Jeudi 21 août 2014 à 8:46

Energie, nucléaire, économies

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    Depuis longtemps je voulais faire des articles sur les énergies marines, et surtout les hydroliennes.
    Les journalistes ne font guère mention que de l’éolien situé en mer sur des plateformes ancrées ou flottantes. (éolien offshore).
    Ils ne parlent plus de l’énergie marémotrice, due aux mouvements de flux et de reflux des marées, et de la centrale de la Rance. C’est une technique mature, mais qui ne semble pas avoir un grand avenir, car elle est d’un coût efficacité élevé et peu de sites naturels sont susceptibles de l’utiliser.
    Ils s’intéressent peu aux autres techniques :
            - l’énergie hydrolienne, exploitant les courants marins;
            - l’énergie houlomotrice, produite par le mouvement des vagues;
            - l’énergie thermique des mers, exploitant les gradients de température entre les eaux de surface et les eaux profondes;
            - l’énergie osmotique, basée sur les différences de salinité des eaux douces et salées, qui en est au stade recherche et ne sera donc utilisable qu’à long terme.
    Une nouvelle industrie va naître d'ici à quelques années. Le stade de la commercialisation est prévu entre 2016 et 2018.
    La France est le seul pays avec les États-Unis à être présent dans tous les segments; elle est l'actuel leader mondial, avec plus de 500 millions d'euros d'investissement par an.
    Les énergies marines renouvelables pourraient ainsi permettre de créer 80 000 emplois directs et indirects en 2030.

    La France dispose d'avantages certains dans ce domaine avec ses façades atlantique et méditerranéenne, et fait des efforts importants, principalement grâce à la DCNS, sous l'égide d'un de ses directeurs, Frédéric Le Lidec.
    La Direction des Constructions Navale (DCN) était un organisme industriel d’Etat, chargé de l’étude, la construction et l’entretien des navires militaires de la Marine, française, et outre un service Technique et le Bassin des Carènes, en région parisienne, l’établissement d’Indret spécialiste des chaufferies marines, notamment nucléaires, et la forge à canons de marine de Ruelle, comprenait surtout quatre « arsenaux » à Toulon, Brest, Cherbourg et Lorient, créés par Richelieu en 1631, puis Colbert sous Louis XIV.. Elle exportait aussi certains de ses navires.
    En 2001, la DCN change de statut pour se transformer en société de droit privé à capitaux publics, (l’Etat en possède 64%, l’autre principal actionnaire étant Thalès), et en 2007 devient DCNS, qui n'est plus qu’un sigle. Elle emploie 13 650 collaborateurs et a un chiffre d’affaires de 3 milliards d’euros.
    DCNS a actuellement 8 filiales dont la société irlandaise Openhydro, spécialisée dans les hydroliennes.
    Il y a, d’un point de vue technologique et industriel, de grandes synergies entre ce domaine et le naval de défense, métier historique de DCNS. Les savoir-faire du groupe, ses moyens industriels et son expertise permettent à DCNS de jouer un rôle moteur sur l’ensemble du cycle de réalisation de ces nouveaux systèmes, depuis la conception jusqu’à la construction et la maintenance. DCNS a l’ambition de réaliser un tiers de son chiffre d’affaires à terme de la décennie, dans le secteur des énergies marines.
           
    DCNS investit dans quatre des principales technologies d’énergies marines renouvelables :

    - l’énergie du vent en mer, captée à l’aide d’éoliennes flottantes installées au large.
    En décembre 2013, le gouvernement français a lancé une demande d’information en vue d’exploiter le potentiel français de l’éolien flottant en mer, en vue de la réalisation de fermes pilotes en 2018, puis de fermes commerciales à partir de 2020.
    DCNS ambitionne de réaliser un premier démonstrateur multimégawatts en 2017.
    Toutefois elle est une source variable en fonction du vent et non prédictible et a donc les mêmes inconvénients que l’éolien terrestre, mais avec des vents plus forts et plus réguliers.
    Outre la résistance mécanique en mer, la variation de la position de l’éolienne par rapport à la verticale est une des difficulté rencontrées. Les éoliennes actuelles admettent environ 10d° degrés d’inclinaison.
    Contrairement aux éoliennes en mer classiques, fixées sur fondation au plancher marin, les éoliennes flottantes sont maintenues grâce à un système d’ancrage à câbles.
et peuvent être construites sur des fonds marins jusqu’à 200 mètres (contre 40 pour les éoliennes offshore fixes).
    Le problème reste une question de coût de l’investissement et donc du kwh produit, qui est actuellement le triple du coût de l’éolien terrestre.

    - l’énergie des vagues, dont le principe est de récupérer l’énergie de la houle.         La France est également bien placée pour l'houlomoteur, avec 2 projets parmi les 10 premiers.
    DCNS évalue actuellement plusieurs technologies houlomotrices en collaboration avec la firme finlandaise Fortum, et contribue actuellement au déploiement, à La Réunion, du projet « Houles australes », permettant de tester une technologie de la société australienne Carnegie. C’est aussi une source variable dans le temps, tributaire de la météo.
    Un projet d’une installation en baie d’Audierne d’un démonstrateur de 1,5 MW est également à l’étude. Installée à l’horizon 2016, la ferme pilote sera composée de grands battants sous-marins, posés sur le fond de mer à environ 20 mètres de profondeur.

    - l’énergie thermique des mers (ETM) exploite la différence de température entre les eaux de surface, chaudes dans les mers tropicales, et les eaux froides des profondeurs, pour produire du courant électrique en continu. C’est une source continue et prédictible.
    A la surface, grâce à l'énergie solaire, la température de l'eau est élevée (elle peut dépasser les 25 °C en zone intertropicale) et, en profondeur, privée du rayonnement solaire, l'eau est froide (aux alentours de 2 à 5 °C), et la densité volumique de l'eau s'accroît lorsque la température diminue, ce qui empêche les eaux profondes de se mélanger aux eaux de surface, et de se réchauffer. Cette différence de température peut être exploitée par une machine thermique, utilisant respectivement l'eau venant des profondeurs et l'eau de surface comme sources froide et chaude .
    Les industriels français occupent la première place mondiale sur l'énergie thermique des mers.
    Il y a deux principaux acteurs dans ce domaine dans le monde : DCNS et Lockheed Martin. Les quelques projets actifs en sont encore au stade de pilote.
    La puissance unitaire de centrales devrait être de l'ordre de 10 MW. Il s'agit d'une technologie qui n'a pas encore atteint le stade de la maturité et qui serait adaptée à des marchés à coût local élevé de l’énergie.
    Elle suppose la conception et la tenue de la conduite de quelques mètres de diamètre d'amenée d'eau froide, puisée à plus de 1000 mètres de profondeur, sans commune mesure avec ce que connaît l'industrie pétrolière, qui doit permettre le pompage de 1000 m3/heure. Elle nécessite en outre des échangeurs thermiques résistant à l'encrassement et une efficacité du cycle thermodynamique.

http://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/EMDemonstrateurterre300x217.jpg    DCNS a installé début 2012, un prototype énergie thermique des mers à l’Université Saint Pierre à la Réunion. Cette reproduction à échelle réduite du système de production d’énergie d’une future centrale ETM, contribue à confirmer l’intérêt de cette technologie. Les DOM-COM français, les Caraïbes et l’Asie pourraient bénéficier d’offres de centrales flottantes clés en main dès 2014. DCNS développe parallèlement une solution à terre, qui pourra également être proposée en 2014.
    Il s’agit d’une reproduction, à échelle réduite, du système de production d’énergie d’une future centrale ETM (cf photo ci contre). Le système simule les arrivées d’eau chaude et d’eau froide, nécessaires à son fonctionnement. Le prototype à terre est avant tout un outil de recherche et développement ayant pour but principal de tester différents éléments clés du système de production d’énergie (échangeurs de chaleur, cycles thermodynamiques). Il vise également à optimiser les enjeux technologiques et financiers liés à l’ETM. Le prototype à terre ETM a été construit et qualifié dans le centre DCNS de Nantes-Indret. Il a ensuite été transféré et mis en fonction début 2012 sur le site de l’université de Saint- Pierre, à La Réunion.

    - l’énergie des courants de  marées, captée à l’aide de turbines sous-marines, appelées « hydroliennes », qui transforment l’énergie des courants marins en électricité.    
    L’ambition de DCNS est de réaliser un chiffre d’affaires d’au moins un milliard d’euros à l’horizon 2025 sur le marché de l’énergie hydrolienne. Plusieurs dizaines de milliers de turbines devraient être installées à terme à travers le monde.
   
    Je traiterai ce sujet dans l’article de demain.

