Quelles ©nergies pour demain: La place des ©nergies renouvelables

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DESS « Qualité des services énergétiques » 02-03. Quelles énergies pour demain: La place des énergies renouvelables. Bernard CHABOT Expert Senior. ADEME 500 route des lucioles - 06560 Valbonne - France E-mail: bernard.chabot@ademe.fr. Energie et développement durable : les enjeux. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Quelles ©nergies pour demain: La place des ©nergies renouvelables

Sujet d’ordre généralBernard CHABOT
Expert Senior
E-mail: bernard.chabot@ademe.fr
1
Energie et développement durable : les enjeux
Préserver des ressources fossiles pour des usages futurs plus intelligents (ex: carbochimie…)
Réduire les risques géopolitiques d’accès aux réserves d’énergies fossiles à faible coût
Réduire les émissions de gaz à effet de serre / polluants
Réduire la production de déchets radioactifs, le risque de prolifération et d’accidents majeurs
Participer à la réduction des déséquilibres Nord/Sud:
Réduction consommations unitaires au Nord (tep/PIB, hab)
Accès aux sources modernes d’énergie au Sud
Utilisation efficace et propre des ressources énergétiques fossiles
Développement des ressources locales renouvelables
Accès aux services énergétiques modernes (ERD, péri-urbain)
*
L’accés aux services énergétiques modernes est trop limité
On this slide, with data from the 1998 UNDP human development report, one can see that most modern services are unevenly distributed in the world. And among those services, 80 % of the world population represent only one third of the electricity consumption, with up to 2 billion people not connected to an electric grid.
*
La nécessaire réduction des inégalités mondiales
Une “autre croissance économique forte et soutenable” est nécessaire pour réduire les inégalités de développement
La meilleure répartition et la productivité des services énergétiques devra jouer un rôle clef dans le développement économique et social des pays en développement
The second point is that economic growth in the last two centuries was too unevenly distributed between industrialised and developing countries, as showed here from Pr. Paul Bairoch reference work.
And so, in this century, a strong economic growth will be necessary in order to lower those unsustainable development differences, for example to lower by a factor of four the differences in gross national products per capita between industrialised and developing countries.
So, it will be necessary to increase the economic and social wealth in developing countries, and for that productive energy services and among them electricity will play a key role.
Sheet: Graph1
Sheet: Feuil1
Sheet: Feuil2
Sheet: Feuil3
P. Bairoch Victoires et déboires III - Gallimard, collection Folio histoire, Paris, 1997
Chapitre "Les écarts de développement ou un fossé qui devient un gouffre"
Tableau XXXVI.6: Disparités du PNB réel par habitant entre tiers-monde et pays développés.
Année
*
Une démarche gagnante en trois étapes
Sobriété énergétique
Priorité aux services énergétiques indispensables
Pas de moyens publics pour les services superflus, limitation des incitations à leur consommation effrénée
Efficacité énergétique
Diffusion accélérée
Ressources inépuisables: ER versus fossiles et minières
Pas d'émissions de Gaz à effet de serre: ER versus fossiles
*
Identité de KAYA appliquée sur le L&TLT:
après sobriété et efficacité énergétique, nécessité de diviser au moins d ’un facteur 8 le contenu carbone de l ’énergie primaire en 3 générations (renouvelables, nucléaire)
Monde
Les technologies “zéro émissions de CO2”: et le gagnant est…
XXeme siècle: et le gagnant fut “les renouvelables"
XXIeme siècle : un bien meilleur départ pour les ER !
Est le gagnant sera ???
*
Par sources: solaire direct, cycles carbone, eau, vent, géothermie, marées
Par services finaux:
Biocarburants, biogaz (biomatériaux)
Par types d’acteurs:
Décideurs et consommateurs locaux, nationaux, européens, internationaux
*
89% par énergies fossiles:
2eme: Nucléaire : 2300 TWh/an = 506 Mtep (Pb injusticeéquivalences !)
