Dimanche 16 septembre 2012 à 7:54

Energie, nucléaire, économies

Récemment deux ministres ont affirmé que le nucléaire était un mode de production d'énergie d'avenir. Cela a étonné certain(e)s d'entre vous.
Je pense qu'ils ont dû étudier divers dossiers techniques, avant d'arriver à cette conclusion.

L'énergie nucléaire a un certain nombre d'atouts :
 
                        - une compétitivité économique car c'est actuellement le moyen le moins coûteux pour produire de l'électricité.
                        - une meilleure répartition des ressources que celles du pétrole assure une meilleure sécurité d’approvisionnement
                        - la sûreté est au meilleur niveau et en progrès,                        - compte tenu des perspectives apportées par les futurs réacteurs c'est une énergie durable
                        - surtout c'est la seule énergie capable de répondre aux besoins croissants d'énergie, surtout électrique, sans production de gaz à effet de serre qui détruisent le climat.
 
            Malgré l'accident de Fukushima, qui est dû à une catastrophe naturelle, l'énergie nucléaire connaît un regain d'intérêt, notamment des pays émergents tels que la Chine ou l'Inde, qui, en son absence, seraient amenés à augmenter de façon insupportable la quantité de CO2 dans l'atmosphère terrestre.
            Dans le monde 438 réacteurs produisent actuellement 370 GWe, 58 sont en construction et 222 en projet, et vers 2050 la puissance produite devrait être comprise entre 1000 et 1500 GWe.
            Actuellement la "génération II" (les réacteurs en service), comprend 63% de réacteurs à eau pressurisée (comme ceux en France, qui est le système le plus sûr), 22% à eau bouillante (comme à Fukushima), 6% de réacteurs à eau lourde (Canada), 6% des réacteurs russes, dont ceux modérés au graphite de Tchernobyl dont la stabilité était problématique, 2% de réacteurs à gaz (Angleterre) et 1% de prototypes divers.
            Le coût du kilowattheure se répartit en environ 60% d'investissement, 20% de combustible et 20% d'exploitation et il est compétitif avec celui des centrales à charbon, nettement inférieur à celui des éoliennes et surtout du photovoltaïque qui n'est pas adapté à la production importante en centrale..
 
Les leçons de Fukushima :
 
                        - Il est essentiel d’informer le public pour expliquer les faits et regagner sa confiance.
                        - Comme pour les accidents précédents de Three-Mile Island et de Tchernobyl, Il est indispensable de tirer les leçons de ce nouvel accident grave pour les réacteurs actuels de génération II et ceux de génération III. Il s’agit entre autres de prendre en compte des évènements imprévisibles dans la conception du réacteur et de prévoir des moyens d’intervention extérieurs capables de se substituer à ceux de la centrale accidentée s’ils sont inopérants pour l’alimentation en électricité et le refroidissement du réacteur.                       
                        - Enfin, l’accident de Fukushima renforce le besoin de normes de sûreté et de sécurité qui soient harmonisées au plan international pour garantir systématiquement la prise en compte à un niveau suffisant, spécifié par les Autorités de sûreté, des enseignements des accidents antérieurs.
 
La génération III :
 
            Les réacteurs de génération III (en construction actuellement, comme l'EPR en France), gardent les mêmes principes que ceux de deuxième génération, mais avec une sûreté sensiblement accrue, une meilleure disponibilité et flexibilité, une augmentation de la puissance, des performances plus grandes du combustible.
            Les réacteurs en compétition sont ceux de la planche ci-dessous.
 
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            A noter :
                        - les propositions de la Russie et des Etats Unis relayées par celles de l’Agence Internationale de l’Energie Atomique (AIEA) pour limiter la prolifération et contrôler le traitement des combustibles;
                        - les études et réalisations françaises pour le stockage des déchets radioactifs et des matières nucléaires, avec la prospection du site de Bure, dans un site géologique argileux.
                        - le projet l'utilisation à Helsinki d'un réacteur nucléaire de la centrale de Loviisa distante de 80 km pour le chauffage urbain par de la vapeur. (circuit évidemment distinct du circuit du réacteur).
 
 
L'énergie nucléaire est durable et renouvelable :
 
L'uranium appauvri et celui retraité, produits par un réacteur de générations 2 ou 3 pendant 50 ans pourront faire fonctionner (par conversion de l’U 238 en plutonium qui est recyclé) des réacteur à neutrons rapides pendant 5000 ans

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/Uenrichidegr.jpg
 
            Je parlerai de ces réacteurs de la génération IV dans mon prochain article.
        

Vendredi 14 septembre 2012 à 7:52

Energie, nucléaire, économies

Hier je constatais que dans les 20 à 30 ans qui viennent, la demande énergétique mondiale risquait de doubler, notamment dans le domaine de la production électrique.
Beaucoup d'écologistes ont là aussi, une solution miracle pour sauver le climat : produire la majeure partie de l'énergie électrique par le photovoltaïque et l'éolien.
C'est malheureusement une utopie.
Ces méthodes de production d'énergies ne répondent pas aux critères techniques nécessaires et sont de plus très onéreuses (surtout le photovoltaïque) et leur développement n'est dû que d'importantes subventions, qui finalement sont prélevées sur les impôts que paient les citoyens, et souvent profitent aux plus riches. Elles ne peuvent servir que d'appoint dans certains cas particuliers et l'énergie solaire devrait être réorientée vers des méthodes plus efficaces, alors que l'on devrait développer "l'hydrolien à coté" de l'éolien.
            J'ai déjà fait des articles sur ces procédés et je me contenterai donc d e faire aujourd'hui un résumé.
 
