Documentation > Pétrole Gaz Charbon et autres carboneries > Charbon et compagnie > Qu'est-ce qu'une réserve de charbon ?
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Réserves et ressources
Le charbon est une ressource minière (qui en aurait douté ?). Comme pour toutes les ressources minières (gaz et pétrole compris) quand il s'agit de discuter quantités, nous allons retrouver, pour le charbon, la distinction entre ce qui est présent dans le sous-sol, ce que nous pouvons en faire remonter de manière certaine à l'avenir, et ce que nous pourrons probablement en faire remonter en plus si nous n'avons pas de pépin majeur. Et comme pour le pétrole ou le gaz, les réserves prouvée, notion la plus connue parce que c'est la seule qui donne lieu à des chiffres publiés de manière large, se limitent à ce qui est accessible de manière certaine.
Comme pour les autres combustibles fossiles, donc, les réserves prouvées désignent uniquement le charbon contenu dans des gisements en exploitation et qui est récupérable aux conditions économiques (souvent locales) et techniques (souvent locales) du moment. Pas plus que pour le pétrole ou le gaz l'opérateur minier ne garantit que ces quantités vont donner lieu à une production indéfiniment croissante ou indéfiniment constante (la meilleure preuve de l'absence de croissance indéfinie est que certains pays producteurs de charbon ont passé leur pic de production), et les exprimer en "années de consommation" conduit à la même funeste erreur d'appréciation que pour le pétrole sur le temps qu'il nous reste avant les soubresauts économiques. Pas plus que pour le pétrole ces réserves prouvées ne peuvent inclure du charbon contenu dans des gisements qui ne sont pas encore exploités.
Et comme pour le pétrole ou le gaz, il existe aussi d'autres sortes de réserves qui reviennent souvent dans les discussions sur l'évolution future de la production :
les ressources en place, qui désignent l'ensemble du charbon présent dans une zone donnée, sans considération sur la fraction qui voudra bien en sortir, mais le plus souvent avec des conditions d'emplacement ou d'épaisseur de la veine qui conditionnent fortement le résultat, comme nous le verrons plus bas,
Outre qu'il est solide, le charbon possède une petite différence avec le pétrole ou le gaz : le processus qui lui a donné naissance. Ce combustible ne s'est pas formé à partir de plancton, mais à partir de végétaux terrestres, et par ailleurs il n'a pas migré entre son lieu de formation et l'endroit où nous le trouvons aujourd'hui. De ce fait le charbon est présent dans la terre sous forme de "veines", c'est-à-dire des couches déposées de manière plus ou moins horizontale et qui correspondent à l'enfouissement des végétaux d'origine. Avec le charbon, pas de roche réservoir dont les pores ou interstices renferment le composé qui nous intéresse : dans une veine de charbon, il n'y a essentiellement que du charbon, les minéraux associés (sous forme de poussières, cailloux ou petites roches) représentant une fraction minoritaire de l'ensemble.
Par contre, Dame Nature ne nous a pas gratifié uniquement de veines de charbon de 5 mètres d'épaisseur situées à 2 mètres sous terre. Elle a laissé libre cours à son inventivité, et donc il y a des veines de charbon de toutes épaisseurs (une même veine peut bien sûr avoir une épaisseur variable) situées à toutes les profondeurs, jusqu'à plusieurs kilomètres. En règle générale, plus la veine est profonde et plus le charbon est de bonne qualité, parce que ancien : les lignites se trouvent plutôt dans les première centaines de mètres, les anthracites sont enfouies jusqu'à plusieurs kilomètres.
Question : est-ce qu'une veine de 1 cm d'épaisseur située à 5000 mètres sous terre doit rentrer dans les ressources en place ? Car il s'agit indéniablement de charbon situé sous le sol... et les ressources en place sont supposées tout inclure, sans considération sur l'extractibilité future. Cette question (passionnante, n'est-ce pas) de charbonnier a parfois des réponses différentes selon les zones, les géologues concernés appliquant ou non aux volumes géologiques réels des contraintes telle que : épaisseur minimum de la couche, profondeur maximum de la veine, de façon à ne pas comptabiliser des ressources qui ne pourront jamais, même partiellement, être exploitées dans les conditions technico-économiques envisageables.
Assez fréquemment, les ressources en place sont limitées aux veines de plus de 0,6 mètre d'épaisseur et situées à moins de 1800 mètres de profondeur. Mais changer ces limites change les montants, comme l'exemple ci-dessous le montre clairement.
Ci-dessus : ressources en place pour plusieurs bassins charbonniers, en prenant en compte toutes les veines de plus de 0,6 m d'épaisseur et situées à moins de 1800 mètres de fond. Ci-dessous, idem en se limitant à 1,2 mètre d'épaisseur et 1200 m de fond. On perd de 40% à 90% du montant de départ (ce qui signifie que de 40% à 90% du total est situé dans des veines de 0,6 à 1,2 m ou situées entre 1200 m et 1800 m de fond).
