parc éolien maison solaire passive photo : doe/nrel mcfadden, pam. État des technologies...

Parc éolien

Maison solaire passive

Photo : DOE/NREL McFadden, Pam.

État des technologies État des technologies d’énergies propresd’énergies propres

© Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

Photo : Nordex Gmbh

Cours d’analyse de projets d’énergies propresCours d’analyse de projets d’énergies propres

ObjectifObjectif

• Accroître l’intérêt pour les technologies Accroître l’intérêt pour les technologies d’efficacité énergétique et d’énergies d’efficacité énergétique et d’énergies renouvelablesrenouvelables Marchés

Applications typiques


Production d’électricité à partir de déchets de bois

Photo : Warren Gretz, NREL PIX

Chauffage solaire de l’eau et photovoltaïque

Photo : Vadim Belotserkovsky

Efficacité énergétiqueEfficacité énergétique Utiliser moins de ressources pour un même

besoin énergétique

Énergie renouvelableÉnergie renouvelable Utiliser des ressources naturelles non

épuisables pour rencontrer un besoin énergétique

DéfinitionsDéfinitions

Maison solaire passive à isolation thermique renforcée

Photo : Jerry Shaw


Technologies Technologies d’énergies propresd’énergies propres

Justifications des technologies Justifications des technologies d’énergies propresd’énergies propres

• EnvironnementaleEnvironnementale Changements climatiques

Pollution locale

• ÉconomiqueÉconomique Coûts globaux sur le

cycle de vie

Épuisement des ressources fossiles

• SocialeSociale Création d’emplois

Investissement local des ressources financières

Augmentation de la demande en énergie (3x d’ici 2050) © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

Source : National Laboratory Directors for the U.S. Department of Energy (1997)

Caractéristiques communes Caractéristiques communes aux énergies aux énergies proprespropres

• Comparativement aux sources Comparativement aux sources d’énergies conventionnelles : d’énergies conventionnelles :

Coûts initiaux typiquement plus élevés

Coûts d’exploitation généralement plus faibles

Meilleures pour l’environnement

Souvent financièrement rentables après analyse du coût global sur la durée de vie


Coût total d’un système de Coût total d’un système de production (ou de consommation) production (ou de consommation) d’énergied’énergie

• Coût totalCoût total coût d’achatcoût d’achat

• Coût total Coût total = = coût d’achatcoût d’achat


+ coûts annuels en carburant+ coûts annuels en carburant

+ frais annuels d’exploitation et + frais annuels d’exploitation et d’entretiend’entretien

+ coûts de remise en état majeure+ coûts de remise en état majeure

+ coûts de démantèlement+ coûts de démantèlement

+ coûts de financement+ coûts de financement

+ etc.+ etc.

Technologies d’énergies Technologies d’énergies renouvelables pour la production renouvelables pour la production d’électricitéd’électricité


Centrale éolienneCentrale éolienneTechnologie et applicationsTechnologie et applications

• Nécessite de bons ventsNécessite de bons vents (>4 m/s à 10 m) régions côtières, crêtes arrondis et

plaines dégagées

• Applications :Applications :


Southwest Windpower, NREL PIXPhil Owens, Nunavut PowerWarren Gretz, NREL PIX

Réseau isoléRéseau central Hors réseau

Centrale éolienne Centrale éolienne Marché Marché


Source : Danish Wind Turbine Manufacturers Association, BTM Consult, World Wind Energy Association, Renewable Energy World

0

6 000

8 000

10 000

4 000

2 000

MW

Éoliennes installées annuellement à travers le monde

0

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2 000

3 000

4 000

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6 000

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00

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MW

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

8 000Puissance mondiale cumulée (2003) : 39 000 MW(~ 20,6 millions de foyers @ 5 000 kWh/foyer/an et

facteur de puissance éolien de 30 %)

