Par conséquent, au moment d’envisager la feuille de route du Canada vers la carboneutralité au-delà de 2030, nous avons mis l’accent sur les solutions technologiques qui peuvent contribuer à combler l’écart d’émissions. Ces innovations représentent un changement transformationnel, et nécessitent beaucoup d’ingéniosité et d’investissement. Cependant, comme nous l’avons indiqué, le gouvernement fédéral devra agir rapidement pour faciliter cet investissement, car le report des mesures n’aura pour effet que d’augmenter les difficultés et les coûts. Une réponse rapide est également susceptible de permettre aux entreprises canadiennes d’exercer leurs activités dans des domaines à faible intensité de carbone où les ressources en place – telles que l’hydrogène et le captage et le stockage du carbone (CSC) – leur permettront de saisir les occasions qui surviennent tandis que le monde entier cherche à réduire les émissions à grande échelle.
Le gouvernement fédéral devra agir rapidement pour faciliter cet investissement
À partir des travaux réalisés par ESMIA Consultants dans le cadre du scénario carboneutre de référence9, nous avons identifié dix technologies clés qui pourraient jouer un rôle déterminant afin d’atteindre le reste des objectifs de réduction des émissions : la figure 7 indique, par secteur, la quantité d’émissions qui devraient être produites en 2030 (chiffres entre parenthèses) une fois que la taxe sur le carbone aura été portée à 170 $, ainsi que les technologies qui pourraient être utilisées pour réduire les émissions dans chaque secteur en vue d’atteindre la carboneutralité d’ici 2050. L’élimination complète des émissions figurant ci-dessous ne sera pas nécessaire grâce à des technologies comme le captage et le stockage du carbone.
La partie qui suit explore les raisons pour lesquelles les dix catégories indiquées à la figure 6 peuvent être importantes pour aider le Canada à atteindre ses objectifs de réduction des GES.
Figure 6. Niveaux d’émissions en 2030* et technologies, par secteur, qui permettront d’atteindre la neutralité carbone en 2050
Secteur
Technologies
Fabrication (110 mégatonnes / année)
Ménages (109 mégatonnes / année)
Extraction et enrichissement (93 mégatonnes / année)
Agriculture, foresterie et pêche (89 mégatonnes / année)
Transport (51 mégatonnes / année)
Électricité et transmission (47 mégatonnes / année)
Autres services (37 mégatonnes / année)
Construction (5 mégatonnes / année)
*Les chiffres sont arrondis.
Les VE n’émettent aucun gaz à effet de serre et constituent un choix éprouvé lorsqu’il s’agit de réduire considérablement les émissions de CO2 à l’échelle mondiale. La part de marché actuelle des VE au Canada est d’environ 0,7 %, mais elle affiche une tendance à la hausse : les VE représentaient 3,5 % des immatriculations de véhicules neufs en 2020, par rapport à 2,9 % en 201910. Mais cela fait à peine avancer le Canada vers ses objectifs de réduction des émissions. Afin de favoriser leur adoption, les constructeurs devront sans doute créer des VE plus performantes et moins coûteuses. Les villes et les municipalités devront intégrer davantage l’énergie électrique à leur infrastructure de transport collectif. L’arrivée de recharge sans fil (grâce à la norme de recharge SAE J2954) pourrait propulser le marché vers l’avant en faisant en sorte qu’il est plus pratique de posséder et de conduire un VE. De même, des bornes de recharge publiques plus répandues, notamment dans des centres commerciaux, des hôtels, des stationnements, des stations-service et des immeubles résidentiels, pourraient contribuer grandement à ce que les VE s’imposent comme le choix privilégié par les consommateurs, les entreprises et les municipalités.
