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7 décembre 2009 1 07 /12 /décembre /2009 22:30

La conférence de Copenhague s'est ouverte aujourd'hui. Couverte par tous les journaux, télévisions, radios, ...
Devant l'avalanche de chiffres souvent contradictoire donnés par les différents médias concernant les émissions de gaz à effet de serre des principaux pays émetteurs, il m'a semblé intéressant de sortir un petit tableau récapitulatif.
Voici donc (tiré de la base de données européenne EDGAR "Emission Database for Global Atmospheric Research") les émissions de gaz à effet de serre des principaux pays émetteurs, ainsi que leur évolution sur la période 2000-2005.

Ces chiffres, donnés en milliards de tonnes d'équivalent-CO2, incluent tous les gaz à effet de serre, ainsi que les "changements dans l'utilisation des sols et des forêts" (grosso-modo la déforestation et la mise en culture de terres qui jouaient le rôle de puis de carbone). Pour tous les pays développés et une partie des autres, les données sont les chiffres "officiels" fournis à l'ONU. Pour l'autre partie des émergents, il s'agit du résultat d'études européennes basés sur les chiffres les plus récents connus. Pour les variations, elles ne tiennent pas compte des "changements dans l'utilisation des sols et des forêts".

A titre d'éclairage, j'ai donné à chaque fois également les émissions individuelles (en tonne) en tenant compte de la population des différents pays (nombre d'habitants tirés de wikipédia). Les pays sont classés du "plus émetteur" au "moins émetteur" au total et pas par habitant. Cette vingtaine de pays représentent à peu près 80% des émissions mondiales

pays émissions totales en 2005 variation sur la période 2000-2005 émissions par habitant
monde entier 41,33 + 15%     6,35
Chine 8,55 + 59%     6,33
USA 7,10 +2 %   23,3
Brésil 2,64 + 15%   13,8
Russie 2,48 + 7%   17,5
Inde 2,17 + 14%     1,89
Japon 1,65 + 4%   13,0
Indonésie 1,58 + 24%     6,58
Allemagne 1,06 - 3%   12,9
Canada 0,75 + 3%   21,9
Corée du Sud 0,70 + 3%   14,2
Mexique 0,65 + 8%     6,09
Royaume-Uni 0,65 - 1%   10,7
Australie 0,61 + 5%   27,7
Iran 0,59 + 20%     8,29
France 0,58 + 1%     8,92
Italie 0,58 + 3%     9,63
transport maritime int. 0,56 + 16%  
Ukraine 0,53 - 2%   11,6
Afrique du Sud 0,46 + 15%     9,38
Espagne 0,45 + 17%     9,64
transport aérien int. 0,42 + 14%  
Pologne 0,38 + 1%     9,87
Arabie Saoudite 0,36 + 23%   13,3



La colonne "variation" n'est pas très encourageante et fait relativiser les promesses de nos gouvernants...

Certains chiffres sont à prendre avec du recul. Par exemple,leChine apparaît comme le plus gros émetteur de GES, avec des émissions annuelles par habitant dans la moyenne mondiale. Mais une partie importante de ces émissions est liée à la délocalisation vers la Chine des industries des pays développées (part estimée à 25% environ des émissions totales chinoises).


articles liés :

objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre suite à la conférence de Copenhague


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6 décembre 2009 7 06 /12 /décembre /2009 11:07
Jusqu'à il y a quelques jours, l'Inde refusait de s'engager pour le moindre objectif chiffré de limitation de ses émissions de gaz à effet de serre au titre de la préservation de son "droit au développement".

Les "engagements" de la Chine semblent avoir créé une certaine pression, puisque l'Inde a également annoncé des objectifs calqués sur ceux de son grand voisin. Dans le cas de l'Inde, l'objectif sera donc de réduire de 20 à 25% l'intensité carbone de son économie (quantité de CO2 émise par unité de PIB) d'ici à 2020 par rapport à 2005.

