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*La saisonnalité, facteur clef de l’énergie.

dimanche 4 avril 2010, par PH

Les données sur la consommation énergétique au niveau d’un pays se font souvent sur des bilans annuels en millions de tonnes équivalent pétrole (Mtep) ou en milliards de kWh (TWh). Pour la France par exemple : la consommation d’énergie primaire se décompose comme suit :

- 90 Mt de pétrole [1]
- 40 Mtep de gaz
- 10 Mtep de charbon
- 8000 tonnes d’uranium naturel à 0,7 % en 235U [2]

- 10 Mtep sont issus de la biomasse
- 7 Mtep sont issus de l’hydroélectricité

La consommation d’énergie dite finale :

- 120 Mtep fossiles
- 500 TWh électriques (80% nucléaire, 10% hydraulique et 10 % fossile)

Cette description est issue du monde fossile n’est plus adaptée à la civilisation décarbonée. Dans une société décarbonée le premier vecteur énergétique est l’électricité. Et l’électricité se stocke à plusieurs fois son coût de production et nécessite des investissements physiques importants comme des lacs ou des millions de batteries.

Il faut donc s’intéresser à la capacité de production d’électricité :

en France

- 63 GW nucléaire sur 19 sites et 58 réacteurs
- 25 GW hydraulique
- 24 GW thermique
- 1 GW moyen éolien (entre 0,3 et 3 GW)

Sauf l’hydraulique au fil de l’eau (environ 10 GW) et l’éolien, qui sont des sources dites fatales, toutes les autres productions, même le nucléaire, sont modulables. On peut aussi moduler la production par 10 GW d’importation. La régulation électrique peut se faire assez facilement à l’échelle de la journée par l’utilisation de l’eau chaude sanitaire ou la charge de véhicules électriques. En revanche, il existe une variation majeure des besoins énergétiques en Europe au cours de l’année , due principalement au besoin de chaleur :

Entre l’été et l’hiver : la puissance appelée pour le chauffage croît de 87 GW thermique fossile et 12 GW de chauffage électrique par effet Joule :

C’est une puissance considérable, en dehors de l’hiver, la puissance électrique en France oscille entre 40 et 60 GW ; en hiver, la demande électrique se situe entre 60 et 80 GW, avec des pointes à 92 GW et peut-être à 108 GW en 2020.

Pourquoi il est inutile d’investir dans l’énergie solaire en Europe

Toutes les énergies décarbonées ont un coût qui repose principalement sur l’investissement, il est donc inutile de se demander pourquoi, on ne développe pas le solaire en Europe, l’énergie solaire est très faible, au moment où la consommation est la plus importante : investir dans l’énergie solaire nécessite d’investir dans un autre moyen de production pour satisfaire aux besoins l’hiver.

D’autre part, le coût de l’énergie solaire oscille entre 17 c€/kWh pour le solaire thermique à 43 c€/kWh pour le photovoltaïque individuel, alors que pour l’isolation poussée de l’habitat ancien ou les pompes à chaleur, le coût ne dépasse pas les 17 c€/kWh.

On pensera qu’utiliser l’énergie solaire en été, plutôt qu’un chauffe-eau électrique par exemple fait au moins économiser de l’uranium, mais dans ce cas, il vaut mieux extraire directement l’uranium de l’eau de mer pour augmenter le stock stratégique. Car ceci entraîne un surcoût d’à peine 4 c€/kWh.

Dans l’immense défi qui consiste à sortir du pétrole et des énergies fossiles, le coût financier sera très important et nous ne pouvons gaspiller nos moyens : d’une part parce que plus nous utilisons des moyens onéreux pour sortir du pétrole, moins nous en économiserons ; d’autre part, parce que notre génération doit faire face à deux autres défis économiques que sont la mondialisation et le vieillissement de la population.

L’ utilisation de l’énergie solaire pourrait intervenir seulement si son coût descendait autour de quelques centimes d’euros par kWh. La production électrique issus des panneaux solaires produirait alors de l’hydrogène pour le reste de l’année. En effet seul un stockage sous forme chimique permet de stocker l’énergie sur une durée de six mois. L’hydrogène ainsi produite servirait par exemple à produire des biocarburants à partir de biomasse. L’apport d’hydrogène et de chaleur électrique permet de multiplier par 5 les rendements de biomasse.

