Comment s éclaireront les Suisses en 2050? TecDay à Lausanne, Gymnase du Bugnon - jeudi 6 décembre 2012 (corrigé 4 octobre 2015)

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1 Prof. Dr. Hubert Kirrmann, ABB, Baden, Suisse Electricité sans frontières Comment s éclaireront les Suisses en 2050? TecDay à Lausanne, Gymnase du Bugnon - jeudi 6 décembre 2012 (corrigé 4 octobre 2015)

2 Je suis ingénieur au Centre de Recherche d ABB à Baden CH FR GR DE AT GB TK DE IT IT Mon groupe de travail lors de la visite d une fabrique de pâte à papier. But: diminuer la consommation d énergie TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 2

3 Mon meilleur ouvrage Le train CFF inclinable ICN pour la ligne du pied du Jura. Le transport ferroviaire utilise l énergie hydraulique, sans pétrole TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 3

4 Un rappel de physique: L énergie et la puissance L énergie est la capacité de faire un travail par exemple: monter un sac de 100 kg de 420 mètres (travail mécanique, énergie potentielle) accélérer une voiture de 800 kg de 0 à 116 km/h (travail mécanique, énergie cinétique) chauffer 100 litres d eau de 14 C à 15 C (travail thermique) électrolyser 10 g d aluminium (travail chimique) (tous ces travaux nécessitent à peu-près la même énergie) et aussi maintenir une chambre à 20 C pendant une journée (travail thermique) maintenir une voiture à 120 km/h pendant une heure (travail mécanique) Autrefois, l énergie s appelait «force», d où le nom «Forces Motrices Valaisannes» TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 4

5 Comment se mesure l énergie? Les physiciens mesurent l énergie en Joule. Mais dans la vie courante, l énergie se mesure aussi en: - calorie (ancienne unité pour l alimentation) (1 cal = 4,187 joule) - kilowatt-heures (pour la facture d électricité) (1 kwh = joule = 3,6 MJ) - litres d essence (pour le transport) (1 l = joule = 37 MJ) - tonnes de mazout (pour le chauffage) (1 T = joule = 42 GJ) - tonnes de charbon (1 T = joule = 30 GJ) - tonnes équivalent pétrole (économie) (1 TEP = joule = 40 GJ) - petajoules (statistiques nationales) (1 PJ = joule) Pour l installateur, un litre d essence est équivalent à 10 kwh en énergie de chauffage, pour le garagiste, un litre d essence ne fournit que 2,5 kwh en énergie mécanique, car il y a des pertes. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 5

6 L énergie Pour monter une personne de 100 kg de 1000 mètres, il faut dépenser de l énergie: énergie = masse accélération hauteur E = m g h = 100 [kg] 9,81 [m/s/s] 1000 [m] = J (sur la Terre) J ou 1 mégajoule (MJ) 1 MJ correspond à: essence 25 cm 3 alcool 0,3 dl charbon 33 g mazout 23 g bois sec 60 g beurre 32 g électricité 0,27 kwh (sans compter les pertes ) TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 6

7 Le prix de l énergie Nous payons l énergie à peu près au même prix (± 50%), mais ce n est pas la même qualité: 1 litre d essence = Fr. 1,80 = 4 cts / MJ 1 kwh à la maison = Fr. 0,20 = 5 cts / MJ 1 m 3 de gaz = Fr. 1,00 = 3 cts / MJ TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 7

8 La puissance La puissance est le travail (fourni ou dépensé) divisé par le temps La puissance s exprime en Joule par seconde ou Watts*. L alpiniste de 100 kg qui monte les 1000 m en 1 heure nécessite une puissance de: P = énergie [Joule] temps [secondes] = 100 [kg] 9,81 [m/s/s] 1000 [m] 3600 [s] = 272 W Donc, il fournit la puissance de trois ampoules de 90 W TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 8 *Seuls les automobilistes parlent encore de chevaux-vapeur

9 Résumé: puissance et énergie puissance = énergie temps 25 litres d essence par heure = 200 kilowatts (200 kw) énergie = puissance temps 200 kw pendant une heure = 25 litres d essence puissance instantanée [W] 250 kw installée 200 kw crête 100 kw 0 t TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 9 surface = énergie temps moyenne

