Economies d’énergies et valorisation des énergies

renouvelables

CFPPA - CFA57, avenue Charles de Gaulle BP1538261 la Côte Saint André Cedextél: 04 74 20 44 66

Ministère de l’Agriculture de la Pêche et de l’Alimentation

Patrick de Verdière - CFPPA de la Côte Saint André – juin 2008

PSP Développement durable

de manière locale, diversifiée et décentralisée

SommaireNotion de ressources naturelles renouvelables et non renouvelables

Economiser les ressources

La sobriété

L’efficacité

Mobiliser des ER pour

Chauffer

Fabriquer de l’électricité

Se déplacer

3

Photosynthèse et production d’énergie

4

Il y a énergie renouvelable et énergie renouvelable!

Energie fossile: renouvelable en quelques millions d’année donc un peu trop à notre échelle humaine

pétrole, gaz, charbon, uranium

Energie renouvelable inépuisable: il suffit d’avoir les sites et la technologie pour les capter et les utiliser

solaire, éolien, hydraulique, marée

Energie renouvelable « épuisable »: le pas de temps de renouvellement du stock est compatible avec des échelles de temps humaines (de 1 an à quelques dizaines d’années) mais nous avons besoin de facteurs de production pour les produire, facteurs qui eux peuvent s’épuiser (surface, main d’œuvre…)

Biomasse annuelle ou pluriannuelle, énergies humaine et animale

5

Consommation primaire d'énergies renouvelables en Europe (y compris hydraulique) (1) DGEMP -

Observatoire de l'énergie

6

La part d'électricité produite à partir d'énergies renouvelables en Europe. DGEMP - Observatoire de

l'énergie

La démarche du scénario négawatt

Source : scénario négawatt 2006

8

Évolution de la consommation électrique en France

9

Production d’énergie renouvelable en France

La répartition des consommations d’énergie à la maison

                                                                     

Source : CEREN, Les chiffres clés du bâtiment, Édition 2002, ADEME

11

Objectifs améliorer l’efficacité énergétique

En France comme ailleurs, la politique de maîtrise de l'énergie a été quelque peu délaissée depuis la fin des années 70. L'objectif affiché pour notre pays est de retrouver en 2015 une baisse moyenne du taux global d'intensité énergétique (qui est le rapport entre la consommation énergétique et le PIB) équivalente à 2 % -contre seulement 0,8 % au cours des 20 dernières années.

Selon Nicole Fontaine, février 2004

Evolution de l’intensité énergétique française

12

Baisser l’intensité énergétique, est-il suffisant?

Emissions de gaz carbonique =

Contenu en gaz carbonique de

l'énergie *

Intensité énergétique de

l'économie *

Production par

personne * Population

Pour cesser d'enrichir l'atmosphère en gaz carbonique il faut diviser les émissions mondiales par 2 à l'horizon de quelques décennies.

Qu'allons nous donc diviser ?

Peut-on diviser la population mondiale par 2 ? En prolongation tendancielle, cette population s'achemine plutôt vers une multiplication par 1,5, donc il faut diviser le reste par 3.

Peut-on alors diviser la production par habitant (PIB/POP) par 3 ? Cela supposerait un choix délibéré de récession, peu vraisemblable mais très probable, à terme, dans un monde fini. Une augmentation de 1% par an du PIB par habitant, ce qui est bien en-dessous de ce que tout élu tente d'obtenir lorsqu'il est en fonctions, augmente cette valeur de 65% en 50 ans, ce qui signifie que le reste des autres facteurs de la partie droite de notre équation doit alors être divisé par 5 (5 est plus ou moins égal à 3*1,65).

On peut exprimer les émissions ainsi

Voir: www.manicore.com

13

Baisser l’intensité énergétique, est-il suffisant?

