Voiture électrique vs. Voiture thermique : bilan environnemental

Comment les véhicules électriques et thermiques impactent notre environnement ? Pour pouvoir faire une comparaison entre ces deux types de véhicules, l’ADEME a diffusé en décembre 2013 une analyse du cycle de vie (ACV) de ces deux types de véhicules.

Généralement, le véhicule électrique a un plus fort impact en phase de conception, là où les batteries sont produites, et en fin de vie (recyclage). Le rapport complet est disponible ici. En voici un bilan, ciblé sur les technologies actuelles, sur un véhicule léger de segment B, roulant en France. Sur différents aspects environnementaux, quel véhicule est le moins impactant ?

On s’aperçoit donc qu’énergétique parlant, le véhicule électrique n’apporte pas de vrai avantage sur les autres motorisations, et a un potentiel d’acidification de l’atmosphère plus important. Pour l’épuisement des ressources naturelles, l’étude ajoute toutefois que l’uranium, trop incertain, n’a pas été pris en compte dans l’étude : sur ce point, l’avantage à l’électrique en France est encore à prendre avec des pincettes.

 Pour visualiser quantitativement l’impact des différentes motorisations, le rapport fourni aussi un graphique comparant l’ACV des différents moteurs sur toute la durée de vie.

Au final, en France, le véhicule électrique a un vrai avantage pour limiter le réchauffement climatique, préserver la qualité de l’air, et il n’aggrave pas les dégâts sur les ressources marines. Non chiffré, on reconnait aussi le caractère silencieux de l’électrique dans son environnement. On se méfiera toutefois de son rapport aux ressources fossiles, mal-connu.

Alimenter une lampe avec la chaleur du corps humain

Une jeune canadienne présente son invention au Google Science Fair 2013.

Elle a 15 ans, mais Ana Makosinski a de l’imagination et du talent. Elle a créé une lampe de poche… alimentée par la chaleur du corps humain. En effet, cette lampe est équipé de capteurs sur lesquels reposent la main de l’utilisateur, et la différence de température créé un faible courant capable d’alimenter les quelques LED de la lampe.

Cette lampe fonctionne selon un principe bien connu de la thermodynamique : l’effet Seebeck. Si on applique des températures différentes à un couple de matériau, un différentiel électrique apparaît à la jonction des deux matériaux. C’est l’effet inverse d’un autre effet bien connu, l’effet Peltier, où deux matériaux soumis à un courant électrique change de température, l’un en froid, l’autre en chaud. Ce dernier principe est utilisé pour le refroidissement de certains petits systèmes, comme l’électronique.

Le courant électrique ou l’écart de température ne sont que d’une faible valeur, mais Ana Makosinski prouve ici que cela peut suffire pour une petite lampe. Et à l’avenir, pourquoi pas des appareils médicaux alimentés directement par le corps humain ?

Remarque : le Google Science Fair est un événement annuel où différents jeunes inventeurs internationaux sont conviés pour présenter leur invention. Le 23 septembre 2013, Ana Makosinski a été décernée gagnante dans la catégorie des 15-16 ans.

Se chauffer avec un radiateur-ordinateur à Paris

Une start-up parisienne propose d’installer des ordinateurs de calcul chez les particuliers.

On souligne régulièrement l’importance de récupérer la chaleur de l’activité humaine, et l’importance grandissante des TIC et autres matériels électronique dans la consommation globale d’électricité. Ainsi, les data-centers sont particulièrement visées par cette logique, en amenant la chaleur dégager pour chauffer bureaux, voire logements.

La start-up Qarnot Computing, a imaginé la solution sous un tout nouvel angle : faire chauffer l’ordinateur de calcul directement chez l’utilisateur, pour récolter les données dans la foulée. Les utilisateurs, en faisant varier le thermostat, libèrent plus ou moins d’espace de calculs qu’utilise l’entreprise Qarnot, le tout connectée à une simple prise internet et à une prise d’alimentation. En voilà une solution simple et souple !

Selon son créateur, Paul Benoit, cette solution revient moins chère, à la fois pour l’entreprise qui y souscrit, car il n’y a pas à rentabiliser et entretenir les coûteuses data-centers classiques, et à la fois pour l’utilisateur, car Qarnot leur paye leur dépense de chauffage, logique car plus les habitants chauffent leurs locaux, plus il peut revendre des ressources disponibles. De plus, aucun soucis de sécurité, ces radiateurs ne stockant aucune données. Au final tout le monde s’y retrouve !

Une expérimentation grandeur nature a été lancée dans un HLM parisien, avec environ 300 radiateurs-ordinateurs Q.rad équipant une centaine de logements, qui verront donc leur facture d’électricité se réduire… à rien.

