OBJECTIFS DU COURS ENR

1

• Connaître les grandes lignes de la politique énergétique en France

• Aborder chaque ENR de manière générale avec un focus sur le résidentiel-tertiaire

VIDÉOS CONSEILLÉES POUR ALLER PLUS LOIN (À VOIR SUR YOUTUBE)

2

22 h de cours de Jean-Marc JANCOVICI aux mines Paristech + multiples conférences Conférence de Pablo SERVIGNE : un avenir sans pétrole ? Interview de Jean-Baptiste FRESSOZ : transition piège à con ? Aurélien Barrau, Quand la Science appelle à l'aide pour l'humanité ?

3

POLITIQUES ÉNERGÉTIQUES ET ÉNERGIES RENOUVELABLES

P R É S E N TAT I O N : S Y LVA I N . D E L E N C LO S @ U N I V - L I T TO R A L . F R

TEST DES BOITIERS DE VOTE

1. Je suis un garçon

2. Je suis une fille

3. Je ne sais pas

4

Je su

is un ga

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pas

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ENTRER LE TEXTE DE LA QUESTION

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3. Je valide cette réponse

5

1. 2. 3.

0%0%0%

AU SOMMAIRE

• Contexte énergétique

• Politiques énergétiques

• L’intégration des énergies renouvelables dans l’habitat

• Autres installations EnR

6

CONTEXTE ÉNERGÉTIQUE

7

ÉNERGIE : DE QUOI PARLE-T-ON ?

• Énergie = grandeur physique qui permet de caractériser un changement d’état dans un système.

• En gros, l’énergie c’est ce qui permet de faire tourner des machines.

• Ca se mesure en joules (J) dans le SI.

• Mais plutôt en Wh, kWh, MWh, GWh et TWh dans ce cours

• Et aussi en tep (tonne équivalent pétrole)

8

PUISSANCE ET ÉNERGIE : QUELQUES ORDRES DE GRANDEURS

• 1 paire de bras = 10 W

• 1 paire de jambes = 100 W

• 1 mixer = 500 W soit 50 paires de bras

• 1 tracteur ~ 100 kW = 1000 paires de jambes

• 1 L de pétrole = 11,6 kWh = 116 h de marche !

• 1 mL de pétrole = électricité produite par une éolienne recevant 50 m3 de vent à 80 km/h

• 1 g d’uranium = 1 t de pétrole

• 1 français consomme env. 47 000 kWh (tout compris)

9

PLUS D’ÉNERGIE = PLUS DE CONFORT

10

↗ énergie

vacances

↗ travail dans les services, l’industrie et le bâtiment

Loisirs

↗ rendements et surfaces cultivées

↗ besoins du particulier = ↗ Augmentation de la consommation énergétique pour satisfaire ces besoins= ↗ Augmentation des flux physiques= ↗ Augmentation de l’activité = ↗ Augmentation du PIB

QUELLE ÉQUATION FAUT-IL RÉSOUDRE ?

11

Compétitivité industrielle

sécurité d’approvisionn

ement énergétique

préservation du pouvoir

d’achat

Lutter efficacement contre le réchauffement climatique

Géopolitique

Environnement Economie

Technologie

Société

Décisions nationales

Décisions locales

Décisions internationales

ÉVOLUTION DES BESOINS ÉNERGÉTIQUES

Évolution démographique depuis le néolithique (découverte de l’agriculture). Source : Musée de l’Homme

Premier changement d’ordre de grandeur : le nombre d’habitants sur Terre

12

ÉVOLUTION DES BESOINS ÉNERGÉTIQUES

Deuxième changement d’ordre de grandeur : L’énergie par personne

Consommation d’énergie primaire hors biomasse en tep par habitant. Source : J.M. Jancovici

30 glorieuses : énergie par pers. x 3 en 30 ans !

13

ÉVOLUTION DES BESOINS ÉNERGÉTIQUES

=

Diminution (trop) rapide des ressources à notre disposition

+

14

PARMI CES ÉNERGIES PRIMAIRES, QUELLES SONT CELLES QUI SONT RENOUVELABLES ?

1. Le vent

2. La géothermie

3. Le charbon

4. Le gaz

5. Le soleil

6. La biomasse

7. Le pétrole

8. L’eau

9. L’uranium 15 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

0 0 0 0 00000

LES ÉNERGIES PRIMAIRES

16

QUELLE PART REPRÉSENTENT LES ÉNERGIES FOSSILES DANS LA CONSOMMATION MONDIALE D’ÉNERGIE PRIMAIRE ?

1. Environ 30%

2. Environ 50%

3. Environ 70%

4. Environ 80%

5. Environ 90%

17

Environ 3

0%

Environ 5

0%

Environ 7

0%

Environ 8

0%

Environ 9

0%

0 0 000

LES ÉNERGIES PRIMAIRES DANS LE MONDE EN 2018

Connaissance des Énergies, d’après AIE

LA TRANSITION ÉNERGÉTIQUE N’A JAMAIS EXISTÉ JUSQU’À PRÉSENT !

Bois

Charbon

Pétrole

Gaz

Hydraulique

Nucléaire

ENR

Evolution de la consommation d’énergie primaire (par personne) depuis 1860

CLASSEZ LES CONSOMMATIONS D’ÉNERGIE PRIMAIRES EN FRANCE PAR ORDRE DÉCROISSANT

1. Charbon

2. Produits pétroliers

3. Nucléaire

4. Énergies renouvelables

5. Gaz

20

Charbon

Produits

pétro

liers

Nucléaire

Énergie

s renouvela

bles

Gaz

0 0 000

CONSOMMATION D’ÉNERGIES PRIMAIRES EN FRANCE EN 2017

21

EN FRANCE, QUELLE EST LA PREMIÈRE SOURCE D’ÉNERGIE RENOUVELABLE ?

A. Le soleil

B. La biomasse

C. Le vent

D. La géothermie

E. L’eau

22

Le so

leil

La b

iom

asse

Le vent

La géoth

ermie

L’eau

0 0 000

PRODUCTION PRIMAIRE D’ÉNERGIES RENOUVELABLES PAR FILIÈRE EN 2017 EN FRANCE

23

CONCLUSION SUR LES ÉNERGIES PRIMAIRES

81% de la consommation = énergies fossiles (stocks) - Doublement de la consommation tous les 35 ans - Ressources épuisées à court (moyen ?) terme

- Emission de gaz à effet de serre (GES)

DANS LA LISTE CI-DESSOUS, QUELS SONT LES GAZ À EFFET DE SERRE ?

1. Le monoxyde de carbone

2. Le dioxyde de carbone

3. L’hexafluorure de soufre

4. Le méthane

5. Le protoxyde d’azote

6. L’azote

7. Le salbutamol

25 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

0 0 0 0000

L’EFFET DE SERRE

26

L’EFFET DE SERRE

27

Gaz à effet de serre (GES): CO2, CH4, N20

L’EFFET DE SERRE

28

Augmentation des GES : • Combustion des énergies fossiles • Déforestation • Agriculture intensive

LE RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE QUELLES CONSÉQUENCES ?

29

• Conséquences de l’augmentation des émissions des gaz à effet de serre

• Montées des températures

• Élévation et acidification des océans

• Augmentation des catastrophes naturelles

• Menaces sur la production alimentaire

SUR LES 20 DERNIÈRES ANNÉES, LES ÉMISSIONS DE CO2 ONT

1. Augmenté

2. Stagné

3. Diminué

30

1. 2. 3.

0 00

LE RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE ÉMISSIONS DE CO2 DANS LE MONDE

31 Source : JM.Jancovici – cours mines Paristech 2019

LE RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE QUE FAUDRAIT-IL FAIRE EN THÉORIE ?

