Captage et Stockage Gologique du CO2

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Captage et Stockage Géologique du CO2
Concepts et enjeux Gilles Munier - Directeur
Général
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Lutter contre leffet de serreLes actions
envisagées

• Laugmentation des gaz à effet de serre (GES) et
  le changement climatique sont désormais annoncés.
  Les rapports du GIEC confirment les catastrophes
  climatiques potentielles, ainsi que le coût
  moindre de la diminution des GES si elle est
  lancée maintenant
• Il faut agir vite et sur plusieurs plans 
• Eviter de produire du CO2 économie d'énergie et
  efficacité énergétique
• Diminuer les émissions de CO2 utilisation
  d'énergies faiblement émettrices
• Empêcher l'émission de CO2 dans l'atmosphère
  
• Captage et stockage du CO2

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Lutter contre leffet de serreLes actions
envisagées

• Réduction des consommations d'énergie.
• Habitudes de consommation
• Engagements négociés (industrie automobile 190
  g/km en 1997 à 120 g/km en 2012)
• Efficacité énergétique de production (rendement)
• Mise en uvre de combustibles ou de carburants
  émettant moins de CO2 par unité d'énergie
  produite.
• Substitution du gaz naturel au charbon (mais la
  demande charbon peut doubler dans les pays
  industrialisés dici à 2040)
• Énergie nucléaire (mais problème dacceptation
  par les populations)
• Énergies renouvelables (mais problème du stockage
  de cette énergie ou de son manque de souplesse)
• Biomasse, biocarburants de seconde génération
• Captage et stockage du CO2 (CTS)
• Applicable à des installations fixes (production
  dénergie, dacier, de ciment, raffineries,)

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CTS Une option incontournable pour réduire les
Gaz à Effet de Serre
Milliards de tonnes Équivalent CO2

• Les contraintes économiques et politiques
• Copenhague après Kyoto (diminution 5 GES entre
  1990 et 2015)
• Coûts (CTS 8-80 euros/t dont 10 euros/t pour le
  stockage)
• Règlementation
• Le captage du CO2
• Comment séparer le CO2 des autres gaz, en évitant
  de consommer trop dénergie
• Le stockage du CO2
• Développer un projet qui doit assurer le
  confinement du CO2 sur plusieurs centaines
  dannées
• Les contraintes règlementaires
• Le transfert de responsabilité
• Les contraintes sociétales (acceptabilité)

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CTS Une option incontournable pour réduire les
Gaz à Effet de Serre

• Compte tenu de la demande croissante en énergie,
  et de labsence dune technologie capable de
  fournir de lénergie sans base carbone (fossile)
  sur une grande échelle, différentes options
  complémentaires existent pour atténuer les effets
  du changement climatique.
• Le Captage, Transport, et Stockage Géologique
  (CTS) est une option qui peut largement
  contribuer à la diminution des GES.
• Pour lEurope, selon la Commission Européenne,
  30 des émissions de CO2 du secteur énergétique
  pourraient être capturées en 2030, et jusquà 60
  en 2050
• ? Un volume très important de CO2 doit être
  stocké en toute sécurité

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La chaîne CTS

• Captage
• Des filières à la maturité différente, seule la
  PCC étant applicable aux centrales thermiques
  actuelles ou prévues dans les 5 à 10 prochaines
  années
• Des coûts encore trop élevés

Fumées
N
/H
O
Fuel
CO
2
2
2
Combustion
Extraction
Air
Capture en post-combustion
CO
2
Fuel
Condensation
CO
CO
/H
O
2
Air
Distillation
2
2
O
Combustion
H
O
2
2
cryogénique
Capture en
oxy
-combustion
H
O
2

• Transport
• Conditions de transport optimales du CO2 parfois
  sur de longues distances en phase gazeuse super
  critique ou en phase liquide

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Enjeux du stockage

• Analyse multidisciplinaire (géochimie,
  géomécanique, thermodynamique)
• Qualification et caractérisation des sites
  adéquate
• Simulations prédictives, techniques de
  Monitoring, techniques dactions correctives

Capacité Injectivité Confinement
Monitoring storage environment

• Récupération Assistée dhuile
• Envahissement par leau / capacité réelle
• Récupération assistée de gaz
• Effets géomécaniques dus à la dépression /
  recompression
• Récupération de méthane du charbon
• Bilan GES et bilan énergie (analyse de cycle de
  Vie)
• Aquifères Salins Profonds
• Estimation du risque (extension de la
  surpression, interactions géochimiques)
• Stockage en veine de charbon inexploitable
• Nombre et coût des puits dinjection / risque de
  fuite

Optimize injection
Assure long term confinement
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Où en est cette filière aujourdhui?Acquis et
projets semi industriels (RD)

