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1INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]
Commissariat Lnergie Atomique
PRODUIRE DES CARBURANTS RENOUVELABLES DE SYNTHSE
PAR THERMOCONVERSIONDE LA BIOMASSE
Guillaume Boissonnet - CEA Grenoble
2INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]
Le Constat
SommaireLe Constat
Contexte conomique et environnemental H2 partir dhydrocarbures
Les potentialits de la Biomasse
Comparaison des filires Cot nergtique Prix missions de CO2
Filire de Gazification et Principales techniques
Les activits de Recherche du CEA
Conclusion
La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEA
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
LE CONSTATContexte conomique et environnemental
Si vous ne savez pas o vous allez,souvenez-vous au moins do vous venez.
Proverbe Africain
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
nergie et contexte mondialExplosion de la demande nergtique : multiplication par 2 en 2030 !
Pays industrialiss : demande constante Pays en voie de dveloppement : forte augmentation
Consommation mondiale d'nergie (GTep)
Pays en dev. : de 0,6 Tep/haben 1995, 1, 2 ou 3 Tep/haben 2050
Pays ind. : 4,7 Tep/hab en 1995 et 6 Tep/hab en 2050
30
25
20
15
10
5
01950 1995 2050
Chine : 0,2 (1,5 Milliard dhabitants) ; France : 4,5 ; tats-Unis : 8,5
TEP/TOE (Tonne quivalent Ptrole) : 42 109 J
Une tranche de centrale de 900MW produit 29 1015 J/an soit 0,7 MTEP
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
Consommation mondiale dnergie (2001)
Hydraulique7%
Charbon24%
Gaz naturel24%
Ptrole37%
Nuclaire7%
85% de la production est issu des nergies
fossiles
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
O sont situes les ressources fossiles ?
Les ressources sont INQUITABLEMENTrparties dans le monde!!
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
Quand les aurons-nous puises ?
Rserves Prouves(Gtep)
Consommation en 2000(Gtep/an)
Dure(an)
Ptrole 140 3,6 40Gaz Naturel 160 2,2 60Charbon 500 2,2 200
Source :Site Internet Afh2.org
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
Selon quel scnario ?Commissariat au Plan "nergie 2010-2020"
Ressources ptrolires : 2000 3000 Gbldont 800 ont dj t produits
Si croissance des consommations de 2%/an, production cumule en 2020 = 1600 Gbl
80% de l'hypothse basse53% de l'hypothse haute
0
20
40
60
80
100
mill
ion
b/an
Existingfield 1000
Cumutativeproduction
7001700 Gbl 3000 Gbl
undiscoverd
19501900 2000 2050 2100Source of historical data : Oil Economist Handbook : De Golyer and McNaughton. Twentieth Century PetroleumStatistics : Petroleum Economist. Various Editions
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
missions de CO2 et transports
Transport12904128
Oil 40%326210438
Natural Gas 23%19175290
Coal 27%21828001
Nuclear 7%593 Hydro 3%
215
World 8169 Mtep23729 MtCO2
Only 10%Carbon free !
Flotte de vhicules dans le monde
Production mondiale dnergie et de CO2 en 1995
1990 2000 2010 2020 2030
Rest of World
Truck
Motorcycle
Light TruckCar
1990 2000 2010 2020 2030
100
200
300
400
500
600
700
800
900 OECD
Vehicle, million
Source OECD Environment DirectorateAndr Douaud, Director Engines & Energy, IFP, France 17th World Petroeum Congress (RIO september 2002)
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
Situation de la FranceLa consommation a tripl entre 1960 et 2000 (40 ans !) Le secteur des transports connat laugmentation la plus importante entre 1995 et 2020 (jusqu' + 57 % dans S1), alors que la croissance des consommations du secteur industriel reste modre.