3eme : Autres SER: biomasse, géothermie, solaire,éolien
Consommations non commerciales:
Pose problèmes environnementaux et pb crise du bois de feu
Evolutions SER:
Réduction conso sauvage biomasse souhaitable
% global stable sur C et MT
*
(d ’après statistiques OBSERVER, 2000)
*
Objectif 2010: passage de 6 à 12 % des BTEP
*
2010: 22% (versus 12% en 95)
Hydro: saturée
PV: 500 MW (enjeu industriel)
*
Biomasse: 10.4 Mtep dont:
Composants de carburants 0,261 Mtep/an
Biogaz: 0,06 Mtep/an
Sol. Thermique: 400 000 m2 (environ 17 ktep ?)
Hydroélectricité: 66.58 TWh/an dont 10% PHE (dont 4 à 5 TWh/an producteurs autonomes sur 7 PHE)
Eolien: 147 MW fin 2001
*
*
Hist. MWe/an 91-98: Source : Expertgaz Cogénération;
Parc fin 1999: 3.2 GWe
*
*
Une décision fondamentale: la directive eSER
22.1 % de la conso d'élec UE15 en 2010 doit provenir de SER (au lieu de 14 % en 1997)
Objectifs nationaux: indicatifs, à confirmer par EM avant 10/2002
France: 15% => 21%
Chaque EM peut choisir sa politique pour atteindre son objectif national
*
Adoptée en septembre 2001 (objectifs non contraignants)
Objectif UE: passer de 15 à 22% de la consommation d’électricité en UE15 (y compris grande hydroélec.) d’ici 2010
Si UE constate dérive, possibilité objectifs + contraignants
Dans les 4 ans UE peut recommander polit. les plus efficaces
Etat des réflexions ADEME en 9/2001:
Sheet: ER2010
Sheet: ER1998
Sheet: Feuil3
= 21% * (532 conso. nette tend. - 31 TWh MDE - Part DOM)
0.222
Electricité
Thermique
GWh
ktep
Ktep
Hydraulique
66580.0
14780.76
Eolien
31.0
6.882
Solaire
2.0
0.444
17.0
Géothermie
0.0
0.0
117.0
1500.0
333.0
9259.0
0.0
0.0
77.0
Biogaz
122.0
27.084
62.0
Biocarburants
0.0
261.0
Les points clés de l'application de la directive ER
Rapport national sur objectifs indicatifs à 10 ans (A3.2)
A publier avant 26/10/2002 (+1 an), puis en 2007 (+ 5 ans)
Doit "prendre en compte" les valeurs indicatives (F: 21 % de la consommation d'électricité en 2010)
Doit décrire les mesures adoptées ou envisagées pour obtenir ces objectifs
Implique pour la France:
Planification par filières et applications
Début planification territoriale
*
Les points clés de l'application de la directive (2)
Rapport sur la réalisation des objectifs nationaux et sur l'adéquation des mesures prises (A3.3):
A publier avant 26/10/2003 (+2 ans), puis tous les 2 ans (2005, 2007, 2009)
Doit intégrer système de correction des variations des données climatiques
Doit démontrer la fiabilité et la précision du système de certification d'origine des kWh ex ER
Certification de l'origine des kWh ex ER (A 5.1)
Publication rapport national avant 26/10/2003 (+2 ans)
Indépendant des éventuels systèmes de valorisation ("ventes de certificats verts")
*
Les points clés de l'application de la directive (3)
Rapport national sur l'évaluation des procédures et de l'accès au réseau (A6.2 et A7.7)
A publier avant 26/10/2003 (+ 2 ans)
Implication ADEME:
*
Les points clés de l'application de la directive (4)
Promotion du système français : régulation intelligente par les prix ("advanced tariffs systems") versus régulation par quantités en vue prise en compte CE dans:
Rapport au PE + CE avant 10/2004 sur validité des objectifs nationaux et réalisations et propositions "d'objectifs obligatoires"
Rapport avant 10/2004 sur les mesures nationales et leur efficacité/coût et proposition de cadre communautaire unifié pour le soutien à eSER (période transitoire mini de 7 ans => 2012/13)
*
Energies décentralisées sur les territoires
Au niveau des gisements
Au niveau des utilisateurs
Consommateur d’énergies renouvelables:
(Achats de certificats verts)
Conseils, expertise
Réglementation et incitations: ex. de Barcelone, subventions CESI en Savoie
Aménageur/planification: ex adaptation PLU pour zones éoliennes, biomasse…