Inutile dire qu’en raison des prix de l’énergie solaire, cette perspective est tout à fait irréaliste, alors qu’un parc nucléaire en profitant de la baisse de demande en été, peut très bien produire de l’hydrogène à un coût raisonnable . 10 GW nucléaires permettraient de produire 15 à 20 millions de tonnes des carburants à 1,75 €/TTC.

Compte-tenu de son faible coût sur le long terme, il n’est pas déraisonnable d’investir dès aujourd’hui dans les filières nucléaires pour assurer une puissance qui varierait de 60 à 115 GW au cours de l’année ; en effet avec un parc nucléaire suffisamment grand, on répartit les arrêts entre les réacteurs et même si on fait baisser le taux d’utilisation à 75% au lieu de 90% comme dans les parc mixte nucléaire-charbon allemands ou américains, le surcoût d’une utilisation partielle reste bas.

On remarque, que la courbe de coût d’une centrale nucléaire est proche d’une hyperbole, car le revenu dépend de la production annuelle, alors que les centrales fossiles, ont un coût du kWh principalement lié au coût du combustible donc un coût du kWh presque indépendant de la durée d’utilisation.

Le biologiste Francis Hallé amoureux des pays tropicaux, explique que la nature et la mentalité de leurs habitants est construite sur le fait que la durée du jour varie peu (photopériodisme), eux peuvent faire reposer leur société sur l’énergie solaire (et encore seulement si la densité de population n’est pas trop importante) ; pour nous européens notre nature, et notre mentalité sont construites sur l’alternance des saisons. Nous fêtons Noël/Jul au solstice d’hiver, les feux de la Saint -Jean sont encore allumés au solstice d’été.

De nombreuses récits indo-européens insistent sur la difficulté de passer l’hiver. Avec l’Âge du pétrole, nous avons cru dominer la Nature. En fait nous sommes confrontés aux même défis que nos ancêtres.

Pour nous pendant l’hiver, il s’agit de se passer de 100 GW thermique fossile. Observons de quels bâtiments proviennent les besoins thermiques :

En rénovant l’habitat ancien, il est possible de diminuer d’un tiers la consommation totale par l’isolation, l’utilisation de pompes à chaleur et la cogénération de la biomasse divisent par trois les besoins restant à une vingtaine de GW.

Pour la puissance de base fossile (environ 66 GW thermiques ou 50 millions de tonnes de pétrole par an) qui est due au transport. Un tiers du problème est résolu par l’électrification. Compte-tenu de l’efficacité triple du moteur électrique par rapport au moteur thermique, nous pouvons nous contenter de mobiliser 30 GW pendant les heures creuses pour des hybrides rechargeables ou des véhicules électriques. Grâce à la biomasse et à l’hydrogène nucléaires 15 à 20 millions de tonnes de carburants synthétiques pourront être produits . Pour le reste, le peu d’énergie fossile restant et la privation détermineront la mobilités des générations futures (c’est à dire à partir de 2030).

Une politique énergétique cohérente devrait donc renoncer aux investissements excessifs dans l’énergie solaire, augmenter la puissance nucléaire d’au moins 50% et investir dans l’isolation et les pompes à chaleur.


[1(dont environ 15 Mt comme matière première non énergétique)

[2Il faut noter aussi qu’en France, sont stockés annuellement :

- 7000 tonnes d’uranium appauvri (à 0,25% en 235 U)
- 500 tonnes d’uranium de retraitement (à 0,75 % en 235 U) comme on peut appauvrir jusqu’à 0,1%, il reste en matière fissile dans les réacteurs à neutrons lents (REP et EPR), environ 38 % de la quantité consommée, ceci en tenant compte du retraitement de 300 kg d’uranium de retraitement et du recyclage du plutonium en Mox.

