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mercredi 3 août 2016

Electricité verte et CO2 : L’Allemagne vire de bord !



Résumé :
  •  Après avoir consacré 350 G€ (« G » = giga = milliard) aux énergies dites vertes depuis le début du siècle, chiffre extraordinairement élevé, l’Allemagne décide de diviser par 4 le montant annuel de ses investissements dans ce domaine, en réduisant fortement ses subventions antérieures.
  • Ce violent virage, qui provoquera des dégâts chez les fabricants concernés, était devenu inévitable en raison de la hausse du prix de l’énergie électrique pour les consommateurs allemands, et de l’augmentation massive des émissions de C02 par MWh produit.
  • Espérons que l’opinion publique allemande en comprendra le bien-fondé, s’affranchira des mantras écolo-pacifistes, ira jusqu’à l’arrêt de ses investissements inutiles en énergies éoliennes et photovoltaïque, et acceptera des mesures moins spectaculaires et moins coûteuses, mais beaucoup plus efficaces :
    • maintenir le parc nucléaire restant,
    • convertir au gaz ses centrales au charbon,
    • investir dans des centrales à gaz à cycle combiné,
    • promouvoir le chauffage électrique par pompes à chaleur.


Message

Complément au message récent : Electricité et CO2 : le contre-exemple allemand

Plusieurs articles parus dans la presse généraliste ou financière, notamment :
« Les Echos » du 8 juin 2016, par Jean-Philippe Lacour
« La Croix » du 13 juin 2013, par Delphine Nerboiller «  L’Allemagne inverse ses priorités énergétique »
 nous apportent les informations suivantes :

L’Allemagne a atteint un objectif de 33% de renouvelable dans sa production électrique, mais ceci a coûté cher au pays (21 G€ en en 2013 et 28 G€ en 2015).

Elle avait fixé pour objectif 45% de renouvelables en 2025.  

Elle vient de décider de réduire le rythme du développement des renouvelables :
  • En éolien, ramené à environ 1 000 nouvelles éoliennes par an, soit 2,8 GW nominaux, à rapporter  à un parc existant de 17 000 éoliennes. 
  • En solaire : Le prix garanti du MWh uniformément garanti disparaît pour les nouvelles installations. Ces dernières ne pourront que résulter d’appel d’offres les attribuant aux moins-disants en termes de prix garanti, avec un plafond en puissance installée de 0,6 GW chaque année (ce qui correspond, dans un pays septentrional comme l’Allemagne, à une production moyenne annuelle de moins de 0,1 GW dont la majeure partie pendant les mois d’été)
Ces informations sont extrêmement intéressantes :
  •  Le virage allemand sur l’éolien et le solaire est brutal : leur croissance sera divisée par 4, les appels d’offre se généralisent, les prix baisseront : le secteur industriel concerné va souffrir, notamment en solaire. Mais le gouvernement ne pouvait supprimer complètement les subventions, c’eût été politiquement trop risqué.
  • On a l’impression que le gouvernement allemand a pris la mesure du non-sens de la politique énergétique antérieure qui aboutit, par rapport à la France, à un MWh dont le prix est proche du double et 10 fois plus émetteur de CO2, ou plutôt, a enfin osé en tirer publiquement les conséquences. 
  • Mais il continue à subventionner le charbon et le lignite. Pourquoi ? Sans doute parce que, le parc nucléaire ayant été fortement réduit, le lignite est devenu indispensable pour assurer la production en toutes circonstances et éviter le « black-out », car il y a très peu d’hydraulique en Allemagne.
  • Nous prenons le pari que le virage suivant sera le maintien des centrales nucléaire qui n’ont pas encore été arrêtées : mais cette annonce est politiquement délicate dans un pays dont la coalition gouvernementale inclut les « Grunen » viscéralement opposés au nucléaire et une opinion publique sensible à ce sujet. Peut-être après la réélection de Mme Merkel qui était favorable à l'augmentation de la durée de vie des centrales avant son alliance avec les "Grunen"?
  • Mais les émissions extrêmement élevées du charbon et du lignite en CO2, et aussi en de nombreux polluants, finiront par être ressenties comme inacceptables, et feront, un jour, basculer l’opinion publique allemande.
  • Il ne serait pas surprenant, et il serait aussi très pertinent, que l’Allemagne convertisse au gaz ses centrales au charbon existantes, et investisse dans des centrales à gaz à cycle combiné, très performante (58% de rendement) qui pourraient amener une baisse rapide des émissions de CO2 pour un coût modique.
Les articles cités comportent cependant des imprécisions l’on ne saurait reprocher à des journalistes qui ne peuvent pas être experts en tout. Poussés par des dossiers de presse biaisés, ils n’évitent pas les erreurs usuelles en la matière :
  • « Dans l’éolien en mer […] arriver à  15 GW installés d’ici à 2030, soit l’équivalent d’une douzaine de centrales nucléaires. » Hélas, cette comparaison n’est valide qu’en puissances nominales (en fait, la puissance maximum). Elle oublie simplement que l’éolien maritime ne produit en moyenne que 25% de sa puissance nominale, du fait de son intermittence subie, alors que le nucléaire produit en moyenne 80% de sa puissance nominale, du fait de son adaptation voulue à la demande du réseau. En production annuelle, l’équivalence est donc de seulement 3 centrales nucléaires, et non pas 12. En utilité, c’est encore bien pire, car il faudrait défalquer de la production éolienne toute la partie qui ne sert à rien, car produite à contretemps,  et finalement  exportée à vil prix faute d’emploi en Allemagne, évaluée à la moitié, ce qui ramène l’équivalence à 1,5 centrales! 
  • « Cette part [des renouvelables] s’élève actuellement à 33%. ». Le lecteur comprend que l’électricité consommée en Allemagne est verte pour un tiers. Or il n’en n’est rien, car ce chiffre est relatif à la production, et non à la consommation. Or la priorité d’écoulement des énergies vertes contraint les opérateurs de réseau à absorber toute la production pour l'exporter à vil prix, parfois négatif, la perte de l’opérateur étant compensée par la « CSPE » allemande payés par l’utilisateur. La corrélation inverse, publiée, entre la puissance verte produite  et le prix de marché de gros est excellente et probante d'une causalité: quand la production verte croît, le prix de marché décroît, faute de demande Finalement, si l’Allemagne produit 33% d’énergies vertes, elle n’en consomme effectivement qu’environ la moitié et se débarrasse du reste faute de pouvoir l’utiliser !
De manière générales comparer des chiffres tels que volume annuel cumulé, volume moyen, ou prix moyen, n’a de sens que pour les filières qui produisent en continu : nucléaire, hydraulique au fil de l’eau ou marémotrice. Pour toutes les autres, seules comptent les comparaisons au moment de la production, et notamment pendant les pointes : le solaire est alors absent, et l’éolien très inégalement présent avec risque d’absence. Seule la biomasse peut se tirer d’affaire, dans la mesure où elle est au moins un peu stockable, et peut donc être utilisée au bon moment. A de rares exceptions près, l’énergie électrique ne peut pas être stockée !

