RÉUSSIR LA TRANSITION
 

Ce site essaye d'analyser l'impact de l'énergie et de sa production sur le développement.
L'auteur de ce site se considère comme prônant l'écologie, bien qu'il soit favorable à l'énergie nucléaire.
La justification de ce point de vue est l'un des sujets abordés dans ce site.

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Contexte de la stratégie énergétique

Le Monde est fini et notre développement a pris il y a plus d'un siècle une allure exponentielle. Pour conduire ce développement nous avons utilisé les ressources gratuites que la nature mettait à notre disposition. Il se trouve que notre développement consiste principalement à transformer la nature pour améliorer la satisfaction de nos besoins vitaux, puis de notre confort, puis de nos loisirs. Or ce qui permet les transformations c'est l'énergie.

La Terre reçoit beaucoup d'énergie du Soleil et c'est ce qui explique qu'il y règne des conditions favorables à la vie en général et à la vie humaine en particulier. Une partie de cette énergie peut être captée par l'homme : il y a d'abord la nourriture et la biomasse puis les éléments naturels comme le vent, le soleil, les marées, la géothermie qui peuvent tous être à l'origine d'une forme d'énergie renouvelable.

Mais ces énergies bien que considérables sont diffuses et difficiles à capter. Ce qui a permis au développement d'entamer sa croissance exponentielle, c'est l'utilisation des énergies fossiles qui sont plus concentrées.

 

http://www.observateurocde.org/news/fullstory.php/aid/1672/L%92%E9nergie_au_XXI%E8me_si%E8cle_:_quelques_pistes_de_r%E9flexion.html

Seulement le Monde est fini et par conséquent le stock des énergies fossiles, qui ne se renouvelle pas aux échelles de temps humaines, est également fini. Et nous commençons à nous inquiéter de ce qui va se passer lorsque le stock va être épuisé.

En fait nous avons plusieurs problèmes : 
  • d'abord le stock d'énergie fossile est fini et nous le consommons de plus en plus rapidement,
  • ensuite l'atmosphère de la Terre ne peut pas supporter que nous jettions sous forme de gaz carbonique tout le stock de carbone qui nous est accessible mais seulement la moitié,
  • enfin pour ce qui est des carburants liquides naturels, la croissance de leur consommation est terminée ou presque et la décroissance doit être gérée dans l'urgence.
Sur ce site nous essayons d'examiner la situation, pour justifier et approfondir les affirmations qui précèdent, et nous voulons montrer concrètement comment dans le cas de la France nous pourrions gérer la situation. Cette limitation au cas de la France est expliquée dans la page de bienvenue.

Mise en œuvre d'une stratégie énergétique 

Compte tenu de ces trois problèmes, il est nécessaire de gérer le court terme sans compromettre la résolution complète des conséquences négatives des trois facteurs exposés dans l'introduction. Nous proposons donc de réduire d'abord la consommation de combustible fossile liquide qui servent à la mobilité, et de traiter ensuite le cas des énergies consommées dans les structures fixes. "Ensuite" signifie seulement "avec une priorité moindre" car les actions seront le plus souvent parallèles.

Du fait de la densité d'énergie nécessaire, le problème de la mobilité ne peut être résolu de manière non exotique que par des carburants liquides. Or ce sont les carburants liquides qui vont manquer en premier.

L'idée est de produire des carburants de synthèse en utilisant la biomasse, avec des apports  d'énergie extérieurs, pour augmenter le rendement à l'hectare du carburant produit. L'énergie extérieure doit être sans carbone et les quantités à produire impliquent une utilisation prépondérante de l'énergie nucléaire. Une variante de cette idée consiste à produire le combustible liquide directement à partir du gaz carbonique de l'air. Dans la suite nous examinerons la solution utilisant la biomasse mais en gardant à l'esprit que nous pouvons substituer ou compléter le combustible ainsi produit par du combustible produit directement à partir du gaz carbonique et de l'énergie nucléaire.

La stratégie proposée pour limiter la dépendance aux énergies fossiles repose sur deux facteurs qui sont l'énergie nucléaire et la biomasse. Ces deux facteurs existent déjà en quantité excédentaire significative :
  • La France exporte 15% de sa production électrique à laquelle nous pouvons rajouter 3% de disponibilité non utilisée,
  • Les déchets du bois ne sont pas tous valorisés.
Ce sont des circonstances heureuses qui peuvent raccourcir les délais de mise en œuvre des solutions. Les travaux à réaliser comportent la mise au point de procédés et une industrialisation de ces procédés.

La mise au point de procédés utilisant la partie ligneuse de la plante est en cours au CEA/Grenoble qui teste des procédés court terme sans apport d'énergie extérieure et des procédés plus long terme avec de tels apports.