Dimanche 23 mars 2014 à 8:47

Energie, nucléaire, économies

http://lancien.cowblog.fr/images/Images2-1/images-copie-7.jpg      J’avoue ne pas comprendre les hommes politiques du monde, qui ne pensent qu’à court terme, à se faire réélire ou à rester en place, et notamment la plupart des écologistes militants (il y a aussi parmi les écologistes des gens sérieux, mais on ne les entend pas), qui ont remplacé les études scientifiques par le principe de précaution. Ils me paraissent tous manquer de bon sens.
     J’ai déjà fait de nombreux articles sur l’énergie, les gaz à effet de serre et le changement climatique, mais je vais en faire un  de plus, suite à la lecture d’un rapport fort intéressant au Ministère de l’Economie, par un groupe présidé par Jacques Percebois
          (http://www.strategie.gouv.fr/system/files/rapport-energies_0.pdf)
ce rapport m’amenant à me poser notamment les questions suivantes.

     La première chose qui est évidente, c’est que le réchauffement climatique est une réalité, même si les modèles mathématiques n’arrivent pas tout à fait aux mêmes chiffres et si on ne sait pas très bien quelles conséquence cela aura en matière de climatologie pratique. Elles ne seront pas pour la plupart bénéfiques : on voit cette année les conséquences d’un hiver trop chaud, même si ce n’est qu’un épisode particulier.
Il est également certain que les émissions de gaz à effet de serre et notamment de CO2, sont l’une des principales causes de ce réchauffement.
Donc, si nous ne voulons pas compromettre l’avenir, il nous faut réduire de façon importante nos émissions de gaz carbonique CO2 et de méthane CH4.

     La deuxième chose évidente c’est que, même s’ll est utile de prêcher l’économie d’énergie, et s’il faut s’efforcer d’en faire, ce n’est pas cela qui sauvera la planète et la demande en énergie continuera à progresser, ne serait que du fait des grandes puissances émergentes comme la Chine et l’Inde
     Il suffit de voir sur le graphique ci dessous, la progression entre 1970 et 2010, en demande mondiale d’énergie globale et d’énergie électrique.

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     Selon l’Agence Internationale de l’Energie, cette demande d’énergie primaire augmentera de l’ordre de 40% d’ici 2035.

http://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/mixenergie.jpg      Alors on ne comprend pas les grandes puissances qui ne font pas grand chose pour réduire leurs rejets de CO2, voire qui les augmentent comme l’Allemagne, qui, pour des raisons de réélection de madame Merkel, remplace ses centrales nucléaires par des centrales à charbon, très polluantes.
      Vous pouvez comparer par exemple la répartition des moyens de production énergétique globale et de la production électrique mondiale, pour la France et pour les deux premiers pays mondiaux : USA et Chine.
      Par rapport à la production électrique, la consommation d’énergie totale, inclut les transports, le chauffage des locaux et la consommation industrielle non électrique.
      On est horrifié par la part des énergies carbonées : pétrole, charbon,  gaz, sauf en France grâce à la part hydraulique et surtout à l’effort nucléaire initié par le Général de Gaulle. Il faut toutefois souligner que, si les Etats Unis ne font guère d’effort en faveur du climat, la Chine commence à prendre conscience du problème, développe de façon importante le nucléaire et l’hydraulique et commence à se lancer dans les énergies renouvelables, hors nucléaire.

      Devant ces problèmes essentiels et alarmants, on ne peut compter que sur des avancées importantes en matière de recherche et développement pour nous sortir d’affaire. Or les pays se semblent pas faire d’effort important, ni vouloir coopérer dans ce domaine.
Pourtant les sujets ne manquent pas. Je ne citerai que quelques uns des points les plus importants :

      Dans le domaine des énergies carbonées, le gaz est moins polluant que le charbon (ou la lignite), pourtant on ne fait pas beaucoup d’efforts (et en France pas du tout alors qu’on importe tout notre gaz et que notre balance économique import/export est déficitaire), pour explorer et déterminer les richesses existantes, et trouver des méthodes d’exploitation des gaz de schistes plus sures (voir les articles des 28, 29, 30 janvier 2013).

      Dans le domaine nucléaire, qui ne produit pratiquement pas de CO2, un effort plus important pourrait être fait pour améliorer la sécurité des réacteurs, ce qui a été fait en France avec l’EPR, mais qui est d’un coût élevé, et d’examiner comment réduire ces coûts, notamment par une coopération plus importante entre pays.
      A terme de 20 ans, les réacteurs de quatrième génération, à neutrons rapides et/ou à haute température devraient permettre de consommer une partie des déchets à vie longue (Plutonium et actinides), d’utiliser l’Uranium 235 (l’actuel 235 ne correspond qu’à 0,7% de l’uranium, et donc de faire  de l’énergie nucléaire une énergie renouvelable.
Il y a bien une coopération internationale dans ce domaine (j’en ai parlé dans les articles des 16 et 17 septembre 2012), mais les recherches et études sont très lentes et ne semblent pas susciter les efforts qu’elles devraient soutenir.
    L'étude de la filière Thorium pourrait apporter des améliorations importante en matière de sécurité, de déchets et de coûts, mais on en parle peu.

      Les études sur l’énergie de fusion, qui devraient aboutir à une énergie propre et sans risques de contamination et de déchets, sont en cours (par exemple ITER, voir les articles du 26 et 27 juillet 2011).

      Dans le domaine des éoliennes, certes, on sait faire, mais le coût est élevé. De plus une opération a été lancée pour une dizaine de milliards pour des éoliennes marines, qui vont être d’un coût prohibitif, car il faut qu’elles résistent aux tempêtes et quand on voit, ces jours-ci, les vagues se briser jusqu’en haut du phare d’Ouessant, on se rend compte de la difficulté de la réalisation. Et leur production étant intermittente, l’utilisation de l’électricité correspondante pose problème. De plus la production est faible et il faut presque une centaine d’éoliennes pour produire autant qu’une centrale nucléaire.
Par contre on fait peu d’études sur les hydroliennes, alors que sous l’eau, l’emprise aux tempêtes serait moindre, et par ailleurs elles pourraient être installé dans les nombreux cours d’eau de la France. Je compte faire prochainement un article à ce sujet.

      Le cas de l’énergie solaire est encore plus discutable. Si une batterie solaire est idéale pour alimenter de petits objets consommant peu, ou des endroits isolés et ensoleillés où amener le courant électrique coûterait une fortune (par exemple des villages d’Afrique), par contre on a incité, à grand renfort d’incitations financières, les particuliers, les paysans et la petite industrie, à installer des panneaux solaires sur le toit des maisons et hangars. Compte tenu du prix des installations, seuls les personnes aisées peuvent se le payer et ce sont tous les contribuables qui paient les subventions.
De plus le rendement est mauvais et le prix du kwh réel (hors subvention) est presque 10 fois celui du courant normal.
      Quant aux « centrales solaires à panneaux », il faut une immense surface pour obtenir une puissance correcte, le courant produit est sous faible tension et continu, donc intransportable sans perte importante. C’est une aberration.
      Certes le solaire est intéressant, mais lorsque l’on aura mis au point des panneaux à capteurs organiques, qui pourront être construits avec des « imprimantes 3D » (Je ferai le mois prochain un article sur ce mode de fabrication) et seront d’un coût beaucoup moindre. Mais les gouvernements n’encouragent que peu ces recherches qui condamneront les panneaux actuels et mécontenteront tous ceux qui en ont installés.
      Quant aux centrales, les seules rentables seraient celles qui condenseraient par des miroirs les rayons solaires sur des tuyaux contenant des sels fondus, lesquels produiraient dans un échangeur de la vapeur, utilisée ensuite dans des turbinbes classiques. Des essais avaient été faits en France, il y a 40 ans à Odeillo, et seule l’Espagne a poursuivi des études dans ce domaine.
      Le hobby des constructeurs de panneaux solaires hors de prix doit être puissant !!.

      Le gros problème des éoliennes, comme du solaire est leur intermittence. Or on ne sait pas stocker l’électricité en grande quantité. Certes les batteries Li/ions sont un gros progrès, mais les quantités stockables restent faibles, et si on voulait alimenter un parc mondial d’automobiles électriques, on épuiserait vite les réserves de Lithium.
Actuellement le seul moyen de stockage de l’électricité est de remonter de l’eau dans les barrages hydroélectriques ou de comprimer de l’air : une galère. A terme peut être pourrait on produire de l’hydrogène qui servirait ensuite à reproduire de l’électricité (gare au rendement !).
      C’est étonnant que le monde n’ait pas mobilisé des chercheurs nombreux sur ce problème crucial pour l’avenir des « énergies vertes ».

      Les voitures électriques commencent à apparaître en France. Chez nous elles sont écologique parce que notre énergie est nucléaire, mais si en Allemagne il fallait produire leur électricité dans des centrales à charbon ou à lignite, on produirait encore plus de CO2 qu’avec des voitures classiques à essence ou gaz-oil.
Néanmoins là encore le problème est un stockage électrique permettant, à faible poids, de faire 500 km sans recharge (on en est à peine à 80 km d’autonomie, et encore, sans utiliser chauffage et phares).

