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2015 Nicolas Wattiez sauvonsleclimat.org 01/07/2015 Avantages et inconvénients

2015 Nicolas Wattiez sauvonsleclimat.org 01/07/2015 Avantages et inconvénients des diverses énergies décarbonées dans la lutte contre le changement climatique : quelles sont vos propositions pour les combiner efficacement ? Introduction Par définition les énergies décarbonées n’émettent pas de dioxyde de carbone1. Cependant, cette définition est inexacte. En effet, toutes les énergies émettent à un moment donné du carbone dans leur cycle (production des éléments nécessaire à l’extraction ou à l’utilisation de l’énergie). En fait le terme décarboné provient du fait qu’aucun CO2 n’est émis durant la phase de production d’énergie. On retrouve donc dans cette définition l’ensemble des énergies dites renouvelables ainsi que l’énergie nucléaire. Dans ce dossier nous nous interrogerons sur les avantages et inconvénients des différentes énergies décarbonées dans la lutte contre le réchauffement climatique et aux possibilités d’intégrations pour une utilisation performante. Nous passerons, dans un premier temps, en revue l’ensemble des énergies décarbonées définis par le gouvernement français2 à savoir : les biocarburants, la biomasse énergie, l’éolien, les énergies marines renouvelables, la géothermie, l’hydroélectricité, l’énergie photovoltaïque et solaire thermodynamique (l’ensemble des technologies utilisant le soleil) et le nucléaire. Ensuite nous établirons des propositions pour leur utilisation permettant de lutter contre le réchauffement climatique. Présentation de l’ensemble des énergies décarbonées (Voir bibliographie pour la justification des informations) Les biocarburants Par définition les biocarburants sont des carburants issus de la biomasse, c’est-à-dire obtenu à partir d’une matière première végétale, animale ou de déchets3. L’utilisation des biocarburants est donc une utilisation de la biomasse. Cependant nous les différencions de l’utilisation de la biomasse pour produire de l’électricité dans ce dossier. Principe Dans les filières classiques les biocarburants sont produits de différentes façons : Nous avons les biocarburants de 1ère génération. Ils utilisent l’huile végétale brute. Nous avons les carburants de 2nde génération qui utilisent la biomasse lignocellulosique pour produire le carburant c’est-à-dire les parties non-alimentaire des plantes. Enfin nous parlons aujourd’hui de carburants de troisième génération qui est le but de plusieurs projets de recherches. Le principe est l’utilisation de microorganismes comme les algues qui sont capables de produire naturellement des molécules à fortes valeur énergétique pouvant être utilisées pour la synthèse de biocarburants. 1 http://www.connaissancedesenergies.org/on-peut-parler-indifferemment-d-energie-renouvelable-ou- decarbonee-130313 2 Ministère de l’écologie, du développement durable et de l’énergie, rapports sur l’industrie des énergies décarbonées, 2011 3 Biocarburant.com Avantages  Les biocarburants sont moins chers que l’essence et les combustibles fossiles ;  Les ressources utilisées sont considérées comme renouvelables ;  Les biocarburants sont biodégradables ;  Le carbone résultant de l’utilisation des biocarburants provient de ce que les plantes ont récupéré durant leur vie via photosynthèse. Il n’y a pas ajout dans l’atmosphère de CO2 supplémentaire ;  Stimulation économique. La production locale et la non dépendance aux importations de pétrole promet la création d’emplois et de marchés. Inconvénients Le principal inconvénient avec les biocarburants de la 1ère génération est la compétition indirecte des ressources agricoles. En effet, l’ensemble des céréales utilisées pour la production des huiles ne sont pas utilisés pour nourrir les populations provoquant une flambée des prix des denrées alimentaires. Cet inconvénient tend à être supprimé avec l’utilisation particulière des plantes (2nde génération) qui évite les conflits d’usage. Cependant la transition vers une production industrielle n’est pas encore atteinte et la question se pose sur le bilan environnemental par rapport aux carburants fossiles. Nous rencontrons aussi les problèmes suivants :  Rendement énergétique plus faible que les carburants classiques  Investissement financier important ;  Utilisation de grandes quantités d’eau pour la production ; Maturité technologique Au niveau de la maturité technologique, comme nous l’avons mentionné, la production de biocarburants 1ère génération est maîtrisée mais son usage porte à caution. Les recherches sur les biocarburants de 2nd génération sont suffisamment avancées pour estimer une production industrielle dans les prochaines années. La 3ème génération quant à elle n’en est qu’au début des recherches. Ce tableau issu de l’article publié à Sciences Eaux et territoires4 résume l’ensemble de la thématique. 