Développer des nouvelles technologies de l'énergie : une nécessité? Pourquoi et comment.

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1 Énergies renouvelables Production éco-responsable Transports innovants Procédés éco-efficients Ressources durables Développer des nouvelles technologies de l'énergie : une nécessité? Pourquoi et comment. INTRODUCTION Patrick-Paul DUVAL

2 Travaux de documentation et réflexion Sujet 1 : Bâtiments durables Sujet 2 : Impacts environnementaux de la production de biocarburants ants G1 Sujet 3 : L'eau pour l'énergie Sujet 4 : L'énergie pour l'eau Sujet 5 : Les barrages hydroélectriques : potentiel sud-am américain Sujet 6 : L'énergie éolienne : état des lieux en Amérique du Sud Sujet 7 : Comment approcher l'indépendance énerg nergétique d une île? Sujet 8 : Quelles énergies pour les campagnes des pays en développement? Sujet 9 : Utilisation du biogaz issu de la méthanisation Sujet 10 : Comment stocker l'énergie électrique Sujet 11 : L'énergie photovoltaïque Sujet 12 : La dépollution des sols Sujet 13 : Surpopulation, croissance et transports Sujet 14 : Problématique des transitions énerg nergétiques 2

3 ENERGIE ET PUISSANCE : DEFINITIONS ET UNITES 3

4 Énergie et puissance : définition et unités L énergie est la grandeur qui permet de caractériser un changement d état dans un système, c'est la traduction d'une modification de l'environnement : Modification de la température (énergie thermique) Modification de la distance entre deux corps qui s attirent ou se repoussent ; de la position d un corps dans un champ (énergie potentielle) Modification de la vitesse (énergie cinétique) Modification de la composition chimique (énergie chimique, combustion) Modification de la composition atomique (énergie nucléaire) Apparition ou disparition d un rayonnement 4

5 Énergie et puissance : définition et unités On ne produit pas de l'énergie, on la transforme... avec une perte : notion de rendement. Unités usuelles en France : le kwh (3,6 MJ), ou le litre de carburant ( 10 kwh) Un Français ais consomme kwh par an 5

6 Énergie et puissance : définition et unités Unités d'énergie : 1 kwh = consommation d'un appareil de 1000 W de puissance fonctionnant pendant 1 h 1kWh = 1km en voiture => L'énergie ne vaut rien actuellement! (un homme consomme 2.5kWh/j) 1 J = 2,710 ⁷ kwh 1 tep = kwh tep : conversions 1 tep = 41,855 GJ, certaines organisations utilisant cette valeur arrondie (par convention) à 42 GJ 1 tep = kwh 1 tep = m3 de gaz (équivalence conventionnelle du point de vue énergétique) 1 tep = 7,33 barils de pétrole (équivalence conventionnelle du point de vue énergétique) Puissance : 1 W = 1 J/s 1 ch = 735,5 W 300 à 400 W = puissance d'un PC 20 à 200 kw = puissance d'une voiture (25 kw = 33 ch) 3 MW = puissance aux roues d'une locomotive diesel 5-10 MW = puissance d'une éolienne en mer 12,2 MW = puissance du TGV Eurostar 900 MW = puissance des + petits réacteurs nucléaires français 1,35 GW = puissance d'une tranche de la centrale nucléaire de Flamanville (EPR) 18,2 GW = puissance du barrage des Trois Gorges en Chine (85GW potentiels) 1 TW = puissance électrique moyenne consommée dans le monde en ,5 TW = puissance totale moyenne consommées dans le monde en à 22 PW = puissance des plus gros lasers (sur 1cm2 et pendant qq10aines de 10-15s) 174 PW = puissance moyenne reçue par la Terre du Soleil 6

7 Énergie et puissance : définition et unités Équivalences des principales formes d éd énergie Une tep correspond à environ 1,5 tonne de charbon de haute qualité, normo-mètres cubes de gaz naturel, ou encore 2,2 tonnes de bois bien sec. Combustibles fossiles : GPL : 1 tonne = 1,095 tep Essence : 1 tonne = 1,048 tep Fioul lourd : 1 tonne = 0,952 tep Coke de pétrole : 1 tonne = 0,762 tep Houille : 1 tonne = 0,619 tep Coke de houille : 1 tonne = 0,667 tep Lignite : 1 tonne = 0,405 tep Bois : 1 stère = 0,147 tep Plaquette forestière : 1 tonne = 0,4 tep Électricit lectricité: Électricité géothermique (1) : 1 MWh = 0,860 tep Électricité nucléaire (2) : 1 MWh = 0,261 tep Électricité fossile ou renouvelable: 1 MWh = 0,086 tep Gaz naturel : 1 MWh PCS (3) = 0,077 tep (1) Le contenu énergétique du MWh est de 0,086 tep, mais pour l électricité d origine géothermique on retient un rendement théorique des centrales de 10 % ; le coefficient d équivalence en énergie primaire est donc de 0,086/0,10 = 0,860 tep. (2) Pour l électricité d origine nucléaire on retient un rendement théorique des centrales de 33 % ; le coefficient d équivalence en énergie primaire est donc de 0,086/0,33 = 0,2606 tep. (3) PCS : Pouvoir calorifique supérieur 7

