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Le Charbon, prix, consommation et utilisation.

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Le charbon est le combustible fossile le plus abondant. Il a connu son heure de gloire au 19e siècle avec la révolution industrielle, mais son utilisation est encore aujourd’hui très répandue malgré les problèmes qu’il pose à l’environnement. En effet, ses rejets de CO2 et d’oxyde de soufre sont à l’origine de pluies acides. En 2008, le record de la production mondiale de charbon est atteint avec 6.7 milliards de tonnes de charbon extraites des mines de charbon. On n’a jamais autant produit de charbon qu’aujourd’hui…

I. Le charbon et son utilisation.
Le charbon est de couleur noire et d’origine organique (accumulation de matières végétales : arbres, algues, végétations). Il se forme suite à l’accumulation de débris végétaux sous une faible profondeur d’eau et à l’abri de l’air pendant des millions d’années, ils fermentent et s’enrichissent en carbone. Pour cette raison, il contient aussi de l’eau, des minéraux (silice, aluminium, calcium,  soufre,  chlore,  fluor,  sodium,  phosphore), du gaz et des matières volatiles (méthane, argon, hydrogène). Plus le charbon est soumis longtemps à la pression et à la chaleur, et meilleures sont ses qualités thermiques (moins d’eau, de minéraux et de gaz). Les dépôts de végétaux se sont transformés ainsi tour à tour, en tourbe, lignite, charbon bitumineux et anthracite.
Le charbon est un terme qui recouvre plusieurs catégories de combustibles (tourbe, lignite et houille) qui ont la même origine, mais leurs stades transformation sont différents. L’anthracite, le charbon à coke ou le charbon bitumineux sont des variétés de houille, un charbon de meilleure qualité.
Le lignite est le charbon avec le pouvoir calorifique le plus faible. Il contient de 50 à 60% de carbone et doit être séché pour éliminer une partie de l’eau (de 25 à 50% d’humidité). Son faible pouvoir calorifique du à sa teneur en eau fait que le lignite est  utilisé à proximité de son lieu de production pour générer de l’électricité dans des centrales thermiques. Le lignite a un double inconvénient : il a un pouvoir calorifique plus faible et ses rejets de soufre sont plus importants. L’avantage des mines de lignite est qu’elles sont souvent plus proches de la surface et plus facilement exploitables avec des mines à ciel ouvert. Les mines d’anthracite quant à elles sont souvent plus profondes, elles nécessitent plus souvent des mines souterraines.
Le charbon bitumineux ou à coke a un pouvoir calorifique plus important avec 75 à 90% de carbone et de 5 à 10% d’humidité. Le charbon bitumineux cokéfiable, après transformation en coke (élimination des impuretés et ajout de fioul), est utilisé pour la réduction du minerai de fer et les ferroalliages, dans les hauts fourneaux pour la fabrication de l’acier. Il est aussi utilisé dans les centrales thermiques pour produire de la vapeur et de l’électricité. Il est concurrencé dans cette utilisation par le gaz naturel qui produit moins d’émission de CO2.
L’Anthracite est le charbon le plus dur, il a le pouvoir calorifique le plus élevé et contient de 93 à 97% de carbone et moins de 5% d’humidité.  L’anthracite est utilisé pour le chauffage individuel ou pour la production de l’acier.
Les cendres et les matières volatiles diminuent avec la qualité du charbon.
La forme la plus pure de carbone donne le diamant  et sa forme la plus stable donne le graphite
Le charbon est utilisé pour moitié dans la production d’électricité dans des centrales à charbon. La sidérurgie en consomme 15%, les cimenteries 5%, le chauffage urbain 15%, le chauffage domestique 5% et le reste  (11%) est utilisée par l’industrie (ex : Carbochimie).
Le charbon peut aussi être transformé en essence synthétique par le procédé Fischer-Tropsch (CTL, coal to liquids), mais les coûts et les rejets de CO2 sont encore trop importants pour une utilisation à grande échelle. Le méthane à l’origine de meurtriers accidents (coup de grizou) peut être exploité si les conditions des gisements de charbon sont propices (gaz bed méthane).
La combustion du charbon  rejette dans l’atmosphère du soufre, de l’oxyde d’azote et des gaz à effet de serre. La solution de l’enfouissement et la séquestration du co2 ne sont toujours pas des solutions opérationnelles à la pollution atmosphérique du charbon.

