electricite : peut-on se passer du nucléaire

Quels que soient les procédés, la production d'électricité dégage du CO2. Comment peut-on réduire d'un facteur 3 cette production. Des études du GIEC et de l'ADEME ont été examinées . Cet objectif peut il être atteint sans avoir recours à l'énergie nucléaire.

 

PEUT-ON SE PASSER DU NUCLEAIRE ?

Les spécialistes nous disent que, pour que la température globale de la terre n’augmente pas de plus de 1,5°C, il faut que nous réduisions nos émissions de CO2 de 66%. (d’un facteur 3) Leurs calculs sont-ils exacts ? Je ne suis pas compétent pour en juger.
Mais comment faire, en particulier en se passant de l’énergie nucléaire (marotte des écolos et de l’association NégaWatt) ?
Ecrivons CO2 mondial en 2050 ( CO2(50) ) = 0,33 CO2 actuellement dégagé (production par les hommes, les animaux et la terre). Admettons que nous ne savons pas modifier la production de CO2 autre que celle des hommes, que la production non antrhopique est constante, et nous simplifierons en disant qu’il faut que l’homme réduise ses émissions d’un facteur 3.
Le CO2 émis au niveau mondial est la somme de celui émis par chaque pays.
Le CO2 émis par l’homme peut être décomposé de diverses manières.
Pour savoir où agir, il faut choisir une décomposition en facteurs suivis par des organismes internationaux, et pourquoi pas celle-ci (pour chaque pays) :

                           Production de CO2               énergie consommée               PIB national
CO2 produit = ( -------------------------- ) x ( ------------------------------ ) x ( ------------------ ) x population pays
                          Energie produite                   PIB national produit              population pays

De tous les types de moteurs, c’est le moteur électrique qui a le meilleur rendement. Nous supposerons donc que, hors chauffage, toute l’énergie consommée sera électrique. Et, si tout va bien, l’énergie consommée est égale à l’énergie produite (pas de perte au stockage ou à la distribution).
Remarque : tout stockage s’effectue avec une perte d’énergie !
une batterie Li ion, en charge lente (recommandée pour la batterie), est chargée sous 4,2V par élément et lors de l’utilisation ne délivre que du 3,6V (rendement 85%). En charge rapide, ce rendement décroît et la durée de vie aussi !
Pour une batterie au plomb, le rendement charge/décharge est plutôt de 50%.
Pour le stockage hydraulique 80% (pompage/turbinage) et,
d’après la thermodynamique (jamais mise en défaut à ma connaissance), 70% pour l’hydrogène ( (énergie libre de l’eau liquide)²/(enthalpie de formation de l’eau liquide)² ) !
Ne connaissant pas les réactions mises en jeu dans le système « power to gas », je ne sais pas calculer le rendement théorique maximum de ce type de stockage (par ailleurs indispensable (voir tableaux n°11 et 12) et le seul à permettre un stockage inter saisonnier, sous réserve de capacités de stockage suffisantes).

Le GIEC a établi un tableau comparatif des émissions de CO2 par kWh électrique produit (voir tableau n°1 plus loin). Trois énergies primaires se distinguent par leur faible taux d’émission de CO2 : le nucléaire, l’hydraulique et l’éolien. ( première fraction : (production de CO2)/(énergie produite) ).
En substituant les centrales électriques les plus émettrices de CO2 (charbon, pétrole, gaz) par des centrales moins émettrices, on peut agir en faveur d’une réduction des émissions anthropiques de CO2.
Si l’on veut séquestrer le CO2, il ne faut pas oublier de prendre en compte les énergies nécessaires à la production d’oxygène (distillation de l’air liquéfié) et à la séquestration (refroidissement et compression)!

Les économistes suivent pays par pays la consommation d’énergie par rapport au PIB produit.
La tendance est à la stabilisation pour les pays développés (mais pas à une diminution malgré les progrès technologiques), et à la hausse pour les pays en voie de développement. ( seconde fraction : (énergie consommée)/(PIB produit) ). En 2014, le GIEC écrivait ; « Les bénéfices de l’amélioration de l’efficacité énergétique ont été effacés par l’explosion de la demande ».