10 Puissance instantanée, de crête et moyenne il faut faire la différence entre: - puissance instantanée: c est la puissance qu un objet développe à un certain moment. Exemple: le moteur fournit 100 kw en ce moment Nous emploierons pour l exprimer le Watt [W] - puissance de crête: c est la puissance maximum produite ou consumée dans une période de temps. Exemple: entre Sion et Lausanne, le moteur a fourni au maximum 200 kw Nous emploierons pour l exprimer le Watt-crête [W^] - puissance moyenne: c est l énergie produite ou consommée pendant une période divisée par la durée de cette période. Exemple: Sur le trajet Sion-Lausanne, la puissance moyenne du moteur a été de 40 kw Nous emploierons pour l exprimer le Watt moyen [Wø] (il faut préciser aussi la période qui s applique) TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 10

11 Exercice: calculez la puissance de crête et moyenne puissance instantanée 3 GW 2,5 GW 2 GW 1 GW heure 0h 6h 12h 18h 0h Quelle est la puissance de crête? Quelle est la puissance moyenne? TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 11

12 Puissance de crête et puissance moyenne Puissance Cycle Charge Puissance de crête d utilisation moyenne Modem 30 W^ 24 h / 24h 100% 30 Wø Cuisinière 1000 W^ 30 min / 24h 2% 20 Wø puissance momentanée P (temps) P [W] puissance du modem puissance de la cuisinière puissance moyenne 6h 12h 18h 0h 6h 12h 18h 0h 6h 12h 18h 0h temps [h] Le modem consomme plus que la cuisinière! Les plus gros consommateurs ne sont pas ceux auxquels on pense d abord mais: les téléviseurs en veille, la brosse à dents sur son chargeur, la caméra du jardin,... TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 12

13 Appliquons ces notions Les économistes expriment la puissance moyenne en térawatt-heures par année (TWh/a), parce qu on paye l électricité par kilowatt-heures (kwh). Il s agit donc d une puissance car c est une énergie divisée par le temps). Quand on parle d énergie en Suisse, on prend souvent un an comme période de calcul. Mais on peut aussi utiliser la journée quand on veut montrer la consommation d énergie le long de l année. Ou la minute TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 13

14 La puissance au quotidien (x 3) 100 W = ampoule 300 W = coureur cycliste (crête) 1 kw = four à micro-ondes 30 kw = voiture (Renault Clio) 100 kw = fourgonnette 300 kw = camion de 40 tonnes 1 MW = train régional 30 MW = ville de habitants (crête) 100 MW = cargo pétrolier 300 MW = centrale atomique de Beznau 1 GW = centrale atomique de Gösgen (moyenne) 1 GW = barrage de la Grande Dixence (crête) 30 GW = consommation de la Suisse (moyenne) 100 GW = centrales atomiques françaises (moyenne) 300 GW = toutes les centrales atomiques du monde 3000 GW = consommation d énergie des Etats-Unis TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 14

15 GWø 35 La puissance moyenne consommée en Suisse atome hydraulique gaz 15 pétrole et dérivés charbon ordures charbon bois pétrole et dérivés gaz hydraulique atome soleil et vent exportation importation Source: BfE, corrigé, car le BfE considère l énergie calorifique, et non l énergie électrique TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 15

16 Sources d énergie 2011 renouvelables gaz soleil et vent fioul atome hydraulique essence et diesel renouvelables La Suisse obtient 75% de son énergie du pétrole et du gaz naturel. Seuls 25% sont de l électricité, dont 10% d énergie atomique Combustibles Carburants Hydro Atome Surplus Gaz Charbon Bois Chauffage à distance Industrie Soleil et vent Source: Office fédéral de la statistique GWø TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 16

17 Nous ne considérons plus que l électricité à partir de maintenant (avec quelques exceptions) D où vient l électricité en Suisse? TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 17

18 Le réseau électrique Suisse TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 18

19 D où provient l énergie en Suisse? 0,3 GWø soleil (0,017 GWø) et vent (0,005 GWø) source: Swisseole Faktenblatt source: Swisssolar 3,6 GWø 1,7 GWø 2,4 GWø cette tarte ne montre pas l essentiel: la variabilité de la puissance TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 19

