1 L’ÉNERGIE Armel Boutard. 2 L’énergie une nécessité au quotidien de la vie Atelier: Une...

1

L’ÉNERGIEL’ÉNERGIE

Armel Boutard

2

1,5 36

8

13,5

18

36

12

2

Magazinage

Nettoyage

Hygiène

Transport

Repas

Loisirs

Études

Sommeil

Autres

L’énergie une nécessité au quotidien de la vie

L’énergie une nécessité au quotidien de la vie

Atelier: Une semaine dans la vie de …..

3

L’énergie: une nécessitéL’énergie: une nécessité

combustion lente (2,8 106cal/j)combustion lente (2,8 106cal/j)

Métabolisme Basal Métabolisme Basal Relations interpersonnelles

Relations interpersonnelles

Espace de créativité

Espace de créativité

combustion rapide (1,5 108 cal/j)combustion rapide (1,5 108 cal/j)

Activités industrielles et commerciales

Activités industrielles et commerciales

LoisirsLoisirsCommunications

et transports

Communications et transports

Confort thermique et sanitaire

Confort thermique et sanitaire

Un facteur 60 pour le Nord-américain

Un facteur 60 pour le Nord-américain

5

Les Nécessités de la vieLes Nécessités de la vie

• L’Énergie • L’Eau$

Le Marché

$

Le Marché

• La solidarité

6

Plan de la présentationPlan de la présentation

L ’énergie

• une nécessité

• un champ notionnel

•des caractéristiques géo-politico-socio-économiques

•des problèmes environnementaux

STS.E• ERE/ FRE

• les stratégies de changement

• les outils de formation

une nécessaire sensibilisation aux enjeux du virage aux énergies renouvelables

7

Qualité desociété

Qualité devie

L’énergie, un champ notionnel L’énergie, un champ notionnel

Besoins

Ressources

ÉNERGIEÉNERGIE

Diversité des usagesDifférentes formes

Environnement

Santé

Recherche: Sciences etinnovations technologiques

Risques

Géopolitique: autonomie nationale

Attitudes: les comportements des consommateurs

Socio-économie

Filières énergétiques Caractéristiques de la ressource

Formes: solide.. Renouvelable ou non

8

L’énergie : des besoinsL’énergie : des besoins

Besoins :solide, liquide, gazeux

biomasse (nourriture)

électricitédensité énergétique ou puissance: P = E/t

facilement stockable ou disponible

des approvisionnements

des technologies de production

faible

Forme

Quantité

Fiabilité

Coût

Santé risque faible à l ’usage

• propulsion

• chaleur

• éclairage

• électricité

9

Densités énergétiques

combustibledensité énergétique

(106 J/kg) (106 J/ litre)

essence 44,3 32,7liquide

hydrogènegazeux 121

8,60,012

éthanol 27,2 21,4méthanol 20,4 16,1

liquidegaz naturel

gazeux 493,4

0,04batterie au plomb 0,11 0,7éolienne 0,045 J/m².h (vent de 5 m/s)

solaire (photoélectrique) 0,5 J/ m².h (700W insolation)

10

importance des gisements

filières énergétiques (technologies)

accès

transport

manipulation, transformations

environnement

profitabilité

Ressources :

L’énergie: des ressourcesL’énergie: des ressources

Forme

Qualité

Sécurité

Coût

endogène ou exogène

non renouvelable ou renouvelable

hydrocarbures, nucléaire, géothermique, solaire, éolien, biomasse,

11

Les unités de l’énergieLes unités de l’énergie

Les tonnes «équivalentes»

• 1tec (tonne équivalent de charbon) = 2,90 1010 joules

• 1tep (tonne équivalent pétrole) = 4,18 1010 joules 1,44 tec

• 1tegn (tonne équivalent de gaz naturel)

