Chapitre 3: Transport et distribution de l'énergie: pétrole, électricité et chauffage
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Master Génie civil- Génie Urbain (M1)
Université Lille1/Polytech’LilleAnnée scolaire 2015 – 2016
Cours «Energie et développement durable»Chapitre 3 : Transport et distribution de
l’énergie
Professeur Isam SHAHROUR Directeur du laboratoire Génie Civil et géo-Environnement
www.isamshahrour.com
• Chaine de transport de l’énergie• Transport du pétrole• Réseaux électriques • Réseaux de chauffage
Plan du cours
• Chaine de transport de l’énergie• Transport du pétrole• Réseaux électriques • Réseaux de chauffage
Plan du cours
Chaine de transport de l’énergie
Energie primaire
Energie Secondaire Energie Finale
Lieux de production• Energie fossile, • Energie renouvelable
Lieux reconversion• Centrale Electrique• Raffinerie,..
Lieux de consommations
Transport avec stockage
Lieux de production• Energie fossile, • Energie renouvelable
Lieux reconversion• Centrale Electrique• Raffinerie,..• Chaufferie
Lieux de consommations
StockageStockage
• Introduction • Transport du pétrole• Réseaux électriques • Réseaux de chauffage
Plan du cours
Transport par Pipeline (oléoduc, gazoduc)
Utilisation des conduites pour transporter le pétrole
Très largement utilisé (1 million de kilomètres dans le monde)
Utilisé pour la première fois en 1865 aux Etats-‐Unis.
Types de Pipeline
Posées sur le sol Enterrées
En mer
Transport par Pipeline
Avantages par rapport aux autres modes de transport:• Coût plus faible• Sécurité• Impact sur l’environnement
Transport par Pipeline
Risques:• Exposition aux conditions climatiques• Dégradation (fissures,..)• Exposition aux risques de conflits
Oléoduc Droujba transporte du pétrole sur 4 000 : Sud-est de la Russie, Hongrie, Pologne, Allemagne.
http://www.lemonde.fr/europe/infographie/2007/01/09/trace-‐de-‐l-‐oleoduc-‐droujba_853563_3214.html
Gazoduc entre Allemagne et Russie (ARTE Cartes)https://www.youtube.com/watch?v=EZfAEgAUefw
Pipeline (oléoduc, gazoduc) : SécuritéVideo A1 Pipeline Explosion (https://www.youtube.com/watch?v=qwGgx-‐uyyvY)
Transport par voie maritimeLes pétroliers: des navires servant à transporter le pétrole
Plusieurs types:• Les supertankers: pour les grandes distances (Europe -
Moyen Orient) ;• Les classiques: pour de moyennes distances
• Les ravitailleurs: pour ravitailler les navires, ou d'alléger les gros pétroliers
• Les côtiers: transport de produits le long des côtes.
• Les barges: peuvent être tirées par un remorqueur, environ 60 % du trafic intérieur en Amérique du Nord
Points stratégiques de transport maritime
Transport par voie maritime
Les principaux risques • Conditions maritimes (chavirage…) ;• Collision • Feu ou explosion• Fissures de coque (fuites,…)• Pollution lors de chargement/déchargement• Piraterie
Transport par voie maritime
• Amoco Cadiz –France, 1978 (223 000 tonnes déversées) ;• Exxon Valdez, Etats Unis, en 1989 (37 000 tonnes déversées) ;• Erika France, 1999 (près de 18 000 tonnes déversées) ;
Les marées noires:Déversement accidentel d’une grande quantité de produits pétroliers avec des conséquences très graves pour l’environnement
Marée noire Erika Naufrage du pétrolier Erika le 12 décembre 1999 au large de la Bretagne, transport de 30 884 tonnes de fioul lourd
Conséquences • Pollution de 400 km de côtes par 250 000 de fioul lourd • Entre 150 000 et 300 000 oiseaux tués• Préjudice écologique : 371 millions d'euros
A3 Naufrage de l’Erikahttps://www.youtube.com/watch?v=-‐AYb4_aOJXU
Transport par train
Présente un grand intérêt en l’absence de pipeline • Coût • Impact sur l’environnement
Risques • Accident, • déraillement, • fuites,..
Transport par camion citerne
S’impose en l’absence d’autres modes, notamment pour les derniers kilomètres
Inconvénients• Impact sur l’environnement• Risque d’accidents• Dégradation de chaussées,…
Transport de pétrole par train – Canada
Transport de pétrole par trainhttps://www.youtube.com/watch?v=_ZOP9JjSth0
Circuit du pétrole en France
Circuit du pétrole en France
Circuit du pétrole en France
• Chaine de transport de l’énergie• Transport du pétrole• Réseaux électriques • Réseaux de chauffage
Plan du cours
Principe
Centre de production
de l’électricité
Transport Haute Tension
(HT)
TransformateurTransformation de HT vers
Moyenne/basse tension (MT)
Consommateurs
Distribution
Lignes HTB (Haute Tension) (400 kV)Lignes HTA (Moyenne Tension) (63 à 225 kV)Ligne Basse Tension (230 et 400 V)
(2)
(3)
(4)(6)
RTESystème électrique en France
ERDF
RTE
Système électrique en France
A4 Marché de l’énergie: structure et fonctionnementhttps://www.youtube.com/watch?v=Edw7RiZ2fHE
A3 Transport et distribution de l’énergiehttps://www.youtube.com/watch?v=TQg2Y0kp2vI
Défis du système électrique
A l'horizon 2030, L’agence internationale de l'énergie estime un besoin en investissement de 6 trillions $ pour l’infrastructure de transmission et de distribution et autant pour la génération.