Le PIB d’un pays rapporté à la population de ce pays (troisième fraction), c’est en quelque sorte le pouvoir d’achat individuel moyen (avec de grandes inégalités puisque 0,1% des gens les plus riches possèdent autant que les 50% des gens les moins riches). Une baisse de ce paramètre ne serait pas appréciée.

Il est prévu un fort accroissement de la population mondiale (Covid19 ou pas). Et en particulier dans les pays en développement !
Pour chaque pays pris séparément, le produit KPays ci-dessous

     énergie consommée                 PIB national
( ------------------------------ ) x ( ------------------ ) x population pays = KPays
    PIB national produit                 population pays

est donc croissant ou au mieux constant mais jamais décroissant.
La production anthropique de CO2 peut alors s’écrire :

 

                            Production de CO2
CO2 produit = ( -------------------------- ) x ( somme des KPays de tous les pays)
                            Energie produite

Chaque KPays étant croissant ou au mieux constant, la somme des KPays de tous les pays est un terme croissant.

Pour réduire les émissions de CO2, la seule action possible consiste à choisir une technique de production d’électricité moins émétrice de CO2 que les centrales actuelles.

Trois énergies primaires se distinguent par leur faible taux d’émission de CO2 : le nucléaire, l’hydraulique et l’éolien. ( première fraction : (production de CO2)/(énergie produite) ).
En substituant les centrales électriques les plus émettrices de CO2 (charbon, pétrole, gaz) par des centrales moins émettrices, on peut agir en faveur d’une réduction des émissions anthropiques de CO2.

Alors, n’en déplaise à l’ADEME (rapport « vers un mix 100% renouvelable à l’horizon 2050 » voir tableaux n°9 à 12)), à l’association NEGAWATT et aux Ecolos, comment réduire de 70% les émissions anthropiques de CO2 si l’on refuse le recours à l’énergie nucléaire ?
En France au moins, les sites favorables à l’hydraulique sont presque tous exploités, et lorsqu’il y a un projet de barrage, il y a foule d’opposants avec des motifs tous plus valables les uns que les autres,
et l’éolien procure une énergie bien souvent insuffisant et surtout trop variable pour assurer la fourniture de courant 24h/24 (voir tableaux n°7 et 8 établis mensuellement pour la France). Il en est de même en mutualisant la production européenne.

NB : les tableaux suivants comportent une zone en italique qui correspond à mes réflexions sur le tableau immédiatement au dessus.

TABLEAU n°1

 

 

Capture d’écran : Etude du GIEC sur la production de CO2 lors de la production d’électricité.
Remarques : Leur chiffres ( en particulier les maxima) semblent un peu folkloriques (hydroélectricité (max à 2200 ! ), nucléaire (max à 110 au lieu de 6 par EDF ! ), charbon (max à 910 au lieu de 950 pour EDF et min à 740, soit un rendement de conversion très voisin du rendement de Carnot)! ), panneaux solaires (pourquoi un max à 180 ? ), biomasse seule (min à 130)).
Aucune donnée sur la géothermie.
Aucune donnée pour le chauffage.

 

 

TABLEAU n°2

 

Capture d’écran : Etude PICBLEU https://www.picbleu.fr/page/comparer-gaz-propane-energies-fossile-et-renouvelables
quelques remarques.
l’électricité ENR n’émet pas de CO2 ! Contredit par le GIEC (il faut évidemment construire les éoliennes ou les panneaux photovoltaïques) ! Et, s’il y a « stockage » (pourtant indispensable car ce sont des énergies très variables), il faut aussi compter l’énergie nécessaire à la fabrication du moyen de stockage (batteries ? hydrogène ? autre ? ).
Tout écologiste qui se respecte étant antinucléaire, l’étude dit que le chauffage électrique ou la production d’Eau Chaude Sanitaire (en France) produit plus de CO2 que le chauffage au charbon (603 contre 380) !
D’où sortent-ils ce chiffre ? D’une étude ADEME/EDF : il s’agit de la production marginale une heure de pointe lorsqu’il faut utiliser toute la capacité de production EDF (dont les vielles centrales au charbon en état de fonctionner) et importer de l’électricité (en particulier d’Allemagne (beaucoup de centrales à charbon).
Malheureusement pour les utilisateurs, un chauffage électrique ne fonctionne pas que dans ces conditions !
Et souvent, le ballon d’ECS fonctionne en heures creuses (je suppose qu’EDF sait distinguer une heure creuse d’une heure de pointe et que, même un jour de forte demande, il y a des heures durant lesquelles les centrales les plus polluantes sont en sommeil !).

