L

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Lénergie les contraintes incontournables des
chiffres et des ordres de grandeur

• Quels chiffres? Quels ordres de grandeur?
• - labondance
• - lefficacité énergétique
• retour sur lénergie dépensée
• service/dépense
• - les conséquences environnementales
• pollution
• déchets
• effet de serre
• - les coûts
• - le reste
• lintermittence
• lacceptabilité

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Labondance
Problème de balance entre offre et demande
Peut-on  produire  assez ? Peut-on consommer
moins?
La situation daujourdhui production
(consommation) mondiale 10,5 Gtep/an soit 1,7
tep/habitant/an 1tep 12000 kWh
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Labondance
Pays Population (millions habitants) Énergie Primaire (Mtep) tep/habitant
USA 281 2 293 7,8
Japon 127 509 4,0
Europe (25) 403 1 470 3,8
France 60 258 4,37
Chine 1 271 1 245 1,1
Inde 1 045 538 0,5
Monde 6 071 10 200 1,69
Minimum vital homme 0,1-0,2
Source mémento sur lénergie CEA 2006
4
La corrélation consommation-espérance de vie
Japon
CH
S
Ca
Grèce
FR
I
E.U
Chine
Russie
Ma
Roumanie
Inde
Afrique du Sud
Au delà de 1,5 tep/an/hab on ne voit plus de
relation entre consommation dénergie et
espérance de vie
Zambie
5
Peut-on réduire la consommation totale ?

• Comment consomme-t-on dans les pays développés?
  Cas de la France

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Peut-on réduire la consommation totale ?

• Au niveau du monde la réponse est clairement
  non (38 de 1982 à 2002 Chine 4,3
  entre 2000 et 2001)
• Au niveau de la France un facteur 2 ?
• chauffage et climatisation
• ? isolation optimale des habitations ce sera
  long
  
  
  ?
  utilisation raisonnable de la climatisation
• choix des équipements
• ? lampes basse consommation
  
  ? optimisation des appareillages
  (classe des appareils, non-utilisation de veille
  des téléviseurs, extinction des appareils non
  utilisés) ? ne pas
  gaspiller
• choix des moyens de transport et des lieux
  dhabitat
• ? privilégier les transports en commun et le
  ferroutage
  ? ne pas prendre sa voiture pour rien
  
  ? proximité des lieux de vie et de
  travail
  ? ne pas privilégier les
  vacances lointaines

• Réduire la consommation nécessite
  
  - un changement de mentalité (ne voit-on
  pas souvent linverse?) - un changement dans les
  structures de lhabitat

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Peut-on produire assez ?

• Énergies non-renouvelables réserves ?
• Énergies renouvelables ressources annuelles?

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Les limites des réserves et ressources






Les pourcentages sont calculés par rapport à la
consommation dénergie primaire
Sources Observatoire de
lénergie AIE
Bobin et al, SFP 2001
correction rendement incluse
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• Quels chiffres? Quels ordres de grandeur?
• - labondance
• - lefficacité énergétique
• retour sur lénergie dépensée
• service/dépense
• - les conséquences environnementales
• pollution
• déchets
• effet de serre
• - les coûts
• - le reste
• lintermittence
• lacceptabilité

