énergies renouvelables

énergies renouvelables http://www.energierenouvelables.com Lauyan TOWeb fr Wed, 26 Oct 2011 14:37:10 GMT qu'est ce que le photovoltaïque? A ne pas confondre avec le solaire photovoltaïque ou les cellules se transforment à partir du silicium. Ces cellules sont des semi-conducteurs. Sous l'effet de la lumière du soleil, les électrons contenus dans la cellule s'agitent et créent un courant électrique. C'est ainsi que les panneaux solaires photovoltaïques transforment l'énergie solaire en électricité. Une cellule photovoltaïque est un composant électronique qui, exposé à la lumière (photons), génère une tension électrique (de l'ordre d'un demi volt) : cet effet est appelé l'effet photovoltaïque. Le courant obtenu est un courant continu. Les cellules photovoltaïques sont constituées de semi-conducteurs, principalement à base de silicium (Si) (plus rarement d'autre semi-conducteurs : sulfure de cadmium , tellurure de cadmium, etc.). Elles se présentent sous la forme de fines plaques, rondes ou carrées, d'une dizaine de centimètres de coté, prises en sandwich entre deux contacts métalliques, pour une épaisseur de l'ordre du millimètre. Des batteries de cellules sont réunies dans des modules solaire photovoltaïque (ou "panneau solaire"), en fonction de la puissance recherché. http://www.energierenouvelables.com/energie-solaire/index.html#bv000002 http://www.energierenouvelables.com/energie-solaire/index.html#bv000002 energie solaire photovoltaique Pourquoi installer du photovoltaïque? UNE ENERGIE D'AVENIR... ...pour l'électrification en sites isolés : de part sa souplesse et sa facilité d'installation et de maintenance, l'énergie photovoltaïque est incontestablement une solution technique et économique adaptée, notamment dans les pays en voie de développement qui n'ont pas les moyens de se doter de réseaux de distribution d'électricité. Elle représente aussi un enjeu sociologique car, en apportant l'électricité dans des zones isolées, elle contribue à limiter le phénomène d'exode rural. ...dans les pays industrialisés, dotés de réseaux denses de distribution d'électricité : Les installations photovoltaïques peuvent être raccordées au réseau, ce qui représente une économie importante en investissement et en fonctionnement . Le photovoltaïque est la seule filière qui peut être installée n'importe où, y compris en centre ville, permettant d'économiser d'autant les besoins de fourniture par le réseau des bâtiments équipés. C'est pourquoi de nombreux pays (Allemagne, Japon...) développent de vastes programmes d'équipement de "toits solaires", non seulement sur les habitations individuelles, mais aussi sur les bâtiments tertiaires (façade ou couverture), dans le but de stimuler la demande et d'accélérer, ainsi, la baisse des coûts de fabrication encore élevés. La production d'électricité photovoltaïque reste encore plus chère que l'électricité classique. Mais les prix sont en baisse continuelle, grâce entre autre à des subventions européennes ou locales. La compétitivité devrait s'améliorer avec les progrès technologiques de demain. Ainsi, le marché photovoltaïque mondial connaît une croissance rapide depuis les années 80. La puissance crête du parc photovoltaïque européen en 2005 est estimé à 906 MWc (et environ 1 238 MWc en 2006) . http://www.energierenouvelables.com/energie-solaire/index.html#bv000001 http://www.energierenouvelables.com/energie-solaire/index.html#bv000001 energie solaire photovoltaique Faire un geste pour l'environnement L'électricité produite par cette installation est 100% non-polluante: aucun gaz à effet de serre rejeté, aucun rejet de produits polluants... Ces installations permettront d'éviter la construction de nouvelles centrales électriques polluantes. http://www.energierenouvelables.com/energie-solaire/index.html#bv000003 http://www.energierenouvelables.com/energie-solaire/index.html#bv000003 energie solaire photovoltaique Un investissement rentable Grâce aux aides financières et aux performances de l'installation, votre investissement sera très vite amorti et il vous permettra même d'en tirer un revenu complémentaire. Par exemple pour une installation de 2,2KWc, soit environ 20m² intégré à votre toiture, votre investissement aux