lundi 23 novembre 2015

Etape 3 : Substitution électronucléaire

Etape 3 : Substitution électronucléaire


Rappelons que le profil de notre blog fait figurer le « politiquement correct » dans la liste des « je n’aime pas ». Personne n’ose parler de ce qui suit, qui est pourtant absolument évident, et constitue une voie majeure pour réduire les émissions de CO2, et limiter le changement climatique. Nous le faisons en toute indépendance, sans tabou et sans militantisme d’aucun bord, avec l’objectivité nécessaire aux décisions technico-économiques.

Voyons les réductions d’émissions que l’électronucléaire permet de réaliser :
  • Elle est sans effet direct sur la production de fonte dans les hauts fourneaux. Indirectement, le moindre coût de l’aciérie électrique (retraitement des ferrailles) permet un meilleur recyclage des métaux ferreux, et donc une moindre demande en fonte. C’est peu de chose, et difficile à chiffrer, donc non pris en compte ici.
  • En agriculture et industrie, la quasi-totalité des besoins en chauffage (fours, serres, bâtiments agricoles et industriels, traitements thermiques…), en énergie mécanique autre que mobile (pompes, ventilateurs, usinage, manutention…) et en éclairage peuvent provenir de l’électronucléaire. Une baisse de 60% du gaz naturel est envisageable. Compte tenu des applications de  mobilité nécessitant du gazole, cette baisse serait plutôt de 30% pour le pétrole.
  • En chauffage résidentiel et tertiaire, l’électronucléaire est presque partout substituable aux combustibles fossiles, selon des modalités à examiner de plus près :
  • Les applications de chauffage sont avantageusement réalisées par des pompes à chaleur qui permettent une efficacité énergétique très supérieure à 100%, de l’ordre de 200% (aérothermiques), 300% (géothermiques) et même 500% (hydro-thermiques).
  • L’investissement  lourd dans les centrales électronucléaires, dont le prix de marché se situe autour de 3 milliards d’euros par GW (ce qui ne fait que 3 000 €/KW), n’est économiquement possible que si la centrale produit en moyenne au moins 75% de sa puissance nominale. Il n’est donc pas envisageable de dimensionner le parc électronucléaire pour les pointes de consommation.
  • Il est donc souhaitable de généraliser le chauffage biénergie par adjonction d’un chauffage de base électrique de faible puissance, à tous les bâtiments actuellement chauffés au fioul ou au gaz. Il est utilisé seul jusqu’à concurrence de la puissance nucléaire installée, les pointes de consommation restant assurées par le fioul et le gaz.
  • L’extension simultanée des pompes à chaleur qui réduisent la consommation du chauffage électronucléaire, et des chauffages de base électriques qui l’augmentent doit permettre une large compensation, et donc une faible augmentation du parc nucléaire.
  • Dans les transports, la seule substitution possible est relative aux véhicules électriques à batterie, ou hybrides rechargeables. Malgré d’énormes distorsions de concurrence (subventions, avantages de circulation et de stationnement, pas de TICPE…), ils peinent à se développer en dehors de quelques marchés de niches (auto-partage urbain, flottes urbaines). Envisageons avec optimisme qu’ils puissent réduire de 10% la consommation globale de carburants, c’est-à-dire, avec une efficacité énergétique fortement accrue par les moteurs électriques remplaçant les moteurs thermiques, réduire d’un facteur 3 l’énergie consommée, devenue électrique.

