|
retour à la page
d'accueil
Des articles (publiés
ici avec l'accord de la Revue de l'énergie)
La
neutralité carbone sans trop de dépenses ni de contraintes (la
Revue de l'énergie de mai-juin 2021)
Pour
une SNBC conçue conjointement avec des pays d'Afrique (la Revue de
l'énergie de novembre décembre 2020)
Aux
lecteurs d'un article
publié par PNC "avec un nucléaire fort"
Et en Allemagne ?
sans
nucléaire ou - utopie ? - avec nucléaire : comparaison
I
|
Pour une vision globale : une "note brève" (une page) : Immigration,
neutralité carbone, développement, pouvoir d’achat,
sobriété décembre 2021
Une prospective de l'énergie - biomasse, électricité, hydrogène - pour
2050-2070
une nouvelle SNBC Stratégie nationale bas carbone
Pourquoi
cette page ? Chercher à ne plus émettre de CO2 dès 2050 sans avoir étudié
la possibilité d'éviter des émissions de CO2 en Afrique, dont les
besoins en énergie son considérables, est non seulement absurde,
mais conternant ! Voir ici Une
prospective ouverte sur le monde
Une réflexion sur
la sobriété - il y a "sobriété" et "sobriété" ; attention à ce que des injonctions à
la sobirété ne nous fassent pas faire des dépenses intiles !
|
Aujourd'hui (2015)
Consommation
finale annuelle d'énergie : 1700 TWh ;
consommation de
biomasse : 200 TWh ; consommation d'électricité, y/c les pertes
en ligne : 470 TWh
Pour 2050-2070 : deux
tableaux croisés de consommation d'énergie par secteur d'utilisation et par type d'énergie : électricité,
bioénergie, fossile
Selon la SNBC dans sa version actuelle
début 2023
Consommation
finale annuelle d'énergie : 927 TWh.
; consommation de
biomasse : 450 TWh ; électricité
:
consommation finale : 560 TWh ; pour produire de l'hydrogène : 50
TWh ; total y/c les pertes en ligne : 650 TWh,
Selon
notre contre-projet de SNBC avec
les
hypothèses étudiées ici :
Consommation finale annuelle d'énergie : 1310 TWh ; consommation de
biomasse : 300 TWh ; électricité :
consommation finale 700 TWh ; pour produire de l'hydrogène et du
biocarburant, 150 TWh ; total y/c les pertes en ligne : 905 TWh
Voir les articles
les études
Voir aussi, sur la
page prospective de l'électricité : la production d'électricité et d'hydrogène
(par électrolyse) pour répondre à une demande de 900 TWh d'électricité
avec plus ou moins de d'énergie renouvelable et de nucléaire
Il faut une
vision d'ensemble de l'énergie
Quelques
résultats des simulations
faites avec les moyens publiés sur ce site
Hypothèses
ici retenues pour 2070 avec
un point de passage en 2050
Du bon usage de la biomasse : dans une certaine
mesure, produire de l'électricité.
|
Pourquoi cette
page - écrit en 2021
Le travail de prospective de l'électricité fait par RTE repose sur des
hypothèses de consommation d'énergie invraisemblables ; il faut de
nouvelles hypothèses de consommation d'énergie et de nouveaux scénarios
de production d'électricité.
Pour faire des scénarios prospectifs du système électrique qui soient
utiles, il faut dresser un autre tableau de consommation d'énergie.
Il est possible d'éviter les émissions de CO2 du chauffage sans isoler
les bâtiments existants autant que le suppose la SNBC et en dépensant
beaucoup moins.
Par ailleurs la SNBC a sous-évalué les besoins d'électricité pour
l'industrie, pour la production d'hydrogène et pour le numérique.
Remplacer nombre pour nombre les réacteurs nucléaires actuels par des
réacteurs plus puissants permettra d' éviter de très grandes capacités
d'éolien et de photovoltaïque. Cela sera possible au-delà de l'année
2050. A cette échéance, on suppose ici que la capacité nucléaire sera
de 70 GW (contre 60 GW aujourd'hui). Plusieurs hypothèses sont avancées
: plus ou moins de photovoltaïque et d'éolien ; plus ou moins de
production à partir de biométhane ou de gaz fossile ; compensation des
émissions en en évitant des quantités égales dans le cadre de
programmes de coopération avec quelques pays d'Afrique.
Une nouvelle version du simulateur du système électrique
permet de calculer le coût de l'électricité utilisée pour le chauffage
Par ailleurs, j'ai publié une nouvelle version du simulateur du système
électrique, SimelSP2, qui donne à l'utilisateur la possibilité de
choisir entre plusieurs profils hotaires de consommation ; l'une
des options permet de distinguer dans la consommation finale, celle qui
sert au chauffage. Entre mes hypothèses de consommation et celles de la
SNBC retenues par RTE, la différence est de 80 à 100 TWh par an.
