f97.beL’ATELIER D’ERIK SCHMIDT
← Tous les termes

Glossaire · Secteur de l’énergie & transition énergétique

Intensité carbone

Intensité carbone Facteur d'émission mix électrique Décarbonation production d'électricité Bilan et réconciliation

L'intensité carbone désigne la quantité de dioxyde de carbone émise par unité d'électricité produite ou consommée. Dans le système électrique, elle s'exprime le plus souvent en grammes de CO₂ par kilowattheure, soit g CO₂/kWh. Les indications en kg CO₂/MWh et en t CO₂/GWh sont équivalentes, car 1 g/kWh correspond à 1 kg/MWh. Il s'agit d'une grandeur spécifique. Elle n'indique pas la quantité totale émise, mais le niveau d'émissions d'un kilowattheure à l'intérieur d'une limite de système définie. En dehors du secteur électrique, le terme est aussi employé pour d'autres grandeurs de référence, par exemple le CO₂ par unité de production économique. Cette entrée traite du sens relatif à l'électricité.

La limite du système est centrale pour ce concept. Une intensité carbone peut se rapporter à une centrale individuelle, à un mix électrique national, à la consommation d'une entreprise, à une heure donnée dans une zone de réseau ou à une quantité d'électricité achetée par contrat. Sans cette précision, le chiffre est incomplet. Une centrale au lignite n'a pas la même intensité carbone qu'une centrale au gaz, et un parc éolien n'a pas la même que la moyenne d'un pays. La moyenne annuelle d'un système électrique peut en outre s'écarter fortement des valeurs de certaines heures.

Le kilowattheure est une quantité d'énergie. Il ne faut pas le confondre avec la puissance, mesurée en kilowatts ou en mégawatts, qui décrit le soutirage ou la production instantanés. L'intensité carbone par kilowattheure répond à la question de savoir à quel point une quantité d'électricité est émettrice. Elle ne dit pas quand cette quantité est produite, quelles centrales sont mises en marche ou arrêtées pour cela, ni quelles exigences en découlent pour le réseau et la flexibilité.

Un exemple de calcul simple illustre l'application : émissions = quantité d'électricité × intensité carbone. Un ménage consommant 2 500 kWh par an, avec une moyenne de 344 g CO₂/kWh, arriverait mathématiquement à environ 860 kg de CO₂. Ce résultat ne vaut toutefois que pour la limite de système choisie. Il s'agit ici des émissions directes de CO₂ en moyenne annuelle allemande, sans chaînes amont et sans tenir compte du moment où l'électricité a été consommée.

Facteur d'émission, mix électrique et limite de bilan

La notion très proche de facteur d'émission décrit elle aussi des émissions par unité, par exemple par combustible, par procédé ou par quantité d'électricité. Pour l'électricité, les deux termes sont souvent employés comme synonymes. L'Office fédéral allemand de l'environnement (UBA) désigne expressément son indicateur des émissions directes de CO₂ par kilowattheure aussi comme facteur d'émission ou émission spécifique. La distinction selon la grandeur de référence est plus précise : le facteur d'émission d'une centrale décrit sa propre production. L'intensité carbone d'un mix électrique décrit la moyenne d'une quantité mixte produite ou consommée.

Pour le mix électrique, il faut préciser s'il s'agit du mix de production ou du mix de consommation. Le mix de production recense les quantités d'électricité produites à l'intérieur d'un territoire. Le mix de consommation tient compte en plus des importations, des exportations et des attributions comptables. En cas d'échanges d'électricité importants, la différence peut être considérable. L'UBA présente donc pour l'Allemagne plusieurs variantes, avec et sans prise en compte du solde des échanges d'électricité. D'après son analyse, l'écart entre les deux méthodes de bilan était d'environ 19 g CO₂/kWh en 2024. Deux moyennes nationales pour la même année peuvent donc différer selon la méthode.

