Energies renouvelables

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Coralie Bertrand
il y a 6 ans
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1 Energies renouvelables -Hydroélectrique -- Biomasse, Bois énergie, Biogaz, Biocarburants, pile à combustible - Éolien - Solaire -- Géothermie

5 Pollution en NO2

6 Hydroélectricité: moyen de stockage de l énergie moyen de régulation de l hydrologie, contrôle des inondations, irrigation...

7 La biomasse, combustion (n augmente pas le CO2) distillation betterave, canne à sucre, blé, substances chimiques, alcools, biogaz etc. huiles, colza, tournesol etc. fournissent des carburants bio (fisc)

8 La pile à combustible: production directe d électricité électrochimique, sans restriction de Carnot Découverte en Le combustible est fourni en continu à la différence des piles traditionnelles (pile au Zinc, Li etc.) Des bus à pile apparaissent dans les rues européennes depuis le premier lancé dans les rues de Madrid en mai 2003, d'autres sont apparus à Stuttgart, Hambourg, Barcelone, Porto, Stockholm, et Londres en juin D'autres véhicules circulent ou vont circuler dans des universités américaines et au Japon. On teste des utilisations domestiques (portables...)

13 Energie Eolienne

14 Energie éolienne Rendement 12 à, 30% de l énergie du vent (théorique 60%+ irrégularité du vent, limites d utilisation etc.) Une éolienne de 2500 kw - hauteur de la tour : 80 m - longueur de pales : 38,8 m - surface balayée : 5000 m2 - vent de démarrage : 4 m/s - vent d'arrêt : 25 m/s - poids de la nacelle : 83 tonnes ( rotor - moyeu: 36 t.) -poids de la tour : 180 tonnes -Production annuelle : jusqu'à 3 millions de kwh, soit environ la consommation de 700 foyers.

15 Equipement fin 2000, environ MW Allemagne (2 874 MW), Danemark (1 450 MW), Espagne (834 MW) États-Unis (1 952 MW), Inde (968 MW) France: (meilleur gisement d Europe) 30 MW , projet Eole : 500 MW en

19 Energie solaire Flux incident au niveau de la Terre: ϕ = L s 4π d 2 = = 1,4 4π ( kw/m2 2 ) Φ = ϕ π R 2 = kw consommation mondiale kw En un an : W = ϕ π R 2 1 an = j - 30% réfléchie - 23 % cycle évaporation-précipitation de l eau - 1% cycle du carbone, synthèse chlorophyllienne Reste 46% absorbé par l air, les continents, les océans GTep/an 6000 fois la consommation d énergie primaire mondiale! => On devrait pouvoir en prélever quelques 10-4 pour bien vivre!

21 - Variations saisonnières, climatiques en moyenne en surface 235 W/m 2 ( maximum 1 kw /m 2 ) - Coût et rendement de la technologie - Durée de vie et maintenance des installations (le reste est gratuit) - On doit adapter la technologie au but recherché, quel type d énergie? à quelle température? quelle quantité, à quelle puissance?

22 Applications thermiques à basse température Dispositif de base: capteur à effet de serre. Face avant transparente au rayonnement visible et du proche infrarouge (énergie solaire directe ou diffuse) opaque au rayonnement infrarouge lointain émis par l absorbeur. Eau entrante froide, l appoint éventuel est fourni ensuite

26 Rendements moyens annuels de l ordre de 30 à 40 %, productivité annuelle moyenne de 300 à 600 kwh/m2 (respectivement dans le nord et le sud de la France). Chauffage par «plancher solaire direct» à 25 (apport du solaire 40 à 60%) Eau sanitaire: on ajoute un chauffage d appoint jusqu à 65 (inutile l été dans les régions ensoleillées) L enveloppe d un bâtiment est un capteur solaire potentiel, qui maximise les «apports solaires gratuits» (par les fenêtres ou des espaces tampons comme les vérandas). Notion «d architecture solaire» ou «architecture bioclimatique» Dispositifs tout à fait rentables tant pour les particuliers que pour des équipements collectifs, écoles, ateliers, magasins etc.

27 Applications thermiques à moyenne et haute température Il existe toute une panoplie de capteurs et de procédés solaires adaptés à la fourniture de chaleur à moyenne température (de 90 à 200 ) Applications spécifiques: production de froid, climatisation procédés industriels: dessalement de l eau de mer, production de vapeur la concurrence des énergies conventionnelles à faible coût ne leur a pas permis pour le moment de dépasser le stade de projets de démonstration. La production d électricité constitue un débouché stratégique Centrales solaires thermodynamiques, où une «chaudière solaire» constitue la source chaude (soumise au rendement de Carnot). Centrales de petite puissance (quelques dizaines à quelques centaines de kilowatts, par exemple celle de 100 kw à Vignola, en Corse, 1980) n ont pas trouvé de débouchés en raison de leur faible rendement et de la concurrence de la filière photovoltaïque.