Le photovoltaïque consiste à créer des électrons dans des cristaux en les éclairant (par la lumière solaire qui est gratuite) et à trouver un moyen de faire circuler ces électrons pour avoir donc du courant électrique.
Mais cela à cinq gros inconvénients :
            - le rendement est physiquement très mauvais (15% environ) et on ne l’améliorera pas beaucoup, car c’est un problème de principe dû à la constitution de la matière.
            - le courant obtenu est faible et continu, sous une tension faible. Il faudrait donc pour le transporter le rendre alternatif, et en élever la tension. Le rendement devient catastrophique.
            - pour produire assez d’électricité il faut des surfaces de panneaux prohibitives.
La plus puissante centrale solaire en Inde produira 500 Mw en 2014 et occupe plus de 2000 hectares, c'est à dire la surface d'une ville comme Caen ou de 2 700 terrains de football (sa puissance est 1/3 de celle d'une centrale nucléaire moderne).
            - les matériaux actuels photoélectriques sont d’un coût prohibitif. Cela diminuera mais pas dans des proportions importantes.
            - le soleil n’est pas continu (il y a les nuits) et on ne sait pas stocker l’électricité en grande quantité et les batteries sont chères et lourdes.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/images1-copie-2.jpgIl en résulte que faire des centrales électriques photovoltaïques pour produire une grande partie de l'énergie mondiale est un rêve d’écolo car elles couvriraient une surface prohibitive et le coût de l’électricité est 5 à 10 fois celui de centrales nucléaires ou au charbon.
En fait l’électricité photovoltaïque ne se transporte pas.
C’est très bien pour alimenter de petits appareils électroniques : montres, téléphones, ordinateurs… car ils consomment peu, sous basse tension et sur place.
Cela peut à la rigueur alimenter une maison individuelle, mais il faut couvrir tout le toit de panneaux et si on exclut les subventions actuelles, le coût est 10 fois celui du courant EDF.
J'ai quelques camarades qui ont fait cela dans leur maison en Bretagne, ont fait un gros investissement, n’en sont pas contents (pas de chauffage la nuit, juste l’éclairage par batterie,) et cela va leur coûter cher si les subventions diminuent.
De même pour des paysans qui garnissent les toits de leurs hangars avec des panneaux solaires.
 
 
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            La seule façon de faire des centrales solaires
serait de concentrer le soleil par des miroirs (en suivant sa course la journée), et de chauffer des sels fondus à plus de 800 d° puis à faire de la vapeur qui alimenterait des turbine classiques.
            J’avais il y a 40 ans dans mon laboratoire, un four solaire, à Odeillo dans les Pyrénées, et nous avions fait des essais dans les années 70, pour démontrer la faisabilité de cette opération. Mais cela n’a pas fait beaucoup de progrès depuis. Les espagnols ont néanmoins construit une centrale de 20 MW de ce type à l’essai, GEMASOLAR, près de Séville, qui comporte 2650 concentrateurs solaires.
Mais sa capacité est faible (une centrale nucléaire développe 1500 MW) et elle occupe beaucoup de place sur le terrain; mais en Afrique ou dans des déserts, de telles installations seraient rentables
Dans une maison individuelle, on peut mettre des tuyauteries spéciales sur le toit et chauffer de façon très rentable l'eau sanitaire. Dans un immeuble par contre la surface du toit est insuffisante.

 
            L'éolien est moins cher que le photovoltaïque, mais il est intermittent comme lui et la production est irrégulière et aléatoire, liée à la vitesse du vent, et comme on ne sait pas stocker l'énergie électrique de façon importante, ce n'est pas une énergie utilisable à grande échelle. Là encore ce peut être très utile pour des endroits très isolés, sur des îles ou en bord de mer.
            Le coût de l'investissement est cher car il faut environ 100 éolienne pour produire ce que produit une seule centrale nucléaire.
            Quant aux éoliennes en mer, il y a davantage de vent, mais elles doivent résister aux tempêtes. Le programme de réalisation qui a été lancé, de 600 éoliennes, coûte 10 milliard d'euros, et n'équivaut qu'à deux à trois centrales nucléaires, qui coûteraient deux fois moins cher.
 
http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/turbine11.jpg            On parle aussi de turbines marines, qui sont des turbines que l'on immerge dans des endroits de la mer où il y a un courant d'eau permanent. On pourrait peut être en mettre aussi dans les fleuves, ce qui serait plus facile. Cela fonctionne bien, mais le coût est actuellement très cher, non pas pour le coût de la turbine, mais celui de l'infrastructure de support qui doit résister aux tempêtes de la mer, et c'est une force de destruction terrible ! En plus il faut ramener le courant par un câble immergé. C'est aussi un obstacle à la navigation.
            Je ne crois pas que ce sera une solution d'avenir, car les endroits où on peut en mettre sont assez limités, mais on a raison d'étudier cela. Je pense que cela servira pour des endroits isolés, des îles par exemple. Peut être que dans les fleuves importants ce serait possible.
            Mais l'énergie fournie n'est pas très importante car c'est finalement une source d'énergie hydroélectrique, mais dans un barrage la hauteur de la chute d'eau renforce considérablement l'énergie cinétique. Il faudrait implanter énormément "d'hydroliennes" dans les fleuves.
 
Bref un bilan pas très encourageant, même si certaines améliorations peuvent être encore apportées grâce à des études.
Le charbon et le nucléaire sont donc actuellement les seules méthodes capables de produire beaucoup d'énergie.
Après un article de repos demain, je vous reparlerai du nucléaire.

              Puis, dans quelques jours, quand j'aurais eu vos réactions, je vous dirai comment je vois des solutions utilisant énergies renouvelables, y compris le nucléaire qui en est une, pour essayer de préserver le climat;


Jeudi 13 septembre 2012 à 7:46

Energie, nucléaire, économies

Plusieurs correspondant(e)s m’ont demandé mon avis sur la déclaration des ministres « L’énergie nucléaire est une énergie d’avenir », laquelle a soulevé la fureur des écologistes.
Je suis tout à fait partisan d’écologie, et pour moi, l’un des problèmes les plus importants est la sauvegarde du climat, mais je pense qu’en matière d’énergie, beaucoup d’écologistes sont prisonniers d’à priori idéologiques, et peu au courant de sciences et de techniques ; ils croient que le risque zéro peut exister, et de plus sont des fanatiques du principe de précaution, dont l’usage intensif mène à un immobilisme complet et annihile tout progrès. Ils ont, de plus, tendance à aborder les problèmes un par un, sans les relier entre eux.
Les écologistes capables de synthèse générale que je connais ont en général, un avis très différent de la plupart d’entre eux.
Je ne sais pas quelle a été l’évolution de pensée des ministres de monsieur Hollande, mais je pense qu’ils ont simplement pu étudier plus à fond les dossiers de l’énergie, dans le cadre de leurs fonctions, et notamment au plan financier du coût des subventions de l’état aux diverses énergies.
 
Bien que j’aie déjà fait des articles à ce sujet, je vais redonner mon opinion sur les problèmes énergétiques, en plusieurs fois, en abordant dans plusieurs articles successifs (séparés par des interludes pour ne pas trop vous fatiguer), les diverses facettes de ces problèmes.
Aujourd’hui je parlerai de la demande énergétique future.

