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ENJEUX ENERGETIQUES ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX Jean-Charles Abbé

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Présentation au sujet: "ENJEUX ENERGETIQUES ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX Jean-Charles Abbé"— Transcription de la présentation:

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2 ENJEUX ENERGETIQUES ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX Jean-Charles Abbé

3 Énergies Sécurité approvisionnement Efficacité économique Impacts environnementaux HumanitairesTechniques Politique Les enjeux énergétiques : un problème multi-paramétrique Facteurs humains Géo-politique

4 Impacts environnementaux Pollution chimique (rejets, déchets) Pollution thermique Pollution visuelle Pollution sonore

5 … qui doit sinscrire dans le cadre dun développement durable Capacité de notre génération à améliorer sa situation matérielle tout en préservant le milieu pour que nos successeurs puissent en faire autant.

6 développement durable - Croissance soutenable - Garantir laccès aux besoins vitaux (eau, céréales) - Organisation de la maîtrise et du partage des ressources planétaires - Valorisation des ressources et des patrimoines locaux - Priorité aux marchés des PVD - Impact sociétal -Santé publique,éducation/ formation - Aménagement soutenable du territoire (urbanisation, exode rurale) - Préservation de lenvironnement global -Promotion de mode de vie durable assurant la qualité de vie, la solidarité

7 – NIMBY (Not In My Backyard) Pas dans mon jardin – BANANA (Build Absolutely Nothing Anywhere Near Anybody) Rien de rien nulle part proche de quiconque … en intégrant deux principes fondamentaux

8 Un accroissement prévisible de la demande énergétique ……

9 Démographie

10 Urbanisation : 80% de la population en sites urbains !

11 Lamélioration du niveau de vie et limpact sur la consommation électrique

12 Consommations en énergie primaire par habitant (MTEP)

13 Structure de la consommation France 2004

14 Structure de la consommation monde 2002

15 Dans un contexte politique, géopolitique, économique troublé et de raréfaction des ressources, notamment en hydrocarbures,

16 Pétrole : réserves identifiées

17 Prospective : production mondiale de pétrole

18 et dindicateurs climatiques et environnementaux préoccupants

19 CH 4 CO 2 T Variations au cours des millénaires

20 Variations au cours des trois derniers siècles

21 Variations des températures au cours des siècles

22 Variations des concentrations en fluorocarbones

23 Origines des émissions de CO 2

24 … mettant en cause un effet de serre, associé à une pollution généralisée

25 Leffet de serre

26 Pollution au dessus des lacs nord américains

27 Gaz constituants de l'air sec Volumes (en %) Azote (N 2 )78,09 Oxygène (O 2 )20,95 Dioxyde de carbone (CO 2 )0,035 Hydrogène (H 2 )5, Ozone (O 3 )1, Constituants de lair

28 Constituant C (ppm) Valeur relative (effet radiatif) Gaz carbonique801 Méthane0,856 Oxyde nitreux0, zone0, CFC0, SF 6 0, Effets comparés des différents GES

29 Ozone Lozone (O 3 ) est généré par laction des rayons UV sur loxygène. Concentration, ordre de 8 ppm, la plus forte vers 35 kms (ozone stratosphérique). Formation également induite par les émanations des moteurs automobiles (ozone troposhérique – 7 à 10 kms) qui provoque irritation des yeux et des voies respiratoires. La dégradation de la couche dozone implique une moindre filtration des rayons UV avec des conséquences importantes (brûlures superficielles, conjonctivites, cataractes,augmentation des cancers et vieillissement de la peau, maladies du système immunitaire, réduction de la photosynthèse : diminution des rendements et de la qualité des cultures, disparition du plancton, premier maillon des chaînes alimentaires aquatiques... )

30 Les différents gaz à effet de serre

31 Origines des émissions de CO 2

32 Conséquences actuelles et anticipées du réchauffement climatique

33 Augmentation des vagues de chaleur, périodes sèches Recrudescence de maladies infectieuses (paludisme, fièvre jaune, encéphalites virales) Modifications des productions agricoles (famines) Déplacement des isothermes de 150 à 500 kms Élévation du niveau des océans (10 cm à 1 m) Recrudescences de perturbations climatiques majeures (tempêtes, cyclones, innondations, épisodes de pollution,..) Modifications des écosystèmes (montagne, côtiers) Impacts sociétaux ( changements des ressources, de lenvironnement,..)

