En savoir plus sur. la bioénergie

Transcription

1 ? En savoir plus sur la bioénergie

2 Les principales biomasses utilisées Qu est-ce que la bioénergie? Énergie verte par excellence, la bioénergie est la source d énergie renouvelable la plus utilisée dans le monde. Elle repose sur la valorisation d une matière première naturelle inexploitée et abondante : la biomasse. Europe Amérique du Nord Le terme de bioénergie regroupe l ensemble des énergies dérivées de la biomasse, matière organique naturelle. Il existe de nombreuses applications de la bioénergie, notamment dans les transports et la production d électricité et de chaleur. Elles impliquent un large éventail de technologies, allant des plus traditionnelles, comme la simple combustion pour la cuisson des aliments, aux plus modernes, telle que la production de biocarburants pour le transport. La balle de riz Le bois Asie du Sud Le bois La bagasse Amérique du Sud Les rafles de palmier La bagasse La biomasse matière première de la bioénergie Le terme de biomasse désigne l ensemble des matériaux d origine végétale ou animale pouvant être utilisés comme combustibles pour la production d électricité ou de chaleur, ou encore servir à fabriquer du carburant. Parmi ceux-ci figurent le bois et ses dérivés, les déchets agricoles, les boues issues des stations d épuration, ou encore des plantes cultivées exclusivement pour la production d énergie (cultures énergétiques). La biomasse représente environ 10% de la production mondiale d énergie primaire. Elle sert principalement au chauffage, à la cuisson ainsi qu à la production de carburants. La biomasse est la première énergie renouvelable en France. La Balle de riz le bois La reine des biomasses est la bagasse, nom donné à la fibre de canne à sucre, servant à la production de sucres et d éthanol. Elle représente, devant le bois, le combustible biomasse qui produit aujourd hui le plus d électricité. On récolte dans le monde environ 1,75 milliard de tonnes de cannes à sucre par an, soit 500 millions de tonnes de bagasse. Le riz, avant sa consommation, est séparé de son enveloppe que l on appelle la balle. Cette balle, qui n est pas consommée par l homme ou les animaux, représente environ 20 % du poids du riz. Hormis son utilisation comme biocombustible, il n existe pas de filière pour éliminer ce déchet qui s amoncelle autour des moulins à riz. Il a été traditionnellement la grande source d énergie primaire utilisée par l humanité. Aujourd hui, ce combustible est issu de l ensemble des déchets produits par l exploitation forestière (branchages, écorces, sciure). Si toute la bagasse accessible était utilisée efficacement pour la production d électricité, elle pourrait représenter MW d électricité. Il y a environ 140 millions de tonnes de balle de riz inutilisées chaque année. Celles-ci pourraient être converties en MW d électricité. La Bagasse Les RAFLEs DE PALMIER Les rafles de palmier sont des déchets agricoles issus de la production d huile de palme. 230 millions de tonnes sont générées chaque année. En Indonésie, leur utilisation pourrait représenter 900 MW d électricité.