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La demande énergétique mondiale risque de doubler dans les 30 ans qui viennent, notamment celle d'énergie électrique.
      Devant cette évolution, les écologistes français ont une solution faire des économies d’énergie. C’est totalement utopique. 
      Certes on peut faire des économies d’énergie en France, et il faut essayer de les faire.
      Mais ce n’est pas si facile que cela. Certes on maintient trop d’appareils en veille. Il faudrait supprimer cela, mais si par exemple, votre box n’est pas en veille : plus d’appels téléphonique, plus de réception de messages internet.

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    Les maison à « zéro consommation en hiver» (qui ne sont pas sans inconvénients : on y crève de chaud l’été ou on consomme beaucoup pour les refroidir), ne résoudront pas à court terme le problème. Outre leur coût élevé, il s’en construit peu. Renouveler tous les logements en France met cent ans ! Et isoler un immeuble un peu ancien par l’extérieur est techniquement très difficile et coûte un prix exorbitant (je l’ai étudié pour les immeubles où j’habite, et c'était au dessus de nos moyens financiers).

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     On est très tributaire de l’automobile, car beaucoup habitent en périphérie des villes ; il faut aller à son travail et en cette période de crise, il est rarement à coté de chez soi. Les courses se font de plus en plus au supermarché et on a peu de commerçants de proximité et ils sont souvent très chers…
    L'industrie et même les particulier font de plus en plus appel à des appareils électriques, et même si on diminue leur consommation individuelle, la consom- mation globale augmente de plus de 2% par an
 
Mais surtout la consommation énergétique de la France n’est qu’une goutte d’eau à côté de la consommation mondiale.
Les grands consommateurs sont les USA, la Chine et l’Inde.
Les USA sont totalement égoïstes et peu soucieux de la planète et ils ne réduiront pas leur consommation.
La Chine et l’Inde sont en plein développement et leur consommation par habitant est encore faible. Ils ne peuvent renoncer à l’augmenter fortement : ce serait renoncer à tout développement, à toute augmentation du niveau de vie.
Par la suite, la consommation de l’Afrique augmentera aussi, au fur et à mesure de son développement.
Et même les pays européens de l’est aspirent à un meilleur niveau.

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/6a00d83451b18369e201156fb3c711970cpi.jpg      On peut légèrement freiner l’augmentation du besoin énergétique, mais il est inéluctable. Il faut donc augmenter la production d’énergie, sans risquer de détruire le climat.
      Or actuellement le seul moyen apportant suffisamment d’énergie, hors nucléaire, est le charbon et ses dérivés, lequel est fortement producteur de gaz carbonique qui augmente l’effet de serre et le réchauffement climatique.
       Les allemands qui veulent pour des raisons politiques de réélection abandonner le nucléaire, construisent des centrale à tourbe pour le remplacer, et la Chine, si elle construit des centrales nucléaires et de très gros barrages (en noyant des centaines de villages), construit aussi de nombreuses centrales à charbon.
      De la même façon l'Inde va considérablement augmenter les émissions de CO2

 
Certes les écologistes français ont à nouveau leur solution miracle : les énergies dites renouvelables, c’est à dire le solaire et l’éolien principalement et pour l’automobile, les biocarburants.
Malheureusement là encore c’est un leurre, car si c’est effectivement une bonne chose d’explorer ces techniques, il ne faut pas s’attendre à ce que, à terme, elles produisent plus de 15% du besoin mondial et à un coût élevé.
              Quant au biocarburant, ce sera peut être une solution provisoire ou d'appoint, mais la solution future reste la voiture électrique, peut être alimentée après 2050 par une pile à combustible et de l'hydrogène.
Ce sera le sujet de mon prochain article.
 
 

Lundi 5 décembre 2011 à 8:04

Energie, nucléaire, économies

  Dans ce troisième article, je voudrais parler des inconvénients du nucléaire, mais aussi les comparer aux inconvénients d’autres industries, car on monte en épingle ceux, très réels du nucléaire, mais on ne parle jamais d’autres danger au moins aussi grands.

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        La sécurité et les risques d’accidents.

     Les risques de catastrophe naturelle sont moindres en France qu’au Japon : pas de risque de Tsunami , risque sysmique réduits et tremblements de terre de faible ampleur.
    Les risques principaux sont l’inondation, suite à des pluies diluviennes, et l’attentat par un avion comme sur les tours américaines.
    Ce dernier danger est pris en compte dans la conception des centrales françaises, et lors d’inondation, il faut préserver les groupes électrogènes qui produiront l’électricité nécessaire au refroidissement et à la sécurité de la centrale à l’arrêt.
    Par ailleurs les réacteurs à eau pressurisée sont le système apportant le maximum de stabilité de fonctionnement, le système de refroidissement est indépendant du système secondaire qui alimente les turbines produisant l’électricité, et les bâtiments constituent une enceinte étanche.

    Une autorité de Sûreté nationale publique existe, indépendante des utilisateurs de réacteurs et elle contrôle les plans initiaux, la réalisation, la mise en route et l’entretien. Elle est mise au courant de tous les incidents.
    Dans chaque centrale existe un service de radioprotection des travailleurs.
    Des consignes extrêmement strictes doivent être appliquées en fonctionnement comme à l’arrêt, et les incidents sont prévus ainsi que la conduite à tenir., mais les personnels sont aussi formés pour réagir à l’imprévu, mais en respectant certaines règles.
    J’ai été amené à travailler avec l’industrie nucléaire comme avec d’autres industriels, et je ne connais aucune industrie où les mesures de sécurité et la prévention des incidents soit aussi draconienne.

    Par ailleurs, s’il y avait un incident grave, la Protection civile, les pompiers, la gendarmerie et certaines unités de l’armée sont habituées au risque NBC et des plans très précis existent  pour les interventions. Un réseau de surveillance de la radioactivité ambiante existe sur le territoire.de même que des laboratoires de mesure spécialisés.

    Si l’on compare l’organisation en place pour le nucléaire et celle pour l’industrie chimique, on s’aperçoit que le risque pour les incidents dans les usines dites “Seveso”, (dont certaines sont en pleine ville), est bien plus grand.
    Des accidents comme les rejets de dioxine en Italie et en Inde, l’accident AZF en France, montrent que le risque chimique est moins bien maîtrisé et que ses conséquences peuvent être graves et nécessiter des mesures tout aussi importantes vis à vis de l’environnement et de la population.
    Mais les médias en parlent peu. Je n’ai par exemple jamais entendu parler des dangers des usines de synthèse de produits gazeux très dangereux comme le phosgène; on parle de temps à autre des rejets de dioxine lors de brûlages de produits.