L'industrialisation à grande échelle de ces procédés est un grand défi ainsi que la distribution des produits sur tout le territoire. Mais ce défi est sans doute plus facile à tenir que celui qui consisterait à généraliser l'emploi de l'hydrogène pur, tout en étant à peu près équivalent sur le plan du résultat final, en termes de limitation des rejets de CO2.

Pour ce qui concerne la production de la biomasse, le problème est organisationnel. Il faut rendre le marché viable et attractif et pour cela optimiser le type de biomasse à produire, les emplacements à utiliser au regard des transports et des qualités des terrains.

Pour ce qui concerne l'énergie nucléaire il faut augmenter la production de l'ordre de 40 %. Cela ne poserait pas de problème si la France était la seule à suivre cette voie. Sinon il faut rendre le nucléaire durable c'est à dire ne pas se contenter de " brûler " uniquement l'U235. Cela implique de relancer une filière de type surgénérateur sans doute refroidie au gaz. Mais la relance de cette filière n'est pas d'une grande urgence tant que le nucléaire reste mondialement peu développé.

Il manque la volonté et la coordination de toutes ces filières afin de réaliser l'objectif dans des délais écourtés par rapport au cours naturel des développements.
 
Promouvoir la biomasse   
 
Des procédés existent pour transformer la biomasse en carburant synthétique. Outre le coût qui est plus élevé qu'en utilisant du charbon, la transformation de la biomasse présente l'inconvénient de mobiliser des surfaces importantes pour sa production.

Nous pouvons améliorer la situation de deux manières:
  • Mettre au point des procédés qui utilisent toute la plante (y compris les parties ligneuses) pour produire des combustibles de synthèse.
  • Utiliser pour la transformation une source de chaleur extérieure (électricité nucléaire).
La première mesure est nouvelle car elle ne se limite pas à exploiter seulement les sucres ou les huiles mais toute la plante. Elle permet de doubler la quantité de matière utilisable par unité de surface pour produire du carburant, et autorise l'utilisation de terre de faible valeur agricole.

La deuxième mesure permet de tripler la quantité de carburant produite par unité de matière utilisée. Cette mesure revient à "hydrogéner" le carbone en utilisant de l'énergie nucléaire, nous avons donc une méthode pratique pour brûler de l'hydrogène en plus du carbone qui a été extrait de la biomasse. Cela n’est possible qu’en construisant des centrales nucléaires supplémentaires.

L'ensemble de ces deux mesures permettrait de produire une part significative du combustible dont la France a besoin pour alimenter ses transports routiers.

Pour donner ses chances à la filière du point de vue du coût, il faudrait une taxe "écologique" sur le carbone d'origine fossile. Une telle taxe peut être calculée pour rendre la biomasse aussi attractive que le charbon ou elle peut être encore beaucoup plus importante, et être associée à des réductions des impôts plus traditionnels, comme par exemple les cotisations sociales, car il vaut mieux taxer le carbone que le travail.

Optimiser l'utilisation de la biomasse   
 
La raison première qui justifie l’utilisation des combustibles fossiles pour le transport est que c’est la façon la plus efficace de stocker l’énergie. Le tableau synthétise l’efficacité du stockage sous la forme du coefficient multiplicateur qu’il faut appliquer au pétrole pour stocker la même quantité d’énergie que lui.
 
 
Il faut de plus rappeler que pour le charbon, le bois et la paille séchée, l’extraction de l’énergie est plus difficile que pour le pétrole, ce qui alourdirait encore le véhicule qui l’utiliserait.

Les énergies fossiles ont un avantage aussi pour leur production qui se mesure par la densité de puissance par m2 de sol mobilisé par les installations. Il faut compter un rapport 100 entre la surface nécessaire pour produire de l’énergie sous forme de biomasse et celle nécessaire pour extraire et traiter le pétrole.

Ce lien permet d'approfondir ces données :


http://www.manicore.com/documentation/stockage.html


Puisque le carburant est encore ce qu’il y a de mieux pour stocker l’énergie, il est vraisemblable que nous produirons du carburant de synthèse pour remplacer le pétrole lorsqu’il sera épuisé. Pour ma part il me semble qu’il faudrait incorporer de l’énergie « externe » à de la biomasse pour produire un tel carburant (séchage, hydrogénation, etc..) laquelle énergie devant minimiser les rejets de CO2 comme c’est le cas avec l’énergie nucléaire. Avec cette approche la densité énergétique de la biomasse serait améliorée dans un rapport 5.


Impact des rendements
   
Pour rendre justice aux énergies alternatives qui pourraient être utilisée dans les transports, il faut tenir compte des rendements qui sont possibles avec chacune d’entre elles. Le tableau qui synthétise l’efficacité du stockage est alors modifié comme suit :
 

Il faut enfin préciser que c’est la masse des bouteilles qui explique le coefficient appliqué à l’hydrogène comprimé.



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