32

• Pour limiter à 2°C le réchauffement climatique d’ici 2100 il faudrait :

• Diviser par 3 nos émissions de GES d’ici 2050

• Soit – 4% / an dans chaque pays !

• Tout en gardant notre niveau de vie (pouvoir d’achat, PIB, CA de chaque entreprise etc)

• Alors que ……

RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE

TRAJECTOIRE ACTUELLE

• Article du monde, 25 Nov. 2019

33

« Concentration record de gaz à effet de serre en 2018 et aucun signe de ralentissement » « Selon l’Organisation météorologique mondiale, la dernière fois que la Terre a connu une teneur en CO2 comparable, c’était il y a 3 à 5 millions d’années . La température était de 2 à 3 °C plus élevée qu’aujourd’hui, et le niveau de la mer était supérieur de 10 à 20 mètres au niveau actuel […] La concentration en CO2 dans l’atmosphère a battu un nouveau record l’an dernier, à 407,8 parties par million (ppm), soit 147 % du niveau préindustriel de 1750. » 5°C en 10000 ans correspond à une transition interglaciaire 5°C en 100 ans c’est 100 fois plus rapide !!!

RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE …

34

La dépêche du midi : 9 janvier 2020

RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE …ET NIVEAU DE VIE, C’EST COMPATIBLE ?

• Aujourd’hui on estime qu’un français change de smartphone tous les 20 mois

• Métaux lourds + énergie (extraction)

• Sidérurgie

• Transport

• Energie électrique pour recharge des batteries

• Energie pour faire fonctionner le réseau télécom

• Recyclage pas toujours réalisé (mercure, plomb, nickel …)

• En 2018, il s’est vendu dans le monde 1,5 milliards de smartphones

35

RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE MIS EN ÉQUATION

• L’équation de Kaya

36

CO2 = CO2

NRJ x NRJ

CO2

NRJ = Contenu en CO2 de l’énergie

NRJ

PIB = Intensité énergétique du PIB (qté d’NRJ qu’il faut pour produire 1€ de biens)

= PIB par habitant (i.e niveau de niveau) PIB

POP

CO2

NRJ x

NRJ

PIB x PIB =

NRJ

PIB

PIB

POP

CO2

NRJ x x x POP =

RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE MIS EN ÉQUATION

• L’équation de Kaya

37

CO2 = CO2

NRJ x

NRJ

PIB x

PIB

POP x POP

A diviser par 3 d’ici 2050

+30% d’ici 2050 (x1,3)

En règle générale : +2%/an (ce que souhaite tout gouvernement !)

1,02^30 ≈ 2

Sur les 20 dernières années ≈ -10% soit ½ point/an

-10% sur les 50 dernières années

RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE LA DÉCARBONATION, UN REMÈDE MIRACLE ?

38

Passage charbon vers gaz +

Hydroélectricité +

nucléaire

Retour du charbon

RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE, UN AUTRE REMÈDE MIRACLE ?

39

La 2 CV de 1950 : 375 cm3 de cylindrée, 500 kg, 9CV de puissance, 60 km/h

La C3 de 2019 : 1200 cm3 de cylindrée, 1100 kg, 110 CV de puissance, 185 km/h

3 fois moins de carburant consommé par cm3 de cylindrée 3 fois moins de carburant consommé par km/h de vitesse maximale 11 fois moins de carburant consommé par CV de puissance nominale 2 fois moins de carburant consommé par kg de masse

4,5 L pour 100 km 5 L pour 100 km

RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE, UN AUTRE REMÈDE MIRACLE ?

40 D’après JM.Jancovici – cours Mines Paristech 2019

Mill

iers

de

vo

itu

res

LE RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE

41

• Le réchauffement climatique est l’affaire de tous :

• Politiques internationales (COP)

• Politiques nationales (loi transition énergétique pour la croissance verte LTECV, PPE)

• Politiques régionales (3éme révolution industrielle)

• Politiques locales (Plan Air Climat Energie Territorial)

• Entreprises (efficacité énergétique)

• Individu (économies d’énergie)

AU FAIT, QUE VEUT DIRE « COP » ?

1. COefficient de Performance

2. Climate Organization Politics

3. Comité Olympique et Paralympique

4. Conférence des Parties

5. Climatic Optimization Process

42

1. 2. 3. 4. 5.

0 0 000

LA COP : UN RÔLE DÉTERMINANT ?

43

Concentration atmosphérique en CO2 mesurée à chaque Conférence des Parties (d’après JM.Jancovici)

2015 : Paris

2009 : Copenhague

1997 : Kyoto

1995 : 1ère COP (ratification de la convention climat)

POLITIQUES ÉNERGÉTIQUES

44

UNION EUROPÉENNE

• En 2008, objectifs pour 2020 : les 3x20 • Réduire de 20% des émissions de GES par rapport à 1990 ;

• Porter à 20% la part des énergies renouvelables dans la consommation finale d’énergie ;

• Diminuer de 20% la consommation d’énergie.

• En 2014, objectifs pour 2030 : • 40-27-27

• Objectifs 2050 : facteur 4 (- 75% GES)

45

POLITIQUES ÉNERGÉTIQUES

46

N AT I O N A L E S

LOI DE TRANSITION ÉNERGÉTIQUE POUR LA CROISSANCE VERTE (LTECV)

Loi n° 2015-992 du 17 août 2015

« Définir les objectifs communs pour réussir la transition énergétique, renforcer l’indépendance énergétique et la compétitivité économique de la France, préserver la santé humaine et l’environnement et lutter contre le changement climatique »

LOI DE TRANSITION ÉNERGÉTIQUE POUR LA CROISSANCE VERTE (LTECV)

- 40% d’émissions de GES en 2030 / 1990

- 30% de consommations d’énergie fossiles en 2030/2012

Porter la part des ENR à 32% de la consommation finale en 2030 (15% en 2015) et à 40% de la production d’électricité (16% en 2015)

Réduire la consommation d’énergie finale de 50% en 2050/2012

- 50% de déchets mis en décharge en 2025

Diversifier la production d’électricité et baisser à 50% la part du nucléaire en 2025

LOI DE TRANSITION ÉNERGÉTIQUE LE BÂTIMENT

Rappel :

Le secteur du bâtiment = 45% consommation d’énergie et 20% des émissions de GES.

Objectifs

• Accélérer la rénovation énergétique des logements

• Renforcer les performances énergétiques des nouvelles constructions

• Créer des emplois

LOI DE TRANSITION ÉNERGÉTIQUE LE BÂTIMENT

• Obligation de renforcer l’isolation thermique en cas de travaux importants (logements, bureaux, bâtiments d’enseignement, commerciaux et hôtels)

• Le CITE : permet un remboursement du montant des travaux de rénovation énergétique (montant des dépenses plafonné à 8000 € pour personne seule et 16 000 € / couple)

• Ecoprêt à taux zéro : jusque 30 000 € cumulable avec le CITE

LOI DE TRANSITION ÉNERGÉTIQUE LE BÂTIMENT

• Programme habiter mieux (ANAH)

• MaPrimeRénov’ (décret du 14/01/2020)

• Développement des compteurs intelligents (Linky et Gazpar)

• Individualisation des frais de chauffage (collectif)

• Rénover un quart du parc immobilier de l’Etat en cinq ans et 500 000 logements par an (annonce du 24/11/2017 du ministre de la transition écologique et solidaire)

LOI DE TRANSITION ÉNERGÉTIQUE LE TRANSPORT

Rappel :

Le secteur des transports = 33% consommation d’énergie et 28% des émissions de GES