        Les déchets :   
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    Les déchets radioactifs représentent un problème certain car on ne sait pas encore “détruire la radioactivité” et certains déchets ont une durée de vie très longue de milliers d’années.
    Toutefois il y a trois facteurs importants
    - ces déchets sont peu importants en volume et en tonnage;
    - leur quantité pourrait diminuer. On recycle le Plutonium dans les combustibles Mox et on pourra dans les réacteurs de 4ème génération à neutrons rapides, “brûler” les actinides, qui sont les déchets à vie longue les plus gênants;
    - on sait stocker ces déchets pour qu’ils présentent le danger minimal. Ils sont transformés en verres et céramiques et coulés dans des conteneurs d’inox étanches qui peuvent ensuite être stocké,s soit dans des cuves bétonnées, soit dans les galeries souterraines dans des sols argileux étanches.

    Si on regarde les stockages de produits chimiques que ce soit dans la grosse industrie ou dans des entreprises utilisatrices, on s’aperçoit que la sécurité de ces stockages est souvent très mauvaise et qu’il y a même beaucoup de décharges sauvages, notamment de métaux lourds très toxiques.
    L”accident AZF à Toulouse, en est un triste exemple.
    Quant à l’industrie pharmaceutique, elle ne veut pas retirer du marché des produits dangereux, qui peuvent atteindre des milliers de personnes, et ne se soucie guère des rejets que certains médicaments entraînent dans les nappes phréatiques
    Quant aux éleveurs l’usage de produits dopants tels les antibiotiques, risque de mettre la santé mondiale face à de graves problèmes de résistance des microbes.
   
    En définitive, certes les centrales nucléaires présentent des dangers, mais relativement mieux maîtrisés en France que ceux des industries chimiques notamment ou de l’utilisation de produits pharmaceutiques ou alimentaires.
    Alors que la consommation mondiale d’électricité augmentera certainement de façon importante, surtout dans les pays très peuplés en voie de développement, les moyens prônés par les écologistes (éoliennes, photovoltaïque) ne pourront guère en combler que 10 à 20%, à un coût élevé et en occupant beaucoup de place. En attendant l’énergie de fusion, qui est renouvelable et sans danger, la production d’électricité ne peut être assurée que par les centrales nucléaires actuelles, puis celles de 4ème génération, ou bien par des centrales  à combustibles fossiles, productrices de CO2.
    En fait il nous faut choisir entre le risque nucléaire et celui de changement climatique.

    C’est le deuxième qui personnellement me fait le plus peur et je connais beaucoup d’écologistes scientifiques qui ont la même opinion que moi.

Dimanche 4 décembre 2011 à 8:09

Energie, nucléaire, économies

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    Je voudrais revenir sur les accidents de Tchernobyl et de Fukushima qui nous font très peur.
    On incrimine le nucléaire, alors qu’en fait ce sont les responsables des centrale ou de la Sécurité civile qui sont le plus à incriminer.

    Tchernobyl
(photo de gauche) :

        Première erreur: les réacteurs de Tchernobyl, de la filière graphite gaz, sont peu sûrs, n’ont pas de bâtiment à enceinte étanche et le système de refroidissement est très mal conçu..
        Deuxième erreur :  Les servants du réacteur ont voulu faire des essais particuliers et ont court-circuité des sécurités, ce qui est impensable dans des pays tels que la France ou les USA. Il semble en outre qu’un flux de particules magnétiques, produites par l’explosion d’un transformateur électrique, ait emballé le réacteur (bien que les autorités n’admettent pas cette raison avancée par les scientifiques russes, car ils préfèrent accuser seulement les “lampistes”).
    De plus les servants du réacteur ont mal réagi et les ordres donnés par leurs supérieurs concernant le refoidissement ont été aberrants.
    Les coeurs ont fondu, le bâtiment n’a aps résisté à une explosion, et les produits radioactifs ont été envoyés dans l’atmosphère.
        Troisième erreur : les personnels de secours ont été envoyés sans consignes suffisante de sécurité, sans équipement suffisant et presque volontairement sacrifiés entraînant une cinquantaine de morts environ.
        Quatrième erreur : les services de Protection Civile russes ont été lamrntables (la vie n’a pas la même valeur chez eux !). Ils auraient dû évacuer la population plus tôt et surtout interdire l’usage d’eau de boisoon et surtout de lait pour les enfants dans un certain périmètre.
    On ne peut pas démontrer que le décès de civils adultes soient dûs à l’accident. Par contre les enfants décédés ou malades de cancers de la thyroïde n’auraient rien eu si on avait interdit à temps l’utilisation de lait contaminé par l’iode 131.
    En fait c’est plus l’utilisation catastrophique de l’énergie nucléaire par des gens incompétents et insuffisamment formés et une faillite des responsabilités des pouvoirs publics qu’il faut incriminer et non l’énergie nucléaire en général.
   
    On aurait pu éviter les morts provoquées par la catastrophe. Ce qui est par contre inévitable, dès lors que la catastrophe s’est produite, c’est la contamination d’une superficie très importante du sol, par le césium 137 principalement. (l’iode 131, à vie courte, disparaît rapidement).

    Fukushima :
(photo de droite)

        Première erreur : les réacteurs de Fukushima sont plus surs que ceux de Tchernobyl, mais le système de refroidissement est mal conçu car il n’y a pas de double circuit et des fuites d’eau radioactive sont plus probable (voir mon article du 18 mars 2011). Les groupes électrogènes de secours n’étaient pas situés assez haut pour être à l’abri d’une inondation et c’est eux qui doivent alimenter le refroidissement nécessaire même quand une centrale est à l’arrêt.
        Deuxième erreur : les japonais, qui cependant sont des as de la robotique, n’avaient pas de robots d’intervention dans leurs réacteurs et ont refusé ceux qu’on leur proposait.
        Troisième erreur : les consignes de sécurité des intervenants dans la centrales n’étaient pas suffisantes. Deux d’entre eux sont morts et d’autres ont reçu des doses, non dangereuses, mais importantes. En France une rotation beaucoup plus importante des personnels et une mesure permanente de leurs doses aurait évité ces erreurs.
        Coté positif : la Protection civile japonaise a très bien réagi. Des mesures permanentes de radioactivité ont été faites, les consignes correctes ont été donnée et la population n’a eu aucun dommage, même minime, au plan physiologique.

  
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/20110930Japoncartecontaminationmextmonitor9271.jpg

Par contre, comme en Russie, le problème est la contamination d’une surface assez grande autour de la centrale par du Césium 137
La carte ci-dessous donne une idée de ces contaminations fin septembre 2011.
Ces terrains (parties rouge et jaune probablement) vont être condamnés pendant de longues périodes, au moins an partie car la contamination n'est pas uniforme et des mesure de "raclage" pourront peut être intervenir à certains endroits.