Si les consommateurs, les entreprises et les municipalités ne font pas la transition vers les VE ou des véhicules propulsés par des carburants plus propres, le secteur canadien du transport devrait produire environ 170 mégatonnes par année d’équivalent CO2e d’ici 2050. Mais grâce aux percées dans les technologies de VE, ce secteur pourrait porter ses émissions de CO2 à moins de 20 mégatonnes par année, soit la quantité requise pour que le Canada puisse atteindre son objectif de carboneutralité d’ici 2050.
Le Canada est un chef de file mondial de l’énergie renouvelable. De par sa vaste superficie et sa géographie diversifiée, le pays possède des ressources renouvelables importantes – notamment l’eau, la biomasse, et les énergies éolienne, solaire, géothermique et marémotrice – qui peuvent être utilisées pour produire de l’énergie. L’hydroélectricité constitue notre source d’énergie renouvelable la plus importante, car elle fournit 59,3 % de l’électricité au pays11. En fait, le Canada est le deuxième plus grand producteur d’hydroélectricité au monde. Quant à l’énergie éolienne, elle représente 3,5 % de l’électricité produite, suivie de la biomasse avec 1,4 %12.
L’énergie électrique est essentielle pour que le Canada atteigne ses objectifs de réduction des émissions. Mais son utilisation pour le transport, le chauffage et la climatisation, et la production industrielle exige une augmentation sans précédent de la capacité de production d’énergie renouvelable, et l’expansion de l’infrastructure connexe. Selon certains spécialistes, le Canada devra tripler la production de cette ressource d’ici 2050. Le défi sera d’en assurer l’abordabilité; sinon, les gouvernements risquent d’être confrontés à une vive réaction des citoyens qui déploient des efforts de décarbonation en optant pour l’énergie électrique, et de compromettre la compétitivité des secteurs qui effectuent la transition vers cette ressource. La modélisation démontre que, pour que le Canada puisse atteindre la neutralité carbone d’ici 2050, sa production d’électricité devra être fortement réorientée vers l’énergie solaire et éolienne, en passant d’environ 30 térawattheures (selon le scénario modélisé) à près de 600 térawattheures2.
Les utilisations écologiques de la production de vapeur par contact direct (PVCD) sont nombreuses. Par exemple, elle peut grandement améliorer la récupération du pétrole (sous forme de bitume); à cette fin, la vapeur générée par les eaux usées et les gaz de combustion chauds ou d’échappement des moteurs à combustion sont injectés dans un réservoir. Ce processus a le potentiel de réduire le besoin en eau douce pour la production d’énergie et, comme la majeure partie du CO2 généré est également capturé et recyclé, de diminuer les émissions de carbone. Entre autres applications, il est actuellement utilisé dans l’exploitation des sables bitumineux conjointement avec le drainage par gravité au moyen de vapeur (DGMV).
La PVCD peut réduire les émissions de GES produites lors de l’extraction du bitume dans une proportion pouvant atteindre 85 %, tout en réduisant au minimum l’utilisation d’eau douce et en éliminant les processus coûteux de traitement de l’eau13. Cela a pour résultat de réduire le coût, ainsi que les effets sur l’environnement, de l’extraction du bitume. La PVCD n’ayant pas encore été commercialisée à grande échelle, des questions persistent à propos des coûts et de l’efficacité réels. Quoi qu’il en soit, puisque le pétrole et le gaz représentent une large part du PIB du Canada et demeureront nécessaires même à capacité réduite, la PVCD pourrait jouer un rôle essentiel dans la course vers la carboneutralité.
Ce processus a le potentiel de réduire le besoin en eau douce pour la production d’énergie et, comme la majeure partie du CO2 généré est également capturé et recyclé, de diminuer les émissions de carbone
L’hydrogène est un composant de base dans plusieurs procédés industriels chimiques, comme le raffinage du pétrole et la production de fertilisants, d’ammoniaque et de méthanol; aussi, l’utilisation d’hydrogène propre contribue à réduire les émissions qui en résultent. L’hydrogène peut aussi être un carburant de remplacement pour le transport, notamment dans des véhicules légers et lourds, les autobus de transport collectif et les trains. Parmi les autres applications, citons la production d’électricité et de chaleur, où l’hydrogène peut être utilisé seul ou mélangé avec du gaz naturel pour chauffer des bâtiments résidentiels et commerciaux ou fournir une chaleur de haute qualité pour les procédés industriels.
