Mardi 22 septembre 2009 à 6:18

Ecologie, Changement climatique

     Je voudrais aujourd’hui parler des "ménages" (au sens économique du terme, chacun d’entre nous en fait partie) et des transports, puis demain de l’habitat et des économies d’énergie.
     L’ Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME) estime que les émissions de CO2 d’un ménage français (en moyenne environ 16,4 tonnes de CO2 par an)  sont dues (voir camembert) :

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    - pour moitié à ses consommation propres en matière de transport et de chauffage du logement et de l’eau sanitaire (y compris les machines ménagères), qui représentent chacune 25 % environ.
    Le ménage dispose d’une réelle marge de manoeuvre pour réduire dans ses gestes quotidiens, ses consommations d’énergie et donc ses émissions de CO2 que ce soit au niveau des choix d’investissement ou au niveau des comportements d’utilisation des équipements.

    - pour moitié à des services rendus par la communauté et les entreprises  : fabrication, transport et activités liés aux produits et services
    Il est bien sûr plus difficile pour un ménage, dans ses gestes quotidiens, d’agir pour réduire les consommations d’énergie et les émissions de CO2 liées à la fabrication des produits et au transport de marchandises. Il a la possibilité cependant pour satisfaire un besoin donné, d’orienter ses choix de consommateur vers les produits les moins intensifs en énergie (du point de vue de la fabrication et du transport)


           Les Transports

    Ils ne contribuent dans le monde qu’à environ 15% des émissions de CO2 provenant des véhicules (autos et camions) utilisant essence et gazoil, des avions et des transports maritimes.
   
    En France ce pourcentage est plus important du fait que notre production d’électricité est écolugique à 95% nucléaire et hydraulique.: environ 27 % des rejets de CO2 dus aux transports.
    L a puissance installée du parc automobile est 20 fois supérieure à celle installée des centrales électriques, mais elle n’est  utilisée que 5% du temps, de telle sorte que les transports terrestres dépensent autant d’énergie que l’on consomme d’énergie électrique !!
    Les transports aériens représentent environ 12% par rapport aux transports terrestres et les transports maritimes 5%.

    Réduire les émissions des véhicules est donc un défi important pour la France, mais je ne pense pas que ce soit la taxe carbone qui le résoudra.
    Par quoi remplacer essence et diesel. ?

    Les biocarburants actuels émettent moins de CO2, mais le gain n’est pas spectaculaire et ils ont l’inconvénient d’entrer en compétition avec la biomasse alimentaire.
    C’est  la  raison  pour  laquelle  il  faut  développer  les  carburants  de  deuxième  génération  utilisant  la biomasse lignocellulosique (bois, déchets de bois, taillis, paille, etc.). En apportant de l’hydrogène, on peut doubler ou tripler le rendement à l’hectare par rapport aux biocarburants de première génération.
    Dans les pays où l’énergie électrique est produite par des centrales à combustibles fossiles, comme l’Allemagne, on réduira davantage les émissions de CO2 en utilisant des biocarburants plutôt que des voitures électriques.
    En France au contraire où notre électricité est produite sans émission de CO2, la voiture électrique est une solution très intéressante.
    Les constructeurs savent faire une voiture électrique qui est dotée de 2 à 4 moteurs électriques directement sur les axes des roues.
    J’ai conduit une telle voiture pendant un quart d'heure et c’est très facile et agréable, avec un silence étonnant.
    Mais le problème est le stockage de l’électricité : le poids, la longévité et le prix des batteries.
    Jusqu’à présent le poids de ces batteries était prohibitif (300kg) et l’autonomie de l’ordre de 100 km maximum avec des temps de recharge de plusieurs heures.
    Actuellement les nouvelles batteries Lithium-ion vont permettre des autonomies de 200 km (dans ces batteries, l’anode est en graphite et la cathode un mélange d’oxydes métalliques contenant notamment du lithium, le plus léger des métaux. L’électrolyte est un sel de lithium). La batterie se recharge en 6 heures à une prise 250V ordinaire et en 30 minutes à une borne spéciale haut débit.
      Ces batteries sont au point pour des puissances faibles;
Vous en utilisez de toutes petites dans les appareils photo-numériques et les téléphones portables. Celles des voitures posent problème car le litium s'enflamme au contact de l'eau et il faut donc des batteries parfaitement étanches pour éviter les incendies. Leur destruction pose des problèmes difficiles de sécurité; leur prix surtout est pour le moment très élevé si on recherche des autonomies importantes.
    Les constructeurs envisagent une voiture à peine plus chère que les voitures actuelles, mais les batteries seraient en location. Ils espèrent que le prix de cette location plus celui de l’électricité, serait comparable à celui actuel de l’essence consommée pour des parcours supérieurs à 1000 km/ mois.
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    Peugeot pense lancer une voiture du doux nom de  “Ion” en 2011, qui serait de la taille d’une 206, d’une vitesse de pointe de 130 km/h et d’une autonomie de 120 km. Le prix n’est pas connu mais les estimations semblent très chères 30 000 €.
    Ces prix baisseront mais dans un premier temps ces voitures seront réservées aux flottes d’entreprise et administrations pour des usages urbains. De toutes façon l’autonomie limite pour le moment l’usage de ces voitures à la ville.
 
    Un autre problème dont on ne parle pas : les ressources en lithium seront elles suffisantes.?
    Mais des batteries “zinc-air” sont à l’étude, mais plus lourdes.

 
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   La voiture “hybride” est une voiture qui possède à la fois un moteur électrique et une batterie, plus un moteur classique à essence qui lié à un alternateur peut alimenter le moteur électrique et recharger la betterie.
    La voiture peut rouler en mode électrique en ville et en mode essence sur route. Ce sera sans doute une voiture de transition pour ceux qui font de la route, mais les prix annoncés sont prohibitifs.
    D’autres modèles utilisent les deux énergies et les deux moteurs en parallèle, la batterie étant chargée lors des décélérations et freinages.
    La consommation est diminuée de 10 à 50% selon les parcours.
Toyota commercialise déjà une telle voiture la “Prius” dont le prix est de l’ordre de 28 000 €.

    Les véhicules à hydrogène sont sûrement les véhicules de l’avenir, mais pour le milieu du siècle.
Consommant de l’hydrogène, ils ne produisent pas de CO2 mais de la vapeur d’eau, mais il y a encore beaucoup de points à étudier.
    L’hydrogène pèse mille fois moins que l’essence. Des réservoirs sous haute pression sont difficiles à mettre au point sur le plan de la sécurité et restent lourds et volumineux. Il faut environ 1 kg de H2 pour parcourir 100 km avec une voiture à pile à combustible. Embarquer
5 kg de H2 pour avoir une autonomie de 500km nécessite un réservoir de forme géométrique simple, pour  résister  aux  contraintes, d’environ  80 litres  si  l’hydrog…ène  est  comprimé  à  800  bars. Des études de stockage sous forme d’hydrures sont en cours
    Il faudrait alors pour alimenter tout les transports, une énorme quantité d’hydrogène qu’on ne sait pas produire. La meilleure solution qui serait l’électrolyse de l’eau, exigerait pour cette seule production 60 réacteurs nucléaires ou 120 000 éoliennes !! (ceci montre au passage que l'éolienne n'est une solution intéressante que dans un nombre de cas très restreints et pas en France métropolitaine).
    Les moteurs actuels peuvent utiliser l’hydrogène, mais devraient être réétudiés. On pense utiliser des piles à combustibles qui fourniraient de l’électricité à deux moteurs électriques sur les roues. Mais les piles à combustible ne sont pas au point et sont hors de prix pour le moment.
    La voiture à hydrogène ne verra pas le jour avant 2050 !
    L’hydrogène aura d’ailleurs beaucoup d’autres usages chimiques.

      Demain je vous parlerai de l’habitat et des économies d’énergie.



   

Dimanche 20 septembre 2009 à 8:36

Ecologie, Changement climatique

Nous avons vu hier les avantages et les inconvénients de la production d’energie nucléaire.
Quel est le point et l’avenir de son développement.?


    Les réacteurs nucléaires actuellement en service sont ceux de la “deuxième génération” et la plupart d’entre eux sont des réacteurs  “à neutrons lents et eau pressurisée”.

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/N6Schema03A.jpg     Le combustible utilisé est un mélange d’uranium 238 non fissile, que l’on a enrichi en uranium 235, avec une proportion de 5% d’U235 fissile. (je rappelle que pour faire une bombe à fission il faut au moins 95% d’U 235, c’est totalement différent !!).
    L’uranium 235 va subir la fission s’il est soumis à des neutrons peu énergétiques dits “neutrons lents”, et il émet alors des neutrons très énergiques dits “rapides” , des rayonnements nucléaires (c’est pour cela qu’on met du béton autour du coeur pour les absorber) et de l’énergie sous forme de chaleur.
    Pour que la réaction s’entretienne, il faut que l’on ralentisse les neutrons rapides produits, en neutrons lents pour qu’à chaque neutron lent absorbé on récupère  un neutron lent à partires neutrons rapides émis. L’eau pressurisée a cette fonction de ralentisseur de neutrons et d’autre part des barres qui absorbent plus ou moins les neutrons lents permettent de piloter la réaction et donc la puissance émise sous forme de chaleur.
   