Objectifs :

• Renforcer les moyens de lutte contre la pollution de l’air

• Réduire la dépendance aux hydrocarbures

• Accélérer le remplacement du parc de véhicules polluants

• Encourager l’utilisation des transports propres

• Disposer de 7 millions de points de recharge électrique d’ici 2030

LOI DE TRANSITION ÉNERGÉTIQUE L’ÉCONOMIE CIRCULAIRE

Objectifs :

• Réduction de 10% des déchets ménagers et assimilés produits d’ici 2020

• Recyclage de 55% des déchets non dangereux en 2020 et 65% en 2025

• Valorisation de 70% des déchets du BTP d’ici 2020

• Réduction de 50% des quantités de déchets mis en décharge d’ici 2025

• Vidéo explicative sur l’économie circulaire

LOI DE TRANSITION ÉNERGÉTIQUE LES ÉNERGIES RENOUVELABLES

Objectifs :

• Multiplier par plus de 2 la part des énergies renouvelables dans le modèle énergétique français d’ici 15 ans

• Favoriser une meilleure intégration des énergies renouvelables dans le système électrique grâce à de nouvelles modalités de soutien

QUEL EST LE MINISTRE ACTUEL DE LA TRANSITION ÉCOLOGIQUE ET SOLIDAIRE ?

1. Ségolène Royal

2. Nicolas Hulot

3. François de Rugy

4. Jean-Louis Borloo

5. Elisabeth Borne

55

1. 2. 3. 4. 5.

0 0 000

SCORES

56

Points Participant Points Participant

LA PROGRAMMATION PLURIANNUELLE DE L’ÉNERGIE (PPE)

57

• Article de la LTECV

• Révision tous les 5 ans (2018-2023)

• Fixer les moyens et actions à mettre en œuvre pour atteindre les objectifs de la LTECV

• Débats publics : recensement des idées (2017)

POLITIQUES ÉNERGÉTIQUES

58

R É G I O N A L ES

LA TROISIÈME RÉVOLUTION INDUSTRIELLE DANS LES HAUTS DE FRANCE

3ème révolution industrielle : Jérémy Rifkin

• Convergence des technologies de la communication (internet) et des énergies renouvelables

• « Production d’énergie non plus centralisée mais distribuée, l’énergie circulant dans le réseau de manière intelligente, un peu comme l’information circule dans l’internet »

59

LA TROISIÈME RÉVOLUTION INDUSTRIELLE DANS LES HAUTS DE FRANCE

60

Rev

3.f

r

POLITIQUES ÉNERGÉTIQUES

61

LO C A L E S

PLAN AIR CLIMAT ENERGIE TERRITORIAL (PACET)

• Qu’est-ce qu’un PACET ? « Une démarche de développement durable axée spécifiquement sur […] la réduction des émissions de gaz à effet de serre, la réduction de la dépendance énergétique et la limitation de la vulnérabilité climatique […]. Cette démarche participative est co-construite entre les décideurs, l’ensemble des services des collectivités territoriales et tous les acteurs du territoire (collectivités, acteurs socio-économiques, associations, entreprises, universités, habitants…). »

62

Le code de l’environnement impose aux collectivités territoriales de plus de 50.000 habitants :

d’établir un bilan d’émissions de gaz à effet de serre (art L.229-25)

d’élaborer un plan climat énergie territorial (art L.229-26)

PLAN AIR CLIMAT ENERGIE TERRITORIAL

Le code de l’environnement impose aux collectivités territoriales de plus de 50.000 habitants :

• d’établir le bilan d’émissions de gaz à effet de serre (art L.229-25)

- rendu public

- à actualiser tous les 3 ans

• d’élaborer un plan climat énergie territorial (art L.229-26) - inclure dans les politiques publiques des objectifs chiffrés en

matière de réduction des GES, d’efficacité énergétique et de développement des ENR

- établir un programme d’actions interne et pour le territoire

- assurer le suivi et l’évaluation

- à actualiser tous les 6 ans

PLAN AIR CLIMAT ENERGIE TERRITORIAL EXEMPLE DU DUNKERQUOIS

6 domaines identifiés : Domaine 1 : développement territorial Domaine 2 : patrimoine de la collectivité Domaine 3 : énergie, eau et assainissement Domaine 4 : mobilité Domaine 5 : organisation interne Domaine 6 : communication et coopération

Exemples d’actions de la feuille de route interne*

Domaine 1 : développement territorial

- Programmation énergétique : le projet PATH TO RES définit 3 scénarii (2014, 2020 et 2050) sur l'efficacité énergétique et le développement d'ENR pour différents secteurs d'activités (agriculture, habitat, bâtiment non résidentiel, transports, industries…). (mesure 1.1.3)

- Le Plan Local d’Urbanisme communautaire : le droit des sols s’écrit à l’échelle du territoire de l’agglomération (21 communes) ce qui permet de mieux prendre en compte les problématiques liées à la mobilité, à l’étalement urbain et la péri-urbanisation, la densité… (mesure 1.3.1). Futur PLUiHD

Domaine 2 : patrimoine de la collectivité

- affichage et suivi de la consommation d’énergie et d’eau et des émissions de GES par bâtiment (mesure 2.1.3 et 2.3.2)

- programme de réhabilitation du patrimoine de la collectivité avec budget pluriannuel pour améliorer la performance énergétique du patrimoine communautaire (1.400.000€ sur 5 ans) (mesure 2.1.4).

* Informations issues de la présentation de la CUD lors de l’ULCOP21, décembre 2015

Domaine 3 : énergie, eau et assainissement

- Un réseau de chauffage urbain alimenté à plus de 51% par la valorisation des rejets thermiques de l’industrie. Il dessert 180 bâtiments et de 12 000 logements. (mesures 3.3.1)

- La principale STEP de l’agglomération a été entièrement rénovée en s’attachant particulièrement à améliorer la performance énergétique de l’installation (optimisation des process, récupération de chaleur sur les bassins pour le chauffage des

bureaux…). (mesure 3.5.1)

Domaine 4 : mobilité

- La collectivité est lauréate de l’appel à projet « Transport à Haut Niveau de Service » du ministère. L’objectif est de développer une ligne à haut niveau de service sur l’axe Est/Ouest de l’agglomération – projet DK+ (mesure 4.4.1)

- La CUD mène un projet de recherche (ALTYTUDE) sur l’utilisation de carburant alternatif pour ses véhicules de transport public (2 prototypes en circulation). Le carburant, l’Hythane®, est composé d’un mélange de 20% d’hydrogène et 80% GNV et permet de réduire les émissions de polluants et GES. (mesure 4.4.1)

Exemples d’actions de la feuille de route interne

Domaine 5 : organisation interne

- La CUD organise régulièrement des temps d’échange (midis-découverte, conférence débat, journée DD, opération au boulot a vélo…) avec ses agents autour des sujets énergie/climat. (mesure 5.2.1)

- Mise en place d’un SME (système de management envrionnemental – démarche ISO 14.001) sur le Parc zoologique et le Palais de l’Univers et des Sciences et le service environnement. (mesure 5.2.2)

Domaine 6 : communication et coopération

- En 2004, la collectivité a réalisé une thermographie aérienne de l’agglomération. Suite à cet thermographie, le dispositif « Réflex’Energie » a été mis en place. Il permet d’accompagner financièrement (900.000€/an) les particuliers pour plusieurs types de travaux : audit énergétique, isolation, installation de chaudière à condensation et installation de panneaux solaires thermiques, bouquets de travaux. En 2012, 1.185 dossiers de demande ont été traités. (mesure 6.5.1 et 6.5.3)

Exemples d’actions de la feuille de route interne

Axe 4 - L'énergie, thème moteur pour la recherche et le développement du territoire

4.1 Valorisation des énergies fatales à l'échelle du territoire

4.2 Développement des énergies renouvelables

4.3 Engagement de projets de recherche et de formation dans le domaine des énergies

Exemple de présentation de la feuille de route territoriale (4/9)

L’INTÉGRATION DES ÉNERGIES RENOUVELABLES DANS L’HABITAT

69

AU SOMMAIRE

• Habitat et énergie

• Chauffage et Eau chaude : quelles technologies ?

