Source Graphique : Konk (Albin Michel)) Δ(E+mc 2 )=0 Hubert Flocard CNRS/IN2P3/CSNSM
Introduction Déterminants Géopolitiques (que vont faire, la Chine, les USA, l Inde, la RAU, ) Déterminants Sociétaux (quel mode de vie, quel cadre de vie, quelle vision politique? ) Déterminants Socio-Economiques (population, croissance, prix, concurrence) Déterminants Scientifiques & Techniques Lois de la Nature «elles permettent et elles contraignent» Réserves naturelles et leurs limites Impacts environnementaux globaux Compétence des Scientifiques et Ingénieurs Capacités de déploiement industriel Ce ne sont pas les déterminants scientifiques et techniques qui en général sont les plus décisifs. Cependant ils fixent un cadre général qui limite les choix.
D où vient l énergie? - Pour le grand public et les médias il existe des - Producteurs d énergie : EDF, Total, Gasprom, Suez, - Consommateurs d énergie : l industrie, les transport, les citoyens, - Pour les physiciens, chimistes et ingénieurs, il n existe que des - Transformateurs d énergie l énergie ni ne se crée ni ne disparaît. Au commencement de l Univers, il y a ~15 milliard d années Une seule énergie : celle du «BigBang» Au commencement de la Terre, il y a ~4,5milliards d années L énergie thermonucléaire du Soleil La radioactivité ou l instabilité nucléaire stockée dans la Terre L énergie mécanique du système solaire Aujourd hui, les énergies «primaires» de notre Société Solaire Eolien Biocarburants Combustibles fossiles Hydraulique Energie animale Houle Nucléaire fission Nucléaire fusion Géothermie Marées
Energies Primaires et Vecteurs - Energie primaire existe à l état «naturel» (soleil, vent, hydraulique, bois, pétrole, minerais nucléaires (U, Th), marées, vagues, géothermie ) - Vecteur - facilite le transport de l énergie produite ailleurs que là où elle est consommée ( Pétrole, Gaz, Electricité, Chimie, Chaleur) - hydrogène (H2) : de façon incompréhensible souvent implicitement confondu pour une énergie primaire par les médias. Une Energie primaire -Peut être un vecteur ; excellent (pétrole) ; bon (gaz), ; médiocre (charbon, bois) -Peut ne pas être un vecteur (soleil, vent, combustible nucléaire, marées, déchets) Un Vecteur - Peut être excellent (pétrole, électricité) ; médiocre (chaleur) - Peut être d usage limité (charbon, mécanique [courroies et engrenages]) - Peut avoir toutes les qualités des systèmes pas encore testés (H2)
Critères de qualité des énergies Contrôlabilité d utilisation (Energie_quand_la_Société_la_veut) Capacité de transformation (Energie_sous_forme_1 -> Energie_sous_forme_2) Mobilité (Energie_ici -> Energie_la_bas) Capacité à être stockée (Energie_aujourd hui->energie_plus_tard) Autres critères importants Coûts de production Disponibilité (ressources naturelles; géopolitique) Impacts secondaires, nuisances
L énergie se mesure ; quelles unités? Il y a de nombreuses unités d énergie : - le Joule (J) est l unité internationale (unité SI), - la Calorie (C), l électron-volt (ev), la «british thermal unit» (BTU), et bien sûr tous leurs multiples Dans les discussions sur l énergie deux unités s imposent : - la Tonne-équivalent-pétrole ou la TeP (en anglais toe). Une TeP est l énergie dégagée par la combustion de 1T de pétrole - Pour un pays on parlera de MTep (million), pour le monde de GTep (milliard) «Les français ont consommé ~110MTeP de combustibles fossiles en 2005» - Une quantité annexe mais dont on parle beaucoup est le baril (de pétrole) Il faut 7,33 barils pour obtenir une TeP - le kilowatt.heure (kwh) pour la production électrique surtout. - Il équivaut une dépense énergétique de mille Joules par seconde pendant une heure. (NB : les factures de Gaz de France sont en kwh). - Pour le monde ou un pays, on utilisera plutôt un multiple le TWh. Il correspond à un milliard de kwh. «La France a consommé ~500TWh d électricité en 2003» - La correspondance «physique» entre TWh et Tep est 1GWh=86TeP Attention : parfois, pour tenir compte des rendements de transformation on trouvera des correspondances comme 1GWh nucléaire = 26TeP