34 Déviation du Gulf Stream

35 Mieux appréhender les phénomènes physico chimiques dans lenvironnement les évolutions technologiques, économiques, sociétales pour mieux modéliser agir efficacement, anticiper, maîtriser et agir efficacement, anticiper, maîtriser Nécessité dune recherche inter-disciplinaire

36 Quelles énergies face à ces contraintes environnementales ?

37 Le pétrole Facilité dutilisation Non renouvelable Émetteur CO 2 Forte variabilité des prix Aléa géo-politiques

38 Emploi du pétrole

39 Le gaz

40 Gaz Relativement abondant (Un peu) mieux réparti que le pétrole Pollution moindre quavec pétrole et charbon (souffre, métaux lourds, particules) Moins de C/unité de masse et donc moins de CO 2 que le pétrole (- 20%) et que le charbon (- 40 %) Mais : Contribue néanmoins à lémission de CO 2 Gaz naturel = méthane Non renouvelable Épuisement rapide si consommation accrue fortement

41 Réserves importantes (épuisement estimé à 250 ans) et bien distribuées Polluant gaz carbonique, soufre, cendres (radioactives)Nécessité - daugmenter les rendements - de piéger les polluants - de traiter les fumées Le Charbon

42 Les différentes voies Chaudières à charbon pulvérisé et traitement des fumées Chaudières à lit fluidisé circulant Chaudières à lit fluidisé sous pression Gazéification intégrée à un cycle combiné (coûts très élevés)

43 nincite pas à préconiser le parc de centrales au charbon en France, sauf en cas dabandon du nucléaire. « La mauvaise performance du charbon en matière démission de gaz carbonique nincite pas à préconiser le parc de centrales au charbon en France, sauf en cas dabandon du nucléaire. Les centrales avec gazéification intégrée et celles à lit fluidisé seront alors candidates » Mission dévaluation économique

44 Stockage du CO 2

45 FISSION et REACTION EN CHAINE U 235 n Fragments de fission Le nucléaire

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47 Déchets nucléaires : classification

48 FA-VL m 3 MA-VL m 3 TFA m 3 FMA-VC m 3 Volume 80 % FMA-VC 80 % TFA 11 % MA-VL 4,5 % FA-VL 4,5% Volume % MA-VL 4 % HA-VL 96% Activité % Déchets nucléaires Répartition des différents types

49 Loi du 30 décembre 1991 sur la gestion des déchets nucléaires Trois axes détudes : 1.Séparation, transmutation 2.Stockage en formation géologique profonde 3.Conditionnement et entreposage de longue durée en surface

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51 Les réserves duranium Épuisement prévisible : 50 ans Porté à 300 ans pour des surgénérateurs

52 Nouveaux réacteurs EPRNouveaux réacteurs EPR - Sûreté accrue - Rendement améliorée - Durée de vie prolongée - Déchets minimisés (relatif) Réacteurs hybridesRéacteurs hybrides - Sûreté de fonctionnement -Combustion de déchets 4ème génération, haute température4ème génération, haute température FusionFusion (très long terme) : projet ITER

53 Le réacteur de fusion ITER Combustible inépuisable !!!

54 Combustible Eau refroidissement Soufre (SO 2 ) Oxyde azote (NO 2 ) 27 tonnes. 2.3 millions de tonnes 1.5 million de tonnes Oxygène 3.4 milliards m milliards m millions m 3 Rejets thermiques millions m 3 Eau refroidissement : 4 mlliards de kWh Eau refroidissement : 8 milliards de kWh Cheminée : 2.4 milliards de kWh Cheminée : 2.5 milliards de kWh Eau de refroidissement + cheminée : 12.3 milliards de kWh Activité Bq Bq Bq Déchets solides négligeable tonnes Déchets haute activité : 14 m 3 0 Gaz carbonique 3 milliards m milliards m tonnes tonnes millions m millions m 3 0 FuelCharbonNucléaire 720 millions m 3