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Lefficacité énergétique
? rapport entre lénergie obtenue et lénergie
dépensée en amont ? cas des capteurs
photovoltaïques ? cas des biocarburants ?
rapport entre lénergie utile et lénergie
dépensée ? cas simples - moteur Eff.
Travail / Energie dépensée - lampe Eff.
Energie lumineuse / Energie dépensée - centrale
élec. Eff. Energ. Élect. / Energie primaire
? cas plus compliqués - automobile Eff. ??
/ Energie dépensée - chauffage Eff. ?? /
Energie dépensée
Prise en compte globale de la filière
Rendement (de Carnot)
Chasse aux calories perdues et isolation
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Lefficacité énergétique
Limitation intrinsèque des biocarburants à 10
des besoins Espoir de la valorisation des
matières ligneuses tiges et taillis
blé 9400 des surfaces
cultivées en France betterave 420 (pour
assurer les 50 Mtep des transports) colza
365 tournesol 413
12
Lefficacité énergétique
13
Lefficacité énergétique
Non stockables !
stockable
hydrogène
14
Lefficacité énergétique
Quelques recettes - passer par le vecteur
 chaleur  pour chauffer
? solaire thermique adapté -
lélectricité seule nest pas optimale pour le
chauffage ?
lélectricité un appoint
(problème de lintermittence du
solaire) - accroître les rendements quand ils
sont pénalisants ? monter les températures
(génération IV) - passage 330C ? 1000C ?
faire de la cogénération si possible - gaz
OK - nucléaire plus difficile ? améliorer
les conversions dénergie solaire - ne rien
perdre si possible ? isoler les habitations
? récupérer lénergie de freinage des véhicules
véhicules électriques
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• Quels chiffres? Quels ordres de grandeur?
• - labondance
• - lefficacité énergétique
• retour sur lénergie dépensée
• service/dépense
• - les conséquences environnementales
• pollution
• déchets
• effet de serre
• - les coûts
• - le reste
• lintermittence
• lacceptabilité

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Les conséquences environnementales
Pollution Déchets Effet de serre
Le pire le charbon
- poussières, NOx,
radioactivité, - filtres nécessaires
mais aussi le pétrole (problème
des transports)
Le plus problématique le nucléaire
mais bien des industries génèrent des déchets qui
ne sont pas moins problématiques (exemple du
photovoltaïque et du démantèlement des batteries
au plomb)
Le pire le charbon
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• Leffet de serre
• - leffet de serre existe et il croît

18

• Leffet de serre
• - leffet de serre existe et il croît
• - tout ce qui brûle y contribue  sauf  la
  biomasse (et encore)

19
Un bilan sur les gaz à effet de serre
20
- Il faut
- soit
privilégier les sources à faible effet de serre
- soit apprendre à capter et
séquestrer le CO2
Privilégier les sources à faible effet de
serre ? mais attention aux effets secondaires
exemple de léolien
Production délectricité renouvelable dans les
pays européens
Pays France Roy. Uni Italie Suède Allemag. Espagne Danem.
Hydraul. 11,8 1,2 11,3 40,1 3,4 11,4 0,1
éolien 0,1 0,5 0,5 0,6 4,2 5,6 17,5
Phot. Géoth. 0,01 0 0,04 0 0,1 0,03 0,003
Biomasse 0,7 1,8 0,8 4,8 1,5 2,3 8,5
total 12,6 3,5 14,2 45,5 9,2 19,3 26,1
CO2 (t/hab) 1,68 2,44 2,04 1,53 2,77 2,04 2,60
Source ministère de lIndustrie énergie
chiffres 2004 CO2 chiffres 2002
21

• - Il faut vraiment apprendre à capter et
  séquestrer le CO2
• ? dans les anciens gisements
• ? inauguration le 15 mars 2006 de la première
  installation (projet européen CASTOR au
  Danemark coût 20-30/tonne de CO2)
• ? projet de TOTAL à Lacq
• - Il faut interdire la construction de centrales
  au charbon sans séquestration
• ? Cest à ce prix que le charbon peut
  continuer à produire une fraction importante de
  lélectricité mondiale (aujourdhui 40)
• ? La seule alternative pour une production
  massive délectricité est, à moyen terme, le
  nucléaire (contribution mondiale actuelle 16)
• - Le problème de leffet de serre impliquera que
  lon centralise les combustibles à effet de
  serre.
• ? Modification profonde des transports
• ? ferroutage et abandon de lessence pour les
  voitures

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Mais alors quelles solutions pour
les transports?

• Disparition des carburants actuels
• Necessité de moins polluer en ville
• essence artificielle produite à partir du
  charbon?
• non car effet de serre et pollution
• rôle accru de la biomasse
• mais elle est limitée
• rôle accru de lélectricité on la produit
  comment?
• dans la voiture à partir dautres carburants
  Prius
• hors de la voiture
• problème des batteries
• source primaire le nucléaire est le mieux placé
• hydrogène un nouveau carburant?
• ce nest pas une source dénergie!

