les représentants des associations de protection de l’environnement dénoncent un manque de courage dans la politique environnementale. Ils constatent l’attentisme et le fatalisme des acteurs politiques en général. Ils développent le thème de l’expertise de l’homme inventif et proposent le développement de mesures alternatives.

Les représentants économiques pointent eux aussi les capacités humaines de découverte scientifique et d’innovation technologique. Des efforts pour utiliser des matériaux à énergie propre sont effectués au sein même des entreprises.

Le monde politique se tourne de plus en plus vers le développement des énergies propres, et s’appuie sur la capacité de la R&D des entreprises et des recherches faites par les universitaires. Pour ces acteurs, utiliser les ressources diverses constitue un atout pour lutter contre le réchauffement climatique. Les élus présentent leurs nouveaux investissements plus propres et plus économiques. Sur le terrain pragmatisme et idéalisme se complètent.

Tous les acteurs se retrouvent plus ou moins pour souligner les effets économiques et sociaux inévitables si le mode de consommation de l’énergie traditionnelle se modifiait considérablement. C’est la question du mieux vivre au risque de perdre son outil de travail. Les responsables se rejoignent majoritairement pour dire qu’il faut une prise de conscience collective pour agir contre le réchauffement climatique. Celle-ci passe pour la plupart d’entre eux par l’éducation, la formation, l’information, et la confiance en l’avenir. Mais selon eux, les comportements, habitudes et résistances au changement de comportement ont la vie dure. Il y a encore du chemin à parcourir pour devenir un éco-citoyen. La nouvelle génération du courant « Verts» est motivée pour faire bouger les choses.

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Thème 5. La communication en général des risques et des nuisances et la communication dédiée au projet CTS

Quant aux dispositions à prendre en matière d’information et de communication auprès des populations de l’Estuaire de la Seine sur les mesures contre le réchauffement climatique, on observe deux niveaux de représentations :

- le premier se centre sur les différents modes et vecteurs de communication sur le réchauffement climatique en général, - le second cible l’expérimentation du CTS du CO2 à proprement parler.

Les acteurs du monde associatif marquent une défiance assez forte sur le projet d’expérimentation, sans position radicalement hostile au projet. Un débat public transparent est attendu, mais l’ensemble des représentants émettent un fort doute quant à la capacité des élus et du monde économique à produire de l’information juste et honnête.

La majeure partie du monde politique se rallie volontiers à cette volonté du débat public. Les élus accepteraient de jouer le rôle de relais de l’information, mais certains craignant l’instrumentation et ont des exigences de transparence sur les finalités et processus de l’expérimentation. Les acteurs politiques des communes proches des deux zones industrielles évoquent leurs pratiques de communication dès qu’il s’agit de déployer des dispositifs de prévention des risques-nuisances. Le mode d’information le plus valorisé consiste en des réunions régulières en comité restreint. Une vraie communication doit être élargie à toute l’agglomération.

Le monde économique et plus particulièrement les industriels interviewés, même s’ilspossèdent la maîtrise scientifique, économique et financière du projet d’expérimentation, s’estiment insuffisamment informés eux-mêmes pour avoir une stratégie solide de communication. Ils insistent sur les difficultés à communiquer sur le projet dans l’incertitude quant à sa réalisation effective représente un risque. L’exercice est compliqué puisqu’il faut associer une combinaison subtile de pédagogie, de techniques de diffusion d’information dans la transparence, de définition claire des enjeux et des finalités. Simultanément, il est légitime d’informer les populations, les acteurs et partenaires locaux et ne pas communiquer lui serait reproché.