La combustion d’hydrogène ne génère pas d’émissions de carbone ou de polluants au point d’utilisation. Par contre, la production d’hydrogène par le reformage du gaz naturel et la gazéification du charbon peut être une importante source d’émissions de carbone, c’est-à-dire d’hydrogène gris. De plus, les procédés de compression et de liquéfaction nécessaires au transport et au stockage d’hydrogène sont énergivores; donc, si l’énergie requises pour réaliser ces opérations provient de sources non renouvelables, la chaîne toute entière pourrait nuire à l’indice carbone mondial de l’hydrogène durant son cycle de vie.
La production d’hydrogène par le reformage du gaz naturel et la gazéification du charbon peut être une importante source d’émissions de carbone
La stratégie du gouvernement fédéral pour l’hydrogène, publiée à la fin de 2020, suggère que cette ressource pourrait satisfaire à 30 % des besoins énergétiques du Canada d’ici 203014. Le ministre des Ressources naturelles, de l’époque avait indiqué que l’utilisation accrue d’hydrogène au Canada pourrait entraîner une réduction des émissions de GES allant jusqu’à 45 mégatonnes par année.
On estime à trois millions de tonnes la quantité d’hydrogène gris produite annuellement par le Canada à partir de gaz naturel sans CSC, ce qui en fait l’un des dix premiers producteurs d’hydrogène dans le monde. Aujourd’hui, le reformage du méthane à la vapeur est le moyen le plus rentable pour produire de l’hydrogène. Cependant, ce procédé génère des émissions de carbone et, par conséquent, doit être jumelé à un système de CSC.
Compte tenu de l’actuelle infrastructure de production et de transport de l’hydrogène dans l’Ouest canadien et des possibilités de mélanger l’hydrogène avec d’autres ressources à des fins de combustion, les occasions de développement de l’hydrogène se multiplient; toutefois, le soutien du gouvernement demeure essentiel. Il serait possible de produire de l’hydrogène vert si des systèmes de CSC étaient prévus dans les plans actuels et futurs. Tel que décrit dans ce document, (voir également le point 10), le CSC a le potentiel d’éliminer non seulement les émissions de carbone générées par la production d’hydrogène, mais aussi de capter d’autres émissions dans l’air, ce qui pourrait s’avérer essentiel pour que le Canada atteigne son objectif de carboneutralité d’ici 2050.
Les biocarburants peuvent considérablement réduire les émissions de GES en diminuant ou en éliminant le besoin de combustibles fossiles. En général, ils ont une moindre intensité carbonique que les combustibles fossiles tout au long de leur cycle de vie, alors que leur profil de propreté a été amélioré grâce à des avancées en termes de production, de traitement et d’efficacité énergétique. Néanmoins, le Canada est à la traîne de ses concurrents mondiaux en ce qui a trait à l’établissement de la capacité de production et à l’utilisation des biocarburants, et affiche des taux d’adoption sur le marché inférieurs à ceux des États-Unis, de l’UE et d’autres régions du monde. Cela contribue à nos émissions élevées de GES dans le secteur du transport, entre autres.
Les biocarburants sont des biens environnementaux qui ont fait leurs preuves : ils ont permis de réduire les émissions de GES dans le cadre de la réglementation sur les carburants renouvelables et les normes sur les carburants à faible teneur en carbone dans les provinces canadiennes. De ce fait, on s’attend à ce que le besoin de biocarburants liquides à forte densité énergétique augmente dans les décennies à venir à des fins de transport par véhicules légers et lourds. Aussi, le secteur des carburants liquides propres au pays vise à augmenter la production de 3 à 8,5 milliards de litres par année d’ici 203015.