        L’énergie nucléaire dans le monde fin 2007 :

    - 438 réacteurs électrogènes de deuxième génération en fonctionnement dans 31 pays; (France: 59 réacteurs)
    - 368 GW de puissance installée; (France: 63GW)
    - 246 réacteurs en projet (France: 1 EPR)
    - 45 réacteurs en construction (France: 1 EPR)
    - 15% de l’électricité fabriquée en 2007 (France: 78,5%)
    Les pays qui ont le plus de réacteurs sont  :
USA 103; France 59; Russie + Ukraine 46; Corée du sud 20; Canada 18; Allemagne 17; Inde 15: Suède 10.
    Par contre on remarquera que la France ne contruit actuellement qu’un seul réacteur de 3ème génération à Flamanville : l’EPR.
    Par rapport aux réacteurs de 2ème génération l’EPR utilise un mélange Uranium 238, Uranium 235, Plutonium (combustible MOX) mais est toujours de technique neutrons lents et eau pressurisée.
    Son avantage est qu’il aura un meilleur rendement, une meilleure fiabilité et une sureté encore accrue.
    C’est donc un réacteur de 2ème génération amélioré.


    L’énergie nucléaire est durable :

    Le problème actuel des réacteurs de 2ème génération est qu’ils n'utilisent que l'isotope fissile U235 de l'uranium naturel dans lequel il ne représente que 0,7%. Mais l'uranium 238 qui représente les 99,3 autres % est fertile, c'est-à-dire qu'on peut le transformer en un matériau fissile le Plutonium 239.
    Il sera possible de produire plus de Plutonium que l’on consomme d’Uranium avec des réacteurs à neutrons rapides : les réacteurs dits surgénérateurs avec lesquels on multipliera alors la ressource par 100.
    La durabilité des ressources de combustible nucléaire s'exprimera alors en millénaires, voire en dizaines de millénaires si l'on utilise en plus le thorium, dont les ressources planétaires semblent plus abondantes que celles d'uranium.
    Dans un réacteur à neutrons rapides, grace à une structure particulière du combustible plus compacte et un enrichissement plus grand permet d’entretenir la fission sans ralentir les neutrons et donc d’avoir de meilleurs rendements tout en produisant un combustible fertile à partir du combustible non fissile.

        Les réacteurs de 4ème génération :

    Les USA, considérant le nucléaire comme incontournable, mais en même temps, réalisant que le développement de filières nouvelles, vu son coût et les incertitudes qui en entourent toute recherche, doit être international, ont donc créé le Forum International de 4ème génération, auquel adhérèrent immédiatement 9 autres pays, dont la France puis, peu après, l'Union européenne, et, fin 2006, la Russie et la Chine.
    La quatrième génération est révolutionnaire : son objectif majeur est de pérenniser les ressources d'uranium en valorisant l'U 238 grâce à des surgénérateurs, mais aussi d'aller plus loin encore que les générations précédentes en matière de sûreté, de déchets, de durée de vie et de coûts du kWh produit. Après une pré-étude d'une centaine de filières, 6 d'entre elles ont été retenues pour exploration et recherche avancées dont la majorité à neutrons rapides
    Les filières dites « rapides » devraient être disponibles industriellement à partir de 2030.

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     La France était en avance de dix ans en matière d’études dans ce domaine :  après les deux prototypes Rhapsodie et Phénix qui fonctionne à Marcoule depuis plus de 30 ans, SuperPhénix était un réacteur français surgénérateur à neutrons rapides, qui a fonctionné ; il fut même en 1996 celui des 59 réacteurs français qui eut le meilleur coefficient de disponibilité
    Il est très regrettable que le développement de Super-Phénix ait été arrêté pour des raisons purement d'alliances politiques, faisant ainsi perdre à la France les dix ans d'avance technique qu'elle possédait dans ce domaine nouveau.
    A l'étranger, maintenant, alors que la France n’a pas continué ce développementle réacteur BN 600 (600 MW) fonctionne en Russie depuis 25 ans et les Russes ont entrepris la construction de BN 800, dont la mise en service est prévue en 2012. Les Indiens construisent un réacteur de 500 MW dont la mise en service est également programmée pour 2012.
    On peut penser qu’on disposera de réacteur de 4ème génération vers 2030/2040. En attendant  une troisième gération permettra de faire la soudure, plus performante et plus sûre : celle de l’EPR et de ses homologues étrangers.

    En définitive, on doit se méfier de tout jugement hâtif et précipité sur l'énergie nucléaire actuelle qui ne date que de soixante ans, l'âge du chemin de fer en 1890 ; elle est par rapport à l'énergie nucléaire du futur ce que le tortillard du 19ème siècle était par rapport au TGV.
    Que l'on aime ou que l'on n'aime pas l'énergie nucléaire, le bon combat est d'œuvrer pour un nucléaire durable, encore plus sûr, encore plus propre, c'est à dire faisant encore moins de déchets et qui permet la production d’électricité sans production de gaz à effet de serre.
   
Vouloir sortir du nucléaire est un combat d'arrière-garde que seuls quelques écologistes mal informés ou qui ne réfléchissent pas assez, poursuivent encore.

    Ce qu’en pensent les gouvernements et leur entourage :

Quelques citations :

L’Agence Internationale de l’énergie (11/2006) : « Une stratégie énergétique qui n'inclurait pas une utilisation importante du nucléaire serait risquée, polluante et chère »

La Commission Européenne (11/2001) : « Ceux qui veulent à la fois réduire les émissions de gaz à effet de serre, sortir du nucléaire, avoir une sécurité d'approvisionnement et sont contre les éoliennes, car c'est mauvais pour les oiseaux, vont devoir faire des choix. »

Le Parlement Européen (26/10/2007) : « Toute renonciation à l’énergie nucléaire rendra impossible la réalisation des objectifs relatifs à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et à la lutte contre le changement climatique »

Le gouvernement français (Discours de N. Sarkozy concluant le Grenelle de
l’environnement le 25 10 2007) :
 « La vérité est qu’il est illusoire en France de vouloir relever le défi du climat, notre premier défi, sans l’énergie nucléaire.
Aujourd’hui, nous n’avons pas d’autre choix, sauf à renoncer à la croissance. »


Oui mais ensuite le gouvernement institue la taxe carbone, mais ne construit qu’un EPR et n’aide pas l’étude des voitures électriques. Où est la cohérence ?


  
  Dans les prochains articles, je parlerai des transports  et des économies d’énergie, des habitations et de la consommation des ménages.

Samedi 19 septembre 2009 à 9:43

Ecologie, Changement climatique

    L’énergie nucléaire est maintenant bien connue, mais c’est cependant une énergie nouvelle d’une technique plus délicate que les centrales thermiques classiques et elle est donc moins répandue dans le monde puisqu’elle ne représentait en 2006 que 7% de l’énergie primaire contre 80% aux énergies fossiles  et en matière de production d’électricité 15% contre 67 % pour les énergies fossiles.
    Pourtant les centrales nucléaires peuvent dans un espace restreint  constituer des sources énergétiques très puissantes de l’ordre du Gw. et elles ne donnent lieu à aucun dégagement de CO2 puisqu’il n’y a pas de combustion carbonée.
    L’énergie nucléaire est donc la seule dans l’état actuel de la technologie, qui puisse aujourd’hui nous permettre d’assurer la production d’énergie et notamment d”électricité en quantités suffisantes et sans émission de CO2 donc dans des conditions écologiques.


    Le développement des centrales nucléaires a été plus lent depuis 20 ans et le public est toujours assez inquiet face à ce développement. Pourquoi ?
    C’est dû essentiellement à deux problèmes qui ont été très mal expliqués aussi bien par les scientifiques que par les hommes politiques :
    - les deux accidents de Three-Mile-Island  en mars 1979 aux USA et surtout celui de Tchernobyl en avril 1986 en Russie.
    Et pourtant la sécurité dans l’industrie nucléaire est la plus grande par rapport à toutes autres industries.
    - le problème des déchets radioactifs qui est très bien résolu et d’une sécurité sans commune mesure avec celle des déchets des industries chimiques ou agricoles. Mais ce problème n’est pas compris parce que mal connu parce qu’on l’a peu expliqué.


          L’accident de Three Mile Island. (1979)


    Une défaillance dans le circuit de refroidissement et des manoeuvres malheureuses des opérateurs ont entraîné la fonte partielle du coeur du réacteur. Mais le réacteur étant enfermé dans une enceinte étanche et solide, il n’y a pas eu de fuite extérieure, ni de destruction dans le bâtiment.
    Pas de victime et aucun danger pour la population dont une partie a été évacuée suite à une certaine panique et “par précaution”.
    C’était le début de l’exploitation de l’énergie nucléaire et cet accident qui n’a pas eu de conséquences graves, a permis de renforcer dans les pays d’occident, les normes et les consignes de sécurité et la sureté des réacteurs présents à l’époque et en construction.
    Mais la population américaine, traumatisée et mal informée a conçu une certaine méfiance vis à vis du nucléaire et les américains ont ralenti ensuite le développement de leurs programmes nucléaires.

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    L’accident de Tchernobyl (1986).