CONCLUSION

Cette synthèse des entretiens conduits avec des acteurs en responsabilité aboutit au constat d’une unanimité pour agir contre le changement climatique et tout particulièrement les émissions de CO2. A partir de cette unanimité, les clivages s’affirment entre les représentants du monde associatif très méfiants, voire réticents, au projet d’expérimentation du captage, stockage et transport du CO2 dans l’estuaire de la Seine et les représentants du monde industriel et du monde politique. La question qu’ils posent est celle d’une expérimentation qui finalement absoudrait les industriels de la responsabilité qui est la leur dans les émissions, d’une expérimentation qui correspondrait davantage à une volonté politique d’affichage international en matière d’environnement qu’à une action effective, d’une expérimentation qui fermerait les pistes alternatives pourtant nombreuses. Ces positions appellent un effort de concertation, de dialogue, de transparence, permettant d’associer les responsables à une réflexion commune. Les questions du rapport entre l’action locale et un réchauffement climatique globale sont également soulevées,d’autant plus intéressantes que les grandes multinationales sont ici directement concernées. Enfin est pointée par tous l’articulation difficile, voire impossible, entre mesures protectrices de l’environnement et croissance économique créatrice d’emplois. Derrière la question du CTS du CO2 apparaît clairement la question de la crise globale qui n’est pas seulement climatique.

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SYNTHESE DE L’ETUDE D’ACCEPTABILITE SOCIALE DE MISE EN OEUVRE D’UN SITE EXPERIMENTAL DE CAPTAGE,

TRANSPORT et STOCKAGE (CTS) DU CO2 DANS L’ESTUAIRE DE LA SEINE

(Partie 1 - Convention N° 0874C0042)

SYNTHESE DES ANALYSES SUR L’ENQUETE PAR QUESTIONNAIRE AUPRES DE LA POPULATION

Social Acceptance of Carbon Dioxide Capture, Transport and Storage for Seine Estuary Inhabitants: Survey Synthesis

Avril 2010

Etude réalisée pour le compte de l’ADEME par Patrick Gravé et Olivier Joly,

Maîtres de Conférences à l’Université du Havre



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L'ADEME en brefL'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME) est un établissement public sous la tutelle conjointe du ministère de l'Ecologie, du Développement et de l’Aménagement durables, et du ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche. Elle participe à la mise en œuvre des politiques publiques dans les domaines de l'environnement, de l'énergie et du développement durable. L'agence met ses capacités d'expertise et de conseil à disposition des entreprises, des collectivités locales, des pouvoirs publics et du grand public et les aide à financer des projets dans cinq domaines (la gestion des déchets, la préservation des sols, l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l'air et la lutte contre le bruit) et à progresser dans leurs démarches de développement durable.

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SYNTHESE DES RESULTATS DE L’ENQUETE POPULATION

1. OBJECTIF DE LA RECHERCHE ET METHODOLOGIE

Cette étude s’inscrit dans la problématique générale de réduction des émissions de CO2, et porte sur les solutions technologiques qui pourraient être apportées pour l’implantation mutualisée dans la région havraise d’un démonstrateur de captage, de transport, et de stockage de CO2. Ce projet se situe en droite ligne avec les orientations stratégiques de la Commission Européenne qui souhaite implanter 12 démonstrateurs de ce type sur le territoire de l’Union. Pour démarrer ce projet les différents acteurs de l’estuaire de la Seine impliqués ont souhaité faire réaliser deux études,encouragées par ailleurs par la DRIRE1 et l’ADEME2

- Une étude de pré-faisabilité technique,- Une étude d’acceptabilité sociale.

Quatre catégories d’acteurs sont concernées par la mise en œuvre d’une expérimentation CTS duCO2 sur le territoire de l’Estuaire de la Seine

- Les habitants de l’agglomération havraise,- Des responsables des associations de diverse nature - Des acteurs en responsabilité du monde économique, syndicats et branches professionnelles- Des élus qui sont à la fois relais d’informations et décideurs.

Cette synthèse présente les résultats de l’enquête réalisée sur l’estuaire de la Seine, de mai à octobre 2009, auprès d’un échantillon représentatif de près de 1000 personnes de la population. De cet échantillon, et par souci de rigueur scientifique d’homogénéité de l’information recueillie, nous avons retenu l’ensemble des questionnaires passés au domicile des enquêtés, soit 588 questionnaires.

La méthodologie de l’enquête s’est déroulée en deux temps :1. Recueil des données :

Construction de l’échantillon : méthode d’échantillonnage stratifié à tirage aléatoire (1000 personnes sélectionnées) selon le lieu de résidence ;Elaboration et test du questionnaire sur la base de l’analyse de la force et des faiblesses des rares enquêtes antérieures issue de la synthèse documentaire ;Passation, saisie et mise en forme des données.