      Un autre énorme problème sans solution est actuellement l’isolation des bâtiments. On se gargarise avec les maisons qui ne consomment plus rien. Mais c’est à condition de ne pas ouvrir les fenêtres et de supporter l’air conditionné.
Ce n’est possible que sur les maisons neuves et cela coûte environ 10% de plus, donc encore une fois réservé aux gens aisés que l’on subventionne avec les impôts payés par tous.
De plus, en France, l’habitat met 100 ans à se renouveler et donc les maisons neuves c’est 1% par an. Les économies d’énergie ne sont pas pour demain !!
       Mais qu’en est il pour les gens qui habitent en immeubles et de vieilles maisons. Certes on sait utiliser des isolantes, mais intérieurs, et il faudrait donc rétrécir les dimensions des pièces de l’ordre de 30 cm dans les deux dimensions.
      Là encore il faudrait lancer des recherches importantes pour isoler des immeubles à bas coût par l’extérieur. Actuellement c’est prohibitif; j’avais fait les études pour la copropriété où j’habite et dont je m’occupe bénévolement des travaux d’entretien. Cela aurait coûté 4 à 5 fois le montant annuel des charges et le retour d’investissement était compris entre 15 et 20 ans. On a de très bons double-vitrages, mais là encore le prix est très élevé et maintenu artificiellement, et dans les immeubles à chauffage collectif, il faut que tous les appartements soient équipés pour que l’on fasse des économies de chauffage. or les propriétaires qui louent ne veulent pas faire d’investissement.

       L’hydrogène serait un moyen écologie de produire de l’énergie propre, car il produit de l’eau en brûlant. Mais le problème est de le produire en grande quantité par un procédé rentable, autre que l’électrolyse. Par ailleurs le stockage est dangereux (mélange air hydrogène explosif) et demande un énorme volume, ou une pression très élevée.
Il faudrait réaliser de petits générateurs permettant de produire sur place l’hydrogène en l’utilisant immédiatement. Mais là encore les recherches ne sont pas assez nombreuses.

       Je pourrai rajouter d’autres thèmes pour lesquels une plus grande recherche serait nécessaire : les carburants à base de déchets verts, la biomasse, la géothermie, les pompes à chaleur (encore que leur rendement n’est bon que pour de faibles différences de températures des deux sources, ce qui les rends peu aptes au chauffage des appartements et maisons l’hiver), des réseaux électriques intelligents pour absorber des à coups de production électrique, le transport ferroviaire de marchandises etc…

      Seule l’innovation peut sauver notre planète du réchauffement climatique, mais les politiques du monde entier n’en ont guère conscience et ne sont pas malheureusement capables de se mettre d’accord sur des recherches communes dans ce domaine.
      Je me demande quand les écologistes deviendront intelligents ?


Mercredi 13 novembre 2013 à 7:44

Energie, nucléaire, économies

   Je parlais avant hier des hydroliennes et je les trouvais préférables aux éoliennes, car le vent est intermittent et on ne sait pas stocker l’énergie électrique. Les batteries sont lourdes et chères et ne stockent que de faibles quantités Elles ne peuvent servir au niveau d’une centrale qui produit des Mw.
    Une solution possible serait d’utiliser l’électricité des éoliennes, quand il y en a pour produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Actuellement c’est une chose que l’on sait faire, mais le problème est que le coût est trop élevé et cest là qu’il y a des progrès à réaliser.
    C’est aussi une solution pour utiliser l’énergie solaire des centrales photovoltaïques, mais cette électricité étant encore plus chère, le défi est difficile.
    Le principal avantage de l’hydrogène est d’être  un excellent vecteur énergétique (33 kwh/kg), c’est à dire 3 fois plus d'énergie par unité de masse que le gazole et 2,5 fois plus que le gaz naturel.
    Par contre, le stockage de l'hydrogène réclame de l'énergie pour le comprimer sous un volume raisonnable et des conteneurs résistant à une forte pression (donc lourds) et son transport est peu efficace en termes d'énergie transportée par
unité de volume : 15 fois moins que le pétrole et 3 fois moins que le gaz naturel.
    En outre des fuites sont dangereuse, car le mélange avec l’oxygène de l’air est explosif.

    Que faire avec l’hydrogène ?

   http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/pileacombustible.jpg On peut refaire de l’électricité dans des lieux où il est difficile d’amener l’énergie (îles, montagnes, déserts, lieux reculés, antennes relais...).
    Pour cela on utilise les «piles à combustibles». J’ai déjà parlé de ces générateurs dans des articles des 2 et 3 août 2011.
    Une pile à combustible est en quelque sorte l’inverse d’un électrolyseur.   
    Les réactions chimiques sont les mêmes que dans l’électrolyseur, mais inversées (voir schéma ci contre).
    L’hydrogène traverse un diffuseur - une matière carbonée poreuse - et atteint l'anode de la pile où il est dissocié en deux protons H+ et deux électrons.       
    Les électrons circulent dans les circuits électriques des utilisateurs et reviennent  vers la cathode.
    Les protons produits à l’anode traversent une membrane en polymère et sont attirés par la cathode, où ils se combinent à des électrons libérés par cette électrode et à de l’oxygène, reformant de l'eau.


http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie2/pile.jpg
        Les électrodes, l’anode et la cathode sont constituées de fines particules - des nanotubes de carbone ou des grains de noir de carbone de 50 nanomètres de diamètre sur lesquelles est déposé un catalyseur qui facilite la recombinaison H2 / O2. Actuellement ce catalyseur est constitué de fines particules de platine de quelques nanomètres de diamètre, ce qui est extrêmement onéreux, mais des études sont en cours pour trouver moins cher.
    La figure ci-contre représente une pile à combustible et son stockage d’alimentation en hydrogène, pour l’utilisation sur un site isolé.
    Un grand intérêt de cette pile est qu’elle ne produit comme déchet que de l’eau.
    Le Japon est un précurseur dans ce domaine, en étudiant des piles qui permettraient de fournir aux immeubles, électricité et chaleur de façon autonome.



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   L'hydrogène peut aussi servir de carburant. Actuellement GDF étudie un mélange de gaz méthane avec environ jusqu’à 20% d’hydrogène, d’une part pour faire fonctionner des moteurs de bus et d’autre part pour le réseau d’alimentation en gaz de la ville de Dunkerque.
    Dans le domaine automobile, la pile à combustible serait très intéressante car elle permettrait de s’affranchir des problèmes prohibitifs d’autonomie des accumulateurs.
De petites piles sont à l’étude et des prototypes existent. Au-x USA des chariots électriques utilisent ce procédé.
    Air Liquide a mis au point des stations de distribution d'hydrogène gazeux, qui permettent de remplir le réservoir des véhicules avec de l'hydrogène gazeux en moins de cinq minutes sous une pression allant jusqu'à 700 bars. Le déploiement devrait être prêt en 2015, date à  partir de laquelle les constructeurs prévoient le début de la commercialisation de leurs préséries de véhicules à hydroqène.
    Mais les réservoirs restent très lourds et ne doivent pas fuir et des stockages sous forme de composés solides sont à l’étude, qui délivreraient l’hydrogène au fur et à mesure de son utilisation.

     La production en grande quantité d'hydrogène pose problème car produire par électrolyse ou par voie chimique est onéreux.
     Le solution, mais qui ne sera valable que dans les années 2040/50 ser de le produire à partir de réacteurs nucléaires à haute température, mais nous n'en sommes pas encore là.

Jeudi 31 janvier 2013 à 7:44

Energie, nucléaire, économies

Suite de l'article sur les objections à l'exploitation des gaz de schistes.
 
8 - Inconvénients sonores.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/gazdeschiste-copie-1.jpg            Les forages effectués ou Cap Ferret, résidentiel et station estivale réputée, ont été réalisés avec des appareils entièrement insonorisés. Les habitants de Lacq et de Parentis, dans les Landes, ne se sont jamais plaints. Le trafic des camions peut être limité à la journée.
            L'activité la plus intense a lieu pendant la phase de forage, qui dure de 6 à 8 semaines et la phase de stimulation qui dure quelques jours, rnême si l'opération proprement dite ne dure que quelques heures.
           Ensuite une fois que les tètes de puits sont installées, il n'y a plus aucun bruit pendant les 20 ou 30 ans de l'exploitation à part les quelques jours de maintenance des puits.


 
9 - Contamination chimique.
 
             Les additifs chimiques pour la fracturation, certains bio-dégradables, sont utilisés en quantités minimes et leur nature est clairement et obligatoirement divulguée publiquement. Tous ces produits sont utilisés dans la vie courante.
            Ces produits sont remontés peu à peu avec l'eau et le gaz produit. Ils peuvent aussi contenir des matériaux naturellement radioactifs (radium notamment), et du benzène. L'eau et ces additifs sont séparés du gaz en surface. La teneur de radioactivité est mesurée à la sortie de la tête de puits et l'eau est épurée par traitement.
 
10 - Risques pour la santé.
 