Dans cette substitution, les facteurs économiques jouent un rôle essentiel




Cette substitution aboutit à elle seule une réduction de 28% supplémentaires de l’énergie fossile consommée et de des émissions de CO2, ce qui est énorme. Elle aboutit à une baisse cumulée des émissions de CO2 de 45%, ce qui excède l’engagement français de -40% en 2030, mais n’est tenable qu’avec un développement très modéré de l’énergie électronucléaire, qui implique le renouvellement des centrales en limite d’âge, et un petit nombre de tranches supplémentaires.

jeudi 17 janvier 2013

Transition énergétique: Optimiser les utilisations de l'énergie


Optimiser l’utilisation des énergies

Table des matières du blog

Plan du chapitre :
« Transition énergétique : Moitié moins de CO2 pour chauffage en 20 ans»
Optimiser l’utilisation des énergies

Le tableau général ci-dessous reprend l’ensemble de l’évolution possible en matière d’émissions de CO2 dues au chauffage et détaille particulièrement l’impact de l’énergie utilisée.

En en-tête, les différents modes de chauffage su fond arc-en-ciel, avec pour chacun, pour 1 MWh = 1000 KWh de chauffage effectif :
  • Ligne 1 : Son émission de CO2 en Kg
  • Ligne 2 : Sa teneur en électricité de pointe, en %
  • Ligne 3 : Sa teneur en électricité hors pointes, en %
  • Ligne 4 : La répartition initiale des modes de chauffages, en




Nous décrivons dans les lignes 5 à 7 ci-dessus une évolution plausible et accessible des modes de chauffage au profit des moins émetteurs, en remarquant que :

La disparition du chauffage au charbon est presque acquise.

Le bois renouvelable est très en vogue, mais il atteindra vite ses limites au-delà desquelles… il ne serait plus renouvelable. Nous sommes donc restés prudents sur son évolution.

Le passage en biénergie « thermique / joule » des chauffages au fioul (Ligne 6) et GPL (ligne 7)  (hors réseau gaz), et au gaz (ligne 8) est destiné à remplacer, en dehors des pointes, quand les centrales ne sont pas saturées, l’énergie thermique fossile  par de l’énergie électronucléaire. Le chauffage électrique additionnel pourra donc être limité à la moitié de la puissance thermique nécessaire, soit de petits radiateurs, typiquement 0,5 KW, répartis dans les pièces, connectés aux sections « prises électriques » existantes, et commandés en WiFi ou en CPL (Courant Porteur en Ligne, qui utilise les lignes 230 V pour transmettre des informations grâce à des tensions alternatives de 8 à 150 KHz superposées au 50 Hz), pour un investissement de quelques centaines d’euros, accessible à tous. Cet investissement sera naturellement amorti par le passage en tarification Tempo, ou tarification variable à créer, qui aboutit en jours bleus (300 par an) à une énergie moins chère que le gaz.

Le passage en biénergie avec pompes à chaleur (lignes 6, 7 et 8 à nouveau) suit un schéma proche. Les pompes à chaleur sont également dimensionnées à la moitié de à puissance maximum requise, et fournissent la moitié de l’énergie maximum nécessaire. Montées en amont du circuit d’eau de chauffage, elles agissent sur l’eau du chauffage central (par le sol de préférence), mais, contrairement au paragraphe précédent, elles fonctionnent aussi pendant les pointes, l’énergie thermique n’intervenant que pour la puissance complémentaire nécessaire. Cette différence résulte du fait que, au moins en jours blancs (43 par an), le prix de l’énergie électrique divisé par le rendement (COP) de la pompe à chaleur, soit 2 à 4, restera moins cher que l’énergie thermique qui pourrait n’intervenir seule que pendant les 22 jours rouges. L’amortissement de la pompe à chaleur qui fonctionnera presque constamment en période de chauffage, et dont la puissance sera réduite de moitié, sera considérablement raccourci, incitant les utilisateurs à ce changement.

Le chauffage électrique direct représente 37% (ligne 4, pointes + hors-pointes) du total, dont une petite moitié en pointe (les 1500 heures par an les plus chargées, et aussi les plus froides). Notre hypothèse envisage que sur ces 37%, environ 20 points soient remplacés en 20 ans par des pompes à chaleur, dont 12 aérothermiques, notamment en immeubles collectifs et maisons urbaines, et 8 dites géothermiques, quand des terrains suffisants sont utilisables.

Résumons à ce stade l’impact de l’évolution des seuls modes de chauffage dans un petit tableau issu du précédent :
              

CO2  Kg
élec.  hors pointe %
électr. pointe %
électr. totale %
2010 pour 1MWh
142
212
182
394
2030 pour 1 MWh
96
279
137
416

Les émissions de CO2 ont diminué d’un tiers, l’électricité de pointe d’un quart pendant que l’électricité hors pointe augmente de un tiers, et la consommation électrique totale de 5%.