29 Le solaire photovoltaïque Les photopiles : matériaux semi-conducteurs qui transforment directement la lumière solaire en électricité. Dans 2 couches de Silicium dopé les photons d énergie supérieure au gap, portent les électrons de liaison dans la bande de valence. Le silicium dopé (jonction n-p ) joue le rôle de clapet anti-retour (diode). (visible 2 ev > gap). Une tension apparaît donc en présence de lumière aux bornes de la photopile. Si l'on ferme le circuit à l'aide d'une lampe, d'un moteur, etc. le courant circule. La tension est peu variable; le courant est quasi proportionnel à l énergie lumineuse reçue. Cellules en série (tension nominale de V) encapsulées entre deux couches de verres

31 Très peu sensible aux conditions climatiques (nuages)

33 Le silicium cristallin (mono ou poly) technologie éprouvée et robuste (espérance de vie : 30 ans), rendement est de l'ordre de 13 %. Cellules adaptées à des puissances de quelques centaines de watts à quelques dizaines de kilowatts. Elles représentent près de 80 % de la production mondiale en Prix élevé, ne cesse de baisser (surtout polycristallin) Silicium amorphe Meilleur marché que silicium cristallin. Les cellules amorphes utilisées lorsque peu d électricité est nécessaire (alimentation des montres, calculatrices, luminaires de secours). Souvent utilisées là où un fort échauffement des modules est nécessaire. Rendement est de plus de 2 fois inférieur à celui du silicium cristallin. Les cellules en silicium amorphe sont de moins en moins utilisées.

34 Environnement: très bien lors de l exploitation - attention au CO2 lors de la fabrication

36 Coût : Un module (durée de vie de 30 ans) compense en moins de 5 ans l'énergie dépensée pour sa fabrication. Puissances faibles Très gros intérêt pour de «faibles» besoins locaux Un kit solaire composé de 1 panneau 100 We, un régulateur et une batterie de stockage revient à environ 1300 TTC. Prix énorme dans un pays en développement: à subventionner C est globalement beaucoup moins cher que de se raccorder à un réseau électrique (après l avoir construit)!

40 La maison solaire

44 Le plus gros problème: la surface nécessaire à 250 kw/m 2 et avec un rendement de 13% 32,5 GW nécessitent km 2 soit 2 départements français entiers recouverts de panneaux solaires! Place à l imagination! et à une solidarité internationale accrue

47 La géothermie La puissance totale du flux géothermique, pour toute la surface de la Terre, est équivalente à kw (c est à peu près l ordre de grandeur de toute l énergie produite industriellement par l homme). Les ressources géothermales de "basse énergie" ont une température comprise entre 30 et 150 C. On les trouve à une profondeur moyenne de à m dans des formations rocheuses et perméables remplies d'eau. Eau thermale utilisée depuis 1900 pour se chauffer (localisé) Chauffage de bâtiments agricoles, de routes etc.

48 La géothermie La puissance totale du flux géothermique, pour toute la surface de la Terre, est équivalente à kw (c est à peu près l ordre de grandeur de toute l énergie produite industriellement par l homme). Les ressources géothermales de "basse énergie" ont une température comprise entre 30 et 150 C. On les trouve à une profondeur moyenne de à m dans des formations rocheuses et perméables remplies d'eau. Eau thermale utilisée depuis 1900 pour se chauffer (localisé) Chauffage de bâtiments agricoles, de routes etc.

52 La géothermie haute énergie Gisements de vapeur sèche ou humide (mélange eau + vapeur) à des températures supérieures à 200, en général à des profondeurs de 1500 à 3000 m dans des zones de volcanisme ou de frontières de plaques où la géothermie est intense. Se trouve parfois à quelques centaines de mètres dans les zones limites de plaques. Par exemple, l'usine de Bouillante en Guadeloupe pompe l'eau et la vapeur chauffée à 240 C par le Volcan de la Soufrière pour produire de l'électricité. Production binaire d'électricité géothermique: l'eau des nappes aquifères chauffe un fluide intermédiaire (isobutane, isopentane ammoniac) qui se vaporise à une température inférieure à celle de la nappe puis va dans une turbine.

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