ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX

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

2 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

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

4 … 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

5 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

6 … 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

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

8 Démographie environnement et énergies

9 Urbanisation : 80% de la population en sites urbains !
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10 L’amélioration du niveau de vie et l’impact sur la consommation électrique
                                                                                                                           environnement et énergies

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

12 Structure de la consommation France 2004
environnement et énergies

13 Structure de la consommation monde 2002
environnement et énergies

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

15 Pétrole : réserves identifiées
environnement et énergies

16 Prospective : production mondiale de pétrole
environnement et énergies

17 et d’indicateurs climatiques et environnementaux préoccupants
environnement et énergies

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

19 Variations au cours des trois derniers siècles
environnement et énergies

20 Variations des températures au cours des siècles
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21 Variations des concentrations en fluorocarbones
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22 Origines des émissions de CO2
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23 … mettant en cause un effet de serre, associé à une pollution généralisée
environnement et énergies

24 L’effet de serre environnement et énergies

25 Pollution au dessus des lacs nord américains
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26 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

27 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

28 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

29 Les différents gaz à effet de serre
environnement et énergies

30 Origines des émissions de CO2
environnement et énergies

31 Conséquences actuelles et anticipées du réchauffement climatique
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32 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

33 Déviation du Gulf Stream
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34 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

35 Quelles énergies face à ces contraintes environnementales ?
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36 Le pétrole Facilité d’utilisation Non renouvelable Émetteur CO2
Forte variabilité des prix Aléa géo-politiques environnement et énergies

37 Emploi du pétrole environnement et énergies

38 Le gaz environnement et énergies

39 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

40 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

41 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

42 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

43 Stockage du CO2 environnement et énergies

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

45 environnement et énergies
                                                                                                                           environnement et énergies

46 Déchets nucléaires : classification
                                                                                                                           environnement et énergies

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

48 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

49 environnement et énergies

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

51 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

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

53 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 Bq Déchets solides négligeable tonnes Déchets haute activité : 14 m3 2.4 milliards m3 Gaz carbonique 3 milliards m3 tonnes Soufre (SO2) tonnes 3.1 millions m3 Oxyde azote (NO2) 9.6 millions m3 Fuel Charbon Nucléaire environnement et énergies

54 Les énergies renouvelables
environnement et énergies

55 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

56 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

57 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

58 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

59 Éolien : puissance installée et production effective
Pays Puissance Installée (MWh) Production 2002 (TWh) Equivalent heures pleine puissance (sur 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/ = 22 % équivalent temps plein environnement et énergies

60 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 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 l’énergie environnement et énergies

61 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

62 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 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

63 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

64 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

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

66 - 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

67 Pile à combustible environnement et énergies

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

69 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

70 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

71 EMVH (Ester) 5 à 30% dans diesel
Biocarburants Huile pure Diesel Oléagineux Colza, Tournesol Sous produits : tourteaux (alimentation animale) EMVH (Ester) 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

72 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

73 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

74 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

75 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

76 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

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

78 Coût des énergies environnement et énergies

79 ECONOMIES environnement et énergies

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

81 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

82 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

83 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 : Eu Passage maritime : 450 Eu Durée de la liaison par camion : 22 h, par bateau : 14h30 environnement et énergies

84 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 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

85 Prospective du CIAT sur les transports
environnement et énergies

86 - 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

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

88 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

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

90 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

91 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

92 environnement et énergies

93 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 ( ) environnement et énergies

94 environnement et énergies

95 Développement durable
Jean-Charles ABBE environnement et énergies

96 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