    Ce qui n’est pas normal c’est que dans nos pays occidentaux, on a davantage parlé de la catastrophe nucléaire qui n’a fait aucune victime dans la population, que des victimes du tsunami, (environ 20 500 morts et 6 000 blessés, é(à 000 bâtiments détruits et 500 000 endommagés).
    En fait la véritable catastrophe c’était le tsunami.


    L’énergie nucléaire est dangereuse, c’est certain, mais pas plus que la plupart des industries chimiques.
    Il y a des enseignements à tirer des accidents de Tchernobyl et de Fukushima, et on peut toujours améliorer la sécurité des réacteurs, mais, ni l’un ni l’autre de ces accidents n’aurait pu arriver sur les réacteurs français.


     Je voudrais citer deux exemples qui m’ont frappé.
    Lors du passage de Tchernobyl des journalistes, mais probablement des politiques français ont raconté bêtement que le nuage s’était arrêté à la frontière et on le leur a reproché à juste titre, ensuite de ne pas savoir ce qui se passait. Mais tous les jours quelqu’un ayant une idée des unités de radioactivité pouvait suivre sur les publications du Service Central de Protection contre les Radiations Ionisantes des chiffres de contamination ambiante, et je me souviens avoir calculé à partir de chiffres de contamination d’épinards en Alsace, que, pour avoir un risque non négligeable, il aurait fallu absorber dans la semaine, 3 tonnes d’épinards (gare à l’indigestion !!).
    Les journalistes étaient affolés parce qu’on parlait au Japon,  d’une absorption possible de 1000 béquerels d’iode  par des personnes proches de la centrale de Fukushima (la thyroïde étant l’organe sensible). Mais savez vous que, lorsqu’on fait un examen scintigraphique de la thyroïde, on injecte jusqu’à un million de béquerels du même iode 131, sans conséquences pathologiques.

    En fait la peur du nucléaire vient de l’ignorance technique des gens et notamment sur ces accidents comparés à d’autres non nucléaires, sans parler de ce qui nous attend si nous continuons à ne pas nous soucier du changement climatique.

Samedi 3 décembre 2011 à 8:20

Energie, nucléaire, économies

Mon article sur l’énergie nucléaire m’a valu quelques commentaires et pas mal de mails, pas toujours d’accord avec moi, ce qui est une bonne chose, puisque cela permet de discuter, mais qui surtout me posent des questions, et montrent aussi ce que je dis souvent, que l’information faite dans ce domaine est nulle.
    Alors je vais refaire trois articles : : celui ci qui sera assez général, un second sur les deux accidents de Tchernobyl et de Fukushima, et le troisième sur les dangers du nucléaire, comparés à d’autres.


    D’abord je ne soutiens pas particulièrement Sarkozy. Vous avez même pu vous apercevoir dans d’autres articles, que je ne souhaitais pas sa réélection. Mais je ne suis pas assez bête pour trouver tout ce qu’il dit idiot, ni pour prendre ce que disent ses adversaires pour paroles d’évangile.
    Par ailleurs je constate que les politiques obéissent beaucoup plus à des motivations de réélection, à la course aux voix, et en fait, ne se préoccupent pas souvent du bien du pays et de ses habitants. Et ils sont en général nuls sur le plan technique que ce soit dans le domaine nucléaire ou dans d’autres domaines.

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    Contrairement à ce que croient la plupart des gens l’énergie nucléaire de fission est une énergie renouvelable.

    Certes les ressources en Uranium sont limitées, mais on sait (dans le MOX) utiliser le Plutonium comme combustible.
    Dans les futurs réacteurs de 4ème génération (pas l’EPR), il sera possible de fissionner également les actinides, déchets à vie longue et d’utiliser le Thorium 232, qui sous l’effet d’un neutron produit de l’Uranium 233, fissible.
    Le thorium est beaucoup plus abondant que l’Uranium actuel 237, présent seulement à 0,7% dans l’Uranium naturel.
    Il n’y a donc pas de risque de pénurie de matières premières pendant des centaines d’années.
    Mais là n’est pas le problème principal : c’est juste une ignorance.

    Une objection souvent rencontrée est l’attitude des allemands qui ont abandonné le nucléaire et des américains qui n’ont pas construit, pour le moment, de nouveau réacteur.
    Il y a en effet une différence avec la France : l’Allemagne comme l’Amérique ne croient guère, au niveau politique, au réchauffement climatique, malgré les cris de leurs scientifiques, et donc se moquent de remettre du CO2 dans l’atmosphère.
    Les américains, faux jetons, considèrent qu’ils peuvent rejeter le CO2 que des pays pauvres, comme l’Afrique, ne rejettent pas parce qu’ils consomment peu d’énergie.
    Donc l’Allemagne remplace ses réacteurs nucléaires par des centrales à tourbe, et les américains ont contruit des centrales à charbon supplémentaires.
    Les allemands ont en outre des centrales à gaz pour compenser le manque de vent sur les éoliennes.
    On peut donc parfaitement se passer du nucléaire, mais en rejetant du CO2 en grande quantité.
    Personnellement je pense être relativement favorable à l’écologie, mais je préfère le nucléaire à une augmentation du changement climatique. Le danger pour la planète me paraît moindre. Je reparlerai du danger climatique dans un autre article.

http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/energierenouvelable.jpg    Les écologistes mettent en avant les éoliennes et le photovoltaïque pour remplacer le nucléaire de fission. C’est une illusion. Si dans 15 ans on arrive à produire 20% de notre électricité par ce moyen, ce sera déjà un miracle et cela risque de coûter cher aux contribuables.
    Actuellement le kwh éolien coûte deux fois plus cher que le kwh nucléaire et le photovoltaïque 13 fois plus cher.
    Le coût de l’éolien baissera peu, car la technique est actuellement connue.
    L’autre inconvénient de l’éolien est que en l’absence de vent il n’y a pas de production et qu’on ne sait pas stocker l’électricité, d’où la nécessité de centrales à gaz pour les jours sans vent.
    Mais le gros inconvénient de l’éolien est que, pour remplacer une centrale nucléaire il faut plusieurs centaines d’éoliennes. On ne peut pas couvrir la France de tels engins et donc leur production restera faible.
    Quant aux éoliennes marines, c’est intéressant à étudier mais le prix à payer pour qu’elles résistent aux tempêtes et pour amener le courant jusqu’à terre sans gêner la pêche sera sans doute prohibitif. Leur utilisation sera donc réservée à des endroits particuliers.

