« Et si on parlait Energie ? » – Bilan 2013

Voici les articles les plus consultés sur ce site en 2013.

1. Bilan de l’éolien en 2011 (14/07/2012) : Sur fond de crise économique, le marché de l’éolien a ralenti mais poursuit toujours sa progression…
2. Inventair :  VMC double flux sans tuyau (23/01/2012) : Voici une technologie VMC double flux étonnante, une alternative sans tuyaux, idéal pour la rénovation…
3. Le Diesel Français (2/3) : Une industrie forte, mais un carburant décrié (09/02/2013) : Grâce au développement du diesel en France, l’utilisation du gazole a décollé, ce qui pose à présent un problème sanitaire conséquent…
4. Les Transformations de l’ Energie (08/06/2013) : Energies thermique, électrique, chimique, nucléaire… Comment l’énergie passe d’un état à un autre ?
5. Pompe à chaleur, comment ça marche ? (07/07/2010) : Vulgarisons la thermodynamique, comment fonctionne une pompe à chaleur ?

Deux termes en particuliers ont été utilisé dans vos recherches cette année : l’ « éolienne » et le « moteur diesel ». 

Bonne année à tous !

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.

Bientôt le photovoltaïque organique ?

Le Photovoltaïque Organique sera-t-il pour bientôt un matériau courant dans l’industrie ?

Le photovoltaïque organique (OPV, ou photovoltaïque de 3^ème génération) présente de nombreux avantages, à commencer par son mode de fabrication. Il s’agit d’« imprimer » des couches fines de molécules courantes (comme le carbone, et l’azote, d’ailleurs simples à recycler) avec des techniques ne nécessitant pas de température élevées. Potentiellement déjà, cela signifie une production à coûts réduits, avec un retour énergétique court (durée de fonctionnement nécessaire pour compenser l’énergie pour sa fabrication). Simple et flexibles, ces OPV peuvent s’installer facilement, sans surpoids sur les structures, et ont plusieurs couleurs possibles (actuellement rouge, bleu, vert, semi-transparent).

En revanche, leur rendements s’avèrent moins bons que le photovoltaïque classique (4 à 6%, contre 10 à 15%), les grosses installations de productions électriques s’en passeront, et la durée de vie bien plus courts (3-5 ans). De nombreux produits à durée de vies courtes pourraient s’en satisfaire.

En fin de compte, ils sont plus légers, plus flexibles, de formes et de couleurs variables, et potentiellement moins coûteux à produire que ceux de la filière classique. Parmi les différentes applications possibles, les OPV seraient intéressants dans différentes situations :

• Les systèmes embarqués lourds (véhicules)
• Les systèmes embarqués légers (sacs à dos)
• L’amélioration des performances d’appareils demandant de l’autonomie (téléphones, ordinateurs)
• L’application sur des matériaux de toutes sortes (parois, fenêtres)

Actuellement, la filière est en phase de pré-industrialisation, les chercheurs travaillant toujours sur le rendement des OPV, sur les différentes couleurs, le prolongement de la durée de vie, et surtout le mode de fabrication.

Quelques entreprises travaillant dessus : DisaSolar, Heliatek, Dracula Technologies…

Investissements d’avenir verts en 2013

Le gouvernement Ayrault a présenté un nouveau plan d’investissement, le développement durable n’est pas oublié.

Le nouveau plan d’investissements, de 12 milliards, qui s’ajoute au 35 milliards du Grand Emprunt lancé en 2010, se réparti comme suit :

• 3,65 milliard pour la recherche et l’université
• 2,3 milliard pour la transition énergétique (comprenant la rénovation thermique)
• 1,7 milliard pour les projets industriels durables
• 1,5 milliard pour les technologies industrielles de défense
• 1,3 milliard pour l’aéronautique et l’espace
• 0,6 milliard pour l’économie numérique
• 0,55 milliard pour la jeunesse, la formation, et la modernisation de l’Etat
• 0,4 milliard pour la santé

Cela fait donc au moins 4 milliard consacré d’assez près au développement durable, et un peu plus s’il y a une condition d’ « éco-conditionnalité » dans les autres financement, terme vague employé par le premier ministre dans son allocution.