Energies primaire, finale et «utile» La quantité d énergie primaire «brûlée» pour assurer notre consommation 44 % Ce que les utilisateurs Français payent aux fournisseurs d énergie Energie primaire 252 Mtep 63 % Energie finale 158,5 Mtep 70 % Energie utile (estimation) 111,5 Mtep 37 % 30 % Pertes (production, transports) 93 Mtep Pertes (utilisation) 47,5 Mtep La fraction énergétique effectivement utilisée pour nos besoins France 2001 Fraction totale Perdue! 56 % Source : J.P. Lallemand CNRS
Déterminants pour les choix énergétiques «The triple E challenge» (le défi des trois E) - Energy Security of Supply (Sécurité de l approvisionnement) - Volume des réserves (Pétrole, Charbon, Gaz, Uranium) - Localisation des réservoirs (impact du politique) - Disponibilité naturelle (vent, pluviométrie, ensoleillement, ) - Economic Efficiency (Efficacité économique) - Coût de la TeP, (ou coût du KWh) au consommateur - Volume d investissement (technique, financier) de mise en oeuvre - Condition de mise en œuvre disponibilité - stockage - Logistique (transport, réseaux, pertes) - Retombées (emploi nature & volume, export technologique) - Environment Protection (Protection de l environnement) - Production gaz à effet de serre/tep (CO2, CH4,..) - Production d autres polluants (chimiques, radioactifs, ) - Impact environnemental (résidus miniers, vallées noyées, déforestation ) - Nature des risques (public, travailleurs, générations futures, )
Consommation énergétique mondiale Pour le Monde 2005 (Données IEA) Consommation énergétique totale ~11.4 GTeP/an Consommation par habitant ~1,77 TeP/an (6.43Ghab) Données IEA2007 1) Enorme dominance des énergies fossiles 81% (1/3 est du charbon) 2) La biomasse solide (bois à brûler) + déchets n est pas négligeable 10,0% 3) L hydraulique et le nucléaire pèsent peu ~ 2,2 % et 6,3 % 1972 : 6.1 Gtoe; 2003 : 10.6 GToe OCDE 2005 : 5.5MToe OCDE 1973 61.3% 2005 : 48.5% 4) Les renouvelables (Other**) (DECHETS, solaire, éolien, géothermie, biocarburants pèsent très peu <1 %
Consommation électrique mondiale 2005 Donnée IEA 2007 L électricité n est pas une énergie primaire. Elle ne se stocke pratiquement pas On la produit quand on la consomme On en perd ~8% en transport C est le vecteur énergétique qui domine de très loin et dominera pendant très longtemps tous les autres vecteurs (hors fossiles) : chaleur, H2 La production électrique croît : 2005 18.2PWh (1973 6.1PWh) +300% Part OCDE 2005 56.9% En 2005, 2/3 de l électricité est obtenue à partir des énergies fossiles, (dont 40% à partir de charbon; France 4-5%). Les sources hors CO2 qui comptent sont Hydro, Nucléaire, Biomasse+Déchets La consommation 2005 électrique par humain correspond à une ampoule de 300W brûlant en permanence. Géographiquement, elle est très inégalement répartie sur la planète (pour l OCDE 954W; pour l Afrique 64W)
Facteurs tendanciels mondiaux 1) Facteur Population La population mondiale s accroît de 200 000 h/jour (2002, data WRI). Le besoin «énergétique supplémentaire» par jour de ~1000 TeP équivaudrait à la construction d une centrale de 450MW par jour (soit 224 éoliennes de 2MW effectif par jour = 900 éoliennes de 2MW nominal par jour; Bien sûr ce n est pas ce qui se passe!) Les accroissements de population concernent surtout des pays sous développés (Afrique) ou certains qui sont en phase de fort développement (Inde) 2) Facteur Rattrapage Economique Désir d égalisation des modes de vie au plus haut niveau possible. Pour ce facteur, Chine et Inde sont les acteurs majeurs (l Asie du Sud Est aussi). 3) Facteur Modèle Economique La croissance du PIB est encore considérée comme une condition nécessaire de la santé des économies (quelle corellation avec la notion de «plein» emploi par exemple?) Tous ces facteurs poussent dans le même sens ; celui d une augmentation des besoins énergétiques!