Petit décryptage :

La croissance moyenne annuelle du PIB de l'Inde ces dernière années est de l'ordre de 8% (et vu le niveau de départ, peu de chances que ce taux diminue, bien au contraire). D'ici à 2020, un maintient de ce taux conduira à une croissance du PIB de 317% par rapport à 2005 (le PIB sera multiplié par 3,17). En prenant la barre la plus optimiste des objectifs de limitation des émissions de CO2 de 25%, les émissions globales de CO2 de l'Inde, loin de diminer, augmenteront de... 247% (elles seront multipliées par 2,47 !).

En 2005, dernière année pour laquelle j'ai pu trouver des chiffres, l'Inde a émis au total 2,17 milliards de tonne d'équivalent-CO2, soit quasiment pile-poil 2 tonnes par habitant. Je rappelle que 2 tonnes par habitant correspond peu ou prou à l'objectif à atteindre en 2050 à l'échelle mondiale. Si l'Inde atteint son objectif ses émissions atteindront donc en 2020 5,36 milliards de tonne. En supposant une croissance de la population indienne en ligne avec celle de ces dernièrs années (voir ici), chaque Indien émettra alors en 2020 3,9 tonnes d'eqCO2. Beaucoup moins que les pays développés, mais beaucoup plus que ce que l'objectif devrait être pour limiter l'amplitude du réchauffement climatique...


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1 décembre 2009 2 01 /12 /décembre /2009 22:02
Et si un moyen efficace de réduire nos émissions de gaz à effet de serre, et plus particulièrement de CO2, était de respirer moins ?   

(avant d'aller plus loin je précise aux
réfractaires à l'humour qu'il s'agit d'une plaisanterie)



Je me suis amusé à faire un petit calcul, suite à une remarque en passant d'un de mes collègues à table : quelle quantité de CO2 une personne moyenne émet-elle... en respirant ?

En moyenne, un humain respire une quinzaine de fois par minute, soit à peu près 7 900 000 fois pas an (quand même !)

Au cours de chacune de nos inspirations/expirations, la quantité d'air qui transite dans nos poumons est d'environ 1/2 litre (plus lors que l'on fait du sport, mais à l'échelle d'une année la durée passée à en faire est marginale), soit 3 950 000 litres d'air par an.

A chacune des nos inspirations, la quantité de CO2 inspirée est négligeable, mais celle expirée est d'environ 3,5% du volume d'air. En un an, nous rejetons donc 136 500 litres de CO2.

Un litre de CO2 pèse très exactement 1,96 gramme. En un an, un humain rejète donc tout de même environ 270 kg de CO2.

Si l'on met ce chiffre en parallèle avec l'objectif de réduction des émissions de gaz à effet de serre à atteindre (à peu près 2 tonnes par personne), on se rend compte que juste en expirant, nous émettons environ 13,5% de notre quota annuel !

outch, il faudrait donc apprendre à respirer un peu moins fort, ou à ne prendre qu'une inspiration sur deux, ou à respirer dans un circuit de capture du CO2 ??

(pas d'inquiétudes à avoir, la réponse est évidemment non)

Ce petit calcul et le "problème" qu'il soulève m'amènent à parler d'une question plus sérieuse, à savoir celle des durées des cycles (qu'on peut rapprocher de la notion de "renouvelable"). En effet le raisonnement est le même pour dire qu'il n'y a pas besoin de retenir sa respiration que pour dire que le chauffage au bois est écologique dans certaines conditions alors que celui au fioul, au charbon ou au gaz ne l'est en aucun cas.