= 3,85 1010 joules 1,33 tec

• 1 ten (tonne équivalent nucléaire) = 7,8 1010 joules 2,7 tec

Des unités

•1MW.h (électricité) = 3,6 109 joules

•1 baril de pétrole (159 l)= 5,8 109 J

•1 m³ de gaz = 3,9 107 J

•1 Kilocalorie = 4 BTU

•1 Quad = 1015 BTU = 1,055 1018 joules

Les aliments

• 150g yogourt: 130 kcal

•125 ml de lait: 230 kcal

•125 g de bœuf: 600 kcal

•100g de légumes: 70 kcal

•1 tranche de pain (125 g de pâtes): 100 kcal

•1 cuillère à thé de beurre : 100kcal

•1 cuillère à thé de sucre:120 kcal

12


L ’énergie

• une nécessité


•des caractéristiques géo-politico-socio-économiques

•des problèmes environnementaux

STS.E• ERE/ FRE




13

0

5

10

15

20

25

30

35

Nom

bre

de

pay

s

Consommation/h/an101 5

Une consommation inégaleUne consommation inégale

Bré

sil

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iqu

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Inde et Nigéria

Chine

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An

glet

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Moyenne mondiale 2 tec/h

5 m

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1 milliard d’humains

14

P.I.B.

Con

som

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h)

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20

Canada

États-Unis

Norvège

Japon

Espagne

GrèceFrance

BelgiqueSuède

Pays-BasAustralie

Chine

Australie

Un corollaire quant aux écarts de richesse collective (PIB)

Un corollaire quant aux écarts de richesse collective (PIB)

1989

Écart grandissant des

richesses collectivesÉcart grandissant des

richesses collectives

80%De la population mondiale

Marginalisationdes plus démunis

Marginalisationdes plus démunis

15

«L’Efficacité énergétique»à l’échelle mondiale

«L’Efficacité énergétique»à l’échelle mondiale

Eff

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:

Con

som

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P.I

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0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1970 1975 1980 1985 1990

LeMonde

États-Unis

Canada

16

La consommation d ’énergie au Québec

La consommation d ’énergie au Québec

Tec /hab/an

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

1995 1996 1997 1998 1999

Tec/1000$

0,2

0,22

0,24

0,26

0,28

0,3

0,32

0,34

0,36

0,38

0,4

Tendance à la croissance

Tendance à la décroissance

17

«L’autonomie énergétique»,facteur géopolitique

«L’autonomie énergétique»,facteur géopolitique

1

3

Rap

por

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PNB / h

Mexique

États-Unis

JaponSuisse

Canada

France

Maroc

Inde

Chine

Algérie x3Libye x3

Nigéria x3 Irakx5

Venezuela

Grande-Bretagne

EspagneAllemagne

Norvègex2

Qatar x2

Arabie Saoudite x3

Brésil

Argentine

Bahreïn x2

Russie

Suède

Oman x10

Finlande

18

1950

2000

2050

2100

Pop

ulation

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12

2

65

10

La demande énergétique d ’une population en croissance


Cri

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19

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12

Scénario d ’une consommation de 2 tec/hab/an

ju

ille

t 19

87

Juin

199

9

19

Le Canadien, champion énergivoreLe Canadien, champion énergivore

L’état du monde 2001, La Découverte, Boréal

Régions du Monde Tep/hab

Afrique 0,36

Amérique latine 0,98

Amérique du Nord 7,66

Asie 0,73

Europe 3,65

Pays Tep/hab

États- Unis 8,08

Canada 7,93

Japon 4,08

Allemagne 4,23

France 4,22

PIB/hab ($)*

29,3

19,2

32,3

26,6

24,2

* Méthode de clacul de la Banqye mondiale tenant compte du taux de change

Changer ?• pourquoi• comment

20

«L’indépendance énergétique», facteur géopolitique du pétrole

«L’indépendance énergétique», facteur géopolitique du pétrole

+

+ 0+

+

+

+

+

-?-? 0

21

«L’indépendance énergétique», facteur géopolitique

«L’indépendance énergétique», facteur géopolitique

Et la CHINE !

20% de la population mondiale et 50% des besoins à venir en électricité

2004 appel d’offre pour une première tranche de 4 réacteurs nucléaires

• Cible de 4% de la consommation globale d’énergie, production de l’ordre de 40 000 MW (équivalent de la production totale d’électricité au Québec-2005).

Parc d’une trentaine de réacteurs (à 2 109$ chacun), lancement d’une série de 2 à 3 réacteurs/an jusqu’en 2020 pour une

• Cible de 16% (moyenne des pays industrialisés)

Parc de plusieurs centaines de réacteurs

Le Monde, 10-12-05

Un marché !