Contributions à l effet de serre Carte du monde pondérée par La contribution à l effet de serre Carte géographique normale Correlation (France 1973-2004) entre les émissions de CO2 et la consommation d énergie fossile Source DGEMP Une banalité à répéter : Les émissions de CO2 responsables en grande part de l effet de serre sont directement liées à l utilisation de combustibles fossiles
Données IEA Contributions CO2 à l effet de serre L essentiel (99.7%) des contributions «comptabilisables» de CO2 à l effet de serre vient des combustibles fossiles La partie non comptabilisable correspond au bois brûlé de déforestation. La production mondiale 2005 de CO2 est de 27.14GT (1973 15.66GT) +74% La part du charbon est passée de 35% à 41%. Evolution des parts :OCDE de 66% à 48% --Chine+Inde+ de 9% à 28% Aviation + marine de 4% à 3%
Emissions CO2/habitant La France un des trois pays de l OCDE qui émet le moins de CO2 (avec la Suède et la Suisse). Emission CO2/hab par rapport au niveau d émission recommandé par le GIEC pour 6 Milliard d habitants France : 4 fois trop Allemagne, Danemark: 6-7 fois trop USA, Canada, Australie: 10-12 fois trop Chine: 1.8 fois trop Monde: 2 fois trop En 2005, la situation mondiale «CO2» est pire que celle de 2000, qui était plus mauvaise qu en 1990.
Emissions CO2 Quel rôle pour la France? - La notion de «CO2 émis par habitant» a une connotation éthique : Elle renvoie à la notion d égalité entre les humains «un Africain, un Asiatique valent autant qu un Européen ou un Américain du Nord!» - Mais la planète Terre ne s intéresse pas aux questions éthiques! Pour elle la seule chose qui compte est le «CO2 TOTAL» émis par l humanité. Donc même si on doit garder présent à l esprit les notions éthiques (ici l égalité entre les humains), - Il ne faut pas perdre de vue que les lois de la Nature IMPLIQUENT que l efficacité de l action d un pays sur le réchauffement climatique sera en proportion directe de la quantité TOTALE de CO2 qu il émet. - Conclusions (banales) pour le bilan planétaire global : - Il vaut mieux améliorer les «gros mauvais» que les «petits mauvais» et donc que les «petits qui, faute d être bons, sont moins mauvais». - Dans ce domaine comme souvent, c est le premier pas qui coûte le moins
Les cinq premiers émetteurs de CO2 émettaient 55% du CO2 en 2005. Les deux premiers (USA+Chine) 40% Emissions CO2 Quel rôle pour la France? (%) 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Pourcentage des émissions En 2005, mondiales la France de était CO2 (2005, le 13ème rapport émetteur IEA 2007) de CO2 du monde avec 1.4% (le 4ème européen). Depuis elle a reculé dans le classement de pollution CO2. Ceci veut dire que si la France agit pour baisser ses émissions CO2/habitant ce ne peut pas être par ce qu elle pense agir sur le réchauffement climatique mondial. Les seules justifications possibles sont : - soit une volonté de posture altruiste on veut donner l exemple (si on nous regarde bien sûr!) -soit l égoïsme national: - indépendance énergétique - brevets de technologies énergétiques nouvelles - prendre place sur un marché porteur USA Chine Russie Japon Inde Afrique Allemagne Canada UK Italie Corée Iran Mexique France Australie Espagne Indonésie Afrique Sud Brésil Arabie Saoudite Ukraine Pologne Taiwan
Bref état des lieux pour la France Rappel Pour le Monde 2005 (Données IEA) Energie consommée par habitant ~1,77 TeP/an/hab (en 2003 1.6TeP/an/hab) dont électrique ~300W en permanence Données Pour la France (2005) La consommation par habitant ~ 2,7 TeP/an dont - transport ~0,9 TeP/an - électrique ~1000W L énergie «brûlée» pour assurer cette consommation est ~4TeP/an/hab soit ~ 28,6 barils/an ou 4 /j pour un baril à 50 Pour ajuster sa production de carbone à la capacité moyenne de résorption du CO2 par la planète, la France devrait la diminuer d un facteur ~4 Nom de code «officiel» : Plan Facteur 4!