SimelSP2 permet de calculer le coût de production de ces 80 à 100 TWh :
il est de 100 €/MWh. Cela fait environ 130 € rendu sur le lieu de
consommation. Si cette électricité alimente une pompe à chaleur, il est
aisé de calculer jusqu'à quel point il est utile de dépenser pour
diminuer les pertes thermiques d'un bâtiment. Cela confirme amplement
l'hypothèse faite ici sur la consommation d'électricité pour le
chauffage.
Deux outils :
- pour dresser le tableau croisé
de consommation d'énergie (biomasse, hydrogène, électricité)
par type d'énergie et par secteur d'utilisation
- pour simuler le système de production
d'électricité et d'hydrogène répondant à la demande SimelSP2
(qui donne un choix de profils de consommation et permet de distinguer
la consommation pour produire de la chaleur).
La
neutralité carbone sans trop de contraintes ni de dépenses
article paru dans la Revue de l'énergie de mai juin 2021, publié
avec l'accord gracieux de la Revue ; le
tableau de consommation d'énergie ; la production
d'électricité en 2070 qui minimise contraintes et dépenses, une "note aux lecteurs" de cet article.
des études
Fin 2023 : une page
électricité, hydrogène, chaleur : deux études :
- le coût de production de l'hydrogène par électrolyse avec une
électricité dédiée ou une électricité prélevée sur le réseau : une
analyse de ce qui fait le coût de l'hydrogène
- comment répondre au moindre coût à une demande finale d'électricité,
d'hydrogène et de chaleur, sachant que l'hydrogène et la
chaleur peuvent être produits par de l'électricité du réseau ou d'une
autre façon.
octobre 2021 :le
calcul du coût de l'électricité utilisée pour le chauffage, le calcul
du coût de production de l'hydrogène : l'étude elle-même,
le tableau de consommation
d'énergie pour cette nouvelle SNBC ; la production
d'électricité en 2050 avec 70 GW nucléaire
Une étude faite pour PNC : même consommation
d’électricité (910
TWh avant les pertes en ligne) et 80 GW nucléaire.
Une conférence : donner
du sens à notre transition énergétique en coopérant avec des pays
africains.
|
Une prospective de l'énergie ouverte sur le monde : en 2070 avec un
point en 2050 - en quelques lignes
Les principes : éviter toute émission de CO2 en 2070
; en
2050, compenser les émissions résiduelles par une coopération avec des
pays d'Afrique, ce qui, selon l'accord de Paris (article 6), nous rend
"neutres en carbone" en 2050. Encombrer aussi peu que possible les
paysages par les
éoliennes et le sol par le photovoltaïque. Consommer aussi peu de
matériau que possible. Dépenser aussi peu que possible. Ne pas créer de
contraintes ou de privations inutiles. Renforcer notre potentiel de
production nucléaire dont le monde aura besoin pour concilier
développement et lutte contre les émissions de CO2.
Résultat : le transport sur route et en avion
augmente comme la population ; la surface de logement par habitant ne
diminue pas ; il est possible d'avoir des maisons individuelles ; les
véhicules électriques ou bien hybrides rechargeables pour une bonne
autonomie sans avoir besoin de masses gigantesques de batteries qui ne
serviraient presque jamais ; ils consomment du biocarburant ; pour
éviter des dépenses inutiles, les logements sont convenablement mais
pas excessivement isolés (classe D du DPE) et équipés de pompes à
chaleur ; la capacité éolienne sur terre est à peine supérieure à ce
qu'elle est aujourd'hui et il y a des éoliennes en mer pour montrer que
notre industrie est capable d'en faire et d'en exporter ; il y a
plus de photovoltaïque qu'aujourd'hui sans mordre sur les forêts et en
espérant une bonne cohabitation avec l'agriculture ; chaque réacteur
nucléaire existant est remplacé par un autre plus puissant. Ce sera
possible avant 2070 mais pas avant 2050. En 2050, les émissions
françaises dues à l'énergie seraient faciles à compenser en évitant des
émissions en Afrique dans le cadre de coopérations pour installer du
photovoltaïque et des petits réacteurs nucléaires à sécurité passive au
lieu de groupes électrogènes et de centrales au gaz ou au charbon.
