ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX ENJEUX ENERGETIQUES ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX Jean-Charles Abbé environnement et énergies

Impacts environnementaux Les enjeux énergétiques : un problème multi-paramétrique Géo-politique Facteurs humains Politique Sécurité approvisionnement Efficacité économique Énergies Humanitaires Techniques Impacts environnementaux environnement et énergies

Impacts environnementaux Pollution chimique (rejets, déchets) Pollution thermique Pollution visuelle Pollution sonore environnement et énergies

… qui doit s’inscrire dans le cadre d’un développement durable Capacité de notre génération à améliorer sa situation matérielle tout en préservant le milieu pour que nos successeurs puissent en faire autant. environnement et énergies

développement durable Croissance soutenable Garantir l’accès 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 l’environnement global Promotion de mode de vie durable assurant la qualité de vie, la solidarité environnement et énergies

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

Un accroissement prévisible de la demande énergétique …… environnement et énergies

Démographie environnement et énergies

Urbanisation : 80% de la population en sites urbains ! environnement et énergies

L’amélioration du niveau de vie et l’impact sur la consommation électrique                                                                                                                            environnement et énergies

Consommations en énergie primaire par habitant (MTEP) environnement et énergies

Structure de la consommation France 2004 environnement et énergies

Structure de la consommation monde 2002 environnement et énergies

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

Pétrole : réserves identifiées   environnement et énergies

Prospective : production mondiale de pétrole environnement et énergies

et d’indicateurs climatiques et environnementaux préoccupants environnement et énergies

Variations au cours des millénaires 240  40 DT CH4 500  200   environnement et énergies

Variations au cours des trois derniers siècles   environnement et énergies

Variations des températures au cours des siècles   environnement et énergies

Variations des concentrations en fluorocarbones   environnement et énergies

Origines des émissions de CO2   environnement et énergies

… mettant en cause un effet de serre, associé à une pollution généralisée environnement et énergies

L’effet de serre environnement et énergies

Pollution au dessus des lacs nord américains environnement et énergies

Gaz constituants de l'air sec Volumes (en %) Azote (N2) 78,09 Oxygène (O2) 20,95 Dioxyde de carbone (CO2) 0,035 Hydrogène (H2) 5,0 10-5 Ozone (O3) 1,0 10-6   environnement et énergies

Effets comparés des différents GES Constituant DC (ppm) Valeur relative (effet radiatif) Gaz carbonique 80 1 Méthane 0,8 56 Oxyde nitreux 0,03 280 0zone 0,04 1200 CFC 0,003 5 000 SF6 0,000 01 16 000 environnement et énergies

Ozone L’ozone (O3) est généré par l’action des rayons UV sur l’oxygène. 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 d’ozone 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... ) environnement et énergies

Les différents gaz à effet de serre environnement et énergies

Origines des émissions de CO2 environnement et énergies

Conséquences actuelles et anticipées du réchauffement climatique environnement et énergies

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 l’environnement, ..) environnement et énergies

Déviation du Gulf Stream environnement et énergies

les phénomènes physico chimiques dans l’environnement Mieux appréhender les phénomènes physico chimiques dans l’environnement les évolutions technologiques, économiques, sociétales pour mieux modéliser et agir efficacement, anticiper, maîtriser Nécessité d’une recherche inter-disciplinaire environnement et énergies

Quelles énergies face à ces contraintes environnementales ? environnement et énergies

Le pétrole Facilité d’utilisation Non renouvelable Émetteur CO2 Forte variabilité des prix Aléa géo-politiques environnement et énergies

Emploi du pétrole environnement et énergies

Le gaz environnement et énergies

Relativement abondant (Un peu) mieux réparti que le pétrole Gaz Relativement abondant (Un peu) mieux réparti que le pétrole Pollution moindre qu’avec pétrole et charbon (souffre, métaux lourds, particules) Moins de C/unité de masse et donc moins de CO2 que le pétrole (- 20%) et que le charbon (- 40 %) Mais : Contribue néanmoins à l’émission de CO2 Gaz naturel = méthane Non renouvelable Épuisement rapide si consommation accrue fortement environnement et énergies

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

Chaudières à charbon pulvérisé et traitement des fumées 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) environnement et énergies

Mission d’évaluation économique « La mauvaise performance du charbon en matière d’émission de gaz carbonique n’incite pas à préconiser le parc de centrales au charbon en France, sauf en cas d’abandon du nucléaire. Les centrales avec gazéification intégrée et celles à lit fluidisé seront alors candidates » Mission d’évaluation économique environnement et énergies

Stockage du CO2 environnement et énergies

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

environnement et énergies                                                                                                                            environnement et énergies

