WWaatteerr aanndd eenneerrggyy iinntteerraaccttiioonnss :: aann aapppprrooaacchh aatt tthhee ddiiffffeerreenntt ssccaalleess

SSeelleecctteedd eexxaammpplleess aanndd ccaasseess iinn ddeevveellooppmmeenntt iissssuueess

JJeeaann­­FFrraannççooiiss BBoonnnneett JJeeaann­­ffrraannccooiiss..bboonnnneett@@uu­­bboorrddeeaauuxx11..ffrr

Tribuna del Agua – Zaragoza, 2 sept. 2008 – ST9 Agua y Energia 1 – 3 sept. 2008

            

        

               

      

     

       

             

SSuummmmaarryy • Introduction

– Context and water – energy issues – Typical issues in water energy nexus, vs developing countries – Method

• Model systems description • Evaluation of water ans energy fluxes

• Energy for water – A few key figures – A case study of enerrgy for water supply and irrigation

• Water for energy

–– A few key figures

Water for food and biomass production

• Water for Bioenergy : which interactions ?

• Biogas, one of the solutions for fueling developing countries ?

             

        

IInnttrroodduuccttiioonn:: ssiittuuaattiioonn eett pprroobblléémmaattiiqquueess eaueau­­éénergienergie

Water : 750 m3/yr/inhab.Energy : 1,5 toe/yr/inhab.

Coal and gas production, 1970 - 2007

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1970

19

73

1976

19

79

1982

19

85

1988

19

91

1994

19

97

2000

20

03

2006

Mto

e/y

r

Natural Gas

Coal

             

1950 1975 2002025 2050

PID

PVDCUMUL

0

2

4

6

8

10

  

19981998

PPooppuullaattiioonn :: gglloobbaall,, ddeevveellooppeedd,, ddeevveellooppiinngg BBBBiiiirrrrtttthhhh rrrraaaatttteeee

((((%%%%))))

Each day, +200,000 inhabitants

tttteeeemmmmppppssss GGGGrrrroooowwwwtttthhhh rrrraaaatttteeee

((((%%%%))))

10

0

2

4

((((GGGGhhhhaaaabbbb))))

8

6

CUMUL PVD

1950 PID

Death

rate

Population

e

Populatio

Death

rat

n

Death

rate

Population

Death

rate

Population

1975 200 2025 2050

          

                                

     

       

EnergyEnergy, population and, population and developmentdevelopment

Les "sauts technologiques" et l'évolution de la population mondiale (100 ans, +5 milliards hab.) 1E+10

1E+9 Population mondiale et dimension des plus

importants groupes humains ou agglomérations

(hab)

1

10

100

1 000

10 000

100 000

1 000 000

10 000 000

100 000 000

1E+5 1E+6 1E+7 1E+8 1E+9 1E+10

Population mondiale (hab)

Dim

en

sio

n m

axim

ale

des g

rou

pes

hu

ma

ins (

hab

)

Rome100

Pékin1800

Londres1900 NewYork1950

Tokyo1990

Athènes-500

Cnossos-2000

4

3 1

Paléolitihique : chasse-cueillette, pierre taillée

2 2

pRévolution mésolithirémices de l'élevag

que : progrès dans e et de l'agriculture

la pierre taillée,

1 3

4 Révolution industrielle

Révolution néolithiqagriculture et élevage

ue : pierre polie,

1E+8

1E+7

1E+6

1E+5 1 000 000 100 000 10 000 1000 100 10 1

passé années

outil agriculture industrie

Adapté librement de Dewey (dans Duvigneaud, 1980) données : Mata et Belbéoch (1986), Population Information network

• Energie (1850­présent): – levier de l’aménagement et de la mobilisation des ressources

(sols, eau, biomasses, …) – Libère des ressources (biomasse, sols) – Interaction « Energie ⇔ population »

           

WWaatteerr aanndd eenneerrggyy nneexxuuss :: sseelleecctteedd ddeevveellooppeedd aanndd ddeevveellooppiinngg ccoouunnttrriieess

