CO₂ · Glossaire

CO₂ est la formule chimique du dioxyde de carbone. Ce gaz incolore et inodore se compose d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène. Pour le système énergétique, le CO₂ est important surtout parce qu'il se forme lors de la combustion de combustibles contenant du carbone et que, en tant que gaz à effet de serre de longue durée de vie, il réchauffe l'atmosphère. Le charbon, le pétrole et le gaz naturel contiennent du carbone. Lorsque ce carbone brûle avec l'oxygène, il se forme du dioxyde de carbone. L'énergie libérée est utilisée dans les centrales électriques, les chauffages, les moteurs et les installations industrielles.

Le CO₂ n'est pas la même chose que la consommation d'énergie, la pollution atmosphérique ou l'ensemble de l'effet climatique. Le terme désigne une molécule précise. Il est important pour les bilans climatiques, car un surplus de CO₂ dans l'atmosphère modifie le bilan radiatif de la Terre. Selon les mesures de l'agence américaine NOAA, la concentration moyenne mondiale de CO₂ dans l'atmosphère s'élevait en 2025 à environ 425,6 ppm (parties par million). Depuis 1979, elle a augmenté en moyenne de près de 2 ppm par an. Parmi les gaz à effet de serre de longue durée de vie, le CO₂ contribue de loin le plus à l'augmentation du forçage radiatif. Selon le service européen Copernicus sur le changement climatique, la concentration en 2025 était la plus élevée depuis au moins deux millions d'années.

Le méthane et le protoxyde d'azote agissent eux aussi comme gaz à effet de serre. Mais ils restent plus ou moins longtemps dans l'atmosphère et ont, par unité de masse, un effet climatique différent. Pour les rendre comparables dans les bilans, on les convertit souvent en équivalents CO₂. Le CO₂ est alors le gaz de référence, avec le facteur 1.

CO₂, équivalents CO₂ et émissions

Les quantités de CO₂ sont le plus souvent exprimées en kilogrammes, en tonnes ou en millions de tonnes. Une tonne de CO₂ est une masse, pas une quantité d'énergie. Le lien avec l'énergie passe par le combustible et sa teneur en carbone. La combustion d'un kilogramme de carbone pur produit environ 3,67 kilogrammes de CO₂. Cela tient au rapport des masses molaires : 44 grammes par mole pour le CO₂ contre 12 grammes par mole pour le carbone. La plus grande partie de la masse provient donc de l'oxygène de l'air. C'est pourquoi les émissions spécifiques des combustibles fossiles diffèrent nettement. Le lignite émet en règle générale plus de CO₂ que la houille par kilowattheure d'électricité produit, et la houille plus que le gaz naturel. Le niveau exact du bilan dépend du rendement de l'installation, du combustible et des limites du système retenues pour le calcul, c'est-à-dire par exemple de la prise en compte ou non des chaînes amont telles que l'extraction et le transport.

Les équivalents CO₂, souvent notés CO₂e, sont une grandeur de calcul. Ils regroupent différents gaz à effet de serre selon leur effet climatique. Le méthane ne devient pas du CO₂ simplement parce qu'il apparaît en CO₂e dans un bilan. Il est seulement converti vers une grandeur de référence commune, le plus souvent sur une période de 100 ans. Cette distinction est importante, car sinon les débats sur les bilans climatiques mélangent trois choses différentes : l'émission physique d'une substance, son effet dans l'atmosphère et la méthode d'évaluation choisie.

Le terme émissions a lui aussi une portée plus large que le CO₂. Il peut désigner des gaz à effet de serre, des polluants atmosphériques ou d'autres substances rejetées. Les oxydes d'azote, le dioxyde de soufre et les particules fines sont importants pour la santé et la qualité de l'air local, mais ne sont justement pas du CO₂. Inversement, le CO₂ dans l'air extérieur, aux concentrations usuelles, n'est pas un polluant atmosphérique classique qui affecte les voies respiratoires. Dans les locaux intérieurs mal aérés, il sert en revanche d'indicateur de la qualité de l'air. En politique climatique, ce qui compte est l'accumulation mondiale de CO₂ dans l'atmosphère.