D'où vient le carbone du CO2 que nous expirons ? Il provient de notre alimentation (fruits, légumes ou viandes) : le carbone est l'un des constituants tant des lipides que des protides et des glucides. Au cours des cycles métaboliques qui ont lieu dans notre organisme, ces aliments sont "brûlés" pour produire de l'énergie, moyennant quoi une partie du carbone ingérée est éliminé par la respiration. Mais ce carbone est ensuite capté par les végétaux pour leur croissance, ou les animaux qui mangent ces végétaux, avant de revenir dans notre assiette. Nous sommes donc en présence d'un cycle fermé, nous n'émettons jamais plus de CO2 par la respiration que n'en captent les végétaux. Sinon ça voudrait dire que nous mangeons plus vite que nous ne produisons de la nourriture, ce qui risquerait de poser un problème à beaucoup plus court terme que le réchauffement climatique !

Le raisonnement est le même pour le chauffage au bois : si nous ne brûlons pas le bois plus vite qu'il ne pousse, nous avons un cycle fermé, le CO2 émis par la combustion correspond à celui capté par les végétaux lors de leur croissance (je laisse de côté ici l'acheminement du bois entre son lieu de production et son lieu d'utilisation).

Au contraire dans le cas du pétrole, nous le brûlons beaucoup, beaucoup, beaucoup (...) plus vite qu'il ne se reconstitue : le cycle n'est pas fermé, et la concentration de CO2 dans l'atmosphère augmente, augmentant du coup l'effet de serre.

Moralité : nous pouvons continuer à respirer, et émettre allègrement nos 270 kg de CO2 annuel, ce ne sont pas ces kilos là qui posent un problème ! ouf !



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30 novembre 2009 1 30 /11 /novembre /2009 21:11
Copenhague approche. Après les USA, la Chine et le Brésil ont à leur tour annoncé leurs objectifs de réduction d'émissions de gaz à effet de serre.

Pour mémoire, la Chine a émis en 1994 (chiffre officiel le plus récent que je possède) 3,65 milliards de tonne d'équivalent-CO2, en augmentation extrêmement rapide. Je n'ai pas réussi à trouver de chiffre officiel plus récent. D'après l'administration américaine, elle aurait émis en 2007 6,2 milliards de tonne de CO2 uniquement du fait de sa consommation d'énergie, d'après une étude européenne un total de 8,55 milliards de tonne. Mais une part importante de ces émissions sont en fait nos propres émissions que nous avons "exportées" là-bas au travers de la délocalisation de nos industries les plus polluantes.
De sont côté, le Brésil a émis en 2007 2,2 milliards de tonne d'eqCO2, en grande partie du fait de la déforestation, ce qui fait qu'un Brésilien émet en moyenne plus de gaz à effet de serre qu'un Français, malgré la nette différence de niveau de vie.

Du point de vue des objectifs annoncé, le "moins décourageant" est le Brésil, qui a annoncé un objectif à atteindre de 1,7 milliards de tonnes émises en 2020. Soit une baisse de 23% environ. Notons que si le Brésil garde une croissance démographique plus ou moins en ligne avec celles des dernières années, les émissions individuelles de chaque Brésilien seraient alors d'environ 7,5 tonnes d'eqCO2 par an, soit toujours nettement supérieures à celle d'un Français si la France atteint elle aussi ses objectifs. Mais difficile de dire aux Brésiliens que notre modèle de développement, dont ils souhaitent bénéficier eux aussi, est une erreur vers laquelle il ne faut pas se diriger, ou du moins pas de cette manière.

Côté chinois, c'est plus que décourageant. La Chine n'a annoncé aucune baisse de ses émissions (même si un Chinois émet nettement moins de gaz à effet de serre qu'un européen, chaque chinois émet tout de même nettement plus que l'objectif à atteindre). La seule chose que la Chine a annoncé, ce n'est pas une baisse absolue de ses émissions, mais une baisse par unité de PIB. C'est à dire que la Chine s'engage à émettre moins de gaz à effet de serre  par unité de richesse produite. En l'occurrence -40 à- 45% d'ici à 2020 par rapport à 2005 et ce à condition que les pays industrialisés s'engagent à lui apporter une aide sous forme de transferts de technologie. En moyenne, le PIB chinois augmente de 9 à 10% par an depuis plusieurs années. Supposons qu'entre 2005 et 2020, il n'augmente "que" de 8% par an en moyenne. Le PIB sera alors multiplié par un facteur 3,17. Même si la baisse d'émissions de gaz à effet de serre par unité de PIB atteint 45%, les émissions absolues auront alors tout de même augmenté de ... 74 % !! Chaque Chinois émettrait alors plus de gaz à effet de serre qu'un Européen, et le pays émettrait à lui seul la moitié du total que devrait atteindre la totalité des pays du monde...

