La problématique énergétique Les énergies renouvelables

1. La problématique énergétique Les énergies renouvelables Classe 4 14 février 2008 Jérôme KLEIN – Agence Locale de l’Energie du Grand Nancy

2. Sensibilisation Préambule • Si la Terre était un village de 100 personnes • 60 Asiatiques, 14 Américains, 13 Africains, 12 Européens, 1 Océanien

3. Sensibilisation • 52 femmes - 48 hommes • 70 mal-logés 50 mal-nourris 70 analphabètes, • 25 enfants de 5 à 14 ans travaillent, • 1 personne a un diplôme universitaire

4. 6 pers détiennent 60 % de la richesse 50 vivent avec 2 dollars par jour Sensibilisation 89 83 99

5. Sensibilisation 33 pas accès à l’électricité 26 pas à l’eau potable 20 % des déchets sont traités, le reste est dans la nature 25 % consomment les ¾ de l’énergie 17 n’ont pas de service médical, 10 ont la tuberculose La durée de vie varie dans les maisons entre 36 et 85 ans. En 2025, le village comprendra 133 habts.

6. Evolution de la consommation mondiale d’énergie primaire (en Gtep) 2000 : 8,6 Gtep source ENERDATA 1973/1998= + 55 %

7. Répartition des sources d’énergie dans la consommation mondiale d’énergie primaire (en %) 1,6 tep/habitant

8. Consommation moyenne d’énergie par habitant

9. Evolution de la consommation d’électricité dans le monde Total 1998 = 14 350 TWh + 137 % 18,5 % 17,5 % Gaz = 15 % Fioul = 9,5 % Charbon = 38 %

10. Consommation moyenne d’électricité kWh/habitant.an (1995 source AIE)

11. Taux d’électrification (Extrapolation 2000 à partir des sources ECOTECH [CNRS] de 1990)

12. Durée de vie et Pouvoir de Réchauffement Global (PRG) des GES

13. Emission de polluants par type de combustible en kg/tep

14. Composition de l’atmosphère • Azote, N = 78 % • Oxygène, O = 21 % • Argon, Ar = 1 % • Gaz à effet de serre 0,035 % (CO2, CH4, N2O, CFC, …) Température moyenne à la surface de la terre • Sans gaz à effet de serre • – 18°C • + 15°C • Avec gaz à effet de serre

15. Prospective de la répartition des sources d’énergie dans la consommation mondiale d’énergie primaire en 2020 (en %)

16. Evolution des consommations de combustible fossile + 23 % + 100 % + 35 %

17. Réserves mondiales d’énergies fossiles (en Gtep) Source : Conseil Mondial de l’Energie

18. Réserves mondiales d’énergies fossiles (en Gtep) en 2020 Extrapolation linéaire pour 2020 Base des chiffres en 1998, mauvaise estimation des besoins de pays comme la Chine D’où chiffres optimistes. Pour les ressources récupérables, oui mais à quel prix? 200, 300 € le baril de pétrole?

19. Réserves prouvées de pétrole par zone géographique (en Gtep)

20. Production d’électricité d’origine nucléaire dans le monde Source : WISE Paris

21. Prévisions du nombre de centrales nucléaires en service Sources : CEA ELECNUC

22. Evolution de la consommation d’énergie primaire en France (en Mtep) 2000 : 258 Mtep

23. Mix énergétique de la France (en %)

24. 2005 : 277 Mtep (Energie finale)

25. Evolution de la consommation d’énergie finale en France par secteur économique (en Mtep) Transports : + 92 % , Résid/Tertiaire : + 21 % , Industrie : - 5 % Total : + 20 % Sidérurgie : - 57 % , Agriculture : - 3 % NB : énergie finale et non primaire

26. PERSPECTIVES 2020 :Problématiques • 1- Energies fossiles prédominantes • 2- Effet de serre et changements climatiques • 3- Evolution démographique importante et satisfaction des besoins des pays du sud • 4- Epuisement des réserves de pétrole • 5- Démantèlement de la première génération de centrales nucléaires et application des programmes de sorties du nucléaire • 6- Gestion des déchets radioactifs à vie longue • 7- Amplification de la déforestation • 8- Incertitudes sur le développement des technologies nouvelles (piles à combustible, énergies renouvelables…)

27. L’énergie du vivant La biomasse Le bois énergie, les biocarburants, le biogaz. L’énergie du Soleil Le solaire thermique Le solaire photovoltaïque L’énergie de la terre La géothermie horizontale La géothermie verticale L’énergie du vent Les éoliennes mécaniques Les aérogénérateurs L’énergie de l’eau Les roues à aubes Les centrales hydroélectriques LES 5 FAMILLES D’ĒNERGIES RENOUVELABLES

