20160407 Observatoire Biomethane Sia Partners
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Mars 2016
http://france-biomethane.fr/
Observatoire du biomthane
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3 Sia Partners
0
Biogaz
Effluents agricoles Dchets industrielsBoues des stations
dpuration
Dchets urbains des mnages et des
collectivits
Dchets mnagers classiques
1 nergie
5 filires de
production
4 modes de
valorisations
Agricole( la ferme ou territoriale)
IndustrieStations
dpuration (STEP)Dchets
organiquesISDND1
Mthanisation dans un digesteur aliment en matire organique
Mthanisation in situ, par dgagement naturel
Chaleur seule
Cognration(Chaleur et lectricit)
Injection dans les rseaux de gaz naturel
Biomthane carburant
puration puration
1ISDND : Installations de Stockage de Dchets Non Dangereux2Autres : vapeur deau, Hydrogne sulfur Siloxanes, ammoniac, mtaux lourds, autres COV
Crdits photo : fotolia
+
Le biogaz, une nergie multiformes
Source : analyse Sia Partners
Filires biomthane
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4 Sia Partners
Le biomthane, gaz naturel renouvelable, cr de nouvelles opportunits de valorisation du biogaz La transformation du biogaz en biomthane simplifie sa valorisation finale :
Linjection dans les rseaux de gaz naturel permet de dsolidariser la production dnergie de sa consommation. Cela rsout enparticulier les problmatiques de valorisation de la chaleur (peu transportable).
Le biomthane utilis en tant que carburant offre des performances environnementales trs intressantes : missions neutres en CO2et utilisation des dchets en boucle locale. Profitant de la maturit de la technologie gaz naturel vhicule (GNV), le biomthanecarburant vient ainsi se positionner en complment de loffre actuelle GNV (vhicules et stations).
La mise en place dun cadre rglementaire spcifique a permis le dveloppement de linjection en Europe et en France Encourage au niveau europen, la production de biomthane sest dveloppe dans un premier temps en Allemagne et en Sude :
LAllemagne, disposant dun rseau de gaz dense, a privilgi linjection pour sa flexibilit et ses cots comptitifs. 178 sites taientraccords au rseau fin 2014.
En Sude, le faible maillage du rseau de gaz a favoris lmergence dune autre technologie : le GNL port . Le biomthane estliqufi et transport en camion-citerne jusqu son lieu de consommation : industriel, station-service, etc. 75% des 59 sites utilisaientcette technologie en 2014.
En France, linjection de biomthane dans les rseaux, autorise en 2011 puis adapte en 2014, a connu une dynamique importante en 2015 : 19 sites injectent du biomthane en mars 2016 avec une capacit de 271 GWh/an, dont 11 ont t inaugurs en 2015. Tous les rseaux de gaz, transport et distribution, sont aujourdhui impliqus dans la filire franaise. La tendance dici 2020 devrait se maintenir voire augmenter avec 600 demandes dtudes en cours fin 2015.
Le biomthane est identifi comme un vecteur majeur de la Transition Energtique A horizon 2030, le potentiel annuel du biomthane est estim entre 12 et 30 TWh selon les scnarios de lADEME, des GRT et des GRD. En tant que carburant, le biomthane pourrait bnficier de lessor du GNV, carburant qui dispose de nombreux atouts pour la lutte contre la
pollution aux particules fines tout en assurant une autonomie de plusieurs centaines de kilomtres. Selon GRDF, le gaz pourrait ainsireprsenter 14% de lnergie consomme dans les transports en 2030.
Des avances technologiques sont galement attendues : le biomthane 2G, produit partir de biomasse solide par gazification est au stadede projet pilote mais pourrait reprsenter 35% du gaz consomm en 2050.
Le biomthane : lacclration dun nouveau marchLes messages cls
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5 Sia Partners
4Le biomthane est lquivalent renouvelable du gaz naturelLe biomthane : lacclration dun nouveau march
Epuration Compression
Liqufaction
Gaz naturel compress
Gaz naturel liqufi
Carburant dorigine renouvelable, adapt pour letransport urbain ou rgional (particulier ouprofessionnel), jusqu 300 km dautonomie.
Combustible identique au gaz naturel pouvant treutilis dans une cognration, une chaufferie, oupar les particuliers et les entreprises via une offrede fourniture verte .
