lénergie: les principaux points clé - labondance - peut-on « produire » assez ? - peut-on...

L’énergie: les principaux points clé

- l’abondance- peut-on « produire » assez ?

- peut-on consommer moins ?

- les conséquences environnementales- pollution

- déchets

- effet de serre

- les coûts

3

- l’efficacité énergétique- l’indépendance énergétique- l’intermittence- l’acceptation par le public

L’abondance

Peut-on « produire » assez 

ou

peut-on consommer moins?

La situation d’aujourd’hui:

production (consommation) mondiale: 11 Gtep/an (11 milliards de tonnes-équivalent-pétrole par an)

soit 1,7 tep/habitant/an

1tep = 12000 kWh

La France consomme 4,4 tep/habitant/an4

L’abondance

Paystep/habitant/

an

USA 7,8

Japon 4,0

Europe (25) 3,8

France 4,37

Chine 1

Inde 0,5

Ethiopie 0,1

Monde 1,69

Minimum vital homme 0,1-0,2

Source : mémento sur l’énergie CEA 2006

Monde

30

40

50

60

70

80

90

0 1500 3000 4500 6000 7500 9000

Energie (kgep/hts)

Esp

eran

ce d

e vi

e

Zambie

Afrique du Sud

Inde

Japon

Chine

Russie

GrèceCH FR

S Ca

E.U

Au delà de 1,5 tep/an/hab on ne voitplus de relation claire entre consommation d’énergie et espérance de vie

Ma Roumanie

I

La corrélation consommation-espérance de vie

6

Quelle évolution possible?

A côté des économies que nous devons réaliser, on s’attend à un doublement de la consommation

mondiale d’ici 2050 : 20 à 25 milliards de tonnes équivalent pétrole par

an !

Raisons :

- augmentation de la population mondiale

- développement de « pays émergents ».

8

0

10

20

30

40

50

resid.tert.

transp. indust.

agricult.

resid. tert.

transp.

indust.

agricult.

Totale primaire

Tertiaire Résident.

Transports Industrie

Evolution France en

30 ans

+53%

+21%

+92%

-8%

%

Comment consomme-t-on l’énergie finale dans les pays développés?Comment consomme-t-on l’énergie finale dans les pays développés?Cas de la FranceCas de la France

9

-- chauffage et climatisation: chauffage et climatisation: ● ● isolation optimale des habitations :isolation optimale des habitations : ce sera long…ce sera long… (coût: 600 G€=2 budget état)(coût: 600 G€=2 budget état) ● utilisation raisonnable de la● utilisation raisonnable de la climatisation… climatisation…

-- équipements:équipements:

● ● lampes basse consommation ● lampes basse consommation ● optimisation des appareillages (classe des appareils, non-utilisation de veille des optimisation des appareillages (classe des appareils, non-utilisation de veille des téléviseurs…, extinction des appareils non utilisés)téléviseurs…, extinction des appareils non utilisés) ● ● ne ne pas gaspillerpas gaspiller

- transports: - transports:

● ● privilégier les transports en commun etprivilégier les transports en commun et le ferroutagele ferroutage ● ● ne pas prendre sa voiture pourne pas prendre sa voiture pour rien… rien… ●● proximité des lieux de vie et de travailproximité des lieux de vie et de travail ●● ne pas privilégier les vacances lointaines…ne pas privilégier les vacances lointaines…

Réduire la consommation nécessite : Réduire la consommation nécessite : - un effort d’isolation exceptionnel - un effort d’isolation exceptionnel

- un changement de mentalité (ne - un changement de mentalité (ne voit-on pas souvent l’inverse?)voit-on pas souvent l’inverse?) - un changement dans - un changement dans l’organisation habitat/travaill’organisation habitat/travail

Peut-on réduire la consommation totale Peut-on réduire la consommation totale dans un pays comme la France ?dans un pays comme la France ?

13

Où peut-on trouver une telle énergie ?Où peut-on trouver une telle énergie ?