Evolution de la consommation finale énergétique française (I) (corrigée climat, DGEMP) MTeP 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1973 1979 1985 1990 1995 2000 2002 2003 2004 2005 Attention l échelle des dates est irrégulière! Renouvelables thermique Electricité Gaz naturel Pétrole Charbon NB1 : l électricité nucléaire est ici convertie au taux «physique» 1MWh=0;086 TeP NB2 : pour le pétrole et Le gaz, ce diagramme ne prend pas en compte les pertes au raffinage, au transport (~20%) et les stocks
La consommation énergétique totale française a cru entre 1973 et 2002. Depuis elle est stable à 160MTeP - La part du charbon qui baissait de façon continue se stabilise. - Passé le choc pétrolier de 1973 et le rebond des années 80, la consommation de pétrole se stabilise (légère décrue en 2006). - Le gaz a pris le relai par une forte croissance. - Electricité = Nucléaire+ Hydraulique (> à 90%) après avoir cru dans les années 1970-80 est stable depuis 2000 - La biomasse (bois) est en (très) légère croissance En 2005, la France consomme autant de combustibles fossiles qu en 1973 et produit donc autant de CO2. La part des combustibles fossiles (n )à décru (que) de 85% à 69% Evolution de la consommation finale énergétique française (II) (corrigée climat, DGEMP) La montée du nucléaire dans les années 70-90 a certes d abord conduit à une réduction de la consommation en pétrole. Aujourd hui on peut dire que cette montée a juste servi à absorber la croissance de nos besoins énergétiques. Il y a eu transfert.
- En 32 ans l industrie a fait un effort de réduction de sa consommation qui est passée de 35,5 MTeP->33,6MTeP - La sidérurgie a divisé sa contribution par un facteur 2,3. Sa consommation énergétique est passée de 12,5MTeP à 5,5MTeP, pour une production d acier stable voire en très légère croissance depuis 1985 - La consommation énergétique de l agriculture est en légère décroissance elle est passée de 3MTeP à 2.9MTeP. Tous ces gains ont été surcompensés par une croissance de - la consommation du résidentiel-tertiaire de 58,6MTeP à 68MTeP - la consommation dans les transports de 26,3MTeP à 50,3MTeP (dont 57% pour les seuls véhicules particuliers en 2005) On peut donc estimer qu en 2005 entre chauffage domestique et transport les seuls particuliers consomment entre 45 et 50 % de l énergie du pays. Evolution de la consommation d énergie finale française par secteur économique (non corrigée du climat, DGEMP)
Ventilation Emissions CO2/PIB France Allemagne UK Europe15 OCDE Données IEA Si la France a une meilleure «efficacité économique CO2» que des pays d économie comparable, c est uniquement à cause de son système de production d électricité. Pour le reste, on n est pas différent.
Panorama rapide des énergies primaires Disponibilité, Potentiel
Quelques données sur les énergies fossiles (I) Consommation Annuelle Données IEA Pétrole : (2005, 3936 MToe) (1973, 2867MToe) +37% Gaz : ( 2005, 2977Bcm) (1973, 1227 Bcm) +142% part OCDE 71,4% (1973) -> 37,6% (2005) La croissance de la consommation de charbon s accèlere surtout en Asie Charbon (2005, 5370MT) (1973, 2335MT) +130% 2005 31% fossiles 1973 28% Le charbon sera l énergie fossile du XXIème siècle!