            On a reproché au gaz de schistes d'être la cause de traces de benzène dans l'organisme, qui est un  toxique dans le sang. Or il s'est avéré que toutes les personnes testées étaient des fumeurs et que là était l'origine du benzène.
            Les opposants ont aussi affirmé, que dans les régions d'exploitation de ces gaz, le nombre de cancers avait augmenté. Aucune étude sérieuse ne l'a constaté. La présence de benzène cancérigène dans certains gaz naturels conventionnels ou non conventionnels oblige à pratiquer un traitement spécifique pour éliminer, en même temps, tous les composés organiques volatils et le soufre. Aucun additif chimique pour la fissuration n'est cancérigène.
 
11 - Le permis d'exploration est forcément suivi du permis d'exploitation.
 
            Ce n'est pas le cas en France. où de nouveaux dossiers doivent être déposés et examinés après enquêtes publiques. Le préfet statue finalement par arrêté après consultation du CODERST, conseil départemental de l'environnement et des risques sanitaires et technologiques.
 
12. L'aggravation du réchauffement climatique.
 
            C'est le dilemme de tous les pouvoirs publics : comment subvenir aux besoins énergétiques sans aggraver l'effet de serre. La priorité actuelle est de retrouver le plein emploi, et de rétablir nos finances en se souciant évidemment aussi de minimiser la pollution de l'air. Il faut rappeler que la France, grâce à ses centrales nucléaires et ses barrages est le grand pays le moins polluant du monde (deux fois moins de rejets de CO2 que l'Allemagne), et seulement 1,5% des rejets mondiaux. Certes le gaz naturel n'est pas l'énergie idéale, non polluante, sûre, économique, pérenne, mais c'est une ressource indispensable pour nos économies tant que l'on ne saura pas :
            - stocker à grande échelle, l'électricité produite par les éoliennes et les capteurs solaires,
            - capter et séquestrer le CO2 De nombreuses recherches sont en cours.
            - développer la géothermie profonde.
            - exploiter les profondeurs des océans : hydrates de méthane gazeux, pétrole profond.
            - développer l'Arctique.
            - mieux exploiter les huiles lourdes (Canada, Vénézuéla).
            - mieux utiliser la biomasse
            - utiliser la fusion thermo-nucléaire.
            Ces progrès ne seront pas disponibles économiquement avant 20 à 50 ans.
            De plus le développement des énergies renouvelables forcément intermittentes, est favorable à la demande de gaz naturel, qui est le meilleur et moins cher moyen de produire de l'électricité à la demande, quand en hiver il n'y a pas de vent ou de soleil et que la demande d'électricité est maximale.
 
13 - Le développement de cette ressource va entraver le développement des énergies renouvelables.
 
            Les énergies renouvelables actuelles, même très subventionnées ne peuvent subvenir aux besoins énergétiques pour le présent et pour le futur proche, même si leur coût diminue. De plus cette ressource du gaz n'empêche pas la poursuite des économies d'énergie indispensables, rentables et bonne pour l'environnement. Il n'y a pas lieu d'opposer l'exploitation des gaz de schistes, financée par le privé, à la nécessité d'économiser l'énergie, les deux activités étant favorables à l'emploi.
            Comme on le constate aux Etats-Unis, le prix du gaz suit les lois du marché, son abondance baisse son prix. Les énergies renouvelables ne peuvent se développer avec les seuls investissements privés et dans la situation de déficit de nombreux pays, les subventions déclinent.
 
14 - Pollution de l'air.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/Epuisementdesressourcesdepetroleinfonuggetmain.jpg            Elle n'est pas spécifique du gaz de schistes mais de tous les hydrocarbures quand des tests de mise en production sont effectués et que le gaz est brûlé à la torchère. Ces essais sont nécessaires pour évoluer la capacité du réservoir. C'est une procédure classique, courante, de courte durée, pratiquée depuis plus de cent ans.
            Quant aux émissions de méthane dons l'atmosphère, elles représentent 10% de l'ensemble des gaz à effet de serre (la plus importante après le CO2, étant la vapeur d'eau) mais seuls 3% proviennent des puits de gaz, des gazoducs et des fuites de réservoirs de stockage. Les 7% restants proviennent des dépôts d'ordures ménagères, des mines de charbon et de la fermentation stomacale du bétail. Les fuites de gaz attribuables aux gaz de schistes sont négligeables.
 
            En définitive, certes l'exploitation des gaz de schistes a certains inconvénients, comme toute action industrielle. Mais ces inconvénients sont faibles, et les connaissances actuelles et une réglementation sévère permettent de les minimiser.
            Il faut constater malheureusement le rôle négatif de nos médias, qui ont failli dans leur rôle non seulement d'information non biaisée, mais aussi de pédagogie, et ont distillé avec les "verts" la peur dans l'opinion publique.
            Il faut espérer que les pouvoirs publics ne passeront pas à coté de cette opportunité de redresser notre balance commerciale, assurer notre dépendance énergétique, créer des emplois non délocalisables, et développer notre industrie pétrolière, qui a tendance actuellement à rechercher des marchés hors de France, puisque l'exploitation de gaz de schistes y est impossible temporairement.
            De plus, les compétences acquises, notamment dans la connaissance géologique du sous-sol français, préparerait la mise en place de la géothermie profonde et de la transition énergétique. La géothermie profonde est la seule énergie thermique illimitée, permanente, non polluante, pouvant être installée à peu près partout, pour des investissements du même ordre que ceux des forages pétroliers et sensiblement inférieurs à ceux de l'éolien. (Le gradient de température est de 3,3 d°/ 100 m de profondeur).
            La France est, parmi les grands pays, l'un des mieux placés pour réussir cette transition énergétique et disposer ainsi avec son hydraulique, son nucléaire, sa biomasse, le gaz et les énergies renouvelables, d'un avantage compétitif unique. Elle dispose déjà d'un prix de l'électricité avantageux qui lui permettrait d'implanter rapidement un parc d'automobiles électriques peu polluantes.
         Il y a un effort à faire; il faut le faire pour nos enfants et au moins pour leur laisser un pays compétitif, avec moins de chômage, et le moins polluant possible, où il fait bon vivre.

Mercredi 30 janvier 2013 à 7:23

Energie, nucléaire, économies

Les objections à l'exploitation des gaz de schistes, évaluation des risques. (1)
 
            Ces objections proviennent surtout des problèmes rencontrés aux USA dans cette exploitation, essentiellement en ses débuts, mais dans un contexte très différent du contexte français.
 
            En effet, aux Etats-Unis le sous -sol appartient au propriétaire du terrain, alors qu'en France, il appartient à l'Etat.
            Il en résulte que, la première exploitation de gaz de schiste ayant été faite par un tout petit producteur, il y a eu ensuite de nombreux petits exploitants. Ces petits propriétaires de ces petits gisements ne sont pas affiliés à la puissante "International Association of Drilling Contractors (ADC) et ne sont parfois pas très respectueux des règles officielles et cherchent à minimiser leurs coûts. Certains ont eu tendance à choisir le sous-traitant d'exploitation le moins-disant, n'ayant pas une expérience suffisante et mal outillé.
            Il en est résulté de nombreux problèmes.
            L'Etat américain, conscient de ce problème a considérablement durci la réglementation d'exploitation, et les grosses compagnies, qui ne s'étaient pas à l'origine intéressées à ce type d'exploitation, ont, devant les promesses de gain, racheté presque toutes les petites exploitations et les problèmes ont pratiquement disparu.
            En France, seules les grandes compagnies ont le droit d'exploiter sous licence de l'Etat, et les permis, comme les conditions d'exploitation sont très étroitement encadrées et des organismes de contrôle existent depuis longtemps.
 
            On peut alors examiner techniquement les risques envisagés par les détracteurs des gaz de schistes :
 
1 - Pollution des nappes phréatiques.

   Les nappes phréatiques sont à faible profondeur avec un maximum de 600m dons le bassin parisien.
 http://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/gazdeschiste.jpg           Compte tenu de la profondeur des gisements, (2000 à 4000 m), des nombreuses couches rocheuses imperméables, soit des millions de tonnes de roches, aucune pollution n'est possible à partir de la zone fissurée contenant l'huile ou le gaz.           
            Le risque provient du fait que tous les tubes des puits traversent les aquifères, mais il est négligeable si les règles de l'art ont été respectées.
            Tous les puits sont en effet tubés par des tubes en acier spécial épais sans soudure (vissés) dont l'espace annulaire est cimenté. Avant l'opération de cimentation, le diamètre du trou de forage est mesuré tout le long  du puits, pour déterminer exactement le volume de laitier à injecter. La cimentation est ensuite contrôlée pour vérifier qu'il n'y a pas de vides et que l'adhérence du ciment est correcte.
            Aux USA une quarantaine de cas de pollution auraient élé signalés, en particulier à Pavilion au Wyoming, où le gisement est à 600 m, (donc près des nappes aquifères), alors que plus de 450 000 forages gaziers ont été faits dont 80 000 pour les gaz de schistes, sans pollution. Ces cas sont en général imputables à de tous petits entrepreneurs qui n'ont pas toujours les compétences techniques nécessaires et, à plus forte raison, les moyens financiers.
            Des centaines de milliers de puits dans le monde traversent des nappes aquifères sans problème. Les grandes compagnies pétrolières maîtrisent de longue date la technique nécessaire pour réaliser des puits parfaitement étanches.
 
