L'avenir énergétique est (100 %) renouvelable: Evolution et potentiel

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1 Rencontres suisses de l'électricité 11 mars 2010 L'avenir énergétique est (100 %) renouvelable: Evolution et potentiel 1. Considérations préliminaires 2. Potentiel des sources renouvelables 3. Potentiel des économies Dr. Nicolas Morel Laboratoire d'énergie solaire et de physique du bâtiment (LESO-PB), EPFL

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3 A. Définition de l'horizon temporel et des buts à atteindre 2050 à 2100 objectifs ambitieux, tenant compte des réalités physiques! prévoir des objectifs intermédiaires (milestones) avec sanctions si pas respectés éviter les horizons temporels irréalistes (par exemple: "diviser la consommation d'énergie par un facteur 2 en 5 ans"!)

4 B. Objectif d'une politique énergétique Recours unique aux énergies renouvelables réserves pollution et réchauffement climatique Pas (ou peu) de restrictions au niveau des prestations aux utilisateurs recours aux techniques avancées encourager les comportements économes!

5 C. Ressources renouvelables prioritaires Accent sur l'énergie solaire: flux d'énergie le plus important domaine (relativement) bien connu

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7 D. Société à 2000 W Consommation moyenne d énergie primaire pour l ensemble de la population mondiale: environ 2000 W par habitant C est ce qui est considéré comme "soutenable" pour l environnement (à condition d en produire la plus grande part sous forme d énergies renouvelables) Suisse: 6 kw 2 kw!!!

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9 Rayonnement solaire incident disponible E année [MJ/m 2 ] Berne 4460 Lausanne 4120 Lugano 4800 Sion 4310 Zürich 4380

10 Potentiel du solaire Rayonnement solaire incident disponible: moyenne (conservative!) sur l ensemble du territoire suisse = 4000 MJ/m 2 an (soit une puissance moyenne de 130 W/m 2 environ) environ PJ/an environ 200 x la consommation actuelle totale d énergie finale en Suisse

11 Potentiel du solaire Si on suppose: rendement moyen de conversion énergie primaire énergie finale = 30 % la consommation énergétique suisse est divisée par un facteur 3 (société à 2 kw) La consommation peut être couverte par un captage sur une surface de l'ordre de 0.5 % du territoire suisse (à comparer à la surface construite ~1 %) Condition: systèmes de captage décentralisés! Problème encore à résoudre: stockage!

12 Formes d utilisation: solaire passif Dans un bâtiment bien conçu, les apports solaires passifs peuvent remplir plus de la moitié des besoins de chauffage surfaces vitrées

13 Formes d utilisation: solaire passif direct direct et indirect indirect hybride

14 Formes d utilisation: solaire actif (thermique) Production d eau chaude sanitaire (typiquement 4 à 8 m2 de panneaux thermiques solaires par famille) possibilité de produire environ 60 à 70 % du total de l eau chaude consommée Production combinée ECS + chauffage

15 Formes d utilisation: photovoltaïque (électricité)

16 Formes d utilisation: centrales thermiques (électricité) Centrales à concentration (héliostats) Centrales à capteurs à haute température Centrales à air chaud...

17 Autres sources renouvelables Energie éolienne Biomasse Géothermie...

18 Intégration des capteurs solaires aux bâtiments Toutes les utilisations de l énergie solaire ont un impact sur les bâtiments ou le paysage Evaluation dépend de critères esthétiques

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20 Intégration des capteurs solaires aux bâtiments Projet de recherche EPFL: utiliser des couches minces interférométriques pour modifier la couleur apparente d'un capteur solaire

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22 A. Enveloppe des bâtiments Bâtiment Minergie (résidentiel): max 140 MJ/m 2 an Vieux bâtiments résidentiels: environ 700 à 800 MJ/m 2 an (correspond environ à la moyenne suisse)

23 Exemple de problème: ponts thermiques

24 B. Installations techniques des bâtiments Exemple: réglage "intelligent"/adaptatif Contrôleur Economie d'énergie Confort thermique Confort visuel Réjection après 4 semaines Manuel 0 % 84 % 86 % - 1 winter mid-season summer Auto, sans adaptation aux utilisateurs 25 % 84 % 88 % 25 % x 0 = -1 x 1 x 2 x 3 w 0 w 1 w 2 w 3 f y Auto, avec adaptation aux utilisateurs 25 % 86 % 89 % 5 % w n x n

25 C. Eclairage naturel Système anidolique d'éclairage naturel

26 D. Transports - Exemple: voiture 12 litres/100 km 6-8 litres/100 km 3-4 litres/100 km Futur: 1-2 litres/100 km? voiture électrique?

27 E. Appareils - Exemple: ordinateur

28 Conclusion L'objectif de faire passer la consommation énergétique moyenne de 6 à 2 kw par habitant est réaliste, si l'on se donne le temps et les moyens de l'atteindre On peut atteindre cet objectif en ne recourant qu'aux énergies renouvelables, avec un effort conséquent sur les économies d'énergie Pas besoin de diminuer les prestations!

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