Quelques données sur les énergies fossiles (II) Réserves énergétiques mondiales «prouvées + probables + possibles»(01/01/03) Unités GTeP Gaz Pétrole Charbon Amérique Nord 6,6 7,5 130,1 Amérique Sud 6,5 13,0 10,5 Europe 25+Turquie 5,3 4,0 61,0 Ex-URSS 50,8 6,9 114,0 Moyen Orient 51,5 90,8 0 Asie-Pacifique 11,6 5,1 159,0 Afrique 10,9 12,7 34,2 Total 142,5 140 508,8 Source : Observatoire énergie d après BP AMOCO, Cons. Mond. Energ.DIREM Commentaires : 1) Le charbon est bien plus abondant que le pétrole et le gaz 2) Le charbon est bien mieux réparti. Moyen Orient + Ex-Urss possèdent 72% du gaz et 70% du pétrole 3) Le gaz et le pétrole ne se trouvent pas dans les pays qui les consomment (USA, Europe, Chine, Inde) 4) L Europe n a presque rien (4% gaz, 3% pétrole, 12% charbon)
Mais pourquoi donc y a-t-il un problème énergétique? - Est-ce parce qu il n y aura plus assez de pétrole d ici 25-50 ans?? - Ou alors plus assez de gaz à une échéance de 40-70 ans?? - Mais non, il y du charbon sur terre, en quantité et plutôt bien réparti. A partir de charbon on peut même faire du pétrole de façon économique si le prix du baril dépasse les 100$ (ex: Allemagne seconde guerre mondiale) Le problème essentiel est donc plutôt celui posé par le troisième défi en «E» : «Environment protection» Coke lignite, Charbon (moy) Coke Pétrole Fuel Lourd Diesel Kérosène Pétrole GPL Gaz Hydroélecticité Nucléaire Photovoltaïque Solaire thermique Éolien (Moy) Biomasse (repl.) géothermie Kg-equivalent-C émis par TeP pour diverses énergies. Pour les énergies Produisant de l électricité, la conversion a été le taux physique (1TeP=42GJ=11,6MWh) Sources Manicore, ADEME, EDF
Panorama des énergies faiblement productrices de CO2 J évoquerai : - Le nucléaire de fission - L hydroélectricité - Les biocarburants (pour la France seulement) - L éolien - Le solaire photovoltaïque (électricité) - Le solaire thermique (électricité & chauffage maison) ENR Je ne parlerai pas - du nucléaire de fusion (trop lointain ; fin du XXIème siècle?) - des marées, vagues et courants (trop marginal en France) - de la biomasse standard (important pour la France pourtant) - des déchets (important mais c est une «ENR» qui produit du CO2) - de la géothermie chaude (marginal en France métropolitaine) - des biocarburants 2 ème génération (situation pas claire)
Nucléaire I- Atouts - Peut fournir de l énergie en quantités requises (fournissait 82% électricité de la France en 2005 et 15.2% de celle du monde) - Fournit électricité économiquement compétitive et souple compétitif dès que le prix du baril > 30-40$. Ajustable à la demande des consommateurs (cycle été-hiver et même des fluctuations journalière de températures; peut s ajuster de 10% en 1 heure) - La France a un bon contrôle du cycle d approvisionnement (mines, usines de séparation, de fabrication, de retraitement). - La technologie a été maîtrisée par la France Réacteurs à neutrons lents et à neutrons rapides - Produit peu de CO2 Grâce à lui, la France est parmi les trois pays d Europe et de l OCDE dont la production de CO2 par habitant, ou par unité de PIB, est la plus faible (avec la Suède dont l électricité est nucléaire à 51% ; pour la Suisse 41%). - Déployable assez rapidement La Françe a mis en place son parc en environ deux décennies de 1975 à 2000 - Potentiel énergétique au-delà de l électricité il pourrait, dans le futur, servir à produire de la chaleur (chauffage, co-génération, schistes bitumineux, biocarburants de seconde génération) ou de l hydrogène.