Carburant dorigine renouvelable adapt pour letransport longue distance, jusqu 1 000 kmdautonomie.
Analyse Sia Partners
Etape technique
UsageLgende : Chemin technique
Production, traitement et consommation du biomthane
Injection dans les rseaux de gaz
Combustible
Biogaz Biomthane
Type de gaz
Le biomthane peut tre utilis localement sous forme compresse ou
liqufie
Linjection du biomthane dans les rseaux de gaz permet de dsolidariser le lieu de production du lieu de
consommation mais les usages restent identiques.
Le biomthane est miscible au gaz naturel : linjection dans le rseau permet de le transporter jusqu un site de consommation. En France, le biomthane est valoris comme carburant ou comme combustible.
-
Sommaire
7 Sia Partners
Contexte et rglementation
Perspectives de dveloppement
Etat des lieux
Biomthane carburant
-
8 Sia Partners
Source : analyse Sia Partners d'aprs LegiFranceMise jour mars 2016
Tarifs applicables aux units de biomthane injectant sur le rseau de gaz naturel en France (c/kWh PCS)
-
2
4
6
8
10
12
14
16
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Capacit maximale de production (Nm3/h)
Tarif des dcharges Tarif de base
Tarif de base avec prime dchets urbains Tarif de base avec prime dchets agricoles
Tarif de base avec prime traitement des eaux uses
Afin dinciter les acteurs du secteur des dchets valoriser leurs produits, la filire biomthane franaise dispose de tarifs de rachat garantis du gaz inject dans le rseau entre 4 et 13 c/kWh selon le type de dchets
valoriss et la taille des units.
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9 Sia Partners
Source : FranceAgriMerMise jour mars 2016
Potentiel mthanogne des diffrents substrats (m3 CH4 par tonne de matire brute)
Le potentiel mthanogne dun substrat traduit sa capacit produire du gaz vert lors du processus de mthanisation. Ce dernier varie fortement selon le type et la qualit des produits pouvant atteindre un
maximum de 350 m3 de biomthane produit pour 1 tonne de matire brute de tourteaux de colza.
0
50
100
150
200
250
300
350
400B
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)
C
ral
es
(gra
ins)
Produits issus du traitement des eaux uses
Biodchets des collectivits ou dchets mnagers
Dchets de lagro-industrie
Effluents d'levage
Autres dchets organiques agricoles
Produits agricoles
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Sommaire
10 Sia Partners
Contexte et rglementation
Perspectives de dveloppement
Etat des lieux
Biomthane carburant
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11 Sia Partners
En mars 2016, 19 units injectaient sur les rseaux de transport et de distribution franais, majoritairement partir de dchets agricoles et urbains. La premire unit valorisant des eaux uses a t raccorde
Strasbourg courant 2015.
Source : analyse Sia Partners d'aprs GRDF, GRTgaz & TIGFMise jour mars 2016
Carte des units de biomthane raccordes aux rseaux de gaz en France en mars 2016
Lille-Squedin Mthavalor
Champs Fleuri
Ltang Biogaz O Terres Energies
Wannehain
Bio'Seine
Panais Energie
Pr Saint-Loup
Sioule Biogaz
Andelnans
Hnin-Beaumont
Biovalsan
Bio Villeneuvois
Sarreguemines
Ecoca Chagny
Units du rseau de distribution
AgriBioMthane
19 units de production271 GWh/an de capacit
de production
Chiffres cls
Effluents agricoles et industriels
Dchets urbains
STEP
ISDND
Note : la segmentation sappuie sur les types dedchets valoriss et sur les tarifs de rachat. Lesfilires agricole et industrielle, disposant des mmesconditions de primes de rachat, ont t groupesdans une mme catgorie. A noter que certainesunits valorisent les deux types de dchets (effluentsindustriels et agricoles) comme linstallation de BioVilleneuvois.
Units du rseau de transport
Effluents agricoles et industriels
Dchets urbains
STEP
ISDND
Gatinais biogaz
Bionergie de la Brie
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12 Sia Partners
Fin mars 2016, le rseau de distribution (GRDF et ELD) regroupe la majeure partie des projets (17 sur 19) tandis que le rseau de transport (GRTgaz et TIGF) regroupe les deux plus grosses units de la filire.
