PRODUIRE DES CARBURANTS RENOUVELABLES renouvelables/2006_INPG... · PDF fileINPG/M1...

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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

  • 3INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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

  • 4INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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

  • 5INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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

  • 6INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat

    O sont situes les ressources fossiles ?

    Les ressources sont INQUITABLEMENTrparties dans le monde!!

  • 7INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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

  • 8INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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

  • 9INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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)

  • 10INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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%

  • 11INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    La BiomasseLes FiliresLa GazificationLes Recherches CEALe Constat

    Alternatives

    AccroissementEffet de serre

    (CO2)

    Baisseressources

    fossiles

    Accroissementde la demandeen carburants

  • 12INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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 ?

  • 13INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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

  • 14INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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

  • 15INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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

  • 16INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    Le Constat Les FiliresLa Biomasse La GazificationLes Recherches CEA

    POTENTIALITS DE LABIOMASSE

  • 17INPG/M1 filire Systmes Energtiques et Marchs 2006/2007 [email protected]

    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

  • 18INPG/M1 filire Systmes Energtiques et