20 Centrales atomiques en Suisse Les centrales atomiques fonctionnent (presque) toute l année à la même puissance production de base, difficile à varier Nom Type Puissance de crête Charge Depuis Jusqu à Beznau I PWR 0,365 GW^ 90% ? Beznau II PWR 0,365 GW^ 87% ? Mühleberg BWR 0,373 GW^ 93% ? Gösgen PWR 0,985 GW^ 91% ? Leibstadt BWR 1,190 GW^ 87% ? + Participation en France: Fessenheim, Bugey Total = 3,6 GWø Décision du Conseil Fédéral du 25 mai 2011: on ne construira plus de nouvelle centrale atomique après la fin de vie des centrales existantes TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 20

21 Incinération d ordures Centrale thermique produisant toute l année à la même puissance (car on ne peut pas faire varier la puissance rapidement) (production de base, peu variable) TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 21

22 Les centrales hydrauliques Suisses: 3 types les centrales hydrauliques peuvent produire d avantage ou moins d énergie dans un temps très court, et servent à stabiliser le réseau centrales au fil de l eau puissance de base, dépendant des saisons Laufenburg centrales d accumulation alimentées par sources centrales à accumulation pompage-turbinage Grand Dixence «réserve» TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 22 «batterie» Nant de Drance

23 La puissance des centrales au fil de l eau varie production effective production prévue jusqu à 30% de différence d une année à l autre, et 50% de variation dans l année TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 23

24 Barrages de montagne 100 Füllungsgrad - Degré de remplissage in % - en % J F M A M J J A S O N D Les barrages sont presque vides en avril et débordent presque en septembre TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 24 source: BfE

25 Puissance électrique moyenne et de crête en Suisse (2011) printemps été automne hiver crête puissance de régulation cette surface vaut 4,3 Mio Fr TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 25 puissance de bande

26 En 2010, c était différent avons-nous épargné 2 GW? printemps été automne hiver TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 26

27 Il faut considérer importations et exportations (2011) TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 27

28 En 2010, c était différent TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 28

29 Heureusement, il existe les barrages de montagne Pour fournir la différence entre la production et la consommation C est une source d énergie que l on peut activer quand il le faut. Comment font nos voisins qui n ont pas de barrages de montagne? TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 29

30 Par exemple, la France lac supérieur usine lac inférieur Les deux lacs sont artificiels et le lac d en haut n est pas alimenté par la pluie. Cette centrale est un accumulateur: elle pompe de l eau du lac inférieur au lac supérieur quand l électricité est bon marché et la turbine quand elle est chère. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 30

31 Pompage d accumulation n est pas source d énergie Cette centrale d accumulation est alimentée par les torrents et le lac inférieur. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 31

32 La Suisse, plaque tournante de l électricité en Europe ,1 0, autres pays hiver 2,8 1,1 8 0,16 0,13 Export net: 2011: 0,2 GW 2009: 0.2 GW 2005: 0.8 GW Export solde (hiver): 2009: 0,48 GW 2009: 0.49 GW 2005: 0.32 GW 2,7 1,2 TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 32 Le courant qui transite à travers la Suisse atteint la moitié de sa consommation. Quelle: BfE

33 Situation actuelle La Suisse ne produit que 60% de son électricité (15% de son énergie) Elle importe tout le reste (uranium, pétrole, gas ). Pour sortir du nucléaire, il faut pouvoir produire en moyenne 3,5 GW (ou les épargner) D où peut-on tirer cette énergie? TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 33

34 Développer l hydraulique? un barrage de 100 m de haut à Saint Maurice, utilisant le Rhône avec 1000 m 3 /s produirait 1 gigawatt. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 34 projet Wallis 2000 du Tages-Anzeiger

35 Mais l hydraulique a ses limites Il reste qu à peu près 5% d hydraulique non exploité en Suisse. Le tourisme et les protecteurs de l environnement s opposent à l exploitation. La quantité d énergie hydraulique est limitée par la quantité de pluie et de neige. Il ne tombe pas plus de pluie sur la Suisse que la somme des débits du Rhône à Genève, du Rhin à Bâle, de l Inn à Scuol et du Ticino à Locarno. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 35

36 Le soleil en Suisse? Le soleil qui tombe sur la Suisse pourrait fournir plusieurs fois notre consommation. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 36

37 Le soleil brille mais pas tout le temps P crête P moyenne Energie = surface jaune 6h 12h 18h 0h 6h 12h 18h 0h 6h La puissance de crête est à midi en été 1000 W^ par mètre carré. La puissance moyenne est l énergie reçue par mètre carré pendant une année. Au Sahara, la puissance moyenne du soleil sur l année est ¼ de la puissance de crête. En Suisse, la puissance moyenne du soleil est 1/8 à 1/10 de la puissance de crête car: - il y a des saisons avec des jours courts en hiver et des jours long en été, mais avec peu de soleil au matin et au soir - il y a des nuages, du brouillard et de l humidité. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 37

