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Ressources            Risques




     Offre
                   Les enjeux de l’énergie

                                                 Eau
                Demande
                              Climat


18 avril 2012                               Serge Durand
L’énergie veut son ‘’triple A’’ !!!!!



                    Abondante


 Abordable                              Acceptable
Demande en énergie
x2 en 2050         x4 en 2100

1.5 milliards d’habitants n’ont
pas accès à l’électricité




Ressources fossiles                 Réchauffement climatique




Prix du baril            Peak oil        +2°c à +6°c en 2100
T °c en 2100



            6                                                    0€
                                                                t CO2
            5
            4                                  50  €
                                               t CO2
            3

            2                >200€
                             t CO2

            1                                                  Évolution
                                                               CO2

            -100       -50           0   +50           +100   +150



‘’Désaccords’’ de Durban (11-12-2011)

     Les pays en développement en sont exonérés ( Chine, Inde, Brésil)
     Les Etats-Unis ne le ratifieront pas
     Le Canada, le Japon et la Russie ne souhaitent pas s’engager…

     L’Europe, toute seule !!!…
Réduction de
        la consommation




       Accès à l’énergie




L’énergie est une question mondiale !
Le mix énergétique
                                                                            Recyclage
                                          Adaptation            Usage
                           Vecteurs       Offre /
Ressources   Production
                                          demande


                                          Prévision offre       Industrie

                            Electricité
                                                                             Déchets

                                            stockage
                           Hydrogène
                                                                             Chaleur
                                                              transport
                          Chaleur/froid

                                           Smart Grids                      CO2
                                                               Habitat
                           Carburants
                                                                            Matériaux
                                          Prévision demande



                              Efficacité énergétique
Une énergie propre…
                                                                         Recyclage
                                         Adaptation           Usage
                            Vecteurs     Offre / O2 ction,
                                                  C
Ressources   Production                    B ilan extra
                                         demande  ,
                                              tion ion,
                                         truc       t
                     ie et           Cons xploita       nt
                nom        ble             e      tèleme
           Eco on dura                       man
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             nviron rivières
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                                                                 risq et
  Res mers             ir                                      s
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   terre sous-s                                         ris
                                                    Maît nneme s
                                                        ro         e     CO2
                                        ,           envi sanitair
                               isu elles
                        tions v ctives,
                   Pollu s, olfa
                         re         nt
                    sono onneme                                         Matériaux
                        ray
Le Mix de production (Monde)

Pétrole                  Charbon
                                                      Gaz
                                                        21%
    34%                     25%

  Biomasse                                             Solaire
                    Nucléaire      Hydraulique
                                                       Eolien
                                     2.2%                   < 1%
      10%             6.4%


                                             Fusion

                     Hydrogène
                                   ?
Production          Vecteurs
                    Vecteurs   Usage
Production                     Usage


Nucléaire
              78%

                     Elec
Hydraulique



Biomasse

Solaire
                      H2
Eolien


Energies
de la mer           Pétrole
                     étrole


Pétrole
                      Gaz

Gaz

                     Chaleur
Charbon
Production          Vecteurs
                    Vecteurs   Usage
Production                     Usage


Nucléaire
              78%

                     Elec
Hydraulique



Biomasse

Solaire
                      H2
Eolien


Energies
de la mer           Pétrole
                     étrole


Pétrole
                      Gaz

Gaz

                     Chaleur
Charbon
Production                  Vecteurs
                            Vecteurs   Usage
Production                             Usage


Nucléaire



                             Elec
Hydraulique


              Aujourd’hui
Biomasse
                  15%
Solaire
                  de la       H2
              production
Eolien
               française
Energies
de la mer                   Pétrole
                             étrole


Pétrole
                              Gaz

Gaz

                             Chaleur
Charbon
L’énergie parfaite, hélas, n’existe pas

                                            Et en plus, on veut :

                                            Qu’elle soit mature

                                            Qu’elle assure notre
            Disponible   Pérenne            indépendance énergétique

                                            Qu’elle génère des emplois
Stockable                          Zéro
                                   Risque   Qu’elle ne modifie pas nos
                                            comportements