2 - Les forages profonds sont la cause de la pollution.
 
            C'est une ineptie. Les forages pétroliers à 3000 ou 4000m ne sont pas profonds mais très courants. Le record du monde ou Texas est de 10 000 m. Certains puits à Lacg ont dépassé 6 000m, dans les années 50, sans aucune fuite.
Tout l'espace annulaire autour des tubes, est cimenté. L'embase de la tête de puits est soudée sur le premier tubage. Sur cette embase, la tête de forage sera boulonnée, le bloc de sécurité en acier forgé, qui comporte des vannes, tarées à 1 500 bars, permettant d'isoler le tubage, puis la tête de puits, quand le forage sera terminé et complété pour la mise en production (voir les photos sur le précédent article).
            Toute fuite est en principe impossible, mais immédiatement détectée par mesure de la pression et colmatée.
 
3 - La fracturation hydraulique est mal connue.
 
            Faux ! Ce n'est pas une nouvelle technique comme l'ont dit les médias, mais une technique de production, vieille de plus de 40 ans, développée par de grandes sociétés de service, et utilisée dans tous les champs pétroliers. Plus de deux millions de fracturations hydrauliques ont été exécutées dans le monde.
            La zone fracturée est de faible épaisseur, à forte profondeur, dans des roches solides,  et aucun effondrement n'est à craindre.

4 - Emprise au sol. Dégradation des sites.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/thumblextractiondugazdeschisteundangerpourlenvironnement6100gif.jpg            Des progrès pour minimiser l'emprise ou sol ont été faits. Une installation complète de forage occupe environ 30m X 50m; on translate la sonde de quelques mètres pour forer les puits suivants. Les têtes de puits sont rassemblées dans une enceinte dont l'emprise au sol est bien moindre
que pour les éoliennes.
            Pour la fracturation, il faut une quantité de matériel et d'équipement sur une courte période: plusieurs camions de pompage de grande capacité, des mélangeurs, des camions de transport du sable, une unité de commandement, en tout une quarantaine de véhicules gros porteurs. L'emprise au sol peut atteindre 100mX100m y compris les bassins de décantation des eaux usées et les bassins à boue. Ensuite il ne reste sur place que quelques têtes de puits distantes de 3m, dons un enclos grillagé. A la fin du chantier, les opérateurs sont dans l'obligation contractuelle de remettre le site dans son état initial. Les canalisations doivent âtre ensouillées à au moins trois mètres.
            Mais il n'y aura jamais en Europe autant d'appareils de forage qu'aux Etats-Unis où la densité de population est bien plus faible.
 
5 - La consommation d'eau.
 
            Elle est de 10 000 à 20 000 m3 au maximum, (soit six piscines olympiques ou la consommation annuelle de moins de 50 personnes) pour la fracturation hydraulique, et 1000 à 2000 m3 pour la boue de forage. L'eau saumâtre peut être utilisée pour la fracturation hydraulique. Il n'est pas nécessaire d'utiliser de l'eau potable, que par ailleurs on utilise abondamment en Fronce (35 milliards de m3 / an) pour les wc, le lavage des voitures et l'arrosage des jardins, contrairement aux Etats-Unis où pour ces usages, on utilise de
l'eau non traitée, sur un deuxième compteur.
                  Dans quatre grands gisements des USA, où des centaines de puits sont forés par an, la consommation d'eau n'a représenté au plus que 0,8% de la consommation régionale. Pour produire la même quantité d'énergie, le gaz de schiste utilise deux fois moins d'equ que le nucléaire, quatre fois moins que le pétrole, six fois moins que le charbon, et 500 fois moins que l'éthanol combustible "vert" dérivé du maïs.
 
6 - Pollution des sols par une fuite de gazoducs.
 
            Celle-ci ne peut être que minime car toute baisse de pression est automatiquement détectée et commande la fermeture automatique des vannes de sectionnement.
 
7 - Le risque sismique.
 
            Deux cas auraient été constatés en Grande-Bretagne avec des secousses très faibles (2-3) sur l'échelle de Richter, soit les tremblements causés par un poids lourd sur un dos d'âne.
            Les études sismiques préalables permettent de détecter les failles. Les emplacements de forage sont sélectionnés en connaissance de cause.

.... suite sur l'article de demain....

Lundi 28 janvier 2013 à 8:06

Energie, nucléaire, économies

http://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/schistes.jpg
 
Quelle est l'originalité de l'exploitation des gaz de schistes par fissuration hydraulique ? (schéma ci dessus)
 
            Les schistes (shales en anglais) sont des roches sédimentaires de nature argileuse compactées en feuillets. L'aspect ressemble à celui de l'ardoise.(voir la photo sur le premier article d'hier).
             Le gaz et pétrole de schistes proviennent de la transformation de la matière organique par l'activité bactériologique, la pression et la température, laquelle matière a été déposée dons les bassins sédimentaires et compressée par les couches successives superposées. Cette roche-mère compacte a piégé dans ses micro-pores ces hydrocarbures formés pendant des siècles. Elle est imperméable et ne permet donc pos l'écoulement naturel du gaz ou de l'huile.
 
            Contrairement à ce que croit l'opinion publique, à la suite des dires des médias, les méthodes d'exploitations des gaz de schistes sont toutes connues depuis des années et éprouvées dans le domaine pétrolier.
            Leur originalité est simplement la combinaison du forage vertical à de grandes profondeurs, du turboforage horizontal et de la fissuration hydraulique.

Ci dessous un trépan classique (puits verticaux) et un trépan de turboforage (puits horizontaux).

http://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/b9a40585e9.jpghttp://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/turboforage.jpg
 
















          On fore d'abord verticalement de manière classique avec la rotation du train de tiges de forage entraînant le trépan jusqu'au toit du gisement. Des tubages (casings) de diamètres décroissants, vissés les uns aux autres et parfaitement étanches, sont successivement descendus et cimentés pour isoler le puits de tout contact avec des nappes aquifères.
           On passe alors au turbo-forage pour forer progressivement en biais, puis horizontalement, Seul le trépan est entraîné en rotation par une turbine placée au bout du train de tiges et actionnée par la boue de forage en circulation sous pression. Le forage horizontal coûte environ 20 % de plus qu'un forage vertical..
            Ce drain horizontal, généralement de 2000m, peut atteindre 5000m. En forant plusieurs puits verticaux avec leurs drains horizontaux, on peut ainsi drainer une large partie du gisement. C'est une procédure classique qui existe depuis 1980, en production de pétrole offshore à partir d'une plate-forme fixe ou flottante selon la profondeur d'eau, afin d'éviter la multiplication des plateformes, chacune coûtant 3 à 4milliards de dollars.
            Le puits est tubé et cimenté. Les tubages concentriques sont appelés « casings ». Le dernier "casing" descendu dans le trou de 21,6 cm est de diamètre 17,8. ll est perforé par charges creuses tout le long du drain pour permettre l'entrée du liquide ou du gaz.

Ci dessous les tuyauteries (casings) qui sont descendues dans le forage.

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie2/t033900001310097.jpg
http://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/images.jpg












            Mais en général le gaz de schiste (ou l'huile)l est retenu dans les micropores des divers feuillets de roches, qu'il faut "fracturer" ou plutôt fissurer pour le libérer, (on crée de petites fissures dans la roche par rupture mécanique sous pression des forces de cohésion dans les plans de sédimentation et de leurs fragilités naturelles).
 
            La technique de fissuration hydraulique intervient alors pour rendre perméable ce réservoir de schistes, technique coûteuse exigeant toute une batterie de camions-pompes, de citernes, de rampes de distribution, d'une unité de commande.
            Elle consiste à injecter de l'eau sous très forte pression (600 bars, tous les équipements sont tarés à 1000 bars) additionnée de sable ou de micro-billes de céramique et d'additifs ou adjuvants chimiques spécifiques bien définis selon les caractéristiques de la formation à fissurer, pour faciliter l'écoulement des débris et de la boue de fissuration.
            Le sable sert à empêcher les micro-fissures de se refermer sous I'effet de la pression hydrostatique des couches supérieures. Ces micro-fissures de 2mm environ atteignent 150 à 200 m de long dans les plans stratigraphiques et quelques dizaines de mètres dans les autres plans. Elles établissent des communications entre les pores permettant ainsi au gaz ou au liquide de s'écouler vers le drain horizontal et de remonter à la surface jusqu'à la tête de puits, par le tube descendu au milieu du dernier casing de 17,8, ceci sous l'effet de la pression locale très forte qui règne au niveau de la couche de schistes (sous l'effet du poids de toutes les couches géologiques supérieures).
 
            Dans les deux articles suivants j'examinerai après demain (demain c'est intermède en photos), quelles sont les objections actuelles à l'exploitation des gaz de schistes et je montrerai que ces objections résultent d'une crainte exagérée et d'informations inexactes développées par les médias et d'une application exagérée du principe de précaution, sans qu'on ait analysé suffisamment les causes des problèmes intervenus aux USA. (j'ai séparé cet exposé en deux articles pour qu'ils ne soient pas trop longs et ne vous rasent pas trop.