Energie pour la production d'eau

Part de la consommation d'énergie

Pays Eau pour la production d'énergie

Part des prélèvements

Primaire Electrique

France 50,6% 1,6% 3,4%

USA 41,9% 1,6% 4,3%

Arabie Saoudite

20,3% 3,7% nd

Chine 14,9% 1,7% 5,5%

Inde 3,1% 8,9% 30,5%

      

      

          

 

          

             

                               

TTyyppiiccaall iissssuueess iinn wwaattggeerr eenneerrggyy nneeuuss

• Stakes for development – interaction problems to be solved for better development

• Target for technico­economical optimisation – Known solutions, financial resources can be gathered : a matter of

willingness and time…

• Opportunity for innovation – New problems need new methods, approaches, actors,… to be solved

• Leverage effect – Ex : Improvement on water improves, or not, enerrgy impact…

• New entry in a known problem – Ex : water competition, etc. : searching to solve energy problems can

help to have other arguments and find new solutions…

  

              

       

             

            

          

WWaatteerr­­eenneerrggyy nneexxuuss iinn ddeevveellooppiinngg ccoouunnttrriieess

• The share of energy use in water supply can be very high(e.g. 48% in Rajahstan)

• Energy supply, depnding on the countries, is rapidlychanging

• Development pathways are not written (not all of them, notdefinitely)

• Water requirements are important, for vital needs (watersupply, food production)

• Means for protecting resources are far less available tha indeveloped courntries (technical, human, financial)

• …

              

 

     

   

   

        

   

        

 

    

MMeetthhoodd

• Estimate the orders of magnitude of the proble at thedifferent scales (global, regional, local)

• Describe model systems

• Quantify relations between energy and water fluxes

• Discuss heterogeneities with examples and case studies

Local scales :

Technical systems, cities, plants, agricultural parcels, …

Global scale :

Energy and climate change issues, Development issues, …

National and regional scales :

Water resources, Basins, States, Water energy interactions, development issues, …

             

   

 

   

             

         

MMooddeell ssyysstteemmss :: aa ssiimmppllee eexxaammppllee

• Water pumping : – Height – Head loss

• Evaluation possible – Knowing average

parameters for the zone studied : water depth,

–

lenght of pipes, …

under some assumptions (average flow speed = 1 m/s,…)

      

     

WWaatteerr aanndd eenneerrggyy mmaattrriixx Eau pour la

production et la

transformation

INDE d'énergie (km3/an)

Prél Conso

19,0 **

Energie primaire TWhp

322 6,5 ?

1772 6,4 ?

483 5,7 ?

644 0,4 ?

95,4

Electricité pour la

mobilisation et le

traitement de l'eau

(TWh/an)

1 à 2 TWh

Energie finale TWhf

193

1367

160

558

Res Ter Industrie Agriculture Eau

mobilisée

pour la

Prél Conso Prél Conso Prél Conso navigation

fluviale 30 18 543

12 7 140

0,080,0

8,0

"+/- 4,5" 6,3

Bilan eau Prél Conso en km

3

Total 609,0 159 pour la

dont 19,0 ? production

d'énergiesoit 3,1% ?

dont electricité TWhe

107

105

94

7

7,0

Transport

Agriculture

Industrie

Res-Ter

1,1 Traitement des eaux usées

Energie finale dont electricité

TWhf TWhe

2278 313

dont 95 95

soit 4,2% 30,5%

Total de la

consommation pour la

mobilisation et le

traitement de l'eau

Bilan énergie

Goossens and Bonnet, 2001

       

              

              

                  

       

        

           

• + resource problems

EEnneerrggyy ffoorr wwaatteerr

• Energy for water supply : – Roughly 0.5 kWhe/m3 (0 – 1.5)(water supply) and 0.5

kWhe/m3 (0 – 1.5) – Irrigation, where energy is needed : 0.2 to 0.5 kWhe/m3

(0 – 1.5) (developing, developed) – Exception for desalination : 3 to 5 kWhe/m3 (membrane

techniques), 10­15 kWhheat/m3 (distillation) – Other values : Depending on transport, specific

treatment,…

Often technico­economic optimisation problem in the North,

• Often Resource problem in the South (energy, water,financing)