192
16 2835
0
50
100
150
200
250
GRDF Rseau GDS* GRTgaz TIGF
16
11
1
*Rseau GDS est lentreprise locale de distribution de gaz naturel de Strasbourg
Capacit de production de biomthanesur le rseau de distribution (GWh/an)
Capacit de production de biomthanesur le rseau de transport (GWh/an)
x Nombre de projets raccords
*
Source : analyse Sia Partners d'aprs GRDF, GRTgaz & TIGFMise jour mars 2016
Etat des lieux de la filire biomthane en France en mars 2016
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13 Sia Partners
Source : analyse Sia Partners d'aprs GRTgaz, GRDF, TIGF & rseau GDSMise jour mars 2016
Evolution de la filire biomthane en France entre 2011 et 2015
Dmarre en 2011 avec la premire unit, la filire biomthane franaise a connu une dynamique importante en 2015. 11 nouvelles units ont t raccordes aux rseaux franais aboutissant une capacit de production
fin 2015 de 182 GWh/an sur le rseau de distribution et de 63 GWh/an sur le rseau de transport.
18 1836
70
182
63
0
3
6
9
12
15
18
0
50
100
150
200
250
300
2011 2012 2013 2014 2015
No
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(GW
h/a
n)
Capacit de production sur le rseau de transport (e. de gauche)
Capacit de production sur le rseau de distribution (e. gauche)
Nombre de projets raccords tous les rseaux (e. de droite)
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14 Sia Partners
Source : GRTgazMise jour mars 2016
Fin fvrier, 186 sites dinjection de biomthane taient actifs ou en file dattente sur le primtre de GRTgaz. Les petits sites (inf. 150 m3/h) sont exclusivement rattachs au rseau de distribution tandis que les gros sites
(sup. 300 m3/h) sont raccords 50-50 sur les rseaux de transport et de distribution.
Rpartition du nombre de projets actifs ou en file dattente sur le primtre de GRTgazen fonction de leur capacit de production (m3/h)
Vision fvrier 2016
*Rseau GDS est lentreprise locale de distribution de gaz naturel de Strasbourg
17
26
49
16
26
113 5 2 3
7
2
3
22
2
6
0
10
20
30
40
50
60
Inf. 50 Entre 50 et100
Entre 100et 150
Entre 150et 200
Entre 200et 250
Entre 250et 300
Entre 300et 350
Entre 350et 400
Entre 400et 450
Entre 450et 500
Sup. 500
Projets GRDF Projets GRTgaz Projets rseau GDS*
-
15 Sia Partners
8 14
6
9
178
5
2
59
24
2137
1
3
Source : analyse Sia Partners d'aprs European Biogas AssociationMise jour mars 2016
Etat des lieux de la production de biomthane en Europe (dcembre 2014)*
Fin 2014, 367 units pour une capacit de 310 000 m3/h produisaient du biomthane en Europe. LAllemagne avec 178 units fait figure de leader devant la Sude et le Royaume-Uni.
Suprieur 50
Entre 10 et 49
Entre 1 et 9
Nombre installationsX
0 ou non communiqu
Nombre dinstallations biomthane
* Donnes fin 2014 - Le nombreactuel dunits est trs suprieur.En France, 19 stations taientoprationnelles fin mars 2016.
367 units de production310 000 m3/h de production
Chiffres cls
-
Sommaire
16 Sia Partners
Contexte et rglementation
Perspectives de dveloppement
Etat des lieux
Biomthane carburant
-
17 Sia Partners
Selon plusieurs scnarios, la filire biomthane franaise est amene se dvelopper rapidement dans les annes venir pour atteindre 12 30 TWh/an de biomthane inject dici 2030, principalement sur le rseau
de distribution.