Ci dessous des photos de la tête de forage qui entraîne les tiges et des vannes de sécurité en haut des tiges.

 http://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/bakken1.jpghttp://lancien.cowblog.fr/images/EnergieClimat2/clamshellCasingcutter.jpg

 

Dimanche 27 janvier 2013 à 8:33

Energie, nucléaire, économies

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie2/Schistes990x6601.jpg

J'avais fait le un article (19 avril 2011), sur les problèmes qu'avait provoqués aux Etats Unis l'exploitation des gaz de schistes et j'étais d'accord sur le fait que, avant de lancer des exploitations, il fallait absolument examiner dans quelles conditions elles allaient être faites et quels étaient les risques correspondants.
            Mais une fois de plus l'application rigide et sans réflexion du principe de précaution aboutit à une absurdité : l'arrêt en France de toute étude et de toute prospection, alors qu'il aurait fallu au contraire intensifier celles-ci et examiner les risques de l'exploitation avant de l'autoriser, pendant que l'on examinait où étaient les gisements et qu'elle était la configuration de leur sous-sol.
            Je vais donc revenir en plusieurs articles sur ce problème, car les médias, recherchant comme d'habitude du sensationnel, ont désinformé l'opinion publique sur ce sujet.
            Je me servirai de certaines données et de certaines photos de l'Institut Français du Pétrole et d'un de ses ingénieurs, Monsieur Levier, dont j'ai suivi une conférence.
            Aujourd'hui je vais parler de l'enjeu économique et je résumerai ensuite les problèmes techniques.
 
            L'enjeu économique :
 
            Tous les pays du monde ont actuellement autorisé la prospection et l'exploitation des gaz de schistes, à l'exception en Europe de la France, de la Bulgarie et de la Hongrie.
            Il y a donc un enjeu économique certain et la France prend actuellement du retard dans ce domaine, alors que techniquement, elle a de grandes possibilités.
            Grâce aux gaz de schistes, les Etats-Unis sont devenus les premiers producteurs de gaz depuis 2010 devant la Russie et le prix du gaz ayant beaucoup baissé (trois fois moins cher qu'en France), la recherche pétrolière a été relancée et les USA devraient dépasser la production de pétrole de I'Arabie Saoudite entre 2017 et 2020. Cela risque de changer certaines donnes politiques, car tout le monde sait que ce pays finance en partie les terroristes, mais personne ne dit rien car on a besoin de son pétrole.
         Le marché gazier mondial est modifié car les Etats-Unis, ancien plus gros importateur de gaz naturel, ont cessé d'importer.
            Ils ont ainsi assuré leur indépendance énergétique pour plus de cent ans.
 
            La consommation d'énergie dans le monde est en forte croissance, du fait principalement des pays émergents, qui cherchent à augmenter le niveau de vie de leurs populations, notamment la Chine et l'Inde. (12 milliards de TEP en 2012 et elle doublera presque d'ici 2035).
            L'évolution de la répartition des diverses provenances de l'énergie mondiale est prévue dans le tableau ci-dessous :
                                     
Nature des énergies
2012
2035
Pétrole, biocarburant
34%
26%
Charbon
31%
27%
Gaz
20%
25%
Total énergies fossiles
85%
78%
Hydraulique
8%
8%
Nucléaire
5%
10%
Renouvelable
2%
4%
 
            La part d'énergies fossiles reste très forte, et donc l'émission de gaz de serre correspondante, les USA et la Chine n'ayant toujours pas signé les accords de Kioto).
            Le gaz est moins polluant que le charbon, puisque produisant moins de CO2, mais ce n'est pas une énergie "propre".
            C'est encore une énergie fossile, mais nous n'avons pas encore les moyens de nous passer de celles-ci, alors autant en favoriser une moins polluante.
 
            Les réserves de gaz de schistes sont une ressource très importante, beaucoup mieux répartie que le pétrole et donc favorable à une plus grande indépendance énergétique.
            Elles sont évaluées à : (en milliers de milliards de m3) :
 
Pays
Chine
USA
Argentine
Mexique
Af.duSud
Australie
GB
Pologne
France
Ressource
24
21
22
19
14
11
6
5
5 ?
 
            En France cette ressource représente l'équivalent de 100 ans d'importation de gaz.
            La France aurait par ailleurs des réserves importantes de pétrole (huile) de schistes.
 
            La facture énergétique de la France a représenté plus de 45 milliards d'euros en 2009 dont 9 milliards pour le gaz (47 milliards de m3 importés). En 2011, cette facture s'est élevée à 61 milliards dont 11 milliards pour le gaz, soit près de 90% de notre déficit commercial, (à comparer aux 50 milliards pour les intérêts de la dette).
Nos importations proviennent de Norvège (36,8%), Pays-Bas (16,8%), Russie (16,1%), Algérie (15,4%), Qatar, Nigéria, Egypte. Elles représentent 98% de nos besoins en gaz. Le reste provient de Lacq dans les Pyrénées Atlantiques, et sert à alimenter les industries qui se sont implantées autour du site.
 
            En France ces gisements de gaz de schistes se trouvent entre 2000 et 4000 m dans le bassin parisien, le bassin aquitain et les parties méridionales de la vallée du Rhône (Montélimar), Hérault, Ardèche, Gard et du massif central, Dordogne et en Moselle.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/5aedbdceef6d11e0b42459fa35f4e722.jpg

            Une soixantaine
de permis dont 17 pour les schistes avaient été octroyés par le ministre Borloo. mais ont été suspendus par Nathalie Kosciusko Morizet.
            Le rapport préliminaire des experts du comité ministériel reconnaissait qu'il serait dommageable pour l'économie nationale et pour l'emploi que notre pays s'interdise de disposer d'une évaluation approfondie de cette richesse potentielle dont on n'a pas une idée précise de son coût de production sauf qu'il sera certainement plus cher qu'aux Etots-Unis et préconisait :
                        - de lancer un programme de recherche scientifique sur les techniques de fracturation hydraulique dons un cadre national ou européen.
                        - de promouvoir la réalisation d'un nombre limité de forages expérimentaux d'exploration instrumentés, en particulier dons les bassins du sud-est moins connus que le bassin parisien au plan de leur sous-sol.
                        - de réviser le code minier et la fiscalité pétrolière de sorte que les collectivités locales trouvent un intérêt à une exploitation sur leur territoire.
                        - d'effectuer une mission aux USA pour visiter des sites opérationnels.
                        - d'avoir un encadrement strict pour ces opérations.
            Alors que la plupart des pays européens et mondiaux vont vers une exploitation d'un gaz meilleur marché, nous risquons de subir une augmentation importante du coût de nos importations de gaz naturel, alors que nos finances ne sont pas dans une situation favorable.
            Une prospection dans un premier temps ne comporterait aucun risque, et il est absurde de l'interdire, de même que la recherche de méthodes d'exploitation autres que la fracturation hydraulique, ou l'amélioration de celle-ci en matière de sécurité..
 
            Dans les trois articles suivants, je vais essayer d'examiner d'abord ce qu'est l'exploitation des gaz de schistes par fissuration hydraulique, puis quels sont au plan technique, les risques présentés par l'exploitation du gaz de schiste.
 

Jeudi 20 septembre 2012 à 8:37

Energie, nucléaire, économies

La production d'électricité dans le monde est principalement assurée par des centrales à charbon ou assimilés (tourbe par exemple), et quelques centrales à pétrole ou à gaz , qui sont plus souples d'emploi, mais tout aussi polluantes.
Avec le doublement de la demande d'énergie due aux pays émergeants, on court à la catastrophe au plan climatique.

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/CO22010.jpg
 
Remplacer les centrales à charbon par des éoliennes et du solaire photovoltaïque est une utopie des écologistes ignares; si l'on arrive à produire ainsi 10 à 15 % de l'énergie nécessaire ce sera déjà une grande réussite.
Il faut donc continuer les études dans ce sens, notamment sur l'éolien en mer.
Mais pour les raisons que j'ai données dans un article précédent, (intermittence, coût, entretien difficile en mer, place occupée,...), ces procédés ne sont pas favorables à la production de masse d'électricité.
 
Le photovoltaïque restera privilégié pour alimenter des batteries de petits appareils électriques et électroniques, ce qui évite de les relier aux réseau.
Il peut être un complément dans les endroits où l'implantation de centrale n'est pas rentable, et où le transport du courant est difficile : une île par exemple.
Mais, courant de faible tension et intensité et continu, il est intransportable. Vu la surface à utiliser, il est plutôt destiné à des maisons individuelles. La réalisation de façades d'immeubles en photovoltaïques est une solution difficile à appliquer.
De toute façon le coût du kwh sera au mieux 5 fois plus élevé que celui des grande centrales actuelles;
Des centrales photovoltaïques ne seront appropriées que dans de grands espaces désertiques, où il y a beaucoup de soleil et où les déserts appartiennent à des états très riches (Moyen Orient par exemple).
 