28. Prix des énergies Prix d’août 2007 – Source DGEMP http://www.industrie.gouv.fr/energie/statisti/f1e_stats.htm

29. L’énergie solaire thermique L’énergie solaire sur un plan horizontal varie de 1100 kWh/m².an dans le nord à 1700 kWh/m².an dans le sud. Pour qu’une installation produise autant à Nancy qu’à Marseille, il suffit de mettre 30% de capteurs en plus. A Nancy, on peut récupérer 400 kWh/m².an pour une orientation sud sur un plan incliné à 45°.

30. L’énergie solaire thermique : pour les particuliers De plus en plus présente ! Il faut distinguer 2 types d’installations : • Le Chauffe Eau Solaire Individuel (CESI) pour l’eau chaude sanitaire. • Le Système Solaire Combiné (SSC) pour le chauffage et l’ECS.

31. L’énergie solaire thermique : pour les particuliers Le CESI !

32. L’énergie solaire thermique : financement ? CESI : Il faut compter entre 1 200€ et 1 500€ / m². Pour notre région près de 1 m² / personne Pour une famille de 4 personnes, on installe généralement 5 m² . Exemple de calcul : Coût total installé : 7 000€ on calcul le crédit d’impôt ainsi : Coût de fourniture du matériel : 5 000€ 5000 – [800 x (5000/7000)] * 0.50 Prime Région : 800€ = (5000 – 568) * 0.50 = 4432 * 0.50 Le montant de ce crédit d’impôt sera de : = 2 216 €. Avec un taux de TVA à 5.5% s’il s’agit d’une habitation de plus de 2 ans. Avec un CESI on peut couvrir jusqu’à 60% de ces besoins en ECS.

33. L’énergie solaire thermique : pour les particuliers Le SSC !

34. L’énergie solaire thermique : financement ? SSC : Il faut compter 25 000 € pour l’installation complète en PCBT avec l’énergie d’appoint et toute la régulation. Cela représente environ 12 à 21m² de capteur (10% de la surface habitable). Exemple de calcul : Coût total installé : 25 000 € on calcul le crédit d’impôt ainsi : Coût de fourniture du matériel : 12 000 € 12000–[1300x (12000/25000)]*0.5 = (12000 – 1040) * 0.5 Prime Région : 1 300 € Le montant de ce crédit d’impôt sera de : = 5 480 € A cela s’ajoute le taux de TVA à 5.5% s’il s’agit d’une habitation de plus de 2 ans. L’installation au final coûtera environ 25 000 – 1 300 – 5 480 = 18 220 € au lieu de 15000€ pour une énergie classique haute performance. Pour un surcoût à l’investissement de 3 220 € vous aurez par la suite près de 70% de votre eau chaude et entre 25 et 35% de votre chauffage qui seront couvert par l’énergie solaire.

35. L’énergie solaire thermique : le collectif ?

36. L’énergie solaire thermique : le collectif ? • L’entretien et la durée de vie : pour durer 30 ans, l’installation ne doit pas être surdimensionnée. En règle générale, il faut 2 m² de capteurs par logement et 40 l de stockage par occupant. • Installation : les panneaux peuvent être installés : • en superposition des tuiles, • en intégration architecturale à la place des tuiles, • sur châssis en toiture terrasse ou dans le jardin. • La production d’eau chaude sanitaire peut être : • centralisée : il y a un ballon solaire pour l’ensemble des logements. • décentralisée : il y a une distribution de l’énergie solaire par logement et par ballon.

37. BAROMETRE DES ENERGIES RENOUVELABLES • Solaire Thermique 20 millions de m2 de capteurs installés sur les toits européens aujourd’hui mais surtout grâce à des pays comme l’Espagne, l’Italie, l’Autriche ou l’Allemagne.

38. Installations solaires thermiques en Lorraine en 2002

39. Installations solaires thermiques en Lorraine en 2007

40. L’énergie solaire photovoltaïque Pour la production décentralisée, l’autoconsommation, la revente à EDF ou les sites isolés.