    :: eenneerrggyy ffoorr mmuunniicciippaall wwaatteerr ssuuppppllyy  aannddAA ccaassee ssttuuddyy           iirrrriiggaattiioonn iinn aa ddeevveellooppiinngg cciittyy

Evapotranspiration : Evaporation : 200 de 5 à 10

Zone rurale Zone urbaine

Prélèvements :

500 Prélèvements

eau• City of Jaïpur (Rajahstan, India) :  de surface Ruissellementde 5 à 10

eau usées :– 2.4 Mhab, +4%/an de 25 à 30

eau– Mean projection : 4.8 Mhab in 2021 souterraine

de 95 à 100

– Groundwater (GW) resource � � Infiltration :

Infiltration & rejets : – Domestic pollution 7 7 300 de 65 à 70

Zone décrite : 25 km de rayon– Long distance transfer from BisalpurToutes les valeurs sont exprimées en Millions de mètres cube par an (Mm3/an)

FFiigguurree 11..66 -- TToottaall GGrroouunnddwwaatteerr DDrraafftt iinn 1100 BBlloocckkss aarroouunndd JJaaiippuurr ((yyeeaarr 22000011))7755°°1155'' 7755°°3300'' 7755°°4455 7'' 766°°0000'' 7766°°1155''dam (100 km) : at which energy2277°°1155'' 2277°°1155''

CCCCCCCCCCCCCCCCCChhhhhhhhhhhhhhhhhhoooooooooooooooooommmmmmmmmmmmmmmmmmuuuuuuuuuuuuuuuuuuLLEEGGEENNDD

bblloocckk bboouunnddaarryycost ? TToottaall GGrroouunnddwwaatteerr DDrraafftt

((mm mm//yyrr))

550000 -- 11000000

550000220000 --

220000110000 --

1100005500 --

550000 -- AAAAAAAAAAAAAAAAAAmmmmmmmmmmmmmmmmmmbbbbbbbbbbbbbbbbbbeeeeeeeeeeeeeeeeeerrrrrrrrrrrrrrrrrr

JJJJJJJJJJJJJJJJJJaaaaaaaaaaaaaaaaaammmmmmmmmmmmmmmmmmwwwwwwwwwwwwwwwwwwaaaaaaaaaaaaaaaaaa RRRRRRRRRRRRRRRRRRaaaaaaaaaaaaaaaaaammmmmmmmmmmmmmmmmmggggggggggggggggggaaaaaaaaaaaaaaaaaarrrrrrrrrrrrrrrrrrhhhhhhhhhhhhhhhhhhnnaallaa

rriivveerr bbeedd

hhiillll SSSSSSSSSSSSSSSSSSaaaaaaaaaaaaaaaaaammmmmmmmmmmmmmmmmmbbbbbbbbbbbbbbbbbbhhhhhhhhhhhhhhhhhhaaaaaaaaaaaaaaaaaarrrrrrrrrrrrrrrrrr

PPoollyyggoonnee 2277°°0000'' 2277°°0000''

Flux : Mm3/an 11 àà 22 11 àà 33 11 àà 33 Stocks : Mm3

JJJJJJJJJJJJJJJJJJhhhhhhhhhhhhhhhhhhoooooooooooooooooottttttttttttttttttwwwwwwwwwwwwwwwwwwaaaaaaaaaaaaaaaaaarrrrrrrrrrrrrrrrrraaaaaaaaaaaaaaaaaaJJaaïïppuurr PPrrééllèèvveemmeenntt && TTrraaiitteemmeenntt && rrééppaarrttiittiioonn ddiissttrriibbuuttiioonn

SSttoocckkaaggee UUttiilliissaattiioonn CCoolllleeccttee

((ttrraaiitteemmeenntt)) eennttrree qquuaarrttiieerr rreejjeett

BBBBBBBBBBBBBBBBBBaaaaaaaaaaaaaaaaaassssssssssssssssssssssssssssssssssssiiiiiiiiiiiiiiiiii