22


L ’énergie

• une nécessité• un champ notionnel • des caractéristiques géo-politico-socio-économiques • des problèmes environnementaux• des ressources

ERE/ FRE• STS.E




23

Type de ressources

Forme d’usagerenouvelables

nonrenouvelables

Avec recyclage, valorisation, etc.(RVE) + 0 Sans recyclage, etc. (RVE) 0 Cueillette à des taux supérieurs àceux des renouvellements _

La Gestion des ressources énergétiques

La Gestion des ressources énergétiques

Énergies fossiles

Hydroélectricité

Solaire

Éolien, etc..

Biomasse forestière

Adoption d’alternatives, effort soutenu surtout par la recherche et l ’innovation technologique (sciences et techniques) , changements de comportements individuels et de choix collectifs

24

La pollution La pollution

gaz pétrole charbon

NOx 43 142 354

SO2 0,3 430 731

CO2 - +20% +50%

Particules 2 36 1333

Émissions kg/10³Joules d ’énergie

Pluies acides

smog

GES

Émission annuelle de CO2 / hab. En tonnes

Émission annuelle de CO2 : kg/ 1000 $ de PIB

États-Unis 5,2 170

Royaume- Uni 3,0 147

Allemagne 3,2 144

Japon 2,1 90

France 1,8 85

25

Usages

Émissions dans l ’air, les eaux et sur les sols: Gaz à effets de serre (GES), Pluies acides (charbon), Produits organiques persistants (POP) comme les BPC, diminution de la couche d ’ozone (fluide frigorigène des échangeurs de chaleur), smog,

Les impacts environnementaux de l ’énergie

Les impacts environnementaux de l ’énergie

Production Déplétion des stocks, santé et hygiène industrielle, catastrophes industrielles, émissions de contaminants, gestion des résidus (combustible nucléaire «usé»)

Transports Accidents, déversements, contamination, introduction d ’espèces exogènes

Des vecteurs de propagation des impacts:• les cycles de l ’eau (mers et atmosphère)• les régimes des ventsUn facteur de synergie des effets• la bioaccumulation

Dégradation des stocks et flux (déforestation)

des ressources

Dégradation des stocks et flux (déforestation)

des ressources

Dégradation des écosystèmes naturels et

atteintes à la santé humaine

Dégradation des écosystèmes naturels et

atteintes à la santé humaine

26

Les problèmes de l ’énergieLes problèmes de l ’énergie

• L’épuisement des stocks et flux de ressources

• La pollution: risques à la santé et changements climatiques

• L’inégalité des accès aux ressources énergétiques et à la production des richesses

La biodiversit

é

des gèn

es

La biodiversité

des espèces

La biodiversité

des écosystèmes

27

Les symptômes de la maladie Planétaire

Les symptômes de la maladie Planétaire

• La dégradation des stocks et flux de ressources

•La dégradation de la Qualité de vie des humains

La biodiversit

é

des gèn

es

La biodiversit

é

des gèn

es

La biodiversité

des espèces

La biodiversité

des espèces

La biodiversité

des écosystèmesLa biodiversité

des écosystèmes

La biodiversité des communauté

culturelles

La biodiversité des communauté

culturelles Mondialisation

•La dégradation des milieux de vie et des écosystèmes naturels

28

Les problèmes de l ’énergie,au global

Les problèmes de l ’énergie,au global

Les ressources:

accès sans entrave : respect des us et coutumes locales, corruption des pouvoirs politiques, zones d ’influences (facteurs géopolitiques)

en quantité suffisante au coût les plus bas: spoliation des ressources, risques environnementaux et pression sur les écosystèmes (zones d ’exploitations pétrolières frontières fragiles)

filières énergétiques: les pays producteurs pauvres sont à la merci des pays industrialisés pour assurer la production et la valorisation des ressources

Les usages:

transport: introduction d ’espèces exogènes,

pollution: gaz à effet de serre (GES) et risques de changements climatiques et d ’évènements climatiques extrêmes, pluies acides, smog urbain, déversements d ’hydrocarbures

Problèmes socio-politiques: Difficultés du dialogue Nord-Sud, laminage des cultures locales par la mondialisation du marché des ressources énergétiques qui se traduit par un flux des ressources des pays pauvres vers les pays riches, une distorsion des économies et des enjeux politiques nationaux

Problèmes environnementaux : GES, Pluies acides, Pression dur la biodiversité, Sécurisation des transports,