TABLEAU n°3

 

 

Etude EDF : production de CO2 lors de la production d’électricité en France le 7 mars 2020

Remarque : l s’agit de la production moyenne de CO2 par kWh par EDF un jour de froid modéré.

TABLEAU n°4

Capture d’écran Etude EDF : pour la production d’électricité à partir de quelques énergies primaires. https://www.planete-energies.com/fr/medias/decryptages/production-d-electricite-et-ses-emissions-de-co2

 

 

TABLEAU n°5

 

 

Capture d’écran

 

TABLEAU n°6

 

Capture d’écran : Extrait d’un rapport des sénateurs :!
Quelques remarques
Quelle que soit son origine (naturel ou biogaz) le CH4 dégage autant de CO2 ! Les sénateurs ne sont pas des scientifiques, on leur a dit l’inverse : ils l’écrivent ! De plus, en bonne logique, il faudrait compter une production doublée car, lors de la production de biogaz par fermentation anaérobie, il y a production d’environ une molécule de CO2 par molécule de CH4.
Les chiffres donnés correspondent à l’utilisation en chauffage uniquement.
L’énergie nécessaire à la prospection, au pompage, au transport et au raffinage est négligée mais n’est pas négligeable !
Lors du chauffage au bois, l’émission de CO2 est une émission nette,c’est-à-dire qui ne représente que l’énergie nécessaire à la transformatioon du boois brut en bois de chjauffage.Le bois a été obtenu par séquestration de CO2 (44g pour 30g de bois sec) lequel bois, en brûlant, émet 44g de CO2 pour 30g de bois sec. Avec un PCI de 3.8 kWh/kg à 20% d’humidité, voir tableau précédent, l’émission réelle est de 308g de CO2 par kWh lors de la combustion (hors émission liée à sa transformation).

 

TABLEAU n°7

 

Ces Facteurs de Charge (FC) et Taux de Charge (TC) ont été relevés au niveau national sur des durées de 1/2heure. Cela signifie que, si un taux de charge minimum de 0,53% est observé, pendant au moins 30 minutes consécutives, les éoliennes de toute la France, pendant 30 minutes, ont fourni seulement 0,53% de la puissance installée.
Questions :
si le parc éolien a été dimensionné avec un FC moyen de 25% pour fournir en moyenne 50% de l’énergie en France, d’où provient l’électricité manquante lorsque le FC tombe à moins de 1% ? D’un stockage ?
si le parc éolien a été dimensionné avec un FC moyen de 25% pour fournir en moyenne 50% de l’énergie en France, où envoit-on l’électricité excédentaire lorsque le FC atteint 87% ? Au stockage ?
Et l’ADEME, dans son rapport « vers un mixt 100% renouvelable à l’horizon 2050 », ne compte le stockage que pour 8% du coût de l’énergie avec un taux de couverture de par l’éolien !

 

TABLEAU n°8

 

Remarque : L’ADEME est parfaitement consciente de cette varuiabilité (voir tableau N°10)

Tableau n°9 (extrait du rapport ADEME « vers un mix 100% renouvelable à l’horizon 2050 »

 

 

 

Tableau n°10 (extrait du rapport ADEME « vers un mix 100% renouvelable à l’horizon 2050 »

 

 

 

Tableau n°11 (extrait du rapport ADEME « vers un mix 100% renouvelable à l’horizon 2050 »

 

Tableau n°12 (extrait du rapport ADEME « vers un mix 100% renouvelable à l’horizon 2050 »

 

Remarques ; bien que les capacités de productions sois trois fois celles actuelles (pour tenir compte d’un Facteur de Charge moyen de 30% bien inférieur à celui des centrales thermiques), en période de froid, la production couvre seulement ponctuellement la demande (voir tableau n°11). D’où un recours à une importation massive (venant d’où ? ) !

 

 

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