    Cet accident a par contre engendré une catastrophe du fait de l’incurie des services soviétiques.
    La sureté du réacteur russe était mal conçue par rapport à celle des réacteurs occidentaux; : alors qu’il était moins stable sur le plan du fonctionnement, il ne possédait pas de double enceinte en dépression résistant à une explosion et limitant d’éventuelles sorties de produits radioactifs. Par ailleurs la formation des personnels, les équipements de sécurité et les consignes en cas d’accidents ainsi que les matériels de détection et de protection étaient déficients ou inexistants.
    Les causes de l’accident sont encore assez discutées. Il est certain que les opérateurs ont commis de grosses fautes en faisant des essais qui à l’occident seraient totalement interdits, en court-circuitant des sécurités et en violant les règles de sécurité écrites. Mais il semble qu’en outre l’explosion d’un transformateur électrique ait créé un flux de monopôles magnétiques qui aurait contribué à un emballement du réacteur.
    Le coeur du réacteur a été partiellement détruit, mais a continué de fonctionner pendant huit jours; des erreurs dans le refroidissement ont entraîné des dégagements d’hydrogèneprovoquant une explosion et entrainant la destruction de l’enceinte et la sortie de produits radioactifs. Les mesure prises pour limiter cette sortie de produits radioactifs dans l’atmosphère ont été une suite d’erreurs et l’ont en fait, aggravée.
    Les réactions des services d’intervention ont été anarchiques, sans mesures en zone radioactive pour limiter les doses reçues par les sauveteurs, ce qui a entraîné une quarantaine de morts parmi eux.
    Les services de protection civile ont été complètement déficients et n’ont pas pris les mesures nécessaires vis à vis de la population qui a été tardivement et anarchiquement évacuée (250 000 personnes), de telle sorte que, même s’il n’y a pas eu de décès sur le moment, la contamination dans les 150 km autour du site, et des 600 000 personnes intervenues sur le site pour travaux dans des conditions de sécurité désastreuses, a entraîné, dans les vingt ans qui ont suivi,  4000 cancers de la tyroïde (dus à l’iode 131 radioactive, au lieu de 50 “naturels” en l’absence d’irradiation,) et probablement un certain nombre de cancers ou leucémies, dus à d’autres radioéléments (notamment césium 137) mais qui n’ont pu être dénombrés, car il est difficile de suivre les déménagements des personnes et impossible de différencier les maladies naturelles de celles provoquées par une irradiation quand elles ne sont pas assez nombreuses.
    Dans les zones éloignées de l’accident et notamment en Europe, l’augmentation très faible de radioactivité a été sans conséquence notable et observable.
    Mais cet accident a d’une part appelé l’attention sur l’importance non seulement de la conception des réacteurs en matière de sureté, mais aussi sur la formation indispensable des équipes de conduite de la machine et d’intervention en cas d’incident, et quant à l’équipement, la formation et l’entrainement au niveau des équipes de la Protection civile.
    Il a aussi malheureusement alarmé considérablement la méfiance de la population mondiale vis à vis du nucléaire, par manque de transparence et d’information et également parce que les effets des radiations nucléaires sont un ensemble de connaissances complexes difficiles à expliquer.   
    Un élément qui favorise la sécurité est que la détection des produits radioactifs est facile grâce aux rayonnements qu’ils émettent et que l’on peut détecter jusqu’à des quantités infimes absolument sans danger, grâce à des appareils spécifiques.
    Par rapport aux produits chimiques c’est un énorme avantage et cela permet des contrôles très performants en matière de sécurité.
    Mais évidemment cela entraîne aussi parfois des énormités dites par les journalistes qui ne sont pas très au courant de ces unités physiques compliquées et font facilement des erreurs d’ordre de grandeur de mille voire d’un million !

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La sureté des centrales nucléaires.

    L’accident de Tchernobyl n’aurait pas pu se produire en occident qui avait une conception plus sérieuse de la sureté et de la formation des équipes et qui avait renforcé ces actions après l’accident de Three Mile Island.
    En fait  l’industrie nucléaire en occident est celle où il y a le plus petit nombre d’accidents et même d’incidents.
    En France il n’y a jamais eu de victime dans le domaine nucléaire, le seul mort dans cette industrie ayant été victime à Cadarache, d’une explosion chimique d’hydrogène par contact accidentel de sodium avec de l’eau.
    De petits incidents de contamination qui résultent de petites fuites dans les réseaux faiblement contaminés arrivent, mais leurs conséquences sont négligeables, le taux de rejets restant très faible et maîtrîsé, bien que les journalistes en soient friands et les montent en épingle, alors qu’ils ne se préoccupent pas des nombreux incidents qui surviennent tous les jours dans les industries chimique, mécanique et électrique.
    La sureté des nouveaux réacteurs de 3ème génération (EPR) a encore été accrue et le risque d’accident grave est pratiquement nul.
    Les pays européens et les américains ont suivi la même voie. Certes dans le monde, de plus en plus de pays en développement souhaitent disposer de réacteurs nucléaires et il leur faut avant tout développer une culture de sûreté sans faille. Cela demande du temps. Mais la chose est possible : les Indiens, les Chinois, les Pakistanais, les Sud-Coréens l'on montré.


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              Les déchets radiactifs :

    Un autre problème qui fait peur à l’opinion est celui des “déchets radioactifs”.
    Il faut d’abord savoir qu’il ne s’agit pas de déchets que l’on met à la poubelle et que la détention et le stockage de produits radioactif est sévèrement réglementé et contrôlé (on peut détecter des quantités infimes grâce au rayonnements émis).
    Il existe des déchets radiactifs provenant d’exploitation de matériaux dans lesquel il y a des produits radioactifs naturels, (comme le radium ou l’uranium par exemple) et d’autres constitués par des sources ou traceurs radioactifs utilisés dans l’industrie ou en médecine.
    Ils font l’objet d’une réglementation et d’un stockage particuliers.

    Les déchets dont je parlerai sont ceux qui intéressent les médias : ceux générés par l’utilisation des centrales nucléaires (ou lors de leur démantèlement).
    Ils résultent du phénomène utilisé dans le mécanisme de fission l’uranium se cassant de des produits de fissions radioactifs divers, et en produisant de l’énergie utilisée pour chauffer un fluide qui dans un circuit d’échange spécial, transformera l’eau en vapeur destinée aux turbines; les alternateurs qui leur sont liés produiront l’électricité.
    Mais en plus des produits de fission radioactifs, l’uranium 238 non fissile peut capturer un neutron et se transformer en d’autres éléments radioactifs
de masse plu élevée, donc du bas du tableau de Mendéléef  que l’on appelle les “actinides” dont le plus abondant est le plutonium 239 lui même fissile.
    Le problème est que si certains de ces éléments radioactifs ne sont dangereux que pendant quelques années voire moins (la plupart des produits de fission) certains radioéléments le sont pendant des milliers d’années, et que pour le moment on ne sait pas “détruire” la radioactivité, ce qui évidemment fait peur.
   
    Une première chose qui est ignorée est que la quantité de déchets en provenance des centrales est faible : en France qui possède de nombreux réacteurs, le tonnage total de déchets est actuellement de l’ordre de 50 000 tonnes, à comparer aux millions de tonnes de déchets chimiques.
    Les combustibles usagés contenant les produis radioactifs sont traités au centre de la Hague, qui isole les éléments radioactif et recycle l’uranium et maintenant également le plutonium, sous forme de barres de combustible d’un mélange U-Pu appelé MOX.
    Les déchets radioactifs résiduels sont concentrés, puis vitrifiés dans des céramiques qui sont coulées dans des fûts en acier inoxydables, eux mêmes mis dans d’autres fûts étanches.
    Selon la radioactivité des produits, ceux ci sont stockés dans des hangards, dans des cuves “piscines” ou dans des galeries creusées dans des couches géologiques imperméables.
    Des études importantes ont été faites sur le plan de la sécurité de conservation de ces déchets.

    Mais on commence à savoir faire évoluer ces déchets.
    Les produits à vie très longue sont surtout les actinides et dans les futurs réacteurs à neutrons rapides de la 4ème génération qui verra le jour vers 2030/2050, on saura transformer les actinides en combustibles fissionnables et donc les détruire.
    Des recherches très récentes menées en Russis, suite à la découverte par un français, le professeur Lochak des “monopoles magnétiques” , montrent qu’on pourrait peut être dans un avenir plus lointain agir sur la radioactivité elle même et notamment sur la longueur de vie (période) des produits radioactifs.

    De ce long exposé un peu technique je retiendrai trois choses essentielles :
    - les techniques et la sureté nucleaire sont maintenat à un haut niveau qui exclut les accidents graves (genre Tchernobyl) et l’industrie nucléaire est celle qui comporte le moins d’incidents et d’accidents.
     En fait les dangers pour la santé des réacteurs nucléaires sont bien moins grands que ceux provenant du fonctionnement et des rejets dans l’atmosphère et l’environnement des centrales à charbon et des usines de raffinage du pétrole (ou des usines chimiques de synthèses ou de traitement des métaux)
    - la conservation des déchets radioactifs, d’un volume peu important, qui fait peur au public est maitrisée et bien moins dangereuse que celle des déchets chimiques ou métalliques dont les rejets et stockage sont insuffisamment surveillés.
    - l’énergie nucléaire est actuellement la seule qui permette de produire suffisamment d’électricité à un coût raisonnable, sans rejets de CO2 et de gaz à effet de serre.