                                            Etc…
  Faible                           Acceptable
  Coût



            Sans CO2      Zéro
                          déchet
Pétrole


                                                Océans/Pôles


                                                Coût
            Disponible   Pérenne
                                                Risques


Stockable                          Zéro
                                   Risque




  Faible                           Acceptable   Pétrole
                                                Pétrole
  Coût                                          40 ans
                                                40 ans

  7 c€/kWh

            Sans CO2      Zéro
                          déchet
Gaz
                                                      Gaz de schiste
                                                      USA : 3 c€/kWh



            Disponible         Pérenne
                                                      Réseaux de distribution


Stockable                                Zéro
                                         Risque




                                                       Gaz
                                                       Gaz
                                         Acceptable    60 ans
                                                       60 ans
  Faible
  Coût

 12 c€/kWh

            Sans CO2            Zéro
                                déchet
Charbon        Une énergie abondante, mais polluante

                                                    USA           50%
                                                    Chine         70%
                                                    Inde          80%

            Disponible       Pérenne
                                                        Les enjeux du recyclage
                                                        du CO2
Stockable                                  Zéro
                                           Risque



                                                                        Charbon
                                                                        Charbon
                                           Acceptable                   220 ans
                                                                        220 ans
  Faible
  Coût

 7 c€/kWh

            Sans CO2           Zéro
                               déchet
Ressources
                         Hydraulique
                                                 limitées




            Disponible    Pérenne

                                                 Hydraulique au fil
                                                 de l’eau
Stockable                           Zéro
                                    Risque
                                                 Moyen de stockage
                                                 (STEP)

  Faible                            Acceptable
  Coût

6 c€/kWh

            Sans CO2       Zéro
                           déchet
Energie des mers            La houle

                                                     Les courants

                                                     Les marées
            Disponible       Pérenne
                                                     La température


Stockable                               Zéro
                                        Risque



                                                     Pas encore mature
  Faible                                Acceptable
  Coût                                               Beaucoup de projets
 ? c€/kWh                                            de démonstrateurs

            Sans CO2           Zéro
                               déchet
Biomasse
                                                          1G


            Disponible       Pérenne
                                                     2G        3G

Stockable                               Zéro
                                        Risque




  Faible                                Acceptable
  Coût

 ? c€/kWh

            Sans CO2           Zéro
                               déchet
Quid de la biomasse ?



                            Utilisation des sols

                                      r ou
Gen 1
                                   ge
                            Coût environnemental
                                 an ’’
                            ‘’m l e r
                              r ou
                                            H2
                            gazéification          Carburants
Gen 2                                               liquides
                            1400°c
                                            W




Gen 3
Construire une
                         Solaire                          filière française


                                                     Chine : 1000 g CO2 / Wc
                                                     France : 100 g CO2 / Wc
            Disponible        Pérenne
                                                                       67 GW


                                        Zéro         5 €/Wc
Stockable
                                        Risque




  Faible                                Acceptable
  Coût
20 c€/kWh                                                              0.5 €/Wc
à 40 c€/kWh
            Sans CO2           Zéro
                               déchet                  07 08 09 10 11 12
Le solaire : une multitude de solutions
    Photovoltaïque                 Thermique      Thermodynamique


 Monocristallin


 Polycristallin
                                               Miroirs de
                  Homojonction
                                               Fresnel
                  Hétérojonction                               Miroirs
                                                               paraboliques