29

Les problèmes de l ’énergie,au national

Les problèmes de l ’énergie,au national

Les ressources:

accès sans entrave : respect des us et coutumes locales, corruption des pouvoirs politiques, zones d ’influences (facteurs géopolitiques)

en quantité suffisante au coût les plus bas: spoliation des ressources, risques environnementaux et pression sur les écosystèmes (zones d ’exploitations pétrolières frontières fragiles)

filières énergétiques: les pays producteurs pauvres sont à la merci des pays industrialisés pour assurer la production et la valorisation des ressources

Les usages:

transport: introduction d ’espèces exogènes,

pollution: gaz à effet de serre (GES) et risques de changements climatiques et d ’évènements climatiques extrêmes, pluies acides, smog urbain, déversements d ’hydrocarbures

Problèmes socio-politiques: Difficultés du dialogue Nord-Sud, laminage des cultures locales par la mondialisation du marché des ressources énergétiques qui se traduit par un flux des ressources des pays pauvres vers les pays riches, une distorsion des économies et des enjeux politiques nationaux

Problèmes environnementaux : GES, Pluies acides, Pression dur la biodiversité, Sécurisation des transports,

30

Les problèmes de l ’énergie,au local

Les problèmes de l ’énergie,au local

Les ressources: accès sans entrave : respect des us

Les usages:transport: introduction

pollution: problème de qualité de l ’air intérieur et syndrome des «Tours à bureaux»

Problèmes socio-politiques: Difficultés

Problèmes environnementaux :

31

Ressources non

renouvelables

Ressources non

renouvelables

Ressources

renouvelablesRessources

renouvelables

Le bilan des ressources énergétiques

Le bilan des ressources énergétiques

32

Les ressources énergétiques non renouvelables

Les ressources énergétiques non renouvelables

forte densitéénergétique


raffinerie carbonisation

Centrale thermique

Centrale thermique

Ressources originelles de la lithosphère et de

l ’hydrosphère

UraniumThorium Deutérium

LithiumLignite

Ressources de biomasses «fossiles»

Pétrole

Charbon TourbeGaz

Électricité et chaleur

?

Centrale nucléaire (fission lente)

Centrale nucléaire (fission rapide)

Centrale nucléaire (fusion)

U235 U238 Th232

Gaz

Électricité

Essence

Coke

Charbon Tourbe

Chaleur (IR) hydrogène

33

Les stocks des ressources énergétiques non renouvelables

Les stocks des ressources énergétiques non renouvelables

Une année de consommation = Réserves estimées de la ressource

Consommation mondiale annuelle de toutes les énergies commerciales Année 2000:

consommation de 3,5 1020 Joules12 . 109 tec/an , 2 t.e.c./hab/an

Réserves prouvées(années)

Réserves probables(années)

CharbonPétroleGazNucléaire : fission lente (U235) fission rapide (U238,

Th232) fusion (deutérium)

2254060

51100 (? )

50012544

123000

109

Année 2000

34



0 50 400

1800

3000

9000

14 000

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050

?Mtep

1tep = 1,44 tec

35

Vers une rupture des stocks de pétrole


Consommation mondiale d ’énergie primaire (année 2000, 12 109 Tec)

(année 2050, 18-20 109Tec)

• Combustible solides: 25%• Pétrole : 41%

• Gaz naturel : 23%• Électricité primaire : 11%

- Hydro : 2,6%- Nucléaire : 2,6%

36


Vers une rupture des stocks de pétroleScénario

• consommation moyenne de 2 tec/hab/an• le pétrole représente en moyenne 40 % de la consommation annuelle• 72 1010 tec de réserves de pétrole

0

5

10

15

20

25

30

90 2000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2100

Con

som

mat

ion

annu

elle

(x

10 9 T

ec)

160 ans de réserves équivalentes à la consommation de l ’an 2000

(40 prouvées et 120 probables)

90 années

pour la période

1990-2050

90 années

pour la période

2060-2100

+

Tout est consommé par

2/10 de la population

37

Le pétroleLe pétrole

90 années

pour la période

1990-2050

90 années

pour la période

2060-2100

+

Tout est consommé par

2/10 de la population

38

0,85

3,43

0,33

1,6

2,77

3,84 3,84

1,1

6,7

1,13 1,25

5,9

1,94

1,320,95

0,4

Données: www.worldenergy.org/

An 2000

Les grands consommateurs de charbon et producteurs de GES

T/hab.