Evidemment, on peut toujours se consoler en ce disant qu'un objectif chiffré, même minimaliste et dérisoire, est mieux que pas d'objectif du tout. Et que les premiers coupables sont les pays riches, USA en tête, qui refusent de prendre la mesure du problème et d'agir en conséquence. On peut également se dire qu'un moyen efficace de diminuer les émissions chinoises seraient d'arrêter d'y délocaliser nos industries polluantes, et les émissions brésiliennes d'arrêter de consommer de la viande venant du Brésil et des bois tropicaux importés illégalement...


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26 novembre 2009 4 26 /11 /novembre /2009 08:02
A 11 jours de Copenhaghe, Barack Obama vient de confirmer sa présence à la conférence.

On peut sans doute y voir un signe positif, le président américain ne fait sans doute pas le déplacement pour se couvrir de ridicule et être la cible de toutes les critiques. Et son absence aurait parachevé l'échec des négociations.

Cependant, on peut remarquer qu'il s'y rend les poches vides : son annonce d'un objectif chiffré de réduction des émissions de gaz à effet de serre américaine est le même que celui avancé cet été, à savoir 17% de baisse en 2020... par rapport à 2005, soit un objectif rigoureusement nul si l'on compare à 1990 !

Pendant ce temps le sablier se vide, et la concentration des différents gaz à effet de serre à encore augmenté nettement en 2008 par rapport à 2007. Il semble même que la hausse s'accélère...



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18 novembre 2009 3 18 /11 /novembre /2009 21:29
Petit voyage touristique au Groenland, aujourd'hui. Parce que j'en ai un peu marre de lire l'argument bidon des personnes qui refusent de reconnaitre la réalité du réchauffement climatique et du rôle de l'homme au travers des émissions de gaz à effet de serre, argument encore lu pas plus tard qu'hier sur un blog, selon lequel "mais non il n'y a pas de réchauffement climatique il ne s'agit que de variations naturelles du climat qui ont d'ailleurs déjà eu lieu dans l'histoire la preuve du temps des Vickings le Groenland était vert c'est pour ça qu'il s'appelle Groenland c'est une déformation de Green Land = le pays vert donc vous voyez bien déjà à cette époque il faisait chaud"  (argument à lire d'une seule traite sans reprendre sa respiration, et sur un ton monocorde comme une litanie...). Aujourd'hui ça sera donc galerie photo et petit voyage au Groenland, parce qu'aujourd'hui non plus, le Groenland n'est pas un glaçon géant, la preuve en images :













































































(merci à Wikipédia Commons et Google Image pour ces beaux paysages !)



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11 novembre 2009 3 11 /11 /novembre /2009 16:52


26 jours avant le début du sommet de Copenhague. Nos dirigeants soufflent le chaud et le froid. Difficile de savoir ce qui se dit dans les salons feutrés des réunions de négociations, mais au vu de ce qu'on peut lire dans les journaux, c'est un amoncellement de nuages très noirs qui semble se former sur le ciel de la conférence, et les éclaircies ne font plus que de timides apparitions.

Revue de presse récente :

Dans une réunion le week-end dernier, les ministres des finances du G20 ont de nouveau échoué à se mettre d'accord quant à la mise en place concrète d'un fond d'aide aux pays en développement pour les pousser à s'engager vers un développement propre. Si tout le monde est d'accord sur la nécessité absolue d'une telle aide, personne n'est prêt pour l'instant à mettre la main au porte-monnaie, ou du moins pour des montants autres que symboliques.
A noter qu'il y a une dizaine de jours, les représentants des pays africains ont annoncé qu'en l'absence d'un tel accord ils claqueraient la porte de Copenhague, comme ils viennent de le faire à Barcelone, à la dernière réunion de négociation avant la conférence...