Couches minces




                                                            Tour
                  Organique                                 solaire

PV concentré
Le Graal : la ‘’Sun Belt’’
Q-C
                                                             sola ells,
                                                                 ire,     le
                                                                      dép      c
                                                           Et            ose hampio
                                                               d               à so     n
                                                          Sola e quat               n to allem
                                                                      r
                                                         alle r Mille e ! Ap            ur l     a
                                                                                            e b nd
                                                             m               r                        du
                                                        son and de nnium, ès Sol               ilan
                                                                                     o
                                         aujo dépôt   l'én
                                                           erg
                                                               un       n
                                                                    quat , Sola
                                             u      d
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                                 -
                            7:11 rst    Des rd'hui e bila ie sola rième rhybrid
                                            sau.            n. I      i                     ,
                    20 12 | al Fi                    au          l do re a a spécia et
                  4/       di                             trib
                                                               unal it êtr nnoncé liste
            -17/0 r mon       s on
         RE leade          de                                         adm e off          hi
   LA   I               %                                                 inis       icia er
SO re : le           0                                                         trat      lisé
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                                   aut ur
                                                                                    if
 Sol      licen                            et ès jo
                                                                                         de
  S olar tif                      lit es     apr       eine
         c                    fail t jour n pl est
   e ffe              des oursui ire e ndi, c' ar,
               nie         p        ola        lu        ol
           lita ges se ur s Power First S es à
    La aissa secte                un        n,        air
        gr                    s S éricai ux sol ucteur
     dé        un . Aprè e am              ea        od        0
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                en te autr            p ann me pr           200 n
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         ce er mo nces,                           tur
                         i         qu ferme gne.
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            cou      volum s et en All
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             en cieme ancfor
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              lice e de Fr
                usin
Du matériau au système


                                   Mobilité solaire

                                    Systèmes électriques intelligents


                                    Systèmes photovoltaïques


                                   Certification modules, systèmes


                              Modules solaires

               Cellules solaires

Matériau silicium
Eolien                         Eolien off-shore
                                                          15 c€/kWh


                                                    240 GW de puissance
            Disponible        Pérenne               installée dans le monde

                                                    Mais, efficacité < 20%
Stockable                                  Zéro
                                           Risque




  Faible                                   Acceptable
  Coût

  8 c€/kWh

            Sans CO2              Zéro
                                  déchet
Nucléaire                     Fukushima 11-03-11
                      Fission


            Disponible     Pérenne

                                                  60 centrales en construction

Stockable                            Zéro         50 pays ont ou veulent le
                                     Risque       nucléaire


                                                   Acceptabilité sociétale

  Faible                             Acceptable
  Coût

 5 c€/kWh                                         Il faut une gouvernance
                            Zéro                  mondiale de la sûreté !!!
            Sans CO2
                            déchet
Les générations de réacteurs nucléaires

  1970    1980   1990   2000   2010   2020    2030   2040    2050    2060    2070



                 Gen 2
                                             Gen 3                       Gen 4
      Disponibilité

      Durée de vie




     Consommation uranium
      Consommation uranium               - 15%                       : 100
    Extension de la durée de vie
     Production de déchets
      Production de déchets              - 20%                       : 1000
      Sûreté
      Sûreté                             + 20%                       + 20%
                          Résistance à la prolifération
                          Résistance à la prolifération
440 réacteurs dans le monde    58 réacteurs en France       78% de notre électricité
Nucléaire
                      Fusion              On disait en 1980 :
                                          ‘’Ce sera prêt dans 50 ans...’’


            Disponible     Pérenne        ‘’Je ne pense pas qu’on puisse
                                          extraire de l’énergie de l’atome’’
                                                   Albert Einstein 1933

Stockable                            Zéro
                                     Risque




  Faible                             Acceptable
  Coût

 ? c€/kWh

            Sans CO2        Zéro
                            déchet
ITER
Nos forces                                  Nucléaire
                                            Fission
                                            Fusion




                                                         Stockage
  Solaire   PV, CPV                                       Batteries
            CSP                                           Hydrogène
            Thermique                                     Hydraulique
                        Matériaux et technologies




Biomasse
                                                         Smart grids
   2G
   3G                                      Efficacité
                                           énergétique
                                            Tertiaire
                                            Transport
                                            Industrie
Electricité et hydrogène : des vecteurs ‘’propres’’ ?
   Non carbonée                    Carbonée                 Non carbonée




  Electrolyse HT
                            100%   67% (F:11%)              33% (F:89%)
                   vaporeformage


       Hydrogène                              Electricité




                                    Applications
                                    industrielles
Le stockage d’énergie

