Des impacts environnementaux varis Pollution chimique (rejets,
dchets) Pollution lumineuse Pollution sonore Pollution visuelle
Pollution par rayonnements Pollution thermique
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qui doivent sinscrire dans le cadre dun dveloppement durable
Capacit de notre gnration amliorer sa situation matrielle tout en
prservant le milieu pour que nos successeurs puissent en faire
autant.
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dveloppement durable - Prservation de lenvironnement global -
Croissance soutenable - Garantir laccs aux besoins vitaux (eau,
crales) - Organisation de la matrise et du partage des ressources
plantaires - Valorisation des ressources et des patrimoines locaux
- Priorit aux marchs des PVD - Impact socital - Sant publique,
ducation/ formation - Amnagement soutenable du territoire
(urbanisation, exode rurale) - Promotion de mode de vie durable
assurant la qualit de vie, la solidarit
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DE SACRO-SAINTS PRINCIPES NIMBY (Not In My Backyard) NIMBY (Not
In My Backyard) : pas dans mon jardin ! BANANA (Build Absolutely
Nothing Anywhere Near Anybody) : ne rien construire o que ce soit
proximit de quiconque Le principe de prcaution Le principe de
prcaution et le risque de ne rien faire
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Un accroissement prvisible de la demande nergtique
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Jean-Charles ABBE DEMOGRAPHIE La population crot de 3 milliards
dindividus tous les 50 ans ! le plus grave des problmes que le
monde ait jamais eu rsoudre. E.Pisani (Vive la rvolte)
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Urbanisation : 80% de la population en sites urbains !
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Lamlioration du niveau de vie et limpact sur la consommation
lectrique
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Consommations en nergie primaire par habitant (MTEP)
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Structure de la consommation France 2004 Monde2004
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Dans un contexte politique, gopolitique, conomique troubl et de
rarfaction des ressources, notamment en hydrocarbures,
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Ptrole : rserves identifies
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Prospective : production mondiale de ptrole
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et dindicateurs climatiques et environnementaux
proccupants
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CH 4 CO 2 T Variations au cours des millnaires 240 40 500
200
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Variations au cours des trois derniers sicles
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Variations des tempratures au cours des sicles
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Variations des concentrations en fluorocarbones
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mettant en cause un effet de serre, associ une pollution
gnralise
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Leffet de serre
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Pollution au dessus des lacs nord amricains
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Gaz constituants de l'air sec Volumes (en %) Azote (N 2 )78,09
Oxygne (O 2 )20,95 Dioxyde de carbone (CO 2 )0,035 Hydrogne (H 2
)5,0 10 -5 Ozone (O 3 )1,0 10 -6 Constituants de lair
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Constituant C (ppm) Valeur relative (effet radiatif) Gaz
carbonique801 Mthane0,856 Oxyde nitreux0,03280 0zone0,041200
CFC0,0035 000 SF 6 0,000 0116 000 Effets compars des diffrents
GES
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Les diffrents gaz effet de serre
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Origines des missions de CO 2
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Emissions de CO 2 dans lUE
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Emissions de CO 2 / habitant Kg quivalent CO2/habitant
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Origines des missions de CO 2
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Ozone Lozone (O 3 ) est gnr par laction des rayons UV sur
loxygne. Concentration, ordre de 8 ppm, la plus forte vers 35 kms
(ozone stratosphrique). Formation galement induite par les
manations des moteurs automobiles (ozone troposhrique 7 10 kms) qui
provoque irritation des yeux et des voies respiratoires. La
dgradation de la couche dozone implique une moindre filtration des
rayons UV avec des consquences importantes (brlures superficielles,
conjonctivites, cataractes, augmentation des cancers et
vieillissement de la peau, maladies du systme immunitaire, rduction
de la photosynthse : diminution des rendements et de la qualit des
cultures, disparition du plancton, premier maillon des chanes
alimentaires aquatiques... )
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Consquences actuelles et anticipes du rchauffement
climatique
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Augmentation des vagues de chaleur, priodes sches Recrudescence
de maladies infectieuses (paludisme, fivre jaune, encphalites
virales) Modifications des productions agricoles (famines)
Dplacement des isothermes de 150 500 kms lvation du niveau des
ocans (10 cm 1 m) Recrudescences de perturbations climatiques
majeures (temptes, cyclones, inondations, pisodes de pollution,..)
