Faculté des Sciences Appliquées Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable Université de Liège Faculté des Sciences Appliquées Année académique 2010-2011 Travail de fin d’étude présenté par GERBINET Saïcha en vue de l’obtention du grade d’Ingénieur Civil en Chimie et Sciences des matériaux

Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable Introduction et objectifs La méthodologie ACV Les panneaux photovoltaïques La biométhanisation Conclusions et perspectives

Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable Introduction et objectifs La méthodologie ACV Les panneaux photovoltaïques La biométhanisation Conclusions et perspectives

Introduction Concept de développement durable Protocole de Kyoto Plan « Climate Action » Sources renouvelables d’électricité http://www.ymag.be/fr/un-projet-ambitieux-humanitaire-innovant/ consulté le 13-06-2011

Objectifs Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable Panneaux photovoltaïques vs électricité disponible sur le réseau Biométhanisation vs éoliennes

Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable Introduction et objectifs La méthodologie ACV Les panneaux photovoltaïques La biométhanisation Conclusions et perspectives

Etapes: La méthodologie ACV Logiciel: ReCiPe Base de données: EcoInvent http://www.ecopartners.fr/images/droite/ACV_grand.jpg, consulté le 20-06-2011

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Les différents types de panneaux Technologie Durée de vie Avantages Inconvénients Perspectives Silicium multi cristallin 10 ans à 90% Pc 25 ans à 80% Pc Bon rapport coût/puissance surface Assez chère, 2 à 3 fois moins d'énergie pour la production que le mono c-Si Devrait dominer le marché dans les dix prochaines années Silicium monocristallin 25 ans à 90% Pc 30 ans à 80% Pc Meilleur rapport puissance/surface Chère et forte consommation en énergie pour la production Bon avenir si le coût baisse en améliorant encore le rendement Silicone amorphe 10 ans Meilleur coût par Wc Faible rendement donc grande surface de capteur, faible durée de vie Promis à un grand avenir si amélioration de la durée de vie Silicone ruban Croissance rapide du cristal Décroissance du prix de production dans le futur CdTe Utilise certains matériaux toxiques CIS Ressource en Indium limité Décroissance du prix de production Domain, F. Solaire Photovoltaique. 2007

Procédé de fabrication de PVs basés sur le silicone multicristallin

OBJECTIFS ET CHAMP D’ÉTUDE Comparaison de l’impact environnemental de l’utilisation de l’électricité disponible sur le réseau et de celle produite par des PVs pour l’alimentation d’un ménage belge pendant un an, soit 3650 kWh. Unité fonctionnelle = production de 3650 kWh

Inventaire Description du PV choisi (basé sur la littérature): Module en silicone multicristallin Efficacité de 14 % Durée de vie de 30 ans Installation montée sur toit, orientation sud, inclinaison de 30° par rapport à l’horizontal Coefficient de performance de 75 % Irradiation moyenne pour Bruxelles : 960 kWh/m2/an Deux onduleurs nécessaires sur la durée de vie du PV (durée de vie d’un onduleur de 15 ans) et une installation électrique Système de montage négligé

Interprétation des résultats – PV Caractérisation en pourcentages relatifs

Interprétation des résultats – PV Scores pondérés

Caractérisation en pourcentages relatifs - EndPoint Etude d’incertitude Caractérisation en pourcentages relatifs - EndPoint

Comparaison : PVs vs électricité Allemande, Belge et Suisse Scores uniques

Temps de retour énergétique = Rapport entre l’énergie consommée pendant le cycle de vie et l’énergie produite par an Toujours inférieur à la durée de vie Mix énergétique utilisé pour la production d’électricité Européen Belge Suisse Allemande Temps de retour énergétique (en année) 10 8 5 11

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Principe

OBJECTIFS ET CHAMP D’ÉTUDE Comparer l’électricité produite par une unité de biométhanisation à celle produite par une éolienne Unité fonctionnelle : 1 kWh Deux systèmes particuliers de biométhanisation vont être étudiés (GreenWAtt)

Inventaire Biométhanisation de déchets de marché Déchets de marché + déchets de tonte + fientes de volailles Digestat séché Biométhanisation de déchets de ferme Effluents liquides d’hydrocurage + effluents solides d’hydrocurage + déchets de tonte + herbes de fauche + inter-culture Digestat: séparation liquide-solide Pas de transport Biométhaniseur: Durée de vie de 20 ans Distance de transport du digestat: 50 km

Résultats Caractérisation en pourcentages relatifs

Résultats – comparaison déchets de marché et déchets de ferme Scores normalisés

Analyses d’incertitude -EndPoint Déchets de marché Déchets de ferme Caractérisation en pourcentages relatifs

Distance de transport du digestat – déchet de ferme Scores Uniques

COMPARAISON AVEC L’ÉLECTRICITÉ ÉOLIENNE Scores Uniques

Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable Introduction et objectifs La méthodologie ACV Les panneaux photovoltaïques La biométhanisation Conclusions et perspectives

Conclusions et perspectives Avantage environnemental des différentes filières de production d’électricité renouvelable PVs: Importance de la production de silicone de grade solaire Avantage vis-à-vis de l’électricité du réseau Biométhanisation: Rôle du digestat Intérêt vis-à-vis des éoliennes

Conclusions et perspectives PVs: nombreuses avancées encore attendues Biométhanisation : avancées et normes adaptées Croissance attendue Incertitudes élevées: intérêt de disposer de données plus fiables MAIS intermittence

Merci pour votre attention Travail de fin d’étude présenté par GERBINET Saïcha en vue de l’obtention du grade d’Ingénieur Civil en Chimie et Sciences des matériaux