• Injection de CO2 dans des réservoirs pétroliers
  depuis les années 1950 pour améliorer la
  récupération des hydrocarbures
• Des expériences pionnières de stockage de CO2 de
  taille industrielle
• Sleipner, aquifère profond offshore, Norvège, 1
  Mt CO2/an depuis 1996 (Statoil)
• Weyburn, réservoir pétrolier onshore, Canada, 1,8
  Mt CO2/an depuis 2000 (Encana)
• In-Salah, aquifère profond onshore, Algérie, 1 Mt
  CO2/an depuis 2004 (BP)
• Lacq / Rousse par Total
• Nombreux projets de recherche en Europe,
  Australie, Canada, États-unis, Japon. Coopération
  internationale (AIE, CSLF, EU).
• Projets intégrés CTS avec électriciens,
  pétroliers, sidérurgistes
• En 2009 feuille de route pour un déploiement
  industriel en 2020
• 10 à 12 projets semi-industriels en Europe entre
  2015 et 2020
• Réaliser un premier pilote de stockage en France
  en aquifère

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Réglementations pour stockage à terre ou en
offshore

• CCS onshore
• Directive Européenne pour le stockage (la capture
  le transport sont déjà régulés au niveau
  national)
• En France
• Installations de capture réglementation ICPE
• Pipelines réglementation sur le transport de
  produits chimiques
• Stockage réglementation probablement héritée du
  code minier (stockages de gaz naturel)
• CCS offshore
• Convention de Londres et son protocole
• Convention OSPAR
• Récemment amendées pour autoriser sous certaines
  conditions le stockage de CO2
• La directive Européenne CTS sera cohérente avec
  ces textes existants

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Une cohérence réglementaire

• Calendrier
• La directive européenne CTS a été adoptée courant
  2009
• Transposition dans chaque Etat Membre au plus
  tard dans les 12 mois (2010)
• La nouvelle Directive ETS entre en vigueur en
  2013
• Doit réduire progressivement les quotas (2013 -gt
  2020)
• 100 denchères en 2020
• Doit être confirmée à la Conférence de Copenhague
  en Décembre 2009

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Points clef de la future Directive Européenne

• Inclusion du CTS dans les ETS
• Traçage des compositions responsabilités
  émetteur, transporteur, stockeur
• Méthodologie de caractérisation des sites
• Complexe de stockage et analyse de risques
• Programme de monitoring sur les court, moyen et
  long termes
• Feed-back entre monitoring et simulation
• Garantie financière pour les recours potentiels
• Libre accès aux tiers
• Les futurs opérateurs de stockage doivent avoir
  un savoir-faire
• Procédures administratives de contrôle au niveau
  Européen pour loctroi dune licence, son
  renouvellement, et le transfert de responsabilité
• Les futures centrales électriques doivent être
  CCS ready
• Enchères dès 2013 pour lénergie
• Enchères progressives pour les autres secteurs
  soumis à quotas 2013 - 2020

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CTS Mise en perspective
Milliards de tonnes Équivalent CO2
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Aperçu des possibilités de stockage
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Une capacité théorique suffisante
Groupe Intergouvernemental des Experts sur le
Climat IPCC ou GIEC Potentiel théorique de
stockage 1,000 à 10,000 Gt CO2
Zones prospectives dans les bassins sédimentaires
ayant des aquifères salins profonds, des champs
de gaz ou huile, ou des veines de charbon.
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Développement de projet type

• Préfaisabilité
• Choix technologie capture
• Géologie, hydrodynamique, géochimie,
  géomécanique,
• Analyse de risque préliminaire
• Analyse de cycle de vie
• Analyse économique
• Programme de confirmation sur site

Durée 2 ans DEBUT 2007-2010
Confirmation sur site Simulations 3D, forage(s),
acquisition sismique, analyses de
sensibilité Analyses de risque et études dimpact
(simulation du CO2 injecté) Baseline et plan de
monitoring correspondant
Durée 5 ans DEBUT 2010-2015
Construction Ingénierie administrative Ingénierie
de détail Achat et construction Monitoring
Durée 3 ans DEBUT 2014-2017
Injection Commissioning / tests /
Start-up Injection et contrôle Suivi
administratif et technique
DEBUT 2017-2020
Suivi post fermeture
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Principe dune Analyse Transverse
Engineering
Safety Management
Contraintes

• Process design de la chaîne complète
• Subsurface
• Caractérisation du stockage
• Stratégie dinjection

• Eléments nationaux et internationaux
  réglementaires et légaux
• Contenu dossier dautorisation

• Définition du complexe de stockage
• Analyse de risques
• Activités compétitrices
• Monitoring (Design, Management)

Design
Analyse économique et de Cycle de Vie

• Analyse de cycle de vie
• CO2 évité sur lensemble du projet
• Bilan en énergie non renouvelable
• Phasage de développement

• Etude économique
• Evaluation des coûts
• Analyse de base
• Options réelles

Optimisation
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Facteurs clef pour un déploiement industriel du
CTS
Les technologies de captage et le cadre
réglementaire sont en développement
Transport
Stockage
Captage
Statut actuel
Modélisation locale
Projets de design paneuropéen
Mise en place semi-industrielle
Management des surpressions en aquifère,
méthodologie analyse de risque (intégrées ou pas)
Coût de captage, consommation énergétique
supplémentaire (ACV)
Réglementation nationale et transfontalière
Principal verrou
Groupement des flux pour dilution des coûts
longue distance, optimisation durée de vie
Injectivité et CAPACITE DYNAMIQUE, dilution du
risque, MUTUALISATION DES SITES
Rupture technologique, synergie entre émetteurs
Point critique pour un déploiement industriel
Pour chaque site présélectionné, démarche
doptimisation
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CAPEX / OPEX
CAPEX

