Les obstacles à la transition aux énergies renouvelables

Les obstacles à la

transition aux énergies renouvelables

Professeur Marcel Lacroix Université de Sherbrooke

Propos tirés du recueil intitulé

Et si nous faisions fausse route?

Par

Marcel Lacroix

Consommation d’énergie primaire (kWh/Pers*Jour)

Période Société A B C D Total

-10⁶ ans primitive 2 2

- 10⁵ ans Chasseur/cueilleur 3 2 5 -7000 ans agriculture primaire 4 4 4 12

1400 agriculture avancée 6 12 7 1 26

1850 industrielle 7 32 24 14 77

2000 technologique 10 46 91 63 210 A:alimentation; B:chauffage; C:industrie et agriculture;

D:transport.

Source: P. Kruger, Alternative Energy Resources, 2006

Énergie épargnée grâce à cette conférence vidéo

𝟐𝟐 × 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍

𝟒𝟒𝟏𝟏𝟏𝟏 𝒑𝒑𝒑𝒑𝒍𝒍𝒍𝒍𝒑𝒑𝒑𝒑𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍 × 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌

𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍 ≈ 𝟕𝟕𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏

𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌

𝒑𝒑𝒑𝒑𝒍𝒍𝒍𝒍𝒑𝒑𝒑𝒑𝒍𝒍𝒍𝒍

Si un seul long voyage dans l’année:

𝟕𝟕𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌

𝑷𝑷𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍 ∙ 𝒑𝒑𝒂𝒂 × 𝟏𝟏 𝒑𝒑𝒂𝒂

𝟑𝟑𝟑𝟑𝟏𝟏 𝒋𝒋𝒋𝒋𝒋𝒋𝒍𝒍𝒍𝒍 ≈ 𝟐𝟐𝟏𝟏

𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌𝒌

𝑷𝑷𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍 ∙ 𝒋𝒋𝒋𝒋𝒋𝒋𝒍𝒍

soit 10% de ma consommation totale d’énergie!

Pays IDH Rang kWh/Pers*Jour

Norvège 0,955 1 182

USA 0,937 3 225

Suisse 0,913 9 103

Canada 0,911 11 235

France 0,893 20 124

Russie 0,788 55 165

Chine 0,699 101 65

Maroc 0,591 130 19

Inde 0,554 136 19

Haiti 0,456 161 10

Chasseur/cueilleur - - 5

L’Espèce humaine

pourra-t-elle soutenir cette consommation

énergétique?

NON!

Les énergies

renouvelables sont-elles la solution salvatrice?

L’intérêt des énergies renouvelables

1. Diversification des formes d’énergie.

2. Atténuation des conflits à propos des ressources

naturelles.

3. Réduction consommation combustibles fossiles.

4. Diminution pollution environnementale.

5. Innovation

technologique.

6. Croissance économique.

7. Réduction pauvreté dans le monde.

8. Promotion égalité en améliorant l’accès à l’énergie.

… mais on ne peut

échapper à la réalité

Les dix obstacles à la transition aux énergies

renouvelables

1. L’ampleur de la transition et

l’échelle de temps

Échelle de temps

• En 1850, 85% approvisionnement

mondial en énergie primaire provient de la BIOMASSE.

• En 2010, ~ 85% approvisionnement mondial en énergie primaire provient des COMBUSTIBLES FOSSILES.

Industrie pétrolière en un siècle

• > 100 pays: gisements exploités.

• ~ 3 000 super pétroliers.

• ~ 500 000 km de pipelines.

• ~ 30 milliards de barils de liquides et de gaz traités annuellement.

• > 10 000 milliards $US infrastructure.

Pénétration du marché

Source Pénétration Pénétration Pétrole 10% en 50 ans

(1860-1910)

25% en 80 ans (1860-1940)

Gaz naturel idem idem

Hydroélectricité 50% de la production mondiale (1880-

1915)

17% de la production

mondiale en 2006 Nucléaire 10% de la

production en 27 ans (1956-1983)

16% de la production

électricité en 2006

Inertie technologique

• Principales technologies développées avant 1940…

• 19^ième siècle: Turbine hydraulique, turbine à vapeur, induction

électromagnétique et moteur à combustion interne.

• 20^ième siècle: Turbine à gaz et nucléaire.

Étapes des technologies de l’énergie

R&D Démonstration Déploiement Commercialisation

Investissement ($ ) Vallée de la mort

Temps (décennies)

• La transition aux

énergies renouvelables est une affaire de

plusieurs décennies et NON de quelques

années seulement.

2. L’intermittence et

la fluctuation

Production d’électricité

• Centrales thermiques,

nucléaires et hydroélectriques:

Massive et continue.

• Capteurs photovoltaïques et éoliennes: Diffuse, fluctuante et intermittente.

Forme/source Facteur d’utilisation

Nucléaire 90%

Charbon/Gaz 75%

Hydro 60% - 90%

Photovoltaïque 20%

Éolienne 20%

T P

dt t

P

T

 ⋅



 



 ⋅

= ∫ ^max

0

/ )

η (

η

Production d’électricité dans le monde en 2012 (%)

3. Le stockage

d’énergie électrique

Comment stocker l’électricité une fois produite?

• Mécanique?

• Électrique?

• Chimique?

• Thermique?