CCaappaacciittéé CCaappaacciittéé SSSSSSSSSSSSSSSSSSaaaaaaaaaaaaaaaaaannnnnnnnnnnnnnnnnnggggggggggggggggggaaaaaaaaaaaaaaaaaannnnnnnnnnnnnnnnnneeeeeeeeeeeeeeeeeerrrrrrrrrrrrrrrrrr00,,006666

00,,008899 2266°°4455'' 2266°°4455''

33 DDDDDDDDDDDDDDDDDD33 uuuuuuuuuuuuuuuuuudddddddddddddddddduuuuuuuuuuuuuuuuuu

88

(( CCCCCCCCCCCCCCCCCChhhhhhhhhhhhhhhhhhaaaaaaaaaaaaaaaaaakkkkkkkkkkkkkkkkkkssssssssssssssssssuuuuuuuuuuuuuuuuuuPPPPPPPPPPPPPPPPPPhhhhhhhhhhhhhhhhhhaaaaaaaaaaaaaaaaaaggggggggggggggggggiiiiiiiiiiiiiiiiii

00 1100 2200

KKiilloommeetteerrss

8833 1155 2266°°3300'' 2266°°3300'' 2277 3399 22 7755°°1155'' 7755°°3300'' 7755°°4455'' 7766°°0000'' 7766°°1155''

25 km zone : intensity of withdrawals for

irrigation around the city

Goossens and Bonnet, 2003

               

      

        

            

              

            

           

        

      

 

EnergyEnergy for water in Jaipurfor water in Jaipur • S1 : Base case

drinkable water deficit, GW pollution, energy 77

• S2 : Water transfer from Bisalpur Dam (100 km)good drinkable water supply, GWpollution remains, energy 77,

• S3 : Water management in irrigation, sanitation, local resources drinkable water supply, GWpollution reduced, irrigation wateroptimised through best practiceprograms, energy cost reduced…

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

S1 ­

2000

S2 ­

2000

S3 ­

2000

S1 ­

2020

S2 ­

2020

S3 ­

2020

Water supply in Jaipur (Mm3/yr)

Groundwater withdrawal in Jaipur (Mm3/yr)

Groundwater recharge (natural, effluents and losses) in Jaïpur (Mm3/yr)

Groundwater level in Jaïpur (m)

Irrigation withdawals within 25 km zone (Mm3/yr)

GW recharge within 25 km zone (Mm3/yr)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

S1 ­

2000

S2 ­

2000

S3 ­

2000

S1 ­

2020

S2 ­

2020

S3 ­

2020

energy for water, urban zone (GWh/yr)

energy for irrigation within 50 km zone (GWh/yr)

energy for water, urban and rural zones (GWh/yr)

• Questions for S3 : duration of transition, actions to improvewater efficiency in traditionalirrigated agriculture… however,one good example of «distributed » solutions with lower material investment

      

      

     

  

    

    

   

 

WWaatteerr ffoorr eenneerrggyy

• Energy production – Hydro (no consumption

no withdrawal), – Power plants cooling,

refineries cooling

– Energy extraction (enhanced recovery, heavy oil,…)

– Biofuels production

• Food energy production – Food energy « final »

consumption (DES) : 700 Mtoe/yr

– Harvest : 2500 Mtoe/yr « primary » (half from croplands, half from pastures)

32001200Flame power plants

620240Nuclear electricity

700270Hydroelectricity

Primary

energy eq.

(Mtoe/yr)

Electricity

generated

(Mtoe/yr)

 

   

 

 

 

 

 

Métabolisme 

de base

•"    

•     )  

 

 

HumanHuman dietarydietary energyenergy requirementsrequirements

Energie ingérée

(kcal/j)

Energie digérée

Energie métabolisée

2500

2400

2275

1670 605

digestion

autres déperditions (régime permanent)

Exemple­type :

homme moyen, activité moyenne

non digéré (4%) 100

urine (5%) 125

chaleur" de digestion 165

activités (travail externe 440

          

 

 

 

 

 

FoodFood supplysupply and productive surfacesand productive surfaces Disponibilité énergétique

alimentaire (DEA)