Emissions de gaz carbonique =

Contenu en gaz carbonique de

l'énergie *

Intensité énergétique de

l'économie *

Production par

personne * Population

L'intensité énergétique peut-elle être divisée par 5 en 50 ans ? Elle a baissé de 25% en 30 ans en France; la prolongation d'un taux de diminution identique amène à une réduction de 40% en 50 ans, hypothèse optimiste, parce que ce sont les premiers efforts qui sont les plus faciles à faire. En supposant que nous puissions prolonger. L'intensité énergétique étant alors de 60% de ce qu'elle est aujourd'hui, c'est donc un facteur 3 à 4 par lequel il faut diviser GES/TEP

Dit autrement, il faut donc diviser le "contenu en gaz carbonique de l'énergie" par un facteur 3 au moins (et plus probablement 4 à 5), dans un contexte dans lequel la consommation globale aurait augmenté. Question : quelles sources sont capables d'être mobilisées pour cela, sachant que la contribution des renouvelables est limitée par des facteurs physiques avant de l'être par des facteurs technologiques ou économiques ?

14

L’étiquette énergie moteur de l’efficacité énergétique

Selon plan climat

Quelques installations solaires

                               

Source: Ageden

16

Production d’énergie solaire (1)

Solaire thermique “actif”

                               

Remarque: plus facile à valoriser si on a un pan de toit orienté au sud et un plancher chauffant

Solaire thermique: bilan en Isère

                               

Source: Ageden

Solaire thermique: aspects économiques

                               

Source: Ageden

20

A coté des applications classiques non spécifiquement agricoles (chauffe-eau, chauffage) le séchage des produits peut s ’appuyer fortement sur l ’énergie solaire pour réchauffer l ’air et augmenter son pouvoir évaporatoire

Rayonnement solaire5,5kWh/m²/jour

Air réchauffé de 4°Ctempérature 14°CHumidité relative 62%

Air ambianttempérature 10°CHumidité relative 80%

Pouvoir épuratoire0,9 g d ’eau/m3 d ’air

Pouvoir épuratoire2,0 g d ’eau/m3 d ’air

x 2,3

Typedimensionrendement

Des pistes « non domestiques » pour valoriser l ’énergie solaire simplement

21

Schéma de principe d ’un toit - capteur solaire

22

Schéma de principe d ’une installation de séchage solaire de fourrage en vrac

23

Schéma de principe d ’une installation de séchage solaire de grains

24

Consommation de bois

Les différentes formes de bois combustible

Selon Ageden

Evolution du chauffage à bois

Poêle et chaudière à bûches et hydroaccumulation

Fonctionnement automatique avec plaquettes ou granulés stockés dans un silo

Chaufferie bois automatique

Selon Ageden

Différentes manières de stocker les granulés

Silo de stockage de granulés maçonné avec extraction par vis

Stockage en sac avec extraction pneumatique

1T de granulés = environ 500 l de fioul et occupe environ 1,5m3

Fabrication des granulés

Selon Itebe

Rendement des scieries

Selon Itebe

Production européenne de granulés bois

Selon Rhône Alpes énergie

Installations bois automatiques en Isère

                               

Source: Ageden

33

Gisement de biomasse ligneuse en France

34

Préserver l ’ourlet de la haie pour:

- espacer les entretiens

- faciliter l ’accès hivernal

- travailler à la tronçonneuse plutôt qu ’à l ’épareuse

- favoriser la biodiversité

35

Opération de déchiquetage permettant de transformer le bois en plaquettes.

Le bois déchiqueté pour relancer le bocage et assurer l’autonomie énergétique des exploitations

Potentiel solaire photovoltaïque en France

                               

La production française d'électricité a été de 550 TW.h en 2002 (1 TW.h = 1 milliard de kW.h).

Soit un besoin d’environ 5000km² de panneaux pour la France

Principe de la production solaire photovoltaïque

Devenir producteur d’électricité photovoltaïque

Depuis juillet 2006 le prix de rachat de l’électricité photovoltaïque des particuliers par EDF est fixé à 30 cts/Kwh plus 25 cts si les capteurs sont intégrés en toiture, avec un contrat sur 20 ans.

Simulation de production photovoltaïque dans la région de Grenoble

Bilan solaire photovoltaïque Isère

                               

Source: Ageden

Les nouveaux supports photovoltaïques

Source: http://produits-btp.batiproduits.com/systemes-solaires-eoliens/capteurs-solaires-photovoltaiques

Capteur photovoltaïque pour couverture en tuiles plates

Tuile photovoltaïque

Imerys Toiture

Membrane d'étanchéité à cellules photovoltaïques intégrées

Solar-roof

Vitrage photovoltaïque par panneau de 1 m²

Photovol Glass

MCT Solaire

Modules photovoltaïques sur bacs profilés en acier

Arsolar

Arval - Haironville PAB

Principe de la production électrique hydraulique

En 1869, Aristide Bergès découvre comment produire de l’électricité à partir de la force de l’eau.