• Captage/conditionnement
• Équipements (compresseurs,pompes)
• Coût indirects (engineering, construction)
• Démantèlement

• Pipeline
• Équipements (canalisation, vannes) et pose
• Servitudes de passages
• Stations de pompage éventuelles
• Démantèlement station de pompage
• Inertage pipeline

• Stockage
• Caractérisation finale du meilleur site
• Puits dinjection
• Puits de monitoring
• Abandon puits existants
• Imprévus (40 pour un aquifère)
• Démantèlement

OPEX

• Captage/conditionnement
• Opérations et maintenance
• Consommables (MEA, électricité)

• Pipeline
• Opérations et Maintenance (2 CAPEX)

• Stockage
• Opérations et Maintenance (2 CAPEX)
• Acquisitions sismiques pour monitoring
• Autres coûts de monitoring

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Le déploiement du CTS coût et prix du CO2
Financement (réduction des CAPEX)
Incentives (Accroissement des revenus)

• Financement de la RD
• Fonds publics pour le CCS

• CCS dans les ETS

Efficace pour le lancement des projets 2015-2020
Efficace après lancement industriel 2020
Compulsory convergence for deploymenUne
convergence nécessaire pour un vrai déploiementt
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Quand commencer le déploiement de la chaîne CTS
Pionnier
Attentiste

• Début construction 2025
• Début dinjection 2030

• Début construction 2015
• Début dinjection en 2020

Pros

• Technologie de capture optimisée
• Utilisation des expériences des pionniers
  (régulation et monitoring)
• Peut potentiellement bénéficier dun accès tiers

• Meilleur contrôle sur la localisation du site de
  stockage
• Moins dachat de crédit
• Aide nationale et européenne
• Meilleur contrôle sur le coût de transport
• Possibilité EOR (timing critique)

• Plus dachat de crédit (visibilité sur le prix du
  CO2)
• Moins de contrôle sur le coût de transport
• Disponibilité des sites de stockage les plus
  performants ?

• Technologie de capture non optimisée
• Cadre légal mouvant

Cons
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Le stockage comme élément dune chaîne de valeur
globale
Captage

• Choix technologique
• Ecologie Industrielle
• Efficacité énergétique

Options de design

• Contraintes de capacité dynamique, contraintes
  de flexibilité pour EOR, activités compétitrices
• Trade-off risque et coût, safety management

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Création de valeur économique et environnementale

• Le captage
• De nettes améliorations sont prévues (efficacité
  énergétique, rupture technologique 2015 / 2030)
  
• Le captage nest pas sur le chemin critique de
  développement mais son coût à moyen terme est un
  élément structurant le phasage de
  linvestissement
• Le transport
• Doit être abordé très en amont du début des
  opérations (6 à 8 ans)
• Négociations des droits de passage, délais
  dobtention des autorisations délivrées par les
  autorités compétentes
• Surdimensionnement et accès aux tiers
• Le stockage
• Linjectivité (ou capacité dynamique) est un
  paramètre dimensionnant
• Varie en fonction du temps (géochimie, stockages
  existants - interférences)
• Une phase de confirmation de 6 à 9 ans est
  nécessaire
• Chemin critique en terme dinvestissement et de
  timing
• Les surpressions engendrées sont dautant plus
  pénalisantes quun stockage est déclenché
  tardivement.
• Stratégie multi-sites à envisager pour limiter
  ces risques
• Variations de la capacité dynamique au cours du
  temps
• Risque financier (impossibilité dinjecter
  achat de crédit)
• Valorisation par EOR
• Logique daménagement du territoire, acceptation
  des populations locales

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Conclusions

• Mutualisation captage car efficacité énergétique
  absolument nécessaire pour le CCS,
• Mutualisation des sites pour assurer le
  management de la sécurité long terme est le plus
  approprié,
• Le CCS nest pas une technologie de transition,
  mais une technologie pour assurer la transition,
• Vision de mise en place industrielle  drivée 
  par règlementation et prix du CO2, donc équilibre
  actuel de la commission européenne approche
  libérale économiquement et règlement  dur 
  entre 2015 et 2020 est appropriée,
• Nécessité de LCA très en amont, et GGR considère
  que cela devrait faire partie de la
  réglementation
• Valorisation du CO2 (type VASCO) CCS est la
  bonne voie (bénéfice territorial économique
  environnemental)
• REGLEMENTATION
• LIENS ENTRE RECHERCHE ET INDUSTRIE
• TRANSPARENCE, VISIBILITE
• VALORISATION, DEVELOPPEMENT TERRITORIAL