2800 kcal.hab­1.j­1

(données FAO)

productions végétales terrestres

84%

productions animales terrestres

15%

Surface totale

510 Mkm2

Surfaces émergées

Etendues 29% d'eau 71%

Terres

Glace cultivées

10% 10%

Autres Pâturages terres permanents 28% 23%

(dont déserts 18%)

Forêts et surfaces boisées 28%

productions aquatiques

1%

            

Solar radiation at the top of the atmosphere

EEnneerrggyy eeffffiicciieenncciieess aanndd fflluuxxeess iinn bbiioommaassss pprroodduuccttiioonn ssyysstteemm

Solar radiation at the top of the atmosphere

Solar radiation outside atmosphere

130 Ttoe/yr

atmosphere

Croplands Water surfaces Forests

RReeqquuiirreedd pprriimmaarryy pprroodduuccttiioonn RRPPPP1122

Pastrureland

Harvest1155

Harvest

FFiinnaall

ccoonnssuummppttiioonn1199

600 Mtoe/yr 95 Mtoe/yr 5 Mtoe/yr 900 Mtoe/yr 100000

Forest harvest 10000

1000

100

10

Evapo

transpiration O2

1

CO2 0,1

Dry matter 0,01

production

H2O

filière animale

agriculture

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 A B C D E F G

Etapes de conversion

Consommation alimentaire : 700 Mtoe/yr

Flu

x é

nerg

éti

qu

e

sur les continents

            

      

                

 

BBiioommaassss aanndd WWaatteerr rreeqquuiirreedd ffoorr ffoooodd aanndd ffiibbeerr pprroodduuccttiioonn

Net primary production (NPP) of ecosystems, and primary production required (PPR) by

human uses (lowest estimation)

Production primaire nette par domaine, et estimation minimale de la

part requise par les consommations humaines (Gtep/an)

0

5

10

15

20

25

30

35

Cultures Pâturages Forêts Autres surfaces

émergées

Marge

continentale,

upwellings, eau

douce

Océan ouvert

Production primaire nette (PPN)

Production primaire requise (PPR)

Water balance on continental surface

(Tm3/an)

40

70

17

110

          

?

?

maintenance

production

?

EnergyEnergy fluxes in worldfluxes in world foodfood systemsystem

Production primaire végétale Récolte transformation/conversion consommation humaine (y compris racines, etc.)

transf. aliments Energie brute

500 DEA

850 480

850

Récolte : 24% pertes 85%

120 autres usages 230 ?

1150 conversion animale

300 Prod. brute DEA

ingéré : 1600 lait 38 29

Consommation : 10% rendement viande 65 110 50 85

7%

1180 oeufs 7 6 15%

déchet :

(tous flux en Mtep/an) non digéré 430 CO

méthane+urine 170 chaleur 890 ?

Cultures :

4800

Pâturages :

12000

2

efficiency

production

efficiency

production

efficiency

production

efficiency

production

?

maintenance

production

          

       

        

                      

 

                          

      

                          

                 

                      

•

FFoooodd eenneerrggyy aanndd wwaatteerr Present mean global food supply is high : 2800 kcal/inhab/day

• However, 850 M inhab. suffer from undernutrition

• Among the causes, agroclimatic conditions… – Location of cropland resources (half North, half South) – Agricultural production, practice, means of production,… – Average agroclimatic conditions in the South : some good situations and some poor (very

poor) situations

• …and, also, two major problems in world food system : – Poor overall efficiency (30% of food production diverted into animal production, mainly in the

North, with poor energy conversion efficiency, …) – equity and resources distribution/trade

• Many questions about the best ways to produce food : –

… (?) intensive production on reduced surfaces, extensive production affecting larger land surface,

• Water for food and fiber : 15% to 20% of continental evaporation

• Water for irrigated croplands : roughly 3000 Gm3/yr (20% of continents exploitable runoff), producing 40% of world food supply

      

      

        

          

         

WWaatteerr aanndd bbiiooeenneerrggyy

• Bioenergy : – Traditional (1 Gtoe/yr) :

• fuelwood, charcoal, animal waste

• Technologies with very low efficiency, high resource consumption

– Modern : chips, pellets, …

– Biofuels : different generations, different types of fuel (gasoline, diesel, gas)