Les outils de simulation publiés sur ce site (consommation
d'énergie et production et
consommation d'électricité) permettent à chacun de tester ses
propres hypothèses.
|
Il
faut une vision d'ensemble de la production et de la consommation
d'énergie et d'hydrogène
De multiples interactions ; les moyens de simulation
utilisés ici vérifient la cohérence des hypothèses
Avec une même quantité de biomasse et de biogaz, si l'on produit plus
de biocarburant, il y aura moins de biomasse ou de biogaz pour se
chauffer ou pour produire de l'électricité ; si, pour produire de
l'électricité, on a moins de biogaz et si l'on ne veut pas consommer de
gaz fossile, il faut plus de gaz de synthèse, donc plus d'éoliennes, de
photovoltaïque ou de nucléaire. Si l'on consomme plus d'hydrogène dans
le transport, on aura moins besoin d'électricité pour la motricité mais
on consommera plus d'électricité ou de biomasse pour produire
l'hydrogène. Il est possible de faire plus de biocarburant avec la même
quantité de biomasse (en apportant de l'hydrogène), mais il faut pour
cela plus d'électricité. Avec des pompes à chaleur, on consomme
moins de bois pour se chauffer mais on doit s'équiper, ce qui coûte
plus cher. Les véhicules hybrides rechargeables consomment du
biocarburant mais ont besoin de beaucoup moins de batteries, qui
utilisent de matériaux dont la mise en forme porte atteinte à
l'environnement. Ajoutons que les économies d'énergie de chauffage
coûtent cher et consomment des matériaux dont la mise en forme émet du
CO2.
Les moyens de simulation utilisés ici permettent d'assurer une
cohérence entre les différentes formes d'énergie et moyens de
production, de stockage et de transfert : biomasse, biogaz, nucléaire,
éolien, solaire, hydraulique, batteries, Steps (stations de pompage
d'eau et de production d'électricité), hydrogène, chaleur, gaz de
synthèse, pompes à chaleur, moteurs thermiques, moteurs électriques,
chaudières, piles à combustible.
Ces moyens de simulation donnent aussi des informations, encore
partielles, sur les dépenses et sur la consommation de matière.
Pour
dessiner un tableau de production et de consommation d'énergie en 2070
avec une étape en 2050, j'utilise surtout deux feuilles de calcul,
publiées sur ce site :
- un tableau croisé de consommation d'énergie par secteur d'utilisation
et par type d'énergie : voir ici
- un outil de simulation du système électrique qui équilibre heure par
heure fourniture et consommation d'électricité : voir ici
|
Quelques
résultats de l'utilisation de ces moyens de simulation
Du bon usage du biométhane et de la biomasse
(écrit en juin 2021) :
Jusqu'ici, je pensais qu'il n'était pas efficace d'utiliser de la
biomasse ou du biométhane pour produire de l'électricité. C'était une
erreur. Pour pallier les fluctuations de la production et de la
consommation d'électricité, les moyens de stockage tels que les
batteries et les steps ne suffiront pas. Il faudra toujours des moyens
de production pilotables. Certains d'entre eux devront pouvoir réagir
très rapidement et ne produiront que peu d'électricité dans l'année. Ce
ne peut pas être du nucléaire. C'est une production à partir de gaz.
Pour éviter les émissions de CO2, ce gaz sera du gaz fossile avec
séquestration du CO2 ou du gaz de synthèse ou du biogaz. Le processus
P2G2P qui passe de la production d'électricité à la production
d'hydrogène puis de méthane de synthèse puis d'électricité a un très
mauvais rendement. Il est possible de l'éviter en utilisant du biogaz.
Comme il y aura alors moins de biométhane pour se chauffer, il faudra
plus d'électricité pour faire fonctionner des pompes à chaleur. Au
total, utiliser le biométhane pour produire l'électricité plutôt que
pour produire de la chaleur est beaucoup plus efficace. : deux fois plus efficace.
La biomasse et le biométhane peuvent aussi fournir de l'hydrogène avec
ou sans séquestration du carbone contenu dans la biomasse.
Du bon usage de l'hydrogène (écrit en juin 2021) :
Pour éviter les émissions de CO2, la première chose à faire est de
produire sans émission de CO2 l'hydrogène dont aura besoin l'industrie.
Le raffinage en aura besoin de moins en moins ; de même la production
d'engrais. Mais la sidérurgie, la production de ciment et l'industrie
chimique pourraient en consommer de grandes quantités. Un autre
usage probablement incontestable est le transport lourd et le
transport collectif de longue distance. Une étude publiée par Sauvons
le climat montre que l'hydrogène devient plus intéressant que les
batteries si la distance parcourue entre deux recharges est supérieure
à 150 ou 200 kilomètres. En deçà , l'hydrogène pourrait trouver sa
place lorsque la durée de recharge d'énergie est limitée. Le paragraphe
ci-dessus (du bon usage de la biomasse) montre que, si la capacité
nucléaire est à un bon niveau, l'on n'a pas besoin de produire
d'hydrogène pour équilibrer l'offre et la demande d'électricité ;
de plus les possibilités excédentaires peuvent être employées pour
produire de l'hydrogène qui sera consommé hors du système électrique ou
encore du biocarburant ou encore de la chaleur qui sera stockée.