 MW



1000
                      Station
                      Transfert
           Air        Energie
 100       comp       Pompage



  10
          Batteries                   Hydrogène



           1 heure                1 jour          1 mois   1 an
Exemple : Batterie Lithium-ion
           Matériaux

                        Électrodes

                                          Cellule




Système batterie                                            Module
(250kg, 150 litres)

                            Boîtier de
   Capteurs                 jonction



Calculateur
   (BMS)

                                                    Assemblage des modules
              Carter     "Service plug"
Des “Smart Grids” aux “Smart cities” ?
a leur
                                               e   en ch
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56 %
KIC InnoEnergy




              SCIENCE
           Knowledge                   Market




                        Fill the Gap




                                            Research

stronger                                 Foster the triangle
together
                                                       Technology
                                        Education
Conclusion

     Économiser l’énergie
     En utilisant la technologie et l’éducation


     Trouver le meilleur compromis énergétique
     Optimiser les sources d’énergies en tenant compte des spécificités de chaque
     pays et des conditions économiques


     Utiliser toutes les énergies
     Le problème n’est pas de trouver la meilleure source d’énergie mais de les utiliser
     toutes pour satisfaire les besoins


     Amplifier les recherches
     Pour diminuer le coût de l’énergie, diminuer la consommation, augmenter les
     rendements et trouver des moyens plus efficaces et moins chers pour la stocker


     Mener des politiques publiques pertinentes
     Pas de Stop and Go, prise en compte de l’emploi, etc…
Merci

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Serge Durand - Enjeux de l'Energie

