ENERGIES RENOUVELABLES Yves SCHENKEL Contact : Centre wallon de Recherches agronomiques Direction générale Rue de Liroux, 9 B-5030 Gembloux Tel : 081 626556 - Fax : 081 626559 E-mail : schenkel@cra.wallonie.be Energies Renouvelables

OBJECTIF DU COURS ENERGIES RENOUVELABLES Introduction OBJECTIF DU COURS ENERGIES RENOUVELABLES 1. Former les bioingénieurs aux modes de production d ’énergie (chaleur et/ou électricité, transport) à partir des principales sources renouvelables 2. Donner les bases techniques et économiques nécessaires pour mettre en œuvre des projets d ’énergies renouvelables 3. Créer des liens avec d’autres cours (séchage, déchets, motorisation, …) Energies Renouvelables

MISE EN ŒUVRE DU COURS ENERGIES RENOUVELABLES Introduction MISE EN ŒUVRE DU COURS ENERGIES RENOUVELABLES Trois parties Chaleur : biomasse, solaire thermique Electricité : biomasse, solaire photovoltaïque Transport : biocarburants Energies Renouvelables

MISE EN ŒUVRE DU COURS ENERGIES RENOUVELABLES Introduction MISE EN ŒUVRE DU COURS ENERGIES RENOUVELABLES Energies Renouvelables

MISE EN ŒUVRE DU COURS ENERGIES RENOUVELABLES Introduction MISE EN ŒUVRE DU COURS ENERGIES RENOUVELABLES Contrôle des connaissances Au choix : Rédaction d’un rapport de pré-faisabilité Interrogation orale sur les SER abordées Energies Renouvelables

DEFINITION DE L’ENERGIE Introduction DEFINITION DE L’ENERGIE Capacité d’un système à produire de l’énergie Différentes formes d’identification Physique : énergie cinétique, potentielle Utilisation : énergie mécanique, électrique Economique : chaleur, électricité, transport Etc. Energies Renouvelables

POLITIQUE ENERGETIQUE (minima) Introduction POLITIQUE ENERGETIQUE (minima) Assurer la sécurité d’approvisionnement Assurer des approvisionnements stables et à faibles coûts Réduire les impacts environnementaux (exploitation, transport, transformation, consommation d’énergie) Energies Renouvelables

APPROVISIONNEMENTS ENERGETIQUES Introduction APPROVISIONNEMENTS ENERGETIQUES Pétrole : transport, chauffage Gaz naturel : électricité, chauffage Charbon : électricité, chauffage Uranium : électricité Renouvelables : électricité, chauffage Energies Renouvelables

APPROVISIONNEMENTS ENERGETIQUES (BELGIQUE) : ORIGINE Introduction APPROVISIONNEMENTS ENERGETIQUES (BELGIQUE) : ORIGINE Pétrole : Moyen Orient, Mer du Nord, Russie Gaz naturel : Algérie, Pays-Bas, Russie Charbon : Afrique du Sud, Australie, Chine Uranium : Russie, Australie Renouvelables : Belgique Energies Renouvelables

APPROVISIONNEMENTS ENERGETIQUES : PROBLEMATIQUE Introduction APPROVISIONNEMENTS ENERGETIQUES : PROBLEMATIQUE Stabilité des prix (crises pétrolières) Faible coût = gabegie (taxation, quid utilisation rationnelle de l’énergie) Gaz à effet de serre (CO2, CO, CH4, N2O, HFC, PFC, SF6…) Autres polluants (SO2,NOx, particules, HAP, …) Limitation des gisements dans le temps Energies Renouvelables

DEFINITION DES ENERGIES RENOUVELABLES Introduction DEFINITION DES ENERGIES RENOUVELABLES Une source d’énergie est renouvelable si le fait d’en consommer ne limite pas son utilisation future. C’est le cas de l’énergie du vent, des cours d’eau, du soleil, de la chaleur ambiante, de la biomasse, et d’autres sources (marées, vagues, géothermie, …). Ce n’est pas le cas pour les combustibles fossiles et nucléaires, ainsi que la part non-organique des déchets ménagers. Energies Renouvelables

CONTRIBUTION DES ENERGIES RENOUVELABLES Introduction CONTRIBUTION DES ENERGIES RENOUVELABLES Actuellement, les énergies renouvelables sont peu développées dans le monde industriel (2006): Belgique : 3 % (objectif 2020 : 13%) Europe : 9 % (objectif 2020 : 20%) Mais Suède : 41 % Autriche : 25 % Et mal utilisées (bois de feu) ou trop chères dans les pays en développement Energies Renouvelables