39

0,28

0,12

0,16

0,25

0,13

0,45

0,50

0,05

0,30

0,17

0,39

0,100,08

0,10

0,050,02

Chine

États-

UnisIn

de

Russie

Allem

agne

Afrique d

u Sud

Pologn

e

Japon

Australi

e

Turquie

Ukrain

e

Grèce

Canad

a

Corée

(sud)

Royau

me-U

ni

France


An 2000

Les grands consommateurs de charbon et producteurs de GES

T/ 1 000$ PIB (pouvoir d ’achat)

40

Les grands consommateurs de pétrole et LGN et producteurs de GES


An 2000

2,90

1,71

0,15

1,17

2,58

1,29 1,61

2,90

1,42 1,410,49

1,01

3,81

12,86

5,00

États-

Unis

Japon

Chine

Russie

Corée

(Sud)

Allem

agne

Arabie

Séoudite

Italie

Canad

a

France

Angleter

re

Brésil

Iran

Hollan

de

Singa

pour

T/hab.

41



An 2000

0,100,07

0,05

0,18 0,19

0,06

0,49

0,08

0,12

0,07 0,07 0,07

0,200,17

0,53T/ 1 000$ PIB (pouvoir d ’achat)

42



An 2000

0,100,07

0,05

0,18 0,19

0,06

0,49

0,08

0,12

0,07 0,07 0,07

0,200,17

0,53T/ 1 000$ PIB (pouvoir d ’achat)

43

La consommation annuelle d ’Uranium

La consommation annuelle d ’Uranium

• consommation annuelle de l’ordre de 60 000 Tu/an, qui devrait varier entre 54 500 T et 80 000 T pour la période des années 2000 à 2015

• 40% des besoins sont actuellement couverts par les stocks «stratégiques» et le démantèlement des ogives nucléaires

• consommation moyenne de 36 000 T/an

Réserves prouvées de l ’ordre de 50 anspour un coût entre 40 et 80 $/ kg

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1994 1995 1996 1997 1998 1999

$ /Kg


44

Les grands producteurs de l ’électronucléaireLes grands producteurs de l ’électronucléaire

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

TWh MWh/ hab.

1. Suède

2. France

3. Belgique

4575

7357,7

47,146,5

43,842,8

3936,43635,334,7

33,131,2

28,32625,3

21,119,8

14,410,4

97,1

5,53,9

2,71,41,2

0,1

434 réacteurs:•Amérique du Nord: 131

•Europe de l ’Ouest: 151

•Europe de l ’Est: 64

•Asie: 81

1999: 31 pays ont un parc nucléaire, production de 2291 TWh

• 7% de l ’énergie totale primaire

• 16% de l ’électricité mondiale

• 35% de l ’électricité de l ’Union européenne

• 75% de l ’électricité française

La «dépendance» nucléaire La «dépendance» nucléaire

% de la production d’électricité

% de la production d’électricité


46

Le nucléaire: (1999) projet de construction en MW

Le nucléaire: (1999) projet de construction en MW



47

Les nouveaux «gisements» énergétiques Les nouveaux «gisements» énergétiques

1. Énergies renouvelables • solaire (dont hydroélectricité)

• éolienne

• géothermique

• de la mer (chaleur, vague, marée, etc.)

• biomasse (plantations marines et terrestres)

2. Valorisation des énergies «résiduelles» (eaux usées, résidus solides et de biomasse)

3. Réduction des besoins par les économies d ’énergie

Hydrogène

48

L ’Hydrogène, fioul «fuel» du futurL ’Hydrogène, fioul «fuel» du futur

49

L ’Hydrogène, fioul «fuel» du futurL ’Hydrogène, fioul «fuel» du futur

• Une ressource «renouvelable»

H2O H2OH2

½O2

NOx

• Une ressource énergétique d’appoint abondante, nécessaire à la production d ’hydrogène

Des contraintesDes contraintes

• Des modes de distribution et de stockage

• La sécurité (le syndrome du zeppelin -grand ballon dirigeable)

• L’automobiliste : autonomie (km, km/h) entre deux «pleins»

• Le coût

50

Les ressources énergétiques renouvelables


Énergie solaire

•Évaporation hydroélectricité

•Courants marinsturbines ancrées

•Gradients thermiques centrales thermiques à basse température

•Circulation générale des masses d ’air

•Précipitations hydroélectricité

•Vents Vagues systèmes oscillants

•Biomasse marine

•Biomasse terrestrebiotechnologies

•Évaporation hydroélectricité

•Capteurs solaires

AIR

MER

Rad

iati

ons

élec

trom

agn

étiq

ues

TERRE

Rad

iati

ons

phot

ons

UV

, vi

sibl

e, I

R

•Cellules photoélectriques

Effets thermiques

Effets météorologiques

Effets thermiques

Effets thermiques

Bioconversion

Fusion de l ’hydrogène au cœur du Soleil

51



Énergie «lunaire»