L'éolien est moins cher et produit un courant transportable, mais malheureusement intermittent et variable selon le vent. Plus régulier en mer, la construction d'éoliennes résistant aux tempêtes est fort onéreuse; (2 à 3 fois celle de centrales nucléaires ou classiques), et le nombre d'éoliennes nécessaires pour remplacer une centrale nucléaire est de l'ordre de la centaine (il en faut même plus actuellement).
Là encore l'utilisation rationnelle sera réservée à certains sites : bord de mer, îles, zones à densité très faibles de population, ou éloignées de toute centrale.
L'éolien pourrait être un appoint ponctuel pour des emplacements de recharges de batteries de véhicules électriques ou pour alimenter des usines éloignées d'un réseau électrique, mais il leur faut alors un groupe électogène pour produire l'électricité en l'absence de vent..
 
L'hydraulien est plus intéressant car en plus des barrages hydrauliques, il serait possible d'installer des turbines dans des courants maritimes (sites particuliers) et surtout dans les fleuves. Mais collecter le courant fabriqué par de très nombreuses petites turbines, exige un réseau électrique complexe et coûteux. Toutes les études restent à faire et les gouvernements ne semblent pas s'en préoccuper.
 
Le solaire pourrait être exploité dans les pays où il y a de grands espaces, avec des condenseurs de lumière, suivant au cours de la journée la course du soleil et chauffant des sels fondus à 900 d° (voir l'article du 14/9/2012), qui ensuite transforment de l'eau en vapeur pour alimenter des turbines et alternateurs classiques. Il faut suivre avec intérêt l'étude de la centrale espagnole correspondante.
 
Que l'on ait peur ou pas du nucléaire, il faut se rendre à l'évidence. SI l'on reste dans la perspective actuelle de produire l'énergie supplémentaire nécessaire avec des centrales à charbon, on court à la catastrophe climatique, et les énergies "nouvelles" ne pourront résoudre que des cas particuliers représentant 10 à 15% du besoin.
Certes il faut développer ces moyens mais, en attendant le siècle prochain et l'énergie de fusion, l'énergie nucléaire de fission est le seul moyen de fournir assez d'énergie, notamment électrique, sans produire le CO2 qui détruit le climat.
 
Il faut donc remplacer les centrales à charbon peu à peu, par du nucléaire plus performant que la génération actuelle de réacteurs.
Certes il faut fermer de vieilles centrales dont l'entretien devient trop cher, comme Fessenheim); où celles qui comme certaines centrales russes sont peu sûres. Mais il faut les remplacer par des réacteur de troisième génération, (comme l'EPR) et étudier rapidement la relève par ceux de quatrième génération pour 2040.
C'est sans doute ce qu'on compris nos ministres.
 
En fait la peur du nucléaire est due à un manque d'information complet dans de nombreux pays.
Au plan de la sûreté, les réacteurs sont très sûr.
Lors de l'accident de Three Miles Island, alors que ce type d'appareillage était encore à son début, mais où la sécurité était étudiée et les règles appliquées, il ne s'est rien passé de nuisible à l'environnement ou à la population.
Tchernobyl a été une catastrophe qui a marqué les esprits, mais dues à un type de réacteur peu sûr, une sécurité mal étudiée et des règles de fonctionnement non respectées, plus une gestion catastrophique de l'accident. Si cette gestion avait été bien menée, il n'y aurait eu que quelques morts de personnes près du réacteur au moment de l'accident, et un territoire contaminé beaucoup plus faible.
Un tel accident ne serait pas possible en France.
Fukushima est en fait dû à un cataclysme naturel qui a fait pas ailleurs des dizaines de milliers de morts et détruit une part importante de la région. L'accident nucléaire n'a fait que deux morts parmi les travailleurs de la centrale (et qui auraient pu être évités, car la gestion de l'accident n'a pas été très réaliste, notamment l'absence d'emploi de robots). Il n'y a eu aucun dommage de santé dans la population et le seul dégât important est finalement une zone contaminée autour de la centrale.
En France, aux USA, et dans les pays scandinaves, malgré une exploitation de plus de 50 ans de réacteurs nucléaires, il n'y a jamais eu que des incidents mineurs n'ayant pas entraînés de victime humaine, ni de conséquences extérieurs importantes. C'est beaucoup moins que dans toute autre industrie.
Les gens ont de plus, peur des déchets radioactifs. Ce qui est peu connu, c'est que leur quantité est très faible, qu'ils sont conditionnés et stockés de façon très sécurisante et que la plupart d'entre eux pourront ensuite être "transformés dans les réacteurs de quatrième génération, alors que les déchets de l'industrie chimique sont des milliers de fois plus importants et rejetés un peu n'importe où, sans un contrôle suffisant. Quant à ceux de l'industrie pharmaceutique, certes ils ne sont pas très importants en volume, mais il n'existe pratiquement pas de contrôle et on ne connaît pas quels en sont les conséquence de rejet pour notre santé.
Il est curieux de constater que les gens en France ont peur de l'industrie nucléaire, très sûre et qui n'a tué personne en 50 ans, alors qu'ils acceptent le diesel, qui génère des particules qui créent de nombreuses allergies et tuent plus de 10 000 personnes par an (les pouvoirs publics annoncent même 40 000, mais ce chiffre ne me paraît pas fiable, car le diesel n'est pas le seul en cause dans les maladies invoquées et la part de chaque cause est difficile à définir).
Le problème du nucléaire est à mon avis un énorme manque d'information.
C'est d'ailleurs en partie pour cela que j'en parle sur mon blog.

Mercredi 19 septembre 2012 à 8:08

Energie, nucléaire, économies

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Dans les articles précédents, j'ai avancé quelques données techniques sur diverses méthodes de production d'énergie, en complément des articles que j'ai déjà faits à ce sujet.
Aujourd'hui je vous donnerai mon avis personnel sur ce que devrait être une politique de l'énergie, si l'on voulait vraiment sauver notre climat en réduisant au plan mondial les gaz à effet de serre et donc principalement les émissions de dioxyde de carbone CO2.
Ce n'est pas au niveau français que cela est important, car nous ne consommons qu'une très petite partie de l'énergie, et d'autre part nous sommes sans doute le pays qui émet proportionnellement le moins de CO2, du fait de son orientation nucléaire.
Les pays les plus "vertueux", à part la France sont la Suède et la Suisse, qui, comme elle produisent l'électricité à partir du nucléaire et de l'hydraulique (il n'y a pas de miracle!!)
Cela dit, il faut faire effort comme tout le monde.


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            Aujourd'hui je vais parler des problèmes autres que la production d'électricité que je traiterai demain.
 
Il faut d'abord réduire les dépenses énergétiques et trouver des solutions pour les postes les plus dépensiers.
 
Une des dépenses importante est celle du chauffage , qui est actuellement effectué grâce à l'électricité, au fioul et au gaz, qui ne cessent d'augmenter et créent du CO2.
Une première action serait de mieux isoler les habitations.
Les architectes ont réalisé des maisons "zéro consommation", mais elles sont sophistiquée, chères ; on consomme l'été pour ne pas y avoir trop chaud, et les résultats sont souvent très inférieurs aux attentes du fait qu'il faut s'imposer une discipline en matière d'aération (ne jamais ouvrir les fenêtres!), car la ventilation mécanique est compensée en chaleur et est le pilier du système.
Par ailleurs l'habitat met 100 ans à se renouveler.
Il faut donc trouver des solutions pour isoler maisons et immeubles, par l'extérieur pour ne pas diminuer le volume des pièces (toitures et murs), ce qui nécessite une protection extérieure de l'isolant utilisé. Actuellement ces solutions sont encore très partielles et chères, surtout pour les immeubles, car il faut en outre acquérir des fenêtres à doubles vitrages et mettre en place une ventilation à double flux. Cette dernière opération est presque impossible dans les vieux immeubles (il faudrait tout cassez).
Dans la mesure où la maison (ou l'immeuble) est bien isolée thermiquement, le chauffage électrique est plus souple et compétitif en prix. En outre dans un immeuble, il permet des chauffages par appartements, donc réglables au gré de l'habitant, qui est alors responsable de sa propre consommation, qu'il doit payer selon la quantité réellement consommée.
Des chauffages par des chaudières à bois à chargement automatique, peuvent aussi être utilisées quand l'investissement électrique est trop important et qu'on veut utiliser le circuit à radiateurs à eau existant. Mais souvent les locaux de chaufferie ne peuvent admettre de telles chaudière, hautes en raison du système d'alimentation par gravité des granulés de bois compressés, réalisés à partir de déchets de bois.
Le gaz est moins polluant que le charbon ou le fioul et si on trouve à l'avenir, des méthodes non polluantes pour exploiter le gaz de schiste; ce pourra être un moyen de chauffage transitoire pendant une vingtaine d'années.
Le chauffage de l'eau chaude est aussi une source importante de dépenses et de pollution. Les chauffe-eau électriques sont une solution, mais les alimenter par des panneaux photovoltaïques, est une ineptie en raison de son coût et de son mauvais rendement.
L'utilisation pour les maisons individuelles de tuyauteries dans le toit, faisant chauffer l'eau ou des sels fondus (avec alors un échangeur secondaire), peut être tout à fait rentable, mais les matériaux utilisés sont de qualité très variable selon les fournisseurs (ne pas acheter chinois !!).
J'ai fait un article sur les pompes à chaleur (13 et 14/8/2011). Celles qui sont utilisées à l'air libre ont un très mauvais rendement dès que la température extérieure diminue  (rendement inversement proportionnel à la différence de température entre source chaude et froide), et ne sont pas rentables et de plus sont peu fiables..
Leur utilisation ne sera possible que dans des locaux neufs, à chauffage à basse température (par exemple par le sol) et à condition que la source froide soit un réseau enterré dans le jardin ou dans un puits, ce qui augmente le coût.
Bien entendu, il existe de nombreux cas particuliers où des opportunités doivent être saisies : sources chaudes souterraines, méthane de décomposition organique qui peut être brûlé, ordures qu'il faut régulièrement détruire.... pour produire de l'énergie, notamment pour le chauffage.
             Je pense que dans les 20 ans qui viennent des "réseaux de distribution de chaleur" verront le jour dans les villes, pour distribuer un chauffage collectif, produit dans des centrales utilisant des combustibles divers, moins polluants
En résumé au plan chauffage le gouvernement ferait mieux de donner des subventions pour développer les études et pour isoler les habitations plutôt que de les gâcher avec le photovoltaïque et l'éolien.
 