38 puissance (30 panneaux) [Watt] Ensoleillement à Baden heure janvier août décembre TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 38 Source: ABB

39 L ensoleillement en Suisse se mesure en Wø/m 2 sur l année W/m Wø/m 2 (Zurich) 150 Wø/m 2 (Lausanne) 167 Wø/m 2 (Coire) 204 Wø/m 2 (St Moritz et Valais du sud) mais les agglomérations se trouvent là où il y a le moins de soleil TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 39 source:

40 Combien peut-on récolter au soleil? ensoleillement rendement par surface Les cellules ont au plus 20% d efficacité et occupent 50% de la surface du sol, donc nous comptons avec 10 % de rendement total sur la surface W par mètre carré sur les montagnes du Valais (Portes du Soleil ) - 15 W par mètre carré à Lausanne - 13 W par mètre carré à Zurich (en fait moins pour diverses raisons) TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 40 source: Si polycritallin, Häberlin: 19,5%

41 Combien de surface pour remplacer l énergie de la centrale atomique de Gösgen? Avec 10 Wø / m 2, il faut pour 1 GWø: = 100 km 2 de toits: l ensemble des toits adéquats de la Suisse (par comparaison: Lac de Neuchâtel: 217,9 km 2 ) = 2000 km d autoroutes de 50 m de large sur le plateau Avec 20 Wø / m 2, il faut 50 km 2 au Valais en montagne TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 41

42 50 km 2 de photovoltaïque au Valais pour produire 1 GW? 7 km 7 km possible en tapissant les flancs sud - avec une crête de 8 GW^ TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 42

43 Lausanne, cadastre des toits Avec 8,3 millions de mètres carrés, on obtiendrait 88 MW de puissance électrique moyenne Source: Etienne Roy, Romande énergie, 2012, rendement de surface 10% TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 43

44 Exemple avec 10% de puissance solaire moyenne printemps été automne hiver solaire solaire solaire solaire Si le photovoltaïque produisait seulement 10% de l énergie annuelle, il produirait 100% en été à midi, mais presque rien en hiver. Aujourd hui, la consommation varie de 1 à 2, mais la production solaire varie de 1 à 10. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 44

45 Compenser la variabilité du soleil Même si la production solaire a son pic lors du maximum de consommation à midi, elle ne peut produire l énergie du pic du soir, ni celle de la nuit. De plus, le pic de midi est aléatoire, il y a rarement plusieurs jours de suite sans nuages. Il faut recourir au stockage journalier ou hebdomadaire du surplus d énergie Cela soulève deux questions: 1) est-ce que toute la production peut être emmagasinée? non, si la pointe dépasse la capacité du réseau. Si le solaire dépasse 10% de la production énergétique, il faut écrêter et débrancher les panneaux solaires si l on ne peut consommer ou emmagasiner sur place. Le coût du kwh augmente. 2) combien coûte l emmagasinement de l énergie? d envoyer l électricité à un barrage de montagne pour la retransformer sur demande double facilement le prix du kwh. Les batteries à domicile de forte capacité coûtent cher. Serait-il alors meilleur marché de faire tourner des turbines à gaz? Une question de politique. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 45

46 Le vrai problème est le stockage saisonnier Que faire des excédents en été et comment couvrir les besoins en hiver? Variations jour-nuit: on peut utiliser l excédent pour pomper dans les barrages à accumulation jusqu à ce que ceux-ci soient remplis. Mais d où prendre l énergie en hiver? La grande Dixence serait vide en 20 jours si elle produisait tout le temps. Il n y a simplement pas assez d eau. Il n existe pas de solution technique aujourd hui pour le stockage saisonnier. Grande Dixence (1 GW^) TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 46 Nant de Drance

47 El le vent? La Suisse n est pas un pays à vent comme la Mer du Nord. Le vent ne peut fournir que quelques 5% de l électricité consommée en (potentiel exploitable à peu près 171 MWø, avec 400 turbines de 3 MW^) * TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 47 *Source: WWF, BfE

