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Séminaire du 2 mai 2012 « Ecole des Energies Renouvelables » Atelier n°4 Avec le concours de la société SPRES, Entreprise océanienne partenaire du développement.

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1 Séminaire du 2 mai 2012 « Ecole des Energies Renouvelables » Atelier n°4 Avec le concours de la société SPRES, Entreprise océanienne partenaire du développement durable LÉOLIEN & LA BIO MÉTHANISATION

2 Séminaire du 2 mai 2012 « Ecole des Energies Renouvelables » Avec le concours de lentreprise SPRES, Entreprise océanienne partenaire du développement durable LÉOLIEN

3 Rappel Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Solaire thermique Photovoltaïque Réservoirs (sols, air, eau) Géothermie Thermodynamique Hydraulique Thermique ECS, chauffage, clim, passif, four Biomasse Biocombustibles Biogaz, Éthanol, Esther Éolien Bois énergie Mer Marémotrice Éolienne, Tour solaire PAC, puits canadiens Géothermie basse énergie Gravitation

4 Origine du vent Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Les principaux mouvements atmosphériques, Les zones tropicales sont plus chauffées par le soleil, leur masse dair sélève dans latmosphère, Les masses dair froid polaire descendent vers le sol, La rotation de la terre vient sajouter pour dévier les principaux courants atmosphériques

5 Origine du vent Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN La résultante des courants atmosphériques dominants La modélisation précise des vents macroscopiques est une discipline très complexe!

6 Les vents Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Les différentes familles de vent dominants, Le vent géostrophique: vent aux altitudes supérieures à 1000m, peu influencé par les caractéristiques et les phénomènes thermiques du sol. Lensemble des forces a lorigine de ces vents créent une alternance permanente danticyclone et de dépressions Le vent thermique à pour origine les différences de température sur un plan vertical et/ou horizontal. La différence de densité de lair en fonction de la température créée des déplacements permanents dans les 3 dimensions.

7 Lénergie éolienne Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Quest ce que lénergie cinétique ? Lénergie du vent est un sous produit de lénergie provenant du soleil. Environ 2% des apports solaires sont convertis chaque jour en énergie éolienne (énergie des masses dair) Ces 2% représentent 100 fois lénergie de toute la biomasse à la surface de la terre La terre se comporte donc en machine thermique permanente, avec une source chaude (la partie éclairée) et une source froide (la partie dans lombre). Lénergie restituée des convections thermiques en énergie cinétique (énergie que possède un corps du fait de son mouvement), à savoir donc lénergie éolienne, est une source dénergie renouvelable disponible sur toute la surface du globle, mais inégalement exploitable

8 Lénergie éolienne Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Comment faire de lélectricité avec du vent ? On utilise un aérogénérateur, plus communément appelé « éolienne ». Son fonctionnement est celui de la technologie des moulins à vent. La machine se compose de 3 pales (en général) portées par un rotor et installées au sommet dun mât vertical. Cet ensemble est fixé par une nacelle qui abrite un générateur. Un moteur électrique permet dorienter la partie supérieure afin quelle soit toujours face au vent. Les pales permettent de transformer lénergie cinétique du vent en énergie mécanique. Le vent fait tourner les pales. La vitesse de rotation des pales est fonction de la taille de celles-ci. Plus les pales seront grandes, moins elles tourneront rapidement. Le générateur transforme lénergie mécanique en énergie électrique. La plupart des générateurs ont besoin de tourner à grande vitesse (de à tours par minute) pour produire de lélectricité. Ainsi, le multiplicateur a pour rôle daccélérer le mouvement lent des pales.

9 Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Schéma dune éolienne Lénergie éolienne

10 Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Vue de détail dune éolienne Lénergie éolienne

11 Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Un projet de ferme éolienne nécessite des études complexes et détaillées Des mesures de vents précises doivent être établies sur site, si des données globales et fiables ne peuvent être obtenues, Des calculs de rendement sont à effectuer suivant les régimes des vents, de la rugosité du site et du type de machines à installer (distribution de Weibul, logiciels fabricants ou autres,… ) Et suivant les prix de rachat de lénergie, des business plan quant à la rentabilité du projet sont à établir. Différentes perturbations des vents suivant reliefs accidentés