MER

marées

TERRE

forces de tension dans le magma et le manteau terrestre

Attraction gravitationnelle

Radiations électromagnétiques réfléchies et polarisées, du soleil

RADIATIONSphotons UV,

visible, IR

centrale marémotrice

rythme des éclairements lunaires

biote

Rythmes biologiques des organismes vivants

Chez les humains?

52



Énergie géothermique

Gradient thermique

sources géothermales

Fission des éléments radioactifs du cœur

Particules cosmiques et du vent solaire

Le champ magnétique terrestre nous protège des particules chargées qui s ’enroulent autour des lignes du champ. Ce phénomène, lors des «orages solaires» est à l ’origine des aurores

Radiations électromagnétiques IR

Attraction gravitationnelle

•T>1500C•centrales thermiques

•T< 800C

•chaleur sanitaire et serriculture

•T 3-9°C•valorisation par PAC

Poids (et chute) des corps sur Terre

• g= G MT/ R²T

• énergie cinétique de l ’eau

53



Le pouvoir calorifique des rejets solides domestiques

Composants Pouvoir calorifique(unité de 1010 joules /

tonne)matière organiquebois secpapier d’emballagejournauxsac plastiquepolyesterpneuspolystyrènepolyéthylène

0,231,251,71,852,63

3,44,144,64

Biomasse

vivante

• forestière

• agricole

• aquatique

«morte»

• tourbière

• résidus

fossile

hydrocarbures (charbon, pétrole, gaz)

plantation

résidus

plantation

résidus

Plantation d ’algues

Industriels

commerciaux

domestiques

Énergie de la biomasse

54



Énergie de la biomasse

Biomasse naturelle, de production, et de rejets : agricoles, commerciaux, domestiques, industriels et méthane des sites d ’enfouissement urbains

Valorisation globale Valorisation par fraction

Biodégradation Thermochimie

aérobie

humusCH4

anaérobieréduction

huiles

pyrolyse

char

oxydation

gaz

Hydrolyse

Sciences et techniques appliquées à la valorisation

de composés de la production végétale

Fermentation

éthanol

Thermochimie Sucres, acides, aldéhydes, etc.

55

Les technologies de valorisation des gisements «basses» températures

Les technologies de valorisation des gisements «basses» températures

Pompe: P

Turbine: détente de la vapeur, P

Échangeur de chaleur «haute» température: vaporisation du fluide, gain de chaleur latente

Échangeur de chaleur «basse» température: condensation du fluide, rejet de chaleur

COP=

Q2

W 1

Q2Q1

W

Compresseur, P et T

Détente du fluide, P et T

Échangeur de chaleur haute température:,

condensation du fluide, rejet de Q2

Échangeur de chaleur basse température: Q1 est pris au milieu extérieur pour vaporiser le fluide, gain de chaleur latente

La Pompe à chaleur: PAC Le Moteur thermique à

«basse température»

R=1- Tf /Tc

exemple du projet OTEC

Tf=273+3°; Tc=273+ 25°

R 7%

Tf

Tc

56

Production prouvée (année)

Production probable (année)

Hydroélectrique Solaire Éolien Géothermique Mers et océans

gradient thermique vagues marée motrice courants marins

Biomasse

0,026 faible faible faible

0 0

faible 0

locale (PVD)

0,14 0,1 0,1 0,1

1 (+) 0,1

0,01 0,01

?

Les flux annuels des ressources énergétiques renouvelables

Les flux annuels des ressources énergétiques renouvelables

Une année de consommation =Réserves estimées de la ressource

Consommation mondiale annuelle de toutes les énergies commerciales

2 1020 Joules

faible densitéénergétique

faible densitéénergétique

Stocker l ’énergie?

57

ÉNERGIE : les problèmes !