14 600 MW Allemagne 6 400 MW Espagne6 400 MW É.-U.3 100 MW Danemark

83 000 MW prévus pour 2007

Petite centrale Petite centrale hydroélectriquehydroélectriqueTechnologie et applicationsTechnologie et applications

• Types de Types de projets :projets :

Avec barrage Au fil de l’eau

• Applications :Applications :Réseau centralRéseau isoléHors réseau

Turbine Francis


Petite centrale hydroélectrique Petite centrale hydroélectrique Marché Marché

• 19 % de l’électricité dans le monde est produite par de 19 % de l’électricité dans le monde est produite par de grandes et petites centrales hydroélectriquesgrandes et petites centrales hydroélectriques

• Échelle mondiale :Échelle mondiale : 20 000 MW développés (petite hydro < 10 MW) prévision : 50 000 à 75 000 MW en 2020

• Chine :Chine : 43 000 installations (petite hydro < 25 MW) 19 000 MW développés 100 000 MW économiquement réalisables

• Europe :Europe : 10 000 MW développés 4 500 MW économiquement réalisables

• Canada :Canada : 2 000 MW développés 1 600 MW économiquement réalisables Petite centrale

hydroélectrique

© Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.Source : ABB, Renewable Energy World, International Small Hydro Atlas

Installation photovoltaïque Installation photovoltaïque (PV)(PV)Technologie et applicationsTechnologie et applications

Photo : DOE/NREL Tsuo, Simon

Photo : DOE/NREL Strong, Steven

Système PV résidentiel

Pompage de l’eau au PV

Système PV résidentiel raccordé au réseau


Installation photovoltaïque Installation photovoltaïque Marché Marché


Source: PV News

0

100

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1986

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2000

2001

2002

2003

Puissance mondiale cumulée (2003) : 2 950 MWp(~ 1,2 millions foyers @ 5 000 kWh/foyer/an)

Taux de croissance de 32 % en 2003

Installation annuelle de PV à travers le monde

400

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400

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MW

p

0

• Production simultanée de deux types ou plus d’énergie à Production simultanée de deux types ou plus d’énergie à partir d’une source unique d’énergie utiliséepartir d’une source unique d’énergie utilisée


CogénérationCogénération

Cogénération Cogénération Applications, combustibles et Applications, combustibles et équipementséquipements

Photo : Gaz Métropolitain

Photo : Rolls-Royce plc

Diverses applications Divers combustibles

Divers équipements

Photo : Gretz, Warren DOE/NREL

Biomasse pour la cogénération

Moteur à pistons pour la production d’électricité


Cogénération Cogénération Applications Applications

• Bâtiments individuelsBâtiments individuels• Bâtiments commerciaux et Bâtiments commerciaux et

industrielsindustriels• Bâtiments multiplesBâtiments multiples• Systèmes d’énergies en réseau Systèmes d’énergies en réseau

(c.-à-d. (c.-à-d. communautés)communautés)

• Procédés industrielsProcédés industrielsPhoto : Urban Ziegler, RNCan

Photo : Urban Ziegler, RNCan Microturbine utilisée en serre

Photo : Urban Ziegler, RNCan

Cogénération, Kitchener City Hall


Cogénération au gaz de décharge pour réseau de chauffage urbain, Suède

Cogénération Cogénération Types de combustiblesTypes de combustibles

• Combustibles Combustibles renouvelablesrenouvelables Résidus de bois Gaz de décharge Biogaz Sous-produits agricoles Bagasse Cultures à vocation

énergétique Etc.

• Combustibles fossilesCombustibles fossiles Gaz naturel Carburant diesel Etc.

• Énergie géothermiqueÉnergie géothermique

• HydrogèneHydrogènePhoto : Joel Renner, DOE/ NREL PIX



Geyser

Biomasse pour la cogénération

• Dispositifs de Dispositifs de refroidissementrefroidissement Compresseurs Refroidisseurs à absorption Refroidissement naturel

• Production d'énergie Production d'énergie électriqueélectrique Turbines à gaz Turbines à gaz à cycle combiné Turbines à vapeur Moteurs à combustion interne Piles à combustible Etc.