– …

      

 

   

   

   

 

  

 

  

 

  

  

 

  

G n oitarene s porcdooF / s eudiserp orC l ioS y golonhceT

n

bEG

EG

)

WWaatteerr aanndd bbiiooffuueellss

• Biofuels :

Small to Large

Small to Large

Large

Very Large

Medium to large

Plant size

Existing, available, depends on gas vehicle penetratio

Not with residues Yes with energy crops

Yes (Residues)

No (wood)

Yes (Waste)

Not necessaryBiogas

Some available (under development)

NoNoNoG3

(Algae)

Not yet available (cost

Yes

Possible (mostly BtL)

Not necessary2

thanol II BtL

ExistingYesNoNecessary1

thanol, iodiesel

competitionWood, wood residues

Waste

          

       

    

                

   

              

    

Model system :Model system : «« averageaverage cropcrop »»

• Average crop = 3 parameters: – species, – soil water reserve – Agricultural practice – (under average climate of the zone)

• Defined to be consistent at the large scale – agricultural region, water basin, etc., – relying on statistical production data

–• Used for evaluation at the large scale of water balances terms :

evaporation, – irrigation withdrawals, – summer withdrawals, – drainage,…

                         

rem liss. Ini RFU 100% EUE k mm 35

Bilan hydrique

EExxaammppllee ooff ccrroopp wwaatteerr bbaallaannccee pprrooffiillee :: ssoouutthhwweesstt FranceFrance maizemaize,, regularregular soilsoil, irrigation, irrigation

AG Maïs S apport d'irrigation mm 210

Production biomasse t m.s. 19,5 prélèvement irrigation mm 247

récolte t m.s. 10,2 bilan hydrique etiage mm -265

RU mm 120 prélèvement etiage mm 247

RFU mm 72 Drainage total mm 200

évaporation culture (P+S) mm 558 Drainage nov-fev mm 148

évaporation totale année mm 693 Pluvio eff. et Etref (mm) 677 838

p ( g/ )

objectif remplissage (%, mm) 50% 36 mm IR (0 < IR =< 1) 0,52 dose d'irrigation (mm) 30 mm rendement irrigation 0,85

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

janv

mar

s

mai

juil

sept

nov

Infiltration

Dose théorique

Irrig_apport

Pluvio

Evapo S+P

Bilan hydrique

RU Deb

RU fin AV dose

Etiage

Limite RS

                                

  

          

   

           

            

   

 

     

EExxaammppllee ooff sscceennaarriioo ccoommppaarraaiissoonn :: FFrraannccee 22000066 ttoo 22003300,, 44 sscceennaarriiooss

• These results are still cautionary(not fully validated)

• A small G1 production can havehigher impact than high G2production with «water resourcesprotection» option

• Biofuel impacts depend on thelevel of environmental protectionwanted, crops allow low impactpractices

• Biogas with residues : savescropland surfaces

Comparatif des scénarios pour le déficit hydrique

d'étiage

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

S1A-A

G

S1B-A

G

S2-AG

S3-AG

S1A

-SN

S1B

-SN

S2-SN

S3-SN

Mm

3

total existant 2006 (Mm3)

Total convertible 2006 (Mm3)

Total 2030-2006 (Mm3)

Bonnet et Lorne, 2008

• No competition for food in G2scenarios, but competition for land use remains

                      

          

              

           

 

              

BBiiooggaass,, oonnee ooff tthhee ssoolluuttiioonnss ffoorr ffuueelliinngg ddeevveellooppiinngg ccoouuttrriieess ??

• Technology is available and accessible (production,stationary or mobile gas engines, …)

• Resources are diverse : crop residues, fuelcrops (no wood),waste, animal waste

• Diversity of gas uses ; heat, force, electricity, biofuels…

• Investment cost can be reduced, technology is simple

• Distributed production and use is possible, the range ofdigester size is large

• …

                      

    

    

    

      

        

        

 

      

   

   

BBiiooggaass,, oonnee ooff tthhee ssoolluuttiioonnss ffoorr ffuueelliinngg ddeevveellooppiinngg ccoouuttrriieess ??

