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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 12 35 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-exploitation 25 finance Le particulier paye  145 €   (176 € tvac), il consomme  3 MWh/an  (~1,5 € / jour)  Bois  70 €  55  (3,5 MWh) 15 400 PV   400 € CO 2 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 75  MWh 23 MWh 27 MWh énergie 45 € 300 € 4 t / ha  éthanol 4 € 20 € 15 t / ha bois 45 € 500 € 2 t / ha huile Cout / MWh Cout / t rendement net
Comparaison biocarburant biocombustible Europe huile de colza ou éthanol (betterave, froment) Sources valbiom 50  MWh 15  MWh Énergie nette 15 € 75 € 10 tms / ha biomasse 60 € 700 € ~1,3 tep / ha biocarburant Cout / MWh Cout / t Rendement net
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 1,6 Pétrole 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 2 Mtep - - - Déchets 1 Mtep - - - Lisier 0,2 G€ 2 TWh -- - - hydroélectrique 1,3 G€ 20 TWh 22.000 ha ( 1000 sites) 60.000 € 900 Éolien  (0,4 MW/ha) 8 G€ 20 TWh 20.000 ha  (toiture) 400.000 € 1.000 PV 1.700.000 ha  (culture) 1.700.000 ha  (culture) Surface 1,5 G€ 10 Mtep 900 € 60 biocombustible 2,2 Mtep  Potentiel 1,5 G€ 900 € 15 biocarburant Cout/an Cout annuel/ha MWh/ha
10 MWh utiles par habitant dont 12% pour eau chaude sanitaire 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 Soltherm crédit impôt 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 nord H=6 m H=10 m distance = 24 m distance = 35 m
Chauffage Habitation -> implantation Projet Pléiades à Visé : 14 ha 170 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 120 Kyoto 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 2 e  génération: pas de compétition avec nourriture

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NowFuture.org Energie 11-2008

  • 1. Energie et développement durable du classique au renouvelable novembre 2008 Laurent Minguet
  • 2. 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 12 35 ans (140 Gtep) 55 ans (130 Gtep) 210 ans (600 Gtep) 80 ans (55 Gtep)
  • 3. Potentiel énergies renouvelables dans le Monde x 11 Gtep vent, houle, courants : 30 biomasse: 4 hydroélectricité: 0,1 Sources AIE, Martin UCl Solaire 6000
  • 4. 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-exploitation 25 finance Le particulier paye 145 € (176 € tvac), il consomme 3 MWh/an (~1,5 € / jour) Bois 70 € 55 (3,5 MWh) 15 400 PV 400 € CO 2 0,20 t 0,47 t 0,32 t
  • 5. 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
  • 6. 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
  • 7. 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%
  • 8. Comparaison biocarburant biocombustible tropical Canne à sucre, huiles de palme ou jatropha 75 MWh 23 MWh 27 MWh énergie 45 € 300 € 4 t / ha éthanol 4 € 20 € 15 t / ha bois 45 € 500 € 2 t / ha huile Cout / MWh Cout / t rendement net
  • 9. Comparaison biocarburant biocombustible Europe huile de colza ou éthanol (betterave, froment) Sources valbiom 50 MWh 15 MWh Énergie nette 15 € 75 € 10 tms / ha biomasse 60 € 700 € ~1,3 tep / ha biocarburant Cout / MWh Cout / t Rendement net
  • 10. 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 1,6 Pétrole 6,1 Gaz 5,2 Elec 3,4 raffinage Nucléaire 57% C 14% G 26%
  • 11. Potentiel renouvelable en Belgique Source Institut wallon DGTRE, architecture et climat, bureau du plan 2 Mtep - - - Déchets 1 Mtep - - - Lisier 0,2 G€ 2 TWh -- - - hydroélectrique 1,3 G€ 20 TWh 22.000 ha ( 1000 sites) 60.000 € 900 Éolien (0,4 MW/ha) 8 G€ 20 TWh 20.000 ha (toiture) 400.000 € 1.000 PV 1.700.000 ha (culture) 1.700.000 ha (culture) Surface 1,5 G€ 10 Mtep 900 € 60 biocombustible 2,2 Mtep Potentiel 1,5 G€ 900 € 15 biocarburant Cout/an Cout annuel/ha MWh/ha
  • 12. 10 MWh utiles par habitant dont 12% pour eau chaude sanitaire 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 Soltherm crédit impôt Electricité (100%) 176 € 180 € 1760 €
  • 13. 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
  • 14. 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
  • 15. Chauffage Habitation -> maisons côté sud : jardin ventilation échangeur double flux Pièce de vie au sud Store extérieur
  • 16. 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 nord H=6 m H=10 m distance = 24 m distance = 35 m
  • 17. Chauffage Habitation -> implantation Projet Pléiades à Visé : 14 ha 170 maisons rez+1 avec jardin au sud (12 / ha) Réseau de chaleur biomasse
  • 18. Chauffage Habitation -> immeuble appartements Consommation <3l/m2 Chauffage par air sanitaire + radiateurs Hauteur optimale rez+3 ou 4 => compacité
  • 19. 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
  • 20. Valorisation de chaleur par réseau de chaleur
  • 21. 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
  • 22. 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)
  • 23. 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)
  • 24. 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 120 Kyoto 20
  • 25. 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 2 e génération: pas de compétition avec nourriture