• Dispositifs de chauffageDispositifs de chauffage Chaudières Récupérateurs de chaleur

Photo : Rolls-Royce plc

Photo : Urban Ziegler, RNCan

Dispositif de refroidissement


Turbine à gaz

Cogénération Cogénération Équipements et technologiesÉquipements et technologies

RégionsRégions CapacitCapacitésés

CommentairesCommentaires

CanadaCanada 12 GW12 GW Principalement, pâtes et papiers et industrie Principalement, pâtes et papiers et industrie pétrolièrepétrolière

ÉUAÉUA 67 GW67 GW Croissance rapide, politiques de support à la Croissance rapide, politiques de support à la cogénérationcogénération

ChineChine 32 GW32 GW Principalement, cogénération au charbonPrincipalement, cogénération au charbon

RussieRussie 65 GW65 GW 30 % de l’électricité provient déjà de la 30 % de l’électricité provient déjà de la cogénérationcogénération

AllemagneAllemagne 11 GW11 GW Marché de la cogénération municipale en Marché de la cogénération municipale en croissancecroissance

Royaume UniRoyaume Uni 4,9 GW4,9 GW Forts incitatifs à l’utilisation des renouvelablesForts incitatifs à l’utilisation des renouvelables

BrésilBrésil 2,8 GW2,8 GW Systèmes énergétiques collectifs associés aux Systèmes énergétiques collectifs associés aux installations hors réseauinstallations hors réseau

IndeInde 4,1 GW4,1 GW Principalement, cogénération à la bagasse dans Principalement, cogénération à la bagasse dans l’industrie sucrièrel’industrie sucrière

Afrique du SudAfrique du Sud 0,5 GW0,5 GW Essentiellement, remplacement des centrales au Essentiellement, remplacement des centrales au charboncharbon

MondeMonde 247 GW247 GW Croissance prévue de 10 GW par annéeCroissance prévue de 10 GW par année

Source : World Survey of Decentralized Energy 2004, WADE


Cogénération Cogénération MarchéMarché

Technologies d’énergies Technologies d’énergies renouvelables renouvelables pour le chauffage et la climatisationpour le chauffage et la climatisation


Chauffage à la biomasseChauffage à la biomasseTechnologie et applicationsTechnologie et applications

Déchiquetage du bois

Chaufferie

Chauffage en réseau urbain ou individuel

Photo : Wiseloger, Art DOE/NREL


Photo : Oujé-Bougoumou Cree Nation

• Combustion contrôlée du bois, Combustion contrôlée du bois, des résidus agricoles, des des résidus agricoles, des déchets municipaux, etc. pour déchets municipaux, etc. pour produire de la chaleurproduire de la chaleur

• Échelle mondiale :Échelle mondiale : La combustion de la biomasse fournit 11 % des

besoins globaux en énergie (BGE) Plus de 20 GWth de capacité installée en

systèmes de combustion contrôlée de la biomasse

• Pays en voie de développement :Pays en voie de développement : Cuisson, chauffage Pas toujours durable Afrique : 50 % des BGE Inde : 39 % des BGE Chine : 19 % des BGE

• Pays industrialisés :Pays industrialisés : Chaleur, électricité, poêles à bois Finlande : 19 % des BGE Suède : 16 % des BGE Autriche : 9 % des BGE Danemark : 8 % des BGE Canada: 4 % des BGE É.U. : 68 % de tous les renouvelables

Source : Ingwald Obernberger propos repris de la Chamber of Agriculture and Forestry, Lower Austria

Photo : Ken Sheinkopf/ Solstice CREST

Chambre de combustion

Source : IEA Statistics– Renewables Information 2003, Renewable Energy World 2002/2003

Chauffage à la biomasse Chauffage à la biomasse Marché Marché


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6 000

8 000

Nouvelles installations de petitssystèmes (< 100 kW) de chauffage à la biomasseen Autriche