Barack Obama, et donc l'administration américaine, semble privilégier pour Copenhague un "simple" accord politique où chaque état s'engagerait de manière individuelle à une réduction de ses émissions de gaz à effet de serre. Mais sans mécanisme de contrainte, ni objectifs globaux à l'échelle planétaire. Un accord au rabais en quelque sorte, mais qui laisserait la place à une poursuite des négociations.
Rappelons que ces dernières durent maintenant depuis plusieurs années et la conférence de Montréal fin 2005. Elles devaient au départ durer 1 an...
A l'heure actuelle, si on regroupe les annonces faites par tous les pays industrialisés, on aboutit à un objectif total de réduction des émissions de -10% à -18% en 2020 par rapport à 1990, quand cet objectif devrait plutôt être de l'ordre de -25% à -40% d'après les scientifiques du GIEC. Et sans mécanisme de contrainte, on peut même douter fortement que ces objectifs puissent être atteints, ceux de Kyoto ne l'ayant pas été alors qu'ils étaient moins sévères (par exemple le Canada qui devait réduire ses émissions de 6% les a augmentées de 25%)...

Suite à l'engagement fort d'ONG puissantes, ainsi que celui de personnalités médiatiques très écoutées, on pouvait espérer une prise de conscience citoyenne qui fasse pression sur les dirigeants. C'est le contraire qui semble se passer. Aux USA, la part de la population qui ne "croit" pas à la réalité du réchauffement climatique ne cesse d'augmenter, seuls 57% de la population pense maintenant qu'il en existe des preuves. Et en France, la coalition d'ONG qui espérait 1 million de signature à la campagne Ultimatum climatique vient tout juste de dépasser la barre des 300 000.

Le plus probable est donc que l'on s'oriente vers un accord au rabais, de manière à intégrer tout le monde et ne froisser personne, en repoussant encore une fois au futur les décisions à prendre. D'après un diplomate chinois, "Copenhague sera un point de départ, pas un point final". Mais pendant ce temps le temps passe, et les émissions mondiales de gaz à effet de serre augmentent encore et encore. Plus les décisions tardent plus elles risquent d'être prises quand il sera déjà trop tard pour agir efficacement.


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4 novembre 2009 3 04 /11 /novembre /2009 21:41
Il y a quelques semaines, j'avais écrit un article pour discuter de la place que pourrait jouer l'industrie du nucléaire dans la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre et le réchauffement climatique. Ces derniers jours, cette problématique est revenue sous les feux de l'actualité.

Je ne parle pas ici des différents incidents/problèmes qui ont fait la une des média ces derniers jours, du plutonium de Cadarache aux problèmes de conception de l'EPR, mais de la déclaration effectuée en début de semaine par les dirigeants d'EDF, annonçant que la France va devoir importer massivement de l'électricité cet hiver.

La raison en est on ne peut plus simple. Les 58 réacteurs nucléaires français constituent à eux seuls un peu plus de 75% de la production électrique du pays. Mais actuellement, 18 sont à l'arrêt (soit presque 1/3 du total !) et vont le rester trop longtemps pour assurer la production nécessaire à la consommation hivernale.
Evidemment tous ces arrêts ne sont pas dus à des pannes, mais à des facteurs divers (pannes, maintenance programmée, maintenant "repoussée" pour cause de grève plus tôt dans l'année,...) mais cette situation remet tout de même en lumière le vieillissement important du parc électronucléaire d'EDF (le réacteurs le plus jeune actuellement en service a déjà 11 ans, la moyenne du parc étant plutôt de l'ordre de 25 ans, source wikipédia), car qui dit vieillissement dit pannes plus nombreuses et maintenance plus fréquente et plus longue. Sachant que le prochain réacteur à être mis en service, l'EPR de Flamanville, ne commencera pas à produire d'électricité avant au moins 2012. On peut donc penser que la situation est amenée à se reproduire les hivers à venir, même si peut-être pas de manière aussi critique cette année. Pour cet hiver, le besoin "moyen" en supposant des températures dans les moyennes saisonnières devrait être voisins de 4 000 MW durant 3 à 4 mois, soit l'équivalent de la production de 4 réacteurs à plein régime.