Le gouvernement était attendu au tournant, surtout après le limogeage de la deuxième ministre de l’environnement et l’énergie, les déclarations sur le gaz de schiste d’Arnaud Montebourg, et d’une manière générale, l’intérêt limité du couple Hollande-Ayrault pour le sujet.

Le groupe EELV admet qu’il s’agit d’un signal positif, et rappelle que le prochain grand rendez-vous déterminant pour la crédibilité du gouvernement sur ce sujet, sera celui de la mise en place d’une fiscalité écologique, qui est programmé pour septembre.

Acta Alga et le biocarburant des microalgues

La recherche sur le biocarburant continue, une jeune entreprise française, basée à Nantes, bat des records.

En développant une méthode 2 fois plus efficace que les meilleures méthodes actuelles de production, cette jeune entreprise française devient le symbole des progrès dans le domaine des biocarburants.

Rappelons que la première génération de carburant, la plus développée industriellement, est critiquée par son utilisation de sources comestibles, la deuxième génération passe par des résidus ou des plantes complètes, donc majoritairement non comestibles. La troisième génération ne concerne exclusivement que les méthodes basées sur les microalgues.

Jusque là, produire des biocarburants avec comme base les maïs, soja, colza ou tournesol, permet d’obtenir moins de 500 litres par hectare. Produire du biocarburant à partir de betteraves, cannes à sucre ou huile de palme, permet d’obtenir 6000 à 8000 litres par hectare. La méthode brevetée d’Acta Alga permet d’obtenir de 20.000 à 60.000 litres par hectare !

La méthode Acta Alga optimise la lumière reçue par les microalgues, une des trois composantes nécessaires à ce type de production, avec l’absorption de gaz carbonique et l’alimentation en nutriments.

Belle image du progrès accompli dans le domaine des biocarburants.

Notons que de nombreuses Start-up et PME françaises sont lancées dans ce secteur. Pour exemple, le groupe GEPEA (Génie des Procédés Environnement-Alimentaire), réunissant  l’Université de Nantes (CRTT Saint Nazaire, IUT de Carquefou et de la Roche sur Yon), ONIRIS et l’école des Mines de Nantes, prépare un démonstrateur de développement à échelle industrielle.

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.

Lien entre l’énergie et le niveau de vie

Doit-on consommer toujours plus d’énergie pour mieux vivre ? Difficile de répondre à cette question. De plus, autant avoir une idée de la consommation d’énergie dans un pays n’est pas bien difficile (grâce au travail de l’AIE : Agence Internationale de l’Energie) autant juger de la qualité de vie est assez compliqué.

Le critère le plus communément admis pour comparer les pays selon leur niveau de vie est l’ IDH (Indice de Développement Humain), qui tient compte de trois paramètres :

1. Indice d’instruction : Le taux d’alphabétisation et la durée de scolarisation.
2. Indice sanitaire : L’espérance de vie à la naissance.
3. Indice économique : Le PIB réel par habitant et à parité de pouvoir d’achat.

Bien que critiqué (cet indice ne tient pas compte du ressenti de bien-être de la population, ou de la répartition des richesses par exemple), nous utiliserons cet indice pour cet article (données 2011 calculées par le Programme des Nations Unis du développement).

En représentant, l’IDH en fonction de la consommation d’énergie par habitant (en tonnes équivalent pétrole), nous obtenons :

D’un point de vue globale, tout d’abord, on voit que la courbe a une tendance logarithmique : L’IDH monte rapidement avec les premières consommations d’énergie, et fini par atteindre un plafond. Théoriquement donc, on peut tout à fait atteindre un bon niveau de vie sans avoir besoin d’augmenter encore et encore la consommation d’énergie par habitant. La zone la plus efficace est la zone en haut à gauche, avec un bon IDH pour une consommation d’énergie raisonnée.

Si on doit faire une comparaison par continent, on s’aperçoit que :

• Les pays européens sont globalement les plus efficaces.
• Les pays asiatiques ont des situations très variées.
• L’Amérique du Nord est très consommatrice avec un bon niveau de vie.
• L’Amérique du Sud a une consommation d’énergie limitée pour des IDH très variable.
• L’Afrique aurait bien besoin d »un peu d’énergie supplémentaire.