Stockage électrique-chimique

Type Énergie

stockée(kWh/kg) Plomb-Acide 0,05

Nickel-Cadmium 0,075 Lithium-Ion 0,2 Essence/diésel 14

Énergie d’un plein d’essence ~ travail humain pendant 2 ans!

Plein kWh litre

kWh Plein

litres 10 500

50 ⋅ ≈

Pers ans kWh

an Sem Sem

Jours Jour

h Pers

W 400

. 2 50

. 5

8 .

100 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ≈

4. Les réseaux

électriques

Réseau traditionnel

Réseau intelligent

5. Les matières

premières

Bolivie

Chine

Technologie Élément

Pile à combustible Lanthane, platine, palladium

Capteur

photovoltaïque

Gallium, indium Batterie Lithium, lanthane

LED Gallium, indium Alternateur Lanthanides

6. La distribution

géographique

Distribution géographique

• ER ne sont pas distribuées

uniformément sur la planète…

• Éolienne: vent.

• Solaire: ensoleillement.

• Biomasse: forêts et chaudières.

• Hydro: cours d’eau.

PROJET DE LA RIVIÈRE VOLTA (GHANA, en service 1967)

Barrage Akosombo:

Réservoir de 8500 km²

Alimentation d’une aluminerie

IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX

1. Social: 80 000 personnes déplacées.

2. Santé: vaste réservoir d’eau stagnante:

prolifération de parasites, moustiques et larves: malaria, schistosomiasis urinaire, maladie du sommeil.

3. Agriculture: disparition de terres

arables; augmentation de la salinité de l’eau la rendant malsaine à la

consommation_.

IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX

4. Pêche: forêts inondées: impossible de pêcher avec des filets!

5. Navigation: autrefois, on traversait la rivière en chaloupe. Aujourd’hui, la largeur moyenne est 24 km.

6. Sécheresse: aujourd’hui, capacité hydraulique réduite de moitié.

7. Conséquences: en plus de tous ces

inconvénients, la crise d’énergie perdure.

7. La densité

d’énergie (kWh/kg)

Substance Maîtrise (ans) kWh/kg

TNT centaine 1

Bois ½ million 3

Charbon millier 7

Éthanol millier 8

Biodiésel millier 9

Pétrole centaine 14

Gaz naturel centaine 15

Hydrogène dizaine 40

Uranium U-235 dizaine 22 000 000

8. La densité de

puissance (W/m

)

Centrale

hydroélectrique

~ 1-10 W/m²

Centrale nucléaire

~ 1000 W/m²

Éoliennes ~ 10 W/m²

Origine Densité(W/m²) Géothermie 0,05

Biomasse 0,1-0,5

Hydro 1-10

Éolienne 5-15

Photovoltaïque 5-25

Fossile 1 000

Nucléaire 1 000

10^-1 10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 10⁵ 10⁶ 10⁷ 10⁸ 10⁹ 10^-1

10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴

Biomasse Vent Photovoltaïque

Surface (m²) Densité de puissance (W/m2 )

Villes Industrie

Maisons

Raffineries, aciéries Gratte-ciel

9. LE Retour d’Énergie Sur l’Investissement

(LERESI)

Retour Énergie Sur Investissement

(RESI)

consommée Énergie

produite utile

Énergie

RESI _

_

= _

100 0 ≤ RESI ≤

RESI Exemple du pétrole

< 1 Dommageable

1 Inutile

3 Construction véhicules et routes 5 Transport marchandises

7 Dépréciation des installations 10 Système d’éducation

12 Système de santé 14 Arts et culture

RESI Technologie

< 1 Éthanol

1-5 Solaire photovoltaïque 3-5 Solaire thermique

3-5 Biomasse

15 Gaz naturel-électricité 5-20 Éolienne-électricité

80 à 30 Charbon-électricité (1950 à 1970) 100 à 8 Pétrole pompe (1940 à aujourd’hui)

15-70 Nucléaire-électricité

100 Hydroélectricité

10. Les politiques de

l’énergie

Politiques de l’énergie

• Beati monoculi in terra coercurum

• Ce qui cloche dans les politiques de l’énergie c’est … la politique.

• They all rest on wants instead of needs.

Conclusions à tirer

• Les énergies renouvelables ont répondu aux besoins de l’Homme pendant presque

toute son Histoire ( jusqu’au milieu du 19^ième siècle).

• Aujourd’hui, elles ne peuvent répondre à ses besoins.

• Les énergies renouvelables sont inadaptées au monde.

• C’est plutôt au monde à s’adapter aux énergies renouvelables.

• Passage mode de vie contrôlée par l’approvisionnement

alimentaire à mode de vie qui contrôle l’approvisionnement alimentaire.

Agriculture: Aller

• Passage mode de vie qui contrôle l’approvisionnement énergétique à mode de vie qui est contrôlé

par l’approvisionnement énergétique.

• Exemple: voilier.

Énergie renouvelable: Retour

Ampleur de la transition à un mode de vie reposant

principalement sur les énergies renouvelables est comparable à

la transition d’un mode de vie de chasseur/cueilleur à

agriculteur.

Le monde est-il prêt

pour cette transition?

Transition de la biomasse aux hydrocarbures au 19^ème siècle

1. Biomasse: Déclin et pénurie.

2. Hydrocarbures: Source d’énergie plus dense.

3. Hydrocarbures: Abondance, disponibilité et bon marché.

Qu’attend-on au juste des énergies

renouvelables?