alentours de 8000 euros, sera amorti tres vite. http://www.energierenouvelables.com/energie-solaire/index.html#bv000004 http://www.energierenouvelables.com/energie-solaire/index.html#bv000004 energie solaire photovoltaique le solaire thermique A ne pas confondre avec le solaire photovoltaïque ou les cellules transforment la lumière en électricité! Là les capteurs solaires thermiques convertissent directement le rayonnement solaire en chaleur. Cette dernière est récupérée par un fluide caloporteur (eau ou air), qui s'échauffe en circulant dans un absorbeur placée sous un vitrage. Les capteurs thermiques permettent de produire de l'eau chaude, pour le sanitaire, le chauffage, ou de l'air chaud pour le séchage des fourrages ou autres... Pour le chauffage, la technique du plancher solaire direct (PSD) est un système très confortable pour le sol à basse température. L'eau chauffée circule directement dans le plancher dont l'épaisseur est suffisante pour accumuler l'énergie en vue des périodes plus froides. %THEMA% %RECHERCHE% http://www.energierenouvelables.com/solaire-thermique/index.html#bv000002 http://www.energierenouvelables.com/solaire-thermique/index.html#bv000002 le soleil thermique schéma simplifié du solaire thermique %ENR336X280% http://www.energierenouvelables.com/solaire-thermique/index.html#bv000001 http://www.energierenouvelables.com/solaire-thermique/index.html#bv000001 le soleil thermique Caractéristique Le rendement énergétique (de même que la puissance développée) des éoliennes est en fonction de la vitesse du vent au cube. Ainsi, les éoliennes actuellement commercialisées ont besoin d'un vent dans la gamme de 11 à 90 km/h (3 à 25 m/s). Les futures éoliennes, dont les premiers prototypes ont été mis en service courant 2006, acceptent des vents de moins de 4 à plus de 200 km/h (1 à 60 m/s). %ENR336X280% %CECILE% %RECHERCHE% http://www.energierenouvelables.com/energie-eolienne/index.html#bv000001 http://www.energierenouvelables.com/energie-eolienne/index.html#bv000001 l'energie eolienne Valorisation Valorisation thermique La chaleur de combustion du biogaz peut servir pour la production d'eau chaude, de vapeur à moyenne ou haute pression, ou bien dans des fours de procédés. La pression nécessaire pour l'alimentation des appareils au gaz est généralement faible : 20 à 100 mbar. D'une manière générale, les valorisations thermiques nécessitent des débouchés de proximité : il peut s'agir de consommateurs externes au site de production (industries, réseau de chaleur...) ou d'usages internes. Sur les stations d'épuration, une partie du biogaz produit est en général utilisé pour maintenir le digesteur à la température de fermentation (37 ou 55 °C). Cette consommation interne du procédé représente environ 15 à 30% de la production. Valorisation électrique Le biogaz peut alimenter un moteur à gaz (ou une turbine), qui produit de l'électricité. Lorsque l'électricité est produite seule, celle-ci est le plus souvent exportée via le réseau public. La cogénération produit de l'électricité et de la chaleur. La chaleur peut être utilisée pour le chauffage des digesteurs et le reste peut servir à tout autre usages : séchage du digestat, séchage de foin, production d'eau chaude, alimentation d'un chauffage domestique. Dans le cas de la solution " moteur à biogaz ", il nécessitera en principe une désulfuration et une déshydratation, dont les performances dépendront des spécifications des motoristes. Dans le cas de la solution turbine à vapeur, on peut se contenter d'un traitement par simple filtre dévésiculeur à l'entrée du surpresseur, de façon à enlever les particules en suspension dans le biogaz. La chaudière sera munie de tube de fumée dont le matériau pourra résister aux fumées de biogaz, éventuellement à forte teneur en dioxyde de souffre, chlorure ou fluorure. Le biogaz carburant Assez répandue en Suède, la valorisation du biogaz sous forme de carburant automobile ne fait l'objet en France que de quelques installations pilotes en cours d'optimisation : Lille, Sonzay (près de Tours), Chambéry. Elle est destinée pour l'instant à l'alimentation des flottes captives de véhicules des collectivités locales : collecte des ordures ménagères, transport en commun ; son intérêt est