• Pompes à chaleur

• Solaire thermique

• Chaudières et poêles à bois

• Technologies pour la production d’électricité

• Solaire photovoltaïque

• Petit éolien

• Les aides

70

HABITAT ET ÉNERGIE

71

EN FRANCE, QUEL EST LE SECTEUR LE PLUS ÉNERGIVORE ?

1. L’industrie

2. L’agriculture

3. Le résidentiel-tertiaire

4. Le transport

72

L’industr

ie

L’agr

icultu

re

Le ré

sidentie

l-terti

aire

Le tr

ansport

0 000

HABITAT ET ÉNERGIE

Transport 31%

Industrie 23%

Résidentiel-Tertiaire

44% Agriculture

2%

Consommation d'énergie par secteur d'activité

Résidentiel – Tertiaire : premier poste de dépense énergétique 73

CLASSEZ CES USAGES DU PLUS ÉNERGIVORE AU MOINS ÉNERGIVORE (MOYENNE FRANÇAISE)

1. Eau chaude sanitaire

2. Chauffage

3. Appareils ménagers, multimédia

4. Veilles

5. Éclairage

74

Eau chaude sa

nitaire

Chauffage

Appareils

ménage

rs, m

u...

Veilles

Éclaira

ge

0% 0% 0%0%0%

HABITAT ET ÉNERGIE

Climatisation

Chauffage (~ 15 000 kWh/an)

Eau chaude sanitaire (~800 kWh/pers.an)

Appareils ménagers et multimédia (~1000 kWh/pers.an) Eclairage

(~400 kWh/an)

Les chiffres donnés sont des moyennes nationales et peuvent fortement varier selon les foyers

transport

Industrie

Résidentiel Tertiaire

75

HABITAT ET ÉNERGIE

76

Combien ça coûte (pour une famille de 4 pers / 100 m2)?

• Chauffage = 15 000 kWh c’est : • 2000 € en tout électrique (tarif moyen HC HP) • 1200 € au fioul • 1100 € au gaz • 600 à 1000 € bois

• ECS = 3200 kWh / 4 personnes

• 360 € ballon électrique • 250 € chaudière gaz

• Usages spécifiques de l’électricité = 4500 kWh soit 670 €

HABITAT ET ÉNERGIE

77

Des économies faciles : le bon sens

• Eclairage • Profiter de la lumière naturelle • Utiliser des lampes basse consommation (à condition de les recycler)

• Multimédia • Limiter les veilles (multiprises commandées) • Appareils moins énergivores

• Electroménager • Dimensionner selon ses besoins • Eviter le sèche linge

HABITAT ET ÉNERGIE

78

Des économies aussi faciles ?

• 1950 : 250 kWh/m2

• 2020 : 40 kWh/m2

• En parallèle :

• Augmentation de la surface par personne • Augmentation du nombre de logements • Augmentation du taux d’équipements divers

TECHNOLOGIES POUR LE CHAUFFAGE ET L’ECS

79

CHAUFFAGE ET EAU CHAUDE SANITAIRE : QUELLES TECHNOLOGIES ?

80

En moyenne c’est 16 000 kWh en France mais ça peut grimper à plus de 30 000 kWh pour des habitations anciennes peu isolées Température trop importante = augmentation des déperditions

1°C EN PLUS, C’EST COMBIEN DE % D’ÉNERGIE SUPPLÉMENTAIRE CONSOMMÉE

A. 1%

B. 4%

C. 7%

D. 10%

E. 15%

81

1% 4% 7%10%

15%

0 0 000

CHAUFFAGE ET EAU CHAUDE SANITAIRE : QUELLES TECHNOLOGIES ?

Avant de penser à un nouveau système de chauffage, il faut

ISOLER SA MAISON

82

CHAUFFAGE ET EAU CHAUDE SANITAIRE : QUELLES TECHNOLOGIES ?

• Pompes à chaleur (PAC)

• Chauffe-Eau Solaire Individuel (CESI)

• Chaudières à bois

Technologies pour l’ECS

• Pompes à chaleur (PAC)

• Système Solaire Combiné (SSC)

• Chaudières à bois et poêles à bois

Technologies pour le chauffage

83

TECHNOLOGIES POUR LE CHAUFFAGE ET L’ECS

L ES P O M P ES À C H A L E U R

84

LES POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES ET AÉROTHERMIQUES

• Même principe que le réfrigérateur

• Évaporation d’un liquide = absorption de chaleur

• Utilisation d’un fluide frigorigène qui s’évapore à basse température

Principe de la pompe à chaleur

• Capteurs (source froide) à l’extérieur de la maison

• Pompe à chaleur

• Émetteurs (source chaude) à l’intérieur de la maison

Constituants

85

LES POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES ET AÉROTHERMIQUES

Evaporation Compression Condensation Détente

Basse pression Haute pression Haute pression Basse pression

Chaleur prélevée à l’environnement

Chaleur restituée dans l’habitation

86

LES POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES ET AÉROTHERMIQUES

Notion de COP : coefficient de Performance

COP = Q2

W = 2 à 3,5

Plus la température désirée est élevée, plus le COP diminue Adapté pour le chauffage basse température

LES POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES ET AÉROTHERMIQUES

Capteurs horizontaux

Capteurs verticaux

SOL

Nappe phréatique

•Rejet en surface

•Rejet en profondeur

EAU

Air/air

Air/eau

AIR

Le captage de la chaleur (source froide)

LES POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES ET AÉROTHERMIQUES

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89

Le captage de la chaleur (source froide)

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LES POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES ET AÉROTHERMIQUES

Radiateur basse température

Plancher chauffant

Ventilo-convecteur à eau

Les émetteurs de chaleur (source chaude)

90

(300 à 1500 € selon technologie)

(70 à 100 €/m2) (400 à 1300 € selon puissance)

LES POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES ET AÉROTHERMIQUES

Combien ça coûte ? (ordres de grandeurs pour une maison correctement isolée de 100 m2)

• Pac air / air : 6 à 10 000 €

• Pac air / eau : 12 à 25 000 €

Pac aérothermique (appoint souvent nécessaire)

• Captage horizontal : 20 à 30 000 €

• Captage vertical : 25 à 35 000 €

Pac géothermique

91

LES POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES ET AÉROTHERMIQUES

92

Contrat de maintenance obligatoire pour toute installation comportant plus de 2 kg de fluide frigorigène (~200€/an) Gains en chauffage et ECS : dépend du coefficient de performance (COP) de l’installation COP = énergie consommée/énergie restituée Attention COP installation (1,5 à 3) ≠ COP machine (3 à 4,5)

