Petit déjeuner débat: blockchain et smart grids: compte-rendu
15/02/2017 | Administrateur Energie 2007
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Gaz de schiste: extraction propre et rentable ?
Hydrocarbures | 2014-03-20 15:33:00 | Administrateur 'Energie 2007'
Nous publions ci-après une tribune de Mélanie Chambaretaud, consultante chez Colombus consulting.


"Gaz de schiste : une nouvelle technique d’extraction propre et rentable ?

La fracturation à l’heptafluoropropane (ou NFP, pour « non-flammable propane ») fait actuellement l’objet d’un dossier en préparation au ministère du Redressement productif. Il s’agirait en effet d’une alternative potentielle à la très controversée fracturation hydraulique.

La fracturation hydraulique, principale technique d’extraction des gaz de schiste mature à l’heure actuelle, est interdite en France en raison de sa nocivité pour l’environnement. L’enjeu de l’extraction des gaz de schiste est pourtant de taille car les réserves enfouies dans le sous-sol français représentent selon les dernières estimations de l’Agence Internationale de l’Energie (AIE) les deuxièmes réserves européennes. Face à ce défi industriel, une technique alternative de fracturation à l’heptafluoropropane est à l’étude et fait l’objet d’un dossier au ministère du redressement productif. Deux questions permettront d’évaluer la pertinence de la fracturation au NFP comme alternative à la fracturation hydraulique : est-elle moins néfaste pour l’environnement ? Serait-elle économiquement viable dans le cadre d’une exploitation industrielle ? Eclairage sur cette nouvelle technique qui pourrait émerger dans l’industrie gazière avec Colombus Consulting.

La fracturation au NFP : le fruit de 50 années d’expérience dans l’extraction conventionnelle
La fracturation au NFP est une technique dérivée de la fracturation au propane, utilisée depuis une cinquantaine d’années dans l’exploitation des réservoirs conventionnels. Le groupe américain ECorp, spécialiste du forage pour l’exploitation de ressources fossiles, a créé en 2012 sa filiale ECorpStim afin de développer et industrialiser de nouvelles techniques d’extraction. ECorpStim a alors adapté la fracturation au propane à l’exploitation de réservoirs non-conventionnels en proposant l’utilisation de propane pur, c’est-à-dire sans aucun des additifs utilisés jusque-là. En décembre 2012, elle a ainsi procédé avec succès à une expérimentation de la fracturation au propane pur à 1 800 mètres de profondeur dans le bassin d’Eagle Ford au Texas.

La fracturation au propane pur présente cependant un inconvénient de taille : le propane est un gaz inflammable et génère des contraintes de sécurisation des sites. C’est pourquoi ECorpStim explore le remplacement du propane par un de ses dérivés fluorés non inflammable, l’heptafluoropropane, dont les propriétés sont semblables à celles du propane.

Fin janvier 2013, ECorpStim a eu l’occasion de présenter ses travaux à l’Office Parlementaire français d’Evaluation des Choix Scientifiques et Technologiques (OPECST), travaux dont la teneur est exposée au paragraphe I.A.4 du rapport de l’OPECST publié le 27 novembre 2013. L’OPESCT évalue la portée économique, écologique, géopolitique, sociale, etc. que peuvent avoir des décisions gouvernementales dans des domaines techniques. Les implications d’un recours à la fracturation au NFP sont synthétisées ici.

Une technique propre… mais un gaz à effet de serre

Sur le plan de la protection de l’environnement, la fracturation hydraulique soulève de nombreuses questions comme celles du retraitement de l’eau utilisée ou de la dissémination de produits chimiques dans les sous-sols. La fracturation au NFP apporte des réponses à ces critiques :
• Les caractéristiques de viscosité et de rétractation du NFP font qu’il n’est pas nécessaire d’ajouter les adjuvants polluants qui sont mélangés à l’eau et au sable dans la fracturation hydraulique,
• L’absence d’utilisation d’eau permet d’éviter les questions relatives au retraitement de grandes quantités d’eau polluée,
• Le NFP est une substance déjà utilisée dans le domaine médical et pour l’extinction des feux et son développement a été favorisé en raison de son absence d’effet sur la couche d’ozone.

Cependant, l’heptafluoropropane figure sur la liste des gaz à effet de serre de l’UNFCCC, et ce car il génère 2 900 fois plus d’effet de serre que le dioxyde de carbone sur 100 ans. Or, l’Union Européenne se fixe comme objectif de réduire l’usage des gaz fluorés de 80% d’ici à 2050. Dans ce contexte, il sera peut-être difficile de favoriser un usage industriel pour cette technologie.

Une technique demandant plus d’investissements mais potentiellement plus rentable que la fracturation hydraulique
Contrairement à la fracturation hydraulique, où le mélange injecté est composé à 99% d’eau et de sable, la production de NFP est un processus coûteux en raison notamment du prix élevé du propane et du coût de l’opération qui implique un savoir-faire et des équipements spécifiques à l’industrie chimique.

Cependant, l’efficacité de la fracturation au NFP pourrait s’avérer meilleure en raison des caractéristiques physiques du propane. D’une part, sa viscosité et sa densité plus faibles que celles de l’eau lui offrent une meilleure pénétration des couches d’argile et une meilleure ouverture des fissures, libérant ainsi plus de gaz. D’autre part, sa miscibilité avec les gaz de schiste permet une récupération et une réutilisation du propane injecté jusqu’à 90-95% contre seulement 30% de l’eau injectée selon les cas.