12 Un bref historique de lénergie éolienne Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN De lEgypte antique à lélectricité… Premier usage du vent: navigation, il y a 5000 ans environ (Egypte, Chine) Premières éoliennes: il y a environ 3500 ans (Grèce) Pompage et irrigation: VIIe après J.C (Chine) Pompage et travaux mécaniques: XIIe après JC (Europe) Première éolienne en France: an 1100 Généralisation des moulins à vent: à partir de 1450 (Hollande) Premier moulin « automatique »: 1845 (invention française) Roues éoliennes pour pompage: 1870 (USA) Premier aérogénérateur électrique: 1880 (USA)

13 Un bref historique de lénergie éolienne Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Après le choc pétrolier de 1973, Après 1979 (deuxième choc), les USA et lEurope débloquent de nombreux crédits recherche en faveur de léolien Les progrès de laéronautique profitent à lindustrie éolienne La Nasa et Boeing développent au début des années 1980 plusieurs machines de plusieurs MW En 1986, éoliennes étaient en service en Californie avec un parc cumulé de 1,4 GW La technologie éolienne arrive à maturité au début de XXIe siècle et peut aujourdhui sans complexe jouer un rôle industriel Les machines daujourdhui: 2 à 5 MW, tripale, rotor de 70 à 100m de diamètre

14 Un bref historique de lénergie éolienne Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Orgue éolien du III e siècle Moulin du XVII e siècle Roue éolienne (USA) Premier aérogénérateur asynchrone Eolienne à concentrateur de flux

15 Un bref historique de lénergie éolienne Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Eolienne de type Darrieus Eolienne bipale (5 kW) Eolienne pour bateau Eolienne moderne (2 MW) Parc éolien off shore (Danemark)

16 La problématique électrique Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Un doublement des productions électriques en 20 ans

17 Léolien mondial, Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Quelques chiffres En 2003, on comptait 31 GW de puissance éolienne cumulée En 2010, le parc éolien mondial atteint 200 GW, avec une croissance de 22% sur lannée 2010, soit plus de 5% de la production mondiale dénergie Léolien est la troisième source de production EnR, derrière lhydraulique et la biomasse La ressource éolienne techniquement exploitable est estimée à TWh, soit le double de la consommation électrique mondiale prévue en 2020 ! Quelques rappels comparatifs Parc nucléaire français: 63 GW Consommation électrique en France 2011: environ 700 TWh (en Polynésie, de lordre de 500 GWh).

18 Lévolution du parc mondial Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Des capacités de production multipliée par 10 en 10 ans.

19 Lévolution du parc mondial Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Dynamisme de lEurope de lOuest dans le développement initial de léolien,

20 Lévolution du parc mondial Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN La Pacifique, parent pauvre de léolien,

21 Lévolution du parc mondial Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Les grands acteurs, La Chine abrite depuis 2010 le plus grand parc éolien, avec près de 45 GW en service (70% du parc nucléaire français!), avec un objectif affiché de 200 GW en 2020 Les Etats Unis, acteur historique de léolien, abritent plus de 40 GW en service Les pays émergent se déploient: Inde (2,1 GW), Amérique du sud (0,7 GW), Afrique du Nord (0,25 GW) La croissance en Europe est soutenue mais inférieure a celle observée en Asie et Amérique du sud: parc cumulé en France denviron 6 GW, environ 25 GW en Allemagne

22 Léolien français Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Lénergie éolienne en pleine expansion en France,

23 Léolien français Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Les DOM-COM, parents pauvres de léolien

24 Léolien dans le Pacifique sud Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Léolien est diversement présent sur les îles du Pacifique sud, Nouvelle-Calédonie, Près de 100 éoliennes VERGNET, pour une puissance de plus de 38 MW. Vanuatu, 11 éoliennes VERGNET, soit une puissance de 3 MW. Fidji, 37 éoliennes VERGNET, soit une puissance de 10 MW. Et Polynésie française, 6 éoliennes PGE, soit une puissance de 180 kW…

25 La politique de léolien en Polynésie Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Le Plan Pluri annuel des Investissements (PPI) de 2009, fixant à 50% dENR en 2020, précisait Puissance de10 MW éolien à horizon 10 ans, Un prix de rachat de léolien à 17 FCP. HT. Cette PPI, réactualisée début 2012, indique en préalable, la mise en place de mâts de mesure permettant de réaliser une cartographie globale des potentiels éoliens éolien sur la; il y est indiqué également un prix de rachat de 30 CFP. minimum. Et divers projets privés y sont envisagés, mais ceux-ci doivent tenir compte des limites techniques dabsorption des réseaux électriques, fixé à 30% de lénergie utilisée Les archipels identifiés comme intéressants à ce jour sont : les Tuamotu, des vents réguliers et constant, de type Off Shore, les Marquises, des vents soutenus sur Terre Déserte, la Société, des sites à potentiel sur des îles à fortes consommations dénergie.