Obligations et gains attendus

LES POMPES À CHALEUR GÉOTHERMIQUES ET AÉROTHERMIQUES

Le chauffe-eau thermodynamique

Principe du chauffe-eau thermodynamique monobloc

• Air intérieur • Air extérieur • Raccordement à une VMC

(air extrait) Coût : 2 000 à 3 500 €

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POUR ALLER PLUS LOIN

• www.geothermie-perspectives.fr

• www.geothermie.net

• www.afpac.org

• www.brgm.fr

Téléchargeable sur le site du BRGM Consultables à la BULCO 94

TECHNOLOGIES POUR LE CHAUFFAGE ET L’ECS

L E S O L A I R E T H E R M I Q U E

95

LE SOLAIRE THERMIQUE

Le chauffe-eau solaire individuel

• Eau chaude sanitaire

Le système solaire combiné

• Chauffage

• Eau chaude sanitaire

96

AVEC DES PANNEAUX SOLAIRES THERMIQUES ON PRODUIT GÉNÉRALEMENT 100% DE SON ECS DANS LE

SUD DE LA FRANCE

1. Vrai

2. Faux

97

Vrai

Faux

00

BIEN DIMENSIONNÉE, UNE INSTALLATION SOLAIRE THERMIQUE PERMET DE PRODUIRE

A. 40 % de son ECS

B. 60 % de son ECS

C. 80 % de son ECS

D. 100 % de son ECS

98

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CS

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LE SOLAIRE THERMIQUE

Principe du chauffe-eau solaire individuel

• 2 capteurs

• Ballon de 200 à 400 L

• 60 % de la production d’ECS

• Appoint nécessaire • 5 000 à 6 000 €

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99

LE SOLAIRE THERMIQUE

Principe du chauffe-eau solaire individuel optimisé

• 1 seul capteur

• Ballon à volume réduit (100 à 150 L)

• 40 à 60 % de la consommation d’ECS

• Appoint nécessaire • 3 000 à 4 000 €

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100

LE SOLAIRE THERMIQUE

Principe du système solaire combiné (chauffage)

• Permet d’alimenter un plancher chauffant

• Appoint nécessaire

• 10 à 15 000 €

• 5 à 10 m2 de capteurs

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101

• Faible rendement

• Convient aux piscines

• Peu coûteux

Capteur non vitré

Capteurs non vitrés sur un toit de piscine (photo : héliopac)

LE SOLAIRE THERMIQUE

102

Types de capteurs solaires

• Rendement meilleur que non vitré (effet de serre)

• Température entre 30°C et 80°C

• Technologie la plus répandue

Capteur plan vitré

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r LE SOLAIRE THERMIQUE

103

Types de capteurs solaires

LE SOLAIRE THERMIQUE

104

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Tube sous vide à effet thermos

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Types de capteurs solaires

• Rendement meilleur que les autres capteurs

• Moins encombrant

• Possibilité d’adapter l’orientation des tubes en fonction de leur l’implantation

Capteur à tube sous vide Mécanisme d’évaporation –

condensation d’un fluide

• Evaporation dans le « caloduc »

• Condensation au contact du

collecteur

LE SOLAIRE THERMIQUE

105

Types de capteurs solaires

POUR ALLER PLUS LOIN

• http://www.solairethermique.guidenr.fr/cours_solaire-thermique.php

• http://www.energies-renouvelables.org

• http://www.ines-solaire.com

• http://www.outilssolaires.com

Consultables à la BULCO 106

TECHNOLOGIES POUR LE CHAUFFAGE ET L’ECS

L E B O I S É N E R G I E

LE BOIS ÉNERGIE

bûches granulés plaquettes

Les différents types de combustible

108

LE BOIS ÉNERGIE

Principe de fonctionnement d’une chaudière à granulés h

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15 à 25 000 € 109

LE BOIS ÉNERGIE

Autres technologies utilisant le bois

Poêle à granulés 3 000 à 6 000 €

Chaudière poly-combustible (15 à 25 000 €)

Poêle de masse 4 000 à 15 000 €

110

TECHNOLOGIES POUR LA PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ

L E S O L A I R E P H OTOVO LTA Ï Q U E

111

LE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE L’EFFET PHOTOVOLTAÏQUE

Effet photovoltaïque = conversion de lumière en électricité

UN PANNEAU SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE PRODUIT DIRECTEMENT

1. Du courant continu

2. Du courant alternatif

3. Ni l’un ni l’autre

113

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Du coura

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Ni l’un n

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COMMENT FONCTIONNENT LA PLUPART DES INSTALLATIONS PV CHEZ LE PARTICULIER EN FRANCE ?

1. On revend à EDF toute l’électricité produite

2. On consomme une partie et on revend le surplus à EDF

3. On stocke le maximum dans des batteries pour pouvoir s’en servir le soir

4. Aucune des propositions n’est correcte

114

On reve

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LE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE LES CELLULES ET MODULES PHOTOVOLTAÏQUES

• Silicium (Si)

• Monocristallin

• Polycristallin

• Amorphe

• Tellurure de Cadmium (CdTe)

• Cuivre Indium Gallium Selenium (CIGS)

Matériaux utilisés

Si monocristallin, polycristallin et amorphe CdTe CIGS

LE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE TYPES D’INSTALLATIONS

Modules Onduleur Coffrets de protection DC et

AC, compteurs Réseau

Modules Régulateur de charge Batteries Récepteurs

Installation connectée au réseau (revente totale)

Installation pour site isolé 116

SEGMENTS DE MARCHÉ DU PV

117

Puissance installée

~1 kW

MW

Concentration

Centrale solaire au sol Tracker solaire

1 axe: + 5 à 25% 2 axes: +25 à 40%*

Toiture agricole ou industrielle

> 9kW

~ 100 kW

Gymnase, école, bâtiments publics

*: Selon Etude projet ESPACE mené par l’ADEME

LE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE VUE D’ENSEMBLE

D’après document schneider-electric

Installation électrique raccordée au réseau

LE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE COÛT D’UNE INSTALLATION

• Prix de rachat du kWh : 21,48 c€ fin 2017 (en intégration au bâti)

• Dans le nord de la France, 1 kW produit environ 950 kWh/an (environ 7 à 8 m2 de toiture)

• Prix du kW installé : 3 000 à 4 200 €

• Aucun crédit d’impôt sur le photovoltaïque depuis janvier 2014

119

LE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE PROBLÈME DES OMBRAGES

Installation sans ombrage Installation avec ombrage à éviter absolument

1 seul panneau à l’ombre =

Baisse de production de l’ensemble complet 120

Attention aux ombrages

LE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE AUTOCONSOMMATION

• La parité réseau en France

121

En Allemagne (parité réseau atteinte): en moyenne, 20% de la production est autoconsommée. Peut parfois monter à 40%

LE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE AUTOCONSOMMATION

122

UNE INSTALLATION DANS LE NORD DE LA FRANCE DE 4,5 KW PRODUIRA AUTANT D’ÉLECTRICITÉ QUE LES BESOINS D’UNE

FAMILLE DE 4 PERSONNES HORS ECS ET CHAUFFAGE

1. Vrai

2. Faux

123

Vrai

Faux

00

TECHNOLOGIES POUR LA PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ

L E P E T I T ÉO L I E N

124

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE ORIGINES DU VENT

• Provient de variations de température

• Vents globaux (exemple SO pour latitude 30-60° N)

• Vents de surface (exploités par l’éolienne)

• Vents locaux (brise de terre ou de mer)

• Vents de montagne (brise montante et descendante)

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE PUISSANCE RÉCUPÉRABLE

vent

Surface de section S traversée par un vent de vitesse v pendant un temps t

Puissance du vent : P = ½ rSv3

S

• Energie des vents = 25 à 30 fois la consommation d’énergie de l’humanité

• Ec = ½ mairv2 avec mair=rV

l

v

V=Sl et l=vt d’où Ec = ½ rVv2 = ½ rSv3t

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE LES TRANSFORMATIONS ÉNERGÉTIQUES