Déchets nucléaires : classification                                                                                                                            environnement et énergies

Déchets nucléaires Répartition des différents types Activité % MA-VL 4 % HA-VL 96% Activité % Déchets nucléaires Répartition des différents types FA-VL 45 000 m3 MA-VL TFA 100 000 m3 FMA-VC 800 000 m3 Volume 80 % FMA-VC TFA 11 % MA-VL 4,5 % FA-VL 4,5% Volume % environnement et énergies

Loi du 30 décembre 1991 sur la gestion des déchets nucléaires Trois axes d’études : Séparation, transmutation Stockage en formation géologique profonde Conditionnement et entreposage de longue durée en surface environnement et énergies

environnement et énergies

Les réserves d’uranium Épuisement prévisible : 50 ans Porté à 300 ans pour des surgénérateurs environnement et énergies

Nouveaux réacteurs EPR - Sûreté accrue - Rendement améliorée - Durée de vie prolongée - Déchets minimisés (relatif) Réacteurs hybrides - Sûreté de fonctionnement Combustion de déchets 4ème génération, haute température Fusion (très long terme) : projet ITER environnement et énergies

Le réacteur de fusion ITER                                                                                                                            Combustible inépuisable !!! environnement et énergies

Combustible Oxygène Eau refroidissement Rejets thermiques Activité 1.5 million de tonnes Combustible 2.3 millions de tonnes 27 tonnes. Oxygène 3.4 milliards m3 4.2 milliards m3 Eau refroidissement 720 millions m3 950 millions m3 Eau refroidissement : 4 mlliards de kWh 1 100 millions m3 Rejets thermiques 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 4.107 Bq Activité 4.109 Bq 4.1014 Bq Déchets solides négligeable 250 000 tonnes Déchets haute activité : 14 m3 2.4 milliards m3 Gaz carbonique 3 milliards m3 91 000 tonnes Soufre (SO2) 41 000 tonnes 3.1 millions m3 Oxyde azote (NO2) 9.6 millions m3 Fuel Charbon Nucléaire environnement et énergies

Les énergies renouvelables environnement et énergies

de la production électrique  GRANDE HYDROÉLECTRICITÉ 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) 1 500 petites centrales (PCH) 7,5 TWh/an soit 6% production nationale Potentialité : 5 TWh/ an environnement et énergies

Patrimoine naturel très riche Potentiel acceptable : Éolien 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 environnement et énergies

Heure (passages nuageux) Journée (cycle diurne) Éolien 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 environnement et énergies

Pas de puissance garantie (systèmes couplés) Puissance instantanée fonction de la vitesse du vent [P=f(v3)] Grande dilution dans l’espace : 1 TWh/ an : 25 à 65 km2 ( 1% espace réellement occupé) Aspect visuel et bruit environnement et énergies

Éolien : puissance installée et production effective Pays Puissance Installée (MWh) 2001 2002 Production 2002 (TWh) Equivalent heures pleine puissance (sur 8 760 h/an) Allemagne 8 750 12 000 19,4 1 870 Espagne 3 337 4 830 7,6 1 875 Danemark 2 417 2 889 5,9 2 230 Italie 697 785 1,5 2 000 R.U 474 552 2 884 Total EU 17 250 23 059 39,77 1 973 2 000/ 8 760 = 22 % équivalent temps plein environnement et énergies

Éolien : Questions de surface … La production française d'électricité a été, en 1997, de 506 TW.h 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 Pour atteindre les 506 TW.h (soit 506.000 GW.h) avec des éoliennes fournissant 20 GW.h par km2, il faudrait "planter" une surface favorable de 506.000 ÷ 20 = 25.000 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 l’énergie environnement et énergies

propre (sauf à intégrer l’élaboration du Si) sur « gratuit » Solaire Avantages : durable abondant propre (sauf à intégrer l’élaboration du Si) sur « gratuit » décentralisé universel environnement et énergies

Solaire Photovoltaïque Thermique La production française d'électricité a été, en 2002, de 550 TW.h ; La production annuelle d'un panneau solaire photovoltaïque est de l’ordre de 100 kWh / m2 Il faudrait donc environ 5 000 km2 de panneaux solaires pour assurer la production d’électricité en France (1% du territoire), ie couvrir la moitié des toits, ce qui paraît tout à fait concevable. Problème majeur le stockage de l’énergie 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 ! environnement et énergies