Modifications des cosystmes (montagne, ctiers) Impacts socitaux (
changements des ressources, de lenvironnement,..)
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Dviation du Gulf Stream
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Mieux apprhender les phnomnes physico chimiques dans
lenvironnement les volutions technologiques, conomiques, socitales
pour mieux modliser agir efficacement, anticiper, matriser et agir
efficacement, anticiper, matriser Ncessit dune recherche
inter-disciplinaire
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Quelles nergies face ces contraintes environnementales ?
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Le ptrole Facilit dutilisation Non renouvelable metteur CO 2
Ala go-politiques Forte variabilit des prix
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Emploi du ptrole
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Gaz Relativement abondant (Un peu) mieux rparti que le ptrole
Pollution moindre quavec ptrole et charbon (souffre, mtaux lourds,
particules) Moins de C/unit de masse et donc moins de CO 2 que le
ptrole (- 20%) et que le charbon (- 40 %) Mais : Contribue nanmoins
lmission de CO 2 Gaz naturel = mthane Non renouvelable puisement
rapide si consommation accrue fortement
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Rserves importantes (puisement estim 250 ans) et bien
distribues Polluant gaz carbonique, soufre, cendres
(radioactives)Ncessit - daugmenter les rendements - de piger les
polluants - de traiter les fumes Le Charbon
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Les diffrentes voies Chaudires charbon pulvris et traitement
des fumes Chaudires lit fluidis circulant Chaudires lit fluidis
sous pression Gazification intgre un cycle combin (cots trs
levs)
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nincite pas prconiser le parc de centrales au charbon en
France, sauf en cas dabandon du nuclaire. La mauvaise performance
du charbon en matire dmission de gaz carbonique nincite pas
prconiser le parc de centrales au charbon en France, sauf en cas
dabandon du nuclaire. Les centrales avec gazification intgre et
celles lit fluidis seront alors candidates Mission dvaluation
conomique
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Stockage du CO 2
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FISSION et REACTION EN CHAINE U 235 n Fragments de fission Le
nuclaire Raction en chane
Loi du 30 dcembre 1991 sur la gestion des dchets nuclaires
Trois axes dtudes : 1.Sparation, transmutation 2.Stockage en
formation gologique profonde 3.Conditionnement et entreposage de
longue dure en surface
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Les rserves duranium puisement prvisible : 50 ans Port 3000 ans
pour des surgnrateurs !
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Nouveaux racteurs EPRNouveaux racteurs EPR - Sret accrue -
Rendement amliore - Dure de vie prolonge - Dchets minimiss
(relatif) Racteurs hybridesRacteurs hybrides - Sret de
fonctionnement -Combustion de dchets 4me gnration, haute
temprature4me gnration, haute temprature FusionFusion (trs long
terme) : projet ITER
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Le racteur de fusion ITER Combustible inpuisable !!!