II. La consommation de charbon dans le monde.
Le graphique nous montre la corrélation entre la  hausse de la consommation de charbon et la hausse du prix du pétrole.
Jusqu’en 1973 la consommation de charbon est stable, ensuite à partir du premier choc pétrolier la consommation mondiale de charbon augmente, le second choc pétrolier a le même effet sur la consommation mondiale de charbon.
Entre 1986 et 2000, le prix du pétrole reste à un niveau très bas. Pendant cette période, la consommation de charbon a stagné avec le prix du pétrole, puis en 2000, avec la hausse du prix du pétrole la consommation mondiale de charbon est montée brutalement, de façon encore plus brutale que pendant les premier et second chocs pétroliers. Ainsi on constate la forte corrélation entre prix du pétrole et consommation de charbon.

Le charbon est la seconde source d’énergie primaire dans le monde après le pétrole (36%). En 2008, 29% de l’énergie primaire consommée dans le monde a pour origine le charbon. Le nucléaire (5%) et l’énergie hydraulique (6%) sont loin derrière.

La consommation de charbon de la Chine représente 42.4% de la consommation mondiale de charbon avec une consommation de charbon de 1406 Mtoe en 2008 (Millions de tonnes équivalent pétrole). La consommation de charbon en Chine a doublé en 6 ans et elle a augmenté de 10% de 2007 à 2008. Les États-Unis sont les seconds consommateurs de charbon au monde avec 565 Mtoe (17%). L’Inde est en troisième position avec 231 Mtoe (7%), viennent ensuite le Japon (3,8%), l’Afrique du sud (3.1%) et la Russie (3%). Ces sept pays représentent les ¾ de la consommation mondiale de charbon dans le monde.
La croissance de l’Inde et de la Chine va continuer à peser  sur la consommation de charbon. L’acier japonais va continuer à avoir besoin de charbon à coke, et la Russie a déjà fait le choix de privilégier sa consommation de charbon pour exporter son gaz naturel. Seule la production des USA semble stagner depuis quelques années. L’Afrique du sud qui est un pays exportateur de charbon, doit déjà aujourd’hui choisir entre exportation et consommation pour assurer sa propre  production d’électricité et approvisionner les mines du pays en électricité en attendant la construction d’une centrale nucléaire. 

Si on fait le parallèle entre la consommation de charbon et la population, les USA devancent la Chine avec 1,9 tonnes équivalent pétrole de charbon consommé par habitant et par an,  1.1 pour la Chine, 1 pour le Japon, et 0.2 pour l’Inde. Un américain consomme presque deux fois plus de charbon par an qu’un chinois et 9 fois plus qu’un indien.

III. Le prix du charbon.
Le prix du charbon ou de la houille peut varier du simple au triple selon si c’est de la lignite, du charbon à coke ou de l’anthracite. Le lieu de production est important, si le charbon doit parcourir 7 000 kilomètres pour atteindre le consommateur cela va augmenter son coût. Pour cette raison, vous avez des graphiques avec des prix du charbon différents, ou l’origine et (ou) la destination géographique du charbon sont indiquées.

Sur ce graphique du prix du charbon, on peut voir qu’il existe une forte corrélation entre prix du baril de pétrole et le prix de la tonne de charbon. Comme pour le prix de la livre d’uranium et du pied cube gaz naturel, la tonne de charbon est fortement liée au prix du baril de pétrole. Quand on regarde dans le détail le prix du charbon, on s’aperçoit que le prix du charbon à coke (qualité supérieure : bitumineux et anthracite) a plus augmenté pendant la période de 2000 à 2008 que le charbon vapeur  (qualité inférieure : sub-bitumineux). Par exemple, aux USA le prix du charbon à coke a augmenté de 154% alors que la charbon vapeur n’a augmenté que de 70.9%. En Pologne, le charbon à coke a augmenté de 580% et le charbon vapeur de 279%. En Inde de 2000 à 2007, la hausse du charbon à coke était de 81% et celle du charbon à vapeur de 38%. Je ne peux malheureusement pas vous donner les chiffres pour la Chine car ils ne sont pas disponibles. Cependant, je pense que la tendance est la même, le charbon de qualité (à coke ou anthracite) monte plus vite que le charbon de qualité inférieure (lignite ou le charbon vapeur). Cela soulève beaucoup de questions que je développerai dans un prochain sujet sur le charbon.
Le charbon, à cause de la pollution qu’il engendre se fait discret, tellement discret qu’il semble avoir disparu avec les trains à vapeur. Pourtant il est la seconde source d’énergie primaire dans le monde et  il pourrait même devenir la première avec la chute de production du pétrole.
À partir du premier et du second chocs pétroliers, et depuis 2000, la hausse du prix du pétrole a systématiquement eu pour conséquences une hausse de la consommation et du prix du charbon. Avec le pic pétrolier, la croissance de la Chine et de l’Asie, la hausse mondiale de la consommation d’électricité et le potentiel de hausse de la consommation de charbon en Inde, la demande et le prix pour du charbon de qualité vont rester élevés dans les années à venir.

Dr Thomas Chaize

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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