• La dépendance du pétrole

• L’épuisement des ressources

• La pollution

• La dégradation des relations humaines : du global (géopolitique) au local

58

La place des énergies renouvelables

Ça m’intéresse, no 267, mai 2003, p.29

Principalement le bois et l’hydraulique

59

La production d’électricité

Ça m’intéresse, no 267, mai 2003, p.29

Essentiellement

60


L ’énergie

• une nécessité


• des caractéristiques géo-politico-socio-économiques

• des problèmes environnementaux

STS.E•ERE/ FRE




61

L’ERE -FRE

Parce qu’un autre monde est possible

62

Le consommateur:la quête de la satisfaction

Le consommateur:la quête de la satisfaction

• Disponibilité des ressources et des services là où est le besoin concordance de lieu

instantanément concordance de temps

sous la forme désirée concordance à l’usage

en quantité suffisante concordance aux besoins

• Facilité d’utilisationsimple, fiable, encombrement minimumfacilité de stockage pour de grandes durées

• Coût modique• Inoffensif pour la santé du consommateur

le syndrome du «Pas dans ma cour»

Facteurs des impacts

environnementaux

de l ’énergie

63

Le virage énergétique: des contraintes

Le virage énergétique: des contraintes

• Accessibilité

• Autonomie

• Sécurité

• Environnement

• aux ressources

• aux procédés et innovations technologiques de production et de transformation

• capacité d ’assurer la sécurité des approvisionnements

• pollution et dégradation des biodiversités

• santé publique

• risques industriels

• de production, d’utilisation

• Pénurie • Coût

64

Le changement : opportunité d’amélioration, d’abord perçue comme un danger

• Accessibilité

• Autonomie

• Sécurité

• Environnement

Réductions de la

consommationChoix des fo

rmes

énergétiques

Changements des attitudes

et des comportements, des individus

des collectivités, entreprises

et des sociétés

65

Changement les comportements des individus

66

Organiser la participation de ceux qui veulent des changements

Organiser la participation de ceux qui veulent des changements

?

67

Les «mamelles» du changement Les «mamelles» du changement

• Accessibilité

• Autonomie

• Sécurité

• Environnement

IncitationÉducation: ERE & FRE

Coercition

Les élus

Les militants environnementaux

Tous

68

La boîte à outils des actions environnementales


La démarche des (5)R V E(2)

Réduire

RéparerRéemployer Récupérer

Recycler Valoriser

Éliminer les risques

Techniques (Innovation): efficacité, adaptabilité, valorisation de particularités locales

Sciencesétudes des

• processus, • interrelations

• impacts

Sociétéschangements

• de comportements• d’attitudes• de valeurs

Éduquer

en amont: les ressources en aval: la pollution

69

Maîtrise des

besoins

RVE +



Gestion de la demande

Efficacité

Économies

Technologies appropriées au milieu et valorisation d ’alternatives

Autonomie

Changements d ’attitudes

Sciences et Innovations technologiques

Éducation: mieux (et moins) consommer pour une satisfaction optimale

Formation: faire plus avec moins

70

Les éléments d ’une stratégie québécoise du virage aux énergies «renouvelables»

Les éléments d ’une stratégie québécoise du virage aux énergies «renouvelables»

Réduction de la consommation individuelle, commerciale et industrielle

Décentralisation du processus d’élaboration des choix énergétiques

interdépendance des réseaux de production et de distribution

• réduction des impacts environnementaux aux échelles locale, nationale et continentale

• valorisation des ressources renouvelables locales

• vers l’autonomie régionale

• économies

• efficacité énergétique

Pour un développement communautaire de l’énergieLouis-Gilles Francoeur, Le Devoir 27/03/05, p. A-3

71

Congés de la construction

Une première proposition ? Une première proposition ?

Enquête près des étudiants lors des «partys» de début, milieu, fin de session et événements spéciaux

(Montréal)

réponse: plus de jours fériés!

Comment réduire la consommation d’énergie ?

72

Des données de l ’énergie solaire incidente :

•10 000 fois les besoins des humains

•6% plus d ’illumination l’hiver (le nôtre) que l’été

Un paradoxe, sous forme de Lapalissade:

•C’est l’hiver qu’il fait froid

Un constat:

• La puissance moyenne P(w/m²) du Soleil, les surfaces libres disponibles S et le nombre d’heures exploitable (t) sont faibles à Montréal

•Par conséquent, la cueillette d’énergie solaire est limitée:

E= P(w/m²). S . tQuel espoir déçu!Quel espoir déçu!