4 Benoist, va, de Steene, Broust, Helias, Enjeux environnementaux du développement des biocarburants liquides pour le transport, Sciences Eaux & Territoires, 2012 Cette énergie décarbonnée étant à part par rapport aux autres (pas de production électrique) elle ne sera plus mentionnée pour la suite du dossier. Pour résumer, son utilisation possible dans la lutte contre le réchauffement climatique est liée à son développement qui sera pertinent quand les biocarburants de 2nde génération pourront être produits au stade industriel car ils offrent une sérieuse alternative à l’utilisation de pétrole sans apporter de concurrence avec des besoins fondamentaux comme la production de nourriture. La biomasse énergie La biomasse au niveau énergétique désigne l'ensemble des matières organiques d'origine végétale (algues incluses), animale ou fongique (champignons) pouvant devenir source d'énergie par combustion (ex : bois énergie), après méthanisation (biogaz) ou après de nouvelles transformations chimiques5. Principe La combustion de matières organiques végétales ou animales permet de dégager un pouvoir calorifique utilisé pour produire de l’électricité ou de la chaleur6. La méthanisation est une technologie basée sur la dégradation par des micro-organismes de la matière organique, en conditions contrôlées et en l’absence d’oxygène7. Cela permet la production de biogaz. On récupère donc la chaleur qui sera directement réinjecté ou transformé en électricité. Maturité technologique Technologie parfaitement maîtrisée. Les recherches se situent sur les sujets suivants 8 (citation de l’IRSTA):  "caractérisation des déchets et prétraitement  développement et optimisation des procédés de méthanisation  valorisation des digestats, résidus solides ou liquides issus du procédé de méthanisation et extraction/récupération des nutriments (azote et phosphore)  optimisation de l'insertion territoriale de la méthanisation (identification et cartographie des ressources disponibles sur le territoire, analyse systémique des territoires, ...)  identification et la cartographie des ressources disponibles sur le territoire  mesure des impacts environnementaux des filières de méthanisation et évaluation des performances environnementales" L’éolien Principe L’énergie éolienne est l’énergie du vent dont la force motrice est utilisée dans le déplacement de voiliers et autres véhicules ou transformée au moyen d’un dispositif aérogénérateur comme une éolienne ou dans un moulin à vent en une énergie diversement utilisable. C'est une des formes d'énergie renouvelable9. 5 Biomasse (énergie), Wikipédia 6 Biomasse, la deuxième source d’énergie renouvelable au monde, edf.fr 7 Ademe, la méthanisation, fiche technique, 2015 8 Irstea, la recherche sur le terrain de la méthanisation, 2015 9 Energie éolienne, Wikipédia Maturité technologique Les recherches dans l’éolien s’effectuent a niveau du rendement ou de la forme et sur le développement de l’éolien en mer. Les énergies marines renouvelable Principe Utiliser l’énergie marine (les courants et la marée) pour produire de l’électricité. Elles incluent10 :  l'énergie marémotrice, due aux mouvements de flux et de reflux des marées  l'énergie hydrolienne, exploitant les courants marins  l'énergie houlomotrice, produite par le mouvement des vagues  l'énergie thermique des mers, exploitant les gradients de température entre les eaux de surface et les eaux profondes  l'énergie osmotique, basée sur les différences de salinité des eaux douces et salées  l'éolien off-shore, éolien situé en mer sur des plateformes ancrées ou flottantes.  l'énergie de la biomasse marine Maturité technologique Cette technologie est très récente. Elle est au cœur de nombreux projets de recherches. La géothermie Principe Exploitation de la chaleur stockée dans les sous-sols de la terre. Permet de produire de l’électricité ou d’utiliser la chaleur. Maturité technologique Technologie maîtrisé mais développement faible. L’hydroélectricité Principe L'énergie hydroélectrique, ou hydroélectricité, est une énergie électrique renouvelable obtenue par conversion de l'énergie hydraulique11. Maturité technologique Technologie parfaitement maîtrisée Photovoltaïque solaire et solaire thermodynamique Principe Récupérer l’énergie du soleil (rayonnement solaire pour photovoltaïque, chaleur pour solaire thermodynamique) pour la transformer en électricité ou chaleur. 10 Energies marines, Wikipédia 11 Energie hydroélectrique, Wikipédia Maturité technologique Les recherches sur cette technologie s’effectuent sur les rendements des panneaux, le stockage de l’énergie, la diminution des coûts. Le nucléaire Principe De l’électricité est produite à partir de la chaleur dégagée lors des réactions de fissions nucléaires. Maturité technologique Technologie mature au niveau de la fission. Les pistes de recherche concernent la fusion nucléaire, la réutilisation des déchets dans le cycle de combustion (Mox), l’augmentation du rendement. Les différents avantages et inconvénients de chaque type de production d’énergie est résumé dans l’annexe 1. Propositions d’utilisation des énergies décarbonées (Remarque : l’utilisation des biocarburants a déjà été développée.) Intégration des énergies décarbonées dans le réseau électrique (excepté pour le nucléaire) Les deux problèmes majeurs relatifs à l’intégration des énergies renouvelables dans le réseau électrique sont l’intermittence des énergies et la dépendance du lieu qui conduit à ne décentralisation de la production électrique (milieux ensoleillé pour le photovoltaïque, milieu marin pour les énergies marines…). En effet, le réseau électrique conventionnel doit s’adapter pour incorporer des systèmes d’exploitation avec les énergies renouvelables. De par leur intermittence, il faut absolument coupler les énergies renouvelables avec des productions d’énergie plus classique. Devant être capable de répondre aux besoins des consommateurs à tout instant, il faut assurer une distribution de l’énergie constante. Donc si un système éolien, par exemple, s’arrête de fonctionner (trop ou pas assez de vents), une centrale à fioul est prête à tout uploads/Industriel/ avantages-et-inconvenients-energies-renouvelables.pdf