Réalités de la transition vers les énergies renouvelables Professeur Marcel Lacroix Faculté de génie Université de Sherbrooke

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1 Réalités de la transition vers les énergies renouvelables Professeur Marcel Lacroix Faculté de génie Université de Sherbrooke Marcel Lacroix 1

2 Énergies renouvelables Hydroélectricité. Solaire photovoltaïque. Solaire thermique. Éolienne. Biomasse. Géothermie. Océans, marées et vagues. Marcel Lacroix 2

3 Cinq réalités incontournables Marcel Lacroix 3

4 1. Ampleur de la transition Marcel Lacroix 4

5 Échelle de temps En 1850, 85% de l approvisionnement mondial en énergie primaire provient de la biomasse. En 2006, 85% de l approvisionnement mondial en énergie primaire provient des combustibles fossiles. Marcel Lacroix 5

6 Industrie pétrolière en un siècle Gisements exploités dans > 100 pays. ~ super pétroliers. ~ km de pipelines. Traitement de ~ 30 milliards de barils de liquides et de gaz chaque année. Investissements de milliards $US. Marcel Lacroix 6

7 Pénétration du marché Source Pénétration Pénétration Pétrole 10% en 50 ans ( ) 25% en 80 ans ( ) Gaz naturel idem idem Hydroélectricité 50% de la production mondiale ( ) 17% de la production mondiale en 2006 Nucléaire 10% de la production en 27 ans ( ) 16% de la production électricité en 2006

8 Inertie Principaux systèmes de conversion d énergie reposent toujours sur des technologies développées avant 1940 Turbine hydraulique, turbine à vapeur, induction électromagnétique et moteur à combustion interne: 19 ième siècle. Turbine à gaz et nucléaire: 20 ième siècle. Marcel Lacroix 8

9 Énergies renouvelables monde* *Renewables Information 2009, IEA OECD Marcel Lacroix 9

10 Énergies renouvelables OCDE* *Renewables Information 2009, IEA OECD Marcel Lacroix 10

11 2. Densité d énergie Marcel Lacroix 11

12 Densité d énergie Forme/Source Maîtrise Pouvoir Atomes (années) (MJ/kg) (C/H) Bois (s) ~10 5 ~ 12 9,00 Charbon (s) ~10 3 ~ 24 1,63 C 12 H 26(l) diesel ~10 2 ~ 45 0,46 C 8 H 18(l) essence ~10 2 ~ 47 0,44 CH 4(g) ~10 1 ~ 55 0,25 H 2(g) ~10 1 ~ 141 0,00 Uranium-235 (fission) ~10 1 ~ 80 * Tritium (fusion) avenir ~ 340 * C 2 H 5 OH (l) éthanol ~10 4 ~ 30 0,33

13 3. Densité de puissance Marcel Lacroix 13

14 Densité de puissance Forme/Source Densité(W/m 2 ) Géothermie ~ 0,02 Biomasse ~ 0,5 Éolienne ~ 2-3 Hydro ~ 1-10 Photovoltaïque ~ 5-20 Fossile ~ Nucléaire ~ Tsunami ~

15 4. Intermittence Marcel Lacroix 15

16 Intermittence Forme/source Facteur de capacité Nucléaire ~ 90% Hydro ~ 60% Photovoltaïque ~ 20% Éolienne ~ 20% η T η = P( t) dt / P max 0 T

17 5. Distribution géographique Marcel Lacroix 17

18 Distribution géographique Comme le pétrole, les formes d énergie renouvelable ne sont pas distribuées uniformément sur la planète Hydro. Éolienne. Solaire. Biomasse. Marcel Lacroix 18

19 Comment le Québec se compare-t-il? Marcel Lacroix 19

20 Consommation d énergie au Québec en 2006* Totale** Électricité Pétrole 41 x 10 6 tep 192,7 TWh 17,3 x 10 9 l Gaz naturel 5,6 x 10 9 m 3 Charbon + coke 550 x 10 6 kg Biomasse 3,8 x 10 6 tep *Ministère des Ressources Naturelles et de la Faune ** Monde: ~ 12 x 10 9 tep