Source : analyse Sia Partners d'aprs GRTgaz, GRDF, ADEME, GreenGasGrids Mise jour mars 2016
Perspectives dinjection de biomthane en France horizon 2030 (TWh/an)
10
24
12
30
30
0
5
10
15
20
25
30
35
2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030
Feuille de route ADEME - Rseau de distribution - Scnario tendanciel
Feuille de route ADEME - Rseau de distribution - Scnario volontariste
Feuille de route ADEME - Rseau de distribution & de transport - Scnario tendanciel
Feuille de route ADEME - Rseau de distribution & de transport - Scnario volontariste
Feuille de route GreenGasGrids - Tous rseaux - Scnario volontariste
Capacit de production oprationnelle- Tous rseaux
TWh/an
TWh/an
TWh/an
TWh/an
TWh/an
-
18 Sia Partners
Valorisation du biogaz produit en France horizon 2050 (TWh/an)
Linjection du biomthane dans le rseau de gaz deviendra la premire source de valorisation du biogaz horizon 2050 et pourrait reprsenter jusqu 82% du mix nergtique de la filire biogaz.
Rseau lectrique Rseau de chaleur Rseau de gazUtilisation directe ou non valoris
46
88
1
Scnario GRDF Facteur 4
4
114
11
28
Scnario ngaWatt 2011
Source : analyse Sia Partners d'aprs ADEME, GRDF & ngaWattMise jour mars 2016
7
65
3 3
Scnario ADEMEVision 2030-2050
Le scnario GRDF Facteur 4 sappuie sur les objectifs que la France sest fixe : lhorizon 2020, diminution des missions de gaz effet de serre de 20%,augmentation jusqu 20% des EnR dans le mix nergtique, accroissement de 20% de lefficacit nergtique ; lhorizon 2050, division par 4 des missionsde gaz effet de serre galement appele Facteur 4 .
Le scenario ADEME vision 2030-2050 repose sur une vision normative qui vise latteinte du facteur 4 en 2050, cest dire la division par 4 des missions de gaz effet de serre gnres sur le territoire national par rapport 1990.
Le scenario ngaWatt 2011 se base sur une politique trs volontariste de sobrit et defficacit nergtique, aboutissant une diminution en 2050 de lademande en nergie primaire de 66% par rapport 2010.
-
19 Sia Partners
Source : analyse Sia Partners d'aprs ADEME, GRDF & ngaWattMise jour mars 2016
Origine des gaz distribus en France par le rseau horizon 2050 (TWh/an)
En cours de dmonstration, les nouvelles filires de biomthane (gazification et issu des microalgues) sont amenes jouer les premiers rles du mix nergtique du rseau de gaz franais en 2050. Jusqu 133 TWh de
biomthane de gazification pourraient ainsi tre injects sur les rseaux de gaz en France en 2050.
113
88
133
1830
Scnario GRDF Facteur 4
115
65
3014
Scnario ADEME
30
11498
47
Scnario ngaWatt 2011
Biomthane de mthanisation
Biomthane de gazification
Biomthane de microalgues
Hydrogne ou mthanation
Gaz naturel
Vision 2030-2050
Le scnario GRDF Facteur 4 sappuie sur les objectifs que la France sest fixe : lhorizon 2020, diminution des missions de gaz effet de serre de 20%,augmentation jusqu 20% des EnR dans le mix nergtique, accroissement de 20% de lefficacit nergtique ; lhorizon 2050, division par 4 des missionsde gaz effet de serre galement appele Facteur 4 .
Le scenario ADEME vision 2030-2050 repose sur une vision normative qui vise latteinte du facteur 4 en 2050, cest dire la division par 4 des missions de gaz effet de serre gnres sur le territoire national par rapport 1990.
Le scenario ngaWatt 2011 se base sur une politique trs volontariste de sobrit et defficacit nergtique, aboutissant une diminution en 2050 de lademande en nergie primaire de 66% par rapport 2010.
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20 Sia Partners
Source : GRDF & ADEMEMise jour mars 2016
Potentiel de production de biomthane de gazification en France horizon 2020 et 2050 (TWh/an)
Forte du patrimoine forestier et agricole franais, la filire biomthane de gazification possde un potentiel de plus de 100 TWh/an horizon 2020 et de plus de 250 TWh/an horizon 2050.
56 7083
10620
2827
27
35
61
107
133
0
50
100
150
200
250
300
2020 2050Scnario tendanciel
2050Scnario 450 ppm
2050Scnario new policies
Bois Biomasse agricole Cultures nergtiques Autres*
*Autres comprend les rsidus de lindustrie du bois, de lagroalimentaire et les importations.