2. Traitement, analyse et interprétation des données :Trois séries d’analyse complémentaires ont été mises en œuvre :

Tris simples des réponses au questionnaire ;Tris croisés des réponses les plus pertinentes au questionnaire ;Analyses approfondies multidimensionnelles qui permettent de comprendre l’interdépendance des facteurs entrant dans la formation des opinions des enquêtés sur les technologies de CTS du CO2 et sur son expérimentation locale. Il s’agit d’une méthode descriptive qui permet d’étudier les liaisons entre un grand nombre de variables qualitativesdéfinies par des listes de modalités. Ainsi une question correspond-elle à une variable, et une réponse possible à cette question à une modalité de cette variable.

Cinq familles de variables ont été identifiées à partir du questionnaire :• 1. Caractérisation de la population enquêtée ;• 2. Connaissances et représentations du tissu industriel de l’estuaire ;• 3. Représentations des risques et des nuisances ;• 4. Problèmes environnementaux ;

1 Direction Régionale de l’Industrie et de la Recherche2 L’Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie

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• 5. Captage, transport et stockage du CO2.

2. HYPOTHESES

Quatre hypothèses principales contribuent à évaluer le niveau d’acceptabilité sociale del’expérimentation du captage, transport et stockage du CO2 sur l’estuaire de la Seine

Présentation des hypothèses :• H1 : la population a un faible niveau d’information sur la technologie du CTS du CO2 ;• H2 : il existe un décalage potentiel entre la réalité du risque et la perception du risque, tout

autant pour les habitants que pour les responsables associatifs et les élus ;• H3 : les représentations du risque sont dépendantes du positionnement des individus dans le

temps et l’espace par rapport à une source de danger éventuel ;• H4 : le niveau d’information, les perceptions et représentations des phénomènes sont

déterminés par les caractéristiques sociologiques des enquêtés.

3. INTERPRETATION DES RESULTATS DE L’ENQUETE POPULATION

Hypothèse 1 : la population a un faible niveau d’information sur la technologie du CTS du CO2

A la question demandant aux enquêtés de définir le captage, le transport et le stockage du CO2 et après information 1 (où l’on évoque simplement l’existence de la solution technologique CTS du CO2 comme moyen de lutte contre le réchauffement climatique), une majorité écrasante des enquêtés ne répondent pas à ces questions (au moins 55%). Parmi ceux qui répondent, la grande majorité des enquêtés ne connaissent pas ces trois technologies (au moins 27%). Quelque soit le niveau de formation, la méconnaissance des technologies de captage, transport et stockage du CO2 se vérifie. Toutefois, lorsque le niveau de formation est élevé, les caractères« explosif » et « inflammable » du CO2 sont estimés peu et pas du tout importants, ce qui atteste d’une connaissance des propriétés physiques du gaz carbonique. Fait plus paradoxal, seule une minorité de personnes de niveau de formation supérieur au Bac estime le caractère cancérigène du CO2 peu et pas du tout important. Ensuite plus le niveau de formation est élevé, plus les « dangers

en termes d’effet de serre du CO2 » et de sa toxicité sont considérés comme importants ou très importants. Au total, il existe bien un lien entre le niveau de formation élevé et l’évaluation des dangers réels ou supposés du CO2.De même, quelque soit le sexe, cette première hypothèse selon laquelle « la population a un faible

niveau d’information sur les techniques de captage, transport et stockage du CO2 » se vérifie.Cependant, il existe une différence significative entre les hommes et les femmes concernant l’estimation du danger explosif et des dangers inflammables CO2. Les femmes estiment ces deuxdangers plus importants que les hommes. Ce qui est confirmé par la proportion plus importante de femmes que d’hommes qui estiment ne pas savoir… En revanche, il n’apparaît pas de différence significative entre les hommes et les femmes concernant l’estimation des dangers cancérigènes, en

termes d’effet de serre et toxiques du CO2.Une fois encore, quelque soit l’âge, la majorité des enquêtés ne connaissent pas ces technologies deCTS du CO2. Une nuance apparaît : L’âge ne semble pas avoir d’effet particulier sur l’estimation du danger explosif et des dangers inflammables CO2. C’est dans la tranche des 40 à 50 ans que la perception des « dangers cancérigènes du CO2 » et des dangers en termes d’effet de serre du

CO2 jugés très importants et importants se retrouve le plus. Enfin, il existe une différence significative entre les moins et les plus de 40 ans concernant la toxicité du CO2. Les moins de 40 ans l’estiment plus importante et plus on avance dans l’âge, moins on estime la toxicité du CO2

importante. Les analyses approfondies révèlent l’importance des « sans opinion », absence d’opinion portée par des individus qui justifient leurs réponses par un manque d’information.