Deux familles possibles :– Énergies non-renouvelables

• Pétrole

• Gaz

• Charbon

• Uranium/thorium

• Deutér. /lithium

– Énergies renouvelables • Hydraulique

• Vent

• Solaire– thermique (panneaux et PAC)

– électrique (photovoltaïque et thermodyn)

• Biomasse

• Géothermique

• Mer (marées, vagues, énergie therm.)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Monde Un. Europ. France

non-renouvelables

renouvelables

Aujourd’hui :

15

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Monde Un. Europ. France

non-renouvelables

renouvelables

Aujourd’hui :

Cette situation ne peut durer car :

- le pétrole et le gaz vont devenir rares

- tout ce qui brûle provoque un effet de serre problématique16

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

monde europe France

pétrolegazcharbonnucléaire

Source Pétrole Gaz Charbon Nucléaire Fission

Nucléaire Fusion

Total

Monde 33% 21% 23% 7% 0% 85% Europe (25) 37% 23% 18% 14% 0% 92%

France 34% 15% 5% 38% 0% 91% Réserves

(années de consomm. actuelle)

Prouvées 40 ans

Ultimes 135 ans

Prouvées 90 ans

Ultimes 230 ans

Prouvées 220 ans Ultimes 1400 ans

Prouvées 80(3000) Ultimes

280(14000)

Infinies

Pétrole et gaz vont devenir rares

Les pourcentages sont calculés par rapport à la consommation d’énergie primaire Sources: Observatoire de l’énergie AIE Bobin et al, SFP 2001 20

L’énergie: les principaux points clé

- l’abondance- peut-on produire assez ?

- peut-on consommer moins ?

- les conséquences environnementales- pollution

- déchets

- effet de serre

- les coûts

- l’efficacité énergétique- l’indépendance énergétique- l’intermittence- l’acceptation par le public

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 nucléaire induit la production de déchets

- ce problème est-il insoluble?

Le pire: le charbon

22

L’intérêt de Génération IVLe cas des déchets nucléaires

25

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 nucléaire induit la production de déchets

- ce problème est-il insoluble?

La recherche peut apporter des solutions

Le pire: le charbon

22

L’effet de serre est très probablement dramatique pour l’humanité

- concensus international du GIEC

- montée du niveau des mers : problème majeur au Bengladesh par exemple;

- augmentation de la désertification en Afrique;

- développement de cyclones

- …..

Mais au fait, l’effet de serre, c’est quoi?

L’effet de serre

26

L’effet de serreL’effet de serre- l’effet de serre - l’effet de serre existeexiste naturellement naturellement

28

29

http://www.nasa.gov/topics/earth/features/temp-analysis-2009.html

30

L’effet de serreL’effet de serre- l’effet de serre - l’effet de serre existeexiste naturellementnaturellement, mais il , mais il croît !croît !

- tout ce qui brûle y contribue car tout ce qui - tout ce qui brûle y contribue car tout ce qui brûle libère du CO2 qui est le principal gaz à brûle libère du CO2 qui est le principal gaz à effet de serreeffet de serre

31

Un bilan sur les gaz à effet de serre

Coke lignite , Charbon (moy) Coke PétroleFuel LourdDieselKérosènePétroleGPLGaz

HydroélecticitéNucléairePhotovoltaïqueSolaire thermiqueÉolien (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

Coke lignite , Charbon (moy) Coke PétroleFuel LourdDieselKérosènePétroleGPLGaz

HydroélecticitéNucléairePhotovoltaïqueSolaire thermiqueÉolien (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

- Il faut diminuer l’effet de serre que nous - Il faut diminuer l’effet de serre que nous induisons: induisons: - en baissant notre conso énerg (rôle de la - en baissant notre conso énerg (rôle de la taxe carbone) taxe carbone) - en apprenant à capter et - en apprenant à capter et séquestrer le CO2séquestrer le CO2 - - en privilégiant en privilégiant les sources à faible effet de serre les sources à faible effet de serre

33

- - apprendre à capter et séquestrer le CO2apprendre à capter et séquestrer le CO2 : :

●● on ne sait pas faire à grande échelleon ne sait pas faire à grande échelle

- - privilégier les sources à faible effet de serreprivilégier les sources à faible effet de serre

●● ce sont:

l’hydraulique

l’éolien

le solaire thermique

le solaire photovoltaïque

le géothermique

la biomasse (si on replante)

la mer

le nucléaire

Contr. Fr. prim.Contr. Fr. prim.