à la fois économique et environnemental, compte tenu de la qualité des rejets des moteurs à gaz. http://www.energierenouvelables.com/biogaz/index.html#bv000001 http://www.energierenouvelables.com/biogaz/index.html#bv000001 piles a combustibles Le biogaz dans les piles à combustible une énergie d'avenir: Source : ADIT BE Allemagne C'est ce qu'il ressort du séminaire "Biogaz pour les piles à combustible" organisé par l'institut Leibniz de technique agricole (ATB) de Potsdam-Bornim le 28 avril dernier. Des experts de la recherche, de l'industrie et de la politique ont examiné les perspectives de l'utilisation du biogaz dans les piles à combustible. La production et l'utilisation de biogaz, de gaz de décharge et de gaz de digestion a considérablement augmenté au cours des dernières années et présente également des perspectives excellentes. L'utilisation principale des gaz biogènes se fait actuellement dans les moteurs à combustion. Leur efficacité et leur utilisation n'est pas encore satisfaisante, leur durée de vie est très moyenne et la pollution qu'ils entraînent reste encore relativement élevée. A ce titre, les piles à combustible présentent une alternative très intéressante, malgré leurs coûts de production encore élevés et les problèmes techniques et scientifiques qu'elles soulèvent. Bien qu'une introduction à grande échelle sur le marché ne soit pas prévue pour le moment, les experts s'accordent à dire que la pile à combustible au biogaz présente un bon potentiel. Parallèlement au développement des différents types de piles à combustible, les chercheurs vont consacrer à l'avenir une attention renforcée à la mise à disposition de l'hydrogène, et plus particulièrement à la purification du gaz. Les techniques de purification existantes offrent un fort potentiel qu'il faut encore développer. "La prochaine étape est d'identifier de manière fiable les gaz préjudiciables et d'examiner leurs effets sur la pile à combustible" explique M. Volkhard Scholz, qui travaille sur les piles à combustible au biogaz à l'ATB. "Cette technologie a de l'avenir, mais elle nécessite une coopération efficace entre les divers acteurs du secteur". http://www.energierenouvelables.com/biogaz/index.html#bv000004 http://www.energierenouvelables.com/biogaz/index.html#bv000004 piles a combustibles l'épuration des eaux usées C'est un des grands sujets de préoccupation pour tous ceux qui ont un projet de construction. Les contraintes réglementaires et sanitaires actuelles ne laissent guère de choix aux nouveaux propriétaires de terrain à bâtir: le raccordement au tout-à-l'égout, lorsque le réseau passe à proximité, ou bien la fosse septique "toutes eaux" avec ses tranchées d'épandage ou son filtre à sable. Des solutions confortables et hygiéniques mais dont l'écobilan est assez calamiteux notamment dans le cas de tout-à-l'égout. La chasse d'eau qui permet de soustraire tous ces effluents à nos regards, représente un gaspillage insensé d'eau potable. C'est aussi un gaspillage de matières organiques, qui sont soit rejetées directement dans les rivières, soit mélangées aux effluents industriels lorsque le tout-à-l'égout aboutit à une station d'épuration. Ces infrastructures extrêmement lourdes et de plus en plus coûteuses sont très peu efficaces. De plus, on ne sait plus trop que faire de leurs boues contaminées par les polluants issus des activités industrielles. Le bilan de l'assainissement autonome avec fosses septiques en tranchées filtrantes est plus nuancé. Une solution: l'épuration par filtres à roseaux: Cette solution ne supprime pas l'usage de la chasse d'eau mais permet une épuration complète des eaux grises (cuisines et salles de bain) et des eaux de WC ; d'autant que l'utilisation d'eau potable pour la chasse peut être remplacée par de l'eau de pluie. (Dans certains pays européens, on installe désormais une double utilisation avec une eau de moindre qualité pour la chasse d'eau et le lave-linge). Du collectif à l'individuel: Le procédé d'épuration par filtres plantés de roseaux suscite un intérêt croissant. Plus de cinquante installations fonctionnent déjà en France, généralement pour des communes, des hameaux (de 20 à 2000 habitants). Bien adapté à l'assainissement collectif, ce procédé s'avère