Energie cinétique

Vent

Energie mécanique

Rotor

Energie électrique

Génératrice

Réseau de distribution

Stockage

Charges isolées

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE CARTE DES VENTS EN FRANCE

Sou

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Carte donnant les tendances sur un territoire : ne permet pas de dire en un lieu précis si le vent est suffisant (étude des vents en local sur 6 mois à 1 an)

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE CARTE DES VENTS LOCALE

Source : http://www.pas-de-calais.pref.gouv.fr/ espace_collectivites/bo/documents/schema_regional_eolien.pdf

Source : ADEME

Même une carte des vents régionales ne donne qu’une idée approximative du potentiel sur son terrain : attention aux obstacles (bâtiments, arbres etc)

COCHEZ LES AFFIRMATIONS QUI VOUS SEMBLENT CORRECTES

1. Tout le monde a le droit de mettre une éolienne dans son jardin

2. Une éolienne domestique permet en général de produire au-delà de ses besoins en électricité

3. Une éolienne est rentabilisée en 10 ans environ

4. Aucune des affirmations ci-dessus n’est correcte

130

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LEADERS DES PARTICIPANTS

131

Points Participant Points Participant

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE PRODUCTION ATTENDUE

L’énergie produite par une éolienne dépend de la vitesse du vent au cube La vitesse du vent est souvent donnée à 50 mètres de hauteur. Une vitesse de 7 m/s à 50 m ne sera plus que de 5 m/s à 12 m de hauteur Exemple : Une éolienne de 3 kW (~4m de diamètre) produit environ : 9 000 kWh/an pour un vent de 7 m/s 6 000 kWh/an pour un vent de 5 m/s 2 000 kWh/an pour un vent de 4 m/s

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE IMPORTANCE DES OBSTACLES

Importance des obstacles

Choix du mât : de préférence le mât de type tubulaire haubané basculant. - possibilité de coucher l’éolienne en cas de tempête - facilité de l’entretien sans recours à une grue ou nacelle élévatrice.

Installer une éolienne sur une tour trop basse, c’est comme installer un panneau solaire à l’ombre.

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE EN PHOTOS

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE RÉGLEMENTATION, COÛT

Aspects réglementaires : • Déclaration de travaux pour hauteur < 12 mètres • Permis de construire pour hauteur > 12 mètres • Distance limite d’implantation : 3 m de la limite séparative et 15 m d’une

route nationale

Les coûts : Compter entre 18 à 30 000 € TTC pour une éolienne de 2 à 3 kW. Frais de maintenance (vérification, graissage …) la première année puis tous les 2, 3 voire 10 ans (150 à 200 €) Les aides : Crédit d’impôt de 30% en 2017 - Revente possible à certains fournisseurs d’énergie (~8 c€/kWh)

AUTRES SYSTÈMES POUR RÉDUIRE SES CONSOMMATIONS D’ÉNERGIE

136

LA VMC DOUBLE FLUX

• Renouvellement de l’air = 20% des déperditions

• La VMC double flux permet de réchauffer l’air neuf grâce à un échangeur air/air

137

Principe d’une VMC double fluc

PUITS CANADIEN

138

Pour le préchauffage de l’air neuf en hiver

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PUITS CANADIEN

139

Pour le rafraichissement de l’air neuf en été

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PUITS CANADIEN

140 Bouche d’entrée d’un puits canadien Tranchée

PUITS CANADIEN

• Préchauffage et rafraichissement de l’air

• Pas de fluide frigorigène

• Pas besoin d’énergie supplémentaire si couplé à une VMC

Avantages

• Importants travaux de terrassement

Inconvénients

141

LES FONDATIONS GÉOTHERMIQUES

Principe : association des fondations d’un bâtiment avec des échangeurs géothermiques verticaux

Des

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Pieux > 10 m de profondeur Conductivité thermique du sol > 1,3 W.m-1.K-1

Tubes en PEHD de 25 mm de diamètre 1 m de fondation ~ 2 m2 chauffés

142

LES FONDATIONS GÉOTHERMIQUES

• Intégration parfaite au bâtiment

• Aucun chauffage d’appoint nécessaire

• Energie fiable et stable dans le temps

Avantages

• Impossible à réaliser en rénovation

Inconvénients

143

LA VALORISATION DES EAUX USÉES

144

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Principe de fonctionnement

Échangeurs intégrés

• Débit minimum : 15 L/s • Au moins 5 000 habitants raccordés à la

canalisation • Installation d’au moins 150 kW (50 lgts)

LA VALORISATION DES EAUX USÉES

• Énergie renouvelable en milieu urbain

• Température des eaux usées quasi constante toute l’année

• Pas d’influence sur le traitement des eaux

Avantages

• Milieu urbain dense (rentabilité de l’installation)

• Usagers proches des grandes canalisations

Inconvénients

145

LE SOLAIRE PASSIF : ARCHITECTURE BIOCLIMATIQUE

146

• Construire en fonction de l’environnement : • Pièces à vivre au sud (séjour, salon, cuisine) • Pièces « tampon » au nord (garage, WC, cellier, atelier …)

• Privilégier la compacité

• Augmenter les apports solaires l’hiver (ouvertures au sud) tout

en limitant ceux-ci l’été (« casquettes solaires »)

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LES AIDES FINANCIÈRES

147

LES AIDES FINANCIÈRES

• Aucune aide pour le photovoltaïque depuis 2014

• Depuis le 1er septembre 2014 : le Crédit d’Impôt pour la Transition Energétique (CITE) (devenu « Ma Prime Rénov en 2020 pour les ménages les plus modestes) • 30% du coût de l’installation (montant des dépenses éligibles : 8 000 €

/personne, 16 000 €/couple + 400 € / pers. à charge)

• Pose par entreprise RGE : Reconnu Garant de l’Environnement

• Aucune condition de ressources

• L’éco-prêt à taux 0 : • Jusqu’à 30 000 €

• Aides de la région

• Aides de l’ANAH

• Aides locales (opération réflexénergie, CUD) 148

LES AIDES FINANCIÈRES

149

Isolation des toitures et des murs 10 à 12 €/m2 isolé jusque 100 m2

Chaudière à condensation 300 à 1000 €

Solaire thermique 1000 € pour un CESI 2000 € pour un SSC

Accompagnement humain Conseillers info-énergie

Accompagnement technique Liste actualisée de partenaires

POUR CONCLURE

150

L’énergie la moins chère est toujours celle qu’on ne consomme pas !

AUTRES INSTALLATIONS À BASE D’ÉNERGIES RENOUVELABLES

151

LE SOLAIRE THERMIQUE HAUTE TEMPÉRATURE

SOLAIRE THERMIQUE HAUTE TEMPÉRATURE CENTRALES SOLAIRES À CONCENTRATION

Concentration des rayons solaires par les héliostats sur un

absorbeur (sels fondus)

Transfert d’énergie à un circuit secondaire (vapeur d’eau)

Production d’électricité à l’aide d’une turbine à vapeur

SOLAIRE THERMIQUE HAUTE TEMPÉRATURE CENTRALES SOLAIRES À CONCENTRATION

Gemasolar (Espagne, 2011) 2650 héliostats sur 185 ha Puissance électrique : 19,9 MW Energie produite / an (prévision) : 110 GWh

SOLAIRE THERMIQUE HAUTE TEMPÉRATURE CENTRALES SOLAIRES À CONCENTRATION

Source : http://www.ecosources.info/dossiers/Centrale_solaire_capteur_parabolique

Association d’un capteur solaire et d’un moteur Stirling

(fonctionne grâce à la montée en pression et en température d’un gaz)

SOLAIRE THERMIQUE HAUTE TEMPÉRATURE CENTRALES SOLAIRES À CONCENTRATION

Nevada Solar One (USA, 2007)

219 000 miroirs

1,3 million de m²

76 km de cylindres réflecteurs

134 GWh/an pour 64 MW

Transport du fluide caloporteur à 500°C

Production d’électricité à l’aide d’une

turbine à vapeur

Andasol (Espagne) : 50 MW

SOLAIRE THERMIQUE HAUTE TEMPÉRATURE CHEMINÉES SOLAIRES

Cheminée de 990 m de hauteur et 70 mètres de diamètre

Puissance : 200 MW (32 turbines)

Collecteur de 7 km de diamètre (38,5 km2 de verre et de plastique)

Vitesse de l'air (70°C) dans la cheminée : 15 m/s (54 km/h).