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Combustible Eau refroidissement Soufre (SO 2 ) Oxyde azote (NO
2 ) 27 tonnes. 2.3 millions de tonnes 1.5 million de tonnes Oxygne
3.4 milliards m 3 4.2 milliards m 3 0 950 millions m 3 Rejets
thermiques 1 100 millions m 3 Eau refroidissement : 4 mlliards de
kWh Eau refroidissement : 8 milliards de kWh Chemine : 2.4
milliards de kWh Chemine : 2.5 milliards de kWh Eau de
refroidissement + chemine : 12.3 milliards de kWh Activit 4.10 7 Bq
4.10 9 Bq 4.10 14 Bq Dchets solides ngligeable 250 000 tonnes
Dchets haute activit : 14 m 3 0 Gaz carbonique 3 milliards m 3 2.4
milliards m 3 91 000 tonnes 41 000 tonnes 0 3.1 millions m 3 9.6
millions m 3 0 FuelCharbonNuclaire 720 millions m 3
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Les nergies renouvelables
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HYDROLECTICIT de la production lectrique GRANDE HYDROLECTRICIT
Barrages et lacs de montagne (Mont Cenis : 600 GWh/an) Barrages sur
fleuve (Rhin : 700 GWh/ an) Usine marmotrice (Rance : 600 GWh/an -
Consommation agglomration Rennes) 90 % des sites potentiels quips
PETITE HYDROLECTRICIT ( 8 MW) 1 500 petites centrales (PCH) 7,5
TWh/an soit 6% production nationale Potentialit : 5 TWh/ an
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Patrimoine naturel trs riche Potentiel acceptable : sur terre :
70 TWh/ an offshore : 230 TWh/ an (consommations UE, 1900 Twh/an,
et France, 400 Twh/ an) France : EOLE 2005 Dmontrer la comptitivit
olien Offrir des industriels une vitrine technologique juillet 96 :
50 MW mars 98 : 100 MW 2005 : 250 500 MW olien
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Dsavantages FORTE VARIABILIT Heure (passages nuageux) Journe
(cycle diurne) Semaines, mois (squences climatiques) Anne (cycle
saisons) RENDEMENTS DE CAPTAGE LIMITS ET FORT VARIABLES
APPLICATIONS DOMESTIQUES, PEU COMPATIBLES AVEC APPLICATIONS
INDUSTRIELLES olien
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Pas de puissance garantie (systmes coupls) Puissance instantane
fonction de la vitesse du vent [P=f(v 3 )] Grande dilution dans
lespace : 1 TWh/ an : 25 65 km 2 ( 1% espace rellement occup)
Aspect visuel et bruit
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PaysPuissance Installe (MWh) 2001 2002 Production 2002 (TWh)
Equivalent heures pleine puissance (sur 8 760 h/an) Allemagne8
75012 00019,41 870 Espagne3 3374 8307,61 875 Danemark2 4172 8895,92
230 Italie6977851,52 000 R.U4745521,52 884 Total EU17 25023
05939,771 973 2 000/ 8 760 = 22 % quivalent temps plein olien :
puissance installe et production effective France (1 er semestre
2006) : 150 parcs, 1 050 machines, P inst : 1 000 MW
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Densit de puissance nominale installe dans un champ d'oliennes
situ dans une zone favorable : 10 MW par km2, soit une production
annuelle : 20 GW.h par km2, quelque soit la taille des oliennes
concernes Production franaise d'lectricit en 1997 : 506 TW.h
surface (favorable) quiper de 506.000 20 = 25.000 km2, soit environ
5% du territoire mtropolitain, ce qui reprsente peu prs la
superficie actuellement occupe par les villes, les routes et les
parkings ! Les villes dvorent les campagnes : lquivalent dun
dpartement aval tous les 10 ans ! Problme majeur : stockage de
lnergie olien : Questions de surface
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Avantages Avantages : durable abondant propre (sauf intgrer
llaboration du Si) sr gratuit dcentralis universel Solaire
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La production franaise d'lectricit 2002 : 550 TW.h ; La
production annuelle d'un panneau solaire photovoltaque : 100 kWh /
m2 5 000 km 2 de panneaux solaires pour assurer la production
dlectricit en France (1% du territoire), ie couvrir la moiti des
toits, ce qui parat tout fait concevable. Problme majeur le
stockage de lnergie Solaire Photovoltaque Thermique Technique
simple et prouve Mise en uvre aise Coupl avec une isolation
thermique des logements de bonne qualit, le recours au solaire
thermique pourrait couvrir 25 % de la consommation nergtique !
