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Le passage du charbon au gaz a fait baisser les émissions d’électricité américaines au cours de la dernière décennie. Mais c’est le contraire qui s’est produit en Virginie, où une construction massive de centrales au gaz naturel a annulé les réductions de CO2 associées aux retraits du charbon.

Les émissions de dioxyde de carbone de la Virginie étaient plus élevées en 2019 qu’en 2009, selon un examen par E&E News des données sur les émissions de l’EPA. Ces chiffres sont remarquables compte tenu de l’effondrement du charbon en Virginie, où le combustible est passé d’une utilisation dans environ 43% de la production d’électricité de l’État en 2008 à moins de 10% l’année dernière.

Les chiffres soulignent un défi climatique croissant pour les États-Unis : Alors que la flotte de charbon américaine se réduit, les centrales à gaz à longue durée de vie remplissent le vide d’une manière qui pourrait ne pas aboutir à de grandes réductions de CO2.

La Virginie est un cas d’espèce.

L’État a adopté cette année une loi exigeant que toutes les centrales à charbon restantes, sauf deux, ferment d’ici 2024. Mais leur mise à l’écart ne permettra qu’une réduction limitée des émissions.

Les centrales au charbon de la Virginie ont rejeté moins de 5 millions de tonnes de carbone l’an dernier, contre 25 millions de tonnes en 2009. Les émissions de gaz, quant à elles, ont grimpé en flèche, passant d’environ 4 millions de tonnes il y a dix ans à près de 25 millions de tonnes en 2019, ce qui représente environ 80 % de toutes les émissions du secteur de l’électricité en Virginie.

Pourtant, l’Old Dominion montre également pourquoi l’écologisation du secteur de l’électricité est si difficile. Le gaz génère maintenant plus de la moitié de l’électricité de l’État, le plus grand nombre de tous les combustibles. De nombreux experts en réseau disent que le gaz va probablement soutenir les sources d’énergie renouvelables pour les années à venir.

Dans le même temps, ils notent que les compagnies d’électricité devront faire face aux émissions des centrales à gaz si elles espèrent atteindre les réductions de gaz à effet de serre que les scientifiques disent être nécessaires pour éviter les pires impacts du changement climatique.

« Ce n’est pas comme si nous pouvions attendre jusqu’en 2050 et dire que nous sommes net zéro », a déclaré Paulina Jaramillo, un professeur qui étudie le secteur de l’électricité à l’Université Carnegie Mellon. « Il faut commencer, et plus on commence tôt, plus ce serait facile. »

Les États-Unis ont connu un boom de la construction de gaz au cours de la dernière décennie, l’arrivée de la fracturation ayant débloqué des trésors de gaz peu coûteux. Seuls quatre États ont installé plus de nouvelles capacités de gaz naturel au cours de cette période que la Virginie.

Ces centrales sont maintenant au centre d’une bataille sur le réseau de la Virginie. L’affrontement s’est intensifié cette année lorsque les législateurs de l’État ont adopté la loi sur l’économie propre, qui demande aux services publics de retirer leurs centrales au charbon et de produire toute leur électricité à partir de sources sans carbone d’ici le milieu du siècle.

Dominion Energy Inc, le plus grand service public de l’État, soutient que le gaz est un pont vers un avenir plus propre, affirmant que le carburant est nécessaire pour soutenir les sources intermittentes de production d’électricité comme l’éolien et le solaire. La compagnie d’électricité basée à Richmond a proposé un développement massif des énergies renouvelables au cours des 15 prochaines années, y compris 15,9 gigawatts de solaire et 5,112 GW d’éolien offshore.

Mais Dominion, dans les documents déposés auprès des régulateurs de l’État, a également clairement indiqué qu’elle avait l’intention de faire fonctionner ses nouvelles centrales au gaz naturel au cours de la prochaine décennie, avant de les réduire progressivement.

S’adressant aux analystes financiers au début du mois, le PDG de Dominion, Thomas Farrell, a déclaré que la dépendance de la compagnie d’électricité au gaz était cohérente avec l’objectif de la compagnie d’atteindre des émissions nettes nulles d’ici 2050.

« Le fait que parfois, en Virginie du moins, le vent ne souffle pas et que le soleil ne brille pas pendant des durées prolongées – c’est-à-dire des jours, et non des heures – garantit que la production au gaz naturel continuera à jouer un rôle essentiel de faible émission dans notre système pendant des années et des années à venir », a déclaré Farrell.

L’État du charbon se tourne vers le gaz

Dominion, qui représentait les deux tiers des émissions des centrales électriques de Virginie en 2019, a un bilan mitigé en matière de climat.