Messages

  • Votre article est une agréable surprise, et appellerait de nombreux commentaires (voir mon blog http://peakoil.energie.over-blog.fr). En voici trois :

    (1) Oui, le photovoltaïque n’est pas la bonne solution. Mais pourquoi obliger EDF à acheter le courant d’origine photovoltaïque au prix délirant de près de 0,6 €/kWh, presqu’entièrement perdu d’après vos calculs. Songez que 10% de l’énergie totale consommée en France (soit 60 TWh), si elle était produite en photovoltaïque ferait perdre 3,6 milliards d’euros par an à EDF, de quoi financer sur 25 ans les centrales nucléaires nécessaires pour produire tout l’hydrogène nécessaire au remplacement du pétrole. Vous écrivez au nom du gouvernement. Vous avez donc le pouvoir de mettre en accord vos actes avec vos analyses.

    (2) Vous auriez pu critiquer également l’éolien. Voici le commentaire de RWE, deuxième producteur allemand d’électricité, gros utilisateur d’éolien :
    “Not only is wind volatile, but most of the time
    it is not there when it is urgently needed…
    RWE – Power Generation in Europe – Facts & Trends | December 2009”

    (3) La voiture à batteries électriques n’est pas la bonne solution. Très malcommode et coûteuse, elle souffre d’un énorme défaut : l’utilisation du lithium, métal rare qui nous manquera pour la production de l’énergie thermonucléaire, qui est l’avenir incontestable dans ce domaine. La seule solution est l’utilisation de l’hydrogène dans un moteur thermique. Ce carburant n’a qu’un inconvénient : son volume de stockage, puisque ce gaz comprimé à 700 bars occupe un volume de 4,6 fois celui de l’essence (et 2 fois celui du GPL). Ce n’est pas dirimant (par exemple, en surélevant de 10 cm le plancher de l’habitacle d’une voiture actuelle, on pourrait stocker l’équivalent du double de son réservoir à essence). Il n’y a pratiquement pas de danger d’explosion, et l’incendie a un impact bien plus faible qu’avec l’essence. Tout ceci pour un coût voisin de l’essence actuelle, en maintenant pour l’Etat la précieuse taxe TIPP. L’hydrogène peut être fabriqué par électrolyse (qui ne nécessite que de l’eau et de l’électricité) sur le lieu même de sa distribution (garage individuel ou station service).

    • Merci, Yves Garipuy, d’être intervenu sur energie-gouv.fr, et en particulier sur un des articles les plus importants.

      (1) Une petite précision, tout d’abord : je n’écris pas AU NOM du gouvernement (.gouv.fr), mais SUR les politiques énergétiques (-gouv.fr). Et donc , je n’ai pas la possibilité de mettre en accord les actes de l’État avec nos analyses. Quant à savoir, comment on en est arrivé à racheter du courant à 60 c€/kWh c’est une autre histoire dans laquelle il est probablement dangereux de s’aventurer.

      (2) Les limites de l’éolien ont été signalées dans deux autres articles, qui ont mis en évidence leur investissement physique considérable et la mauvaise qualité de l’électricité que cette technique délivre. Si l’éolien a peu d’intérêt dans notre pays qui est en pointe dans la sortie des énergies fossiles, il peut être une énergie transitoire pour des pays qui produisent leur électricité à partir de charbon.

      (3) Nous n’avons pas la même opinion sur la voiture électrique, ni sur l’utilisation de l’hydrogène :

      La voiture électrique urbaine dont vous sous-estimez les performances est déjà un produit industriel et elle est imbattable au niveau rendement énergétique, on gagne un facteur 3 par rapport à l’hydrogène comprimé.

      Pour les transports à plus longue distances, H2 peut être utilisé pour produire des carburants synthétiques.

      Avec de l’hydrogène, on peut produire facilement des hydrocarbures à partir de charbon. On gagne ainsi un facteur 4 en rendement et en bilan carbone.

      Si on part de biomasse, on gagne un facteur 4 sur les rendements à l’hectare par rapport aux biocarburant, il y a là un potentiel de 20 Mtep/an pour la France. Si l’Allemagne s’intéresse à l’hydrogène pur, c’est parce qu’elle sacrifie sa biomasse à la production d’électricité pour essayer de ... sortir du nucléaire.