La production de chaleur (chauffage et eau chaude) dans
les secteurs résidentiel et tertiaire (écrit en septembre 2021)
Le moyen privilégié est la pompe à chaleur. Celle-ci peut être couplée
à une production à partir de biogaz ou de biofioul ; c'est une solution
efficace, surtout si l'on peut utiliser une chaudière existante. Il est
également possible de stocker dans les roches de la chaleur produite
avec les possibilités de production d'électricité excédentaires ; elle
sera produite avec une pompe à chaleur si le facteur de charge est
suffisant ou avec une simple résistance électrique (très peu coûteuse)
si le facteur de charge est de quelques centaines d'heures par an. Le
coût de l'électricité de chauffage est facile à calculer avec le
simulateur SimelP2 : si la consommation annuelle est supérieure de 80 à
100 TWh à ce que suppose la SNBC, la différence de dépenses de
production et de 8 à 10 milliards d'euros par an, soit 100 €/MWh - voir
l'étude
publiée en octobre 2021.
La production de biocarburant avec ou sans apport
d'hydrogène
L'efficacité énergétique d'un véhicule électrique à
batteries est bien meilleure que celle d'un véhicule hybride
rechargeable utilisant du biocarburant. Mais le biocarburant consommé
par des véhicules hybrides évite le besoin de quantités considérables
de batteries qui seraient nécessaires mais ne serviraient que très peu.
De plus, les avions auront besoin de biokérosène.
Sans apport d'hydrogène une quantité de biomasse dont le pouvoir
calorifique est de 1 MWh peut produire 0,4 MWh de biocarburant ; avec
un apport d'hydrogène et de chaleur fourni par 1 MWh d'électricité, la
production de biocarburant est de 1 MWh. Entre ces deux bornes, les
moyens de simulation utilisés ici supposent une relation linéaire entre
le "rendement massique" et la quantité d'électricité consommée. Si la
capacité de production électrique est limitée, il semble plus
intéressant de produire du biocarburant sans apport d'hydrogène. Dans
notre scénario de référence avec 70 GW nucléaire en 2050, la production
de biocarburant et de biofioul est de 4,2 Metp. Avec plus
d'électricité, elle pourra augmenter avec la même quantité de
biomasse et apport d'hydrogène.
La consommation d'électricité : la consommation finale
et trois modes de consommation différents pour produire de l'hydrogène
Les moyens de simulation utilisés ici distinguent 1- la consommation finale
d'électricité 2- une consommation d'électricité
pour faire de l'hydrogène avec de l'électricité prélevée sur le réseau
sauf dans les périodes où il est nécessaire de faire fonctionner des
turbines à combustible (TAC) ou des groupes électrogènes 3- la consommation d'électricité
pour produire de l'hydrogène qui servira à produire de l'électricité
distribuée sur le réseau 4- la consommation d'électricité
pour produire de l'hydrogène, du biocarburant ou de la chaleur à
partir de possibilités de production qui, heure par heure, dépassent ce
dont a besoin la consommation finale, c'est-à-dire à partir des
possibilités de production hydraulique, éolienne, photovoltaïque et
nucléaire excédentaires.
L'utilisateur de ces moyens de simulation donne au simulateur la
consommation finale annuelle, la consommation par les électrolyseurs
qui prélèvent l'électricité sur le réseau, la capacité de l'électrolyse
pour la production de gaz de synthèse, la capacité de l'électrolyse (et
des pompes à chaleur) consommant des possibilités de production
excédentaires. Le simulateur calcule la capacité de l'électrolyse qui
prélève sur le réseau, la production d'électricité à partir de gaz de
synthèse, la consommation de l'électrolyse (et éventuellement des
pompes à chaleur) utilisant les possibilités de production
excédentaire.
La capacité de production
d'électricité à partir de gaz ; la sécurité d'approvisionnement en
électricité ; le "coût de la pointe"
Depuis sa première version, SimelSP calcule heure par heure les
quantités horaires d'électricité démivrées par le déstockage et par les
moyens de production pilotables autres que le nucléaire. à partir de
biomasse. La version SimelSP3 décompose la production hydraulique en
une production "fatale", égale à la moyenne glissante sur trois
semaines de la production horaire et l'écart de la production horaire
réelle av ec cesttemoyenne glissante. Cet écart à le même effet sur le
réseau éectrique qu'n oement de stockage et de déstockage. De a même
façon les possibilités de déplacement de la consommation par rapport à
une consommation horaire de référence. Chaque moyen de stockage ou de
flexibilité peut fourir une "puissance de décharge" en GW et est limité
par une quantité d'électricité maximale, appelée ici "amplitude", en
GWh. Ensemble, tous ces moyens diminuent le besoin de capacité
pilotable autres que le nucléaire. Cette diminution (en GW) dépend du
total des amplitudes (en GWh) de tous les moyens de stockage et de
flexibilité, de la composition du parc de production, du profil horaire
de la consommation et de celui de l'activité éolienne. SimelSP3 permet
de la calculer. Le plus souvent elle est très inférieure la somme des
"puissances de décharge" ; elle ne peut évidemment pas lui être
supérieure.