-
21 Sia Partners
Potentiel de production de biomthane issu des microalgues en France horizon 2020 et 2050 (TWh/an)
Concentre autour des secteurs chimie-raffinage-ptrochimie, alimentation animale et services de lenvironnement, la filire biomthane issu des microlagues possde un potentiel ds 2020 estim entre 1 et 9
TWh/an. Ce potentiel pourrait atteindre 23 TWh/an dici 2050.
2
6
1
19
4
0
5
10
15
20
25
2020 - Horscomplment de surfaces
2020 - Avec complment de surfaces 2050 - Avec complment de surfaces
Secteurs chimie-raffinage-ptrochimie Secteurs alimentation animale Secteurs services lenvironnement
Trois secteurs prcdents Autres secteurs
Source : GRDF & ADEMEMise jour mars 2016
-
Sommaire
22 Sia Partners
Contexte et rglementation
Perspectives de dveloppement
Etat des lieux
Biomthane carburant
-
23 Sia Partners
Source : analyse Sia Partners d'aprs GRDF & AFGNVMise jour mars 2016
Carte des stations biomthane carburant ouvertes en France en fvrier 2016
Fin fvrier 2016, 9 stations de GNV disposait dune offre biomthane carburant, soit 19% des 47 stations publiques franaises. Majoritairement concentre en Ile-de-France, loffre est amene augmenter avec le
dveloppement de la filire biomthane.
Champigny-sur-Marne
Genevilliers
Morsbach
VilleurbanneNoisy-le-Sec
Paris 12
Marcoussis
Meaux
Focus Il-de-France
Nanterre
19%
Taux des stations biomthane carburant sur les stations publiques GNV franaises
Stations disposant de biomthane carburant
-
24 Sia Partners
Source : DENA AllemagneMise jour mars 2016
Emissions de gaz effet de serre du puits la roue des vhicules en fonction de leur motorisation (gCO2eq/km)
Le biomthane carburant constitue lun des carburants les plus propres du secteur des transports. Il peut tre mlang au gaz naturel ou consomm tout seul permettant ainsi de rpondre aux enjeux du rchauffement
climatique.
Filires ptrole Filires biocarburants Autres filiresFilires gaz naturel
174164
156
141
124111
100 95
75
8 5 5
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Hydrogne(diversessources
d'nergie)
Ptrole Diesel(avec filtre particules)
GPL Gaz naturel Ethanol Gaz naturelet 20% de
biomthane
Biodiesel Electricit(diversessources
d'nergie)
Hydrogne(source
olienne)
Electricit(source
olienne)
100% debiomthane
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25 Sia Partners
Source : Universit de Dusburg-Essen et le Club BiogazMise jour mars 2016
Rduction des polluants locaux par l'utilisation du GNV et du biomthane carburant
Lutilisation de biomthane carburant dans les vhicules permet de rduire sensiblement lempreinte environnementale en terme de polluants locaux, dont notamment les particules fines (-100%) et les missions
de monoxyde de carbone (-80% et -10%), par rapport aux vhicules essence et diesel.
-100%
-80% -80%
-40%
-100%
-10%
-60%
-90%
-80%
PM CO NMHC Ozone PM CO NMHC Nox Ozone
Par rapport un vhicule essence Par rapport un vhicule diesel
PM : particules fines
CO : monoxydes de carbone
NMHC : hydrocarbures non mthaniques
Nox : oxydes dazote
-
Sia Partners 26
Objectifs et fonctionnement
A propos de France Biomthane, le think tank ddi au biomthane
Mot du prsident Cdric de Saint Jouan :
A laube des lections prsidentielles, le think tank France Biomthane vise envoyer des messages pour faire prendre conscience desenjeux lis au biomthane par les moyens suivants, apporter des lments de dcryptage pour rendre accessible aux pouvoirs publics, auxmdias et au grand public les problmatiques socitales lies au biomthane, prsenter les nouvelles applications du biomthane,notamment dans la mobilit, mettre en exergue les enjeux conomiques lis au biomthane que sont la cration dune filire dexcellencecratrice demplois et de savoir-faire, le soutien la filire agricole pour lui permettre de trouver un nouvel quilibre financier .