L’utilisation accrue des biocarburants et d’autres combustibles non fossiles propres de 7 % en 2017 à 10 à 15 % d’ici 2030 réduirait les émissions de GES de 15 millions de tonnes par année. De plus, ceux-ci pourraient remplacer une quantité importante du diesel et de l’essence actuellement utilisés. Moyennant des investissements raisonnables, l’utilisation de biocarburants pourrait passer d’environ 6 % dans la combinaison modélisée de carburants utilisés par le secteur du transport à près de 14 %, ce qui contribuerait à l’atteinte des objectifs de carboneutralité.
Bon nombre des collectivités éloignées ou hors réseau du Canada dépendent du carburant diesel pour la production d’électricité – un procédé très polluant et coûteux. Aussi, nous avons le potentiel d’être l’un des marchés intérieurs les plus prometteurs au monde pour les PRM; selon des estimations prudentes, la valeur de ce marché s’élèverait à 5,3 milliards de dollars entre 2025 et 204017. En comparaison, on s’attend à ce que la valeur mondiale des marchés des PRM s’établisse à 150 milliards de dollars au cours de la même période18.
Certaines formes de PRM pourraient être utilisées à court terme, tandis que la plupart deviendront accessibles au cours des 7 à 15 prochaines années. Pour certaines des technologies les plus hautement testées, cet échéancier est davantage lié aux enjeux connexes sur les plans économique, social, réglementaire et de gestion des déchets qu’à la conception des réacteurs en soi. De toute façon, même si le cadre réglementaire du pays et son régime de gestion des déchets sont en bonne posture pour réagir à un changement de paradigme vers les PRM, une certaine modernisation s’imposera pour refléter la réalité associée à l’exploitation de ces plus petits réacteurs.
Les PRM ont le potentiel de réduire la dépendance au charbon et au diesel, surtout dans les collectivités éloignées, aidant ainsi le Canada à atteindre son objectif de carboneutralité d’ici 2050. Ils pourraient aussi contribuer à favoriser la décarbonation profonde des secteurs, y compris l’exploitation minière verte, et fournir des occasions de nouvelles applications de l’énergie nucléaire, comme l’exploration spatiale. Grâce à leur capacité de produire de l’énergie sur demande, les PRM pourraient également jouer un rôle essentiel dans une intégration plus profonde des sources d’énergie renouvelable variable (p. ex., l’énergie solaire et éolienne) partout au Canada, particulièrement dans les régions qui ont peu de capacité hydroélectrique. Dans l’ensemble, les PRM pourraient répondre à environ 9 % des besoins d’électricité du Canada dans un contexte de carboneutralité.
Étant donné son climat très variable, le Canada consomme plus d’énergie que plusieurs autres pays industrialisés pour le chauffage et la climatisation des bâtiments. Selon des statistiques qui remontent à 2018, près de 47 % des Canadiens utilisent le gaz naturel pour le chauffage de leur maison, environ 37 % utilisent l’électricité, environ 9 % utilisent le mazout, et le reste d’entre eux utilisent du bois et du propane19. Environ 84 % des émissions résidentielles de GES proviennent du chauffage des locaux et de l’eau, avant tout par la combustion de gaz naturel20. Aussi, la rénovation des bâtiments existants est au cœur de la réduction de la demande énergétique et des émissions connexes, tout comme la transition vers des sources de chaleur électrique.