Producteurs / investisseurs
Pour consommation propre ou revente (ex: tarifs éoliens)
*
Filière en très fort développement
Nécessité de réussite pour tenir objectifs de la directive
Passe nécessairement par:
Planification territoriale (< 12 MW: cantons, régions, national (>12MW : appels d’offres CRE, notamment pour l’offshore)
Adhésion des acteurs locaux:
Pour éviter syndrome « NIMBY »
Implication des acteurs locaux (investisseurs) :
Maîtrise du foncier (agriculteurs, collectivités locales)
Valorisation épargne locale (coopératives)
*
Dette énergétique parcs remboursée en qq mois (< 6)
Pas d'émission de gaz à effet de serre, de SOx, et Nox
Pas d'émissions et de déchets radioactifs
Calcul préliminaire: 10 MW, 20 GWh/an sur 20 ans évitent
16 m3 de déchets (prin. courte durée de vie : 300 ans, 40 ml/MWh)
1,2 t de déchets de haute activité (n10E3 à n10E6 ans, 3g/MWhe)
Démantèlement aisé:
Remise en gazon ou cultures en quelques mois
Des impacts locaux maîtrisables, limités, réversibles
Impact visuel, sonore, faune, flore, eau, sols
==> Règles de l'art, recommandations, normes
*
Simulation pour meilleures insertions (visibilité, alignements, couleur, N rotation: 12 à 20 t/mn si d > 60 m)
Zonage: zones à privilégier et à éviter (niveau : cantons)
Impact sonore:
Réduction du bruit à la source (0 bruits méca, réduc vortex)
Distances de sécurité, logiciels de calcul, normes
Image de cas vécus: "Le bruit d'un voilier"
Impact avifaune: espèces locales, migrateurs
Disposition, zones d'évitement, hauteur libre sous pales
Etudes: mortalité négligeable, sauf erreurs grossières
Impact flore, eau, sol:
*
Promouvoir la participation locale
Dk: 80 % éolien à terre (2,3 GW) par coops & agriculteurs
Co-investissement : ex G: 6 machines sur 35 en co-propriété de 300 familles sur les 2 km2 du parc de 52 Mwe
Eolien = 2eme revenu (ou premier à l'Ha!) des agriculteurs
Retombées pour CL: ex. Taxe Profess. en France
Retombées en emplois:
16 000 au DK, 35 000 en G (pour 6 GW)
Retombées indirectes: ex 200 MF/an d'achat Vestas en F…
*
*
Retard volontaire dans les années 90
Faible visibilité et crédibilité de l’éolien
A part SEM Dunkerque, tarifs trop bas pour investisseurs locaux
Décisions tarifaires 2001:
« Tarifs intelligents » permettant :
Développement sites > 6,5 m/s à 50 m
Visibilité (contrats de 15 ans) et rentabilité
Créent un cadre favorable à l’implication des acteurs locaux (agriculteurs, coopératives, collectivités locales)
*
Hydro:
Eolien S1:
Cumul: 296 PWh
Cumul: 542 PWh
The basic assumptions for yearly energy delivery are shown here.
Hydropower outputs will increase from (2 500) two thousand five hundred TWh per year to (7 500) seven thousand five hundred in the next century. The corresponding (2 500) two thousand five hundred TWh per year level is achieved in (2050) two thousand fifty for scenario S1, based on the “accelelration factor” of two, and in (2037) two thousand thirty seven for scenario S2, defining an acceleration factor of nearly three.
Relevant values of energy delivery in (2100) two thousand one hundred are (7 500) seven thousand five hundred and (14 000) fourteen thousand TWh per year for S1 and S2.
As it can be seen, the total energy outputs during the next century are impressive: more than (54) five hundred forty thousands of TWh for hydro and wind in scenario S2 and around (300) three hundred thousands of TWh for wind in scenario S1.
Combining together hydro and and wind in S1 or S2 gives an impressive values of (144) one hundred forty four to (186) one hundred eighty six giga tons of oil equivalent (Gtoe) of avoided use of fossil energy in the power sector in the next century if we consider an optimistic mean efficiency value of (50%) fifty per cent for future world fossil based power generation.