(5%*)

(<1%)

(<1%)

(<1%)

(<1%)

(4%)

(<1%)

(38%)

**corr. rendement corr. rendement incluseincluse

Contr. Fr. prim.Contr. Fr. prim. Potentiel Potentiel FranceFrance

5%* 6%

<1%* 10% (<28%élec)

<1% <100%

<1%* <100% (20000km2)

<1% < 2,5%

4% < 12%

<1%* hydrauliennes 2%

38%

**corr. rendement inclusecorr. rendement incluse

36

- - apprendre à capter et séquestrer le CO2apprendre à capter et séquestrer le CO2 : :

●● on ne sait pas faireon ne sait pas faire

- - privilégier les sources à faible effet de serreprivilégier les sources à faible effet de serre

●● ce sont:

l’hydraulique

l’éolien

le solaire thermique

le solaire photovoltaïque

le géothermique

la biomasse (si on replante)

la mer

le nucléaire

abondance limitée

intermittent et dispersé

souvent présent à contre temps

intermittent et très cher

peu abondant

concurrence cultures vivrières

contribution limitée

problème des déchets

Contr. Fr. prim.Contr. Fr. prim. Potentiel Potentiel FranceFrance

5%* 6%

<1%* 10% (<28%élec)

<1% <100%

<1%* <100% (20000km2)

<1% < 2,5%

4% < 12%

<1%* hydrauliennes 2%

38%

**corr. rendement inclusecorr. rendement incluse

Hors solaire, toutes ces énergies sont limitées. Par ailleurs, elles ont toutes des inconvénients très limitants 37

- - apprendre à capter et séquestrer le CO2apprendre à capter et séquestrer le CO2 : :

●● on ne sait pas faireon ne sait pas faire

- - privilégier les sources à faible effet de serreprivilégier les sources à faible effet de serre

●● ce sont:

l’hydraulique

l’éolien

le solaire thermique

le solaire photovoltaïque

le géothermique

la biomasse (si on replante)

les marées

le nucléaire

abondance limitée

intermittent et dispersé

souvent présent à contre temps

intermittent et très cher

peu abondant

contribution limitée

contribution limitée

problème des déchets

37

Source : RTE – période : janvier 2010

Son intermittence (voir exposé J. Maire sur les réseaux électriques) :

Le principal problème de l’éolien

38

Des données similaires en Allemagne :

il y a parfois anticorrélation rendement-température

Sources: E.ON Transpower; Deutsche Wetterdienst

39

Un effet secondaire inattendu

Pays France Roy. Uni Italie Suède Allemag. Espagne Danem.

hydraul. 11,2% 2,3% 12,5% 44,7% 4,3% 9,9% 0,1%

éolien 0,7% 1,3% 1,3% 1,0% 6,2% 8,8% 18,3%

déchets 0,3% 1,2% 0,6% 0,6% 0,7% 0,5% 1,1%

biomasse 0,7% 2,8% 1,7% 5,1% 4,1% 1,2% 9,6%

sol+mer+geo

0,1% 0% 0% 0% 0,5% 0% 0%

total 13,0% 7,6% 17,9% 51,4% 15,8% 20,4% 29,1%

CO2(t/hab/an) 6,2 8,9 8,0 5,6 10,2 8,2 9,7

Chiffres 2007 - Source: observatoire des énergies renouvelables et statistiques-mondiales.com

Production d’électricité renouvelable dans les pays européens

Les problèmes de l’éolien

Son intermittence et sa dilution : ● rendement moyen : 20-25% ● il faut 5000 éoliennes de 1 MW pour remplacer un seul réacteur EPR ● puissance/u. de surf. : 10 MW/km2; il faut 700 km2 pour remplacer un seul EPR.

Un effet collatéral inattendu

Pays France Roy. Uni Italie Suède Allemag. Espagne Danem.

hydraul. 11,2% 2,3% 12,5% 44,7% 4,3% 9,9% 0,1%

éolien 0,7% 1,3% 1,3% 1,0% 6,2% 8,8% 18,3%

déchets 0,3% 1,2% 0,6% 0,6% 0,7% 0,5% 1,1%

biomasse 0,7% 2,8% 1,7% 5,1% 4,1% 1,2% 9,6%

sol+mer+geo

0,1% 0% 0% 0% 0,5% 0% 0%

total 13,0% 7,6% 17,9% 51,4% 15,8% 20,4% 29,1%

CO2(t/hab/an) 6,2 8,9 8,0 5,6 10,2 8,2 9,7

Chiffres 2007 - Source: observatoire des énergies renouvelables et statistiques-mondiales.com

Production d’électricité renouvelable dans les pays européens

Les problèmes de l’éolien

Son intermittence (voir exposé J. Maire) : ● rendement moyen : 20-25% ● il faut 5000 éoliennes de 1 MW pour remplacer un seul réacteur EPR

● puissance/u. de surf. : 10 MW/km2; il faut 700 km2 pour remplacer un seul EPR.