    On peut espérer une seconde génération de photovoltaïque moins chère.
    Actuellement on utilise des siliciums polycristallins et on peut espérer passer à des cellules plastiques souples. Mais les américains qui escomptaient une amélioration rapide n’ont pas fait actuellement de progrès sensible et le photovoltaïque reste toujours hors de prix.
    Le rendement de telles cellules photoélectrique reste faible par principe et de plus le courant produit est continu et il faut le transformer en alternatif. De plus pas de production si le ciel est très couvert et la nuit.
    Excellent pour alimenter de petits matériels comme les calculatrices par exemple, acceptable si on ne transporte pas le courant, (panneaux sur le toit d’une maison individuelle), et pour de faibles puissance (chauffer l’eau sanitaire ou alimenter les machines électroniques), par contre le coût et la place nécessaire ne permettent l’installation de “centrales photovoltaïque que dans des endroits spécifique (déserts par exemple où d’autres moyens sont difficiles à utiliser et où la place et le soleil sont abondants.
    Une centrale photovoltaïque équivalente en puissance à une centrale nucléaire (6000 GWh), couvrirait environ 10 000 ha soit la surface de la ville de Paris à l’intérieur des périphériques. C'est totalement prohibitif et il est ridicule de miser sur ce type de solaire qui ne peut équiper que des maisons individuelles.

http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/250pxSolarTwo2003.jpg       Si l'on veut que le solaire rivalise avec le nucléaire, ce n'est pas dans le photovoltaïque qu'il faut chercher la solution, mais il faut établir dans les déserts des systèmes de miroirs qui concentrent le soleil sur des tuyauteries spéciales, et chauffent ainsi des fluides caloporteurs (des sels fondus), qui puisse ensuite produire de la vapeur qui génèrera, dans des turbines liées à des alternateurs, avec un rendement suffisant, de l'électricité à haut voltage, ce qui permettra de la transporter dans d'autres contrées sans perte d'énergie prohibitive, par effet joule. De plus les sels fondus portés à 500 degrés gardent la chaleur et permettent de continuer à produire de l'électricité quelques heures après le coucher du soleil.
     Ce n'est à mon avis que dans cette voie, que l'on arrivera à des puissances suffisantes pour concurrencer l'énergie nucléaire. Mais il faut du temps pour mettre au point les procédés
, mais on peut aboutir si on y met le prix, entre 2030 et 2050.
    La photo ci contre présente un prototype aux USA (les miroirs plans sont sur la tour et tournent pour suivre la course du soleil et les tubes caloporteurs sont en bas, dans les panneaux horizontaux); de timides essais sont faits en France à Odeillo, dans les Pyrénées, utilisant un miroir parabolique. Une centrale de 2000 MW est en projet au Maroc. Nos politiques ont l'air d'ignorer cela.



    Le nucléaire présente certes des dangers, mais comme toute industrie et action humaine. Mais j’aurais moins de risque d’habiter près d’une centrale nucléaire, que de partir en vacances en voiture de Paris en Bretagne.
Depuis 40 ans que nous avons des centrales nucléaires, il n’y a jamais eu d’accident grave, pas un seul mort. De petits incidents de fuites d’eau contaminée et pas de blessures d’origine nucléaire des irradiations minimes.
    Aucune industrie ne peut se vanter de tels résultats : travaux publics 150 à 200 morts par an,  métallurgie une soixantaine, commerce une cinquantaine de décès par accident, industries du bois, des peaux et de la pierre une trentaine, industrie chimique une dizaine, et une soixantaine dans le travail temporaire..........
    En France, on compte 3000 à 4000 décès par accident de la route, mais on n’a pas supprimé les voitures pour autant; on déplore des très nombreux accidents domestiques, qui font de l’ordre de 20.000 morts par an.: 10500 environ par chutes et on n’a supprimé ni les escaliers, ni les échelles, 3500 par asphyxie et on utilise toujours les cheminées et le gaz, générateurs d’oxyde de carbone,
1000 par intoxication, mais on n’a pas proscrit les armoires à produits ménager ou à pharmacie, 1000 aussi par brûlure environ, mais on se sert toujours de cuisinières et de fers à repasser, 400 par noyade et les piscines existent toujours.
    On recense aussi plusieurs milliers d’électrocutions par an dont une vingtaine de morts et on utilise toujours l’électricité.
    Le problème, c’est que ces accidents ne sont pas mystérieux et que l’on pense qu’ils n’atteindront que les autres et pas soi même et qu’on peut les éviter (ce qui est vrai).

    Ce qui fait peur dans l’énergie nucléaire, c’est qu’on est très mal informés, voire désinformés quant aux risques, qu’il s’agit de problèmes concernant des techniques inconnues du public, et qu’on se sent impuissant, d’autant plus que les médias, à la recherche de sensasionnel, disent à ce propos des âneries techniques notoires.
    On a peur des rayonnements et de la radioactivité qu’on ne voit pas (mais on la mesure!) et on a peur d’accidents comme Tchernobyl où d’énormes erreurs ont été faites et Fukushima où il y a eu des inconséquences certaines, malgré des conséquences faibles à coté des autres destructions causées par le tsunami.
    Ce sont de ces deux accidents que je parlerai dans mon prochain article.

Jeudi 6 octobre 2011 à 7:47

Energie, nucléaire, économies

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         Savez vous ce qu’est la DSM ?
    Je connaissais la “direction des sciences de la matière” du Centre de l’Energie Atomique à Saclay, qui fait des recherche notamment sur le climat et l’environnement, et sur les nanotechnologies. Cela désigne aussi le manuel diagnostique et statistique des troubles mentaux (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders : DSM), publié par l'Association Américaine de Psychiatrie, qui classifie et catégorise les critères de troubles psychiatriques.
    Mais la DSM dont je vais vous parler est la Dutch State Mines), une entreprise des Pays-Bas, qui a pour activités  : nutrition, produits pharmaceutiques, matières performantes et chimie industrielle et se présente comme un géant des nouvelles technologies.
    Rassure toi Kaa, je ne vais pas faire de la pub pour cette société.
    J’ai simplement lu un article qui m’a amusé et je veux vous en parler.

    Les biocarburants n’ont pas un intérêt très grand au plan de l’écologie.
En effet, à rendement égal avec l’essence, les émissions de CO2 sont voisines, et le coût de la production est supérieur au coût actuel de l’essence.
    Surtout la première génération utilisait des produits dont la culture concurrençait celle de matières comestibles, ce qui est néfaste pour l’alimentation mondiale.
    Mais ils ont l'énorme avantage de nous rendre indépendants du pétrole et des pays qui le produisent.
    Les études s’orientent vers l’utilisation de matières non comestibles, comme les déchets de végétation, mais les procédés sont pour le moment onéreux et rien n’est industriellement en cours.