POURQUOI SOUTENIR LES ENERGIES RENOUVELABLES ? Introduction POURQUOI SOUTENIR LES ENERGIES RENOUVELABLES ? Même si l’essentiel du potentiel des ER est à moyen et long terme, il faut en favoriser l’utilisation dès à présent : …car les efforts de RD&D ont un impact déterminant sur la compétitivité des ER (voir, par exemple, le succès des éoliennes de puissance) …car un utilisateur d’ER redécouvre la valeur de l’énergie consommée et son comportement change, ce qui se traduit par une chute de sa demande d’énergie Energies Renouvelables

POURQUOI SOUTENIR LES ENERGIES RENOUVELABLES ? Introduction POURQUOI SOUTENIR LES ENERGIES RENOUVELABLES ? Protéger l’environnement (en comparaison avec les incidences des autres sources d’énergie – gaz de combustion, déchets, facteurs de risque) Améliorer la compétitivité du secteur de l’énergie renouvelable (marchés en pleine croissance, secteur créateur de richesses, d’emplois) Améliorer la cohésion sociale et économique (renforcement de l’activité économique et de l’emploi locaux) Sécuriser et diversifier l’approvisionnement énergétique Energies Renouvelables

LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Energie solaire thermique - Chauffage solaire actif : capteur solaire, généralement sur un toît; simple, chaleur basse température (< 100°C) pour chauffage de l’eau sanitaire ou de piscine. Moteur solaire thermique : capteurs solaires plus complexes produisant de hautes températures pour la production d’électricité par turbine vapeur; anecdotique. Chauffage solaire passif : bâtiments basse énergie pouvant être chauffés par le simple apport du rayonnement solaire; en constant développement. Energies Renouvelables

LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Energie solaire photovoltaïque Conversion directe de la lumière en électricité, au moyen d’un système de contact entre deux couches minces de semi-conducteurs différents (p- et n-), généralement du silicium. Cette forme d’énergie est en progression fulgurante en Wallonie (Solwatt) : 2005 : 0,03 GWh 2008 : 4 GWh 2009 : 24 GWh (mais seulement 0,02% de la consommation énergétique finale). Energies Renouvelables

LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Bioénergie Energie produite à partir de matière organique, végétale ou animale, sous forme de chaleur, d’électricité ou de carburant pour le transport. Energies Renouvelables

LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Hydroélectricité Electricité produite à partir du flux d’un cours d’eau, soit par l’intermédiaire d’une chute (barrage + turbine), soit au fil de l’eau (hydraulienne) Energies Renouvelables

LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Electricité marémotrice Electricité produite à partir du flux des marées passant au travers de turbines installées dans un barrage construit dans l’estuaire d’un fleuve. Energies Renouvelables

LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Electricité éolienne Electricité produite à partir de l’énergie cinétique du vent transmise aux hélices d’une éolienne. On parle d’éolien “on shore” pour des éoliennes installées sur la terre ferme, d’éolien “off shore” pour des éoliennes installées en mer au large des côtes. Egalement en forte progression en Wallonie : 2005 : 100 GWh 2009 : 498 GWh (soit 0,4% de la consommation énergétique finale). Energies Renouvelables

LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Energie des vagues Electricité produite à partir de l’énergie cinétique des vagues via différents mécanismes comprenant une partie fixe et une partie mobile. Plutôt anecdotique. Energies Renouvelables

LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction LES FORMES D’ENERGIES RENOUVELABLES Géothermie Energie produite à partir de fluides chauds à haute température pompés dans le sol, alimentant des turbines à vapeur (électricité) ou des équipements de chauffage (chaleur). Energies Renouvelables

PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Belgique Directive 2009/28/CE Objectif : 2020 13% d’énergie de source renouvelable soit 5370,17 ktep Energies Renouvelables

PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Belgique Directive 2009/28/CE % 2005 2010 2015 2020   Chauffage et refroidissement 2,30% 3,50% 6,60% 11,90% Electricité 2,70% 4,80% 12,70% 20,90% Transport 0,00% 3,80% 5,80% 10,14% Total SER 2,20% 7,50% 13,00% Energies Renouvelables

PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Belgique Directive 2009/28/CE Electricité 2005 2010 2015 2020 Source ER MW GWh   Hydroélectricité 108,2 350,4 112,3 362,2 122,5 390,7 140,0 440,0 Géothermie 0,0 3,5 29,1 Energie solaire PV 2,1 1,0 350,0 304,0 713,1 610,2 1.340,0 1.139,0 Energie éolienne 190,2 319,6 733,2 990,5 2.048,6 6.084,1 4.320,0 10.474,0 Bioénergie 340,0 1.761,0 617,6 3.006,9 1.290,2 5.952,4 2.451,5 11.038,5 Biomasse solide 270,0 1.521,0 498,4 2.579,9 1.051,7 5.145,1 2.007,0 9.574,6 Biogaz 57,0 235,0 105,6 393,3 223,5 776,8 427,0 1.439,1 Bioliquides 13,0 35,0 13,6 33,7 15,0 30,4 17,5 24,8 Total 300,4 671,0 1.813,2 4.663,6 4.174,3 13.037,4 8.255,0 23.120,6 Energies Renouvelables

PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Belgique Directive 2009/28/CE Chauffage & 2005 2010 2015 2020 refroidissement (ktep)   Source ER Géothermie 2,8 3,2 4,1 5,7 Energie solaire thermique 3,3 29,0 91,2 198,7 Bioénergie 477,5 682,1 1.177,9 2.034,0 Biomasse solide 475,5 669,0 1.137,7 1.947,0 Biogaz 1,9 8,9 25,8 55,0 Bioliquides 0,0 4,2 14,4 32,0 Pompes à chaleur 7,1 52,2 161,4 350,0 Total 490,6 766,4 1.434,6 2.588,4 Energies Renouvelables

PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Belgique Directive 2009/28/CE Transport 2005 2010 2015 2020 (ktep)   Source ER Bioéthanol/bio-ETBE 0,0 37,2 47,4 91,2 Biodiesel 291,9 293,5 449,3 697,9 Hydrogène SER Electricité SER 16,4 23,8 47,3 97,2 Autres (biogaz, huile végét.) Total 352,9 544,1 886,3 Energies Renouvelables

PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Belgique Mécanismes aide électricité renouvelable Caractéristiques Fédéral VL RW RBC   Technologies éligibles Eolien offshore Toutes Unité comptabilisation certificats verts MWh produit Emissions CO2 évitées Durée certificats Durée installation 15 ans 10 ans Nombre de CV octroyés 1 CV/MWh produit nombre CV/tCO2 économisée variable selon technologie Amende (EUR/certificat manquant) / 125 100 Obligation quota Fournisseurs Energies Renouvelables

PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Belgique Mécanismes aide chaleur/froid renouvelable Pas de réglementation actuellement Mécanismes de soutien financier : aides à l’investissement, CV cogénération, déductions fiscales Energies Renouvelables

PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Introduction PLAN D’ACTION NATIONAL EN MATIERE D’ENERGIES RENOUVELABLES Belgique Mécanismes aide SER pour le transport Loi d’obligation d’incorporation des biocarburants : obligation de mettre à la consommation au cours d’une même année civile une quantité de 4% v/v de biocarburants durables. Amendes administrative si non respect (900 EUR/1000 litres). Mécanismes de soutien financier : - diminution taux d’accise pour l’essence contenant min. 7% v/v de bioéthanol ou d’ETBE et pour le diesel contenant min. 5% d’EMAG; - déductions fiscales pour véhicules électriques (max 6500 EUR) et stations de charge. Energies Renouvelables

UNITES UTILISEES EN ENERGIE Introduction UNITES UTILISEES EN ENERGIE Chaleur : Joule (J) Electricité : kiloWattheure (kWh) Puissance installée : kiloWatt (kW) ou mégaWatt (MW) thermique (th) ou électrique (e) Autre : tonne équivalent pétrole (tep) = 41,86 GJ = 11,63 MWh Les multiples : 103 (k), 106 (M), 109 (G), 1012 (T), 1015 (P) Energies Renouvelables

ETUDE DE PRE-FAISABILITE D’UN PROJET ENERGIE RENOUVELABLE Introduction ETUDE DE PRE-FAISABILITE D’UN PROJET ENERGIE RENOUVELABLE Vérifier les fondements d’un projet pour aider le porteur de ce projet à décider de la suite à donner à son idée. Energies Renouvelables