SOLAIRE THERMIQUE HAUTE TEMPÉRATURE CHEMINÉES SOLAIRES

195 m de haut a été construite en 1982. Le prototype a fonctionné pendant 7 ans (coût du kWh produit 5 fois supérieur à celui d’une centrale thermique classique) La surface de la serre au pied de la cheminée mesure près de 46.000 m2.

SOLAIRE THERMIQUE HAUTE TEMPÉRATURE FOURS SOLAIRES

Température : jusque 3000°C

Aucun gaz de combustion

Montée en température rapide

Four solaire de Mont-Louis : 1949

Ardoise percée

Four solaire d’Odeillo à Font-Romeu

SOLAIRE THERMIQUE HAUTE TEMPÉRATURE CUISEURS SOLAIRES

Le sun cook 200 : T> 200°C, 270 €

Température d’ébullition atteinte en 13 mn pour 1L d’eau

Prix : 335 €

Le cuiseur solaire LONGLIFE PREMIUM AK11

LE GRAND ÉOLIEN

LE GRAND ÉOLIEN GÉNÉRALITÉS

• Les éoliennes actuelles ont une puissance comprise entre 1 et 2 MW (développement d’éoliennes de 10 MW en cours)

LE GRAND ÉOLIEN GÉNÉRALITÉS

Evolution de la taille des éoliennes depuis 1980

A380 : 73 m

LE GRAND ÉOLIEN LA PLUS GRANDE ÉOLIENNE DU MONDE : 7,5 MW

En test en Allemagne (Magdebourg) . Production attendue : 14 GWh/an = 15 000 foyers

198 m

Parc éolien de 390 MW en France (début 2012) Lieu : Mont des 4 faux (sud des Ardennes) 52 Enercon E-126 Production électrique équivalente à 310000 foyers (à 2500 kWh/foyer/an) http://www.ale08.org/Mont-des-4-Faux-le-plus-grand-parc.html

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Source : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Source : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee

Pales : fibre de verre et matériaux composites Le système tripale : limite les vibrations, le bruit et la fatigue du rotor par rapport à un système bipale ou monopale

Transport d’une pale par convoi exceptionnel

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Source : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee

Arbre primaire (arbre lent) : Arbre du rotor de la turbine éolienne. Vitesse de rotation : 20-40 tr/min Relié à l'arbre secondaire par l'intermédiaire du multiplicateur.

Photo : wiki-eolienne

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Source : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee

Le multiplicateur (boite de vitesse): Il permet de faire passer la fréquence rotation de 20-40 tr/min à 1500 tr/min à l’aide d’engrenages.

Photo : http://eolienne.f4jr.org/multiplicateur

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Source : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee

L’arbre rapide : Relie le multiplicateur à la génératrice Equipé d’un frein à disque (arrête la rotation en cas de grand vent)

Photo : wiki-eolienne

Vérification du frein à disque de l’arbre rapide

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Sources : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee, www.enercon.de

La génératrice : jusque 7,5 MW de puissance Transforme l’énergie mécanique en énergie électrique Machine asynchrone (multiplicateur) Machine synchrone (génératrice annulaire sans multiplicateur : Enercon)

Montage d’une générateur Générateur annulaire (Enercon)

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Sources : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee, www.enercon.de

Le contrôleur électronique : cerveau de l’éolienne Contrôle le fonctionnement général de l’éolienne (100 à 500 paramètres) : démarrage, freinage, orientation des pales et de la nacelle, refroidissement du générateur … En lien permanent avec le système de mesure (anémomètre, girouette)

Contrôleur Enercon en pied de mât

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Les outils de mesure : • Anémomètre (vitesse du vent) • Girouette (direction du vent)

En lien permanent avec le système de contrôle commande

Sources : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Sources : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee

Refroidissement : • Génératrice • Multiplicateur

• Ventilateurs • Radiateurs à eau et à huile

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Le système d’orientation : Des moteurs électriques font pivoter la nacelle (roue dentée ou crémaillère) Le rotor est placé face au vent

Sources : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee

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LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Sources : http://sites-test.uclouvain.be/e-lee

Le mât (ou tour) : 40 à 100 m Tubulaire en acier. Permet l’accès à la nacelle (échelle ou ascenseur)

Ascenseur d’éolienne Vestas

LE GRAND ÉOLIEN STRUCTURE D’UNE ÉOLIENNE

Intérieur d’un mât d’éolienne

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Armoire de commande

Transformateur

LE BIOGAZ

LE BIOGAZ GÉNÉRALITÉS

•Fermentation anaérobique de matières organiques animales ou végétales (huiles, déchets ménagers, bous d’épuration …)

Biométhanisation

•CH4 (60%)

•CO2 (33%)

•N2, H2O …

Composition du biogaz

•Carburants (bus de Lille)

•Chauffage

•Électricité

Valorisation

•compost

Produits dérivé

Usine de bio-méthanisation de Calais (12-2006)

Capacité : 28 000 tonnes de déchets fermentiscibles par an

issus des collectes sélectives et des industries agro-

alimentaires de la région

LE BIOGAZ USINE DE BIOMÉTHANISATION (CALAIS)

Usine de bio-méthanisation

de Calais (12-2006)

En 2009 :

1 617 MWhe produits (de juin à

décembre)

11 670 tonnes de compost

LE BIOGAZ USINE DE BIOMÉTHANISATION (CALAIS)

LES ÉNERGIES MARINES

BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE

• http://wwz.ifremer.fr

• http://energiesdelamer.blogspot.fr

• http://www.inter-mines.org/docs/0904140804PR_090319_DeLaleu.pdf

Les énergies marines en Bretagne : à nous de jouer 416 pages, téléchargeable gratuitement sur :http://www.bretagne.fr/internet/jcms/preprod_35266/des-energies-marines-en-bretagne-a-nous-de-jouer

GÉNÉRALITÉS TYPES D’ÉNERGIES MARINES

• Vent : éolien offshore (voir cours « énergie éolienne »)

• Vagues : énergie houlomotrice

• Courants océaniques : énergie hydrolienne

• Marées : énergie marémotrice

• Gradients thermiques : énergie thermique des mer

II. ÉNERGIE HOULOMOTRICE

ÉNERGIE HOULOMOTRICE GÉNÉRALITÉS

• Une vague est formée par le vent, lui-même étant issu de l’énergie solaire

• La houle se propage en pleine mer avec très peu de pertes (période T et hauteur crête à creux H)

• La puissance P de la houle est donnée en watt par mètre de front d’onde : P (W.m-1) = 980H2T [1]

• En France, Pmoy=40 kW.m-1

[1] : énergie thermique, houlogénération et technologies de conversion et de transport des énergies marines renouvelables, EGEM, Bernard Multon, Ed. Lavoisier, p27

ÉNERGIE HOULOMOTRICE RAMPES DE DÉFERLEMENT : TYPE A

Principe d’une rampe de déferlement (ou franchissement) :