41. L’énergie solaire Photovoltaïque : financement ? A l’heure actuelle, il existe deux types de financement possible : • Site isolée : Dans le cas d’une électrification, l’installation peut être subventionnée jusqu’à 80% par le FACE (Fonds d’Amortissement des Charges d’Electrification), l’Ademe, la Région et parfois la commune voire EDF. • Raccordé au réseau : Depuis juillet 2006, votre fournisseur d’électricité a l’obligation de vous acheter l’électricité produite par votre système photovoltaïque à un tarif de 0. 30 €/kWh en superposition et 0.55 €/kWh en intégration. • A cela s’ajoute : • le crédit d’impôt de 50% sur le montant du matériel TTC • l’aide du conseil régional de Lorraine : 1,8 € / Wc intstallé plafonné à 5 000 € le taux de TVA à 5.5% pour une habitation de plus de 2 ans. • Pour une installation en site isolé d’une puissance de 2 kWc, il faut compter 37 000 €. • Pour une installation raccordée au réseau d’une même puissance, on arrive à 15 000 € environ.

42. BAROMETRE DES ENERGIES RENOUVELABLES • Solaire Photovoltaïque Beaucoup d’efforts restent encore à fournir pour atteindre le seuil des 3 000 MW de puissance installée fin 2010.

43. L’énergie de la terre : la géothermie Le principe : Se servir de la chaleur de la terre pour produire de l’électricité ou de la chaleur. Sous le terme Géothermie, on retrouve plusieurs types : • Géothermie Haute énergie, • Production d’électricité • Géothermie Basse énergie, • Production de chaleur • Géothermie Très basse énergie. • Utilisation pour les particuliers

44. L’énergie de la terre : la géothermie La pompe à chaleur géothermique : Une PAC est un système thermodynamique qui permet de prélever de la chaleur à bas niveau de température pour la transférer dans un autre milieu à un niveau plus élevé. Les PAC utilisent des gaz (fluides frigorigènes) pour leurs caractéristiques permettant de subir des changements d’états et de restituer la chaleur avec un rendement important (350 % en moyenne). Ce rendement est appelé coefficient de performance (COP). Un rendement de 300 % équivaut à un COP de 3. Pour 1 kWh électrique consommé, on récupère 3 à 4 kWh de chaleur pour le chauffage.

45. L’énergie de la terre : la géothermie La géothermie « des particuliers » ou très basse énergie se décompose ensuite en deux sous-partie : La géothermie verticale ou en profondeur. La géothermie horizontale ou PAC géothermique.

46. L’énergie de la terre : la géothermie Il existe ensuite plusieurs techniques : • Fluide intermédiaire : 2 circuits hydrauliques en plus du circuit frigorifique, l’un à l’extérieur et l’autre à l’intérieur. • Détente directe : le fluide frigorigène circule en circuit fermé dans le capteur et dans le plancher chauffant. • Technologie mixte : le capteur enterré, dans lequel circule le fluide frigorigène, est également l’évaporateur de la pompe.

47. La géothermie : financement ? Pour une maison de 150 m², il faut compter 20 000 € en PAC géothermique et ajouter le coût des forages ou du terrassement . Exemple de calcul : Coût total installé : 20 000 € + forage ou terrassement Coût de fourniture du matériel : 13 000 € Le montant de ce crédit d’impôt sera 13 000 * 0.5 = 6 500€. A cela s’ajoute le taux de TVA à 5.5% s’il s’agit d’une habitation de plus de 2 ans. L’installation au final coûtera environ 20 000 – 6 500 = 13 500€ au lieu de 15 000€ pour une énergie classique haute performance. Et par la suite un coût annuel de chauffage d’environ 400 € (hors abonnement et ECS).

48. La géothermie : financement ? Une énergie compétitive : • Aspects réglementaires : • Si le forage a plus de 10 m de profondeur, une déclaration auprès de la DRIRE est impérative. • Une autre déclaration auprès de la DDASS s'impose si le débit d'eau est supérieur à 8 m³/h.

49. BAROMETRE DES ENERGIES RENOUVELABLES • Géothermie Davantage utilisée pour produire de la chaleur que pour produire de l’électricité, la géothermie en Europe est la troisième source d’énergie renouvelable derrière l’hydraulique et la biomasse.

50. L’ENERGIE DU VIVANT : Le bois énergie ? Une énergie disponible et renouvelable : Le bois est une source d'énergie naturelle, renouvelable et disponible. Elle ne peut donc pas s'épuiser contrairement aux énergies fossiles (gaz, pétrole, charbon). Par ailleurs, le bois est une énergie propre qui ne libère dans l’atmosphère que le carbone qui a été nécessaire à son développement. La quantité de bois disponible renouvelable annuellement et mobilisable à court terme est important car la Lorraine est la troisième région la plus boisée de France.