Vérifier les objectifs du porteur de projet Introduction Vérifier les objectifs du porteur de projet 1- Vérifier les souhaits du demandeur en expliquant ce qu’est techniquement le projet, comment cela fonctionne et fonctionnerait, ce qu’il implique dans l’entreprise (personnel, produit,…), et vérifier si on parle bien de la même chose… …et la pré-étude peut s’arrêter là ! Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 2- Vérifier la faisabilité technique du projet 2-1 Existence de besoins 2-2 Existence d’une ressource 2-3 Existence de moyens techniques 2-4 Existence d’intervenants 2-5 Existence de réglementations Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 2- Vérifier la faisabilité technique du projet 2-1 Existence de besoins significatifs pour justifier le projet  recensement et chiffrage énergétique de tous les besoins en recherchant les données de : puissance (kW thermiques et/ou kW électriques), vecteur d’énergie (eau, air, vapeur), température et pression, saisonnalité et intermittence (quelques heures par jours ou quelques jours par semaine…)  nombre d’heures consommation en kWh (Puissance x nombre heures), Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 2- Vérifier la faisabilité technique du projet 2-2 Existence d’une ressource accessible et suffisante  récolte des données de : Quantités : biomasse, rayonnement solaire, eau, vent…à convertir en kWh Qualité biomasse : humidité, granulométrie, % cendres (influe technologie) Saisonnalité : période de production Prix….à convertir en €/kWh PCI Concurrence & pérennité. Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 2- Vérifier la faisabilité technique du projet 2-3 Existence de moyens techniques d’emplacement pour les installations thermiques de lieu de stockage du combustible de personnel qualifié pour conduire les installations d’engins de manutention et transport Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 2- Vérifier la faisabilité technique du projet 2-4 Existence d’intervenants pour : l’approvisionnement (personnel, sous-traitants) la fourniture des équipements, l’installation & service après vente, l’exploitation(interne ou externe). Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 2- Vérifier la faisabilité technique du projet 2-5 Existence de réglementations : en faveur du projet environnementales : pollutions chimiques ou sonores interdictions administratives sécurité du travail contraintes historiques ou touristiques Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 3- Vérifier la viabilité économique du projet 3-1 Chiffrage des besoins 3-2 Chiffrage des investissements 3-3 Calcul des coûts d’exploitation 3-4 Comparaison de la ou des solutions à d’autres possibilités d’investissement & exploitation, 3-5 Vérification des capacités financières du porteur de projet, la solidité de son marché 3-6 Vérification des marchés pour l’énergie et ses sous-produits (cendres, chaleur,…). Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 3- Vérifier la viabilité économique du projet 3-1 Calcul des besoins Inventaire des besoins thermiques Choix des applications compatibles, entre elles, avec la nature et les quantités de ressources et les moyens en place Détermination des périodes de fonctionnement, Calcul des besoins retenus application par application Puissances kW x durée en heures = consommation d‘énergie utile kWh Energie utile / rendement = énergie entrée chaudière Addition des puissances avec prise en compte du foisonnement Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 3- Vérifier la viabilité économique du projet 3-2 Chiffrage des investissements Générateur d’énergie (chaudière, méthaniseur, four, éolienne, panneau solaire, PV…) Aménagements en hydraulique ou extraction des fumées Silos et infrastructures de génie civil Matériels de manutention ou transport Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 3- Vérifier la viabilité économique du projet 3-3 Calcul des coûts d’exploitation Biocombustible : calculer le coût (achat, transport, manutention, immobilisation, traitement) à partir d’une quantité calculée grâce aux besoins et considérant un rendement annuel de l’installation Électricité : puissances x nb heures x prix Autres consommables (eau, gasoil, huile,..) Conduite et entretien courant : heures de travail hebdomadaires + petites fournitures Maintenance, gros entretien, remplacements Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 3- Vérifier la viabilité économique du projet 3-4 Comparaison de la ou des solutions à d’autres possibilités d’investissement & exploitation Faire le calcul d’exploitation avec la solution de référence (celle concurrente avec le biocombustible) Calculer la différence entre les deux solutions = économie d’exploitation Calcul du temps de retour brut = surcoût d’investissement/économie d’exploitation Si le temps de retour brut est acceptable, le projet est envisageable Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 3- Vérifier la viabilité économique du projet 3-5 Vérification des capacités financières du porteur de projet, la solidité de son marché 3-6 Vérification des marchés pour l’énergie et ses sous-produits (cendres, chaleur,…). Energies Renouvelables

Fournir les outils de décision au porteur du projet Introduction Fournir les outils de décision au porteur du projet 4- Proposer des solutions 4-1 Techniques : décrire succinctement les équipements et le principe de fonctionnement retenu 4-2 Financières : proposer un montage financier intégrant les solutions d’autofinancement, de prêt & remboursement par banques ou microfinance, voire d’aides 4-3 Juridiques : proposer des montages permettant de réaliser l’opération tant au niveau investissement qu’exploitation : travail en régie (service interne à l’entreprise), création de société dédiée, ouverture de capital, sous-traitance… Energies Renouvelables

Introduction Déclancher la décision d’étudier le projet et fournir les éléments pour cela 5- Vérifier la volonté du maître d’ouvrage de poursuivre au regard des résultats 6- Fournir les bases technico-économiques pour la rédaction d’un cahier des charges d’étude de faisabilité plus poussée avec consultation de fournisseurs d’équipements Energies Renouvelables