Importance dans le système électrique

Dans le système électrique, le CO₂ est émis surtout là où des centrales fossiles produisent de l'électricité. Une centrale à charbon ou à gaz émet du CO₂ tant qu'elle brûle du combustible. Les éoliennes, les installations photovoltaïques, les centrales hydroélectriques et les centrales nucléaires n'émettent pas de CO₂ de combustion en fonctionnement. Lors de la fabrication, de la construction, de la maintenance et du démantèlement, ces technologies génèrent toutefois aussi des émissions indirectes. Il faut donc distinguer entre émissions d'exploitation et émissions sur l'ensemble du cycle de vie.

Une valeur de référence bien connue est le facteur d'émission de CO₂ du mix électrique. Selon les calculs de l'Office fédéral allemand de l'environnement (Umweltbundesamt, UBA), la production de chaque kilowattheure d'électricité consommé en Allemagne a émis en 2025 en moyenne environ 344 grammes de CO₂. En 2024, c'était 353 grammes, en 2023 encore 379 grammes. L'UBA cite comme raisons de cette baisse la part plus élevée des énergies renouvelables, la baisse de la consommation d'électricité durant la stagnation économique et l'excédent d'importations d'électricité. Il souligne expressément que la baisse du facteur ne montre donc que de manière limitée la durabilité de l'effet des mesures de protection du climat dans le secteur électrique. Pour comparer de telles valeurs, il convient de vérifier si elles se rapportent à l'électricité produite ou consommée et si les chaînes amont ou d'autres gaz à effet de serre (alors en CO₂e) sont inclus.

Pour l'effet climatique de la consommation d'électricité, une valeur annuelle moyenne ne suffit pas. Sur le réseau, la production et la consommation doivent coïncider à chaque instant. Si une consommation supplémentaire à une heure donnée est couverte surtout par une centrale fossile, elle a à court terme un effet différent que lors d'une heure avec beaucoup d'électricité éolienne et solaire et peu de production fossile. Les analyses distinguent donc valeurs moyennes, valeurs marginales et facteurs d'émission horaires. Un facteur d'émission moyen indique la quantité de CO₂ par kilowattheure dans l'ensemble du mix électrique. Un facteur d'émission marginal se demande quelle production est déclenchée par un kilowattheure de consommation supplémentaire.

Cette distinction influence des décisions pratiques. Une pompe à chaleur, une voiture électrique ou un électrolyseur peuvent avoir des effets très différents sur les émissions. Ce qui compte, c'est l'efficacité de l'installation, le moment où elle fonctionne et la production d'électricité qui est déplacée ou sollicitée en plus durant la période concernée. Cela ne rend pas l'électrification douteuse du point de vue de la politique climatique. Mais le regard se déplace de l'appareil individuel vers l'interaction entre consommation d'électricité, structure de production, réseaux, stockage et flexibilité.

Raccourcis fréquents

On assimile souvent le CO₂ à un « dommage climatique » sans mentionner les limites du système. Un bilan national des émissions recense en général les émissions produites à l'intérieur d'un pays. Un bilan basé sur la consommation attribue les émissions aux biens et services consommés dans un pays, même s'ils ont été fabriqués à l'étranger. Les deux approches répondent à des questions différentes. Le bilan territorial correspond à de nombreuses compétences étatiques et obligations internationales de déclaration. Le bilan basé sur la consommation montre quelles émissions sont causées en partie par la demande de produits importés. Il en va de même pour l'électricité : si un pays importe davantage d'électricité, les émissions de ses centrales nationales baissent, bien que les émissions soient en partie simplement déplacées à l'étranger.