8 ENERGIE, POPULATION ET CONSOMMATION 8

9 Energie, population et consommation Techniques de l'ingénieur

10 Energie, population et consommation Petit âge glaciaire Optimum climatique âge du bronze Optimum climatique Refroidissement âge du fer

11 Energie, population et consommation 11 Consommation d é d énergie primaire hors biomasse en tep par habitant. Rappel : une tep 42 GJ kwh. Compilation de JM Jancovici (Sources diverses)

12 Energie, population et consommation 12

13 Energie, population et consommation Population x 1000 et énergie x 10 = Donc l'impact sur l'environnement est surtout quantitatif... D'après JM Jancovici 13

14 Energie, population et consommation Population x 1000 et énergie x 10 = Techniques de l'ingénieur

15 Energie, population et consommation L'empreinte écologique comptabilise la demande exercée par les hommes envers les "services écologiques" fournis par la nature. Plus précisément, elle mesure les surfaces biologiquement productives de terre et d eau nécessaires pour produire les ressources qu un individu, une population ou une activité consomme et pour absorber les déchets générés, compte tenu des technologies et de la gestion des ressources en vigueur. Cette surface est exprimée en hectares globaux (hag), c est-à-dire en hectares ayant une productivité égale à la productivité moyenne 15

16 Energie, population et consommation 3.7 billion hab 5 billion toe 6 billion hab 9.2 billion toe 8.2 billion hab 17.0 billion toe toe/hab 1.5 toe/hab 2.0 toe/hab Sources : AIE/BP stat review +11% +27% 16

17 ENERGIE ET EMISSIONS DE GES 17

18 Energie et émissions de GES Demande mondiale d'énergie et émissions de CO2 source: IEA WEO The World Energy Demand should rise by >60% between 2002 and 2030 Fossil fuels should represent the main contribution in the energy mix until 2030 and beyond CO2 emissions at the world level should rise by more than 60% between 2002 et

19 Energie et émissions de GES Une source d énergie primaire est une forme d énergie disponible dans la nature avant toute transformation GIEC-IPCC

20 Energie et émissions de GES Croissance 50 des émissions de CO 2 (Mt) issues des HC billion tonnes Increase of Mt = 45% Increase of 14.3 Gt (55%) Gas Oil Coal Half of the projected Coal increase in emissions Oil comes from new powerstations, Gas mainly using coal & mainly located in China & India 20

21 Energie et émissions de GES Énergies renouvelables 2005 Mtep (1tep = kwh) 21

22 Energie et émissions de GES En France, un kwh électrique produit 90g CO2 Il faut donc, en moyenne, un peu plus de kwh d électricité pour produire une tonne de CO2. Soit environ 1tep. Ailleurs en Europe, un kwh électrique peut produire jusqu'à 400g de CO2 Rappel : 1km en voiture = 1kWh ; objectif<80g/km 22

23 ENERGIES FOSSILES : LA REFERENCE COÛT 23

24 Energies fossiles : la référence coût Evolution du prix du baril (US$ Cst) ) => Les Echos

25 Energies fossiles : la référence coût Energie et PIB Source : Oxford Economics, BP Statistical Review of World Energy

26 Energies fossiles : la référence coût Crude prices and OPEC's spare capacities 140 US$/b Mbbl/j janv-00 juil-00 janv-01 juil-01 janv-02 juil-02 janv-03 Sources : AIE - PLATTS - IFP. Spare Capacities (Right) IPE Brent (Left) juil-03 janv-04 juil-04 janv-05 juil-05 janv-06 juil-06 janv-07 juil-07 janv-08 juil-08 janv

27 LES PREMIERS SIGNAUX D'ALARME 27

28 Les premiers signaux d'alarme Club_Rome_ResNat = connues en 1970 Club_Rome_ResNatIllim Club_Rome_ResNatIllim+ControlPol Club_Rome_ResNatIllim+ControlPol+ProdAgroAccrue 28 MIT, Rapport Meadows - Club de Rome 1968/1972

29 Les premiers signaux d'alarme Club_Rome_ResNatIllim+ControlPol+ProdAgroAccrue+RégulNaiss 29 MIT, Rapport Meadows - Club de Rome 1968/1972

30 Les premiers signaux d'alarme Club_Rome_stabilisation MIT, Rapport Meadows - Club de Rome 1968/

31 Les premiers signaux d'alarme Evolution depuis Meadows 31

32 HC : Projection à Que signifie : «il reste 40 de pétrole»? Source JM Jancovici

33 HC : Projection à Source JM Jancovici

34 HC : Projection à 2050 la mise en place d'un monde avec de moins en moins de pétrole devrait bien être pour tout de suite la mise en place d'un monde avec de moins en moins de pétrole devrait bien être pour tout de suite 34

35 Plan du cours Introduction 1. Bilan énerg nergétique global 2. Prise de conscience et impact sur la technologie 3 et 4. NTE : les technologies Conclusions 35

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