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Demain lhydrogène ?

• Production rendement à améliorer
• électrolyse
• thermoproduction
• bioproduction
• Source primaire
• solaire
• nucléaire
• charbon
• Stockage
• (basse température)
• compression
• hydrures métalliques
• Utilisation
• pile à combustible
• combustion

Problème tout celà nest pas au point
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• Quels chiffres? Quels ordres de grandeur?
• - labondance
• - lefficacité énergétique
• retour sur lénergie dépensée
• service/dépense
• - les conséquences environnementales
• pollution
• déchets
• effet de serre
• - les coûts
• - le reste
• lintermittence
• lacceptabilité

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Le coût
Energie Coût interne c/kWh Coût externe c/kWh Total c/kWh Aide publique France (c/kWh)
Gaz 2,9 2,5 5,4
Charbon 3,4 8 11,4
Nucléaire 3,4 (amort. 20 ans) 0,03 3,4
Hydroélectricité 2,5 0,25 2,7
Eolien 6 0,05 6 8,4
Photovoltaïque 50 0,25 50 55
Biomasse 8 0,8 8,8 bioéthanol 6,7 (taxes) 4 (indust.)
Géothermie 7 - 7
Sources groupe Energie SFP, et livre Bobin et al
On ne peut tout financer des choix sont
nécessaires après comparaison
Bioéthanol ? exemple de lE85 (85
déthanol) - moins cher à la pompe, mais 1,5
fois moins énergétique - taxes non percues par
létat 0,56 par litre - les industriels
reçoivent 0,33 par litre
Installations Puissance prévue coût Product./an Invest./TWh durée de vie 30 ans
Progr. éolien France 17000 MW 27 G 30 TWh 3 c/kWh
EPR Flamanville 1600 MWe 3 G 11 TWh 1 c/kWh
Photovolt. Branlis 40 MWc 0,13 G 0,04 TWh 10 c/kWh
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• Quels chiffres? Quels ordres de grandeur?
• - labondance
• - lefficacité énergétique
• retour sur lénergie dépensée
• service/dépense
• - les conséquences environnementales
• pollution
• déchets
• effet de serre
• - les coûts
• - le reste
• lintermittence
• lacceptabilité

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Lintermittence
Cest un problème majeur car on ne sait pas
stocker lélectricité ? Le pétrole est
actuellement le meilleur moyen de stocker
lénergie
Ordre de grandeur de ce quil faut stocker ?
Avec 1kWh de diesel, on fait environ 1,4km en
voiture ? 500km dautonomie 300kWh de diesel
70 kWh dénergie mécanique
Méthode de stockage Caractéristiques
Batterie au Lithium 1 tonne
Air comprimé 700 kg à 300 bars
Moteur à inertie Anneau de 1 tonne, ?1mètre, 200 tours/s
Condensateur 1000 Farads sous 1000 Volts
Hydrogène 10 kg soit 400 litres à 300 bars
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Lintérêt de Génération IV
Lacceptabilité le cas des déchets nucléaires
29
Conclusion

• La consommation mondiale va croître
• Il nous faut baisser la nôtre
• en isolant nos habitations
• en ne gaspillant pas
• mais ce sera dur
• Les énergies renouvelables seront insuffisantes
• La plus prometteuse est lénergie solaire
• mais elle est intermittente
• Il sera nécessaire de tout développer en
  parallèle
• A court terme, il faut développer le chauffage
  solaire
• Léolien est bien moins prioritaire
• La recherche doit porter sur
• les capteurs photovoltaïques moyen terme
• les moyens de stockage de lélectricité moyen-lon
  g terme
• la filière hydrogène moyen terme
• le nucléaire fission innovant moyen terme
• la fusion contrôlée moyen-long terme
• une valorisation plus complète de la
  biomasse moyen terme