Le besoin de capacité de produciotn à partir de gaz est alors la
différence entre d'une part la demande de pointe et, d'autre part, la
somme de la diminution du besoin de capacité rendue possible par les
stockages et les flexibilités, de la capacité de production flexible à
partir de biomasse solide, de la capacité d'effacement définitif et du recours aux
importations. Pour plus de sécurité, on peut également supposer que, au
moment de la pointe de consommation, la production éolienne est très
faible ; et aussi que la capacité de production nucléaire est
inférieure à sa valeur normale.
Selon les hypothèses, on calcule que la capacité de production à partir
de gaz (ou de fioul ou de charbon) devrait être de 30 ou 40 GW en 2035
et au-delà. Cela peut paraître beaucoup mais, comme on utilisera des
moyens de production peu coûteux, le coût de "la pointe" ne représente
que 2 ou 3 % des dépenses totales de production d'électricité. Il ne
faudrait pas faire de cette pointe une montagne.
|
|
Hypothèses
ici retenues pour 2070 et 2050
selon l'étude
d'octobre 2021 -légèrement modifiée en octobre 2023
La disponibilité en bioénergie, sous forme de biomasse ou de biogaz : 26 Mtep soit 302
TWh ( 31Mtep (millions de
tep) soit 354 TWh en 2021)
La consommation finale d'énergie : 1300 TWh
Voir le tableau
croisé par type d'énergie et secteur d'utilisation
le précédent ableau
(201)
Les bâtiments mal isolés ne sont pas rendus "basse consommation"
c'est-à-dire mis en classe B du DPE (diagnostic de performance
énergétique) comme le suppose la SNBC, stratégie nationale bas carbone.
Ils sont mis en classe D du DPE. Les résultats de l'étude sur le sujet
faite en 2020 ont été confirmés en avril 2021 par l'Observatoire
BBC - cf. dans cet
article paru en mai-juin 2021 dans la Revue de l'énergie
La circulation sur route et en avion augmente de 9 %, au même rythme
que la population. 73 % de la motricité hors rail se fait avec de
l'électricité. La consommation d'électricité des transports sur rail
augmente de 80 %.
La consommation finale est alors de 1300 TWh - ou 113 Mtep (millions de
teps) en comptant la chaleur pompée par les pompes à chaleur et sans
compter les pertes de réseau
Industrie : 410 TWh ou 35,4
Mtep.
Transport : 230 TWh ou 19.5 Mtep.
Dans le résidentiel et
tertiaire :
chauffage et eau chaude : 490 TWh
(42,2 Mtep) y/c la chaleur pompée par les PAC.
électricité spécifique (cuisson,
éclairage, électroménager, climatisation, électronique et numérique) :
186 TWh. (16 Mtep)
La
production d'électricité et d'hydrogène en 2070 :
voir ici le
système de production d'électricité et d'hydrogène
La consommation d'électricité :
La consommation finale est de 700 TWh. Pour produire de
l'hydrogène elle est de 150 TWh.
Pour la consommation française, il faut donc mettre sur le réseau 905
TWh. Il seraitpossible d'exporter 20 ou 25 TWh.
La production d'électricité
Si l'on remplaçait nombre pour nombre les réacteurs existants
par des réacteurs plus puissants tels que les EPR, il ne serait pas
nécessaire d'ouvrir de nouveaux sites. La capacité serait de 96 GW ; il
suffit de 94 GW nucléaire.
.
Voici une possibilité
94 GW de nucléaire, 30 TWh à partir de biomasse et biométhane, 20
GW d'éolien sur terre et 10 GW en mer, 40 GW de photovoltaïque
Pour produire de l'hydrogène, 70 TWh sont prélevés sur le réseau
électrique avec une capacité d'électrolye de 9 GW et 90 TWh sont pris
sur les excédents de production avec une capacité d'électrolyse de 20
GW.
La
production d'électricité et d'hydrogène en 2050 :
Supposons que la consommation soit la même que dans notre hypothèse
pour l'année 2070 et que la capacité nucléaire ne puisse pas être
supérieure à 70 GW.
Il y a de multiples façons de répondre à la demande d'électricité sans
CO2, toujours avec 30 TWh à partir de biogaz.
Par exemple : 40 GW d'éolien sur terre et 36 GW en mer et 80 GW
photovoltaïque.
Avec une production à partir de bioénergie de 31 TWh, il n'y a pas
besoin de gaz de synthèse pour équilibrer à tout moment le réseau.