  • 1. Ressources Risques Offre Les enjeux de l’énergie Eau Demande Climat 18 avril 2012 Serge Durand
  • 2. L’énergie veut son ‘’triple A’’ !!!!! Abondante Abordable Acceptable
  • 3. Demande en énergie x2 en 2050 x4 en 2100 1.5 milliards d’habitants n’ont pas accès à l’électricité Ressources fossiles Réchauffement climatique Prix du baril Peak oil +2°c à +6°c en 2100
  • 4. T °c en 2100 6 0€ t CO2 5 4 50 € t CO2 3 2 >200€ t CO2 1 Évolution CO2 -100 -50 0 +50 +100 +150 ‘’Désaccords’’ de Durban (11-12-2011) Les pays en développement en sont exonérés ( Chine, Inde, Brésil) Les Etats-Unis ne le ratifieront pas Le Canada, le Japon et la Russie ne souhaitent pas s’engager… L’Europe, toute seule !!!…
  • 5. Réduction de la consommation Accès à l’énergie L’énergie est une question mondiale !
  • 6. Le mix énergétique Recyclage Adaptation Usage Vecteurs Offre / Ressources Production demande Prévision offre Industrie Electricité Déchets stockage Hydrogène Chaleur transport Chaleur/froid Smart Grids CO2 Habitat Carburants Matériaux Prévision demande Efficacité énergétique
  • 7. Une énergie propre… Recyclage Adaptation Usage Vecteurs Offre / O2 ction, C Ressources Production B ilan extra demande , tion ion, truc t ie et Cons xploita nt nom ble e tèleme Eco on dura man ti s dé exp loita source ) s … d es re tériaux, ts éche Déchets a d (eau, m se des M aîtri tal ne men , Chaleur nviron rivières p ect e , lacs, ues risq et Res mers ir s , ol, a e de ntaux terre sous-s ris Maît nneme s ro e CO2 , envi sanitair isu elles tions v ctives, Pollu s, olfa re nt sono onneme Matériaux ray
  • 8. Le Mix de production (Monde) Pétrole Charbon Gaz 21% 34% 25% Biomasse Solaire Nucléaire Hydraulique Eolien 2.2% < 1% 10% 6.4% Fusion Hydrogène ?
  • 9. Production Vecteurs Vecteurs Usage Production Usage Nucléaire 78% Elec Hydraulique Biomasse Solaire H2 Eolien Energies de la mer Pétrole étrole Pétrole Gaz Gaz Chaleur Charbon
  • 10. Production Vecteurs Vecteurs Usage Production Usage Nucléaire 78% Elec Hydraulique Biomasse Solaire H2 Eolien Energies de la mer Pétrole étrole Pétrole Gaz Gaz Chaleur Charbon
  • 11. Production Vecteurs Vecteurs Usage Production Usage Nucléaire Elec Hydraulique Aujourd’hui Biomasse 15% Solaire de la H2 production Eolien française Energies de la mer Pétrole étrole Pétrole Gaz Gaz Chaleur Charbon
  • 12. L’énergie parfaite, hélas, n’existe pas Et en plus, on veut : Qu’elle soit mature Qu’elle assure notre Disponible Pérenne indépendance énergétique Qu’elle génère des emplois Stockable Zéro Risque Qu’elle ne modifie pas nos comportements Etc… Faible Acceptable Coût Sans CO2 Zéro déchet
  • 13. Pétrole Océans/Pôles Coût Disponible Pérenne Risques Stockable Zéro Risque Faible Acceptable Pétrole Pétrole Coût 40 ans 40 ans 7 c€/kWh Sans CO2 Zéro déchet
  • 14. Gaz Gaz de schiste USA : 3 c€/kWh Disponible Pérenne Réseaux de distribution Stockable Zéro Risque Gaz Gaz Acceptable 60 ans 60 ans Faible Coût 12 c€/kWh Sans CO2 Zéro déchet
  • 15. Charbon Une énergie abondante, mais polluante USA 50% Chine 70% Inde 80% Disponible Pérenne Les enjeux du recyclage du CO2 Stockable Zéro Risque Charbon Charbon Acceptable 220 ans 220 ans Faible Coût 7 c€/kWh Sans CO2 Zéro déchet
  • 16. Ressources Hydraulique limitées Disponible Pérenne Hydraulique au fil de l’eau Stockable Zéro Risque Moyen de stockage (STEP) Faible Acceptable Coût 6 c€/kWh Sans CO2 Zéro déchet
  • 17. Energie des mers La houle Les courants Les marées Disponible Pérenne La température Stockable Zéro Risque Pas encore mature Faible Acceptable Coût Beaucoup de projets ? c€/kWh de démonstrateurs Sans CO2 Zéro déchet
  • 18. Biomasse 1G Disponible Pérenne 2G 3G Stockable Zéro Risque Faible Acceptable Coût ? c€/kWh Sans CO2 Zéro déchet
  • 19. Quid de la biomasse ? Utilisation des sols r ou Gen 1 ge Coût environnemental an ’’ ‘’m l e r r ou H2 gazéification Carburants Gen 2 liquides 1400°c W Gen 3
  • 20. Construire une Solaire filière française Chine : 1000 g CO2 / Wc France : 100 g CO2 / Wc Disponible Pérenne 67 GW Zéro 5 €/Wc Stockable Risque Faible Acceptable Coût 20 c€/kWh 0.5 €/Wc à 40 c€/kWh Sans CO2 Zéro déchet 07 08 09 10 11 12