Source Pierre-René Bauquis, Total Professeur Associés, 2008 |
Comme par ailleurs il existe peu d'organismes ayant procédé à des inventaires mondiaux des ressources, à l'occasion desquels une revue comparée des méthodes aurait été faite, il est aujourd'hui assez difficile de disposer d'un ordre de grandeur fiable sur la quantité totale de ressources en charbon pour la planète dans son ensemble, avec une définition unique. Le graphique ci-dessous donne néanmoins une idée des tonnages dont on parle.
Ordres de grandeur de différentes réserves (monde) :
Sources indiquées sur le graphique. |
Face à ces très grandes quantités de ressources en place, deux questions se posent :
Ordres de grandeur de différentes réserves pour les USA :
Source : Energy Information Administration, 2004 |
En fait, même quand il se fait, ce passage des ressources aux réserves, qui nécessite la mise en place d'une exploitation minière, induit d'inéluctables pertes en ligne :
On voit donc que le passage de la ressource en place à la quantité extractible (autrement dit la réserve prouvée) est de 60% (non exploitation des veines trop minces et autres configurations géologiques compliquées) * 70% (part du charbon extrait des veines exploitées en laissant 30% pour solidité des galeries) * 70% (rendement du lavage) ≈ 30% de la ressource.
D'autres critères peuvent s'ajouter de telle sorte qu'il est courant d'entendre les experts du monde charbonnier expliquer que les réserves ultimes ne dépasseront pas 20% de la ressource. De la sorte, si la ressource exploitable représente 5000 milliards de tonnes (cf ci-dessus), les réserves ultimes représentent 1000 milliards de tonnes seulement.
Par contre, l'un des critères qui n'est pas limitant pour passer de la ressource en place à la réserve est l'énergie de récupération. C'est souvent ce terme qui limite la fraction extractible d'un gisement de pétrole à un peu plus d'un tiers du pétrole contenu dans la roche réservoir, à cause de la viscosité de l'huile, de la capillarité, etc.
Pour le charbon, même à des milliers de mètres de profondeur, l'énergie d'extraction est de l'ordre du % de l'énergie contenue dans le charbon extrait : ce n'est probablement pas là que l'on va trouver le facteur limitant !
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Le charbon brûle, c'est évident. Il doit donc contenir essentiellement des choses qui brûlent, plus un peu de composés non combustibles, que l'on retrouve dans les cendres. En fait,le charbon contient bien d'autres choses :
Au final, ce qui est combustible dans le charbon va représenter de 85% à... 20% seulement du poids "sec", selon la qualité du charbon. Car il y a charbon et charbon, malgré l'emploi d'un mot unique : ce terme désigne l'ensemble des combustibles fossiles solides, qui schématiquement se décomposent en trois catégories :
Comme tous ces charbons ne sont pas équivalents, ils n'ont pas le même pouvoir calorifique, et pas les mêmes usages.
Nomenclature des différents types de charbon, avec la part dans les réserves mondiales et les usages possibles. Source IFP Panorama, 2010 |
Du coup, les réserves peuvent se publier avec des tonnes (qui mélangent les diverses qualités de charbon) ou des tonnes équivaent pétrole (qui pondèrent les poids par les pouvoirs calorifiques). Cela change parfois les projections, notamment quand le charbon résiduel a des contenus calorifiques en baisse.
Les ressources sont estimées sur la base d’informations géologiques distantes qui masquent les variations locales d'épaisseur, de qualité des charbons ou de discontinuités géologiques.
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Les réserves sont-elles sensibles aux conditions économiques ?
Pour le pétrole et le gaz, il y a une barrière physique franche à l'exploitation des gisements : lorsque l'énergie utilisée pour extraire du pétrole ou du gaz excède l'énergie qui sera libérée par la combustion des hydrocarbures extraits, ce qui reste ne peut plus entrer dans des réserves prouvées. Avec le charbon, cette limite n'existe pas, même pour des veines de faible épaisseur et situées très profond. La limite à l'exploitation va donc être économique, car plus la mine est compliquée et plus cela demande de travail, et donc coûte cher. De ce fait le coût d'extraction est très dépendant du niveau des salaires locaux, variant de 30 à 200 dollars par tonne.
Par ailleurs une mine n'est mise en exploitation que si elle a un débouché, donc une centrale électrique dans les 2/3 des cas. La rentabilité d'une exploitation doit donc s'apprécier en ajoutant les investissements miniers et les investissements à l'aval, et la réalisation de ces derniers est soumise, comme pour tous les investissements, à l'accès aux capitaux. Le montant des réserves dépend donc aussi de l'aptitude à se faire financer des centrales à charbon !