Electrique hydraulique et grands barrages

La grande hydraulique

EDF exploite en France métropolitaine et dans les DOM environ 500 centrales dont EDF est propriétaire ou concessionnaire.

Leur puissance s’étage de quelques kW à 1800 MW (Grand’Maison). En 2002, la production hydraulique d’EDF représentait environ 50 TWh/an. L’ensemble de la production hydraulique française a atteint, pendant la même année, environ 65 TWh/an, soit 12 % de la production électrique nationale.

Principe de la microcentrale

hydroéléctrique

La petite hydraulique

Les 3 000 petites centrales hydrauliques (dont 1 300 inférieures à 1 MW), exploitées par EDF et des producteurs particuliers, produisent près de 7 TWh/an soit 1,5 % de la production électrique.

On parle de petite centrale hydraulique (puissance allant de 5 MW à 10 MW), de micro-centrale ( de 100 kW à 5 MW), voire de pico-centrale (moins de 100 kW).

45

Développement de l’éolien raccordé au réseau

46

Objectifs en éolien

47

L ’énergie éolienne à la fermeUtilisée depuis longtemps pour le pompage dans les pâtures ou faire tourner les moulins, elle peut aujourd ’hui contribuer à la production électrique par revente au réseau ou stockage en site isolé.

En France 71000km² connaissent des vents > 6 m/s pour une production potentielle de 4 MW/km²

48

- un investissement dans l ’éolien électrique est rentable si la durée d ’amortissement est inférieur à 10 ans, ce qui nécessite un vent moyen > 6,5 m/s

- une éolienne a une durée de vie moyenne de 15 ans et rembourse en 6 mois son coût énergétique de construction et d ’installation

- une éolienne de moyenne dimension (100 à 200 kW) coûte en moyenne 1500 euros / kW

- location simple du terrain ou autogestion par l ’agriculteur, avec des partenaires éventuels, là est la question

- impact paysager, bruit, autant de paramètres à prendre en compte

49

La micro – éolienne autoconstruite

50

Production biomasse

51

Production d’énergie à partir de déchets urbains

52

La filière EMHV / Diester / Biodiesel

pressage

réactiond’estérification

alcool

EMHV

gasoil

Pour les flottes captives : 30% Pour les particuliers : 5% EMHV

glycérine

tournesol ou colza0.1 t

0.1 t

1 t

1 tHuile

Diester Industrie produit chaque année 400 000 tonnes de diester issues de graines de colza et tournesol françaises

53

La filière Bioéthanol /ETBE

extractiondes sucres

éthanol

fermentationdistillation

isobutylène

ETBE

essence

Mélange : maxi 15% ETBE

blé ou betterave

54

Les Huiles Végétales Pures

triage / séchage / stockage

trituration

décantation filtration centrifugation

filtration finale

Graines oléagineuses

Tourteaux gras

Huile végétale brute

Huile végétale pure

triage / séchage / stockage

trituration

décantation filtration centrifugationdécantation filtration centrifugation

filtration finale

Graines oléagineuses

Tourteaux gras

Huile végétale brute

Huile végétale pure

55

Le schéma de production

d’huile brute à la ferme

56

La production d’huile brute à la ferme

57

Processus de méthanisation

Source: étude Solagro méthanisation à la ferme

La méthanisation ou digestion anaérobie est un procédé qui permet de décomposer la matière organique en l ’absence d ’oxygène et en ambiance contrôlée (dans un digesteur). C ’est un processus 100% bactérien, qui ne dissipe pas d ’énergie sous forme de chaleur d ’où un bon rendement.

1 T de biomasse organique

100 à 160m3 de biogaz (équivalent à 60 à 100 l d ’essence)

La valorisation par co-génération donne 170 kwh d ’électricité et 340 kWh sous forme d ’eau chaude

58

Que peut on méthaniser?

59

La valorisation du digestat

60

Principe de la cogénération

61

Comparaison rendt cogénération et systèmes séparés