Beaucoup de promesses

Beaucoup de promesses

L ’énergie Solaire:l ’énergie des paradoxes

L ’énergie Solaire:l ’énergie des paradoxes

73

C ’est l ’hiver qu ’il fait froid C ’est l ’hiver qu ’il fait froid

0

100

200

300

400

500

600

700

800

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

JanvierFévrierMarsAvrilMaiJuillet

Pu

issa

nce

sol

aire

(W

/m²)

Heure du jourÀ Montréal

Janvier Juillet Décembre

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Juillet

Puissance à midi

Limite du Confort thermique

• Ensoleillement: < 45% de la journée

•Taux de cueillette maximale < 23% du temps

L ’énergie SolaireL ’énergie Solaire

• Nombre d ’heures/année: 8760 h

• Nombre d ’heures de jour 4400 h

• Nombre d ’heures d’ensoleillement

2000 h (Montréal)

Le stockage? • au quotidien• saisonnier

75

L ’énergie éoliennePuissance

kW/ m² de surface4 14,45 186 21,67 25,28 28,89 32,410 3611 39,612 43,213 46,814 50,415 5416 57,617 61,218 64,819 68,420 7221 75,622 79,223 82,824 86,425 9026 93,627 97,228 100,829 104,430 108

0

2

4

6

8

10

12

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

m/s

Théorie: P = ½ v³³

= 1,226kg/m³

m/ s km/ h

danger

76

L ’énergie éolienneL ’énergie éolienne

P x 10 kW

expérimental

calculé

L’art du possible

L ’éolienne une mécanique de précision et de stress, comme une aile d ’avion

Une grande éolienne produit, pour sa durée de vie, de 50 à 80 fois plus d’énergie qu ’il n ’en a fallu pour la construire

77

L ’énergie éolienne:l ’énergie «québécoise»

L ’énergie éolienne:l ’énergie «québécoise»

Vitesse du vent (m/s)

Nom

bre

d ’

heu

res

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Cas des îles de la Madeleine, puissance annuelle pour une vitesse du vent donnée

(total de près de 8400 heures de vent)

0

50 000

100 000

150 000

200 000

250 000

300 000

350 000

400 000

Pu

issa

nce

(W

/m²)

Zone optimale d ’une éolienne

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Mois de l ’année

juillet

décembrejanvier

Stockage?

78

L ’énergie géothermique:l ’énergie «oubliée»

L ’énergie géothermique:l ’énergie «oubliée»

9°C8°C

7°C

5°C

4°C

7°C

Gradient naturel sous 20 m de sol:

• 1°C/30m

Il faudrait donc forer jusqu ’à 4,5 km pour atteindre des températures de l ’ordre de 150°C, ce qui est irréaliste. De plus, Il faut utiliser la technique du doublet géothermique de façon à retourner les eaux souvent corrosives

Le coût des forages serait prohibitif, voilà pourquoi il faut profiter des affleurements «géothermiques»

Les plus grands «gisements» de calories sont ceux de «basses» températures:

• nappes phréatiques,

• lacs et des rivières

• eaux usées des usines d ’épuration

• fluide de capteurs solaires etc.

Ces sources de chaleur ne peuvent être utilisées que par une technologie de valorisation adaptée aux conditions locales.Les isothermes des eaux

souterraines au Québec Pas de problème de stockage !

79

L ’HydroélectricitéL ’Hydroélectricité

Ça se discute !

Une concertation dans le cadre de l ’approche du «bassin versant»

une vision continentale?

• exportation d’énergie électrique

• valorisation par la production d’hydrogène

• amélioration de la qualité de l’air

• revenus

des mini aux méga-centrales ?

80

Le nucléaireLe nucléaire

• la valorisation de grandes réserves d’uranium (Australie, Kasakhstan, Canada)

• l’amélioration de la qualité de l’air

• le bouclier canadien, un «cimetière» mondial des résidus nucléaires

• des régions de sous développement économique offrant des sites propices pour les centrales: Abitibi, Gaspésie et Côte Nord

• le savoir faire (expertise)

• une nation pacifique

La production d’hydrogène

Pour la terre entière

Ça se discute !

Ça se discute !

81

Le Québec:

Le secret le mieux gardé ?

c’est le paradis sur Terre !

Revenons aux nécessités de la vie: énergie, eau, amour

• de l’énergie ?

• de l’eau ?

• de l’amour

CHUT!

oui

oui

?

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