43

- - apprendre à capter et séquestrer le CO2apprendre à capter et séquestrer le CO2 : :

●● on ne sait pas faireon ne sait pas faire

- - privilégier les sources à faible effet de serreprivilégier les sources à faible effet de serre

●● ce sont:

l’hydraulique

l’éolien

le solaire thermique

le solaire photovoltaïque

le géothermique

la biomasse (si on replante)

les marées

le nucléaire

abondance limitée

intermittent et dispersé

souvent présent à contre temps

Intermittent et très cher

peu abondant

contribution limitée

contribution limitée

problème des déchets

43

Les coûtsEnergie Coût interne

c€/kWhAide publique France (c€/kWh)

Gaz 2,9

Charbon 3,4

Nucléaire 3,4 (amort.: 20 ans)

Hydroélectricité 2,5

Eolien 6 8,4

Photovoltaïque 30-50 58*

Biomasse 8 13 à 17**

Géothermie 7 13 à 20**

Sources: groupe Energie SFP, et livre Bobin et al

*tarif habitations av integ. bati - Arrêté du 12 janvier 2010**Journal officiel du 31 décembre 2009

Attention: la situation actuelle risque de tuer le développement du photovoltaïque!

46

Le coûtAnalyse de la situation actuelle pour la production d’énergie délocalisée

Recommandations du Grenelle de l’environnement pour le photovoltaïque: 5,4 GWc en 2020; 6,5TWh/an (1% de la production électrique)

Côut associé des aides publiques liées au rachat : 65 G€Qui paye ces 65 G€? 2/3 pour EDF (consommateur : CSPE) 1/3 pour le contribuable.

Qui profite de cet argent? Les importateurs + les investisseurs (rdt à 2 chiffres)

Qu’ont-ils créé? Rien !

Les aides non-encadrées font monter les prix !

La France est championne du monde des aides du photovoltaïque!

Résultat : prix du Wc installé : France: 10 € Allemagne: 5 €

Scandale comparable pour les chauffe-eau solaires:

prix du chauffe eau solaire: sortie Chine entre 200 et 700€; 4000 à 7000€ après achat et installation en France, dont 2500 à 4000€ de subvention 49

Un petit bilan avant d’aller vers la conclusion

• Aucune énergie n’est parfaite

• Le charbon reste abondant mais il faut séquestrer CO2

• Les énergies renouvelables doivent être développées mais elles sont chères et seront insuffisantes

• Le nucléaire restera nécessaire

• Le pétrole va disparaître

55

Mais alors… quelles solutions pour les transports?

• Disparition des carburants actuels• Nécessité de moins polluer en ville

– essence artificielle produite à partir du charbon?• mais effet de serre et pollution

– rôle accru de la biomasse• mais elle est limitée

– rôle accru de l’électricité: on la produit comment?• dans la voiture à partir d’autres carburants : Prius• hors de la voiture

– problème des batteries

– source primaire: le nucléaire est le mieux placé

– hydrogène: un nouveau carburant?• ce n’est pas une source d’énergie! 56

Demain l’hydrogène ?• 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 n’est pas au point

58

• Alors, en attendant…• La meilleure solution partielle est sans doute la

voiture électrique

– Problèmes : la fiabilité, le coût et l’autonomie– Adaptée pour la seconde voiture en ville en province– Adaptée si la source électrique ne produit pas d’effet de

serre: éolien, solaire ou nucléaire– Le solaire est généralement insuffisant….

Problème: tout celà n’est pas au point

Recharge de batteries au solaire en 8 heures ≡ 1m2/(km d’autonomie)

59

Conclusion

• La consommation mondiale va croître

• Il faut réduire la consommation de pétrole

• Il faut tenter de séquestrer CO2

• Il faut développer les énergies renouvelables– mais elles seront insuffisantes et souvent handicapées par l’intermittence– la situation serait différente si on savait massivement stocker l’électricité

• Il faut conserver une part à l’énergie nucléaire– car elle ne fait pas d’effet de serre– car des solutions existent pour les déchets

• Il sera nécessaire de tout développer en parallèle

• A court terme, il faut développer le chauffage solaire et l’isolation.

• L’éolien est bien moins prioritaire

• La recherche doit porter sur– les capteurs photovoltaïques moyen terme– les moyens de stockage de l’électricité moyen-long 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 60