Il importe aussi de savoir si l'on parle seulement de CO₂ ou d'équivalents CO₂. Les équivalents CO₂, abrégés CO₂e, regroupent, outre le dioxyde de carbone, le méthane, le protoxyde d'azote et d'autres gaz à effet de serre en une grandeur commune d'effet climatique. Dans la production d'électricité fossile, le CO₂ issu de la combustion domine certes le plus souvent. Les émissions des chaînes amont, par exemple l'extraction et le transport du gaz naturel, peuvent toutefois modifier sensiblement l'évaluation. Une valeur en g CO₂/kWh n'est donc pas la même chose qu'une valeur en g CO₂e/kWh.

Une autre limite sépare les émissions directes des émissions sur le cycle de vie. Les émissions directes surviennent pendant l'exploitation, par exemple lors de la combustion de charbon ou de gaz. Les émissions sur le cycle de vie comprennent en plus la construction, l'extraction des combustibles, le transport, la maintenance et le démantèlement. Dans son cinquième rapport d'évaluation, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) a comparé les deux grandeurs pour différentes technologies de production. D'après les valeurs médianes qui y sont compilées, l'électricité issue du charbon émet environ 820 g CO₂e/kWh sur le cycle de vie, celle des centrales à gaz à cycle combiné environ 490 g, celle du photovoltaïque environ 41 à 48 g, celle du nucléaire environ 12 g et celle de l'éolien 11 à 12 g. Les émissions directes des centrales à charbon et à gaz sont plus faibles, avec une médiane d'environ 760 et 370 g CO₂e/kWh respectivement. L'électricité éolienne et solaire ne génère pratiquement aucune émission directe en exploitation, mais sur le cycle de vie, elle n'est pas nulle. Ces valeurs proviennent d'une revue de la littérature à la date de 2014 et indiquent des ordres de grandeur. Elles ne sont pas des mesures actuelles d'installations individuelles.

Pour de nombreuses questions relatives au marché de l'électricité, on considère les émissions directes, car elles dépendent à court terme de l'appel des centrales. Pour des bilans climatiques complets, la perspective du cycle de vie est plus parlante. Chez l'UBA, la différence apparaît nettement : pour 2024, le facteur direct de CO₂ s'élève, selon des données provisoires, à 353 g/kWh ; avec les émissions des chaînes amont, on obtient 414 g CO₂e/kWh.

Ordre de grandeur : l'exemple de l'Allemagne

Selon l'Office fédéral allemand de l'environnement, environ 344 g de CO₂ en moyenne ont été émis lors de la production par kilowattheure d'électricité consommée en Allemagne en 2025. Pour 2024, l'UBA indique 353 g, pour 2023 379 g. Vers 1990, la valeur se situait à environ 765 g CO₂/kWh. La valeur de 2025 est une estimation, celle de 2024 repose sur des données provisoires.

Les chiffres sont révisés a posteriori. Dans une publication antérieure, l'UBA avait encore indiqué 363 g pour 2024 et 386 g CO₂/kWh pour 2023. Quiconque utilise de telles valeurs devrait donc mentionner l'état de la publication et la méthode. Comme causes de la baisse, l'UBA avait alors cité une part plus élevée d'énergies renouvelables, une consommation d'électricité en recul en raison de la stagnation économique et l'excédent d'importations. Les deux derniers facteurs en particulier montrent qu'une moyenne en baisse n'indique que de manière limitée l'existence de mesures de protection du climat durablement efficaces dans le secteur électrique.

Intensité carbone moyenne et marginale

L'intensité carbone moyenne et l'intensité carbone marginale sont souvent confondues. Pour l'intensité carbone moyenne, on divise les émissions d'un système électrique par la quantité d'électricité produite ou consommée sur une période. Elle convient aux comparaisons annuelles, aux rapports climatiques et à la description de la décarbonation à long terme.