    DSM a signé des accords pour introduire une nouvelle technique de fermentation dans des usines tests en Europe et aux Etats-Unis. Un éthanol dérivé de déchets agricoles et de copeaux de bois pourrait ainsi être disponible à la pompe d'ici 2015.
    La synthèse de cet éthanol repose sur un catalyseur à base de d'enzymes et de micro-organismes qu'on trouve dans les excréments d'éléphant et dans les légumes en putréfaction, notamment dans un tas de compost suisse.
    Les chercheurs pensent être en mesure de mettre au point une méthode de production commercialement viable pour transformer en éthanol une matière végétale jugée jusqu'ici inutilisable.
    La technique est actuellement à l'essai dans des raffineries tests qui devraient se lancer dans la production de masse en 2014. Elle s'inspire des mécanismes permettant aux éléphants de digérer non seulement les sucres ordinaires comme le glucose, mais également d'autres sucres de la cellulose des cellules végétales. Des chercheurs américains ont également trouvé dans les crottes de panda des bactéries qui pourraient également permettre de produire du biocarburant. (mais la production des pandas est nettement moindre que celle des éléphants lol).
    Quand les enzymes des éléphants sont combinées avec une autre enzyme découverte dans un tas de compost en Suisse, et elles forment un cocktail qui peut transformer 90 % de la biomasse, soit le double de ce qu'on atteignait jusqu'à maintenant.
    Rares sont ceux qui auraient parié que notre indépendance énergétique vis à vis du pétrole pourrait un jour dépendre des effluves des crottes d'éléphant et d'un tas de compost suisse.
 (renseignements extraits du journal anglais “The Independent”)

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Dimanche 14 août 2011 à 8:19

Energie, nucléaire, économies

Nous allons examiner l’utilisation d’une pompe à chaleur dans le chauffage domestique, car c’est un des fleurons deshttp://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/definition-copie-1.jpg écologistes et des marchands, vendeurs et publicitaires.
    Malheureusement beaucoup des arguments de vente sont inexacts et leurrent le consommateur. Quant aux écologistes, bien peu savent ce qu’est la loi de Clausius, qui malheureusement est incontournable, ni même le rendement d’un échangeur thermique.

    Le principe de l’installation est simple et correspond au schéma ci-contre :


    Je ne parlerai pas des prix qui actuellement sont exhorbitant et de la fragilité de ces machines, notamment des pompes d’origine chinoise.
    Ceci est une question de technique, de qualité et de nombre de machines vendues, et donc on peut espérer un progrès dans ce domaine.
    La limitation vient en fait de la loi de Clausius et de l’’éfficacité maximale
        Eff. =  Q (chaud) / W  ≤  Tchaud / (Tchaud - T froid)
Tchaud et Tfroid étant les températures des ources chaudes et froide, exprimées en degrés Kelvin ( d°K = d°C + 273, par exemple T = 300 d°K pour 27 d°C).
    C’est une efficacité théorique qui concerne la pompe elle même.
    Mais il faut tenir compte des autres machines nécessaires à l’installation et notamment des pompes normales pour assurer la circulation dans les sources chaude et froide (de la même façon qu’il faut une pompe pour faire circuler de l’eau dans des radiateurs).
    Les échangeurs thermiques entre le fluide caloporteur et les fluides qui diffusent la chaleur dans les sources froide et chaude (en général de l’air ou de l’eau), ont également un rendement, en général compris entre 50 et 80 %.
    Finalement il faut considérer un coefficient de performance COP, de la pompe à chaleur qui est le rapport entre la chaleur récupérée dans l’habitation et l’énergie totale électrique consommée pour faire fonctionner l’installation.
    Le COP de toute pompe à chaleur augmente avec la température de la source froide et diminue avec celle de la source chaude, et il est souvent de l’ordre de la moitié (voire moins) de l’efficacité théorique.
     Il peut atteindre 5 à 7 en été pour de l'eau de piscine (air à 25 °C pour de l'eau à 28 °C), 3 à 5 pour le chauffage d’une habitation à mi-saison, mais inférieur à 2 en hiver
    Les fabricants annoncent en général un COP de 5 pour leurs pompes. C’est très surévalué pour les utilisations courantes.
    Un COP n’est valable que si l’on précise les valeurs des températures des sources chaude et froide.

    Voyons les possibilités d’utilisation dans un logement :

    Vous voulez chauffer une piscine l’été :  température de la piscine 27d°C soit 300 d°K. Air extérieur 25 d°C soit DT  = 2d°: l’efficacité théorique est énorme : 150...  Air extérieur 15 d°C soit DT  = 12d°: l’efficacité théorique est encore excellente 300/12 = 25.

    Vous voulez chauffez votre maison à la mi saison :  pour avoir une température température à l’intérieur de 20d°C, on va faire circuler de l’eau à 40 d°C dans le sol, soit  313 d°K et à l’extérieur 10d° soit une différence de température de 30 d° et une efficacité de 313/30 = 10
En fait quand on tient compte de l’énergie électrique nécessaire pour faire tourner les pompes de circulation, et les pertes de rendement des échangeurs entre fluide et eau, on aboutit à un COP de l’ordre de 5.

    Vous voulez chauffez votre maison l’hiver : la température de l’air extérieur étant de -5 d°, la différence de température est de 45 d° et  on a alors une efficacité théorique de 7,5 et en tenant compte des mêmes éléments, un COP qui descend à 3 environ.
    Par fort gel le COP pourra être inférieur à 2. Le gain n'est plus intéressant face à l'investissement nécessaire.

    Conclusion : une pompe à chaleur "aérothermique" qui récupère la chaleur dans l’air ambiant est très intéressante pour chauffer une piscine et intéressante pour chauffer une maison dans les pays où l’hiver est très doux, à condition qu’elle soit bien isolée.
    Elle a très peu d’intérêt dans les pays où il gèle l’hiver.

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    Par ailleurs il faut voir que si on se sert de radiateurs ordinaires la température de l’eau circulant est l’hiver de l’ordre de 60 d°.  Le rendement de la pompe à chaleur serait alors très faible. On ne peut donc utiliser que des chauffages à basse température par le sol, mais leur inertie est très grande et ne suit pas de fortes variations de température externes. Il faut donc une maison très bien isolée.