Nucléaire II-Inconvénients - Déchets radioactifs de Haute Activité (déchets HA). Certains vivent «très vieux». Pour 40 ans d exploitation de tous les réacteurs du parc français actuel, les déchets HA (97% de la radiotoxicité) s élèveront à 7400m3 (NB : 7400m3 = «un cube de 20m de coté» ; par an un français «produit» plus 0.5T de déchets industriels et 10g de déchets nucléaires HA) - Forte mobilisation capitalistique il faut compter 3G pour construire un EPR qui fournit ~2% de l électricité française. Retours sur investissements répartis sur une longue période (20-30 ans pour un EPR). (NB 1: La comparaison reste très favorable par rapport à l éolien et au solaire. NB 2: Le budget de communication annuel de LOREAL est de l ordre de 4.5G ) - Besoin de (re)mise en place d un «nucléaire durable» au delà des réacteurs actuels et de l EPR, construction de réacteurs à neutrons rapides pour assurer une durabilité des ressources en Uranium naturel tout en diminuant de façon significative la quantité et la nocivité des déchets. C est le programme international «Génération IV» qui vise un facteur de réduction > 50. - Accidents du cycle Phase d enrichissement, Exploitation des centrales : voir échelle INES de l IAEA [0 à 7] pour accidents nucléaires civils (NB tous les cycles ont des accidents) - Prolifération malheureusement, on n a pas besoin du plutonium d une centrale nucléaire si on veut faire une bombe (exemples : Chine, Iran, ) (NB on ne «désinventera» pas le nucléaire)
La production d électricité engendre 40% des émissions CO2 des pays de l OCDE (2005) La structure de production d électricité Française est originale avec 89,9% (nucléaire+hydro+déchets) Emissions de CO2 pour la production d électricité CO2 (MT) 6000,0 5000,0 4000,0 3000,0 2000,0 1000,0 0,0 Impact CO2 du Nucléaire Nucléaire +hydro Gaz Pétrole Charbon 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% OCDE France Si l OCDE avait choisi la même structure De production électrique que la France «OCDE Francisé» Ses émissions de CO2 auraient été inférieure de 4.5GT. Sur son TOTAL d émission CO2 la réduction aurait été de 33% (mieux que son engagement Kyoto) OCDE OCDE «Francisé» Référence S.L.C.
Nucléaire : un avis Allemand (E.ON Netz) - E.ON Netz est un gros producteur d électricité allemand il exploite des centrales nucléaires des centrales à gaz des centrales à charbon des centrales à lignite des champ éoliennes (aujourd hui 40% du potentiel éolien allemand) Section «Nuclear Energy» du «Efficiency Engagement Report 2005» (ma traduction) : «L énergie nucléaire compte pour une fraction considérable de la production d électricité de E.ON en Allemagne et en Suède et nous insistons sur les améliorations de l efficacité et la disponibilité de nos centrales nucléaires. La seule centrale Isar 2 a produit 12.3TWh, soit environ l électricité produite par 10 000 éoliennes. Au total EON a produit 86TWh dans ses installations nucléaires. Si la même quantité d énergie avait été produite en utilisant un «mix» de charbon, de lignite et de gaz, les émissions de CO2 auraient été presque 70M Tonnes plus élevées correspondant à approximativement 10% des émissions allemandes.» Dans le même rapport on peut lire que l énergie nucléaire comptait pour 38% de la capacité de EON en Europe et que le taux de production de CO2 par kwh électrique pour l ensemble européen de EON Netz était de 450g. Par comparaison celui de l électricité française, (essentiellement nucléaire plus Hydraulique et moins de 10% de charbon) oscille entre 70 et 80g.
Etat des lieux des énergies renouvelables en France+DOM Année 2003 (hors fossiles et nucléaire donc) Les énergies renouvelables correspondent à 18,2MTeP soit 7% du total Hors hydraulique,biomasse déchets, ENR «autres» pèsent 1,1MTep soit 0,4% L éolien et le solaire ne pèsent que 5% de ces 0,4%, c.a.d. RIEN! Energies renouvelables primaires Déchets urbains 12% Autres 6% Géothermie 11% Résidus 7% Solaire 2% Eolien 3% ENR «autres» Biocarburant 29% Hydraulique 31% Bois 51% Pompes chaleur 21% Biogaz 27% Source DGEMP
Hydraulique - Pour obtenir 1kW.h il faut faire chuter 10m3 d eau de 40m (rdmt 85%). La production électrique française est de 550 milliards de kw.h Un hydraulique significatif réclame soit gros débits soit grandes dénivellées. - Barrages hydroélectriques certains «au fil de l eau» -> électricité en «base». En pratique, on la met sur le réseau sans chercher à la contrôler! -Barrage de montagne -> électricité«àla demande». Elément essentiel de souplesse pour ajuster en temps réel «Production» et «Demande». - France, Hydraulique ~ 9 % production électrique 2005. ~50% «fil de l eau» et ~50% «barrage d altitude». - Monde; Hydroélectricité pèse 16% soit 3% de l énergie primaire. Europe ; L Autriche 53% de son électricité (22% de son énergie) - Europe de l ouest, potentiel hydroélectrique est quasi saturé. - Monde ; on peut espérer un doublement du potentiel de production. Le coût écologique peut ne pas être nul; ex: barrage des Trois Gorges en Chine >1000km2. Noyer ~ 50km2 de vallée pour 5% électricité France. Gros hydraulique peut encore être mis en œuvre dans pays du tiers monde. France, a atteint ses limites (+0.4GWe sans impact écologique). Pourrait même décroître dans certains pays sous l effet d un changement climatique.