1. La demande croissante La demande croissante d'électricité est liée au développement urbain
Défis du système électrique
2. Intégration des énergies renouvelablesLe développement des énergies renouvelables nécessite des solutions innovantes (technologie, stockage, logiciels, compétences de gestion) pour leur intégration dans le réseau électrique et plus généralement dans la stratégie de demande-‐réponse.
3. Augmenter l'efficacité du système électrique• Environ 66% de l'énergie primaire est perdue dans la
conversion d'énergie (génération),• Jusqu'à 16% de l'électricité est perdue dans le réseau
(L’administration de l'énergie des États-‐Unis a estimé les pertes à 20 milliards de dollars en 2005).
Défis du système électrique
4. Augmenter la fiabilité du réseauAssurer la continuité du service électrique, qui est vitale pour l'industrie, les services et la qualité de vie.
L’arrêt du service peut causer d'énormes perturbations et pertes économiques.
Défis du système électrique
Sécurité : assurer la continuité du service
US Blackout (2003)• 50 Million people • 24 hours for full recovery• Cost: $6 to $10 billion
Le coût des pannes électriques aux Etats-‐Unis:entre 80 milliards et 188 milliards $/ an
5. Compatibilité des réseauxLa compatibilité est vital pour l'interconnexion des systèmes entre les pays ou à travers les continents.
Défis du système électrique
Défis du système électrique
6. Adapter le réseau au nouveau marché• Dans un marché ouvert, le prix de l'électricité
pourrait fluctuer considérablement dans une journée.
• L'innovation est nécessaire pour aider les utilisateurs à bénéficier de ces opportunités ou (et) à réduire leur impact.
7. Réduire la demande aux heurs de pic (Réduit considérablement les infrastructures,..)
Deploying battery storage in commercial buildings: opportunities and challenges, 5 June 2013 | Issue 3By Amir Kavousian, Justin Ho, Larry Win, and Heming Yip
Défis du système électrique
Réseau électrique de la Cité Scientifique:
Projet SunRise Smart City
Réseau électrique de la Cité Scientifique A2
M6
HT: 20 kV
LT: 380 V
Supply
FAULT!!
19 sous-‐stations
Sous-‐StationsH.T (20 kV)
• Passage MT -‐ BT• Mesure des consommations et
des paramètres de pilotage• Pilotage
kWh / m2 Ratio
0
500
1000
1500
Bâtim
ent M
4Bâ
timent …
Hall Pilote (C
18)
Bâtim
ent C6
Bâtim
ent CCA
S …Bâ
timent CER
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timent P7
Bâtim
ent SN6
Bâtim
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Polytech
Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Ecole Centrale
Bâtim
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3Bâ
timent …
Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
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Bâtim
ent M
2Bâ
timent G
éoHa
ll Grémeaux
Bâtim
ent COSEC
BUBâ
timent P1
Building
Consum
ption
]kWh]
Data AnalyticsCourbe de consommation
Consumption -‐ January 2015
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
Monday
Tuesday
Wednesday
Thursday
Friday
Saturday
Sunday
Week 1 Week 2 Week 3 Week 4
Consum
ption ]kW
h]
A5 Video Smart Grid SunRise
• Introduction • Transport du pétrole• Réseaux électriques • Réseaux de chauffage urbain
Plan du cours
Fonctionnement d’un réseau de chauffage urbain
PrésentationChaufferie
Conduites
Sous station
Sous-station
49
Echangeur
Bâtiments
• Comporte un échangeur thermique qui permet le transfert de la chaleur entre le réseau primaire et le réseau secondaire de l’immeuble.
• Dotée d’un compteur de chaleur qui permet de connaître et de facturer la consommation d’énergie
• Le réseau secondaire ne fait pas partie du réseau de chaleur au sens juridique (il est géré par le responsable de l’immeuble)
Les sous-‐stations d’échange
• Les énergies conventionnelles (fossiles) : gaz naturel, fioul ou charbon
• Les énergies de sources renouvelables (biomasse ou géothermie profonde)
• Les énergies de récupération (la chaleur fatale d’incinération, eaux usées (eaux grises), data centers
Les sources d’énergie
• Les combustibles permettent d’atteindre de températures élevées• La géothermie et les eaux usées : basses températures (10 à 30 °C) • Récupération de chaleur industrielle : températures intermédiaires
Les sources d’énergie
• Effet d’échelle • Intègrent facilement des énergies renouvelables (géothermie, biomasse) ou les énergies de récupération
• Intègrent des technologies de cogénération • Peuvent servir de systèmes de stockage de l’énergie (la chaleur se stocke plus facilement que l’électricité).
Intérêt des réseaux de chauffages :
Chiffres clés -‐ France
• 450 réseaux de chaleur • deux millions d’équivalents-‐logement desservis • 26 TWh d’énergie finale• 6% du chauffage
Chauffage individuel :• Gaz : 44%• Electricité : 35 %
Ce taux est assez faible par rapport aux autres pays européen
Réseaux de chauffage en Europe
• Environ 5 000 réseaux de chaleur• 11 % de l’électricité est produite en cogénération• 10 % du marché du chauffage.
• Finlande, Lituanie, Danemark, Suède : près de 50 % • Royaume-‐Uni et Pays-‐Bas : 4%
Réseaux de chauffage en Europe
• 55 % du chauffage urbain dans le monde• plus de 17 000 systèmes de chauffage urbain• 44 millions de clients. • 98 % d’origines fossiles (75 % de gaz naturel)
Réseau de chauffage en Russie
A6 Réseau de chaleur Clermond-‐Ferrandhttps://www.youtube.com/watch?v=DGaDvon7OMw
MERCI