Energie et développement durable

du classique au renouvelable

novembre 2008 Laurent Minguet

Production & stock d’énergie primaire dans le monde

11,4 Gtep / an au rythme actuel stock (11,4 Gtep)

Source AIE 2007, IFP, AEN

Pétrole 35%

Gaz naturel 21%

Charbon 25%

Renouvelable 13%

Nucléaire 6% 5

53

11

1235 ans (140 Gtep)

55 ans (130 Gtep)

210 ans (600 Gtep)

80 ans (55 Gtep)

Potentiel énergies renouvelables dans le Monde

x 11 Gtep

vent, houle, courants : 30

biomasse: 4

hydroélectricité: 0,1

Sources AIE, Martin UCl

Solaire 6000

Sources Electrabel, Kalundborg, Coretec, Powernext 2007

Coût combustible

13(3 MWh)

36 (3 MWh)

50 (2 MWh)

Amortiss, finance, exploitation

10

27

12

90

Charbon 48 €

nucléaire 40 €

TGV 60 €

Fuel 100 € 10

Coût de production de l’électricité en Belgique (MWh él) :

Éolien 70 €45 invest-exploitation25 finance

Le particulier paye 145 € (176 € tvac), il consomme 3 MWh/an (~1,5 € / jour)

Bois 70 € 55 (3,5 MWh) 15

400PV 400 €

CO2

0,20 t

0,47 t

0,32 t

Potentiel biomasse : production annuelle

– Monde production globale 120.000 Mt ~ 50 Gtep (Giec)

– Naturelle : < 0,1% énergie solaire– Bois énergie : 0,3%-0,6%

Biomasse valorisable à terme 9 Gtep (FAO)

Potentiel zone tropicale

culture de bois énergie en zone tropicale (<15°LNS)

Zone tropicale Pluviosité >1100mm/an Ensoleillement >2 MWh/an Biomasse >15-20 tms /ha/an

Culture durable Renforce la structure des sols Reconstitue l’humus Nourri le sol (légumineuse) rotation de 3 à 5 ans

Coût ~20€/t ou 4 € / MWh

100.000 ha = Sénégal

1,3% Congo = Belgique

Transport et transformation de l’énergie

Énergie nette transport transformation

75% 5% 20%

85% 15%

90%

80%

77%

10%10%

13%

10%

10%

30% 30% 40%

93% 7%Électricité 100km (AC)

Électricité 3.200 km

Hydrogène

Pellet intercontinental

Pellet local

Charbon

Gaz

Pétrole

10% 90%

Comparaison biocarburant biocombustible tropical

Canne à sucre, huiles de palme ou jatropha

rendement net Cout / t énergie Cout / MWh

éthanol 4 t / ha 300 € 27 MWh 45 €

huile 2 t / ha 500 € 23 MWh 45 €

bois 15 t / ha 20 € 75 MWh 4 €

Comparaison biocarburant biocombustible Europe

huile de colza ou éthanol (betterave, froment)

