Upload
elisabeth-teyssier
View
117
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
| Strategic thinking in sustainable energy
Bioénergie – Ange ou démon?
François Vuille
Présenté dans le cadre de l'Assemblée Générale de l'ADER
05/03/2010
Biomasse – La reine déchue
• Biomasse couvrait ~100% de nos besoins en énergie jusque vers ~1830
• Le bois a été notre principale source d'énergie primaire jusqu'en ~1910
• Part biomasse dans mix énergie primaire 10% aujourd’hui.
[Source: IEA]
La place de la biomasse aujourd'hui
3
Wood biomass87%
9%
4%
Bioenergy77%
Hydro15%
Other renewables8%
Agricultural crops & by-products
Municipal & industrial waste
• Depuis la révolution indutrielle, la part de biomasse n'a cessé de diminué pour atteindre 10% de notre mix énergétique primaire aujourd'hui.
• Très large écart type: 3% (OECD) – 22% (PED) - 90% (Népal)
• Regain d’intérêt pour la biomasse depuis 2000.
Qu’est ce que la bioénergie?
Bioénergie = énergie tirée de la biomasse
Biomasse = Matière organique d’origine végétale ou animale
4
Caractéristiques uniques de la biomasse
•est stockable
•a un coût
•est de nature physique et chimique variée
•peut produire divers services énergétiques
•renouvelable ≠ durable
Potentiel biomasse à l'horizon 2050
5
1500
1250
1000
World Technicalenergy biomass
demand potential(2050) (2050)
600
500 World energy demand (2008)
Sustainable biomasspotential (iv ) Crops w /o ex clusion
250 (2050)
200 Worldbiomassdemand
50 (2050) (i) Forestry andagriculture residues
Total world primary energy demand in 2050 in World Energy Assessment (600 - 1000 EJ/year).
EJ
/ Yea
r
World biomass
demand (2008)
(ii) Surplus forestry
(iii) Crops w ith ex clusion
(v ) Agricultural
productiv ity improv ement
• Contraintes sur la demande• Incertitude sur l’offre
Potentiel biomasse très incertain
6
Eau et surface nécessaire pour la production agricole
7
Source: UN-water 2007
Source: EarthTrends 2008
Potentiel biomasse par région et scénario
8
IEA Bioenergy Review - 2009
www.ieabioenergy.com
www.e4tech.com
9
E4tech – Consulting stratégique en énergie durable
• Consulting basé sur une compréhension des problématiques technologiques
• Expertise dans les secteurs bioenergy, fuel cells & hydrogen, photovoltaics, sustainable buildings, novel energy technologies.
• Excellente compréhension de l’ensemble des problématiques énergétiques
• Projet dans le monde entier
• 20 consultants, bureaux à Lausanne et Londres.
10
Fuel cells Energy storage
SustainableBuildings Bioenergy
SolarEnergy
NovelEnergy
11
Sélection de clients
Start-up companies
Product and process industries
Financial organisations
Research institutes
Organisations Governementales
International organisations
Energy companies and utilities
Technologies de conversion de la biomasse
• Situation a eu été simple pendant ... 2 million d’années:
Bois → Combustion → Chaleur
12
η < 5% -10% < η < 10% 80% < η < 90% 10% < η < 15%
Technologies de conversion de la biomasse
13
• Tout s’est complexifié en quelques décennies!
• Aujourd'hui, une gamme de technologies existent qui sont adaptées à la nature physique et chimique de la biomasse, ainsi qu'aux services énergétiques requis.
• 3 Classes de conversions: thermo-chimiques, physico-chimiques et biologiques.
Source: E4tech 2009
Quelle est la meilleure utilisation de la biomasse?
14
Besoin urgent de formation des décideurs
15
Source: Energies Renouvelables ,August 2007
• Approche globale de l'efficacité énergétique rarement considérée.
• Comparaison hasardeuse fréquente entre différentes utilisations finales.