Cette électricité que nous allons importer à nos voisins sera très majoritairement produite dans des centrales thermiques classiques (en brûlant du gaz, du pétrole ou du charbon). Ajoutant à cela que 10% environ de la production d'électricité française est issue de centrales thermiques, on comprend tout de suite que notre consommation d'électricité cet hiver sera très loin d'être neutre vis à vis des émissions de CO2. La situation est d'autant plus paradoxale que l'état français et EDF ayant poussé au développement du chauffage électrique, une quantité de combustibles fossiles importante va être brûlée pour produire de l'électricité (en émettant des quantités de CO2 importantes également), électricité qui sera utilisée en grande partie pour le chauffage. Ce qui est une abérration d'un point de vue énergétique, puisque le rendement serait incomparablement plus élevé en utilisant directement ces énergies fossiles pour le chauffage. Mais comme le gouvernement a eu la "bonne" idée de ne pas inclure l'électricité dans le champ de la taxe carbone, les français pourront régler leur chauffage électrique à fond sans culpabiliser...

Evidemment il est toujours plus facile de critiquer et de relever les abérrations que de faire des propositions constructives. Néanmoins, si l'on s'attaquait de manière volontariste au problème de l'isolation des bâtiments, il serait très certainement possible de réduire sensiblement nos besoins de chauffage, plutôt que de chercher désespérément à augmenter les moyens de production. Mais c'est une solution qui serait moins intéressante pour la sacro-sainte croissance du PIB...


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2 novembre 2009 1 02 /11 /novembre /2009 21:29
J'avais prévu de ne faire que trois parties à la série d'articles sur le solaire thermique, une sur le contexte, une sur les systèmes individuels, et une sur les centrales solaires. Finalement il y aura un quatrième article. Je me suis rendu compte en relisant les premiers que tout y apparaissait très positif, comme si nous avions d'ors et déjà trouvé la solution parfaite et suffisante pour résoudre le problème du réchauffement climatique. Ce quatrième article va sans doute tempérer un peu cet optimisme, puisqu'il concerne les limitations de cette technologie.

Cette limitation ne concerne pas le coût. D'après plusieurs études indépendantes, le solaire thermique devrait être compétitif d'ici au plus une dizaine d'années et pourra se passer de subventions. Le problème n'est pas non plus les performances : l'énergie reçue annuellement sur terre par le rayonnement solaire équivaut à peu près à 7 000 fois notre consommation totale d'énergie. Avec des rendements de 20%, nous sommes donc tranquilles.

Le problème du solaire thermique, et de toute technologie basée sur l'énergie solaire, c'est l'intermittence. Je ne parle pas ici de l'intermittence jour / nuit, qui est un problème pour le photovoltaïque. Nous avons vu que dans le cas d'une centrale solaire nous savons parfaitement lisser la production pour "effacer" ce problème, et pour un système individuel, produire de l'eau chaude le jour pour l'utiliser la nuit ne pose aucun problème.

Il s'agit plutôt ici d'un problème d'intermittence saisonnière, illustré par la figure ci-dessous. Elle montre l'énergie électrique consommée en France en moyenne chaque semaine, suivant la période de l'année (la semaine 1 est celle du premier janvier, et ainsi de suite).