Mercredi 16 septembre 2009 à 17:21

Ecologie, Changement climatique

     Aujourd’hui je vais continuer ma revue rapide des énergies renouvelables, sauf le nucléaire qui fera l’objet du prochain article sérieux.
    Nous allons donc examiner successivement l’hydraulique, la géothermie, l’éolien et le solaire.

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/BarragedeBimont1.jpg            L’hydraulique :

    Je pense que vous savez tous (et certain(e)s d’entre vous en ont sans doute visité) ce qu’est une centrale hydraulique : un grand barrage sur un cours d’eau qui retient l’eau de façon à créer une différence de niveau de plusieurs mètres, voire dizaines de mètres. De grosses tuyauteries font descendre l’eau jusqu’en bas du barrage et la force et la vitesse acquises par l’eau entraînent des turbines liées à des alternateurs qui produisent de l’électricité.
    En France les barrages sont surtout construits dans les régions montagneuses en s’appuyant sur les rives rocheuses et ce sont des murs de béton imposants, mais relativement minces (quelques dizaines de mètres). Mais certains barrages comme le barrage d'Assouan sur le Nil en Egypte que l’on visite toujours quand on va dans ce pays, et certains barrages chinois sont des masses imposantes de pierres et de terre, (avec en général des pieux d’ancrage en béton) qui font plusieurs centaines de mètres de large et qui arrêtent l’eau par leur masse énorme.
     La grande hydraulique est particulièrement rentable. C’est la première énergie à développer dans un pays pour produire de l’électricité lorsqu’on en a la possibilité.Cependant l’hydraulique ne couvrait en 2006 que 16 % de la production électrique dans le monde.
    En France cette  source  d’énergie  a  pendant  longtemps  pu  satisfaire  une  grande  part  de  nos besoins (en 1960, 56% de l’électricité était d’origine hydraulique). Il a fallu la compléter par d’autres sources car la demande a fortement augmenté et il n’y avait plus de sites disponibles.  Actuellement l’hydraulique couvre 17 % des besoins et le nucléaire 78 %, de telle sorte que les centrales thermiques sont peu nombreuses en France (5 % de la production), et ne fonctionnent qu’en cas de forte demande électrique, et c’est la raison pour laquelle nos rejets de CO2 sont faibles.

    D’autres possibilités concernent l’hydraulique liée à la mer.
Les moulins à marée se voient souvent en Bretagne et une “usine marémotrice” fonctionne dans l’estuaire de la Rance.
    C’est actuellement peu répandu, mais utiliser l’énergie des marées et des courants devrait faire son chemin.
    A plus long terme on pourrait utiliser l’énergie thermique des océans : j’ai montré dans mes articles sur le climat que les océans sont  un vaste capteur et un immense réservoir d'énergie solaire, qui est stockée sous forme de chaleur dans les couches d'eau de surface. Les courants marins entraînent cette eau vers les hautes latitudes où elle se refroidit et coule vers le fond , puis, après un long voyage plusieurs fois séculaire dans les profondeurs, elle remonte lentement vers la surface. Ce phénomène de circulation explique pourquoi la température de l'eau décroît avec la profondeur même en zone tropicale où la température de l'eau peut dépasser 28° en surface alors qu'à 1000 mètres de profondeur elle reste uniformément voisine de 4°C.
    On a émis l’idée d’installer des méga-pompes à chaleur utilisant cette différence de température afin de récupérer une partie de cette énergie. Mais cette réflexion n’a pour l’instant donné lieu à aucun projet récent. Le problème est qu’avec seulement 20° C d’écart entre l’eau chaude et l’eau froide, on se trouve en limite de fonctionnement technique, et le rendement énergétique serait très faible (2 %) pour des investissements énormes.
    Mais on peut faire des progrès techniques.!
 

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/geothermiecentrale.png             La géothermie :

    La géothermie recouvre plusieurs technique différentes
    D’abord la captations de sources chaudes à haute température réchauffées par la chaleur issue des magmas du centre de la terre : geysers, sources
    Quand on creuse profondément sous terre, par exemple une mine ou un forage, on s’aperçoit que la température augmente peu à peu, en moyenne de 3°C par 100 mètres. C’est ce qu’on appelle le gradient géothermique.
L’eau contenue dans les roches-réservoir du sous-sol est donc de l’eau chaude. Et elle est d’autant plus chaude que le réservoir est plus profond.
    Selon la température de l’eau captée (voire même de vapeur) on l’utilise pour le chauffage urbain ou pour la production d’électricité.
    Toutefois ce n’est pas forcément une énergie renouvelable car une exploitation trop intense risque de tarir la source d’eau et donc le transport de chaleur.

    Une utilisation différente consiste à utiliser un réseau de tuyaux enterrés sous deux mètres de terre dans un jerdin et qui est de ce fait à une température constante et d’utiliser une pompe à chaleur qui va utiliser cette source froide pour tirer de l’énergie.
    C’est un procédé intéressant , relativement peu onéreux, mais d’un rendement faible.

    La géothermie est sûrement une solution à long terme très prometteuse car l’énergie stockée dans la planête sous forme de chaleur est inépuisable.
    Là encore il faut faire des progrès technologiques.


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       Le vent : l’éolien :

    L’éolien est une énergie très chère au plan de l’investissement. Il faut 8 fois plus de béton et 12 fois plus d’acier par KWh éolien produit que par KWh nucléaire. Elle est également chère au plan du fonctionnement et en particulier en France, comme chacun aimerait que les éoliennes aillent faire du bruit chez le voisin, les terrains où elles sont construites ont été loués ou achetés à prix d’or.
    Le principal problème de l’éolien est l’intermittence, car on ne sait pas stocker de grandes quantités d’énergie électrique. Il doit la plupart du temps être complété par une centrale thermique démarrant rapidement si on veut l’utiliser comme source d’énergie de base et non comme complément.
    En Allemagne, où il n’y a qu’un seul régime de vent, les rendements sont faibles : environ 15% en 2003.  Dans un pays qui a des
centrales  thermiques, comme le Danemark par  exemple, l’éolien  est  intéressant  car  lorsqu’il y  a  du vent il permet d’arrêter les centrales thermiques et donc de réduire les émissions de CO2. Par contre,
    En France il y a 3 régimes de vent si bien qu’il y a de fortes chances pour qu’il y ait du vent quelque partmais l’intérêt de l’éolien intÅrÜt  est  très limité. Si l’on remplaçait  une  centrale  nucléaire,  qui n’émet  pas  de CO2 en fonctionnement,  par  des éoliennes,  il faudrait compléter  celles-ci  par des  centrales  à  gaz  pour  les  jours  où  il  n’y  a  pas  de  vent, lesquelles émettent  du  CO2  , et au  total  on  serait  plus  polluant. En France les éoliennes ne sont ni rentables ni écologiques et c'est une erreur de les développer !
     L’éolien  off-shore, (en mer) quoique  plus cher que l’éolien terrestre devrait aussi se développer dans le futur. Il peut être interessant dans des îles où il ne sera pas possible d’installer du nucléaire ni de l’hydrolique et où le régime de vent est plus constant.

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            Le solaire

    Le  solaire  est  une  énergie  d’avenir, mais très coûteuse pour le moment.  En  effet le  soleil brillera  encore  5 milliards  d’années  avant  que notre  planète  ne disparaisse. 
    On distingue deux types de capteurs solaires :

    - Le solaire photovoltaïque, dans lequel une cellule semi-conductrice photosensible produit de l’électricité par effet photoélectrique et donc ce n’est pas la chaleur mais la lumière solaire qui est utilisée. L’énergie reçue est d’environ 1kw/m2 de panneau, mais le rendement est de l’ordre de 15%, de telle sorte que pour une puissance crête de 1kw il faut compter 10m2 de panneaux solaires.
     Un usage domestique sera intéressant quand les coûts auront diminués car les retours d'investissements sont actuellement prohibitifs, même avec les aides prévues.
    Le courant généré est continu mais on peut le rendre alternatif par un onduleur pour le transporter dans un réseau.
    Si on conçoit, lorsque le coût sera plus faible, une utilisation sous forme de centrale , les surfaces nécessaires limiteront leur puissance.
    Une centrale qui sera mise en service au Canada en 2010, a une puissance de 40 Mw comporte  1 million de modules, et occupe 350 hectares ! A titre de comparaison les centrales nucléaires de 4ème génération auront une puissance de l’ordre du Gw  ce qui nécessiterait une surface de plus de 7000 hectares.
     Le prix actuel du kwh solaire est plus de 10 fois celui de l’électricité nucléaire.
    On espère que les recherches sur les couches minces feront baisser le prix des capteurs.