Objectifs :
Ce think tank dot dambitions fortes se positionne sur une approche socitale didactique montrant comment le biomthane va jouerun rle important dans la transition nergtique de demain. Lapproche nest pas la dfense des intrts directs des acteurs de la filire(comme peuvent le faire les syndicats professionnels, comme le SER - Syndicat des Energies Renouvelables - ou le Club Biogaz ATEE).Il offre une approche pdagogique des enjeux du biomthane et interviendra dans le dbat public et politique. Il a pour objet depromouvoir cette nergie comme nergie verte auprs des dcideurs nationaux, de capitaliser le savoir-faire des pays prcurseurs et derunir des partenaires daffaires.
Fonctionnement :Ce think tank, France Biomthane, prsidence tournante dune dure de 2 ans, vise acclrer l'acceptation socitale et l'image dubiomthane. Cdric de Saint Jouan en assurera la prsidence pour ce premier mandat, Simon Clodic (Cryo Pur) a t nomm Secrtairedu think tank et Frdric Flipo (Evergaz), trsorier.
Experts, professeurs, chercheurs, universitaires, industriels, techniciens et financiers, linstar de Philippe Chalmin, professeur Dauphine,conomiste et spcialiste des matires premires, de Denis Clodic, co-laurat du Prix Nobel de la Paix 2007, feront partie de ce think tankvoulu par Cdric de Saint Jouan, expert en nergie renouvelable et prsident du groupe Vol-V.
Sia Partners, reprsent par Charlotte de Lorgeril, Associate Partner Energy, Utilities & Environment, et Thomas Samson, Consultant,assurera lobservatoire du biomthane. La Banque Populaire dAtlantique, experte dans ce secteur, fera galement partie de ses membresfondateurs, ainsi quAlain Planchot, prsident dEvergaz, Frdric Flipo, Directeur Gnral Dlgu dEvergaz, Pierre De Froidefond et HervLucas, co-fondateurs de Cap Vert Energie, Jacques-Pierre Quaak, reprsentant lAssociation des Agriculteurs Mthaniseurs de France(AAMF), Julien Schmit, Responsable du projet biomthane de GRTgaz, Bertrand de Singly, Dlgu stratgie de GRDF et Simon Clodic (CryoPur).
-
Sia Partners 27
Objectifs et mthode
Lobservatoire du biomthane
Mot de Sia Partners, reprsent par Charlotte de Lorgeril, Associate Partner Energy, Utilities & Environment, et Thomas Samson,Consultant :
Cet observatoire s'inscrit tout d'abord dans une volont de mettre disposition des donnes fiables et des dcryptages de rfrences surune filire peu connue et juge souvent trop technique. Il s'adresse tant au grand public qu'aux populations d'experts. Outil faisant partieintgrante de la dmarche du think tank, il a pour vocation de faire la promotion du biomthane dans un contexte de dveloppement d'unefilire d'excellence gnratrice d'emplois. Sia Partners cabinet de conseil indpendant proposera ainsi des donnes brutes sur l'tat de lafilire, des indicateurs calculs permettant des comparaisons simples avec des mcanismes ou usages connus ainsi que des lments detendance. Des focus technologiques et rglementaires pourront tre traits ainsi que des comparaisons pays. Au lancement del'observatoire, nous proposerons prs d'une quinzaine d'indicateurs qui seront enrichis quasi en temps rel. L'ensemble sera disponible etaccessible gratuitement sur le site internet France Biomthane et le blog nergie de Sia Partners
Objectifs :
La 1re dition de lobservatoire a t lance en mars 2016, travers le site internet http://france-biomethane.fr/.
Il a pour objectif de fournir des dcryptages et des indicateurs sur la filire biomthane afin dclairer le dbat public, notamment sur lesaspects suivants :
1. Elments de langage
2. Tarifs et pouvoir mthanogne
3. Etats de la filire en France et en Europe
4. Perspectives de dveloppement
5. Mobilit & biomthane carburant
Mthode :
La mthode poursuivie se fonde sur des donnes publiques manant des acteurs du secteur, des organisations professionnelles et despouvoirs publics, compltes de lexpertise du think tank et de Sia Partners. Les indicateurs sont calculs, estims et analyss par SiaPartners en toute indpendance. En cas destimation, les hypothses seront toutes prsentes.
Lensemble des donnes et indicateurs sont actualises au fil de lactualit et tlchargeables gratuitement sur le site de FranceBiomthane (http://france-biomethane.fr/) et le Blog Energie de Sia Partners (http://www.energie.sia-partners.com/).
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