48 Où mettre les éoliennes? A part quelques sites très favorables comme Martigny, il y a peu d endroits adéquats. Le tourisme et les organisations de protection du paysage s opposent aux éoliennes sur les hauteurs, là elles sont le plus intéressantes. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 48

49 Fluctuations du vent Le vent est plus avantageux que le soleil car la relation de moyenne à crête est de 1:6 (1:3 en Mer du Nord, mais pas en Suisse) TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 49

50 Pompage-turbinage en Suisse Le pompage-turbinage est adéquat pour la compensation journalière, et non saisonnière. Site Canton Propriétaire Puissance [GW^] Capacité Vidé en Nant de Drance VS Alpiq/SBB 0, GWh 1,5 jour Sambucco TI Maggia KW 0,960? Val d Ambra TI AET 0,070 Verzasca II TI Verzasca SA 0,300 Grimsel III BE KWO / BKW 0,600 7,5 jours Linth-Limmern GL AXPO 1, GWh 7,3 jours Argessa VS Ergisch, AXPO 0,180 Puschlav / Lago Bianco GR Rätia Energie 1,000 Total 4,6 source: SES TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 50

51 Combien faut-il de stockage pour le soleil et le vent? capacité de stockage [GWh] % soleil, 20% vent 25% soleil, 75% vent Nant de Drance = 22 GWh % 10% 20% 30% 40% 50% proportion de soleil et vent du total [%] Tant que la part de soleil et de vent reste en dessous de 10%, il n y a pas besoin de stockage, mais au-dessus, les coûts de stockage dépassent les coûts de production. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 51 source: ABB

52 Le plan à court terme: 2050 Il faut remplacer la production des centrales atomiques au fur et à mesure qu elles seront fermées. La surface disponible en Suisse est suffisante pour produire en solaire l énergie que ces centrales produisaient, mais au prix d une grande variation de production. Il faudrait grandement étendre les barrages à accumulation pour compenser les variations journalières. il n existe pas de solution pour accumuler l énergie en été pour la dépenser en hiver. Il ne fait pas sens de produire plus de 10% de l énergie totale par le soleil (Swissolar prétend: 20%). Il n y a pas assez de vent en Suisse pour couvrir ne serait-ce que 5% de la consommation (Swiss-éole prétend: 10%). L hydraulique ne peut contribuer que 5% de plus. Il manque donc plus de 20% Et il faut les obtenir en 10 ans. Que faire? TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 52

53 La Suisse doit importer Si la Suisse veut sortir du nucléaire, elle doit importer son courant durant l hiver. Il serait hypocrite d importer du courant atomique français. Il serait stupide de construire des centrales à gaz en Suisse, car il est plus économique d importer du courant que de pomper du gaz sur des milliers de kilomètres. Du point de vue du climat, il est encore plus stupide d importer du courant provenatn de centrales à lignite. Pour être conséquent, il faut importer le courant solaire et éolien. Mais d où? TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 53

54 Toits solaires Suisses contre centrales solaires au Maghreb Durée du jour 2, intensité 3, régularité Source DESERTEC Foundation il est 6 fois plus intéressant de construire une centrale solaire au Maghreb qu en Suisse TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 54

55 A long terme, il n y a pas d alternative L énergie solaire se récoltera à grande échelle source: DESERTEC Foundation TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 55

56 Centrales solaires en Espagne? produit en moyenne 50 MW, mais aussi la nuit! Car le stockage se fait de manière thermique (sels fondus et turbines à vapeur) c est donc de l énergie de base! TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 56

57 Desertec? Source: DESERTEC Foundation Le Sahara peut subvenir à l ensemble de la consommation du monde. les crêtes sont cassées par les fuseaux horaires. TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 57

58 Electricité sans frontières Le vent de la mer parc éolien en Mer du Nord TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 58

59 Le vent = la mer La source d énergie nouvelle la moins chère Quelle: DESERTEC Foundation TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 59

60 Vent et population en Europe vitesse du vent densité de population le vent produit loin des centres de consommation TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 60

61 Les centrales hydrauliques en Europe Le pompage-turbinage pour combler les variations Quelle: DESERTEC Foundation TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 61

62 Les autoroutes de l électricité Lignes à haute tension à courant continu Les routes cantonales de Suisse (réseau de Swissgrid en courant alternatif 50 Hz): surchargé déjà aujourd hui TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 62