Consommation d'nergie finale en France (MTep)
Source : Commissariat du Plan "nergie 2010-2020"
1960 1966 1972 1978 1984 1990 19962002 2008 2014 2020
S1S2
S3
0
50
100
150
200
250
300
MTe
p
1997 2020
MTep S1 S2 S3
Indus.+Agr. 61,1 76,2 73,4 65,1
Rsid.+Tert. 93,2 124,6 112,7 97,8
Transports 50,2 78,6 71,6 59,3
TOTAL 204,5 279,4 257,7 222,2
+43%
+20%
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
Alternatives
AccroissementEffet de serre
(CO2)
Baisseressources
fossiles
Accroissementde la demandeen carburants
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
Quelles sont les alternatives ? Limiter la consommation Trouver de nouvelles sources ou vecteurs dnergie
HYDROGENE ?
Est-ce la seule alternative ? Quelle quantit ? Quelle source primaire (nergie ou matire) Quels moyens de production ? Quel cot ? (nergtique et financier) Quel horizon ? Quelles consquences sur lenvironnement ?
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
Hydrogne partir dhydrocarbures, situation actuelleA partir des hydrocarbures, 3 sources principales :
Sous produitOprations de raffinage (reformage catalytique, purge d'units d'hydrotraitement)Provenance externe une raffinerie (purges de ptrochimie ou units d'engrais)
Units de production spcifiques Vapo-rformage, oxydation partielle
A ce jour, la totalit de cet hydrogne est captif Raffinage (hydrocraquage) Chimie (synthse de l'ammoniac).
DONC Aujourdhui, pas d'hydrogne potentiellement disponible provenant des
hydrocarbures
Tendance un accroissement de la demande pour le raffinage Pour lconomie de lhydrogne, ncessit de rorienter les productions
Secteur industriel de consommation d'H2 Milliards de Nm3/an %Production dammoniac 250 50
Autres produits chimiques 65 13
Ptrochimie 185 37
Total 500 100Source : SiteInternet Afh2.org
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
Favoriser les nergies renouvelables ?SolaireRessource illimiteNon polluantePhotoVoltaique : cote cherThermique : en base
olienneRessource illimiteBruyantePeu de lieux adapts
BiomasseNon polluanteRessources limites
HydrauliqueNon polluanteDj entirement exploite
Gothermie : Pas gnralisablePompe chaleurNcessit d'un facteur 3 enrcupration par rapport l'lectricit utilise
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La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat
Rpartition des nergies renouvelablesLa somme des nergies renouvelables pourrait couvrir plus de 40 % des besoins nergtiques mondiaux.La biomasse est la source dnergie ayant le potentiel le plus grand
172 milliards de tonnes de matire sche : 15 fois l'nergie fossile consomme (raisonnablement mobilisable 40 fois moindre)
Potentiel annuel HYDRO SOLAIRE EOLIEN BIOMASSE TOTALPAYS DU NORD 555 38 42 740 1375PAYS DU SUD 320 162 18 1490 1990TOTAL 875 200 60 2230 3365
nergies renouvelables : potentiel annuel mondialraisonnablement mobilisable actuellement (MTep)
Source : B. Dessus, B. Devin, F. Pharabod," Le Potentiel mondial des nergies renouvelables"La Houille Blanche 1992
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Le Constat Les FiliresLa Biomasse La GazificationLes Recherches CEA
POTENTIALITS DE LABIOMASSE
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Le Constat Les FiliresLa Biomasse La GazificationLes Recherches CEA
La BIOMASSEEnsemble des vgtaux qui se dveloppent la surface de la terre
Ralise le captage et le stockage de l'nergie solaire
Transforme cette nergie en matire
Production saisonnire et disperse
Large ventail de caractristiques (granulomtrie, densit, degr hygromtrique)
Densit nergtique modre: 18 20 MJ/kg de matire sche contre 40 45 pour le ptrole
Humidit variant de 20 95% sur masse totale
Cots de collectage, stockage, transport levs
Bois
Paille
Crales
Culturesnergtiques
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