L'intensité carbone marginale, appelée aussi facteur d'émission marginal, décrit les émissions qu'un kilowattheure de consommation supplémentaire déclenche ou qu'un kilowattheure économisé évite. Elle dépend de la centrale qui, à la marge du système, réagit à une variation de la demande. Durant de nombreuses heures, il s'agit d'une centrale fossile. À d'autres heures, une demande supplémentaire peut absorber des excédents renouvelables ou réduire l'écrêtement. L'approche marginale est donc particulièrement importante pour la flexibilité, le déplacement de charge, les électrolyseurs, les pompes à chaleur, les batteries de stockage et l'électromobilité. Les valeurs marginales ne sont cependant pas directement mesurables. Elles sont estimées au moyen de modèles ou de méthodes statistiques et varient selon l'approche.

Une moyenne annuelle peut masquer cet effet. Si l'on évalue une voiture électrique avec le mix électrique annuel moyen, on n'obtient qu'un bilan climatique approximatif. Pour piloter la recharge, l'intensité carbone horaire est plus parlante : recharger lorsqu'il y a beaucoup d'électricité éolienne et solaire n'a pas le même effet que recharger pendant des heures où la demande supplémentaire sollicite surtout la production fossile. Il ne s'agit alors plus seulement de la quantité d'électricité, mais aussi du moment où elle est consommée.

Pourquoi l'intensité carbone est pertinente dans le système électrique

L'intensité carbone montre jusqu'où la production d'électricité est réellement décarbonée. La seule puissance renouvelable installée ne suffit pas pour cela. Un système électrique peut compter de nombreuses installations éoliennes et solaires et présenter malgré tout, à certaines heures, une intensité carbone élevée lorsque des centrales fossiles couvrent la charge résiduelle. Inversement, une part élevée de production renouvelable peut fortement réduire l'intensité carbone de certaines heures. Les questions de sécurité d'approvisionnement, de congestions du réseau et de besoins de stockage ne sont pas pour autant résolues.

Pour l'électrification, la notion est particulièrement importante. Les pompes à chaleur, les voitures électriques et les procédés industriels électriques augmentent la consommation d'électricité, mais peuvent réduire l'usage de pétrole, de gaz ou de charbon dans d'autres secteurs. Une demande d'électricité croissante n'est donc pas automatiquement négative du point de vue de la politique climatique. Ce qui compte, c'est quels combustibles fossiles sont remplacés, quelle est l'efficacité de l'application électrique et avec quelle intensité carbone l'électricité supplémentaire est fournie. Une pompe à chaleur peut éviter des émissions considérables même avec un mix électrique pas encore entièrement renouvelable, car elle fournit plusieurs kilowattheures de chaleur à partir d'un kilowattheure d'électricité.

L'intensité carbone joue aussi un rôle pour les règles de marché et les incitations à l'investissement. Le système d'échange de quotas d'émission de l'UE couvre notamment la combustion de combustibles dans des installations dont la puissance calorifique totale de combustion dépasse 20 MW. Les installations d'incinération de déchets dangereux sont exclues. Les installations d'incinération de déchets municipaux ne sont incluses que pour la surveillance et la déclaration depuis 2024. Pour les centrales fossiles couvertes, le prix du CO₂ renchérit la production selon le facteur d'émission. Les centrales à charbon sont ainsi plus pénalisées que les centrales à gaz. Les installations éoliennes, solaires et hydroélectriques ne supportent pas de tels coûts en exploitation. Pour la biomasse s'appliquent des règles de comptabilisation propres, liées à des critères de durabilité. Les installations de combustion plus petites ne relèvent pas du système d'échange de quotas d'émission de l'UE, mais peuvent être soumises à des systèmes nationaux de tarification. Le prix du CO₂ influence l'ordre d'appel des centrales et les investissements dans la production à faibles émissions, le stockage et la demande flexible. Il ne remplace ni la planification du réseau ni les règles de sécurité d'approvisionnement.