Gaz naturel (TAC pointe) 883 Fuel 891 Charbon 978 Émissions comparées de CO2 en g/kWh électrique (analyse du cycle de vie) Hydraulique 4 Nucléaire 6 Éolien 3 à 22 Photovoltaïque 60 à 150 Cycle combiné 427 Gaz naturel (TAC pointe) 883 Fuel 891 Charbon 978 environnement et énergies

Cogénération Production simultanée, à partir d’une seule source d’énergie primaire, d’énergie mécanique et de chaleur. Dans une majorité de cas, l’énergie 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 environnement et énergies

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

- dissociation électrolytique, photochimique de l’eau Hydrogène Caractéristiques - abondant - énergétique - non polluant Production - dissociation électrolytique, photochimique de l’eau - cycles oxydoréduction ou thermochimiques Distribution et stockage - hydrogènoduc, réserves souterraines - hydrures métalliques (LaNi5) environnement et énergies

Pile à combustible environnement et énergies

Transformation en énergie ou en matière énergétique de la biomasse Bois Produits de l’agriculture Déchets urbains environnement et énergies

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

PROCHE PARENT DU GAZ NATUREL FOSSILE Production Actuelle : 15 ktep/ an 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 environnement et énergies

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

Surface à mobiliser pour remplacer le pétrole dans les transports (50 Mtep) Filière Culture T (carburant/ha) Tep/T % territoire % terres cultivées Huile Colza 1.37 0.87 1 66 104 232 365 Tournesol 1.06 0.77 86 118 300 413 Ethanol Betterave 5.78 0.76 0.69 23 120 80 420 Blé 2.55 0.04 52 2700 183 9400 Source : DIDEM/ ADEME En noir : surface brute En rouge : surfaces pondérées (nettes) environnement et énergies

5 000 litres d’eau/ 100 kms ! BIO-CARBURANTS ET EAU un kilo de maïs  300 litres d’eau (en moyenne) Une voiture consomme 6 à 7 litres de carburant / 100 Kms (et plus dans le cas de bio-carburant)  5 000 litres d’eau/ 100 kms ! environnement et énergies

Problème essentiel pour Stockage de l’énergie Problème essentiel pour - énergie intermittente (éolien, solaire) - aménager les fluctuations production et demande Solutions - hydroélectricité - compression de gaz - volants (sustentation magnétique) - hydrogène environnement et énergies

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

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 environnement et énergies

Contribution des énergies renouvelables à l’approvisionnement mondial (Mtep) - AIE environnement et énergies

Coût des énergies environnement et énergies

ECONOMIES environnement et énergies

Évolutions de l’intensité énergétique dans différents secteurs environnement et énergies

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

Ferroutage option politique : manque évident de compétitivité (distance de pertinence : 500 kms) manque évident de compétitivité profonds bouleversements dans l’organisation des entreprises marché étroit option politique : prendre en considération les effets négatifs des différents modes sur la sécurité, l’environnement et la congestion du territoire tenir compte des impératifs logistiques des entreprises en termes de niveau de service et de coûts, d’acquisition de matériel spécifique; visibilité, leur montrant qu’il sera possible d’amortir le surcoût initial de ces matériels. coordination de la stratégie de l’ensemble des pays européens vis-à-vis du combiné. environnement et énergies

PLd 1 Eu / Km soit pour la liaison Toulon-Rome : 850 Eu Autoroutes de la mer PLd 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 environnement et énergies

Relancer le trafic fluvial « le ministre des Transports, Dominique Perben, assure que l’objectif du gouvernement est de doubler le trafic fluvial en moins de 10 ans, parce qu’il s’agit d’un transport alternatif, moins coûteux en énergie. Le ministre rappelle que le trafic conteneurs sur le bassin de la Seine a augmenté de 30% l’an passé » OF 09.2005 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 ! environnement et énergies

Prospective du CIAT sur les transports environnement et énergies

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

- Amélioration des rendements des moteurs SECTEUR INDUSTRIEL - Amélioration des rendements des moteurs Amélioration des procédés de fabrication environnement et énergies

Changer la nourriture des bêtes 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 l’atmosphère 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 l’énergie. environnement et énergies

Incidence de l’arrêt des émissions de CO2   environnement et énergies

conclusions 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 environnement et énergies

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

environnement et énergies

J’ai déjà trop déversé de paroles, Affligé du présent, craignant pour l’avenir. Mais je voulais que ceux pourvus de jugeote Aient honte enfin et se mettent à réfléchir. ABAÏ KOUNANBAÏEV (1845-1904) environnement et énergies

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Développement durable Jean-Charles ABBE environnement et énergies

DEVELOPPEMENT DURABLE 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 l’accès 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 l’environnement global Promotion de mode de vie durable assurant la qualité de vie, la solidarité environnement et énergies