Biocarburants 1 ère Génération Biocarburant = carburant d origine végétale qui résulte de énergie solaire + engrais + transformation chlorophyllienne + post traitement - Oléagineux (Colza & tournesol) + pressurage -> huile utilisable diesel + tranesterification -> EHMV (additif diesel 5% à 30%) - Substances fermentables (Betterave & blé) -> alcools ou isobutène pour moteurs modifiés - Biogaz (fermentation anaerobie) -> méthane(gaz naturel véhicule) ou essence par procédé Fischer-Tropsch Surface pour juste 10% du seul carburant TRANSPORT français 2005? Source Manicore Filière Culture initiale Energie Brute/Ha TeP Energie engrais, culture distillation TeP Energie nette/ha TeP Surface Pour 10% Transport =5MTeP km2 % France % Surfaces Cultivées 1997 Huile Colza 1,37 0,50 0,87 57.400 10,4% 36,5% Huile Tournesol 1,06 0,29 0,77 64.800 11,8% 41,3% Ethanol Betterave 3,98 3,22 0,76 66.000 12,0% 42,0% Ethanol Blé 1,76 1,72 0,04 1.480.000! 270% 940%! Conclusion: pour couvrir 10% des besoins de transport par du biocarburant, il faut >1/3 des surfaces cultivées -> réorganisation massive de l agriculture. NB: (engrais+post-traitement) -> GES et aussi s il faut cultiver des jachères
Eolien : l Exemple Danois (I) Danemark : Champion d Europe de l éolien en valeur relative. En 2006, 14.2% de son électricité nette (2% de son énergie) pour 3.13 GWh installés Implantations d éoliennes (source Energinet.dk environnemental report) Note : l Allemagne fait plus en volume (20.6 GW en 2006) devant l Espagne (11.6GW). Ensuite, en Europe viennent DK, I, Po et la France qui avait 1.6GW en 2007. - Effort considérable accompli en un peu plus de dix ans. Faire mieux? Il semble que la croissance sature - Effort absorbé par un an de croissance des besoins du pays. - Sur la même période, le pays a augmenté sa production de CO2 +8,8% de 1990 à 2003 (Agence Européenne Environnement) «CO2 électrique» L «environnemental report 2006» de Energinet.dk montre que la croissance du parc éolien n est correlée à aucune diminution de production de CO2 Années
Eolien : l exemple danois (II) - Production électricité danoise 2003 (données IEA) à 77% «fossiles» 11% de biomasse et 12% d éolien. - Mais, le Danemark exporte 18% de son électricité (plus que son éolien donc). Pour assurer le service public en dépit du caractère imprévisible de l éolien Le Danemark s est doté d une surcapacité de production à partir de «fossiles»! L éolien danois n est pas pour les danois! Il est entièrement exporté (Norvège) 10 jours - Le Danemark produit plus de CO2 par habitant (1.8 fois plus ) ou unité de PIB que la France Ref: ELTRA www.eltra.dk
L éolien : l exemple Allemand (I) Capacité éolienne par région (MW) BWE data 2006 En 2007 C.Grotz du consortium allemand pour la promotion de l éolien «German Wind Association» annonçait que : En 2006 la puissance installée allemande était de 20.6GW et la production électrique associée était de 30.5TWh NB : Ceci correspond à une efficacité moyenne des centrales éoliennes de 17% (comme si elles ne produisaient qu un jour sur six) En Allemagne l électricité éolienne terreste fait l objet d un achat obligatoire pour environ 90 le MW.h. ce chiffre va descendre à 81 le MW.h en 2011. Le chiffre «demandé» par BWE à l état Allemand pour valeur d achat garantie pour l électricité éolienne produite en mer est de 130 le MWh.