    - Le solaire thermique : des tuyaux remplis d’un liquide sont exposés au soleil qui chauffe le liquide qui est envoyé dans un échangeur et l’utilisation est différente selon la température du liquide caloporteur.   
    Le  solaire  thermique  à  basse  température  est utilisable edans les habitations, surtout maisons individuelles (chauffe-eau  solaires
éventuellement associés à un plancher chauffant). Cette technique est bien au point mais insuffisamment développée en France.
    Le solaire thermodynamique (à haute température) est intéressant dans les pays chauds et produit  actuellement  environ  autant  d’électricité  que  le  solaire  photovoltaïque.  Sa technique est beaucoup plus délicate car les températures des éléments engendrent des contraintes importantes.

   
Demain je publierai quelques photos pour nous reposer et je parlerai ensuite du nucléaire dans les deux articles suivants..

Mardi 15 septembre 2009 à 18:42

Ecologie, Changement climatique


    Nous avons vu dans mes précédents articles, que dans une perspective de tarissement des ressources fossiles et de changement climatique dû aux dégagements supplémentaire par l’activité de l’homme des gaz à effet de serre, et d’un doublement des besoins en énergie dans le siècle actuel, il était indispensable de trouver de nouvelles sources d’énergie le moins polluantes possible, le captage du CO2 émis par la combustion des produits carbonés n’étant qu’une solution provisoire qui risque d’arriver bien tardivement.
    Dans les deux articles d’aujourd’hui et demain , je parlerai des énergies dites “renouvelables”, c’est à dire pour lesquelles nous ne sommes pas menacés par un tarissement des ressources. Toutefois je réserverai le nucléaire pour un autre article.


    Les  énergies  renouvelables sont  parfois  qualifiées improprement  d’énergies  nouvelles  alors  que  ce  sont  les plus anciennes à avoir été utilisées par l’homme.
    En effet la découverte du feu de bois date d’environ 500 000 ans.        
Malheureusement, une exploitation intensive des forêts a rendu le bois de plus en plus rare et aurait pu conduire à la disparition de la civilisation occidentale  si  celle-ci  n’avait  pas  exploité  le  charbon  ce  qui  a  permis  la  révolution  industrielle du 19ème siècle. 
    Les besoins en énergie étaient alors beaucoup plus faibles.
    Vers 1800,un Français consommait 14 fois  moins  d’énergie  qu’aujourd’hui  et  la  France  avait  2  fois  moins  d’habitants  si  bien  que  la consommation  énergétique  en France était  28  fois  plus  faible.  Le  passage  aux  énergies  fossiles a permis de   replanter  des  arbres et la surface des forêts est aujourd’hui en France le double de ce qu’elle était il y a 2 siècles.
    Les moulins à vent et à eau étaient nombreux, certains même en Bretagne utilisaient la marée et nous aîeuls construisaient des barrages pour en utiliser la force motrice pour bouger des charges lourdes ou faire tourner des machines.
    Mais les moyens utilisés les siècles derniers, produisaient peu d’énergie, et en général localement, alors qu’aujourd’hui il faut en produire beaucoup, et notamment de l’électricité, pour l’ensemble des utilisateurs, et à un coût raisonnable et compétitif.
    Remarquons aussi que paradoxalement les pays développés parlent beaucoup d’énergies renouvelables mais utilisent majoritairement des combustibles fossiles alors que les pays en voie de développement utilisent des énergies renouvelables et rêvent de combustibles fossiles.

    Tant que nous sommes dans les généralités, remarquons d’abord que avec le nucléaire et l’hydraulique, la France est le premier producteur dans le monde d’énergies renouvelables.
    Il faudra utiliser toutes les énergies pour subvenir aux besoins mondiaux et donc, dans un premier temps Utiliser les énergies renouvelables pour diminuer la consommation de combustibles fossiles, mais pas pour les remplacer. Par ailleurs, certes la technologie doit faire de grands progrès, mais l’éducation et la formation joueront aussi un rôle très important.
    La formation des installateurs est en particulier un point critique. Il faut qu’il y ait une formation  commune  faite  par  des groupes industriels  ayant  une  taille  importante  pour assurer une standardisation, une continuité dans le temps et une durébilité de plusieurs dizaines d’années.
    Les  investissements  à  faire  dans  le  domaine  des  énergies  renouvelables  sont  considérables et pour que ce soit attractif, il faut que le consommateur paye, pour un service équivalent ou meilleur, moins que dans la solution actuelle afin d’être dans une stratégie gagnant-gagnant et donc d’aider le consommateur à investir et à rembourser ensuite les sommes avancées par un organisme ou l’Etat, en profitant des économies réalisées.
    Enfin il faut utiliser les énergies renouvelables qui sont économiquement intéressantes pour le pays. Il ne faut pas céder aux modes et développer des sources d’énergies où il est nécessaire d’importer la technologie et d’utiliser une main d’oeuvre externe ou celles dont le prix de revient est trop élevé ou dont l’utilisation n’a pas assez de souplesse.

                  La biomasse :

    Elle concerne essentiellement le bois, les biocarburants et l’utilisation de déchets.


        Le bois :
    J’en ai parlé plus haut et dans mon article précédent d’hier.
    Le bois est une source d’énergie intéressante, très utilisée dans certains pays tel par exemple le Canada. Mais ces mêmes payas ont appelé l’attention sur les émissions autres que celles de CO2, qui ont des inconvénients notamment des poussières, des goudrons et du N2O (oxyde nitreux qui est un gaz à effet de serre. L’oxyde de carbone CO très toxique, n’est pas un problème important, sauf dans la pièce elle même de combustion, car dans l’atmosphère, il se transforme en CO2.
    On connait bien la suie qui se dépose dans les cheminées des maisons et qu’il faut “ramoner”.
    Ces émissions peuvent être captées mais ce serait trop cher au niveau d’une cheminée d’habitation individuelle.
    Comme je l’ai dit, quand on tient compte du pouvoir calorifique moins élevé (le tiers) et de la déforestation, le bois ne fait pas gagner beaucoup, au plan écologique,  par rapport au fioul et surtout au gaz.
    Mais il est certain que des pays comme le Canada qui disposent de forêts immenses ont intérêt à se chauffer au bois plutôt qu’au fioul, au gaz ou au charbon, à la fois au plan économique et écologique.
    Par ailleurs on n’a pas intérêt à laisser perdre les déchets de bois et encore moins à les brûler en plein air. Donc les déchets de bois, les “granulés” de sciure sont des compléments énergétiques intéressants.
    Je regrette simplement que cela devienne une “mode” et que tous les industriels qui fabriquent des poeles et chaudières à granulés fassent une publicité mensongère qui va, sur leur site internet, jusqu’à raconter que le bois ne produit pas de CO2 en brûlant, alors que le bois est un produit carboné et que un élève de seconde sait que le carbone et l’oxygène donnent du CO2 en brûlant. On prend vraiment les gens pour des imbéciles!
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        Les biocarburants
    Là encore on nous bassine avec la pub plus ou moins exacte et on nous a fait croire que les “biocarburants sauveraient la planète.
    Il faut se rappeler que ce sont des produits carbonés mais ils sont cependant  intéressants pour autant que leur production n’entre pas en compétition avec la biomasse alimentaire ce n’est pas encore le cas aujourd’hui pour les carburants dits de premiÖre génération (éthanol, biodiesel). On ne peut d’ailleurs les utiliser dans la plupart des moteurs que mélangés à l’essence.
    C’est  la  raison  pour  laquelle  il  faut  développer  les  carburants  de  deuxième  génération  utilisant  la biomasse lignocellulosique (bois, déchets de bois, taillis à pousse rapide, paille, etc.). En apportant de
l’énergie de l’extérieur, notamment sous forme d’hydrogène, on peut doubler ou tripler le rendement à l’hectare par rapport aux biocarburants de première génération, sans concurrencer la production alimentaire.
     Ceux qui s'intéressent à ce domaine trouveront de nombreux renseignements sur http://fr.wikipedia.org/wiki/Biocarburant
   
        L’utilisation de déchets
    Il est aujourd’hui classique d’essayer d’utiliser les déchets notamment organiques lorsqu’ils ne sont pas recyclables. Depuis longtemps on a fait du compost et beaucoup d’engrais sont issus de déchets, certains d’ailleurs avec quelques problèmes à la clé, comme les lisiers de porc, à l’origine en Bretagne de la pollution par nitrates et de la prolifération des algues vertes.
    Il est maintenant courant de récupérer de la chaleur par le brûlage des ordures ou de transformer une vaste gamme de déchets (du plastique aux résidus non ferreux des voitures) en une huile combustible capable de fournir plus d'énergie que le gasoil normal. Avec une tonne de plastique, il est possible de récupérer en quelques heures jusqu'à 850 litres d'huile synthétique avec lesquels on alimente -sans raffinage préalable- les moteurs diesel ou les turbines, et plus de 100 kilos de gaz, parmi lesquels le méthane et le propane, qui peuvent être utilisés pour la production d’énergie.
    Les déchets utilisés sont en général les déchets ménagers dans les villes et des déchets agricoles.

   
Dans l’article de demain je parlerai de l’hydraulique, de la géothermie, de l’éolien et du solaire.
   

Dimanche 13 septembre 2009 à 12:18

Ecologie, Changement climatique

     La première question qu’on se pose : quelles sont les énergies disponibles ? Il me faudra plusieurs articles pour en faire le tour.