Pour produire de l'hydrogène, 30 TWh sont prélevés sur le réseau (sauf
les moments de pointe) et 125 TWh sont pris sur les excédents de
possibilité de production.
Voir tous les détails sur ce
tableau qui a été dressé à l'aide de SimelSP2, version de SimelSP
publiée fin septembre 2021.
|
L'usage de la biomasse énergie
écrit
début juin 2021
Une réflexion à propos de
l'hydrogène conduit à hiérarchiser les utilisations de la biomasse.
- En priorité produire de l'électricité "de pointe", c'est à dire avec
des turbines à gaz qui fonctionnent seulement quelques centaines
d'heures par an, de façon à diminuer le besoin de production de gaz de
synthèse dont le rendement est très mauvais. Voir
ici.
- Produire du biocarburant pour les véhicules hybrides rechargeables
(de façon à limiter le besoin de batteries et de recharges rapides) et
pour les avions.
- Pour le chauffage, privilégier systématiquement les pompes à chaleur
et limiter l'utilisation directe de la biomasse là où l'usage des PAC
serait trop coûteux ; la biomasse peut produire du biofioul ou de
biométhane pour des chauffages hybrides combinant une PAC et une
chaudière.
- Produire de l'hydrogène avec la biomasse qui ne peut pas être
utilisée pour autre chose
|
|
Le biométhane, deux fois plus efficace lorsqu'il produit de l'électricité que
lorsqu'il produit de la chaleur
Utiliser du biométhane
pour éviter d'avoir à produire du méthane de synthèse : voici un calcul
de coin de table que confirme la simulation du système de l'énergie
(chaleur, hydrogène et électricité).
Supposons que l'on
dispose de 100 TWh thermiques de biométhane et de 100 TWh d'excédents
de possibilités de production d'électricité. Comparons deux
utilisations possibles du biométhane
Solution A : le méthane est brûlé pour produire de la
chaleur à la demande ; au total 100 TWh thermiques ; les possibilités
excédentaires d'électricité produisent de l'hydrogène qui sert à
produire 50 TWh de méthane de synthèse qui permettent de produire 25
TWh d'électricité lorsque l'on en a besoin par manque de vent et de
soleil et lorsque les batteries sont vides. C'est le procédé P2G2P,
dont le rendement global est de l'ordre de 25 %.
Solution B : avec les 100 TWh de biométhane, on produit
50 TWh d'électricité pour faire l'appoint lorsque c'est nécessaire ;
les 100 TWh d'électricité excédentaires sont consommés par des PAC,
pompes à chaleur, qui produisent 300 TWh de chaleur qui seront stockés
dans des roches. Cette chaleur sera reprise pour chauffer l'eau de
réseau de chauffage urbain. Si la perte est d'un tiers, la quantité
récupérée est de 200 TWh.
Les quantités de chaleur
d'une part, d'électricité d'autre part fournies lorsque l'on en a
besoin sont donc deux fois supérieures ave la solution B qu'avec la
solution A
Note :
Je pensais que le
meilleur usage de la bioénergie serait de produire de la chaleur. Or,
en simulant toutes sortes de jeux d'hypothèses avec les moyens de
simulation publiés sur ce site, je me suis rendu compte que, dans
une certaine mesure, son usage prioritaire devrait être de
produire de l'électricité. Une fois qu'on y a pensé, cela apparaît
évident !
Mais attention ! Ce n'est exact que pour éviter d'avoir à produire du
méthane de synthèse. Au-delà, à mon avis, la biomasse est bien utilisée
pour produire du biocarburant pour le transport lourd et pour des
véhicules hybrides rechargeables. Le biocarburant présente un double
avantage : il permet d'utiliser les systèmes de distribution d'énergie
existants et, utilisé par les VHR, il donne une grande autonomie sans
avoir besoin de quantités considérables de batteries qui ne seraient
presque jamais utilisées.
|
|
La SNBC, stratégie
nationale bas carbone est construite à partir des scénarios préparés
par l'ADEME et Négawatt.
Elle suppose que la consommation d'énergie sera d'ici 2050 divisée par
près de deux.
Pour cela elle suppose que les bâtiments existants seront aussi bien
isolés que les bâtiments neufs. Cela coûterait très cher.
Voir la page "chaleur" assez bien nourrie.
|
|
retour à la
page d'accueil
retour en haut de
cette page "prospective de l'énergie"
|
Note aux lecteurs de l'article paru
dans la Revue de l'énergie (mais-juin 2021) :
la neutralité carbone sans trop de contraintes ni de dépenses
Un
article paru en mai-juin 2021 dans la Revue de l'énergie
Tout d'abord des excuses pour quelques
incohérences de rédaction, sans effet sur le contenu, certes, mais
malvenues.
- Le moyen de simulation que j'utilise est
une variante de celui qui est publié. Celui-ci s'appuie sur une seule
chronique horaire de consommation d'électricité et d'activité éolienne.