*
Court terme (2010)
Bon accord : S1 & BTMmt 1999 (BTM Consult : market trend)
Bon accord: S2 & 1999 BTMia (international agreement) & 1999 “Wind Force 10” (EWEA, fed, Greenpeace, basé sur un objectif de 10% d'élec. monde 2020 par énergie éolienne)
2020-2035: S1 & S2 :
Plus pessimistes (ou plus réalistes ?)
Avantage S1 et S2: pas de "niveau de saturation" après 2030 (usage répartition de Weibull au lieu de Gauss pour dP/an)
This graph presents the results of operating power for scenarios S1 and S2 and three other recent scenarios. The first two are the scenarios “market trends” and “international agreements” published by BTM Consult in (1999) nineteen ninety. The third one is the “Wind Force 10” scenario published also in (1999) nineteen ninety by the European wind energy association together with FED and Greenpeace. This scenario is derived from the BTM international agreement one and is based on a potential and voluntary ten percent contribution of wind power to the world electricity production in twenty twenty.
On the short term, one can see the good accordance within S1 and the BTM Consult “market trend” scenario and within S2 and BTM Consult “international agreement” scenario.
*
Préfiguration symbioses:
ER/Bâtiments
Sophia Antipolis, maison Philips TRT 1978: > 100% coût villa 06 !
2002, Mr tout le monde : << 20 % avant subventions
Mentalités:
Accès au réseau permis aux particuliers pour la vente du kWh
Acceptation diffusion technologie encore non compétitive pour motifs environnement, demande sociale, high tech
*
*
Mix "Tarifs / subventions" : ex. toits PV
Allemagne: tarif de 3,3 F/kWh pour tranche 300 MW ("100 000 toits") d'ici 2004
*
Conclusions
Le développement des ER est indispensable pour aller vers un développement durable
Il doit se faire dans une démarche complète de maîtrise de l’énergie
Sobriété
Efficacité
Recours aux ER
La mobilisation des acteurs locaux est souhaitable et possible et souhaitable, voire indispensable
Des politiques très volontaristes restent nécessaires et indispensables à la fois pour obtenir les objectifs et prendre date pour profiter des retombées industrielles et économiques du développement mondial des ER.
Nord
Sud
Les dix pays leaders en 2000 et la France (MW installés)
Source: BTM Consult, 4/2001
From: UNDP, Human Development Report 1998
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Industrialised and in Developing Countries
Historical data from Paul BAIROCH, 1995
2 ?
PV on Carbon, H2 from algae & light...
Nuclear (world, AIEA)
Renewables (world, Observer)
4
2
5
4
15
16
9
20
49
70
14
9
10
13
13
21
25
29
29
60
78
22
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Netherlands
dans l'UE15 de 1995 à 2010 (Mtep)
74,31
182,91
0
50
100
150
200
Chaleur
Transports
Electricité
Total
2010
1995
0
200
400
600
800
GWh
ktep
Ktep
Hydraulique
1 500
0
0
77
Biogaz
122
27
62
Biocarburants
0
261
1998
(définitif)
(21% dir. SER 2001)TWh/an%h/an à PrefGWh/an à PhautGW
Eolien2972,5%2 60011,1542 20013,182
Biomasse5,914,8%5 0001,1804 0001,475
PHE410,0%4 0001,0003 6001,111
Géothermie0,82,0%7 0000,1146 0000,133
Photovoltaïque0,30,8%1 2000,2501 0000,300
16,2
Contribution actuelle66,6 (Avec grande hydroélectricité)
TOTAL ER 2010106,6 = 21% * (532 conso. nette tend. - 31 TWh MDE - Part DOM)
France : potentiel de PDE et production totale d'électricité
Source: Explicit 9/2000 pour Commissarait au Plan
79
118
144
180
216
259
303
85
102
119
136
156
181
204
677
461
479
408
0
100
200
300
400
500
600
700
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
TWHe/an
Source: Gaz de France - Expertgaz
0
200
400
600
800
photovoltaïques reliés au réseau
0,7
0,9
2,1
2,1
2,3
5,3
7,6
0,3
148
58
33
11
0
50
100
150
200
France
toits PV et du parc installé
(Source: NEDO)
0
5000
10000
15000
20000
25000