55 Les énergies renouvelables

56 HYDROÉLECTICITÉ de la production électrique GRANDE HYDROÉLECTRICITÉ Barrages et lacs de montagne (Mont Cenis : 600 GWh/an) Barrages sur fleuve (Rhin : 700 GWh/ an) Usine marémotrice (Rance : 600 GWh/an - Consommation agglomération Rennes) 90 % des sites potentiels équipés PETITE HYDROÉLECTRICITÉ ( 8 MW) petites centrales (PCH) 7,5 TWh/an soit 6% production nationale Potentialité : 5 TWh/ an

57 Patrimoine naturel très riche Potentiel acceptable : – sur terre : 70 TWh/ an – offshore : 230 TWh/ an (consommations UE, 1900 Twh/an, et France, 400 Twh/ an) France : EOLE 2005 Démontrer la compétitivité éolien Offrir à des industriels une vitrine technologique juillet 96 : 50 MW mars 98 : 100 MW 2005 : 250 à 500 MW Éolien

58 Désavantages FORTE VARIABILITÉ Heure (passages nuageux) Journée (cycle diurne) Semaines, mois (séquences climatiques) Année (cycle saisons) RENDEMENTS DE CAPTAGE LIMITÉS ET FORT VARIABLES APPLICATIONS DOMESTIQUES, PEU COMPATIBLES AVEC APPLICATIONS INDUSTRIELLES Éolien

59 Pas de puissance garantie (systèmes couplés) Puissance instantanée fonction de la vitesse du vent [P=f(v 3 )] Grande dilution dans lespace : 1 TWh/ an : 25 à 65 km 2 ( 1% espace réellement occupé) Aspect visuel et bruit

60 PaysPuissance Installée (MWh) Production 2002 (TWh) Equivalent heures pleine puissance (sur h/an) Allemagne , Espagne , Danemark , Italie , R.U , Total EU , / = 22 % équivalent temps plein Éolien : puissance installée et production effective

61 La densité de puissance nominale installée dans un champ d'éoliennes situé dans une zone favorable est de l'ordre de 10 MW par km2, soit une production annuelle de l'ordre de 20 GW.h par km2, quelque soit la taille des éoliennes concernées La production française d'électricité a été, en 1997, de 506 TW.h Pour atteindre les 506 TW.h (soit GW.h) avec des éoliennes fournissant 20 GW.h par km2, il faudrait "planter" une surface favorable de ÷ 20 = km2, soit environ 5% du territoire métropolitain, ce qui représente à peu près la superficie actuellement occupée par les villes, les routes et les parkings Problème majeur : stockage de lénergie Éolien : Questions de surface …

62 Avantages Avantages : durable abondant propre (sauf à intégrer lélaboration du Si) sur « gratuit » décentralisé universel Solaire

63 La production française d'électricité a été, en 2002, de 550 TW.h ; La production annuelle d'un panneau solaire photovoltaïque est de lordre de 100 kWh / m2 Il faudrait donc environ km 2 de panneaux solaires pour assurer la production délectricité en France (1% du territoire), ie couvrir la moitié des toits, ce qui paraît tout à fait concevable. Problème majeur le stockage de lénergie Solaire Photovoltaïque Thermique Technique simple et éprouvée Mise en œuvre aisée Couplé avec une isolation thermique des logements de bonne qualité, le recours au solaire thermique pourrait couvrir 25 % de la consommation énergétique !

64 Hydraulique4 Nucléaire6 Éolien3 à 22 Photovoltaïque60 à 150 Cycle combiné427 Gaz naturel (TAC pointe)883 Fuel891 Charbon978 Émissions comparées de CO 2 en g/kWh électrique (analyse du cycle de vie)

65 Production simultanée, à partir dune seule source dénergie primaire, dénergie mécanique et de chaleur. Dans une majorité de cas, lénergie mécanique est convertie en électricité par un alternateur et la chaleur est utilisée pour satisfaire des besoins thermiques de procédés industriels et/ou de chauffage Cogénération

66 100 MW Électricité 35 MW Сogénération Chaleur 50 MW Pertes 15 MW 120 MW Électricité 35 MW Cycle combiné Chaleur 50 MW Pertes 35 MW Chaudière combustible sans avec Cogénération

