Documentation > Oil, gas, coal, and friends > Coal and co > What does producing coal look like ?
Question simple : une mine de charbon, c'est un grand trou dans la terre, perception des pelles et des pioches, des petits wagonnets pour remonter la houille, et hop, le tour est joué. Au temps de Zola sûrement, mais désormais c'est parfois plus complexe !
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Charbon de surface ou charbon sous terre
Il y a deux grandes catégories de mines de charbon sur la planète :
les exploitations souterraines, qui supposent de creuser des galeries pour accéder aux veines de charbon, galeries qu'il faut donc creuser, étayer, déblayer, drainer (il y a parfois beaucoup d'eau dans une mine de charbon !), ventiler, éclairer, etc
Comme le charbon le plus vieux, et donc le plus riche en carbone, est aussi le plus profondément enfoui, la lignite s'exploite plutôt à ciel ouvert, et les charbons de type "hard coal" plutôt en galeries souterraines.
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Extraire du charbon vapeur ou à coke
Extraire, c'est creuser puis laver. Creuser, cela se comprend facilement ; il y a probablement quelques mines où les ouvriers travaillent avec des pelles et des pioches ou pas loin, mais globalement la mécanisation est forte. De ce fait, la productivité d'un ouvrier dans une mine de charbon varie de quelques centaines de tonnes par an (soit environ 1 tonne par jour) à quasiment 10 000 (soit environ 30 tonnes par jour).
Et laver, pourquoi diantre ? Parce que le "hard coal" extrait est en fait un mélange de charbon proprement dit et de bricoles diverses qui ne devrait pas s'y trouver, dont notamment des poussières, cailloux, etc. En enlevant ces "impuretés", il se trouve que des petits morceaux de charbon partent aussi, ce qui ampute la quantité de charbon extraite de 10% à 50%, selon la qualité et la compacité du charbon extrait (ce qui crée des terrils entre autres choses). C'est seulement après cette opération que le charbon est prêt à être vendu ou utilisé.
Pour le "hard coal", les coûts d'extraction sont de l'ordre de quelques dizaines de dollars la tonne (coût qui ne tient évidemment pas compte de la baisse de ce stock non renouvelable !) ; le détail est donné ci-dessous pour quelques pays exportateurs (données 2001).
Australie |
RSA |
USA |
Indonésie |
Colombie |
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| Charges hors amortissements (min) | 10 |
12 |
10 |
15 |
17 |
| Charges hors amortissements (max) | 30 |
17 |
31 |
30 |
25 |
| Charges hors amortissements (moy) | 22 |
15 |
22 |
22 |
21 |
| Amortissements | 5 |
4 |
4 |
2 |
4 |
| Total moyen | 27 |
19 |
26 |
24 |
25 |
25 dollars la tonne, pour un charbon vapeur à 6500 kcal/kg (soit 0,65 tep par tonne), cela nous amène dans les eaux des coûts d'extraction des autres énergies fossiles. Par contre, avec le coût du transport pour une distance "représentative", le charbon devient plus onéreux que le pétrole à énergie délivrée égale.
Coûts indicatifs d'extraction et de transport de diverses énergies fossiles, en cents (de $) par kWh. La valeur "transport 4000 km" pour le charbon suppose du fret international par voie maritime, et la valeur "fret terrestre 2000 km" est pour du fret ferroviaire. Le prix du transport pour le charbon peut aussi inclure de la manutention portuaire ou terrestre qui n'est pas mentionnée ici. On voit que le pétrole est l'énergie qui coûte le moins cher à transporter (et à extraire pour les vieux gisements géants du Golfe Persique). Sources diverses |
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Extraire de la lignite
Dans les mines de lignite, généralement situées sur le carreau de la centrale ou réciproquement, l'exploitation se fait souvent à ciel ouvert, avec d'énormes "machines à creuser"
Exemple de "machine à extraire la lignite". La lignite, combustible en moyenne plus "jeune" que le charbon, se trouve souvent dans des couches peu profondément enfouies sous la surface, et son exploitation consiste alors à :
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Transporter
Dans tous les cas de figure où le charbon n'est pas utilisé sur le carreau de la mine, il faut le transporter depuis son lieu d'extraction jusqu'à son lieu de consommation. Or notre charbon, jusqu'à preuve du contraire, est solide. De ce fait, un des moyens souvent utilisé pour transporter du gaz ou du pétrole ne lui est pas accessible : le tuyau (oléoduc ou gazoduc, bien sûr). Restent en théorie le camion, l'avion, le rail et le bateau. Bien évidemment les coûts de transport par avion sont prohibitifs pour des milliers de km (le bateau est 1000 fois plus efficace pour des forts tonnages), et sur terre le train est bien plus efficace que le camion. Du coup les seuls modes utilisés de maière significative pour le charbon sont :
Tonnages de charbon transportés par rail aux USA en 2002. Les grandes zones productrices sont le Wyoming et les Appalaches. Source : Glenn Harrison, Oak Ridge National Laboratory |
Ironie de l'affaire, le transport du charbon par voie ferrée est à l'origine du maintien de la part modale du train aux USA : on peut se demander si c'est une victoire de la préoccupation écologique !