Evolution sur un an Puissance éolienne Électricien E-ON (P installée: 7,558 GW) Puissance installée: 33.2 GW dont éolien 7, 6 GW (23%) Production énergétique: 271,3 TWh dont éolien 11,3 TWh (4,16%) L éolien : l exemple Allemand (II) E.On Netz Wind Report 2005 Des fluctuations incontrôlées de la puissance fournie: Ex 1 Puissance Max (82%) 6, 234 GW Puissance Min (0.1%) 8 MW
L éolien : l exemple Allemand (III) Electricien Vattenfall Données 2003 Des fluctuations incontrôlées de la puissance fournie : Ex 2 En rouge les fluctuations journalières des maxima En vert les fluctuations journalières des minima Conclusion 1: fortes fluctuations de jour à jour, fortes fluctuations dans un jour Conclusion 2 : Si on compare à la courbe E.ON Netz pour 2004, fortes fluctuations d un mois à l autre et d une année à l autre.
L éolien : l exemple Allemand (V) E.ON Netz Wind Report 2005 ( traduit de l anglais) Les fermes éoliennes ne dispensent pas de construire des centrales «Pour garantir la fourniture d électricité quand les fermes éoliennes produisent peu ou pas de puissance c.a.d. dans les périodes de calme ou les arrêts tempêtes, il faut disposer de capacité de puissance traditionnelle de remplacement. Ceci veut dire que le remplacement de ces capacités par de l éolien est limité En 2004 deux études majeures allemandes sont arrivées indépendamment aux mêmes conclusions : alors que la capacité éolienne va croissant, la faible disponibilité de production des fermes éoliennes fixe la dépendance du système. Le résultat sera que la contribution De l éolien à la capacité garantie de notre système d approvisionnement va chuter continument jusqu en 2020 pour atteindre la valeur de 4%» «En termes concrets, ceci veut dire qu en 2020 si la prédiction d une capacité installée d éolien de 48GW est tenue, ces 48GW ne pourront remplacer que 2GW de centrales conventionnelles» NB : en Allemagne «conventionnelles» veut dire à charbon ou à lignite. En France cela veut dire nucléaire.
L éolien : l exemple Allemand (VI) E.ON Netz Wind Report 2005 ( traduit de l anglais) On ne sait pas bien prédire la puissance éolienne huit heures à l avance «En 2004 l erreur sur la prévision de production éolienne pour la zone EON a varié entre -2.5GW et +4GW» NB La capacité éolienne installée de E.ON fin 2004 était de 7 GW L erreur moyenne de prévision par E.ON a été de -0.45GW en 2004 soit une demi-centrale nucléaire française typique. Un petit retour au Danemark Integration of Wind Farms in the Danish electricity Network A. Sunnarawat, B. Bak-Jensen, Zhe Chen Aout 2007 «compagnie Energinet.dk» La prédiction est donc surtout bonne quand il n y a pas de vent Puissance MW Mesure Prédiction Temps (secondes)
L éolien : l exemple Allemand (VII) E.ON Netz Wind Report 2005 ( traduit de l anglais) La puissance éolienne fragilise le réseau de distribution et réclame la constructions de nouvelles lignes : «Alors que la consommation en Frise du Nord varie entre 40 et 120MW, les fermes éoliennes ont une capacité de 500MW. En conséquence même aux périodes de grande consommation, il peut y avoir environ 4 fois trop d énergie de vent. Ce surplus doit être évacué à grandes distances vers d autres consommateurs. Il faut adapter le réseau pour éviter la surcharge des lignes et les ruptures de distribution» «E.ON Netz va construire 110km de nouvelle lignes de 110kV au Schlewig-Holstein dont le coût est estimé à 70M. Pour remédier à la congestion créée par l éolien environ 180km de ligne haute tension et très haute tension sont en préparation en basse saxe Le coût estimé à 120M» La puissance éolienne est elle-même particulièrement sensible : «Même de simples problèmes de réseau peuvent conduire à des effondrements significatifs de la production éolienne. qui mettent en péril la sécurité de l approvisionnement aux clients : le 29 janvier 2004, une déficience d une ligne bi-pasée sur le réseau 220kV dans la région de Oldenburg qui a crée un creux de voltage d une fraction de seconde dans cette région a engendré la perte soudaine de 1.1GW de puissance électrique. Le 15 septembre 2004, etc.