On s'aperçoit facilement (et on pouvait s'y attendre) que la consommation d'électricité est maximale en hivers, et que l'écart entre l'hivers et l'été est d'un facteur environ 1,5 (on consomme en moyenne 1,5 fois plus d'électricité en hivers qu'en été). A l'inverse, la production des centrales solaires ou des chauffe-eau solaires est évidemment maximale en été... Mais autant on sait lisser la production pour "effacer" l'alternance jour / nuit, autant à l'heure actuelle nous sommes incapables de compenser cette différence entre les saisons (l'électricité ne se stocke pas ou du moins difficilement, la chaleur si mais pas sur des périodes aussi longues).

Nous nous retrouvons donc dans une situation où la production est maximale en été, et la consommation maximale en hivers, sans aucun moyen de stockage pour compenser ce décalage...

Du coup supposons que la totalité de notre consommation estivale soit assurée par le solaire thermique (très optimiste mais pas complètement irréaliste). Il va nous falloir trouver un complément pour les mois plus froids. Un complément qui soit facilement pilotable et peu cher (on ne souhaite pas s'en servir en été, et on souhaite qu'il puisse être mis en route ou arrêter très rapidement pour accomoder les écarts de la production du solaire thermique). A l'heure actuelle, la "meilleure" technologie que nous possédions pour répondre à ces deux exigences est... les centrales thermiques au charbon... dont tout le monde conviendra que ce n'est pas le meilleur moyen de lutter contre les émissions de gaz à effet de serre.

Malheureusement, pas de solution miracle à proposer à l'heure actuelle. Il semble donc que le solaire thermique peut jouer un rôle important dans la lutte contre le réchauffement climatique, s'il nous évite d'utiliser des centrales à gaz ou au charbon de manière continu toute l'année (ce qui est le cas dans tous les pays "non-nucléaires"). Si cette condition n'est pas remplie, son rôle devient plus ambigu. Et le restera, du moins tant que nous n'aurons pas mis au point des techniques nous permettant de stocker soit la chaleur soit l'électricité d'une saison à l'autre.


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26 octobre 2009 1 26 /10 /octobre /2009 10:09
Troisième volet de la série d'articles sur le solaire thermique. Après les systèmes individuels, aujourd'hui les centrales solaires.

Comme nous l'avons vu dans le premier article sur la place du solaire thermique dans le monde, une petite partie des installations solaires thermiques sont utilisées non seulement pour produire de la chaleur, mais également de l'électricité en convertissant une partie de cette chaleur (c'est le cas par exemple à la centrale Solar Two, dans le désert Mojave, photo à droite).
Globalement, la part du solaire thermique dans la production mondiale d'électricité est faible, mais il s'agit d'un domaine en plein essor avec de nombreux projets en cours de développement dans de nombreux pays (voir à titre d'illustration les paragraphes "en construction" et "annoncées").

Historiquement, la première "vraie" centrale solaire a été construite aux USA, dans le désert Mojave (Nevada), photo ci-dessus. Baptisée Solar One, il s'agissait d'un prototype du Département Américain de l'Energie destiné à prouver la viabilité du solaire thermique en production d'électricité. Nous allons nous servir de cette centrale comme "étude de cas" pour comprendre le fonctionnement des centrales solaires. Le principe de fonctionnement de la centrale est schématisé ci-dessous.

Les rayons du soleil se réfléchissent sur des miroirs (pour Solar One, 1818 miroirs de 40 m² chacun). Ces miroirs, ou héliostats, sont mobiles ce qui leur permet de suivre la course du soleil en permanence (photo de gauche). Ces miroirs permettent de concentrer tous les rayons lumineux sur une tour (photo de droite) recouverte d'un matériau absorbant.

Sous l'effet du rayonnement, le matériau absorbant va chauffer fortement, et la chaleur va être transmise à un fluide caloporteur à haute température de fonctionnement.




Ajouté en 1995 (la centrale s'appelle alors Solar Two), les deux réservoirs contiennent un mélange de nitrate de sodium et de nitrate de potassium, et vont permettre de stocker la chaleur sur quelques heures de manière à "lisser" la production (figure de droite) de manière à adapter production et consommation.