Les thermopompes, qui transfèrent de l’énergie thermique d’un endroit à l’autre, sont une source particulièrement prometteuse de chauffage électrique. Elles constituent une des rares technologies dont les rendements types sont bien au-delà de 100 % – c’est-à-dire que la quantité d’énergie produite est supérieure à ce qui est nécessaire pour la déplacer. Au Canada, où les températures de l’air en hiver peuvent être inférieures à -30 °C, les thermopompes géothermiques peuvent fonctionner plus efficacement parce qu’elles tirent parti des températures plus chaudes et plus stables du sol plutôt que d’utiliser l’air plus froid. Utilisant le sol comme source d’énergie thermique, ces systèmes peuvent réduire considérablement les coûts de chauffage et de climatisation, et permettent de réaliser des économies d’environ 65 % par rapport aux chaudières électriques21.
La transition vers des sources d’énergie électrique pourrait aussi entraîner une réduction des émissions de CO2 de plus de 40 mégatonnes par année
Outre les sources de chaleur électriques, l’énergie solaire est une solution viable, à faibles émissions, pour le chauffage des maisons.
Par rapport aux chiffres de 2018, grâce aux systèmes de chauffage électrique, la baisse de la demande énergétique dans les bâtiments du Canada d’ici 2050 pourrait atteindre 35 %22. Ces gains ne nuiraient aucunement aux services énergétiques, car environ 85 % des réductions seraient attribuables aux économies de chauffage et de climatisation. La transition vers des sources d’énergie électrique pourrait aussi entraîner une réduction des émissions de CO2 de plus de 40 mégatonnes par année selon le modèle d’ESMIA à moins de 1 mégatonne par an après avoir atteint l’objectif de carboneutralité de 2050.
Un microréseau est un petit réseau de sources d’énergie distribuées et souvent renouvelables. Il peut être relié à un réseau électrique centralisé ou fonctionner de façon autonome. Dans les situations telles que les pannes de courant et les graves intempéries, il peut continuer à alimenter en électricité les foyers et les bâtiments qui y sont reliés.
Les microréseaux sont essentiels à l’atténuation des émissions de GES. Reposant souvent sur des technologies intelligentes, ceux-ci peuvent contribuer à intégrer des sources de production d’énergie renouvelables hautement distribuées au réseau électrique principal du Canada, tout en augmentant la résilience énergétique et l’accessibilité, surtout dans les petites villes et les collectivités éloignées. Plus précisément, les microréseaux peuvent fournir un service vital pour les quelque 300 collectivités éloignées du Canada, dont bon nombre utilisent actuellement des générateurs diesel pour produire de l’électricité. En plus d’être une source d’énergie très polluante, l’alimentation au diesel est coûteuse; en effet, les collectivités éloignées paient souvent jusqu’à dix fois plus cher que celles qui sont reliées au réseau principal. Or, les sociétés d’énergie peuvent souvent mettre des microréseaux en place de façon rapide et abordable au lieu de construire des centrales électriques plus onéreuses.
Les microréseaux peuvent fournir un service vital pour les quelque 300 collectivités éloignées du Canada, dont bon nombre utilisent des générateurs diesel pour produire de l’électricité
Le stockage dans des batteries permet de capter l’excédent d’énergie renouvelable et de l’injecter dans des réseaux électriques à des fins d’approvisionnement immédiat pour compenser les pics de demande; il permet également d’équilibrer ces réseaux en contrôlant les fluctuations et en gérant la congestion. À la lumière de ces avantages, les exploitants de systèmes électriques et les organismes de réglementation explorent activement les possibilités d’accroître l’intégration de cette technologie au réseau, par exemple en révisant les règles du marché en Ontario et en Alberta puis en mettant en œuvre des projets pilotes au Québec et en Saskatchewan.
La technologie de stockage dans des batteries est aisément disponible et est sur le point de devenir plus économique. Elle permet de convertir des sources d’énergie renouvelable variable, comme l’énergie solaire et éolienne, en électricité immédiatement accessible. Pleinement exploitée, celle-ci pourrait représenter un apport de plus de 60 térawattheures d’électricité au réseau d’ici 2050 afin d’aider le pays à atteindre son objectif de carboneutralité.