Chauffage solaire de l’airChauffage solaire de l’airTechnologie et applicationsTechnologie et applications

• Capteurs sans vitrage Capteurs sans vitrage

pour le préchauffage pour le préchauffage de l’air de ventilationde l’air de ventilation

• L’air froid est chauffé L’air froid est chauffé lorsqu’il passe à lorsqu’il passe à traverstraversles petites perforations les petites perforations d’une plaque d’une plaque absorbante absorbante (Solarwall(SolarwallMCMC))

• Un ventilateur injecteUn ventilateur injectecet air préchauffé à cet air préchauffé à l’intérieur du bâtimentl’intérieur du bâtiment


• Pré-chauffage de l’air de Pré-chauffage de l’air de ventilation de bâtiments ventilation de bâtiments demandant de grands débits d’air demandant de grands débits d’air fraisfrais

• Aussi pour le chauffageAussi pour le chauffagede l’air de procédé de l’air de procédé (p. ex. : séchage des récoltes)(p. ex. : séchage des récoltes)

• Financièrement rentableFinancièrement rentablepour des constructionspour des constructionsneuves ou lors deneuves ou lors derénovations majeuresrénovations majeures

Chauffage solaire de l’air Chauffage solaire de l’air Marché Marché

Bâtiments industriels

Photo : Conserval Engineering


Séchoir solaire pour les récoltes

Photo : Conserval Engineering

Chauffage solaire de l’eau Chauffage solaire de l’eau Technologie et applicationsTechnologie et applications

• Capteurs vitrés ou sans vitrageCapteurs vitrés ou sans vitrage

• Stockage thermique (réservoir ou piscine)Stockage thermique (réservoir ou piscine)

Piscines ou bâtiments commerciaux / institutionnels

Pisciculture - Production d’alevins de saumon


Chauffage solaire de l’eau Chauffage solaire de l’eau Marché Marché

• Plus de 30 millions m² de capteurs Plus de 30 millions m² de capteurs installés dans le monde installés dans le monde

• Europe :Europe :

10 millions de m² de capteurs installés

Taux de croissance annuel : 12 %

Leaders : Allemagne, Autriche, Grèce

Objectif européen : 100 millions de m² en 2010

• Marché mondial fort pour Marché mondial fort pour les chauffe-piscines solairesles chauffe-piscines solaires

• Plus de 35 000 systèmes aux BarbadesPlus de 35 000 systèmes aux Barbades

Piscines et chauffe-eau résidentiels


Bâtiments résidentiels

Photo : Chromagen

Source: Renewable Energy World, Oak Ridge Laboratory

• Fournit de 20 à 50 % de Fournit de 20 à 50 % de l’énergie thermique l’énergie thermique durant la saison de durant la saison de chauffage chauffage

• Gains solaires Gains solaires disponibles via des disponibles via des fenêtres hautes fenêtres hautes efficacités exposées au efficacités exposées au soleil (face à l’équateur)soleil (face à l’équateur)

• Stockage de chaleur Stockage de chaleur dans la structure du dans la structure du bâtiment bâtiment

• Ombrages pour éviter Ombrages pour éviter les surchauffes durant les surchauffes durant l’étél’été

Hiver

Été

Photo : Fraunhofer ISE (du site Internet Siemens Research and Innovation)

Chauffage solaire passif d’appartements

Chauffage solaire passifChauffage solaire passifTechnologie et applicationsTechnologie et applications


Chauffage solaire passif Chauffage solaire passif Marché Marché

• L’utilisation de fenêtres hautes L’utilisation de fenêtres hautes efficacités est une forme de efficacités est une forme de chauffage solaire passif - chauffage solaire passif - usage standard aujourd’huiusage standard aujourd’hui

• Surcoûts faibles à négligeables Surcoûts faibles à négligeables pour des constructions pour des constructions neuves :neuves : Fenêtres plus efficaces Orientation du bâtiment Ombrage adéquat