Une magnifique idée, ceci dit, l’entreprise Qarnot risque de manquer d’activité une fois l’hiver terminé…

Les énergies renouvelables dépasseraient le gaz pour la fourniture d’électricité d’ici 2016

L’AIE (Agence Internationale de l’Energie) a fait une conférence à New York en juin 2013 concernant les énergies renouvelables. Une information a fait l’effet d’une bombe : En 2018, les énergies renouvelables devraient fournir 25% de l’électricité mondiale. Inattendue d’autant que l’AIE, depuis 5 ans, annonce un âge d’or du gaz.

Aujourd’hui, elle prévoit que les renouvelables supplanteront le gaz dans le bouquet électrique dès 2016.

Notons que les énergies renouvelables sont portées à l’échelle mondiale par l’hydraulique et l’éolien, et particulièrement par la Chine (voir graphiques).

L’AIE en a profité pour annoncer que le développement des énergies renouvelables à travers le monde est en phase avec celui prévu dans le scénario « moins de 2°C » concernant le réchauffement climatique. A priori, une bonne nouvelle donc.

L’AIE trouve que certains signes sont particulièrement encourageants :

• l’accélération de la croissance dans le monde,
• la parité réseau sur certaines énergies dans différents endroits,
• les débuts prometteurs des énergies marines.

Mais elle souligne aussi quelques difficultés :

• le ralentissement des volontés politiques européennes,
• les lourdeurs administratives,
• la concurrence rude du charbon et du gaz de schiste américain,
• et enfin le soutien aux énergies fossiles (aides 6 fois plus importantes que pour l’ensemble des énergies renouvelables).

Rapport de projection des énergies renouvelables pour 2018 – AIE.

Les Transformations de l’ Energie

L’Energie se présente sous diverses formes, et passe d’une forme à l’autre par différentes transformations.

Parmi les différentes formes, on retrouve les énergies thermique, mécanique, électrique, chimique, rayonnante, cinétique, et nucléaire. Il existe différents moyens pour passer d’une énergie à une autre. Certains sont naturels (photosynthèse, muscles), certains sont artificiels (moteurs, éoliennes).

L’Energie passe d’une forme à une autre grâce à différentes transformations.

Certaines productions d’énergie passent ainsi par plusieurs états avant d’obtenir l’énergie sous la forme souhaitée, exemple d’une centrale nucléaire : L’énergie nucléaire crée une énergie thermique, cela crée de la vapeur d’eau qui entraîne une turbine (énergie mécanique), restituant pour finir une énergie électrique grâce à l’alternateur.

Chaque transformation contient une plus ou moins grande part de pertes, qui impacte le rendement général de la transformation. Dans l’idéal, on essaie tant que possible de réduire le nombre d’étape pour arriver à un même résultat.

Encore un exemple : les lampes. Pour une lampe à incandescence, on utilisait de l’énergie électrique pour chauffer le filament par effet Joule (énergie thermique), dont une partie se transformait en énergie rayonnante pour, enfin, nous éclairer. A présent, les lampes LED passent directement de l’énergie électrique à l’énergie rayonnante, ce qui explique la forte différence de consommation entre les deux technologies.

L’Energie : différentes formes, différents moyens de l’utiliser.

Le Repowering des éoliennes : cas de l’Allemagne

Le Repowering consiste à remplacer des technologies anciennes par des versions plus modernes, plus puissantes, plus efficaces.

L’opération prend de plus en plus de place sur le marché de l’éolien. Du moins, au moins en Allemagne. Précurseur sur le reste de l’Europe, les premières éoliennes font pâle figure devant leurs homologues récentes.

Dans les années 1990, une éolienne faisait en moyenne 250 kW, aujourd’hui on tourne plutôt autour de 2,5 MW, soit 10 fois plus en une vingtaine d’année. Notons toutefois que ces bon résultats s’expliquent en particulier par des éoliennes que l’on parvient à faire de plus en plus grandes.

Dans le cas de l’Allemagne, beaucoup d’éoliennes ont été installées à cette époque. Du coup, le parc a un fort potentiel de renouvellement : les 900 plus petites et anciennes éoliennes (de 650 kW de moyenne) représentent seulement 0,4% de leur parc, tout en étant dans des zones particulièrement venteuses. En 2012, la puissance supplémentaire grâce au repowering a représenté 20% de la nouvelle puissance installée en Allemagne (soit 400 MW) !

Remplacer des vieilles éoliennes par du neuf, il n’y a bien qu’en Allemagne que cette question est vraiment d’actualité.

PSA met au point le moteur hybride à air comprimé

PSA, qui s’attache à développer des véhicules hybrides, propose un véhicule utilisant de l’air comprimé.

Après l’hybride Diesel/Electrique typique, voici le modèle Essence/Air comprimé. Sorti du centre de recherche de Vélizy, l’objectif est d’offrir une alternative à l’électricité dans les modèles hybrides.

