Objectif Terre  | Let the sun shine

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Porter un regard d'écologue sur les systèmes énergétiques

Publié par Olivier D sur 16 Avril 2017, 09:35am

Porter un regard d'écologue sur les systèmes énergétiques

Cela fait 10 ans que j'étudie les sytèmes énergétiques 100% Renouvelables et que j'analyse l'actualité dans ce domaine, avec le regard d'un écologue (ma formation initiale), qui était aussi le regard d'Odum, le père du concept d'EROI (taux de retour énergétique). 

Comprendre ces systèmes, cela prend du temps. Ils ne sont pas aussi complexes que les écosystèmes vivants mais nécessitent néanmoins une approche holistique. La plupart des ingénieurs et dirigeants français n'ont pas reçu de formation en la matière et sont spécialisés dans un domaine particulier (les batteries au plomb, les électrolyseurs, etc.) sans vue d'ensemble. Des formations se mettent peu à peu en place, mais les professeurs eux-mêmes (même dans les écoles les plus prestigieuses) n'ont pas forcément intégré les évolutions récentes des technologies, évolution qui va très vite. Des dogmes anciens, devenus obsolètes, encombrent la réflexion.

Cela va paraître prétencieux mais peu m'importe: les échanges que j'ai avec les scientifiques et ingénieurs d'autres pays (en particulier Finlandais, Allemands et Californiens) sont de bien meilleure qualité que celle avec leurs homologues Français (à quelques rares exceptions près) . 

Ce qui était valable il y a 5 ou 10 ans n'est plus valable aujourd'hui. Car depuis il y a eu une baisse massive du coût énergétique et économique des panneaux solaires PV et des batteries Lithium. Cette évolution est véritablement disruptive.

Dans cet article au contenu que j'estime hautement stratégique je mets en avant le fait qu'il est possible d'atteindre 90% de solaro-éolien grâce au stockage intra-journalier si l'on accepte de perdre 20% de la production (et 80% en acceptant 15%).

Tenter de sauver ces 20% avec le Power-to-Methane x Methane-to-Power n'a pas de sens car ces 20% sont réduits à 5% en intégrant les pertes. Investir autant d'argent et d'énergie dans les électrolyseurs et méthanateurs pour sauver ces 5% est absurde. Car il faut consommer de l'énergie pour construire ce système Power-to-Méthane x Methane to Power.

1 GW de centrale à gaz coûte 10 fois moins cher qu'1 GW de centrale nucléaire EPR. Construire un back-up gaz de 50 GW, c'est un investissement de 25 milliards d'euros, ce qui correspond au coût du projet Hinckley Point C en Grande-Bretagne. C'est une somme importante, mais elle est marginale comparativement au coût global du système énergétique.

Dans une étude menée pour une région française (7,5% de la population française) et visant à parvenir à presque 100% de solaire PV, le Power-to-Gas (en plus de batteries pour la gestion intra-journalière) est utilisé massivement pour le stockage saisonnier. Il faut alors 5 GW d'électrolyseurs...Sans compter les méthanateurs...A l'échelle de la France entière il faudrait donc 5 GW x (100/7,5) = 66,5 GW d'électrolyseurs, sans compter les méthanateurs. La facture serait beaucoup plus lourde. Rien que pour les électrolyseurs, en retenant une hypothèse très optimiste de 1000€/kW, le coût serait de 66,5 milliards d'euros.

Bien sûr installer les piles à combustible à proximité des lieux de consommation permettrait de valoriser la chaleur résiduelle pour chauffer les bâtiments, via des réseaux de chaleur. Mais l'équation énergétique et économique globale reste mauvaise. D'ailleurs avec la stratégie "back-up centrale à gaz" il est aussi possible d'installer des microgénérateurs locaux et de valoriser la chaleur coproduite (CHP, Combined Heat and Power).

Avec l'approche P2Gx G2P il faudrait surdimensionner le parc solaire PV compte-tenu des très importantes pertes intrinsèques à la technologie P2G x G2P. Ce surdimensionnement à bien entendu un coût énergétique, écologique (empreinte surfacique, extraction des métaux etc.) et économique (consommateur / contribuable).

Opter pour un mix équilibré moitié solaire moitié éolien + gestion intra-journalière par batterie lithium + back-up hydraulique et thermique (gaz fossile puis biogaz et gaz de synthèse importé depuis des régions du monde aux fortes ressources solaro-éoliennes) est beaucoup plus pertinent. Dans le cas d'une non acceptation locale de l'éolien les échanges trans-régionaux sont possibles.

La pile Tesla 2170 (21 mm x 70 mm), et ses équivalents chinois, sera le pilier du système énergétique de demain. Rien n'arrêtera la vague, même si Tesla mourrait ses concurrents prendraient la relève. Le système mis en place par Tesla sur l'île de Tau est le plus intelligent du monde: une ferme solaire, des powerpacks pour la gestion intra-journalière, tout en conservant les générateurs diesel déjà en place pour le back-up. Sur l'île d'El Hierro le back-up thermique a également été conservé.

Il est plus écologique de conserver ces anciens générateurs que de les remplacer par des piles à combustibles neuves mais coûteuses. Ils ne servent que de manière très ponctuelle par conséquent leur relative inefficience a peu d'impact. Ils bénéficient de décennies d'améliorations et il faut donc relativement peu d'énergie pour les fabriquer. 

De même, un voilier classique équipé d'un petit moteur thermique de secours (utilisé que très ponctuellement) est bien plus écologique que les bateaux Energy Observer et Race for Water (qui m'agacent, notamment le second car l'Hydrogen Economy est inefficiente non seulement sur le plan énergétique mais aussi hydrique, ce qui est incohérent avec le nom "Race for Water", une fondation dont l'objectif est de préserver l'eau). Le brouhaha autour de ces projets (sans aucune analyse énergétique et hydrique) n'illustre que le manque d'indépendance des médias français vis à vis des grands groupes qui utilisent ce genre de projets pour s'offrir une image verte.

Nicolas Hulot a déclaré à propos de ces deux bateaux démâtés et hydrogénés: "à charge aux autres de s'en inspirer". Non merci. Les bateaux traditionnels polynésiens sont beaucoup plus inspirants ! 

Be ECO-logical, not only logical.

Olivier Daniélo

Electrolyzer: the technique is very energy intensive and expensive

Stanford

L’argumentation selon laquelle le volume de stockage avec les batteries ou les STEP (« batterie gravitaire ») est trop faible pour parvenir au 100% Renouvelable et qu’il faudrait donc obligatoirement faire appel au Power-to-gaz compte-tenu du fait que le réseau de gaz déjà en place permet d’avoir plusieurs mois d’autonomie ne tient pas la route. Il y a dans ce raisonnement une confusion entre stockage au sens strict et back-up.

http://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/100-pour-cent-renouvelable-energie-hydrogene-42495/#pub

NB - Philippe Silberzahn:

"Difficile d’argumenter, d’autant que l’exemple suscite une émotion forte, ce qui prouve qu’on a mis le doigt sur un sujet sensible." (Suite)

"Kodak s’était défini à partir de la fabrication de films argentiques et, même si l’entreprise connaissait tout de la révolution numérique, puisqu’elle en était à l’origine, elle ne s’est résolu que très tard à vraiment admettre que le film n’avait plus d’avenir. Tellement tard qu’à force de tout faire pour protéger son cœur de métier historique, Kodak s’est retrouvée distancée dans le numérique et n’est jamais revenue dans la course." (Suite)

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