     Aujourd’hui je parlerai des énergies fossiles carbonées :


     Il a fallu des millions d’années pour que la nature synthétise les combustibles fossiles. Ils ont fait et font la richesse de l’humanité mais sont en quantité finie sur la Terre. Nous prévoyons encore 50 ans de pétrole, une centaine d’années de gaz naturel et 200 ans de charbon environ.
Il faut donc penser à leur remplacement et par ailleurs, leur combustion produit beaucoup de CO2. Plus ils sont hydrogénés, moins ils en émettent par unité d’énergie produite. Produire 1 kWh avec du charbon émet environ 1000 g de CO2, 750g avec du pétrole et de l’ordre de 500 g avec du gaz naturel.

          L’électricité et les centrales thermiques “fossiles”.

     Actuellement l’électricité est produite à 70% à partir de centrales thermiques “fossiles” et le développement de grandes centrales en Chine et en Inde, va augmenter cette proportion. L’électricité nucléaire et hydaulique représentent 13 et 15% et les autres énergies renouvelables sont très marginales : 2% environ.

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    Cela n’est pas vrai pour la France qui fait exception, car l’électricité française est produite  à 90% sans émettre de CO2, ( nucléaire + hydraulique), de telle sorte qu’un français émet en moyenne 1,8 fois moins de CO2 qu’un Allemand et 2,9 fois moins qu’un habitant des États-Unis.

Il est donc évident qu’il n’est pas possible d’envisager de changer rapidement toutes ces centrales thermiques et que le problème est de diminuer les rejets de CO2 pendant leur durée de vie qui sera encore de l’ordre du siècle.

      Je rappelle que la plupart des centrales électriques produisent de l’électricité de la même façon à partir d’alternateurs, entraînés par des turbines, mues par de la vapeur (ou par l’eau d’une chute dans le cas de l’hydraulique) et que c’est le combustible utilisé pour “chauffer” cette vapeur qui change : combustion de charbons, tourbes et lignites, gaz, fuel ou réaction de fission nucléaire.
      L’avantage des centrales thermiques utilisant des combustibles carbonés, est qu’elles sont souples d’emploi et peuvent être mises en route et arrêtées assez facilement, ce qui est intéressant car on ne sait pas stocker l’électricité en grande quantité et il y a des variations importantes de consommation, journalières et surtout saisonnières ou compte tenu des rigueurs de l’hiver.

      Il est certain que nos efforts pour réduire nos émissions de carbone ne seront que très limitées si on ne trouve pas un moyen de capter une partie du CO2 des centrales thermiques utilisant des combustibles fossiles
      Il serait donc prioritaire que la recherche soit intensifiée dans le domaine de la capture et du stockage du CO2 des centrales thermiques
      Actuellement on envisage de piéger le CO2 dans les sols en le captant à la sortie des cheminées et en le séparant des fumées par dissolution dans un solvant, qui ensuite réchauffé, rejette le CO2 que l’on l’enfouit dans des sites géologiques.
Dans le cadre d’une étude européenne (projet Castor), une installation pilote a été mise en place en 2006 au Danemark dans la centrale d’Esbjerg.
      Un autre procédé consisterait à injecter de l’oxygène pur dans la combustion et de recycler le CO2 à la place de l’azote de l’air et on a alors une sortie de CO2 pratiquement exempte de fumées que l’on peut directement envoyer au stockage.
      Ces techniques sont encore beaucoup trop onéreuses.
      La technique de l’enfouissement est par ailleurs encore discutée ; en effet, enfouir le CO2 ne signifie pas le détruire. Il est donc très important d’étudier la sécurité de l’enfouissement, l’imperméabilité des cavités, la résistance à l’activité sismique, la surveillance afin d’éviter les fuites. Selon le BRGM, il serait possible de stocker plusieurs milliards de tonnes de CO2 rien que dans le Bassin Parisien (mais à quel coût ?)
    La généralisation de cette technique n’est pas envisageable avant 2050, ce qui est bien tard pour réduire nos émissions correspondantes.

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           Le chauffage des locaux :

      C’est une source importante de rejet de CO2 (de l’ordre de 20% danas le monde) car presque tous les locaux datant de plus de 20 ans sont chauffés au fioul ou au gaz.et dans de nombreux pays on utilise encore du charbon.
      Il n’est évidemment pas question de capter le CO2 des habitations !!!
      Il s’agit d’une part de mieux isoler les logements et d’utiliser des énergies renouvelable ou de l’électricité.
      Je consacrerai des articles aux énergies renouvelables et aux économies d’énergie.
     Par contre le chauffage au bois est très à la mode. Certes il nous rend plus indépendant du pétrole, mais il est aussi cher.
      Surtout les rejets dans l’atmosphère en CO2 ne sont pas négligeables, le bois est 1/3 moins énergétique que le pétrole, et si on tient compte du fait que la déforestation enlève une source de captage du co2, ce type de chauffage n’est pas aussi interessante qu’on le dit (les industriels des chaudières!) en ce qui concerne le CO2, sauf si on utilise des déchets de bois (pastilles de sciure agglomérée), mais les installations sont onéreuses.
      De plus la combustion du bois rejette de nombreuses poussières, de l’oxyde de carbone et de l’oxyde nitreux.
En fait les rendements et les dangers dépendent beaucoup des installations et il faut particulièrement veiller à la qualité technique des installations.
     En définitive la solution bois paraît économique en fonctionnement, mais les retours d’investissements sont supérieurs à 10 ans.

           Le pétrole et les transports
     
     C'est le problème le plus urgent car le pétrole sera de plus en plus rare et cher et s'épuisera après 2050.
     Les transports sont responsables dans le monde d’un peu plus de  20% des rejets de CO2
A titre d’exemple une voiture, qui consomme 6,5 l/100 km d’essence émet 150 g de CO2/km, rejette 2,25 tonnes de CO2 par an si elle parcourt 15 000 km .
Il est certain que l’on ne pourra pas continuer à utiliser des dérivés du pétrole.
      Des véhicules hybrides électricité/essence existent déjà. En ville des véhicules purement électriques seraient utilisables dès maintenant, mais leur autonomie n’est pas suffisante pour être utilisés sur route (autonomie 150 à 200 km) et les temps de rechargement sont trop long.
      Le problème n’est pas un problème de véhicule, mais de stockage de l’électricité.
      L’hydrogène pourrait être utilisé car les moteurs correspondants pourraient rapidement être au point (sa combustion ne donne que de la vapeur d’eau), mais les problèmes de stokage ne sont absolument pas résolus
Je consacrerai un article à l question des transports.

     
En définitive, on s’aperçoit qu’actuellement on n’est pas prêts pour se passer des énergies fossiles et donc de leurs rejets en CO2 et que si on veut limiter ceux-ci, cela ne sera possible que grâce à un important effort de recherche et de mise au point technologique, qui ne peut être encouragé qu’au niveau des états.
      Je constate malheureusement que, sur ma télé, on parle beaucoup des mesures contre la grippe mexicaine et de la taxe carbone comme moyens de sauver la planète, mais bien peu de la recherche en matière d’énergie non polluantes !!

Samedi 12 septembre 2009 à 11:08

Ecologie, Changement climatique


    La population mondiale augmente de façon extrèmement importante depuis deux cents ans  : de l’ordre de 200 million audébut de notre ère, d’un milliard en 1800 elle était passée à 2,5 milliards en 1950 et elle a atteint 6 milliards en 2000 et on prévoit qu’elle sera de l’ordre de 9 milliards en 2050.
    Même s’il y a une baisse importante de la fécondité, surtout dans les pays développés, l’espérance de vie s’accroit et il est probable que l’on dépassera les 12 milliards en 2100.
    Cet accroissement pose des problèmes certains de nourriture et surtout d’eau. Il faut aussi se rendre compte qu’une grande partie des habitants de la planête sont très pauvres même si le prix de la nourriture est beaucoup plus bas dans certans pays : 3 milliards d’humains vivent avec moins de 3 € par jour et 1 milliard avec moins de 1 € !
    Ils ne peuvent augmenter leur niveau de vie qu’en consommant plus d’énergie et c’est ce que l’on constate d’une part dans les pays en voie de développement et d’autre part surtout en Chine et en Inde qui à eux deux réprésentent presque 3 milliards d’habitants..
    Cette énergie est consommée d’une part pour produire tous les biens de consommation courante ou industriels, mais aussi pour les transports qui se développent (transports en commun terrestre, aérien, maritime), et pour le chauffage urbain.
    Comme je l’ai déjà dit dans un précédent article, les pays en voie de développement (5 milliards d'habitants), consomment, actuellement  par habitant, en moyenne quatre fois moins que les pays riches, ceux de l'OCDE.
    Une étude d'efficacité énergétique faite en France à la demande du Commissariat Général au Plan, a montré que les Français pourraient vivre aussi bien, mais différemment, en consommant deux fois moins d'énergie, conclusion extrapolable à tous les pays développés.
    Si l'on suppose que d'ici 50 ans) les 10 milliards d'habitants qui composeront l'humanité, consommeront chacun la moitié de ce que consomment aujourd'hui les pays riches, un calcul simple montre que la consommation mondiale d'énergie va, au minimum, vers un doublement de l’énergie consommée.