Dans le cas du transport par bateau, les coûts de transport ramenés à l'unité d'énergie sont au niveau de ceux du pétrole (et bien moins élevés que ceux du gaz) ; ils sont évidemment fonction de la distance.
Ordres de grandeur du coûts de transport de différentes énergies, en dollars par million de British Thermal Units (ah ces anglo-saxons !), en fonction de la longeur du trajet en km (en abcisse, attention les intervalles de distance ne sont pas constants). Un million de BTU ≈ un gigajoule ≈ 290 kWh. Pipe = gazoduc ; LNG = Liquefied Natural Gas, c'est-à-dire la liquéfaction du gaz dans une installation côtière du pays de production avant embarquement sur des méthaniers et regazéification au sein d'un terminal situé dans le pays consommateur. Source : Pierre-René Bauquis, Total Professeurs associés, 2008 & Jean Teissié, 2001 |
Au final les transports terrestres majorent le coût direct mine (c'est-à-dire le montant des charges d'exploitation, hors amortissements) de 10% à 50%, et le fret maritime de 20% à 80%. En moyenne le coût CIF (CIF = Charged Insurance and Freight ; coût complet avec manutention, fret et assurance) d’un charbon d’importation représente 3 fois le coût départ mine : l'essentiel du coût du charbon dans les pays d'importation est donc du coût de transport. Bien malin qui peut dire comment ce coût va évoluer en cas de tension sur le prix du pétrole !
Cela étant, il convient de rappeler que l'essentiel du charbon ne fait pas l'objet d'échanges internationaux, mais est utilisé de manière domestique, ce qui transparaît clairement dans les statistiques de vente des 25 premiers producteurs mondiaux.
Production des 25 premiers producteurs de charbon au monde (représentant 35% de la production mondiale et quasiment 100% des exportations) avec répartition entre exportations et ventes domestiques. Il est bien visible que l'essentiel des producteurs ne produisent que pour leur marché domestique, et cela est encore plus vrai pour les plus petits producteurs. Source AIE, World energy Outlook, 2009 |
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Vaut-il mieux extraire du charbon ou conduire à 200 km/h la nuit et sans phares ?
L'extraction du charbon a toujours été synonyme de danger. Toutefois, ces dangers ne sont pas nécessairement les plus importants là où l'imagination populaire - ou la pagination journalistique - est la plus développée. Si nous tentons de faire l'inventaire à la Prévert des nuisances sanitaires et environnementales liées à l'exploitation et à la consommation de charbon, nous allons trouver :
du SO2 (dioxyde de soufre, qui va ensuite engendrer une acidification de l'eau de pluie) et des NOx (oxydes d'azote),
Et pour paraphraser Staline, combien de morts, cette affaire ? Les statistiques mondiales sur le sujet sont très difficiles à obtenir, d'autant plus que presque 50% du charbon est extrait et utilisé en Chine, pays pour lequel avoir des chiffres fiables est souvent une gageure, quel que soit le sujet. Les ordres de grandeur qui circulent vont de quelques dizaines à quelques centaines de milliers de morts par an, l'essentiel résultant de conséquences sanitaires : accidents de mine, silicose, conséquence de la pollution atmosphérique liée à l'utilisation du charbon (soit pour le chauffage, soit dans des centrales à charbon n'ayant pas de dispositif de traitement des fumées). Dans tous les cas de figure, cela en fait, et de loin, la plus dangereuse des énergies fossiles sur le court terme (et une énergie bien plus dangeureuse que le nucléaire !), encore une fois sans parler des ordres de grandeur probablement bien supérieurs qui arriveront sur le long terme à cause des conséquences du changement climatique.
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Accéder au charbon sans même le sortir de la mine
Pour l'avenir, d'aucuns envisagent d'exploiter le charbon sans même le sortir de la mine. Le principe est celui d'une gazéification in situ : on crée du "gaz à l'eau" au sein même de la veine de charbon en injectant de l'oxygène ou de la vapeur d'eau par un premier forage, et puis on remonte le gaz créé par un deuxième forage. Ce procédé est envisagé pour des gisements situés profond sous terre.
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