63 Le plus grand parc éolien d Europe au large (pour 2013) Mer du Nord cable de 160 km ± 300 kv DC 800 MW TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 63

64 Overlay-Grid en Allemagne 2022 «L autoroute du courant» Hamburg Nürnberg +/- 400 kv DC 4 GW, 580 km Magdeburg Mannheim +/- 400 kv DC 2 GW, 650 km Essen Stuttgart +/- 400 kv DC 2 GW, 430 km Câbles le long des autoroutes et lignes de chemin de fer Investissions: 20 Milliards Nürnberg München +/- 400 kv DC 4 GW, 280 km Quelle: 9. Cigre / Cired TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 64

65 Les énergies renouvelables en Europe: des changements et des investissions massifs Scandinavie: centrales hydrauliques Mer du Nord: 25 GW de vent La Suisse sera-t-elle la plaque tournante ou sera-t-elle contournée? Alpes: pompageturbinage Afrique du Nord centrales solaires Quelle: DG Energy, European Commission TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 65

66 Transporter l électricité sur de longues distances Oui, mais par courant continu! Lignes à haute tension Pertes du courant alternatif: 6% 7% par 1000 km Pertes du courant continu: 2,5% 3% Perte d un gazoduc: 5..10% par 1000 km Cables câbles sous-marins distance maximum avec courant alternatif: km, Seul le courant continu permet de traverser la Méditerranée ou la Mer du Nord TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 66

67 Cables sous-terrains Les nouveaux isolants diminuent leur taille Distance d isolation à 380 kv: 3 cm Image: Brugg Cables TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 67

68 Le plus long cable sous-marin du monde (En service depuis 2008) Cable de 580 km 3.7% pertes ± 500 kv DC 700 MW TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 68

69 La technologie des semiconducteurs La Suisse est à la pointe des convertisseurs de courant le restera-t-elle? TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 69

70 Les réseaux de communication (Smart grids) transmission sous-marine éoliennes conduites à distance ajuster la demande à l offre générateurs distribués commandés à distance équilibrer la production par le stockage centrales solaires conduites à distance gestion des émissions bourse aux émissions mesure des émission Une ligne de transmission de données longe chaque ligne électrique TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 70

71 Smart grids: Intégration des flux d énergie et de données Mesure Commande (p.ex. déconnecter) Grands générateurs 1 Haute tension, transmission, >110 kv, réseau maillé 2 Moyenne tension distribution, 6-35 kv, réseau radial 3 Basse tension distribution, <1000 V, réseau en arbre commande de tarif génération à petite échelle Producteurs indépendants Transmission system operator Distribution system operator 1 sous-station HT /THT MW (~ foyers) 2 sous-station HT / MV 100 kw 10 MW (~ 1000 foyers) 3 Point de connexion de foyer (< 10 kw) 4 Basse tension, niveau domestique Consumer 4 Appareils ménagers (> 5 kw) 5 Appareils ménagers (< 5 kw) 5 Niveau d appareils TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 71

72 Pour réaliser ce plan, il faut développer les technologies production transmission économies éoliennes réseau industries ouvrages cables moteurs semiconducteurs centres de conduite mobilité TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 72

73 Qui réalisera ce plan? L approvisionnement en énergie sera le grand défi des prochaines 40 années. La Suisse devra soutenir une population de 10 millions sur une surface de km2, en préservant ses paysages et son mode de vie. Cela n ira qu en développant la production à l étranger et les technologies de transport d électricité. Seuls les ingénieurs permettrons de créer la technologie de production, accumulation, transmission et distribution. Serez-vous de ceux là? TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 73

74 Qui travaille aux réseaux de demain? Physique Electrotechnique Informatique Télécommunications Ecole d ingénieurs Université X X X X X ETH / EPFL X X X X TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 74

75 Quel bagage? Curiosité Volonté d apprendre Bases de physique Bases mathématiques Programmation Travail systématique Expérimentation Langues Sens critique je veux comprendre le monde je sais que mon savoir est volatil je décris le monde je modèle le monde pensée structurée. je planifie. j essaie pour avancer je parle la langue de mes collègues et clients ce qui vaut aujourd hui sera faux demain TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 75

76 Mon exemple Des travaux de recherche fascinants, mais l oncle Picsou doit en avoir pour son argent... TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 76

77 Questions? TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 77

78 TecDay Gymnase du Bugnon, Lausanne 78