Dans le détail, on note certain points singulier : Certains pays comme l’Islande et le Qatar ont une consommation d’énergie particulièrement forte, étant donné les ressources naturelles dont ils disposent. Hong-Kong est le pays le plus efficace, le pays étant riche et particulièrement dense en population. L’Afrique du Sud, malgré que ce soit un des pays africain le plus consommateur en énergie, ne parvient pas à atteindre un bon niveau d’IDH.

Intéressant non ?

Sources des réseaux de chaleur

Les réseaux de chaleur représentent le moyen optimal d’utiliser l’énergie thermique d’énergies renouvelables telles la géothermie et la biomasse. Développés en France à partir des années 50 dans certaines grandes agglomérations (Paris, Grenoble, Strasbourg), l’intérêt pour ce type de réseaux continue d’augmenter en France, comme ailleurs.

L’association AMORCE (association pour la gestion des déchets, de l’énergie, et des réseaux de chaleur) conclue dans une de ces études qu’un réseau alimenté aux énergies renouvelables ou aux énergies de récupération (ENRR) est actuellement la solution « la plus compétitive ».

Cette déclaration mérite bien sûr un peu de recul étant donné le but de l’association, sachant que les coûts peuvent varier énormément d’une configuration à l’autre. Mais dans l’ensemble tout le monde s’y accorde, et cela s’est vu dans les objectifs du Grenelle en 2007 : l’objectif fixé est la multiplication par 3 du nombre de logements raccordés à des réseaux de chaleur d’ici 2020, avec 75% d’entre eux alimentés par les ENRR.

A l’heure actuelle, la France dispose d’environ 450 réseaux (chaleur + froid), étendus sur 3.300 km, répartis sur 350 villes, et fournissant environ 6 % de la chaleur consommée dans le résidentiel et dans le tertiaire. En revanche, seuls 2% des logements sont alimentés par les ENRR.

Quelles sont les sources possibles pour les réseaux de chaleur ?

1. Les Chaudières centrales dédiées au réseaux.
2. Les Centrales de productions électriques thermiques. On utilise ici la cogénération pour produire à la fois de l’électricité et de la chaleur.
3. Les Data-centers. En informatique, l’un des problèmes principaux est la bonne évacuation de la chaleur générée par les équipements. La chaleur est là, plus qu’à l’utiliser.
4. Les Centrales nucléaires. Le potentiel thermique en France est énorme, et inexploité. Pourtant, avec la cogénération et en acceptant une légère baisse de la production électrique d’ordre nucléaire, on pourrait augmenter de manière considérable le rendement global d’une centrale nucléaire.
5. Tout un ensemble de procédés fournissant de la chaleur en énergie fatale, industries ou incinérateurs de déchets.

Y a du choix !

Le plan rénovation énergétique 2013

Le gouvernement a diffusé sa feuille de route fixant les grands axes de soutien au bâtiment et à la rénovation énergétique.

La feuille de route présente trois grands axes : Lever les freins à l’aboutissement des projets, Relancer la construction des nouveaux projets, et Soutenir la rénovation énergétique. L’objectif est d’atteindre les 500.000 logements renouvelés par an d’ici 2017, pour atteindre l’objectif du Grenelle : une économie énergétique de 38% d’ici 2020.

Dans le cas particulier de la rénovation énergétique, les actions sont :

• Première étape : Enclencher la décision.
  Mettre en place un guichet unique de conseils et d’informations aux propriétaires au niveau national, et créer un millier de poste de types « ambassadeurs » pour repérer et aller à la rencontre des ménages précaires pour leur faciliter l’accès aux aides et programmes auxquels ils ont droit.
• Deuxième étape : Financer la rénovation.
  Optimiser les outils existants (Eco-PTZ), les crédits d’impôts et autres subventions, mettre en place un tiers financement public et créer des primes exceptionnelles en augmentant l’assiette des ménages cibles.
• Troisième étape : Développer la filière.
  Poursuivre la formation et la qualification des artisans et les accompagner dans leur maîtrise des coûts.

Il est prévu que la plupart des actions soient lancées par des ordonnances. Pour le texte complet, avec les autres points, c’est ici.