Un deuxième raccourci concerne les notions de « neutre en CO₂ » et de « neutre pour le climat ». Neutre en CO₂ peut signifier qu'une activité ne cause, sur le plan comptable, aucune émission nette de CO₂. Neutre pour le climat est plus strict lorsque tous les gaz à effet de serre et leurs effets climatiques sont pris en compte. Dans la pratique, de telles affirmations dépendent des règles de comptabilisation, des mesures de compensation, des certificats et des périodes. Si du CO₂ fossile est libéré puis compensé plus tard par un boisement, ce n'est pas, sur le plan physique, la même chose qu'une émission évitée. Les forêts stockent du carbone, mais peuvent brûler, dépérir ou être utilisées autrement. Le carbone fossile était fixé durant des périodes géologiques et n'entre en plus dans le cycle actif du carbone que par la combustion.

Pour la biomasse aussi, le bilan n'est pas automatiquement nul. Les plantes absorbent du CO₂ en poussant et le rejettent lors de la combustion ou de la décomposition. Le bénéfice climatique de l'utilisation énergétique dépend de la culture, de la concurrence pour les surfaces, des cycles de récolte, du transport, de la transformation et de l'alternative remplacée. Qui traite la biomasse de façon générale comme exempte de CO₂ néglige les décalages temporels et les concurrences d'usage. Dans de nombreux bilans, le CO₂ biogénique émis à la cheminée est indiqué séparément et n'est pas comptabilisé. Il est pourtant émis sur le plan physique.

Règles, prix et compétences

Dans le système énergétique, le CO₂ n'est pas seulement une notion scientifique, mais aussi une grandeur de pilotage pour les marchés et la réglementation. Dans le système d'échange de quotas d'émission de l'UE (SEQE-UE 1, EU-ETS 1), certaines installations du secteur de l'énergie et de l'industrie ont besoin de quotas pour leurs émissions de gaz à effet de serre. Le nombre de quotas est limité. Leur prix influence les coûts d'exploitation des centrales fossiles et des installations industrielles. Le CO₂ ne change donc pas le fonctionnement technique d'une centrale, mais sa position économique sur le marché. Un prix du CO₂ plus élevé renchérit surtout la production à forte intensité d'émissions et peut modifier l'ordre d'appel des centrales, par exemple en faveur des centrales à gaz par rapport aux centrales à charbon.

Pour les combustibles dans les bâtiments et le transport routier, l'UE a créé, avec le chapitre IVa de la directive 2003/87/CE sur l'échange de quotas d'émission, un second système (SEQE-UE 2, EU-ETS 2). Ce ne sont pas les chauffages ou véhicules individuels qui y sont soumis à l'obligation de restitution, mais les fournisseurs de combustibles. À l'origine, le système devait démarrer en 2027. Après un acte juridique de l'UE modifiant la décision relative à la réserve de stabilité du marché, le démarrage a été reporté à 2028 (état au moment de cette rédaction). En Allemagne, c'est jusque-là la tarification nationale du CO₂ au titre de la loi sur l'échange de quotas d'émission de combustibles (Brennstoffemissionshandelsgesetz) qui s'applique à ces secteurs. Les prix concrets et les règles transitoires devraient être vérifiés à chaque fois dans le texte de loi actuel.

Outre l'échange de quotas d'émission, d'autres instruments agissent : taxes sur l'énergie, règles de soutien, obligations de déclaration, normes de produits, garanties d'origine et marchés publics. Ces règles relèvent en partie du niveau européen, en partie du niveau national, régional ou communal. Des conflits surviennent là où une possibilité technique d'économie existe, mais où l'incitation à investir, l'accès au réseau, l'autorisation ou la compétence ne correspondent pas. La réduction du CO₂ n'est donc pas une simple question de changement de combustible. Elle concerne les règles de marché, la planification des infrastructures, la création de valeur industrielle et la répartition des coûts.