également intéressant pour l'habitat individuel. Contrairement au lagunage qui nécessite beaucoup d'espace et s'applique exclusivement aux collectivités, Les filtres à roseaux ne requièrent que 1 ,5 à 2 m2 par équivalent habitant, pour un coût comparable à une solution classique (3000 à 5000 €. pour une famille de 4 à 5 personnes). Un procédé rustique mais très performant: L'installation comprends deux bassins successifs dans lesquels les effluents circulent par gravité à travers différentes couches de sable et de graviers parcourues par les rhizomes (racines) des roseaux. Les matières en suspension retenues sont déshydratées et compostées sur place grâce à l'action conjuguée des bactéries et des plantes. Le volume des matières diminue très fortement et se transforme en terreau qui s'accumule lentement à la surface des filtres. A la sortie du second bassin, les composés azotés sont oxydés et l'eau est correctement épurée. Un procédé simple et remarquablement efficace. Les roseaux (pas n'importe lesquels) ne donnent de bons résultats que s'ils proviennent de semis réalisés avec des graines prélevés sur des plantes déjà adaptées à ce travail d'épuration. L'entretien se limite à une manoeuvre des vannes d'arrivée des effluents tous les trois ou sept jours (pour le changement de compartiment) à un fauchage et un désherbage annuel des roseaux. Convaincre l'administration: Reste le plus difficile: convaincre l'administration en charge des affaires sanitaires, car ce procédé n'est pas reconnu par la réglementation, et suscite généralement les plus vives réserves de la part des autorités sanitaires (DDASS). %THEMA% %CECILE% %RECHERCHE% http://www.energierenouvelables.com/lefiltreroseaux/index.html#bv000002 http://www.energierenouvelables.com/lefiltreroseaux/index.html#bv000002 le filtre a roseau utilisation Utilisation de la biomasse pour des usages non alimentaires SOMMAIRE Utilisation énergétique de la biomasse : il faut passer aux actes Les biocombustibles prêts à être consumés <ul id="s2h"><li> Le chauffage domestique au grain a le vent en poupe</li><li> De timides avancées pour les chaudières de moyenne puissance</li><li> A quand la voie industrielle : cogénération et cultures énergétiques</li></ul> UTILISATION ENERGETIQUE DE LA BIOMASSE : IL FAUT PASSER AUX ACTES La France est le pays européen qui dispose du plus important gisement de biomasse agricole et forestière. Ces ressources s'inscrivent bien dans le cadre du développement durable : elles sont renouvelables, leur utilisation est favorable à la maîtrise des gaz à effets de serre, elles participent au maintien d'un tissu socio-économique dense en milieu rural et elles contribuent à limiter la dépendance énergétique du pays. Elles ont tout pour plaire à condition que leur mise en Suvre soit aisée et économique. Les débats sur la maîtrise de l'énergie, la diversification des matières premières, la réduction des gaz à effet de serres et plus globalement la diminution des pollutions vont bon train. Pour dessiner un cadre qui encourage à l'utilisation de la biomasse plusieurs chantiers sont en cours : la loi d'orientation agricole actuellement en discussion, la loi d'orientation sur l'énergie en cours de préparation propose qu'à l'horizon 2010, 21% de la production intérieure d'électricité et 50% de la production de chaleur soient d'origine renouvelable, la question des conditions de production de biomasse énergétique sur jachère, la discussion sur l'incorporation de gasoil dans les grains destinés à la combustion. Dans ce contexte, ARVALIS - Institut du végétal, dans le cadre d'un GIE constitué avec l'ONIDOL s'est donné pour objectif de rassembler les informations techniques qui permettraient aux agriculteurs, aux utilisateurs comme aux Pouvoirs Publics de prendre des décisions argumentées. MESURER L'ENJEU Dans la consommation d'énergie primaire en France ; la part de l'énergie renouvelable thermique est de 11%. L'ensemble des énergies fossiles représente environ 55% (charbon, gaz et pétrole). La dépendance en pétrole, énergie utilisée dans les transports, est quasiment totale. Sur le plan environnemental, il est désormais bien connu que la combustion de biomasse est très positive sur le plan du bilan CO2. La production