Interprétations erronées typiques

Une faible intensité carbone moyenne ne signifie pas que chaque kilowattheure consommé est à faibles émissions. Physiquement, l'électricité est couverte à chaque instant par les installations qui injectent à ce moment-là et par les importations. Les garanties d'origine, les certificats ou les contrats d'électricité verte modifient l'attribution comptable, mais pas automatiquement la production à une heure donnée. Pour les bilans d'entreprise, l'approvisionnement contractuel en électricité peut être important. Pour l'effet réel sur le système, il importe en outre de savoir si une nouvelle production renouvelable voit le jour, si elle coïncide dans le temps avec la consommation et comment la charge restante est couverte.

Il est tout aussi problématique d'assimiler l'intensité carbone aux émissions absolues. Un système électrique peut réduire son intensité carbone et causer malgré tout des émissions totales élevées si la quantité d'électricité augmente fortement ou si la production fossile reste longtemps dans le système. Inversement, davantage d'électricité peut aller de pair avec des émissions totales en baisse si elle remplace de l'énergie fossile dans les transports, le chauffage ou l'industrie. Le kilowattheure d'électricité n'est alors qu'une partie du bilan, car les émissions évitées en dehors du secteur électrique font partie de l'évaluation.

Il est également réducteur d'utiliser l'intensité carbone comme critère de qualité de consommateurs individuels sans considérer leur profil de charge. Un centre de données, un électrolyseur ou une flotte de recharge ayant la même consommation annuelle peuvent avoir des effets très différents. Cela dépend de s'ils fonctionnent en continu, réagissent aux signaux de prix ou utilisent délibérément les heures de faible intensité carbone. Cet indicateur doit donc toujours être lu avec la résolution temporelle, la pilotabilité et l'intégration au réseau.

Les différences régionales sont elles aussi souvent sous-estimées. Dans le système électrique européen interconnecté, les importations et les exportations influencent l'intensité carbone. Si un pays exporte beaucoup d'électricité renouvelable pendant une heure, il peut évincer de la production fossile dans les pays voisins. S'il importe pendant des heures de pénurie, l'effet dépend des centrales disponibles là-bas. Les moyennes nationales conviennent bien à la communication politique, mais sont souvent trop grossières pour des décisions opérationnelles.

Mise en perspective pour la décarbonation et les coûts du système

L'intensité carbone est un indicateur utile de la décarbonation, mais pas une mesure complète d'un système électrique qui fonctionne. Elle en dit peu sur les congestions du réseau, la puissance garantie, les besoins de stockage, la répartition des coûts ou les compétences institutionnelles. Même un mix électrique à très faibles émissions peut imposer des exigences élevées en matière de capacités de réserve, d'extension du réseau et de flexibilité. Ces exigences ne réfutent pas la décarbonation, elles font partie de sa mise en œuvre.

Pour les coûts du système aussi, l'intensité carbone ne donne qu'un aperçu partiel. De faibles émissions par kilowattheure peuvent aller de pair avec des coûts supplémentaires pour les réseaux, le stockage, le redispatching ou les mécanismes de capacité. La production fossile peut être flexible à court terme, mais entraîne des coûts de combustible, des coûts du CO₂ et des dommages climatiques qui sont plus ou moins visibles selon le cadre de bilan. Pour comprendre un effet, il faut considérer la règle qui le produit : les prix de marché reflètent les pénuries à court terme, les tarifs de réseau financent l'infrastructure, le système d'échange de quotas d'émission tarifie les émissions directes des installations couvertes, et les garanties d'origine attribuent comptablement des quantités d'électricité.

L'intensité carbone décrit avec précision l'effet climatique de l'électricité, pour autant que l'espace de référence, la période, la méthode, le périmètre des gaz (CO₂ ou CO₂e) et la limite du système soient indiqués. Elle est particulièrement parlante lorsqu'on la considère avec les profils de charge, l'appel des centrales, les importations, la flexibilité et les énergies fossiles remplacées. Sans cette mise en perspective, un indicateur techniquement pertinent paraît facilement plus précis que sa limite de bilan ne le permet.

Sources

Autres entrées du glossaire

Edited by eCMS on 11.11.2026 17:44

© 2026 Erik Schmidt. All rights reserved. Quotations with a link to the source are welcome.