Rendement net

Cout / t Énergie nette Cout / MWh

biocarburant ~1,3 tep / ha 700 € 15 MWh 60 €

biomasse 10 tms / ha 75 € 50 MWh 15 €

Sources valbiom

Energie primaire en Belgique : 59 Mtep/an

15+ G€/an

Électricité 84TWh

17 Mtep : transformation, pertes

10 Mtep : Transports

15 Mtep Résidentiel/tertiaires : 80% chauffage

17 Mtep : Industrie

Source Institut wallon DGTRE, IEA

Pétrole 42% Gaz 24% C 10% N 21% R

G 2 C 3 Nucléaire 9

Pétrole

Pétrole 6,3 Gaz 5,3 Elec 3,3

C 1,6Pétrole 6,1 Gaz 5,2 Elec 3,4

raffinage

Nucléaire 57%C 14%G 26%

Potentiel renouvelable en Belgique

Source Institut wallon DGTRE, architecture et climat, bureau du plan

MWh/ha Cout annuel/ha Surface Potentiel Cout/an

PV 1.000 400.000 € 20.000 ha (toiture) 20 TWh 8 G€

Éolien (0,4 MW/ha) 900 60.000 € 22.000 ha (1000 sites) 20 TWh 1,3 G€

hydroélectrique - - -- 2 TWh 0,2 G€

Déchets - - - 2 Mtep

Lisier - - - 1 Mtep

biocombustible 60 900 € 1.700.000 ha (culture) 10 Mtep 1,5 G€

biocarburant 15 900 € 1.700.000 ha (culture) 2,2 Mtep 1,5 G€

Coût du chauffage résidentiel par habitant : 3 € par jour

Sources ATS, ACV, www.industrie.gouv.fr/energie/statisti/pdf/hanprix2.pdf

combustible

720 €

480 €

Amortissement, entretien, taxe

250 €

150 €

937 €Mazout (80%) 75 € 114 €

Gaz (90%) 65 € 87€

Pellet (85%) 41 € 73 €

200 €

combustible MWh utile

solaire (40%) 0 € 30 € (130 €) net primes Solthermcrédit impôt

10 MWh utiles par habitant dont 12% pour eau chaude sanitaire

Electricité (100%) 176 € 180 € 1760 €

Consommation chauffage des bâtiments : 4,7 G€ /an

– Energie hors chauffage

– Chauffage des bâtiments tertiaires

– Chauffage résidentiel : 16 litres /m2/an

Maison : 20 l (200m2 => 4 tep) Appartement :12 l (100 m2 =>1.2 tep)

– Bâtiment thermo efficace 3 l /m2/an– Norme RW 2007 max 13 l /m2/an

Source Institut wallon DGTRE, architecture et climat, bureau du plan Mtep

3

9

3

Chauffage Habitation -> maison côté nord : rue

– habitation thermo efficace : 16 l => 3 l /m²/an Isolation extérieure (k30), murs mitoyens Orientation Nord Sud, solaire passif compact Régulation

Chauffage Habitation -> maisons côté sud : jardin

ventilation échangeur double flux

Pièce de vie au sud

Store extérieur

Chauffage Habitation -> implantation

Période hivernale déc-fév : 2/3 du chauffage Soleil hivernal SE-SO ~20° sur l’horizon Éviter l’ombre portée sur le bâtiment au nord : distance ~ 4 x hauteur

sud nordH=6 m

H=10 m

distance = 24 m

distance = 35 m

Chauffage Habitation -> implantation

Projet Pléiades à Visé : 14 ha170 maisons rez+1 avec jardin au sud (12 / ha)

Réseau de chaleur biomasse

Chauffage Habitation -> immeuble appartements

Consommation <3l/m2 Chauffage par air sanitaire + radiateurs Hauteur optimale rez+3 ou 4 => compacité

Cogénération : électricité et chaleur

Produire de l’électricité avec une centrale thermique

produit aussi de la chaleur à valoriser

En pratique, on produit 1 MWh électrique pour 1 à 3 MWh thermique

Valorisation de chaleur par réseau de chaleur

Valorisation de chaleur par réseau de chaleur

Eau chaude départ 80°C retour 50°C Pertes caloriques ~ 1% par km Durée de vie > 50 ans Coût moyen de 250 € / mètre 20 mètres / habitation Échangeur à plaques

Cogénération biomasse

Énergie renouvelable et bon marché puissance moyenne 5 MW à 50 MW électrique Bilan CO2 neutre Faible pollution de l’air investissement ~ 2 M€ / MW (micro actuel 15 M€/MW) Biomasse à 6 à 25 €/MWh

Cogénération à Ydes Cantal (France)FeuerWerk – HolzErlebnisWelt (Autriche)

Rentabilité microéconomique

Unité moyenne 14 MW (10.000 hab)

Dépenses annuelles 7,3 M€

Recettes annuelles 9,5 M€

+ Subsides 6,5 M€

Taux interne de rentabilité >20%

4,5 combustible (75.000 t) 2,8 amortis/exploit

Electricité (65€/MWh) chaleur (50€/MWh)

Certificats verts (65€/MWh)

Comparaison cogénération / classique

Coût de production actuel : 11,6 G€

Cogénération + chaleur individuelle: 8,6 G€

Économie ~ 3 G€ par an

Gain en CO2 52 Mt

Electricité 3,8 Chaleur 7,8

Cogénération 7,3 1,3

Electricité 20 Chaleur 32

Total 120Kyoto 20

CONCLUSIONS

- Chaleur : 55% énergie consommée >> électricité(17%), transport(25%)

- Chauffage bois : voie royale pour chaleur ER- cogénération au bois : chaleur + électricité 100% ER =>

réseau de chaleur urbain- Importation d’énérgie nécessaire- Réduire notre consommation de chaleur => bâtiment basse

énergie- Réduire notre consommation électrique- Réduire nos transports individuels- Transport individuel ?

- Électricité- Biocarburant mais 2e génération:pas de compétition avec nourriture