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Par ailleurs, sans relever de cette hypothèse stricto sensu, ces analyses approfondies montrent également un faible niveau d’information sur les technologies énergétiques alternatives (solaire, éolien, biomasse), l’ensemble des nuisances industrielles, mais aussi sur les risques majeurs desinstallations industrielles.

Hypothèse 2 : il existe un décalage potentiel entre la réalité du risque et la perception du risque.Parmi les problèmes sociétaux évalués les plus importants, les risques sanitaire et social sont les plus cités. Puis viennent les risques environnementaux. En revanche, les risques les moins cités sont les risques alimentaires et le terrorisme. Puis dans l’ordre croissant d’importance de citations viennent ensuite les risques chimiques, l’insécurité et les toxicomanies. En ce qui concerne l’évaluation des risques pour la population française, les risques environnementaux et sanitaires sont les plus cités à plus de 75%. Ensuite on observe deux familles de risques élevés : risques sanitaires et sociaux (drogue, accidents de la route, alcoolisme et tabagisme des jeunes) et trois items de la famille des risques environnementaux : « installations chimiques », « centrales nucléaires » et « pollution des sols » (plus de 2/3 de citations). En revanche, les risques estimés peu et pas du tout élevés (inférieurs à 20% de citations) concernent les rayonnements, une pollution domestique (radon dans les habitations) et la canicule. L’évaluation de l’information faite aux français sur 33 items montre un niveau de confiance très élevé (supérieur à 75%) concernant l’information sanitaire et sociale : SIDA, accidents de la route, drogue, alcoolisme et tabagisme des jeunes. A l’opposé, on constate une défiance pour l’information relative à l’environnement (rayonnements, pollution) : radon, retombées de Tchernobyl, accidents de radiothérapie, antennes de téléphone portable et incinérateurs de déchets ménagers (inférieur 40% de citations). Interrogés sur la définition du risque, les enquêtés associent en premier lieu la notion de risque à celle de « danger » (1/3 des citations). Pour un deuxième tiers, le risque est défini en proportions quasiment égales par ses « causalité et effets potentiels » (12,9%, dont : conséquence, événement, probabilité, imprévu, imminent, important, prévisible, possible, aléa, cause, avenir…), « santé, maladie »(12,3%, dont : mort, mortel, malades,…) et « catastrophe » (10,1%, dont : explosion, incendie, destruction, nucléaire, Seveso, bombe, contamination, site, Toulouse, AZF, …). Le « risque social » est le moins cité (0,7% du total des citations, perte d’emploi, misère, exclusion, aide, faillite, risque de perte d’emploi…). De plus, les trois mots-clés les plus associés à la notion de risque relèvent des familles suivantes : « danger », « santé, maladie » et « accident ». Les installations de la zone industrielle de l’estuaire peuvent avoir des conséquences très importantes et importantes sur la santé pour plus de 70% des enquêtés (71,1%), en particulier à cause de « la pollution atmosphérique et l’émission de CO2 », «les installations chimiques et les déchets chimiques » et «la pollution des eaux ».Enfin, l’analyse approfondie révèle une opposition sur la définition du risque : d’un côté le risqueest associé à l’accident, à la causalité et aux effets potentiels, et de l’autre les associations fortes sont la pollution et la santé/maladie. Au total, cette hypothèse se vérifie sur les dimensions suivantes :

- perception des risques industriels, chimiques, pétrochimiques et pollution atmosphérique ;- perception des risques santé ;- perception des risques majeurs de l’ensemble des secteurs industriels sur l’environnement,

en particulier risques chimiques et pétrochimiques ;- perception des dimensions « nuisances industrielles » et « efforts de lutte contre la

pollution » (soit deux formes de risque), sachant que les résultats du tri simple ont montré que la population ne faisait pas de différence entre risque et nuisance.