67 CaractéristiquesCaractéristiques - abondant - énergétique - non polluant ProductionProduction - dissociation électrolytique, photochimique de leau - cycles oxydoréduction ou thermochimiques Distribution et stockageDistribution et stockage - hydrogènoduc, réserves souterraines - hydrures métalliques (LaNi 5 ) Hydrogène

68 Pile à combustible

69 Biomasse Transformation en énergie ou en matière énergétique de la biomasse Bois Produits de lagriculture Déchets urbains

70 Biomasse Trois filières Chimiques Chimiques Hydrolyse : éthanol Liquéfaction : carburants Biologiques : micro-organismes Biologiques : micro-organismes Production directe méthane, éthanol Fermentation méthanique (biogaz) Thermochimiques Thermochimiques Production de chaleur

71 Biogaz PROCHE PARENT DU GAZ NATUREL FOSSILE Production Actuelle : 15 ktep/ an Potentielle : 3 Mtep/ an Origines Stations épurations urbaines Épurations industries Déchets Digesteurs agricoles

72 Biocarburants Oléagineux Colza, Tournesol Alcools (Blé, betterave, canne) Méthane (biogaz) (Fermentation) Huile pure Diesel EMVH (Ester) 5 à 30% dans diesel Alcools purs modifs des moteurs (Br) ETBE et MTBE (Ethyl,Méthyl) Tertio Butyl Ether) Sous produits : tourteaux (alimentation animale) Sous produits : glycérine (chimie) ETBE et MTBE (Ethyl,Méthyl) Tertio Butyl Ether) Utilisation directe EMVH : Ester Méthylique dhuile végétale Sous produits : drèches (blé), vinasses (betteraves)

73 FilièreCultureT (carburant/ha) Tep/T% territoire % terres cultivées HuileColza HuileTournesol EthanolBetterave EthanolBlé Source : DIDEM/ ADEME En noir : surface bruteEn rouge : surfaces pondérées (nettes) Surface à mobiliser pour remplacer le pétrole dans les transports (50 Mtep)

74 un kilo de maïs 300 litres deau (en moyenne) Une voiture consomme 6 à 7 litres de carburant / 100 Kms (et plus dans le cas de bio-carburant) litres deau/ 100 kms ! BIO-CARBURANTS ET EAU

75 Problème essentielProblème essentiel pour - énergie intermittente (éolien, solaire) - aménager les fluctuations production et demande SolutionsSolutions - hydroélectricité - compression de gaz - volants (sustentation magnétique) - hydrogène Stockage de lénergie

76 Extraction de lénergie thermique accumulée dans le sous sol Haute température (> 150 °C)Haute température (> 150 °C) Moyenne température (90/150 °C)Moyenne température (90/150 °C) (électricité, chauffage collectif) Basse température (30/90 °C)Basse température (30/90 °C) (chauffage collectif) Très basse température (<30 °C)Très basse température (<30 °C) pompe à chaleur : chauffage Géothermie

77 Réfléchissez au mouvement des vagues, au flux et reflux, au va-et-vient des marées. Qu'est-ce que l'océan ? une énorme force perdue. Comme la terre est bête! ne pas employer l'océan ! Utilisez la nature, cette immense auxiliaire dédaignée. Faites travailler pour vous tous les souffles de vent, toutes les chutes d'eau, tous les effluves magnétiques. Le globe a un réseau veineux souterrain; il y a dans ce réseau une circulation prodigieuse d'eau, d'huile, de feu; piquez la veine du globe, et faites jaillir cette eau pour vos fontaines, cette huile pour vos lampes, ce feu pour vos foyers. Réfléchissez au mouvement des vagues, au flux et reflux, au va-et-vient des marées. Qu'est-ce que l'océan ? une énorme force perdue. Comme la terre est bête! ne pas employer l'océan ! Victor Hugo Quatre-vingt-treize, 1874 Locéan

78 Contribution des énergies renouvelables à lapprovisionnement mondial (Mtep) - AIE

79 Coût des énergies

80

81 Évolutions de lintensité énergétique dans différents secteurs

82 SECTEUR TRANSPORTS Véhicules - Véhicules allègement des véhicules, aérodynamismes, moteurs hybrides, piles à combustibles, véhicules électriques Urbanisme et transports en commun -Urbanisme et transports en commun Ferroutage, voies fluviales et maritimes (cabotage) Ferroutage, voies fluviales et maritimes (cabotage)