La variante que j'utilise permet de s'appuyer sur diverses chroniques.
- Le coût de l'électricité de chauffage est donné ici pour 100 €/MWh et
là pour 120 €/MWh. C'est entre les deux, plus proche de 120
€/MWh. D'une façon générale, les résultats dépendent beaucoup des
hypothèses ; plus que les valeurs absolues, ce sont les comparaisons
entre les jeux d'hypothèses qui sont intéressantes.
- Un paragraphe (p 57) est trop long car il manque un
retour à la ligne. Ce paragraphe commence par des commentaires
sur l'étude ADEME-RTE . Après "C'est donc une invitation à
compléter cette étude", on change de sujet et l'on aborde la
question des moyens de production en l'absence de vent et de soleil.
Un tableau montrant l'ensemble des hypothèses faites sur les ressources
en énergie et la consommation par secteur d'utilisation et par
type d’énergie :
Un tableau montrant les hypothèses sur la production
d'électricité et d'hydrogène avec 20 GW d'éoliennes sur
terre et 32 GW en mer et 30 GW de photovoltaïque et en remplaçant
nombre pour nombre des réacteurs nucléaires existants, soit 94 GW. La
consommation finale est, hors les pertes en ligne, de 730 TWh ; pour
produire de l'hydrogène, elle est de 130 TWh. C'est ici.
Le profil horaire de
consommation est construit à partir des hypothèses de l'ADEME en
appliquant un coefficient multiplicateur pour le chauffage et un autre
pour les autres utilisations. Ici la consommation pour le chauffage est
très supérieure car l'ADEME suppose que tous les logements sont BBC. Si
l'on introduit ces hypothèses dans la version d'origine du
simulateur, SimelSP, qui est publiée, où le profil horaire de
consommation est semblable à celui de l'année 2013, on verra que les
résultats sont peu différents, sauf la capacité (en GW) demandée aux
moyens de production de pointe. Ces moyens produisent très peu ; ils
peuvent donc être pour une grande partie des TAC ou des groupes
électrogènes, relativement peu coûteux ; les dépenses de ces moyens de pointe s'élèvent à 2,5 % du total des
dépenses, comme on le voit en dernière ligne du tableau.
La consommation d'énergie : le cas de la consommation
d'énergie pour le chauffage des bâtiments
Cela fait près de vingt ans que l'on tente de nous faire croire que
l'économie d'énergie est une obligation qui va de soi, que l'énergie la
moins chère est celle que l'on ne consomme pas, qu'il faut isoler
parfaitement les bâtiments existants pour éviter le gaspillage et pour
lutter contre la "précarité énergétique", bref qu'il s'agit là d'un
devoir moral de "sobriété" qui ne se discute pas. Et l'on voit se
rejoindre dans ce mouvement d'opinion ceux qui luttent honnêtement et
sincèrement contre une "économie du gaspillage" et contre une
consommation effrénée, ceux qui s'opposent à la production
d'électricité nucléaire, les entreprises qui produisent des matériaux
de construction pour l'isolation thermique et toutes sortes
d'équipement permettant de consommer moins d'énergie.
Je me suis longuement attardé sur cette question car l'enjeu est
d'importance alors que l'étude ADEME-RTE voudrait nous faire croire
que, somme toute, ce n'est pas si coûteux que cela. RTE nous a annoncé
au cours d'une de ses réunions de concertation que son étude serait
complétée.
L'hypothèses de consommation d'électricité : une convergence
vers un doublement de la consommation
Dans cet article, la consommation d'électricité est de 730 TWh hors
pertes en ligne à quoi s'ajoute 130 TWh pour la production
d'hydrogène. Elle est donc un peu supérieure à l'évaluation faite par
l'Académie des technologies : 727 TWh par an avant les pertes en ligne
à quoi s'ajoute une consommation pour la production d'hydrogène. La
différence est de 50 TWh, due sans doute à une différente évaluation
des besoins d'électricité pour le chauffage. L'Académie des sciences
parle d'un doublement de la production d'électricité, rejoignant ce
qu'écrit l'Agence internationale de l'énergie dans son scénario sans
émissions de CO2.
De son côté RTE, qui a du mal à s'écarter des hypothèses de la SNBC,
envisage d'étudier des variantes ou bien avec moins
d'efficacité énergétique ou bien avec plus de consommation pour
l'industrie ou bien pour l'électrification. S'il considérait ensemble
toutes ces variantes, il arriverait lui aussi à un doublement de la
consommation.