Pour produire l'électricité, la chaleur est utilisée pour chauffer de la vapeur d'eau qui circule dans des turbines, comme dans une centrale thermique "classique".

En fonctionnement, Solar Two permettait de produire 10 MW électriques.





D'autres géométries que les systèmes à tour et héliostats existent également, notamment des systèmes utilisant des miroirs cylindriques qui focalisent le rayonnement solaire sur un circuit dans lequel circule le fluide caloporteur (photo ci-dessous à droite, détail de la centrale de Kramers Juncion, Californie, photo de gauche), mais leur principe global de fonctionnement est sensiblement le même.





















Le rendement global de ces centrales solaires thermiques (puissance électrique fournie au réseau rapportée à la puissance reçue du soleil) est d'environ 15%. La surface utilisée au sol peut sembler très importante (voir photos), mais rapportée à la puissance électrique produite, elle est du même ordre de grandeur que celle d'une centrale thermique classique ou d'une centrale nucléaire. Evidemment, ces centrales sont destinées à être raccordées au réseau électrique au même titre que des centrales classiques.



Il existe également des collecteurs solaires avec des miroirs paraboliques (photo de gauche au dessus). Là encore il s'agit d'un miroir mobile qui va pouvoir suivre la course du soleil au cours de la journée. Mais contrairement aux centrales précédentes, il ne s'agit pas ici d'un nombre important de miroir qui vont envoyer les rayons du soleil en un même point : chaque miroir focalise le rayonnement sur un absorbeur différent. Celui-ci va chauffer, mais là pas question d'utiliser la chaleur pour autre chose que pour faire de l'électricité, contrairement là-encore aux autres centrales qui peuvent permettre de produire de l'eau chaude pour des utilisations collectives.

L'électricité est ici produite par l'intermédiaire d'un moteur de Stirling (dessin de droite). Dans un moteur de ce type, deux pistons sont reliés à un même jeu d'engrenages. Sous l'effet du rayonnement qui chauffe l'absorbeur, un gaz chauffe, et en se dilatant il entraîne un piston moteur qui fait tourner les engrenages (et produit de l'électricité, comme dans une turbine). En tournant, les engrenages entraînent un piston de déplacement, qui force le gaz à se déplacer vers la partie froide du système. Le gaz diminue de volume, ce qui entraîne un déplacement inverse du piston moteur, qui fait à nouveau tourner les engrenages. Le piston de déplacement se déplace de nouveau, forçant le gaz à se mouvoir vers la partie chaude où il peut à nouveau se dilater, et un nouveau cycle recommence.

Le rendement global d'un miroir parabolique couplé à un moteur de Stirling est de l'ordre de 18% (un peu supérieur à celui des centrales), mais pour un prix plus élevé. Leur principal avantage est qu'ils permettent de produire des puissances électriques plus faibles (de l'ordre de 10 à 25 kW contre des dizaines ou centaines de MW pour des centrales) ce qui les rend très intéressants pour des applications sans connexion au réseau, par exemple pour l'alimentation de hameaux isolés.

A l'heure actuelle, le coût du kilowattheure électrique produit par des centrales solaires est de l'ordre de 0,15 à 0,18 € (en prenant comme région type le sud de l'Espagne, pour l'ensoleillement). C'est un coût plus élevé que l'éolien, mais inférieur à celui du solaire photovoltaïque. Des expertises indépendantes ont été publiées qui montrent qu'avec une production de masse, le ce coût devrait être réduit à 0,05-0,07 €/kWh à l'horizon 2015-2020, soit un coût de revient relativement comparable à ceux des systèmes de production "classiques".

Des projets pour une puissance cumulée de plusieurs GW sont actuellement à l'étude ou en phases de début de construction, principalement en Espagne et aux USA.


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Published by D. - dans solutions
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