Ainsi, si la fracturation au NFP apparait plus capitalistique que la fracturation hydraulique, ses caractéristiques laissent envisager une efficacité opérationnelle qui pourrait la rendre plus intéressante sur le long terme. Cependant, la fracturation au NFP n’a pas encore connu d’essai en conditions réelles, et les espoirs la concernant se fondent principalement sur des analogies avec la fracturation au propane, éprouvée depuis plus de 50 ans. Seuls des chiffrages précis réalisés sur la base de ces essais permettraient de statuer définitivement sur la question.

Le NFP : une clé d’entrée vers de nouveaux marchés pour l’industrie française ?

En conclusion, la fracturation au NFP apparaît aujourd’hui comme la seule alternative envisageable à la fracturation hydraulique. En effet, d’autres techniques connues de fracturation en sont à des stades très expérimentaux voire de R&D qui ne permettent pas d’envisager une industrialisation à court terme. Toutefois, deux points restent en suspens. Tout d’abord, les industriels auront-ils les autorisations légales de développer l’usage de l’heptafluoropropane, un gaz à effet de serre connu? Ensuite, les coûts et gains d’exploitation inhérents à la fracturation au NFP rendront-ils la technique compatible avec une exploitation rentable des gisements de gaz de schiste ?

La France pourrait souhaiter autoriser les expérimentations sur le sol national. Elles lui permettraient de se positionner en pionnière d’une technique innovante, de s’assurer de la compatibilité de la fracturation au NFP avec ses objectifs énergétiques et environnementaux et d’éprouver la crédibilité des entreprises françaises sur les gaz de schiste. La compétence française sur le sujet reste à prouver et la fracturation au NFP pourrait en effet être l’occasion, pour l’industrie gazière mais aussi pour l’industrie chimique par exemple, de capter de nouveaux marchés."



 
2  Réaction(s)
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Excellent article qui appelle des développements. Une condition de possibilité majeure du développement d'une telle technique me semble être son inscription impérative dans le cadre d'une transition énergétique (à définir) et non dans le remplacement d'une énergie fossile par une autre. Transition signifie terme limité donc calcul de ROI limité à ce terme. Ensuite, l'étude de rentabilité devrait, en respectant ce terme, inclure un coût lié aux effets de serre supplémentaires induits dont parle l'article. L'atmosphère ne reconnaît toujours pas les frontières des Etats ni les prérogatives d'un ministère. Le ministère du développement productif saura-t-il dépasser ses limites si vite atteintes récemment ? De nécessaires sujets d'articles complémentaires pourraient donc porter sur: 1) quelle coopération globale (minimum européenne ) pour sortir des biais habituels de gouvernance et du prisme administratif français ? 2) quelle transition et pour quel terme ? 3) quelles autres technologies énergétiques transitoires si celle-ci s'avère trop coûteuse ? 4) pour quelle économie de transition ? 5) quel calcul écolo-économique du ROI (incluant les effets de bord) ? 6) quel processus entrepreneurial pour un tel projet: state driven (ministère, EDF, Areva, Total ...) , finance driven (Suez, Banques Internationales), bottom up start ups (Innovations remontantes ouvertes à des entrepreneurs petits ou moyens), collectivités territoriales ? 7) quels processus de régulation/gouvernance (contrôles des coûts/ROI, et des effets sur l'environnement, réinvestissements dans l'économie de l'après-transition ?
2014-03-24 10:41:53 | Candella
Bonjour, merci pour votre réaction. En effet, la réflexion sur la pertinence de l'exploitation du gaz de schiste doit se faire dans le cadre de la réflexion sur la transition énergétique. Je voudrais donc ajouter quelques compléments à ce sujet. Par ailleurs, je n'aurai pas la possibilité de développer ici des réponses qui pourraient effectivement faire l'objet d'articles en eux-mêmes, cependant je partage vos interrogations. D'après le BP Statistical Review of World Energy 2011, on peut estimer que l'exploitation du pétrole cessera vers 2050 et celle du gaz vers 2070, faute de ressources exploitables de façon rentable par les industriels. Or, en cas de raréfaction d'une ressource, le report de production énergétique tend à se faire vers les énergies dont le cycle de production et de consommation est le plus proche de ces ressources et le plus mature. En Allemagne, suite à l'arrêt progressif des réacteurs nucléaires, le report se fait en ce moment massivement vers les centrales à charbon. Les réserves restantes en charbon dans le monde sont estimées à 120 années au rythme de consommation actuelle. Toutefois, si la fin du pétrole et du gaz induisent une consommation accélérée de charbon, il est probable que plus aucune ressource fossile conventionnelle ne puisse être exploitée d'ici la fin du siècle. Les gaz de schiste ne sont pas une ressource conventionnelle et leurs modalités d'exploitation restent une question en suspens (c'est l'objet de cet article), cependant les modes de production et de consommation de cette ressource sont bien plus proches de notre modèle énergétique actuel que ceux des énergies renouvelables qui sont distribuées, intermittentes et pas toujours prévisibles. Le gaz de schiste, tout comme le pétrole de schiste par exemple, sera à moyen terme une des options de transition à envisager, qu'elle soit retenue ou non suite à une analyse plus poussée. Cette option reste ensuite en effet à qualifier en termes économiques (comment calculer le ROI en fonction du terme de la transition énergétique et y intégrer le coût des externalités négatives sur les plans environnementaux et sociaux ?) et en termes de pilotage et de mise en oeuvre (quels acteurs ? pour quels rôles ? avec quels leviers d'action ? etc.). Bonne journée, Mélanie Chambaretaud
2014-04-03 17:08:18 | Mélanie Chambaretaud



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