26 Le potentiel éolien en Polynésie française Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Un ensemble de mâts de mesure sur toute la Polynésie,

27 Le potentiel éolien en Polynésie française Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Les Roses des Vents de Météo France,

28 Le potentiel éolien en Polynésie française Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Des outils et modèles mathématiques de simulations

29 Le potentiel éolien en Polynésie française Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Des outils et modèles mathématiques de simulations

30 La centrale éolienne de Makemo Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Une centrale pilote, hybride éolien - diesel, pour larchipel des Tuamotu, 6 éoliennes basculantes de marque PGE, 30 kW chacune, Une centrale électrique diesel, en complément et en secours, Un ensemble de batteries pour le stockage et la régulation de léolien, 350 MWh produit depuis janvier 2008 (et des apports jusquà 70% des besoins, sur certains mois à fort vent).

31 La centrale éolienne de Makemo Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN

32 Léolien en Polynésie Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Les quelques projets en cours délaboration, Portés par EDT, Portés par la SPRES, (cf. documents ci-après) De petites éoliennes (7 kW) alimentent aujourdhui diverses pensions dans les îles ou atolls : Maupiti, Hao, Tikehau

33 Un projet déolienne de puissance sur Papenoo Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN La société SPRES, en partenariat avec le constructeur français ALIZEO, est porteuse dun projet de ferme éolienne sur lîle de Tahiti. 5 éoliennes rabattables, soit 5 MW.de puissance installée et 7 millions de kWh ( consommation de 2000 foyers), Des études vont être engagées, mise en place dun mât de mesure (en cours), Etude de sol, Etude environnementale, Etude électrique

34 Un projet déoliennes de puissance sur Papenoo Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN

35 Léolien, une énergie davenir Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LEOLIEN Réduction des gaz à effet de serre, Léolien fait partie du bouquet dénergie renouvelable indispensable à notre moindre dépendance au pétrole et dans une politique de réduction des émissions de CO2, Un plan de développement de léolien en France, Selon le plan « Energies renouvelables » du ministère français du Développement Durable, lobjectif pour 2020 est dinstaller MW déoliennes : MW terrestres (dont déjà installés) et MW en mer. La Polynésie française se doit de sinscrire dans une telle démarche ! Une énergie créatrice demplois, La filière éolienne est créatrice demplois, pour la fabrication et linstallation. Pour atteindre les objectifs fixés par le Grenelle Environnement (puissance installée fin 2012 : MW), il faudra installer environ MW en moyenne annuelle. Cela implique daprès les études que la filière éolienne pourrait en 2012 générer emplois directs (et plus de si lon compte les emplois indirects), dont environ dans la gestion et la maintenance des parcs. Pour la Polynésie, cette filière pourrait créer, dans le cadre des chantiers de réalisation, les contrats dexploitation et de maintenance, une 100 e demplois directs et indirects. Et des emplois directs pour une grande part, hautement qualifiés !

36 Séminaire du 2 mai 2012 « Ecole des Energies Renouvelables » Avec le concours la société SPRES, Entreprise océanienne partenaire du développement durable L A BIOMÉTHANISATION

37 Principes généraux dune centrale de méthanisation & compostage La méthanisation (encore appelée digestion anaérobie) est une technologie basée sur la dégradation par des micro-organismes de la matière organique, en conditions contrôlées et en labsence doxygène (réaction en milieu anaérobie, contrairement au compostage qui est une réaction aérobie). Cette dégradation aboutit à la production : dun produit humide riche en matière organique partiellement stabilisée appelé digestat. Il est généralement envisagé le retour au sol du digestat après éventuellement une phase de maturation par compostage, de biogaz, mélange gazeux saturé en eau à la sortie du digesteur et composé denviron 50% à 70% de méthane (CH4), de 20% à 50% de gaz carbonique (CO2) et de quelques traces Cette énergie renouvelable peut être utilisée sous différentes formes : combustion pour la production délectricité et de chaleur, production dun carburant. Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