Par ailleurs, à la marge de cette hypothèse, les analyses approfondies, qui croisent les familles « représentations du tissu industriel » et « caractéristiques sociodémographiques de la population »d’une part et celle des « problèmes environnementaux » d’autre part, révèlent :

- la prégnance des risques industriels et santé dans les représentations du risque ;- la surdétermination des caractéristiques sociodémographiques quant à la formation des

opinions sur la perception des risques chimiques et atmosphériques ;

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- la perception des risques majeurs de l’ensemble des secteurs industriels sur l’environnement, en particulier risques chimiques et pétrochimiques.

Hypothèse 3 : les représentations du risque sont dépendantes du positionnement des individus dans le temps et l’espace par rapport à une source de danger éventuel.

Cette hypothèse se vérifie sur les dimensions suivantes :- influence du lieu de résidence sur :

o la formation des opinions sur le CTS du CO2,o la connaissance du tissu industriel,o les opinions concernant les efforts de lutte contre la pollution, pollutions

atmosphériques et chimiques ainsi que nuisances industrielles ;Même si les résultats des analyses approfondies ne renvoient directement aux représentations du risque liées à leur positionnement dans l’espace par rapport à une source de danger, ils montrent cependant l’influence de la proximité des acteurs institutionnels, légitimes à diffuser une information aux populations sur le risque.

Le complément d’analyse cartographique sur la spatialisation des représentations du risque nuance l’ hypothèse initalement formulée :La tendance générale est celle d’une population manifestement imprégnée de son appartenance à une zone industrielle délicate au plan environnemental. La perception des risques liés à l’industrie locale dessine, dans la plupart des cas, des aires géographiques où prévalent des niveaux de préoccupation plutôt élevés. Des exceptions à cette tendance dominante s’observent, révélées par des effets de « spots », qui indiquent un « parsemage » de lieux, isolés les uns des autres, où les appréciations des enquêtés se situent soit nettement au dessus (opinions fortement préoccupées ou négatives) soit nettement en dessous (opinions plus nuancées). L’effet de proximité géographique (distance) des résidents avec les installations concernées ne joue pas notablement sur les variations d’opinions. Enfin, il faut relativiser la relation qu’on peut discerner entre les lieux où la population se sent plutôt peu informée et les lieux où sa perception des risques est forte. Ce rapprochement appellerait des compléments d’information.

Hypothèse 4 : le niveau d’information, les perceptions et représentations des phénomènes sont déterminés par les caractéristiques sociologiques des enquêtés.Caractéristiques de la population enquêtéeOn observe une légère surreprésentation des femmes dans la population enquêtée à domicile. Onconstate une distribution régulière de la population enquêtée selon l’âge. En ce qui concerne la profession des enquêtés, les employés représentent plus d’1/5 de la population des enquêtés à domicile (21,1%). Puis, viennent trois catégories socioprofessionnelles (aux alentours de 15% chacune) : les inactifs, les retraités et les professions intermédiaires. Les ouvriers sont peu représentés (7,1%). En ce qui concerne le niveau de formation, près d’un tiers (30,3%) des enquêtés ne renseignent pas cette question (« Non réponse »). Un deuxième tiers concerne les enquêtés d’un niveau de formation inférieur ou égal au CAP, BEP (22,1%). Enfin, près de 4 enquêtés sur dix sont titulaires d’un diplôme égal ou supérieur au Bac. En matière d’origine sociale de l’enquêté repérée à partir de la profession du père, on peut observer une origine modeste de la population enquêtée (42,3%). L’appartenance sociale repérée à partir de la profession du conjoint est difficile à caractériser compte-tenu du taux élevé de « non réponse » (54,9%) ; on remarque toutefois que la catégorie socioprofessionnelle la plus représentée est celle des employés (14,6%). Le lieu de résidence repéré à partir du code postal et de la commune de l’enquêté fait apparaître 13 codespostaux différents et 23 communes de passation du questionnaire différentes. « Le Havre» est le plus cité pour 204 observations.Test de l’hypothèseCette hypothèse d’une surdétermination des caractéristiques sociodémographiques se vérifie nettement sur les dimensions suivantes :

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- Age, niveau de formation, lieu de résidence et profession exercée sur la formation des opinions concernant la perception des risques chimiques et atmosphériques ;

- Sexe, âge et lieu de résidence sur la formation des opinions liées à l’introduction de la technologie du CTS du CO2.