  • 21. Le solaire : une multitude de solutions Photovoltaïque Thermique Thermodynamique Monocristallin Polycristallin Miroirs de Homojonction Fresnel Hétérojonction Miroirs paraboliques Couches minces Tour Organique solaire PV concentré
  • 22. Le Graal : la ‘’Sun Belt’’
  • 23. Q-C sola ells, ire, le dép c Et ose hampio d à so n Sola e quat n to allem r alle r Mille e ! Ap ur l a e b nd m r du son and de nnium, ès Sol ilan o aujo dépôt l'én erg un n quat , Sola u d 1 - 7:11 rst Des rd'hui e bila ie sola rième rhybrid sau. n. I i , 20 12 | al Fi au l do re a a spécia et 4/ di trib unal it êtr nnoncé liste -17/0 r mon s on RE leade de adm e off hi LA I % inis icia er SO re : le 0 trat lisé ai cie 3 res aut ur if Sol licen et ès jo de S olar tif lit es apr eine c fail t jour n pl est e ffe des oursui ire e ndi, c' ar, nie p ola lu ol lita ges se ur s Power First S es à La aissa secte un n, air gr s S éricai ux sol ucteur dé un . Aprè e am ea od 0 s ur en te autr p ann me pr 200 n rm n es iè e so tou ardi u dial d t deux nnonc de m n e a e ce er mo nces, tur i qu ferme gne. i lead hes m e, c la ema cou volum s et en All nt t en cieme ancfor n lice e de Fr usin
  • 24. Du matériau au système Mobilité solaire Systèmes électriques intelligents Systèmes photovoltaïques Certification modules, systèmes Modules solaires Cellules solaires Matériau silicium
  • 25. Eolien Eolien off-shore 15 c€/kWh 240 GW de puissance Disponible Pérenne installée dans le monde Mais, efficacité < 20% Stockable Zéro Risque Faible Acceptable Coût 8 c€/kWh Sans CO2 Zéro déchet
  • 26. Nucléaire Fukushima 11-03-11 Fission Disponible Pérenne 60 centrales en construction Stockable Zéro 50 pays ont ou veulent le Risque nucléaire Acceptabilité sociétale Faible Acceptable Coût 5 c€/kWh Il faut une gouvernance Zéro mondiale de la sûreté !!! Sans CO2 déchet
  • 27. Les générations de réacteurs nucléaires 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 2070 Gen 2 Gen 3 Gen 4 Disponibilité Durée de vie Consommation uranium Consommation uranium - 15% : 100 Extension de la durée de vie Production de déchets Production de déchets - 20% : 1000 Sûreté Sûreté + 20% + 20% Résistance à la prolifération Résistance à la prolifération 440 réacteurs dans le monde 58 réacteurs en France 78% de notre électricité
  • 28. Nucléaire Fusion On disait en 1980 : ‘’Ce sera prêt dans 50 ans...’’ Disponible Pérenne ‘’Je ne pense pas qu’on puisse extraire de l’énergie de l’atome’’ Albert Einstein 1933 Stockable Zéro Risque Faible Acceptable Coût ? c€/kWh Sans CO2 Zéro déchet
  • 29. ITER
  • 30. Nos forces Nucléaire Fission Fusion Stockage Solaire PV, CPV Batteries CSP Hydrogène Thermique Hydraulique Matériaux et technologies Biomasse Smart grids 2G 3G Efficacité énergétique Tertiaire Transport Industrie
  • 31. Electricité et hydrogène : des vecteurs ‘’propres’’ ? Non carbonée Carbonée Non carbonée Electrolyse HT 100% 67% (F:11%) 33% (F:89%) vaporeformage Hydrogène Electricité Applications industrielles
  • 32. Le stockage d’énergie MW 1000 Station Transfert Air Energie 100 comp Pompage 10 Batteries Hydrogène 1 heure 1 jour 1 mois 1 an
  • 33. Exemple : Batterie Lithium-ion Matériaux Électrodes Cellule Système batterie Module (250kg, 150 litres) Boîtier de Capteurs jonction Calculateur (BMS) Assemblage des modules Carter "Service plug"
  • 34. Des “Smart Grids” aux “Smart cities” ?
  • 35. a leur e en ch erdu st p du ite e ie pro n erg d e l’é 56 %
  • 36. KIC InnoEnergy SCIENCE Knowledge Market Fill the Gap Research stronger Foster the triangle together Technology Education
  • 37. Conclusion Économiser l’énergie En utilisant la technologie et l’éducation Trouver le meilleur compromis énergétique Optimiser les sources d’énergies en tenant compte des spécificités de chaque pays et des conditions économiques Utiliser toutes les énergies Le problème n’est pas de trouver la meilleure source d’énergie mais de les utiliser toutes pour satisfaire les besoins Amplifier les recherches Pour diminuer le coût de l’énergie, diminuer la consommation, augmenter les rendements et trouver des moyens plus efficaces et moins chers pour la stocker Mener des politiques publiques pertinentes Pas de Stop and Go, prise en compte de l’emploi, etc…
  • 38. Merci