• Non-prise en compte des différents objectifs et priorités politiques
Part de marché des différents services énergétiques
16
Commerce de la biomasse
17
Japan
ethanol pellets palm oil & agricultural residues
USA Japan
W. Europe
Brazil
E. Europe & CIS
South East Asia Ethanol Wood pellets Palm oil & agricultural residues
Canada
Source: Junginger and Faaij (2008)
Barrières et risques pour le déploiement de la bioénergie
18
Risques d'approvisionnement• Quantité• Qualité• Prix
Risques technologiques• Variabilité biomasse• Logistique• Economie d'échelle• Contamination• Emissions
Risques de marché• Compétitivité• Compétition• Législation• Confiance des investisseurs• Acceptabilité par ONG
Des risques et barrières au déploiement de la bioénergie se trouvent tout au long de la chaîne de valeur de la bioénergie et concerne tous les produits énergétiques finaux.
Risques environnementaux et sociaux
19
Potentiel de réduction des GES des biocarburants
20
Source: IEA 2009
Message principal
• Contribution de la Bioénergie à nos besoins énergétique peut être augmentée de manière substantielle
• L’utilisation de la biomasse peut apporter un nombre de bénéfices importants:• Réduction des émissions de gaz à effet de serre
• Développement socio-économique des zones rurales
• Sécurité énergétique
• Utilisation de résidus organiques
• Bénéfices environnementaux (reforestation, anti-érosion, filtrage, rétention, etc.)
• Mais le déploiement de la bioénergie pause des défis de important:• Compétition pour surface agricole et pour matière premières (ILUC, etc.)
• Technologie, logistiques et infrastructure
• Compétitivité
• Impact environnementaux potentiellement négatif (biodiversité, eau, etc.)
21
=> Messieurs les politiques, faites gaffe !!!!
22
Mange ton maïs !Y'a des millions de
voitures qui meurent de faim dans le monde !!!
Source: F. Vuille, based on pictures from Calvin & Hobbs cartoon
23
24
CommercialBasic & applied R&D Demonstration Early commercial
Biomass to heat only
Combustion
Gasification
Co-firing
Anaerobic Digestion (AD)
Biomass densification
IGFC3
Combustion(in boilers & stoves)
IGCC4,IGGT5
Gasification + Steam cycle
Combustion in ORC2
or Stirling engine
Microbialfuel cells
2-stage AD1-stage AD,Landfill gas
Indirectco-firing
Combustion+ Steam cycle
Directco-firing
Small-scalegasification
PelletizationPyrolysisTorrefaction
Biogas upgrading
Biomass densification techniques Biomass to heat only Biomass to power or CHP
Parallelco-firing
Bioenergy routes
1 Hydrothermal upgrading; 2 Organic Rankine cycle; 3 Integrated gasification fuel cell; 4/5 Integrated gasification combined cycle (CC) / gas turbine (GT)
HTU1
25
CommercialBasic & applied R&D Demonstration Early commercial
Diesel-type biofuels
Biomethane
Other fuels & additives
Hydrogen
Bioethanol
Biobutanol,Pyrolysis–based fuels
Biodiesel(by transesterification)
DME2 Methanol
Renewable diesel(by hydrogenation)
Ethanol from sugar & starch crops
Lignocellulosic ethanol
Biogas upgrading
Biodiesel from microalgae
Syndiesel(from gasification + FT1)
All other novel routes
Gasification with reforming
Biogas reforming
Novel fuels(e.g. furanics)
Gasification + methanation
Biofuels
Gaseous biofuelLiquid biofuel1 Fischer-Tropsch; 2 Dimethylether
26
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Sugarcane(Brazil, India,
Thailand)
Sugar beet(UK, Spain, Germany,
France)
Corn/maize(USA, China,
France, Hungary)
Wheat(UK, Spain)
Rapeseed(France,
Germany)
Palm(Indonesia, Malaysia)
Soybean(Brazil,
Argentina)
Soybean(USA)
Tallow(UK)
Prod
uctio
n co
st
US$/litre US$/GJ
BiodieselBioethanol
27
Biomass yield
28