En effet, le rôle de l’air comprimé et de l’électricité sont exactement les mêmes : récupérer de l’énergie à certains moments, lors du freinage par exemple, pour pouvoir la restituer par la suite aux roues. Sur un petit modèle, le segment de voiture visé, le couplage avec l’air comprimé permettrait une économie de 30% de carburant par rapport à un modèle tout essence, permettant d’atteindre au moins les 3L/100 km.

Avantage par rapport à l’électricité ? Une technologie 2 fois moins chère essentiellement. Mais probablement un moyen aussi de contourner les problèmes d’approvisionnement de matières très demandées telles le lithium.

PSA envisage une développement commercial d’ici 2016.

Potentiel européen sur les hydroliennes

L’industrie hydrolienne se lance, la France vise la place de leader dans le secteur.

L’Etat l’a réaffirmé récemment, il soutiendra la filière afin que la France devienne une référence dans ce domaine. Les constructeurs, tels la DCNS et Alstom, les grands distributeurs, comme EDF ou GDF Suez, et d’autres acteurs plus locaux, telle la PME Sabella, se sont déjà lancés dans la course.

Mais la concurrence s’annonce rude. La Corée, l’Australie, le Canada, la Norvège sont sur les rails, mais c’est surtout le Royaume-Uni qui fait office du concurrent le plus sérieux. Il faut dire que le Royaume-Uni a déjà un certain retour sur expérience dans les énergies marines (voir article). De plus, en tant que grande île, son potentiel est le plus important d’Europe.

L’Europe dispose d’un potentiel de 15GW, capable donc de fournir de l’énergie à un pays comme la Suisse. La France possède 20% du potentiel européen, le Royaume-Uni a lui-seul capte 60% de ce potentiel.

(source)

Autant dire que les ambitions françaises se présentent comme un sacré défi, en particulier face à nos rivaux d’outre-Manche.

Le chauffage électrique disparaît des logements neufs

Les chiffres sont impressionnants, depuis 2008, l’utilisation du chauffage électrique dans les logements neufs est passé de 70% à 20% !

La cause principale tient en la nouvelle réglementation thermique, la RT2012, résultant du grenelle de l’environnement, qui ne s’appliquera au logement qu’en janvier 2013. La réglementation thermique défavorise fortement l’électricité en tant que mode de chauffage sur le résultat final. Les constructeurs ont pris acte de cette législation et l’ont anticipé dans leurs projets.

Si l’électricité est si décriée dans le chauffage, c’est qu’elle avait pris ces derniers temps des proportions d’utilisation énormes (les 70%). Et c’est ce qui explique que chaque vague de froid entraîne une surconsommation en France à en faire exploser les lignes, obligeant EDF à pousser les centrales à énergies fossiles à fond et à importer de l’électricité des pays voisins.

Autres points défavorables pour utiliser l’électricité en chauffage :

• Le mauvais rendement de la production et de son transport (faible par rapport aux autres modes de chauffage).
• La facilité d’utilisation et le faible coût encourageait plutôt à surdimensionner les équipements de chauffage plutôt qu’à isoler les bâtiments.
• L’électricité est considérée comme une énergie pure, particulièrement dégradée quand elle est utilisée en chauffage. (Ce que l’on définit sous le terme d’ « exergie » chez les énergéticiens).
• L’électricité est demandée dans de nombreux postes où on n’a pas d’autres solutions de source (électroménagers, high-tech, et en partie transport), autant l’économiser là où on le peut.

Bien sûr, en contre-partie, l’électricité est l’énergie qui produit le moins de GES (gaz à effet de serre) en France. Cet argument a d’ailleurs été fortement utilisé par ses défenseurs qui accuse la loi d’un manque de flexibilité avec sa dernière réglementation. D’autant qu’à l’inverse, le chauffage au gaz explose !

Le chauffage électrique classique continue toutefois d’être utilisé, mais dans des bâtiments très bien isolés ou dans des régions où leur utilisation est ponctuelle et très réduite (dans le Sud-Est typiquement)

Dessaler l’eau de mer avec l’énergie solaire

L’Algérie se lance dans la production verte d’eau potable.

Présenté au forum Asie-Afrique sur l’énergie durable, le projet expérimental de la ferme solaire de Saida, en Algérie relance les orientations du pays dans la recherche d’énergies alternatives. Cette ferme s’inscrit dans le projet général SSB (Sahara Solar Breeder), développé en partenariat avec 6 universités et deux agences japonaises.

Le projet prévoit aussi la création d’un pôle technologique du photovoltaïque dans la région, qui entraînerait un développement économique et un développement de la recherche. A la clé, on compte aussi une nouvelle création d’emploi et de formations professionnelles de différents niveaux.

Cette ferme devrait alimenter dès 2015 une usine de désalinisation de l’eau de mer. Ce développement est donc essentiel dans un pays très dépendant aux énergies fossiles et en manque d’eau potable.