• Gross energy production : – 4 toe/ha (dedicated

crops), – 1.8 toe/ha (crop

residues)

• Net energy produced according to life cycle

–energy analysis :

2.1 to 2.5 toe/ha (dedicated crops),

– 1 to 1.3 toe/ha (crop residues)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

CM1 CM2 CM3 RM1 RM2 RM3

GJ / h

a

Epandage digestats

Transport

Electricité digesteur

Chaleur digesteur

Herbicides

Fertilisants

Opérations agricoles

Biogaz brut

(Almansour et al, 2008)

CM : dedicated crops (southwest France)

RM : crop residues

 Thank you for your attention

Groupe SUEZ 2001 2002 2003 2004 2005

Energie consommée Electricité consommée

Collecte et traitement des eaux usées GWh nd nd 2110,7 1154 1067 Traitement et distribution d’eau potable GWh nd nd 1982 1896 2026 Energie primaire consommée pour Traitement GWh 123 669 des eaux usées hors elec

Distribution d’eau potable Quantité d’eau injectée sur le réseau Mm3 4845 7864 7291 5599 5154 Rendement technique des réseaux % 77% 71% 73% 73% 73% Eau distribuée aux consommateurs Mm3 3731 5583 5322 4087 3762 ratio électricité / eau distribuée consommateurs kWhe/m3 0,37 0,46 0,54 ratio énergie primaire (elec seule) kWhp/m3 0,86 1,07 1,24

assainissement Quantité d’eau usée traitée Mm3 2903 2708 2396 2244 2160 Longueur des réseaux km 81439 102661 95540 82 741 84672 Charge polluante traitée (tonnes de DBO5 tonnes 741680 712875 1 033 288 590 869 503865 éliminées par an) ratio électricité kWhe/m3 0,88 0,51 0,49

kWhe/kgDBO5 2,04 1,95 2,12 ratio énergie primaire (elec et non elec) kWhp/m3 2,03 1,24 1,45

AEP et assainissement TOTAL énergie primaire par m3 consommé et kWhp/m3 2,89 2,31 2,69 épuré

Groupe VEOLIA 2002 2003 2004 2005

Energie consommée Electricité consommée

Collecte et traitement des eaux usées GWh 1500 1700 1890 nd Traitement et distribution d’eau potable GWh 2300 2600 2430 nd Energie primaire consommée pour Traitement GWh nd nd nd nd des eaux usées hors elec

Energie électrique totale Eau, assainssement - - - 6270 (*) et traction motrice

Distribution d’eau potable Quantité d’eau injectée sur le réseau Mm3 - 4712 4844 6340 Rendement technique des réseaux % - 77% 77% 77% Eau distribuée aux consommateurs Mm3 - 3272 3422 4901 ratio électricité / eau distribuée kWhe/m3 - 0,79 0,71 -consommateurs ratio énergie primaire (elec seule) kWhp/m3 - 1,83 1,64 -

assainissement Quantité d’eau usée traitée Mm3 - - - 4300

AEP et assainissement TOTAL approximatif énergie primaire par m3 kWhp/m3 - - - 3,09 consommé et épuré

(on suppose par hypothèse que la traction motrice à déduire représente 500 GWh)