• Financièrement rentable pour Financièrement rentable pour de nouvelles constructions ou de nouvelles constructions ou lors de rénovationslors de rénovations

Bâtiments commerciaux



Bâtiments résidentiels

Photo : DOE/NREL

Pompes à chaleur Pompes à chaleur géothermiquegéothermiqueTechnologie et applicationsTechnologie et applications

• Chauffage et climatisation des Chauffage et climatisation des locaux/eau chaudelocaux/eau chaude

• L’électricité est la source L’électricité est la source d’énergie qui opère le cycle de d’énergie qui opère le cycle de compression/détente du fluide compression/détente du fluide frigorigènefrigorigène

• La chaleur est retirée du sol en La chaleur est retirée du sol en hiver et rejetée dans le sol en hiver et rejetée dans le sol en étéété

Boucle fermée horizontale


Boucle fermée verticale

Pompes à chaleur Pompes à chaleur géothermique Marchégéothermique Marché

Secteur commercial, institutionnel ou industriel

Photo : Geothermal Heat Pump Consortium (GHPC) DOE/NREL

PCG résidentielle • Échelle mondiale :Échelle mondiale : Plus de 800 000 unités installées

Capacité totale 9 500 MWth

Taux de croissance annuel de 10 %

• É.U. : 50 000 installations/anÉ.U. : 50 000 installations/an• Suède, Allemagne, Suisse : Suède, Allemagne, Suisse :

principaux marchés européens principaux marchés européens

• Canada :Canada : Plus de 30 000 systèmes

résidentiels installés Plus de 3 000 systèmes

installés dans des bâtiments industriels ou commerciaux

435 MWth installés © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

Photo : David and Associates DOE/NREL

Photo : Robb Williamson/ NREL Pix

Système d’éclairage naturel et efficaceSystème de réfrigération efficace d’aréna

Autres technologies Autres technologies d’énergies propres d’énergies propres commercialescommerciales• Carburants : éthanol et biodiésel Carburants : éthanol et biodiésel • Systèmes de réfrigération Systèmes de réfrigération

efficacesefficaces• Moteurs à vitesse variableMoteurs à vitesse variable• Systèmes d’éclairage naturel et Systèmes d’éclairage naturel et

efficaceefficace• Récupération de chaleur sur Récupération de chaleur sur

systèmes de ventilationsystèmes de ventilation• AutresAutres

Résidus agricoles pour production de carburants


Technologies d’énergies Technologies d’énergies propres en émergencespropres en émergences

• Énergie solaire thermiqueÉnergie solaire thermique

• Énergie thermique Énergie thermique des des océansocéans

• Énergie marémotriceÉnergie marémotrice

• Énergie des courants Énergie des courants océaniquesocéaniques

• Énergie des vaguesÉnergie des vagues

• etc.etc.


Photo : Sandia National Laboratories DOE/NREL

Centrale thermique à capteurs solaires paraboliques

Centrale thermique à champ d’héliostats


• Des applications Des applications rentables existentrentables existent

• Il y a eu de nombreux Il y a eu de nombreux succèssuccès

• Le marché est en Le marché est en croissancecroissance

• Les ressources Les ressources d’énergies d’énergies renouvelables et les renouvelables et les opportunités d’efficacité opportunités d’efficacité énergétique sont énergétique sont disponiblesdisponibles

ConclusionsConclusions

Photo : Ross, Michael

Photo : Price, Chuck

Système hybride PV-éolien de Parcs Canada (Arctique à 81°N)

Téléphone au PV


Installation d’éolienne de 600 kWPhoto : Nordex Gmbh

QuestionsQuestions??


Module Introduction – État des technologies d’énergies propresCours d’analyse de projets d’énergies propres RETScreen®

International

www.retscreen.netwww.retscreen.netPour plus d’information visitez le site Web de RETScreen à :

parc éolien maison solaire passive photo : doe/nrel mcfadden, pam. État des technologies...

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