L’entreprise cherche à construire un gazoduc massif alors même qu’elle vante son engagement envers les émissions nettes zéro (Energywire, 5 mai). Elle s’est opposée aux politiques climatiques, comme les propositions visant à ce que la Virginie rejoigne l’initiative régionale sur les gaz à effet de serre, ou RGGI, le programme de plafonnement et d’échange de droits d’émission de 10 États pour les centrales électriques (Climatewire, 22 avril).

Et elle se classe parmi les pires de la nation pour les programmes d’efficacité énergétique. L’American Council for an Energy Efficient Economy a classé Dominion au 50e rang sur 52 services publics dans son plus récent tableau de bord des programmes d’efficacité.

Les écologistes sont sceptiques quant à l’engagement de l’entreprise en faveur du changement.

« Ils confondent la construction d’énergies renouvelables et la réponse crédible à la menace du changement climatique. Ces choses sont liées mais pas synonymes. Si vous ne réduisez pas de manière significative vos émissions de CO2, vous ne répondez pas de manière crédible au changement climatique », a déclaré Will Cleveland, avocat au Southern Environmental Law Center. « Ils essaient d’apparaître comme un service public avant-gardiste et sensible au climat. D’un autre côté, ils ont dépensé des milliards de dollars pour la production de gaz au cours des cinq dernières années, et ils construisent un gazoduc dont personne n’a besoin. Ils ne seront pas un service public sensible au climat tant qu’ils ne se seront pas retirés de leur activité de production et de livraison de gaz. »

La Virginie était un état charbonnier jusqu’à récemment. En 2007, le charbon représentait 45 % de la production d’électricité de l’État, plus que tout autre combustible, et 87 % des émissions de carbone de son secteur électrique. Mais une convergence de facteurs a conduit à un virage marqué vers le gaz au cours de la décennie suivante.

L’avènement de la fracturation hydraulique, ou fracking, a rendu le gaz abondant et bon marché. Un changement dans les lois de la Virginie a encore facilité ce changement.

Après avoir tâtonné pendant des années avec l’idée de briser les monopoles réglementés qui fournissent l’électricité de l’État, les législateurs de la Virginie ont fait le contraire. Ils ont adopté une loi qui encourageait les services publics à construire davantage de centrales électriques.

Dominion s’est rapidement lancée dans un boom de construction. Elle a terminé trois turbines à combustion alimentées au gaz naturel dans une usine au sud de Fredericksburg en 2009. Deux ans plus tard, elle a construit une centrale à gaz à cycle combiné de trois unités au nord-ouest de Richmond.

Une centrale à charbon dans le sud-ouest de la Virginie a suivi en 2012, mais elle s’est avérée être une anomalie. Dominion a terminé trois autres grandes centrales à gaz à cycle combiné entre 2014 et 2018.

Deux producteurs d’électricité indépendants qui vendent de l’électricité sur le marché de gros ont également terminé des unités de gaz en Virginie au cours de la dernière décennie.

Capital considérable

En termes d’émissions, l’accumulation de gaz a fait de la Virginie une sorte d’anomalie. Les centrales électriques de l’État ont émis 30,3 millions de tonnes de CO2 en 2009, selon les données de l’EPA Clean Air Markets. Cette année-là représente une aberration, car le ralentissement économique associé à la Grande Récession a temporairement réduit les émissions.

La production de CO2 de la Virginie a bondi à 35,7 millions de tonnes en 2010, un pic reflété dans tout le pays alors que les États-Unis se redressaient économiquement. Mais là où les émissions des autres États ont eu tendance à baisser les années suivantes, celles de la Virginie ont rebondi, atteignant un pic d’environ 36,2 millions de tonnes en 2016, avant de baisser à 31 millions de tonnes l’année dernière.

Les émissions nationales des centrales électriques, en revanche, ont diminué de 23% au cours de la dernière décennie, passant de 2.3 milliards de tonnes en 2009 à près de 1,8 milliard de tonnes l’année dernière.

William Shobe, professeur d’économie de l’environnement à l’Université de Virginie, estime que l’État a fait des progrès considérables pour rendre son approvisionnement en électricité plus écologique. La flotte de nouvelles centrales à gaz de Virginie a non seulement remplacé la production de charbon dans le commonwealth, mais a également réduit l’électricité de charbon importée des États voisins comme la Pennsylvanie et l’Ohio.

Cela signifie que l’électricité de l’État est plus propre que les chiffres d’émissions de la Virginie ne le suggèrent à eux seuls.

Pour autant, le développement du gaz sera probablement coûteux pour les Virginiens si le Commonwealth s’engage à atteindre ses objectifs climatiques, a-t-il déclaré.