S1 - Laisser

faire

S2 - Transfert

longue

distance

Bisalpur

S3 -

Optimisation

irrigation et

prélèvements

urbains,

épuration

S1 - Laisser

faire

S2 - Transfert

longue

distance

Bisalpur

S3 -

Optimisation

irrigation et

prélèvements

urbains,

épuration

approvisionnement AEP à Jaïpur (Mm3/an) 120 120 120 260 260 260

prélèvement en nappe à Jaïpur (Mm3/an) 120 0 120 260 0 260

recharge (naturelle, effluents et pertes) de la

nappe à Jaïpur (Mm3/an) 100 100 100 200 90 200

niveau de la nappe à Jaïpur (m) -30 -30 -30 -60 -17 -25

prélèvement pour l'irrigation dans la zone de

25 km (Mm3/an) 280 280 280 1060 1060 425

recharge dans la zone de 25 km (Mm3/an) 440 440 440 870 870 460

consommation énergie zone urbaine

(GWh/an) 38 38 38 105 300 165

consommation énergie par hab., zone urbaine

(kWh/hab) 14 14 14 22 63 35

consommation énergie pour l'irrigation dans la

zone de 50 km (GWh/an) 380 380 380 1600 1600 380

consommation énergie par hab. pour

l'irrigation dans la zone de 50 km (kWh/hab) 145 145 145 330 330 72

consommation énergie zone urbaine et rurale

(GWh/an) 418 418 418 1705 1900 545

2000 2020

14 17294 0

6 5911 0

8 11383 0

par unité

débit de

refroidissement

durée de

fonctionnement prélèvement

consommation

nette nombre prélèvement

consommation

nette

m 3/s h/an Mm

3/an Mm

3/an Mm

3/an Mm

3/an

Cours d'eau 44 15765 879

circuit ouvert 14 14667 147

900 MW 39 7000 985 10 12 11821 118

1300 MW 56 7000 1423 14 2 2846 28

circuit fermé 30 1098 732

900 MW 0,8 7000 30 20 14 414 276

1300 MW 1,1 7000 43 28 16 684 456

Littoral 14 17294 0

circuit ouvert

900 MW 39 7000 985 0

1300 MW 56 7000 1423 0

total unités

                

 ��                    

            

    

                          

              

JJaaïïppuurr :: 33 ssccéénnaarriiooss 22002200

• S1 : « laissez faire » – Ressources : manque d’eau avant 2020 – Pollution nitrates + bactériologique 77 – Scénario insoutenable en 2020

• S2 : transfert d’eau de Bisalpur – Problème ressources résolu – Investissement élevé – Épuration non prévue

• S3 : ressources locales + maîtrise de l’eau en irrigation + épuration eaux usées urbaines – Amélioration des pratiques d’irrigation : efficience de

l’eau 77 – Investissement

Final energy use, Mtoe/yr

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1800

1820

1840

1860

1880

1900

1920

1940

1960

1980

1995

World

developed

developing

Final energy use, toe per capita

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

1800 1850 1900 1950 2000

World

developed

developing

Ressource renouvelables en eau parrégion en Gm3

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Amérique

du nord

CEE et

Europe

du nord

Japon,

Afr Sud,

Austr,

Nouv zel

CEI

Europe

centrale

Amérique

Latine

Afrique

du Nord

et Moyen

Orient

Afrique

(hors Afr

sud et

Afr Nord)

Inde Chine Asie

océanie

(hors

Jap, Inde

et Chine)

Gm3

0

10

20

30

40

50

60

70 %

Proportion de la ressource prélevée en %

Amérique CEE et Japon, CEI Amérique Afrique Afrique Inde Chine Asie

du nord Europe du Afr Sud, Europe Latine du Nord (hors Afr océanie

nord Austr, centrale et Moyen sud et Afr (hors Jap,

Nouv zel Orient Nord) Inde et

Chine)

Prélèvement en eau par secteur d'activité en Gm3

0

100

200

300

400

500

600

700

Amérique

du nord

CEE et

Europe

du nord

Japon,

Afr Sud,

Austr,

Nouv zel

CEI

Europe

centrale

Amérique

Latine

Afrique

du Nord

et Moyen

Orient

Afrique

(hors Afr

sud et

Afr Nord)

Inde Chine Asie

océanie

(hors

Jap, Inde

et Chine)

Gm3 Agriculture en Gm3

Industriel en Gm3

Domestique en Gm3

Prélèvement par habitant en eau par secteur d'activité en m3/hab

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Amérique

du nord

CEE et

Europe du

nord

Japon, Afr

Sud, Austr,

Nouv zel

CEI Europe

centrale

Amérique

Latine

Afrique du

Nord et

Moyen

Orient

Afrique

(hors Afr

sud et Afr

Nord)

Inde Chine Asie

océanie

(hors Jap,

Inde et

Chine)

m 3/hab

Prélèvement en m3/hab agriculture

Prélèvement en m3/hab industrie

Prélèvement en m3/hab domestique

UNDP, 2007

Heran, 2005