Les exploitants de systèmes électriques et les organismes de réglementation explorent activement les possibilités d’accroître l’intégration de cette technologie au réseau
Le Canada n’a pas tardé à prendre position sur le CSC et figurait parmi les premiers à acquérir une expertise opérationnelle en lien avec cette technologie. Cinq importants projets de captage postcombustion du carbone sont en cours dans l’Ouest canadien : l’usine de la Canadian Natural Resources Limited, la centrale Boundary Dam de SaskPower, le projet Quest de Shell, le projet de Weyburn et le projet de l’Alberta Carbon Trunk Line (ACTL). Au total, environ 5,5 mégatonnes d’émissions de CO2 sont captées annuellement au Canada. Globalement, le gouvernement de l’Alberta s’est engagé à investir 1,24 milliard de dollars jusqu’en 2025 dans l’ACTL et le projet Quest de Shell, ce qui contribuera à réduire les émissions de GES à raison de 2,76 millions de tonnes par an (soit l’équivalent des émissions annuelles produites par 600 000 véhicules)23.
Par ailleurs, les systèmes de CDA, comme celui qui a été mis en place par Carbon Engineering, une entreprise de la côte Ouest, éliminent le CO2 de l’atmosphère, le purifient, puis utilisent uniquement de l’énergie et de l’eau pour produire du gaz CO2 comprimé prêt pour les gazoducs. Parmi les avantages du CDA, citons la réduction de l’empreinte carbone terrestre et aquatique et la capacité de construire des usines à proximité de lieux de stockage ou d’utilisation appropriés, ce qui élimine le besoin de transporter le CO2 sur de grandes distances.
Quelle que soit la méthode de captage utilisée, des options comme la récupération assistée de pétrole et de méthane houiller offrent des possibilités à court terme de stockage du CO2. Des options de stockage à plus long terme, telles que les aquifères salins, font actuellement l’objet d’études.
En tant qu’adopteur précoce du CSC, le Canada a attiré passablement l’attention d’autres pays qui recherchaient des moyens de réduire leurs émissions de GES. Cela a mené à la création du Centre international de connaissances sur le CSC, situé à Regina, une coentreprise du BHP et du gouvernement de la Saskatchewan.
L’un des principaux défis associés à ces technologies est le coût, qui varie beaucoup en fonction de l’application. À court terme, la démonstration à grande échelle de nouvelles technologies comme le CDA nécessitera sans doute un soutien gouvernemental ciblé, notamment sous forme de subventions, de crédits d’impôt et de crédits compensatoires pour l’émission de CO2.
Le département américain de l’Énergie a évalué la capacité de stockage potentielle de ces technologies à l’échelle des États-Unis et dans certaines régions du Canada, et a déterminé qu’il y avait suffisamment d’espace disponible pour l’équivalent d’environ 600 ans d’émissions de CO2, calculé à partir de la production totale de combustibles fossiles aux États-Unis aux taux actuels. Le CSC s’applique également à un certain nombre d’activités industrielles à fortes émissions de carbone au-delà de l’utilisation du pétrole et du gaz, y compris la production d’énergie et la production de béton, d’acier et de fertilisant.
Les technologies de CSC pourraient capter plus de 150 mégatonnes de CO2 par année au Canada d’ici 2050
Le CSC et le CDA devraient être essentiels non seulement pour la réalisation des objectifs de carboneutralité du Canada, mais aussi pour l’atteinte des cibles mondiales d’ici 2050. Les technologies de CSC pourraient capter plus de 150 mégatonnes de CO2 par an au Canada d’ici 2050, mais nécessiteraient des investissements considérables afin d’être largement mises en œuvre dans des secteurs très polluants. Par ailleurs, une certitude réglementaire serait nécessaire pour pouvoir exploiter et maintenir le potentiel de ces technologies; autrement dit, il serait essentiel d’établir des règles pour régir le CSC, puis d’empêcher qu’elles ne soient renversées par la suite.