Sur le marché de l'électricité, le CO₂ montre en outre qu'un faible prix de bourse à court terme ne doit pas être assimilé à de faibles coûts globaux. Si les conséquences climatiques ne sont pas, ou seulement en partie, incluses dans le prix, les combustibles fossiles paraissent moins chers qu'ils ne le seraient si les coûts externes étaient pleinement pris en compte. Un prix du CO₂ tente de traduire cette différence, au moins en partie, en décisions de gestion d'entreprise. Il ne remplace toutefois pas automatiquement l'extension des réseaux, le stockage, les charges flexibles et la garantie de la sécurité d'approvisionnement.

Distinction par rapport au carbone et à la décarbonation

Le CO₂ contient du carbone, mais n'est pas la même chose que le carbone. Le carbone existe sous de nombreuses formes : dans le charbon, le gaz naturel, le pétrole, la biomasse, les matières plastiques, les sols, le calcaire et les êtres vivants. Pour comparer des quantités, il faut veiller à savoir si l'on parle de « tonnes de carbone » ou de « tonnes de CO₂ ». La différence est d'un facteur 3,67. Dans le système énergétique, la décarbonation signifie le plus souvent déplacer le carbone fossile issu de la conversion d'énergie, de la chaleur, du transport et des procédés industriels, ou empêcher durablement son rejet. Certains procédés industriels, par exemple la fabrication du ciment, libèrent du CO₂ non seulement par la consommation d'énergie, mais aussi par la transformation chimique de la matière première : lors de la cuisson du calcaire, du CO₂ est libéré. Dans ce cas, l'électricité renouvelable seule ne suffit pas à éviter toutes les émissions.

Le captage et le stockage du CO₂, le plus souvent appelés CCS, visent à capter le dioxyde de carbone à de grandes sources ponctuelles et à le stocker durablement dans des formations géologiques. Lorsque le CO₂ est prélevé directement dans l'air puis stocké, on parle de captage direct dans l'air avec stockage (Direct Air Capture). Ces techniques peuvent être importantes pour les procédés difficiles à décarboner et pour les émissions résiduelles. Elles n'effacent toutefois pas une émission. Leur effet dépend du taux de captage, du besoin en énergie, du transport, de l'étanchéité des sites de stockage et des règles de responsabilité. Dans la production d'électricité fossile avec captage du CO₂, des émissions de la chaîne amont, par exemple les fuites de méthane lors de l'extraction du gaz naturel, ainsi que la part non captée subsistent en outre.

Le CO₂ est ainsi les deux à la fois : une désignation précise d'une substance et une grandeur centrale de bilan. Le terme ne dit pas de lui-même quelle mesure est efficace, équitable ou économique. Mais il oblige à mettre à nu les flux de matières, les périodes et les limites du système. Dans le système électrique, le CO₂ ne décrit pas seulement ce qui sort de la cheminée. Il montre aussi quelle production une consommation déclenche, quelles règles tarifent les émissions et quelles émissions résiduelles subsistent après évitement technique.

Sources

CO₂-Emissionen pro Kilowattstunde Strom 2025 nur leicht gesunken — Umweltbundesamt; unbekannt (2026). Einleitung/Kurzbeschreibung der Meldung
Entwicklung der spezifischen Treibhausgas-Emissionen des deutschen Strommix in den Jahren 1990 - 2025 (Climate Change 16/2026) — Umweltbundesamt; 2026-03. Publikationsseite und Kurzbeschreibung
Annual Greenhouse Gas Index (AGGI) — NOAA Global Monitoring Laboratory; unbekannt (Daten bis 2025). Abschnitt zu CO₂ und Strahlungsantrieb
Climate Indicators: Greenhouse gas concentrations — Copernicus Climate Change Service (C3S/ECMWF); unbekannt (2026). Abschnitt Carbon dioxide
Update CO2-Bepreisung: Verschiebung des ETS2 — Stiftung Umweltenergierecht; 2025-12-05. Darstellung Art. 1a des Änderungsentwurfs zum MSR-Beschluss

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Edited by eCMS on 11.11.2026 17:34