La deuxième consommation d'énergie importante est le transport.
L'essence et encore plus le diesel, polluent par le CO2 et les particules issues de leur combustion. A terme leur remplacement est nécessaire.
La voiture électrique est au point, fiable et pas plus chère en grande série qu'une voiture classique. Le problème est le stockage de l'énergie de départ.
Actuellement les accus lithium-ions ne permettent qu'une autonomie de 50 à 80 km, avec un poids et un coût prohibitifs, et de plus s'il fallait faire un grand nombre de voitures, la source d'approvisionnement en lithium serait vite saturée.
On n'a pas pour le moment de batterie plus performante et la voiture électrique est donc réduite à un usage de deuxième voiture de ville. Mais ce serait déjà une source de pollution importante en moins dans les villes.
On peut espérer un jour remplacer les batteries en partie par de l'hydrogène, stocké dans des hydrures (par exemple le borhydrure de sodium), qui alimenterait une pile à combustible, ( voir mes articles des 3 et 4 août 2011), mais ce mode d'approvisionnement ne sera guère disponible avant 2025 au plus tôt.
Mais les pouvoirs publics devraient aussi, développer les transports en commun dans les villes et le transport ferroviaire de frêt, ce que nous ne faisons pas assez en France, pour diminuer l'emploi des voitures et camions.
Par ailleurs les biocarburants seront peu à peu développés, à partir de matières qui ne seront pas comestibles (lignine de bois par exemple), et leur coût devrait baisser. Ils polluent un peu moins que l'essence, mais surtout ils rendent l'approvisionnement indépendant des pays fournisseurs de pétrole.
 
Bien entendu, comme je l'ai dit dans les précédents articles, il ne faut pas gaspiller l'énergie notamment électrique : nombreux appareils en veille, fenêtres trop souvent ouvertes en période froide, appareillage de chauffage et ventilation mal réglés....
 
Demain je parlerai de la production d'électricité, qui actuellement rejette une quantité énorme de CO2 dans le monde.

Lundi 17 septembre 2012 à 8:09

Energie, nucléaire, économies

Je voulais aujourd'hui parler des générations futures de réacteurs nucléaires.
 
La Génération IV
 
            Six types de réacteurs de génération IV sont à l'étude (voir ci-dessous), parmi lesquels trois types de réacteurs à neutrons rapides qui diffèrent par la nature du fluide refroidisseur (sodium, gaz et plomb). S’y ajoutent un réacteur à,très haute température potentiellement intéressant pour la cogénération de chaleur de procédé pour l’industrie, un réacteur à eau supercritique qui permet théoriquement un fonctionnement à 600°C avec un rendement de 45% en conservant partiellement la technologie des réacteurs à eau, et un réacteur à sels fondus fonctionnant avec un cycle de combustible uranium / thorium qui peut être considéré comme une autre voie (à plus long terme) pour inscrire le nucléaire dans une durée pluriséculaire.

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Les réacteurs rapides refroidis au sodium
 
            La France avait une avance d'une dizaine d'années en matière de réacteur à sodium fondu, mais l'arrêt, pour des raisons politiques, du réacteur Superphénix en 1998, , a fait perdre cette avance et même prendre au moins 15 ans de retard.
 
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Au total 18 prototypes de réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium ont été construits dans le monde, parmi lesquels au moins 7 en Europe dans le cadre d’une coopération entre la France, l’Allemagne, le Royaume-Uni et l’Italie. Il en subsiste 6 aujourd’hui en Russie, Inde, Chine et Japon (à l’arrêt). Deux réacteurs de taille industrielle devraient être prochainement mis en service : PFBR (500 MWe) en Inde et BN-800 (800 MWe) en Russie.

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            AREVA, EDF et le CEA ont entrepris depuis 2007 l’étude d’un prototype (ASTRID) pour une nouvelle génération de réacteur à neutrons rapides refroidis au sodium. l’objectif est de revenir au meilleur niveau de développement de ce type de réacteur sur la scène internationale dans la décennie 2020, grâce à des innovations, notamment en matière de sûreté, de sécurité du cycle du combustible et de fiabilité d’exploitation. Les études d’avant projet en cours et la recherche qui l’accompagne, bénéficient d’un financement exceptionnel de 650 M€ jusqu’en 2017 dans le cadre des investissements d’avenir.
 
L'avenir :
 
            Les réacteurs en exploitation (générations II) devraient être progressivement remplacés par des réacteurs de génération III à partir de 2020, puis en partie par des réacteurs à neutrons rapides de génération IV, vers 2040 si les progrès réalisés sur cette filière de réacteur et le renchérissement de l’uranium à cette époque les rendent économiquement compétitifs avec les réacteurs à eau
            Ces réacteurs devraient peu à peu "brûler" (consommer dans le réacteur), tout le stock actuel de Plutonium contenu dans les combustibles usés et, parmi les déchetss résiduels, les principaus produits à vie très longue (les catinides notamment), lesquels, s’ils devaient être stockés en site géologique, constitueraient la principale source de radiotoxicité et de chaleur résiduelle à long terme.
 
Les réacteurs à haute température
 
            Dans le cadre du Forum International Génération IV sont poursuivies des études sur les réacteurs à haute température refroidis au gaz (hélium) et capables de fonctionner à plus de 750°C, voire au-delà de 1000°C grâce à l’utilisation de matériaux réfractaires dans le cœur (graphite, pyro-carbone, carbure de silicium) et de super-alliages à base nickel, voire des céramiques dans les échangeurs de chaleur.
            En plus de leur capacité à produire de l’électricité (avec un rendement de conversion d’au moins 45%), ces réacteurs élargissent le champ d’application de l’énergie nucléaire à des fournitures énergétiques multiples pour l’industrie (électricité, chaleur à haute température, vapeur, hydrogène…), en particulier pour la production de carburants de synthèse à partir de charbon, de biomasse, de déchets carbonés, voire de CO2 recyclé. Ils peuvent compléter utilement les réacteurs à neutrons rapides au sein d’ un système de production d'énergie décarbonée destinée à remplacer autant que possible le charbon et le pétrole. Ces réacteurs pourraient être déployés à partir de 2030 si certaines applications ouvrent des perspectives de marché suffisantes.
 
Et l'énergie de fusion (voir mon article sur ITER)
 
             Compte tenu de l’importance des démonstrations qui restent à faire (contrôle d’un plasma thermonucléaire dans ITER vers 2025/30, ainsi que production d’énergie et régénération du tritium dans un réacteur de démonstration vers 2040), la fusion ne devrait que peu contribuer à la production industrielle d’énergie avant le 22ème siècle.

 
Ce rapide tour d'horizon montre que de nombreuses études sont en cours qui permettent de maîtriser la sécurité et les déchets des centrales nucléaires.
C'est en fait la seule énergie renouvelable capable de remplacer le charbon, producteur de CO2 et danger pour le climat, et de produire les grandes quantités d'énergie dont a besoin le monde.
Les autres énergies renouvelables, qu'il faut étudier car elles sont intéressantes dans des cas particulier, mais dont le caractère intermittent, le prix et les surfaces prohibitives nécessaires les rendet impropre à la production de grandes quantités d'énergie, ne permettront de produire guère plus de 15% de cette énergie future.

            Demain repos avec quelques photos, et après demain, je vous dirai comment je verrais la production d'énergie, si l'on voulait vraiment sauver le climat de la planète.

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