Réalités de la transition vers les énergies renouvelables Professeur Marcel Lacroix Faculté de génie Université de Sherbrooke
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- Jean-Christophe Bédard
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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 10 3 Puissance humaine et animale Masse/Puissance (g/w) Machine à vapeur Moteur à combustion interne Turbine à gaz Marcel Lacroix 9
10 Énergies renouvelables monde* Énergie renouvelable dans le monde en 2007: 12,4% Biomasse Hydro Vent Solaire/marée Géothermie *Renewables Information 2009, IEA OECD Marcel Lacroix 10
11 Énergies renouvelables OCDE* Énergie renouvelable dans l'ocde en 2007: 6,5% Biomasse Hydro Vent Solaire/marée Géothermie *Renewables Information 2009, IEA OECD Marcel Lacroix 11
12 2. Densité d énergie Marcel Lacroix 12
13 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
14 10 6 Densité d énergie (kj/kg) Batteries Li-ion, NaS, NiCd Pb-acide Bandes élastiques Ressorts mécaniques Hydrogène liquide Gaz naturel liquéfié Réservoirs de pétrole Piles de charbon Biomasse solide Piles à combustible Stockage hydraulique Surface (m 2 ) Marcel Lacroix 14
15 3. Densité de puissance Marcel Lacroix 15
16 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 ~
17 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
18 Densité de puissance: Inadéquation besoins réels et E.R. Densité de puissance (W/m 2 ) Gratte- ciels Maisons Photovoltaïque Industrie Vent Biomasse Raffineries, aciéries Vent Villes Surface (m 2 ) Marcel Lacroix 18
19 4. Intermittence Marcel Lacroix 19
20 Intermittence Forme/source Facteur de capacité Nucléaire ~ 90% Hydro ~ 60% Photovoltaïque ~ 20% Éolienne ~ 20% η T η = P( t) dt / P max 0 T
21 5. Distribution géographique Marcel Lacroix 21
22 Distribution géographique Comme le pétrole, les formes d énergie renouvelable ne sont pas distribuées uniformément sur la planète Hydro: cours d eau. Éolienne: vent. Solaire: ensoleillement. Biomasse: forêts et chaudières. Marcel Lacroix 22
23 Comment le Québec se compare-t-il? Marcel Lacroix 23
24 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: ~ x 10 6 tep
25 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
26 IEA OECD en 2006 Pays Énergie totale (kwh/hab.jour) Énergie Renouvelable Islande % Luxembourg 323 1% Canada % USA 251 5% Suède % Québec % France 140 7% Allemagne 133 6% Danemark % Suisse % Turquie 38 12% 26
27 83 g CO 2 par kwh électricité Marcel Lacroix 27
28 87 g CO 2 par kwh électricité Marcel Lacroix 28
29 220 g CO 2 par kwh électricité Marcel Lacroix 29
30 601 g CO 2 par kwh électricité Marcel Lacroix 30
31 881 g CO 2 par kwh électricité Marcel Lacroix 31
32 Méfaits de ne pas maîtriser les combustibles fossiles 1. Impacts sur l environnement. 2. Accroissement des inégalités entre les états riches et pauvres.
33 Dégradation de l environnement M. Lacroix Énergie au quotidien 33
34 Tonnes CO 2 /habitant*année 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Émissions de CO 2 en 2004 (130 pays) USA Kuwait UAE Danemark Canada Islande Suisse France Consommation kwh/(hab*jour) Marcel Lacroix 34
35 Tonnes CO 2 /1000 $ US ,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Ouzbékistan Suisse Intensité du carbone en 2004 (130 pays) France Trinidad Tobago Canada USA Consommation kwh/(hab*jour) Islande Marcel Lacroix 35
36 Tonnes CO 2 /tep 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 Algérie Estonie Intensité du carbone en 2004 (130 pays) Kuwait 1,00 0,00 Canada Islande Suisse France Consommation kwh/(hab*jour) Marcel Lacroix 36
37 Pourcentage Tanzanie Nigéria Ouzbékistan Population vivant avec moins de 2 $ US par jour (130 pays) Consommation kwh/(hab*jour) Turkménistan Marcel Lacroix 37
38 Décès Mortalité chez les enfants de moins de 5 ans par 1000 habitants (130 pays) Nigéria Turkménistan Consommation kwh/(hab*jour) Marcel Lacroix 38
39 Marcel Lacroix 39
40 Bienfaits de la maîtrise des combustibles fossiles 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 et démocraties.
41 Pays Énergie totale (kwh/hab.jour) IDH Islande 389 0,969 Luxembourg 323 0,960 Canada 270 0,966 Suède 184 0,963 France 140 0,961 Suisse 115 0,960 Togo 10,4 0,499 Éthiopie 9,7 0,414 R.D. Congo 9,4 0,389 Érythrée 5,6 0,472 Bangladesh 5,4 0,543 Chasseur ~ 10 5 ans ~ 5 - Données IEA OECD et UNDP en
42 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 42
43 1 Cuba 0,8 USA Canada Islande IDH 0,6 0,4 0,2 Nigeria R.D.Congo Mozambique France Trinidad Tobago Indice de Développement Humain (130 pays) Consommation kwh/(hab*jour) Introduction 43
44 Années Zambie France Afrique du Sud Canada Trinidad Tobago Espérance de vie (130 pays) Consommation kwh/(hab*jour) Islande Marcel Lacroix 44
45 kwh/$ US ,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 Nigéria Tunisie R.D. Congo Mozambique Ouzbékistan Turkménistan France Intensité énergétique (130 pays) Canada Trinidad Tobago USA Islande Luxembourg Consommation kwh/(hab*jour) Marcel Lacroix 45
46 Barrières et menaces à la transition vers les énergies renouvelables au Québec Marcel Lacroix 46
47 Barrières et Menaces 1. Hydroélectricité. 2. Économie. 3. Étapes incontournables: R&D Démonstration Déploiement Commercialisation. 4. Crédibilité des acteurs, attentes des consommateurs, promesses des entrepreneurs et engagement de tous. Marcel Lacroix 47
48 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 48
49 Potentiel d amélioration Thermodynamique Technologique Réalisable Économique M. Lacroix Énergie au quotidien 49
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