3 Produire de l électricité et de la chaleur Pour obtenir de l électricité et de la chaleur à partir de la biomasse, différents procédés peuvent être utilisés Chaudière à biomasse Pellets Biomasse humide Boues, lisier Paille Eau Centrale biomasse d ENECO Bio Golden Raand, Pays-Bas, Uwe Schröder Combustion de la biomasse en cogénération Vapeur haute pression Bois Digestion anaérobie de la biomasse Digestion anaérobie Biogaz Digesteur anaérobie Turbine à vapeur Turbine à gaz Chaleur Chaleur électricité Alternateur Chaleur des procédés destinée à l industrie électricité Alternateur Réseau de chaleur urbain LA COMBUSTION Le procédé consiste à utiliser de la biomasse comme combustible pour chauffer de l eau jusqu à obtenir de la vapeur haute pression. La combustion se passe dans des chaudières industrielles adaptées aux caractéristiques de la matière végétale (composition chimique, taux d humidité). La vapeur chauffée est : soit utilisée pour alimenter un réseau de chaleur urbain ou des industriels avoisinants ; soit introduite dans une turbine à vapeur produisant de l électricité. La combinaison des deux s appelle la cogénération, ce qui est le cas le plus courant pour la combustion. Les centrales de combustion sont conçues en fonction de la composition physicochimique de la biomasse, de façon à obtenir un rendement important. La chaudière seule peut avoir un rendement thermique allant jusqu à 92% et son rendement électrique varie entre 20 et 30%. L efficacité des centrales de cogénération est plus élevée, jusqu à 90%, que celle des centrales purement électrogènes car la chaleur produite est mieux valorisée. LA DIGESTION ANAÉROBIE La digestion anaérobie, ou méthanisation, est une technologie basée sur la dégradation de la biomasse par des micro-organismes en conditions contrôlées et en l absence d oxygène. La matière organique dégradée se retrouve principalement sous la forme de biogaz qui peut alimenter des turbines à gaz pour la production d électricité. La production de chaleur est également possible. La biomasse utilisée pour cette technique est humide : boues de l industrie agroalimentaire, déjections d animaux LA GAZÉIFICATION Le procédé de gazéification utilise la décomposition thermique de la matière organique en gaz combustible. La qualité du gaz produit rend cette technologie encore difficile à exploiter de manière industrielle, même si des unités de faible capacité sont déjà en service. Pour obtenir un gaz plus pur, les unités de gazéification doivent être associées à une brique : soit de prétraitement qui uniformise la biomasse (ex: torréfaction) soit de post-traitement qui purifie le gaz produit (technologie encore très coûteuse). LA PYROLYSE Le procédé de pyrolyse consiste à décomposer la biomasse pour produire de l huile et du gaz. C est la moins développée des techniques de conversion de la biomasse. Les biocarburants Le transport est l une des principales applications de la bioénergie. La biomasse convertie en carburants liquides, dits «biocarburants», représente le seul substitut écologique au pétrole disponible aujourd hui à grande échelle. Diverses technologies de fabrication des biocarburants sont développées, certaines déjà sur le marché, les biocarburants de 1ère génération. D autres technologies, de 2 ème et 3 ème générations, sont encore au stade de recherche et développement et devraient être commercialisées à plus long terme. Les biocarburants améliorent la sécurité d approvisionnement en carburant, en réduisant la dépendance aux produits pétroliers. Dans le cadre de la lutte contre le changement climatique, ils permettent déjà de réduire les émissions de gaz à effet de serre des transports. Cependant, le développement des biocarburants déjà utilisés est limité, car les plantes servant à leur fabrication sont en compétition avec des usages alimentaires. La 1 ère génération de biocarburants Parmi les biocarburants de 1 génération, ère les filières les plus développées sont : Le bioéthanol, issu de plantes sucrières ou contenant de l amidon. Le biodiesel, à base d huiles végétales. Ces biocarburants sont utilisables dans les moteurs ordinaires lorsqu ils sont mélangés en faible teneur aux carburants conventionnels. Ils peuvent aussi être utilisés en proportions plus importantes, moyennant des modifications mineures des moteurs. Les nouvelles générations Elles devraient permettre d éviter les compétitions entre usages alimentaires et énergétiques de la biomasse et diminuer les émissions de C02 plus significativement. Néanmoins, plus coûteuses que les technologies de 1 ère génération, elles doivent encore faire leurs preuves. La 2 génération de biocarburants utilise ème l intégralité de la plante et, en particulier, les résidus ligno-cellulosiques, non alimentaires, disponibles en grande quantité dans les pailles, foins, déchets forestiers, etc. Les principales technologies sont : la conversion biochimique pour la production d éthanol la conversion thermochimique pour la production de biodiesel. La 3 ème génération de biocarburants consiste à synthétiser des lipides puis de l huile grâce au métabolisme de micro-algues. LES TECHNOLOGIES EN BREF Betterave canne à sucre Blé, maïs, pomme de terre Huile de colza Huile de tournesol FERMENTATION TRANSESTERIFICATION BIOETHANOL Bioéthanol Esters d huiles végétales ou biodiesel Mélangé à l essence jusqu à 85 % BIODIESEL Mélangé au diesel jusqu à 30 %

