Réalités de la transition vers les énergies renouvelables
Professeur Marcel Lacroix Faculté de génie
Université de Sherbrooke
Énergies renouvelables
• Hydroélectricité.
• Solaire photovoltaïque.
• Solaire thermique.
• Éolienne.
• Biomasse.
• Géothermie.
• Océans, marées et vagues.
Marcel Lacroix 2
Cinq réalités incontournables
1. Ampleur de la transition
Marcel Lacroix 4
Échelle de temps
• En 1850, 85% de l’approvisionnement mondial en énergie primaire provient de la biomasse.
• En 2006, 85% de l’approvisionnement
mondial en énergie primaire provient
des combustibles fossiles.
Industrie pétrolière en un siècle
• Gisements exploités dans > 100 pays.
• ~ 3 000 super pétroliers.
• ~ 500 000 km de pipelines.
• Traitement de ~ 30 milliards de barils de liquides et de gaz chaque année.
• Investissements de 5 000 milliards $US.
Marcel Lacroix 6
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
• Principaux systèmes de conversion d’énergie reposent toujours sur des
technologies développées avant 1940…
• Turbine hydraulique, turbine à vapeur, induction électromagnétique et moteur à combustion interne: 19 ième siècle.
• Turbine à gaz et nucléaire: 20 ième siècle.
Marcel Lacroix 8
Énergies renouvelables monde*
*Renewables Information 2009, IEA OECD
Énergies renouvelables OCDE*
Marcel Lacroix 10
*Renewables Information 2009, IEA OECD
2. Densité d’énergie
Densité d’énergie
Forme/Source Maîtrise (années)
Pouvoir (MJ/kg)
Atomes (C/H)
Bois
(s)~10
5~ 12 9,00
Charbon
(s)~10
3~ 24 1,63
C
12H
26(l)diesel ~10
2~ 45 0,46
C
8H
18(l)essence ~10
2~ 47 0,44
CH
4(g)~10
1~ 55 0,25
H
2(g)~10
1~ 141 0,00
Uranium-235 (fission) ~10
1~ 80 * 10
6-
Tritium (fusion) avenir ~ 340 * 10
6-
C
2H
5OH
(l)éthanol ~10
4~ 30 0,33
3. Densité de puissance
Densité de puissance
Forme/Source Densité(W/m
2) Géothermie ~ 0,02
Biomasse ~ 0,5
Éolienne ~ 2-3
Hydro ~ 1-10
Photovoltaïque ~ 5-20
Fossile ~ 1 000
Nucléaire ~ 1 000
Tsunami ~ 1 000 000
4. Intermittence
Intermittence
Forme/source Facteur de capacité
Nucléaire ~ 90%
Hydro ~ 60%
Photovoltaïque ~ 20%
Éolienne ~ 20%
T P
dt t
P
T
⋅
⋅
= ∫ max
0
/ )
η (
η
5. Distribution géographique
Distribution géographique
• Comme le pétrole, les formes d’énergie renouvelable ne sont pas distribuées
uniformément sur la planète…
• Hydro.
• Éolienne.
• Solaire.
• Biomasse.
Marcel Lacroix 18
Comment le Québec se compare-t-il?
Consommation d’énergie au Québec en 2006*
Totale** 41 x 10 6 tep Électricité 192,7 TWh
Pétrole 17,3 x 10 9 l Gaz naturel 5,6 x 10 9 m 3 Charbon + coke 550 x 10 6 kg Biomasse 3,8 x 10 6 tep
*Ministère des Ressources Naturelles et de la Faune
** Monde: ~ 12 x 10
9tep
Consommation d’énergie au Québec par habitant et par jour en 2006
(kWh/habitant-jour*)
Totale ~ 174
Électricité ~ 70
Pétrole ~ 64
Gaz naturel ~ 22
Charbon + coke ~ 1
Biomasse ~ 16
*Population du Québec: 7,5 millions d’habitants
22
IEA – OECD en 2006
Pays
Énergie totale (kWh/hab.jour)Renouvelable (kWh/hab.jour)
Énergie totale/PIB (kWh/$US de 2000)
Islande 436 341 (78%) 4,2
Luxembourg 290 4 (1,4%) 1,9
Canada 263 41 (15,6%) 3,7
USA 245 12 (4,9%) 2,3
Suède 176 51 (29%) 1,9
Québec 174 82 (47%) 2,3
France 135 9 (6,6%) 2,0
Allemagne 132 8 (6,0%) 2,0
Danemark 118 18 (15,2%) 1,3
Suisse 115 18 (15,7%) 1,1
Turquie 41 5 (12,2%) 3,0
Données IEA OECD
et UNO
en 2006
Pays
Énergie totale (kWh/hab.jour)IDH
Islande 436 0,969
Luxembourg 290 0,960
Canada 263 0,966
Suède 176 0,963
France 135 0,961
Suisse 115 0,960
Togo 10,3 0,499
Éthiopie 9,7 0,414
R.D. Congo 9,4 0,389
Érythrée 5,6 0,472
Bangladesh 5,5 0,543
Chasseur ~ 10
5ans ~ 5 -
M. Lacroix Introduction 24
Consommation d’énergie (kWh/habitant-jour)*
Période Société A B C D Total
-10
6ans primitive 2 2
- 10
5ans chasseur 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 66 91 63 230
A:alimentation; B:chauffage central; C:industrie et agriculture;
D:transport.
*P. Kruger, Alternative Energy Resources, 2006
Millions de gens sans électricité*
*30 Key Energy Trends 2003 IEA-OECD
C’est la faute aux
combustibles fossiles …
Marcel Lacroix 26
Bienfaits
1. Services énergétiques de qualité inégalée dans l’histoire (mécanique, chaleur et
éclairage).
2. Abondance et variété des aliments…
santé.
3. Urbanisation… éducation et culture.
4. Mobilité… liberté, échanges, …
5. Accès à l’information… démocratisation
du savoir… démocraties.
Méfaits
1. Accroissement des inégalités entre les états riches et pauvres.
2. Impacts sur l’environnement.
Barrières et menaces à la transition vers les énergies
renouvelables au Québec
Barrières et Menaces
1. Hydroélectricité.
2. Étapes à franchir: R&D
…Démonstration… Déploiement … Commercialisation.
3. Crédibilité des porte-parole?
Attentes des citoyens? Promesses des entrepreneurs? Engagement des
politiques?
Marcel Lacroix 30
Conclusions
1. L’impact de la transition vers des
énergies renouvelables se mesure en décennies et non en quelques années.
2. Les énergies renouvelables dans les pays riches: une niche.
3. Les énergies renouvelables dans les
pays pauvres: une nécessité.
M. Lacroix Énergie au quotidien 32
Potentiel d’amélioration
1368 W/m
2r
π r
2342 W/m
24 π r
2Réfléchi ~ 100 W
Absorbé ~ 70 W/m
2Insolation moyenne résultante ~ 170 W/m
2Effet du pouvoir calorifique croissant des
combustibles et NON de l’efficacité énergétique
D.G. Ockwell, Energy Policy, 36 (2008) 4600-4604
Paradoxe de Jevons (ou l’effet rebond)
Toute amélioration de l’efficacité énergétique finit par faire croître la consommation d’énergie
(Stanley Jevons, The coal question, 1865).
Marcel Lacroix 36
Exemple: Éclairage*
Année Efficacité relative
Prix par lumen
Consommation Lumen*heure par
habitant
PIB/habitant