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/Energieprimaire2006.jpg



    La consommation énergétique mondiale est largement dominée par les combustibles fossiles (pétrole, gaz, charbon) qui représentent plus de 80% de la consommation d’énergie primaire.
    Les autres ressources, comme les énergies renouvelables ou le nucléaire contribuent peu au bilan global (moins de 20%).




    Le pétrole et le gaz vont devenir progressivement plus rares et plus chers d’ici 2050. Ce sera plus tard le tour du charbon, d’ici 1 à 2 siècles.
    À terme nous allons vers une crise énergétique à laquelle s’ajoute la nécessité de lutter de manière urgente contre le changement climatique en diminuant les émissions de gaz à effet de serre.
    Il nous faut donc d'autres énergies : lesquelles ?

     Mais le problème à résoudre peut se poser différemment selon les secteurs : transports, habitat, industire.
Et il faut raisonner à chaque fois en énergie à économiser et nouvelles ressources.
     On verra aussi que certains problèmes sont plus importants que d’autres :
          - la production électrique.
          - le stockage de l’énergie ou de certains combustibles comme l’hydrogène;
          - le gaspillage des calories de chauffage.


J’emprunterai cette conclusion à un livre de monsieur NGÔ, chercheur et enseignant, qui est un spécialiste de ces questions :

“....Le défi énergétique auquel nous sommes confrontés consiste à réduire nos émissions de CO2 et à diminuer notre dépendance vis-à-vis des combustibles fossiles. Pour répondre à ce défi il y a 2 volets : la sobriété et l’efficacité énergétique d’une part et le déploiement de sources d’énergies décarbonées (renouvelables et nucléaire) d’autre part.
     L’énergie va devenir de plus en plus chère. Il faut l’économiser et l’utiliser au mieux (être sobre et utiliser des dispositifs efficaces).
     Pour cela l’éducation et la formation sont indispensables. Il faut peu à peu se passer des combustibles fossiles là où ils peuvent être remplacés à un coût économiquement acceptable. On aura besoin de toutes les sources d’énergie. Pour une application donnée il faut donc choisir celle qui est la plus efficace. On va aller de la production centralisée au sur mesure car chaque situation sera particulière.
     La recherche va permettre d’améliorer les technologies existantes mais aussi d’innover car on ne possède pas encore toutes les technologies nécessaires pour complètement répondre au défi énergétique.”


Je vais essayer dans les prochains articles de reprendre ces divers points et dans un dernier article de résumerles principales actions importantes qu’on pourrait soutenir et qui seraient sûrement plus efficaces que la “taxe carbone”.

Jeudi 10 septembre 2009 à 8:12

Ecologie, Changement climatique


    Vous avez tous entendu dire que les ressources énergétiques se tarissaient, au moins our le pétrole. Examinons ce qu’il en est :

    Cela dit, nous nous plaignions de notre sort en matière énergétique, mais :
      - 1,5 milliard de très pauvres n’ont pas l’électricité
     - 2 milliards de pauvres manquent d’eau douce et d’eau potable.

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/reserves.jpg    Le graphique ci contre donne le nombre approximatif de réserves connues de pétrole, gaz
et charbon en nombre d’années, en se basant sur des hypothèses raisonnables de croissance.
    On voit que les réserves de pétrole pourraient être épuisées vers 2050, le gaz naturel avant la fin du siècle et le charbon vers 2200
    Depuis 25 ans on découvre moins de nouvelles ressources de  pétrole et de gaz  que le monde n’en consomme, mais l’évolution des techniques de production et celle des prix mondiaux accroissent les réserves prouvées.

    Toutefois le problème est plus complexe car le pétrole est très mal réparti.
Près des 2/3 des réserves de pétrole sontentre les mains de  quelques pays (Arabie Séoudite, Irak, Iran, Koweit) et 80% dans 15 ans.
    Les ressources en charbon sont mieux réparties dans le monde et donc plus facilement utilisables..


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    Pour le “minerai nucléaire” d’Uranium les ressources actuelles sont difficiles à estimer d’une part parce que la preospection n’a aps été très intense et d’autre part surtout parce qu’on ne sait pas encore ce que sera exactement le développement futur du nucléaire. Mais la ressources est également très limitée si l’on ne se réfère qu’aux réacteurs déjà construits de deuxième génération.
    On peut prévoir d’après l’agence internationale de Vienne des difficultés entre 2025 et 2035. La ressource du nucléaire de deuxième génération n’est donc pas elle non plus durable car elle n'utilise que l'isotope fissile U235 de l'uranium naturel dans lequel il ne représente que 0,7%.
    Mais l'uranium 238 qui représente les 99,3 autres % est fertile, c'est-à-dire qu'on peut le transformer en un matériau fissile le Plutonium 239. On utilise un peu ce dernier dans les réacteurs actuels (alliage MOX), mais c'est surtout possible avec des réacteurs à neutrons rapides, les réacteurs surgénérateurs qui sont actuellement à l’état de prototypes..        
    On multiplie alors la ressource, théoriquement du moins par 100, pratiquement par 50 voire plus,
    La durabilité des ressources de combustible nucléaire s'exprimera ainsi, non plus en termes de décennies, mais en millénaires, voire en dizaines de millénaires si l'on utilise en plus le thorium, dont les ressources planétaires semblent plus abondantes que celles d'uranium.
   
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    Comment sont utilisées actuellement ces ressources : charbon, pétrole, fioul et gaz sont utilisés pour produire plus de 80 % de l’énergie primaire : chauffage plus électricité.
    Pas étonnant qu’on émette beaucoup de CO2 !




   
Dans les prochains articles, je parlerai de la production d’énergie et des solutions possibles, de leurs avantages et inconvénients.

Mercredi 9 septembre 2009 à 17:43

Ecologie, Changement climatique

    J’ai dit hier que j’allais essayer d’exposer sur ce blog les solutions possibles  pour réduire l’effet de serre.
    Avant de penser aux solutions il faudrait préciser le problème.

    Quels sont les gaz à effet de serre produits par l’homme ?

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    Dans mes articles sur le climat, vous avez vu que l’effet de serre bénéfique naturel était dû 2/3 à la vapeur d’eau et 1/3 au gaz  carbonique CO2, mais que l’activité humaine était responsable d’un surplus néfaste pour le climat, qui se répartit selon le schéma ci-contre en “équivalent CO2 sur l’effet de serre” (les différents gaz n’ayant pas la même efficacité).
    La déforestation est souvent oubliée : la plupart du bois coupé est brûlé ce qui conduit à des émissions de CO2, puis le sol libère du CO2 additionnel lorsqu'il est labouré, alors que la végétation n’absorbe plus le CO2.
    Le méthane CH4 et le protoxyde d'azote N2O, sont très liés à la production agricole, en augmentation à cause de la croissance démographique d'une part, et de l'augmentation de la part animale dans l’alimentation par ailleurs.
    Il y a donc trois actions à mener :
    - limiter la production de CO2 responsable de près de 60%.
    - limiter la production de CH4 et N2O dans l’agriculture et l’élevage.
    - limiter la déforestation.


    Qui est responsable des émissions de CO2, à l’échelle du monde et comment cela risque t’il d’évoluer?

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/CO2pays.jpg    Voici d’abord un premier graphique qui date de 2007 qui représente les émissions de CO2 par pays.
    On constate que les quatre pays les plus pollueurs sont de loin les USA, la Chine, la Russie et l’Inde. En 2009 la Chine a dépassé les Etats-Unis.
    Or nous ne pourrons empêcher les pays qui essaient d’avoir un meilleur niveau de vie comme la Russie ou surtout les payas à très forte population en voie de développement comme la Chine et l’Inde de consommer plus d’énergie  et de développer leur industrie. Ce sera vrai aussi pour l’Afrique
    Face à cela les efforts français sont certes louables, mais ils auront peu d’impact si ce n’est surtout à titre d’exemple (notamment pour le nucléaire).
    Il faut donc surtout faire effort pour obtenir un consensus mondial, notamment des USA de la Chine et de l’Inde.


     Qui sont les pollueurs ?

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    Si maintenant on regarde pour toutes les émissions de gaz à effet de serre la répartition dans le monde par secteur d’activité, on a le graphique suivant.
Certes les transports représentent un poste important, mais beaucoup moindre que l’industrie et le secteur résidentiel.




 
    La production d'électricité :

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/CO2parutilissaufelec.jpg    Par contre si l’on examine les sources d’énergie, on s’aperçoit que si on ne considère que les émissions de CO2 et que l’on ne répartit pas la production électrique entre ceux qui utilisent cette énergie, on trouve une répartition différente qui montre que 39% des émissions de CO2 provenaient en 2003 de la production d’électricité et des statistiques de 2008 semblent montrer que cette proportion serait passé à 46%.
    Cette proportion augmenterait encore si on arrivait à utiliser davantage l’électricité dans le chauffage et dans le transport automobile.
    Donc le problème de la production électrique est très important au plan mondial.


     Comment vont évoluer les besoins énergétiques dans les prochaines décennies.