21 Consommation d énergie au Québec par habitant et par jour en 2006 (kwh/habitant-jour*) Totale ~ 174 Électricité ~ 70 Pétrole ~ 64 Gaz naturel ~ 22 Charbon + coke ~ 1 Biomasse ~ 16 *Population du Québec: 7,5 millions d habitants

22 IEA OECD en 2006 Pays Énergie totale (kwh/hab.jour) Renouvelable (kwh/hab.jour) Énergie totale/pib (kwh/$us de 2000) Islande (78%) 4,2 Luxembourg (1,4%) 1,9 Canada (15,6%) 3,7 USA (4,9%) 2,3 Suède (29%) 1,9 Québec (47%) 2,3 France (6,6%) 2,0 Allemagne (6,0%) 2,0 Danemark (15,2%) 1,3 Suisse (15,7%) 1,1 Turquie 41 5 (12,2%) 3,0 22

23 Pays Énergie totale (kwh/hab.jour) IDH Islande 436 0,969 Luxembourg 290 0,960 Canada 263 0,966 Suède 176 0,963 France 135 0,961 Suisse 115 0,960 Togo 10,3 0,499 Éthiopie 9,7 0,414 R.D. Congo 9,4 0,389 Érythrée 5,6 0,472 Bangladesh 5,5 0,543 Chasseur ~ 10 5 ans ~ 5 - Données IEA OECD et UNO en

24 Consommation d énergie (kwh/habitant-jour)* Période Société A B C D Total ans primitive ans chasseur ans agriculture primaire agriculture avancée industrielle technologique A:alimentation; B:chauffage central; C:industrie et agriculture; D:transport. *P. Kruger, Alternative Energy Resources, 2006 M. Lacroix Introduction 24

25 Millions de gens sans électricité* *30 Key Energy Trends 2003 IEA-OECD M. Lacroix Introduction 25

26 C est la faute aux combustibles fossiles Marcel Lacroix 26

27 Bienfaits 1. Services énergétiques de qualité inégalée dans l histoire (mécanique, chaleur et éclairage). 2. Abondance et variété des aliments santé. 3. Urbanisation éducation et culture. 4. Mobilité liberté, échanges, 5. Accès à l information démocratisation du savoir démocraties.

28 Méfaits 1. Accroissement des inégalités entre les états riches et pauvres. 2. Impacts sur l environnement.

29 Barrières et menaces à la transition vers les énergies renouvelables au Québec Marcel Lacroix 29

30 Barrières et Menaces 1. Hydroélectricité. 2. Étapes à franchir: R&D Démonstration Déploiement Commercialisation. 3. Crédibilité des porte-parole? Attentes des citoyens? Promesses des entrepreneurs? Engagement des politiques? Marcel Lacroix 30

31 Conclusions 1. L impact de la transition vers des énergies renouvelables se mesure en décennies et non en quelques années. 2. Les énergies renouvelables dans les pays riches: une niche. 3. Les énergies renouvelables dans les pays pauvres: une nécessité. Marcel Lacroix 31

32 Potentiel d amélioration M. Lacroix Énergie au quotidien 32

33 33

34 Réfléchi ~ 100 W/m 2 Absorbé ~ 70 W/m2 4πr 2 πr W/m W/m 2 r Insolation moyenne résultante ~ 170 W/m 2

35 Effet du pouvoir calorifique croissant des combustibles et NON de l efficacité énergétique D.G. Ockwell, Energy Policy, 36 (2008) M. Lacroix Introduction 35

36 Paradoxe de Jevons (ou l effet rebond) Toute amélioration de l efficacité énergétique finit par faire croître la consommation d énergie (Stanley Jevons, The coal question, 1865). Marcel Lacroix 36

37 Exemple: Éclairage* Année Efficacité relative Prix par lumen Consommation Lumen*heure par habitant PIB/habitant De la lampe à huile en1800 à la lampe électrique en 2000, l efficacité relative a été multipliée par ~ 700. La consommation d énergie a toutefois été multipliée par ~ 6500! *Fouquet & Pearson, Energy Journal, 27 (1), , 2006 Marcel Lacroix 37