4 Une énergie neutre en Une énergie rentable? La chlorophylle des plantes capture l énergie solaire en transformant le dioxyde de carbone () contenu dans l air et l eau du sol, en hydrates de carbone, mélanges complexes constitués de carbone, d hydrogène et d oxygène. En brûlant, ces hydrates de carbone se décomposent en et en eau, restituant ainsi l énergie solaire emmagasinée. La combustion de biomasse permet ainsi une production d énergie neutre en carbone. En effet, les végétaux, grâce à la photosynthèse, ont la capacité d absorber le émis lors de la combustion. de la photosynthèse à l énergie, le cycle du carbone Photosynthèse Photosynthèse Quel impact pour les producteurs agricoles? La production d énergie à partir de biomasse permet une diversification des sources de revenus dans un secteur agricole soumis à une forte compétition. Les revenus complémentaires générés par la production d énergie contribuent à garantir une plus grande sécurité économique pour les producteurs agricoles. Chaque MégaWatt de centrale biomasse permet de produire de l électricité en réduisant d environ à tonnes par an les émissions de par rapport à une centrale électrique équivalente fonctionnant aux énergies fossiles. ÉLECTRICITÉ chauffage Transport (BIOÉTHANOL-BIODIESEL) Centrale biomasse Winimport, Ibitiuva (Brésil) La bioénergie permet de valoriser les ressources inexploitées du monde agricole. Le développement de ses filières est prometteur sur le plan environnemental et peut contribuer de manière significative à rééquilibrer le développement des zones rurales par rapport aux zones urbaines. Qu en est-il de sa rentabilité économique? Définitions ANAÉROBIE Se dit des micro-organismes qui se développent normalement dans un milieu dépourvu d air ou d oxygène. La bioénergie, une énergie durable La bioénergie constitue une alternative majeure aux énergies fossiles. En effet, les stocks d énergies fossiles telles le charbon, le gaz ou le pétrole ont mis plusieurs centaines de millions d années à se constituer, alors que les stocks d énergie biomasse se renouvellent sur des périodes beaucoup plus courtes : de quelques années pour la biomasse forestière à quelques mois pour celle d origine agricole. Par ailleurs, la biomasse offre des moyens de production d énergie locaux et contribue ainsi au développement des zones rurales et à la sécurité de l approvisionnement en énergie. Incitations gouvernementales Aujourd hui, le développement de la bioénergie est rendu possible grâce à des incitations économiques, telles que les tarifs de rachat préférentiels pour l électricité verte. Malgré cela, la rentabilité des filières de bioénergie est très variable et dépend de facteurs technologiques et contextuels. LE PRIX DE LA BIOMASSE BRUTE L un des principaux facteurs de rentabilité d un projet bioénergie est le prix de la biomasse brute, qui varie considérablement suivant son origine et sa localisation. Alors que les déchets agricoles inutilisés sont pratiquement gratuits, les prix des dérivés forestiers transformés peuvent être très élevés. Par exemple, des marchandises à haute valeur ajoutée comme les pellets de bois peuvent atteindre 135 par tonne. D autre part, le coût d acheminement de la biomasse à un lieu de valorisation énergétique n est pas négligeable. LE COÛT DE CONVERSION DE LA BIOMASSE Le coût de conversion de la biomasse dépend du type de technologie utilisé, de son degré de sophistication et d efficacité. Les coûts d investissement ont tendance à diminuer avec la maturité de la technologie et la taille de l exploitation. LA CONFRONTATION AVEC LES AUTRES SOURCES D ÉNERGIE Enfin, les filières de bioénergie doivent être mises en perspective avec les autres sources d énergie traditionnelles. Les biocarburants représentent encore un surcoût par rapport aux carburants fossiles, mais deviendront plus compétitifs, au fur et à mesure de leur diffusion et d autant plus si les prix du pétrole restent sur leur tendance haussière. Biocombustibles Combustibles d origine végétale (agricole ou forestière), animale ou organique, permettant la production d énergie (chaleur et/ou électricité). Biogaz Il s agit essentiellement du méthane qui provient des déchets urbains (eaux usées, ordures ménagères), industriels (eau de lavage, effluents de distillerie) ou d animaux (déjections du bétail). Cogénération Production combinée de chaleur et d électricité à partir d un même combustible : biomasse, gaz, charbon, fioul, etc. Torréfaction Procédé de traitement thermique permettant de dégrader les fibres contenues dans la biomasse, la rendant plus homogène, broyable et dense en matière d énergie, donc plus facilement transportable. Cultures énergétiques Cultures spécifiquement dédiées à la production de biomasse énergétique par opposition aux cultures alimentaires. PELLETS Granulés de produits végétaux

5 Partout dans le monde, AREVA fournit à ses clients des solutions pour produire de l énergie sans et acheminer l électricité. Le groupe a développé une expertise AREVA et un fournit savoir-faire à ses clients qui font des de solutions lui un acteur de haute de référence, au cœur technologie des grands pour enjeux produire énergétiques. de l électricité avec moins de CO2. L expertise du groupe et son exigence absolue en matière de Numéro un mondial du nucléaire, AREVA propose une offre intégrée unique sûreté, qui couvre de sécurité, toutes de les transparence étapes du cycle et d éthique du combustible, font de lui la un conception acteur et la construction de référence, de dont réacteurs le développement nucléaires et responsable les services s inscrit associés. dans Par une ailleurs, logique le groupe de développe progrès continu. un portefeuille d activités dans les énergies renouvelables. AREVA est également l un des leaders mondiaux du transport et de la distribution Numéro de un l électricité mondial du et offre nucléaire, à ses AREVA clients propose une gamme aux électriciens complète de une solutions offre pour améliorer intégrée unique la stabilité qui couvre et l efficacité toutes les énergétique étapes du des cycle réseaux. du combustible, la conception et la construction de réacteurs nucléaires et les services pour leur Parce exploitation. que le développement Le groupe développe durable est par au ailleurs cœur ses de la activités stratégie dans industrielle les énergies du groupe, renouvelables ses collaborateurs éolien, bioénergie, travaillent solaire, quotidiennement stockage d énergie à faire pour d AREVA devenir un acteur industriel responsable, qui contribue à fournir, au plus grand nombre, une un leader européen de ce secteur. énergie toujours plus sûre, plus propre et plus économique. Grâce à ces deux grandes offres, les collaborateurs d AREVA contribuent à fournir au plus grand nombre, une énergie toujours plus sûre, plus propre et plus économique. Retrouvez-nous sur AREVA Tour AREVA - 1 place Jean Millier Courbevoie - Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) L énergie est notre avenir, économisons-la! Janvier ARV Direction de la Communication - Crédits photos : AREVA, P. Bauduin, Square Circle / Getty Images / IFP - Conception et réalisation : - Papier sans chlore Filière papetier certifiée ISO 14001