    • L’auteur oublie de parler des 600 tonnes de déchets hautement radioactifs issus de la fission de l’Uranium ainsi que la dépendance énergétique liée à l’Uranium, dont un des premiers pays producteur est l’Australie (même si le risque de dépendance réel est faible car distribué sur plusieurs pays, il n’en reste pas moins réel). Sans compter que l’on ne sait toujours pas comment arrêter une centrale nucléaire...... que réservons nous à nos enfants ???? des déchets vitrifiés toxiques pendant plusieurs centaines de milliers d’années qui pourraient resurgir dans les nappes phréatiques ? avant d’investir lourdement sur les EPR (qui sont d’ailleurs actuellement construites sans garantie de sécurité minimal...) encore faut-il garantir que l’avenir pourra nous permettre de retraiter ces déchets, ce qui n’est pas le cas actuellement.... alors on veut plonger tête baissée dans l’obscurantisme ? les énergies renouvelables ont au moins le mérite de ne pas produire de déchets si l’on se place dans une perspective de stockage à hydrogène de la production fournie.... sans compter l’énorme potentiel des mers et des marées.... alors arrêtons avec le tout nucléaire !!! cela suffit !! des millions engloutis dans ITER qui ne marchera que dans 80 ans et encore !!! des EPR avec un socle de protection insuffisant.... des coûts d’installation qui varient du simple au double, des coûts de démantèlement qui sont aussi élevés que l’investissement, sachant qu’il faut 30 ans pour démanteler une centrale..... il faut croire que les technocrates ont de l’avenir....

    • L’auteur n’oublie rien du tout. Vous devriez lire le site en entier.

      Si vous vous étiez renseigné un peu, vous sauriez que le soi-disant problème déchets nucléaires est réglé depuis 2005 en France.

      Les antinucléaires, ont même validé le stockage géologique en Suède. Si le stockage géologique est inoffensif lorsqu’il s’agit de sortir du nucléaire, il l’est aussi lorsqu’on le poursuit.

      On arrête les centrales nucléaires tous les deux ans pour recharger le combustible. Pour les arrêts d’urgence, les barres tombent en quelques secondes, enfin si il n’y a plus d’eau dans le circuit primaire des REP, la réaction nucléaire s’arrête.

      Votre commentaire est ridicule : l’eau ne se déplace pratiquement pas dans l’argile du Callovo-oxfordien, les radionucléïdes ne peuvent donc migrer que par diffusion et la radiotoxicité qui pourraient être libérée est insignifiante.

      Les coûts de démantèlement sont maîtrisés, la Cour des comptes l’a confirmé. Vous trouverez le lien sur le site.

      D’ailleurs savez-vous compter ? Même en attribuant le coût d’investissement pour le démantèlement dans soixante ans, comme vous le prétendez, même en prenant un taux d’actualisation de 2%, ça ne ferait que 30% de surcoût sur 3 à 5 c€/kWh alors que le photovoltaïque est racheté à 60 c€/kWh.

      Le photovoltaïque est importé à hauteur de 15 à 20 c€/kWh, alors que l’uranium importé n’entre qu’à 0,1 à 0,2 c€ dans le coût du kWh, on peut même l’extraire de l’eau de mer.

      Pour la sécurité d’approvisionnement, le parc mondial a 14 ans de consommation devant lui sans extraire un gramme de minerai d’uranium, simplement en enrichissant l’uranium appauvri et en retraitant le combustible usagé. Grâce au plutonium accumulé, et à l’uranium de retraitement, nous avons des centaines d’années de production devant nous à l’aide de surgénérateurs au sodium que les indiens, les chinois inaugurent, ou que les russes exportent. Comme sécurité d’approvisionnement, il n’y a rien de mieux que les filières nucléaires.

      Ce que nous léguerons à nos enfants : des éoliennes rouillées, les dettes du tarif de rachat des contrats photovoltaïques et 600 ppm de CO2 grâce aux antinucléaires comme vous, qui êtes le jouet des lobbies fossiles.

      Heureusement que nous et nos enfants aurons le parc nucléaire lors du pic pétrolier.

      Merci encore aux technocrates qui ont conçu notre programme nucléaire et honte aux irresponsables qui l’ont arrêté en 1997 !

  • Merci cher pour ce merveilleux article qui comprend un grand nombre d’informations que j’ai particulièrement apprécié Baqraiguetha

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