Offshore : pas de production par mer calme Onshore : dépend de la marée

ÉNERGIE HOULOMOTRICE RAMPES DE DÉFERLEMENT : TYPE A

Le waveplane (Danemark, Japon)

Composition du Waveplane : Plage artificielle Entonnoirs 2 Turbines

Exploitation de l’Ec et Ep

ÉNERGIE HOULOMOTRICE RAMPES DE DÉFERLEMENT : TYPE A

Wave dragon, prototype de 20 kW (2003, Danemark) Projet final (en cours) : 8 000 m3 de réservoir 33 000 tonnes 300 m de largeur de déflecteurs 17 m de hauteur dont 3 à 6 m au dessus du niveau de la mer 20 GWh/an pour 7 MW (16 turbines) et 36 kW/m de ressource

http://www.wavedragon.net/

ÉNERGIE HOULOMOTRICE COLONNE D’EAU OSCILLANTE : TYPE B

Production d’électricité pour les deux sens de circulation

ÉNERGIE HOULOMOTRICE COLONNE D’EAU OSCILLANTE : TYPE B

Site internet : http://www.wavegen.co.uk

LIMPET (Ecosse, Islay Island) : 500 kW, 21 m de largeur 50 000 heures de fonctionnement depuis son installation en 2000

http://emacop.fr

ÉNERGIE HOULOMOTRICE COLONNE D’EAU OSCILLANTE : TYPE B

Intégration sur un brise lame en Espagne (port de Mutriku) en 2011

300 kW pour 16 turbines Wells de 18,5 kW

Intégration parfaite à l’environnement

ÉNERGIE HOULOMOTRICE COLONNE D’EAU OSCILLANTE : TYPE B

Colonne d’eau oscillante sur mer : le « mighty whale » (1998, Japon)

Longueur : 50 mètres Largeur : 30 mètres Hauteur : 16 mètres Profondeur d’eau : environ 40 mètres Puissance : 110kW pour 3 turbines Wells

ÉNERGIE HOULOMOTRICE COLONNE D’EAU OSCILLANTE : TYPE B

Oceanlinx : Puissance jusque 2,5MW.

Site internet : http://www.oceanlinx.com

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ÉNERGIE HOULOMOTRICE SYSTÈMES À CORPS OSCILLANT : TYPE C

Prototype 1/12e de l’école centrale de Nantes (Laboratoire de Mécanique des Fluides)

Projet final (en cours) : Longueur: 30 mètres Hauteur: 10 mètres Poids: 2 000 tonnes 600 kW

Rotation d’une roue pendulaire Actionnement de bielles Mise en pression de l’huile Moteur hydraulique Alternateur

ÉNERGIE HOULOMOTRICE SYSTÈMES À CORPS OSCILLANT : TYPE C

Pelamis (Portugal) : seule application commerciale actuellement (2008) 2,25 MW pour 3 pelamis

Mouvements ondulatoires Mise en pression de l’huile Moteur hydraulique Alternateur

ÉNERGIE HOULOMOTRICE SYSTÈMES À CORPS OSCILLANT : TYPE C

Oyster (Aquamarine, UK, essais depuis 2009)) Eau de mer sous pression rejoignant une centrale hydraulique sur terre 300 à 600 kW par unité

Site internet : http://www.aquamarinepower.com/

III.ÉNERGIE DES MARÉES

ÉNERGIE DES MARÉES GÉNÉRALITÉS

• Effets conjugués des forces de gravitation de la Terre et de la Lune

Origine des marées

Grandes marées : Soleil – Terre – Lune sur le même axe Petites marées : Astres en quadrature

Dessin : wikipedia

ÉNERGIE DES MARÉES PRINCIPE D’UNE USINE MARÉMOTRICE

http://www.planete-energies.com

Condition d’implantation : L'amplitude des marées (marnage) doit se situer au-delà de 5 mètres, idéalement entre 10 et 15 mètres

ÉNERGIE DES MARÉES EXEMPLES D’INSTALLATIONS

Usine marémotrice de la Rance (1966)

• 333 m, bassin de retenue de 22 km2, marnage de 4,5 à 12 m

• 240 MW (24 x 10 MW), 213 000 h de fonctionnement, 500 GWh/an

Photos : wikipédia

ÉNERGIE DES MARÉES EXEMPLES D’INSTALLATIONS

Usine marémotrice de Sihwa Lake (2011)

• bassin de retenue de 30 km2, marnage moyen de 5,6 m, 227 millions d’€

• 254 MW (10 x 25,4 MW), production équivalente à 500 000 hbts

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IV. ÉNERGIE DES COURANTS

ÉNERGIE DES COURANTS

GÉNÉRALITÉS

Puissance d’un fluide de vitesse v traversant une section S :

P = ½ rSv3

La masse volumique de l’eau est 832 fois plus élevée que celle de l’air Potentiel français : 3,5 à 5 TWh/an Principaux site : • Raz Blanchard • Raz de Sein • Fromveur • Bréhat

ÉNERGIE DES COURANTS HYDROLIENNES – SEAFLOW (RU)

Seaflow (2003, RU) 300 kW, profondeur de 15 à 25 m Distance des côtes < 1km Courants mini de 2 à 3 m/s http://ec.europa.eu/research/energy/pdf/seaflow_en.pdf

ÉNERGIE DES COURANTS HYDROLIENNES – SEAGEN (RU)

Seagen (2008, RU)

• Marine Current Turbines (MCT) • Installé à 38 m de profondeur en Irlande du Nord • 1,2 MW pour des courants supérieurs à 2,4 m/s • Production de 6 000 MWh/an (équivalent à une éolienne de 2,4 MW)

http://www.seageneration.co.uk/

ÉNERGIE DES COURANTS

HYDROLIENNES – OPENHYDRO (IRLANDE)

Mise à l’eau de l’hydrolienne « Arcouest » à

Paimpol (08/2011) en test pendant 1 an

• 16 m de diamètre, 850 tonnes, 35 m de

profondeur

• 500 kW

ÉNERGIE DES COURANTS

HYDROLIENNES – OPENHYDRO (IRLANDE)

Projet d’un parc hydrolien de 4 turbines de 500 kW chacune (40 millions d’€) Production équivalente à 2 à 3 000 foyers

(Paimpol, fin 2012)

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V. ÉNERGIE THERMIQUE DES MERS

ÉNERGIE THERMIQUE DES MERS

GÉNÉRALITÉS

Thermocline typique d’un milieu intertropical

Zones propices à l’exploitation de l’énergie thermique des mers (DT>20°C)

ÉNERGIE THERMIQUE DES MERS

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Évaporateur

pompe pompe

Eau de mer de surface (10 m3/s)

Eau de mer profonde (5 m3/s)

25°C 22,5°C

Condenseur

5°C

10°C

pompe

Turbine Générateur

Vapeur surchauffée (fluide de travail)

Pgénératrice : 3 MW Ppompage : 0,9 MW PETM nette : 2,1 MW

ÉNERGIE THERMIQUE DES MERS

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Conduite d’eau froide : 1 000 m pour 1 à 2,5 m de diamètre

http://www.clubdesargonautes.org

ÉNERGIE THERMIQUE DES MERS

APPLICATIONS DES CENTRALES ETM

Électricité

Eau douce

Réfrigération de bâtiments (eau sortie condenseur)

Aquaculture (eau froide riche en nutriments)

Agriculture (refroidissement des sols par canalisations et condensation de l’air ambiant (humidité)

MERCI POUR VOTRE ATTENTION

Q U E S T I O N S ?

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Présentation téléchargeable sur le site : http://gte.univ-littoral.fr