83 Ferroutage (distance de pertinence : 500 kms) -manque évident de compétitivité -profonds bouleversements dans lorganisation des entreprises -marché étroit option politique : - prendre en considération les effets négatifs des différents modes sur la sécurité, lenvironnement et la congestion du territoire - tenir compte des impératifs logistiques des entreprises en termes de niveau de service et de coûts, dacquisition de matériel spécifique; visibilité, leur montrant quil sera possible damortir le surcoût initial de ces matériels. - coordination de la stratégie de lensemble des pays européens vis-à-vis du combiné.

84 Autoroutes de la mer PL 1 Eu / Km soit pour la liaison Toulon-Rome : 850 Eu Péage tunnel : 250 Eu Total : 1200 Eu Passage maritime : 450 Eu Durée de la liaison par camion : 22 h, par bateau : 14h30

85 trafic fluvial Relancer le trafic fluvial « le ministre des Transports, Dominique Perben, assure que lobjectif du gouvernement est de doubler le trafic fluvial en moins de 10 ans, parce quil sagit dun transport alternatif, moins coûteux en énergie. Le ministre rappelle que le trafic conteneurs sur le bassin de la Seine a augmenté de 30% lan passé » OF Appel à projet, CEREO 2005, pour le transport fluvial de céréales et oléo- protéagineux A quand le canal Rhin Rhône ? Le transport fluvial est 36 fois moins polluant que le transport routier et a une efficacité énergétique 2 fois et demi supérieure !

86 Prospective du CIAT sur les transports

87 SECTEUR TERTIAIRE Éclairage, eau sanitaire, chauffage / climatisation - Éclairage, eau sanitaire, chauffage / climatisation lampes basse consommation, cogénération, chauffe eau solaire, piles à combustibles Appareils informatiques et communications Appareils informatiques et communications Composants électroniques, moniteurs, gestion des équipements

88 SECTEUR INDUSTRIEL Amélioration des rendements des moteurs - Amélioration des rendements des moteurs Amélioration des procédés de fabrication Amélioration des procédés de fabrication

89 Sus aux bovins ! Les bovins sont responsables de 6,5 % des émissions de gaz à effet de serre (3 fois plus que les 14 raffineries de pétrole du pays) ! Les rots expédient dans latmosphère 26 millions de tonnes de GES et le stockage des déjections avant épandage représente 12 millions de tonnes, essentiellement du méthane et du NO. Changer la nourriture des bêtes Récupérer les gaz de fumier dans des silos pour en faire de lénergie.

90 Incidence de larrêt des émissions de CO 2

91 OBJECTIVES - La demande énergétique ne pourra que croître dans le monde. - Les enjeux environnementaux sont cruciaux. - Problème grave et préoccupant - Paramètres multiples et imbriqués - Pas de solution miracle -Décisions politiques majeures indispensables -Prise de conscience généralisée urgente conclusions

92 SUBJECTIVES mais - Les énergies renouvelables doivent être développées mais elles seront insuffisantes pour satisfaire la demande mais - Les économies dénergie sont à rechercher mais leur effet restera limité mais - Le « tout »nucléaire a vécu mais son utilisation reste pour une large part incontournable.

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94 Jai déjà trop déversé de paroles, Affligé du présent, craignant pour lavenir. Mais je voulais que ceux pourvus de jugeote Aient honte enfin et se mettent à réfléchir. ABAÏ KOUNANBAÏEV ( )

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96 Jean-Charles ABBE Développement durable

97 Capacité de notre génération à améliorer sa situation matérielle tout en préservant le milieu pour que nos successeurs puissent en faire autant. - Croissance soutenable - Garantir laccès aux besoins vitaux (eau, céréales) - Organisation de la maîtrise et du partage des ressources planétaires - Valorisation des ressources et des patrimoines locaux - Priorité aux marchés des PVD - Impact sociétal -Santé publique,éducation/ formation - Aménagement soutenable du territoire (urbanisation, exode rurale) - Préservation de lenvironnement global -Promotion de mode de vie durable assurant la qualité de vie, la solidarité DEVELOPPEMENT DURABLE


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