« Une fois que nous avons décidé de la voie de la décarbonisation d’ici 2050, nous disions essentiellement que nous allions mettre à la retraite de manière anticipée certains stocks de capital précieux. C’est l’un des prix que nous devons payer pour être de bons citoyens du monde », a déclaré M. Shobe. « Nous allons abandonner certains biens d’équipement. Et quand nous les échouons, nous les payons. »

Dominion ne montre aucun signe de fermeture de ses centrales à gaz de sitôt.

Dans un récent dépôt auprès des régulateurs des services publics de l’État, la société a déclaré qu’elle prévoyait de tirer au moins 40% de son électricité du gaz chaque année jusqu’en 2027, avant de réduire progressivement ce chiffre à 25% en 2035. Trois de ses quatre nouvelles centrales à gaz à cycle combiné devraient fonctionner au moins deux tiers de l’année jusqu’en 2030. La quatrième, la centrale de Warren County, devrait fonctionner 56 % de l’année en 2030.

Le plan ne prévoyait pas de date de mise à la retraite pour le plus gros émetteur de la société, la centrale au charbon de Mount Storm, qui alimente le Commonwealth en électricité depuis son perchoir situé juste au-delà de la frontière de l’État, en Virginie occidentale. Mount Storm n’est pas soumise à la loi sur l’économie propre, qui oblige l’État à mettre hors service toutes ses centrales au charbon, sauf deux, d’ici 2024. Il ne compte pas non plus dans les chiffres d’émissions de la Virginie.

Traverser le pont

Les représentants de l’État se sont dits confiants que la Virginie pourrait atteindre les objectifs de carbone décrits dans la loi sur l’économie propre. Ils ont noté que l’État est maintenant prêt à rejoindre le RGGI. Les services publics de Virginie seront soumis à un plafond de carbone de 28 millions de tonnes à partir de 2021, et ce plafond diminuera de 3 % par an jusqu’en 2030. Après cela, la loi de l’État habilite les régulateurs à définir un plan pour tracer une voie vers une électricité sans CO2.

« Pour nous, lorsque nous regardons le secteur de l’électricité, nous voyons vraiment RGGI et la loi sur l’économie propre travailler main dans la main. C’est pourquoi il était important pour nous de faire les deux », a déclaré Chris Bast, directeur adjoint en chef du département de la qualité environnementale de Virginie.

Il a prédit que l’État aurait un réseau propre au milieu du siècle, quel que soit l’endroit où l’électricité est produite.

Le débat sur le gaz fait allusion à la tension naturelle entre le maintien des lumières et la réduction des émissions.

Le gaz restera probablement une partie importante du mix électrique, même dans les États qui installent de grandes quantités d’énergies renouvelables et poursuivent des objectifs stricts en matière de carbone, a déclaré David Young, qui étudie les systèmes énergétiques et le changement climatique à l’Electric Power Research Institute.

C’est parce que le gaz est l’option la plus économique pour équilibrer le réseau.

Mais les unités de gaz fonctionneront probablement de moins en moins au fur et à mesure que les énergies renouvelables entreront dans le système, a-t-il ajouté. Les centrales à cycle combiné, du type de celles que Dominion et d’autres compagnies d’électricité ont construites ces dernières années, finiront par fonctionner davantage comme des unités de pointe : Elles s’allumeront aux heures de pointe de la demande.

La combinaison des énergies renouvelables et du gaz permet d’atteindre une réduction de 80 % des émissions des centrales électriques relativement facilement, a déclaré Young.

« Une fois que vous dépassez 80 %, cela devient plus difficile », a déclaré Young. « C’est l’une des plus grandes questions que nous avons maintenant. Quelles sont ces incertitudes au-delà de 80%, quel type de technologie pourrait-on avoir besoin ? »

Jaramillo, le professeur de Carnegie Mellon, a fait écho à l’évaluation de Young selon laquelle le gaz serait probablement nécessaire pendant des années pour soutenir les énergies renouvelables. Mais à un certain moment, les États-Unis devront cesser de construire des usines de gaz, tout en faisant moins fonctionner leurs installations existantes, a-t-elle dit.

Elle a souligné une étude de 2019 dans Nature, qui a estimé que les émissions futures des infrastructures énergétiques existantes et proposées dans le monde entier dépasseraient le budget carbone censé empêcher les températures mondiales d’augmenter de plus de 1,5 degré Celsius.

En gros, la moitié de ces émissions provenaient des centrales électriques, bien qu’une grande partie soit associée aux nouvelles centrales au charbon en Asie.

Si les États-Unis ferment leurs centrales au charbon, ils ont trois options pour réduire davantage les émissions : faire fonctionner moins les centrales au gaz, installer la capture du carbone ou les retirer complètement, a déclaré Jaramillo.

« À quel moment dites-vous que nous avons traversé le pont ? » a-t-elle dit.