Ainsi la typologie issue du croisement des familles Problèmes environnementaux et CTS du CO2

montre-t-elle l’interdépendance de ces familles de variables avec celles de la famille « caractéristiques sociodémographiques ». En effet, les opinions exprimées sur les questions environnementales et sur la technologie du CTS du CO2, et son expérimentation locale sont portées par des individus aux caractéristiques bien identifiées.Cinq types différenciés ont pu être mis en évidence. Voici la description des 5 types :Type 1 (Effectif: 152 - Pourcentage: 25.85) : Les partisans du captage et transport (et secondairement du stockage) du CO2, informés sur toutes les nuisances environnementales et les technologies solaires et éoliennes, majoritairement des individus hommes de 31 à 40 ans de niveau de formation, d’origine et de catégorie socio-professionnelle sociale élevésType 2 (Effectif: 208 - Pourcentage: 35.37): Les partisans du CTS du CO2 et d’une expérimentation, peu informés sur toutes les nuisances environnementales et les technologies énergétiques (solaire, éolien et biomasse), position majoritaire chez les « artisans, commerçants et chefs d’entreprise», de niveau Bac et âgés de 40 à 50 ans. Type 3 (Effectif: 88 - Pourcentage: 14.97): Les hostiles au CTS du CO2 et à une expérimentation locale jugeant la technologie pas du tout maîtrisée et qui, secondairement, estiment que toutes les industries représentent un risque majeur pour notre environnement, position majoritaire chez des individus fortement diplômés, « employés », « ouvriers » et « cadres et professions intellectuelles supérieures » des tranches d’âge 50 - 60 ans et 23 – 30 ans. Type 4 (Effectif: 38 - Pourcentage: 6.46) : Les non-informés sur les risques majeurs des installations industrielles, quelqu’en soit le secteur et qui sont, secondairement, sans opinion sur leCTS du CO2, position majoritaire chez des femmes faiblement diplômées, retraitées ou inactives, de plus de 70 ans.Type 5 (Effectif: 102 - Pourcentage: 17.35): les sans opinion sur le CTS du CO2, secondairement peu informés sur les nuisances environnementales, position majoritaire chez des individus femmes de 40 à 50 ans d’origine modeste.

CONCLUSION GENERALE

La vérification de ces hypothèses apporte une connaissance affinée sur les facteurs contribuant à laformation des opinions. En effet, un nombre important de facteurs président concurremment à la formation de ces opinions sur la technologie de CTS du CO2 et à son expérimentation locale. Ainsi ces facteurs tiennent à la fois aux représentations des risques et nuisances, aux perceptions du tissu industriel de l’estuaire, mais aussi à la perception des problèmes environnementaux et auxcaractéristiques sociodémographiques des populations enquêtées. Les différentes analyses mettent en lumière une forte liaison entre perception des problèmes environnementaux et opinions sur leCTS du CO2, son expérimentation locale et ses effets, ce qui représente un résultat inédit. De plus, elles révèlent l’influence des autres familles d’indicateurs sur la formation de ces opinions par rapport à ces technologies.

Au total, la conclusion centrale qui ressort de toutes ces analyses peut être formulée ainsi :

Ni les représentations des risques et des nuisances, ni les caractéristiques sociodémographiques des enquêtés, ni les perceptions du tissu industriel, ni même la perception des problèmes environnementaux, NE SUFFISENT À ELLES SEULES, PRISES UNE À UNE, à expliquer la formation des opinions sur le CTS du CO2, mais c’est bien plus dans une approche systémique interactionniste des différentes familles d’indicateurs que l’on pourra découvrir les mécanismes des représentations à l’origine des opinions et attitudes vis à vis de ces technologies de CTS du CO2.

Documents

0874C0042 - Etude Le Havre - Synthèse Etude Technique