Le charbon a souvent la réputation d'être une énergie dont les gisements sont moins concentrés en quelques endroits que le pétrole ou le gaz. La situation est peut-être un peu moins déséquilibrée que pour le pétrole, mais pour autant 8 pays dans le monde détiennent plus de 90% des réserves prouvées de charbon et de lignite (ci-dessous).
Réserves prouvées de charbon par pays, en millions de tonnes équivalent pétrole, en séparant les charbons "nobles" (anthracite et bitumineux), dénommés "hard coal" en anglais, et les charbons de seconde catégorie (sub-bitumineux et lignite), appelés "brown coal". 8 pays détiennent 90% du charbon mondial (tous sauf l'Allemagne), et même 94% du charbon le plus noble, ou hard coal en anglais.
Source BP Statistical Review, 2011
Et si nous parlons des ressources, 3 pays (USA, Russie, Chine) font 90% du total ! (voir ci-dessus). Et quid de la hiérarchie comparée des réserves, de la production et de la consommation ? Comme le charbon est une énergie locale, la consommation se trouve là où est la production. Mais cette dernière peut "taper" plus ou moins vite dans les réserves, comme le montre le graphique ci-dessous.
Part de chaque zone dans les réserves prouvées, la production et la consommation, le tout en 2010. Source BP Statistical Review, 2011 |
Cette répartition des réserves de charbon produit un effet inattendu : si nous agrégeons charbon, pétrole et gaz, les deux premiers détenteurs de "carbone fossile" au monde ne sont pas du tout les Saoudiens ou les Chinois, mais... les Américains et les Russes.
Réserves prouvées de combustibles fossiles, discriminées par pays et par combustible (charbon, pétrole, gaz), pour les 31 premiers détenteurs mondiaux. Les premières réserves de carbone fossile sont.... américaines ! Source BP Statistical Review, 2011 |
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Comment évoluent les réserves de charbon ?
Un habitué du pétrole ou du gaz s'attendra probablement à ce que la réponse soit : à la hausse. Perdu ! La bonne réponse est : de manière très difficile à interpréter.... Car en effet les informations contradictoires ne cessent de circuler sur le sujet, reflet probable d'une centralisation et d'un partage des informations encore plus embryonnaire ici que sur le pétrole et le gaz, où ce n'est déjà pas fantastique.
Une première indication qui semblerait indiquer que ces réserves évoluent plutôt à la baisse - au moins au regard de la consommation - est l'évolution depuis un demi-siècle du ratio réserves/production (ci-dessous), généralement racourci à tort en "années de consommation". Alors que ce ratio est constant ou croissant pour le pétrole et le gaz, il est nettement décroissant pour le charbon...
Ratio réserves/production pour le monde dans son ensemble de 1945 à 2005. Source Pierre-René Bauquis, Total Professeur Associés, 2008 |
Une information qui va dans le même sens est l'analyse de l'évolution des réserves ultimes restantes (qui sont constituées de la différence entre les réserves ultimes - voir plus haut la définition - et la production déjà passée). En gros ces réserves ultimes restantes sont constituées de tout ce qui va sortir un jour sans autre limite que géologique et économique, même si le charbon n'est pas encore découvert ou inclus dans des réserves prouvées.
Cette analyse a été effectuée par le "Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe" ou BGR (Institut fédéral allemand pour les géosciences et les ressources naturelles) et le graphique ci-dessous est extrait d'une publication qui le cite, "coal : resources and future production ; Energy Watch Group".
Evolution des réserves ultimes restantes pour le monde dans son ensemble, en milliards de tonnes équivalent charbon, de 1976 à 2005. La baisse est de moitié (5000 milliards de tonnes équivalent charbon) alors que la production cumulée sur cette période n'est que de 80 milliards de tonnes équivalent charbon. Source BGR, in Energy Watch Group : Coal, resources and future poroduction. |
Et puis... le même BGR publie d'autres documents dans il avance des estimations de ressources en place absolument considérables (ci-dessous).
Réserves prouvées et ressources additionnelles (ressources additionnelles = ressources en place - réserves prouvées) pour les 12 premiers pays détenteurs de ressources dans le monde, en millions de tonnes, hors lignite. Source : Reserves, Resources and Availability of Energy Resources 2007, annual Report, Federal Institute for Geosciences and Natural Resources, Germany |
Réserves prouvées et ressources additionnelles de lignite pour les 12 premiers pays détenteurs de ressources dans le monde, en millions de tonnes. Source : Reserves, Resources and Availability of Energy Resources 2007, annual Report, Federal Institute for Geosciences and Natural Resources, Germany |
Dans ce contexte, il est un peu difficile de savoir où exactement se situe la limite ! Mais si nous passons des réserves à la production, dans tous les cas de figure le pic arrive dans moins de 3 siècles.
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Les vérifications, mieux que pour le pétrole ?
Il n'y a pas plus de vérifications, par des tierces parties, des valeurs publiées par les opérateurs que dans le pétrole. Question réglée !