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Hydraulique4 Nuclaire6 olien3 22 Photovoltaque60 150 Cycle
combin427 Gaz naturel (TAC pointe)883 Fuel891 Charbon978 missions
compares de CO 2 en g/kWh lectrique (analyse du cycle de vie)
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Jean-Charles ABBEnergies pour demain Une grande variabilit de
la demande (journe, anne) COURBE DE CHARGE/ JOURNEE Comment ajuster
une production purement alatoire la demande Centrales gaz ou fuel
gaz effets de serre
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Problme essentielProblme essentiel pour - nergie intermittente
(olien, solaire) - amnager les fluctuations production et demande
SolutionsSolutions - hydrolectricit - compression de gaz - volants
(sustentation magntique) - hydrogne Stockage de lnergie
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Production simultane, partir dune seule source dnergie
primaire, dnergie mcanique et de chaleur. Dans une majorit de cas,
lnergie mcanique est convertie en lectricit par un alternateur et
la chaleur est utilise pour satisfaire des besoins thermiques de
procds industriels et/ou de chauffage Cognration
CaractristiquesCaractristiques - abondant - nergtique - non
polluant ProductionProduction - dissociation lectrolytique,
photochimique de leau - cycles oxydorduction ou thermochimiques
Distribution et stockageDistribution et stockage - hydrognoduc,
rserves souterraines - hydrures mtalliques (LaNi 5 ) Hydrogne
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Pile combustible
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Biomasse Transformation en nergie ou en matire nergtique de la
biomasse Bois Produits de lagriculture Dchets urbains
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Biomasse Trois filires Chimiques Chimiques Hydrolyse : thanol
Liqufaction : carburants Biologiques : micro-organismes Biologiques
: micro-organismes Production directe mthane, thanol Fermentation
mthanique (biogaz) Thermochimiques Thermochimiques Production de
chaleur
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Biogaz PROCHE PARENT DU GAZ NATUREL FOSSILE Production Actuelle
: 15 ktep/ an Potentielle : 3 Mtep/ an Origines Stations purations
urbaines purations industries Dchets Digesteurs agricoles
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Biocarburants Olagineux Colza, Tournesol Alcools (Bl,
betterave, canne) Mthane (biogaz) (Fermentation) Huile pure Diesel
EMVH (Ester) 5 30% dans diesel Alcools purs modifs des moteurs ETBE
et MTBE (Ethyl,Mthyl) Tertio Butyl Ether) Sous produits : tourteaux
(alimentation animale) Sous produits : glycrine (chimie) ETBE et
MTBE (Ethyl,Mthyl) Tertio Butyl Ether) Utilisation directe EMVH :
Ester Mthylique dhuile vgtale Sous produits : drches (bl), vinasses
(betteraves)
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FilireCultureTcarb / HaTep/T% territoire % terres cultives
HuileColza1.37 0.87 166 104 232 365 HuileTournesol1.06 0.77 186 118
300 413 EthanolBetterave5.78 0.76 0.6923 120 80 420 EthanolBl2.55
0.04 0.6952 2700 183 9400 Source : DIDEM/ ADEME En noir : surface
bruteEn rouge : surfaces pondres (nettes) Les villes dvorent la
campagne : lquivalent dun dpartement aval tous les 10 ans ! Surface
mobiliser pour remplacer le ptrole dans les transports (50
Mtep)
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un kilo de mas 300 litres deau 6 l de carburant / 100 Kms (8 l
de bio-carburant) 5 000 litres deau/ 100 kms ! Voiture au
biocarburant ou eau ?
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Lalimentation est aussi une arme La France risque de devoir
importer de la nourriture, sur une plante au climat de plus en plus
imprvisible et o le volume des rcoltes variera fortement dune anne
sur lautre (rcolte catastrophique de crales en Australie, due un t
torride 2006). Les nouveaux conflits sont nos portes. Regardons la
rcente crise de la galette de mas, aliment de base au Mexique, due
la rorientation de la rcolte de mas nord-amricain vers la
production de biocarburant thanol Demain, il faudra nourrir, sur la
plante, 9 milliards dhabitants, partir de nos rares terres
agricoles toujours plus menaces par lurbanisation et lrosion? Et,
en plus, y produire des quantits trs importantes de biocarburants,
le tout avec moins deau, une nergie hors de prix et des risques
sanitaires accrus. Larme alimentaire pourrait devenir beaucoup plus
importante que par le pass. Bruno Parmentier (Nourrir
lhumanit)
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Jean-Charles ABBEnergies pour demain Extraction de lnergie
thermique accumule dans le sous sol Haute temprature (> 150
C)Haute temprature (> 150 C) Moyenne temprature (90/150
C)Moyenne temprature (90/150 C) (lectricit, chauffage collectif)
Basse temprature (30/90 C)Basse temprature (30/90 C) (chauffage
collectif) Trs basse temprature (