La capacité de production d'électricité à partir de gaz ; le
"coût de la pointe"
Voir ici
La consommation et la production d'hydrogène par électrolyse
Dans cet article, il y a de l'hydrogène produit par
électrolyse pour remplacer l'hydrogène produit à partir de gaz fossile
; il y aussi de l'hydrogène pour le transport lourd (avec des piles à
hydrogène) et pour produire du biocarburant pour tirer un meilleur
parti de la biomasse. De plus, j'ai supposé que la production
d'électricité se fait sans biomasse ni biogaz ; il faut donc une
production de gaz de synthèse qui demande une production d'hydrogène.
Après avoir rédigé cet article, j'ai étudié une autre hypothèse :
utiliser du biogaz plutôt que du gaz de synthèse. Il y aura alors moins
de biomasse ou de biogaz pour le chauffage, donc plus de pompes à
chaleur, donc plus de consommation d'électricité pour se chauffer.
Comme les pompes à chaleur permettent d'utiliser la chaleur de
l'environnement alors que la production à partir de méthane de synthèse
a un mauvais rendement, il apparaît qu'il vaut mieux utiliser en
priorité le biogaz de façon à éviter d'avoir besoin de gaz de synthèse.
Alors, pour équilibrer le réseau électrique, on n'aurait besoin
d'hydrogène que dans le cas où la capacité nucléaire serait très basse.
Par ailleurs, il serait possible d'utiliser les possibilités de
production d'électricité excédentaires pour produire avec des PAC de la
chaleur qui serait stockée dans les roches et utilisée quelques mois
plus tard par des réseaux de chauffage urbain. Cela éviterait de passer
par la production d'hydrogène. De plus, des chaudière électriques, fort
peu coûteuses, pourraient récupérer des excédents de production
d'électricité qui n'apparaissent que quelques centaines d'heures par an.
Il faut garder à l'esprit qu'il est également possible de produire de
l'hydrogène à partir de biomasse.
Considérer ensemble la production et la consommation
d'électricité et d'hydrogène ; comment calculer le coût de l'hydrogène
L'hydrogène peut être produit par une électricité prélevée
sur le réseau électrique en continu sauf pendant les périodes de
tension, ou seulement sur les possibilités de production qui dépassent
ce que demande la consommation finale. Il peut servir, directement ou
indirectement, à produire de l'électricité. Il peut remplacer
l'électricité notamment dans le transport.
Il y a donc une telle imbrication entre la production et la
consommation d'électricité et d'hydrogène qu'on ne peut plus considérer
séparément l'un et l'autre. C'est donc en les considérant ensemble que
l'on doit mesurer les flux, les capacités de production et de stockage
et aussi les dépenses.
Par exemple la capacité d'électrolyse se trouve en ajustant une
capacité utilisant l'électricité du réseau et une capacité utilisant
les excédents de façon à minimiser le total des dépenses de production
d'électricité et d'hydrogène. Quant au "coût de l'hydrogène", si on
veut l'évaluer du point de vue de la collectivité, c'est la
différence de dépenses totales de production d'électricité et
d'hydrogène avec une même consommation finale d'électricité et plus
ou moins d'hydrogène : on mesure là le coût de l'hydrogène "en
plus". Cette façon de calculer le coût de l'hydrogène évite d'avoir à
dire quelle est la valeur de l'électricité consommée par l'électrolyse,
ce qui serait un exercice très difficile et, de toute façon,
contestable.
Considérer ensemble les différents usages de la bioénergie :
biomasse solide et biogaz
Les utilisations possibles de la bioénergie sont nombreuses :
production d'électricité, production de chaleur, production de biogaz,
production de biocarburant, production d'hydrogène. Or les
disponibilités sont limitées. Le tableau croisé de consommation
d'énergie par secteur d'utilisation et par type d'énergie publié sur ce site a été complété pour
représenter les diverses utilisations de la biomasse : différents
paramètres, notamment les rendements, sont introduits pas l'utilisateur
du tableau.
Aux lecteurs de l’étude faite pour PNC – mars 2022
L’association PNC m’a proposé d’étudier un scénario où la consommation
d’énergie est celle de mon tableau de référence, soit 1300 TWh, où la
consommation d’électricité est de 700 TWh à quoi s’ajoute une
consommation de 150 TWh pour produire 3 Mt d’hydrogène et où la
capacité nucléaire est de 80 GW.
L'article
est publié ici
Voici
les deux tableaux qui présentent toutes les hypothèses chiffrées :
puissances, productions, consommations, ressources et emploi de
biomasse, etc.
La consommation d’énergie par
secteur d’utilisation et par type
d’énergie est présentée sur ce tableau
Les productions d’électricité et d’hydrogène
sont sur ce tableau.
Ces données se retrouvent à l'aide des deux feuilles de
calcul publiées sur ce site : le tableau de la consommation d'énergie et
le simulateur du système électrique SimelSP2
; celui-ci montre le profil horaire de la consommation d'électricité
(que l'utilisateur peut modifier), le profil horaire de production
d'hydrogène, etc.
Retour en tête de page
|
|