Une étude d'efficacité énergétique faite en France à la demande du Commissariat Général au Plan, a montré que les Français pourraient vivre aussi bien, mais différemment, en consommant deux fois moins d'énergie, conclusion extrapolable certainement à tous les pays développés.
Actuellement les pays en voie de développement (plus de 5 milliards d'habitants), consomment, par habitant, en moyenne quatre fois moins que les pays riches, ceux de l'OCDE. Pour se développer ils n'échapperont pas à consommer  beaucoup plus d'énergie.
Si l'on suppose que (d'ici 50 ou 100 ans) les 9 ou 10 milliards d'habitants qui composeront l'humanité, consommeront chacun la moitié de ce que consomment aujourd'hui les pays riches, un calcul simple conclut que la consommation mondiale d'énergie va, au minimum, vers un doublement. (et en faisant de nombreuses économies !)
Dans un contexte de menace de pénurie éventuelle de matières premières (pétrole, charbon, gaz...)  et de menace de réchauffement climatique, c'est pour le moins préoccupant.

   
Dans mes prochains articles j’essayerai de vous donner mon opinion :
    - sur le tarissement des ressources énergétiques.
    - sur le problème de la production électrique, en consacrant probablement un article au nucléaire.
    - sur le problème des transports.
    - sur le problème du chauffage des bâtiments.
    - sur le cas particulier de la France.

    Par contre je ne suis nullement compétent pour vous parler d’accords internationaux, car ce problème est purement politique et pourtant il est essentiel comme vous avez pu le constater.
   

Jeudi 30 avril 2009 à 9:35

Ecologie, Changement climatique

    Et voici mon dernier article sur le changement climatique : vous devez en avoir marre, mais ce n’est pas un sujet facile et je voulais essayer de vous faire comprendre cela simplement. Et on raconte tellement de bêtises sur ce sujet que je voulais vous donner une idée de ce que les chercheurs savaient aujourd’hui sur ce problème.
    De plus celles qui ont choisi ce sujet pour leur TPE de l’an prochain trouveront ici les renseignements, chiffres récents et officiels ainsi que des schémas qu’elles pourront utiliser pour leur travail.

    Au point où nous en sommes, nous savons que le gaz carbonique CO2 émis par l’homme lorsqu’il brûle des matières fossiles (charbon, gaz, pétrole, bois....) va influer sur le climat pendant de longues années (des siècles), et le réchauffement entraîné par l’effet de serre supplémentaire risque de perturber grandement le climat si nous continuons à agir ainsi.
    La communauté internationale en prend peu à peu conscience et on peut penser que des mesures permettront de restreindre peu à peu ces émissions dans des proportions que l’on qualifie “d’hypothèse moyenne”.
    Bien sûr, il vaudrait mieux aller plus loin vers une “hypothèse vertueuse”, mais les contraintes seraient évidemment plus lourdes et il n’est pas sûr qu’elles soient acceptées par le monde entier
    Ce que je vais exposer correspond donc à cette “hypothèse moyenne”


    Elévation générale des températures et évolution des précipitations.

    Le schéma ci dessous montre l’écart
dans le monde des températures (les deux mappemondes de gauche) et des précipitations (les pluies : mappemondes de droite), prévus par les modélisation d’un scénario  moyen entre les années 2000 et les années 2100.

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    L’augmentation de température et la baisse dés précipitation risque d’entraîner une désertification plus importante des zônes subtropicales et  en Afrique et en Amérique centrale.
    Mais des conséquences sur la végétation et notamment la résistance de certaines espèces de plantes sont possibles même sous nos climats, par exemple dans le midi de la France.
    Mais il est très difficile de prévoir le niveau local précis et les capacités d’adaptation de la végétation, car ce sont des domaines où nous n’avons pas encore les connaissances nécessaires.
    Malheureusement ce sont les pays relativement les plus pauvres des régions tropicales et subtropicales qui souffriront le plus, ainsi que les zones polaires, toutefois peu habitées.


    L’élévation du niveau des mers.

    Nous avons vu la fonte des glaciers et surtout que l’augmentation de température était beaucoup plus forte aux pôles. Nous avons vu la diminutions des dimensions minimales d’été de la banquise.
    L’augmentation de la température par dilatation thermique et la fonte des glaces agissent sur le niveau des mers et c’est sûrement l’une des conséquences les plus graves du changement climatique.
    Le niveau moyen de la mer a crû a une vitesse de 1.8 mm par an (± 0.5) de 1961 à 2003 et cette vitesse a été plus rapide lors des 10 dernières années avec 3.1 mm par an (± 0.7). Il reste aux chercheurs à clarifier si cette plus grande vitesse pour 1993-2003 correspond à une variation décennale ou à un accroissement de la tendance à long terme, car il existe d’autres causes possibles notamment de modification de la croute terrestre.
    L’élévation moyenne totale au 20e siècle est comprise entre 12 et 22 cm.
    Selon les scénarii, le réchauffement global moyen de l’air en surface est estimé entre 1.8°C (dans une fourchette de vraisemblance de 1.1 à 2.9 °C) et 4°C (entre 2.4 et 6.4°C) à l’horizon 2100.

    En 2100, l’élévation du niveau de la mer est estimée entre 20 et 40 cm dans le meilleur des cas, entre 25 et 60 cm pour un scénario moins favorable.

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/elevationmoyennenivmers.jpg

    En fait cette élévation n’est pas uniforme car l’élévation locale de température, les courants marins, la pression atmosphérique, le poids des glaces sur le continent influent sur ces valeurs d’un endroit à l’autre.
    Dans l’hypothèse moyenne, on estime que la montée des eaux en France serait de l’ordre de 30 cm à l’horizon 2100.
   
    Au niveau de la France, cette élévation n’entraînerait pas de modification importante du paysage côtier, bien que les conséquences de tempêtes d’équinoxe associées aux marées très hautes seraient plus importantes et la plupart des plages submergées à marée haute.
    Déjà en Hollande et en Allemagne des inondations seraient possibles dans des régions cotières.
    Mais dans certains pays comme l’Inde ou le Vietnam, des régions importantes sont  à quelques mêtres seulement au dessus du niveau de la mer et des régions importantes seraient submergées entraînant l’exode de millions de personnes et des pertes de terres agricoles importantes. En effet l’envahissement par l’eau de mer rend la terre impropre à la plupart des cultures. (lisez “Barrage contre le Pacifique” de Marguerite Duras).

Nota : vous trouverez un article très complet sur les variations du niveau des mers des temps préhistoriques à nos jours sur http://fr.wikipedia.org/wiki/Élévation_du_niveau_de_la_mer
Un article facile à lire sur les problèmes futurs est consultable sur http://www.agrobiosciences.org/IMG/pdf/UDL_ocean_cazenave.pdf

    Des étés plus chauds :

    Le schéma ci après (en rouge les données réelles mesurées et en noir les simulations), montre les résultats d’une simulation sur les températures d’été en France, par le passé et extrapolées dans le futur, dans l’hypothèse moyenne.

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/tempmoyenneete.jpg

    Il y a des variations importantes naturelles au niveau “météorologue” : des étés très chaud et secs, des étés froids ou pluvieux.
    Mais on contate une élévation moyenne et  à l’horizon 2100 la plupart des étés seraient comparable à l’été exceptionnel caniculaire que nous avons connu en 2003.

    Des tempêtes plus violentes.

    Il est très difficile dans l’état actuel de nos connaissances de prévoir les conséquences sur les vents extrèmes. Nous savons modéliser une tempête de façon élémentaire au plan météorologique, mais on nec onnait pas encore suffisamment les mécanismes de formation pour pouvoir en prévoir la fréquence et la force à échéance lointaine, et donc au plan climatologie.
    Les experts estiment qu’il n’est pas possible de dire si le nombre de cyclones augmentera.
    Par contre il est possible que les perturbations importantes du type tempêtes européennes que nous connaissons régulièrement, soient plus nombreuses et que leur force augmente, mais ce n’est pas démontré.


    Pour résumer la dizaine d’articles que je viens de faire sur l’évolution du climat du 21ème siècle, nous savons que nos émanations de gaz à effet de serre et notamment le dioxyde de carbone, risquent de perturber fortement le climat dans les décennies et les siècles futurs par l’augmentation de température qu’ils entraînent par élévation de l’effet de serre.
    Les modèles physico-mathématiques actuels ne permettent toutefois pas de faire des évaluations assez précises et suffisamment locales et surtout  il est très difficile de prévoir les diminutions de rejets de gaz carbonique (CO2) et de méthane (CH4) qu’accepteront de s’imposer les divers pays mondiaux, notamment ceux en voie de développement rapide et à population très nombreuse telle que la Chine et l’Inde.
    On connaît mal également les possibilités d’adaptation des plantes et des hommes.
    Mais il est certain que continuer au rythme de production actuel conduirait à des catastrophes dans certaines zônes de niveau peu élévé par rapport à la mer et à des modifications dommageable pour l’agriculture, les animaux et l’homme en raison des variations de températures et de précipitations.
    Il serait donc impensable de ne rien faire pour diminuer ces rejets.

    Dans quelques semaines je ferai sans doute quelques articles sur les possibilités d’action dans ce domaine.

   
Si vous voulez lire un article sérieux, qui expose autrement (mais avec les mêmes conclusions) ce que je vous ai décrit, vous pouvez consuter : http://www.agrobiosciences.org/IMG/pdf/climat_demain.pdf

   

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