d'un hectare de céréales à paille à 80 quintaux engendre l'émission de 2280 kg de CO2 mais permet également d'en capter 14 650 kg ! Un atout de poids lorsqu'on sait que la France doit réduire de 16 millions de tonnes ses émissions de carbone atmosphérique pour tenir ses engagements pris à Kyoto. DE LA BIOMASSE POUR QUOI FAIRE Les voies de transformation de la biomasse sont variées, déjà opérationnelles pour certaines alors que d'autres font encore l'objet d'expérimentation. Nous nous arrêterons ici sur les biocombustible et la bioélectricité : <ul id="s2h"><li> Les biocombustibles correspondent à la combustion des grains, de la paille ou de la plante entière pour produire de la chaleur pour un usage domestique ou collectif. Actuellement, le premier biocombustible reste le bois mais les projets mettant en jeu des productions agricoles se font de plus en plus nombreux. </li><li> La bioéléctricité provient de la cogénération. Ce procédé assure la production simultanée d'électricité et de chaleur à partir de biomasse. Son principe consiste à utiliser la vapeur d'eau dégagée lors de la combustion de la biomasse pour actionner une turbine qui produit de l'électricité. </li></ul> LES BIOCOMBUSTIBLES PRETS A ETRE CONSUMES Les biocombustibles ne représentent aujourd'hui que 7% de l'énergie thermique primaire en France. C'est modeste, pourtant les matériels sont désormais au point et ont des performances bien meilleures que ceux qui étaient testés lors du choc pétrolier des années 80. Les chaudières domestiques commencent à se développer : « c'est plus facile de décider d'un investissement individuel pour quelqu'un qui est à la fois producteur de l' énergie et utilisateur final ». Les équipements de moyenne et grosse puissance font l'objet d'études approfondies mais peinent encore à voir le jour. LE CHAUFFAGE DOMESTIQUE AU GRAIN A LE VENT EN POUPE En milieu rural, inutile de présenter l' intérêt du chauffage au bois, son utilisation et sa mise en oeuvre sont bien connues. Les déchets de grain s'utilisent de la même manière : les travaux menés par ARVALI S- Institut du végétal sur les performances énergétiques des productions agricoles montrent qu'ils ont un pouvoir calorifique analogue à celui du bois et que l'énergie thermique récupérée est quasiment la même que la chaudière fonctionne avec des granulés de bois, avec du blé ou avec des granulés de déchets de silo (fabriqués avec les poussières récupérées à la sortie des nettoyeurs et avec tous les produits agricoles qui ne sont pas commercialisables par les circuits classiques). Les installations se multiplient dans les campagnes. Les principales difficultés techniques rencontrées par ARVALIS dans ses expérimentations concernent l'évacuation des cendres pouvant parfois se transformer en machefer qui gêne le bon fonctionnement de la chaudière, et la composition acide des fumées qui risque d'accélérer la corrosion des cheminées. Des expériences se poursuivent pour mieux comprendre et limiter ces phénomènes. Quelques données économiques De timides avancées pour les chaudières de moyenne puissance Lorsque les besoins en énergie dépassent cent kilowattheures, il faut recourir aux chaudières de moyennes puissances. Ces installations encore rares en France sont bien connues des Danois depuis une quinzaine d années. Le groupement d intérêt économique ARVALIS/ONIDOL évalue le réel attrait économique de ces installations et chiffre notamment les coûts de la mise en place de telles filières agricoles. Actuellement en France, les unités thermiques de moyennes puissances s approvisionnent essentiellement avec du bois. Ces installations sont généralement situées en milieu urbain, ce qui génère des contraintes pour l'approvisionnement en combustible et pour les rejets de fumée. Seules quelques installations (de chauffage collectif ou de chauffage de serres) ont recours à la paille de céréales, les balles entières sont introduites dans le foyer de combustion ce qui présente l'inconvénient de ne pas pouvoir alimenter de façon continue les foyers et de provoquer des à-coups de fonctionnement. Les mesures incitatives pour le développement de l'utilisation des énergies renouvelables en Europe et celui de la filière bois en France (plan énergie-bois, 