38 Principes généraux dune centrale de méthanisation & compostage Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

39 Les déchets organiques valorisables sur Tahiti Boues des stations dépuration, Rejets des élevages, lisiers de porc, fientes de volaille, poules de réforme, qui posent actuellement soucis aux éleveurs, Déchets dabattoirs (filières viandes et poissons), Déchets de la petite industrie de transformation agroalimentaire (usine de salaison, brasseurs de bières, usine de jus de fruits,…), Huiles végétales (huile de friture,…), Biomasse (déchets verts -herbes coupées-, macro-algues,…) Soit une quantité estimée tonnes de déchets organiques ! Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

40 Liste des déchets organiques validés et disponibles Boues des stations dépuration, Lisiers de porc, Fientes de poule, Déchets de viande de labattoir du Pays, Déchets de poisson du Port de Pêche, Déchets verts (herbes coupées) Soit une quantité estimée tonnes de déchets organiques retenus, suite aux études de gisements et de potentiel méthane effectuées Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

41 Répartition du gisement de déchets organiques et potentiel de valorisation Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

42 Mise en place dun mini- méthaniseur en laboratoire Passage dun pilote de 3 L. à un pilote de 10 L. dans les laboratoires de lINRA à Narbonne Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

43 Le process des valorisations énergétique et agronomique Déchets liquides (Lisier - STEP) Biogaz Cuve de stockage Séparation de phases Cuve de Méthanisation Cuve de Maturation Produits digérés Déchets solides Préparation broyage Digestats épaissis Phase liquide Trémie de réception Cristallisation/Stripping (struvite, engrais pur) Compostage Compost avec incorporation de déchets verts Phase liquide BIOFLOC ( tonnes) (7.000 tonnes) (5.000 tonnes) Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

44 Des axes de recherche dans la valorisation des digestats liquides Lancement dun programme de recherche appliquée avec lIFREMER de Polynésie et de Nantes, pour la production de micro-algues à forte valeur ajoutée, à partir des digestats de la méthanisation, Etude dans le cadre de lappel à projet Tahiti Faahotu et du Pôle de compétivité mer de la région PACA Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

45 Les équipements dune centrale de bio méthanisation & compostage Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

46 Une vue de la future centrale de méthanisation Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

47 Une implantation sur le site du CET de PAIHORO à TARAVAO Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

48 Bio méthanisation & compostage – un projet de développement durable Une double valorisation endogènes des déchets organiques de lîle de Tahiti : boues des stations dépuration, des rejets des élevages de porc et de poules, des déchets lindustrie alimentaire et de la biomasse, Production dune énergie renouvelable non intermittente : plus de 5 millions de kWh électrique (soit lalimentation de 1500 foyers) ou 2 millions de m3 de bio méthane pour le transport et 6800 MWh thermique (chaleur), Une production de 5000 tonnes de composte « Made in Tahiti », et digestats liquides riches en nutriments (et des voies de valorisation complémentaires), Un budget dopération de lordre de 1,2 milliards de francs pacifiques, Un budget détude de faisabilité technique et financière de 12 millions de francs, financé à 48% par lADEME et le Ministère de lEnergie. Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION

49 La bio méthanisation, une énergie davenir Séminaire « Ecole des énergies renouvelables » LA BIOMETHANISATION Réduction des gaz à effet de serre, La méthanisation fait partie du bouquet dénergie renouvelable indispensable à notre moindre dépendance au pétrole et dans une politique de réduction des émissions de CO2. Ce procédé évite le dégagement dans lair du méthane, un gaz à effet de serre supérieur au CO2 ! Un plan de développement de la biométhanisation en France, Selon le plan « Energies renouvelables » du ministère français du Développement Durable, lobjectif pour 2020 est que cette énergie représente 23% des ENR. La Polynésie française se doit de sinscrire dans une telle démarche ! Une énergie créatrice demplois, La réalisation de la centrale de PAIHORO, pourrait générer une 60 e dempois durables, en particulier dans le domaine de lélevage et de lagriculture !


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