2002 - 2006) ont permis une nette amélioration technologique des chaudières et des équipements périphériques. Les rendements thermiques des chaudières actuelles atteignent 80 à 85 % voire près de 90 % contre 65 à 70 % pour les matériels d'ancienne génération. Les améliorations les plus sensible concerne l'alimentation continue des foyers permise par la fourniture de combustibles, au calibre régulier et à l'humidité mieux contrôlée, spécialement adaptés aux équipements de manutention. Elles permettent d'accroître très fortement l'autonomie de fonctionnement des installations. A quand la voie industrielle : cogénération et cultures énergétiques La cogénération consiste à produire simultanément chaleur et électricité, cette dernière étant générée par le passage de la vapeur issue de la combustion dans une turbine. Nous sommes là dans le domaine des grandes puissances (plusieurs mégawatts). Là encore le Danemark est à la pointe, mais aussi l'Espagne dans l'unité industrielle EHN située à Sangüesa dans le Nord du pays (puissance installée nette de 25 MW électriques et 80 MW thermiques). Cette expérience est également suivie par ARVALIS - Institut du végétal pour tester l'organisation des chantiers d'approvisionnement pour sécuriser l'approvisionnement de telles installations et pour étudier les modèles de calcul économique du prix d'intérêt de la matière première (150 000 tonnes de paille par an dans le cas espagnol). ARVALIS et l'ONIDOL étudient également l'opportunité de remplacer la paille par deux cultures énergétiques, le triticale et les Brassicas (Brassica napus - le colza - et Brassicas carinata, une cousine du colza, réputée plus résistante à la sècheresse), sous les aspects techniques, économiques et environnementaux. L'objectif est d'estimer avec précision les coûts de production et la compétitivité relative, depuis le champ jusqu'aux essais de combustion et de génération d'électricité, de ce type de culture dans le contexte de la nouvelle PAC. D'ores et déjà, il ressort des parcelles de démonstration 2003 et 2004 qu un potentiel de rendement moyen de 10 t MS/ha livrées à l'usine peut être atteint avec du triticale plante entière cultivé dans les conditions de Midi-Pyrénées (département du Tarn) selon un itinéraire technique. Le potentiel réaliste pour de la Brassica Carinata et du colza plante entière, à l'essai en Navarre, est inférieur, plutôt autour de 7 à 8 t MS/ha, en raison notamment des contraintes climatiques plus fortes que dans le sud-ouest de la France (sècheresse de début automne et printemps et gelées variables). En France, le contexte nucléaire et une politique de prix de l'électricité renouvelable inadaptée jusqu'alors n'ont guère encouragé les initiatives. Pourtant avec la plus importante production de grandes cultures d'Europe, la France a une carte à jour; ce d'autant qu' un second appel d'offre en faveur de centrales à biomasse de plus de 12 MWé va probablement être lancé en 2005. Une opportunité à saisir pour repositionner les projets fonctionnant à partir de paille qui n ont pas été élus lors de la procédure 2004. QUELS SONT LES BIOCOMBUSTIBLES CEREALIERS ? Toutes les espèces céréalières peuvent potentiellement être utilisées comme biocombustibles. Leur valorisation énergétique repose sur le grain seul, sur la paille mais aussi sur la plante entière. Le triticale, qui allie productivité et exigence modérées en intrants, semble être particulièrement bien adapté à la production d énergie. Par ailleurs, les lots de grains déclarés impropres à la consommation au regard de leur teneur en mycotoxines pourraient être valorisés énergétiquement. QUELLES SONT NOS RESSOURCES EN BIOMASSE ? Ressources utilisées : méthanisation 0,2 Mtep incinération 1 Mtep combustion 9,3 Mtep biocarburants 0,3 Mtep Ressources disponibles : déchets-méthanisation 2,8 Mtep déchets - incinération 6,5 Mtep forêt 10 Mtep cultures dédiées 6 Mtep Equivalences Energétiques 1 balle ronde=350klg de paille= 140l de fuel 1 tonne de paille=400l de fuel 1 tonnes de graines de céréales = 420l de fuel 1tonne de paille = 2.3 stères de bois de chauffage http://www.energierenouvelables.com/biomasse/index.html#bv000003 http://www.energierenouvelables.com/biomasse/index.html#bv000003 biomasse