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    Il est possible toutefois de se servir d’une autre source froide que l’air ambiant :
        Système aquathermique

    Dans certains cas particuliers on peut se servir de l’eau d’une rivière ou d’un lac, que l’on prélèvera à quelques mêtres de profondeur et qui aura donc une température assez stable et nettement supérieure à celle de l’air  
  



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    Mais une source froide plus fréquemment utilisable est la température du sol : soit en creusant un forage profond (plusieurs dizaines de mêtres) et en faisant  circuler de l’eau dans un tube On a alors une souce froide à une température quasi stable vers 5 à 15 degrés. (C’est parfois appelé un “puits canadien”) Mais ce n’est pas praticable n’importe où et c’est très cher.




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    Soit en enterrant un “circuit” de tuyauteries à environ 1m sous terre dans un jardin? C’est beaucoup moins onéreux, mais il faut avoir la surface suffisante, et les plantations du jardin apprécient peu car on refroidit leurs racines.
    La température est moins stable que dans un puits, mais reste beaucoup plus stable que celle de l’air.

    Le système de chauffage intérieur pourrait utiliser directement le fluide réfrigérant, mais celui-ci est onéreux et les risques de fuite sont prohibitifs. On utilise donc un échangeur avec un circuit d’eau ou d’air, mais qui doit rester à basse température : 35 à 40 d°C
    Le rendement de tels échangeurs est pénalisant..

    Enfin l’utilisation dans des immeubles est difficile car il faudrait des pompes à chaleur de grande puissance et les pertes de chaleur dans les canalisations et l’énergie demandée pour assurer la circulation sont prohibitives.

    Je connais plusieurs personnes qui ont installé des pompes à chaleur, ce qui a constitué un investissement important. Elles ont été très déçues par  les performances, car le chauffage a été insuffisant lorsqu’il gelait et le gain de consommation n’a pas été rentable vis à vis de l’investissement.
    De plus elles ont eu en général trop d’ennuis dus à une mauvaise fiabilité.

Samedi 13 août 2011 à 8:11

Energie, nucléaire, économies

Des lecteurs et lectrices qui ont eu le courage de lire mon article sur l’hydrogène et les piles à combustible, me demandent ce qu’est une pompe à chaleur et à quoi cela sert.
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    En fait vous utilisez tous les jours une pompe à chaleur, c’est votre réfrigérateur, mais on de l’appelle pas ainsi.
    Dans cet appareil vous puisez la chaleur à l’intérieur de l’armoire frigorifique et vous la rejetez à l’extérieur, dérrière l’appareil.
    C’est la même chose dans un climatiseur que vous utilisez l’été pour rafraichir l’atmosphère d’une pièce d’un appartement, en rejetant à l’extérieur la chaleur que vous lui avez empruntée.
    Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur est le même que celui d’un réfrigérateur ou d’un climatiseur, mais on réserve ce nom à un appareil analogue, qui prélève la chaleur dans une source froide extérieure, pour la restituer dans les pièces d’un local pour le chauffer.
    Vous me direz que c’est bien compliqué et qu’il est plus simple d’utiliser un radiateur électrique.
    Une pompe à chaleur n’est intéressante que si l’énergie que l’on récupère sous forme de chaleur est nettement plus grande que l’énergie électrique que l’on dépense pour faire fonctionner la machine.
    Le rapport entre l’énergie récupérée sous forme de chaleur et l’énergie électrique consommée est le rendement de la pompe à chaleur ou “coefficient of performance” COP.


    Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur est le même que celui d’un réfrigérateur : vous utilisez les changements d’état d’un fluide spécial, entre le liquide et le gaz à des pressions différentes.
    Vous avez sans doute appris au lycée qu’un liquide qui devient gazeux absorbe de la chaleur (il faut chauffer l’eau pour la faire bouillir à la pression atmosphérique normale), et qu’à l’inverse un gaz qui se liquéfie fournit de la chaleur.
    Peut être vous a t’on dit aussi que la tranformation liquide gaz se fait à une température plus élevée si la pression augmente. ( sous 1 bar l’eau bout à 100 d°C et sous 100 bars à 300 d°C).
    Le problème est de forcer le fluide à absorber et à céder de la chaleur, donc à devenir liquide ou gaz aux bons endroits.

    Les fluides frigorigènes utilisés ont des propriétés physiques telles qu’ils s’évaporent à la pression atmosphérique à de faibles températures et sont liquides à pression élevée à des tepératures voisines de 20 d°C. Il faut en outre qu’ils aient des chaleurs de vaporisation et de liquéfaction élevées.
    Ces fluides dépendent du système utilisé, (des températures de service et des systèmes d’échange), et doivent être inoffensifs pour l’homme et pour l’environnement.
    Les produits utilisé sont surtout des carbures chlorés et fluorés, comme les fréons (le plus utilisé le R12 était un dichlorodifluorométhane CCl2F2).
    Certains de ces produits, qui détruisaient la couche d’ozone en haute atmosphère, ont été interdits, et une règlementation stricte définit maintenant l’utilisation des autres pour limiter toute fuite, notamment au chargement et déchargement et stockage du fluide.

    Le principe de la pompe à chaleur est résumé sur le schéma ci-dessous :

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/schemafonctionnementpompechaleur.jpg
    Le liquide frigorigène, amené à basse pression (souvent la pression atmosphérique 1 bar) par un détendeur, est à une température telle su’il doit être gazeux et il s’évapore donc dans un évaporateur, en empruntant de la chaleur à la source froide, le milieu extérieur (air, eau ou canalisations sous terre).
    Le gaz passe alors dans un compresseur qui le comprime à une pression élevée et le chauffe du fait de la compression.
    Le gaz à haute pression ne devrait plus être gazeux à cette température et donc il redevient liquide dans un “condenseur”, en cédant de la chaleur au circuit de chauffage.
    Le liquide à haute pression repasse alors par le détendeur qui le ramène à basse pression.
    Ce principe est le même pour un régrigérateur, un climatiseur ou une pompe à chaleur, seuls les circuits de chauffage et d’évaporation sont très différents, les températures et les pressions devant être adaptées à ceux-ci et au liquide frigorifique employé.

    Ce sont les lois de la thermodynamique qui régissent le fonctionnement d’une pompe à chaleur. Je ne pense pas que vous ayez vu en détail au lycée, les lois de Carnot et notamment la loi de Clausius sur l’entropie.
    Je vais donc uniquement vous donner les résultats, car ils sont très importants :
    On définit l'efficacité Eff. d'une pompe à chaleur comme le rapport de l'énergie “utile” Qchaud (la chaleur restituée à la source chaude) sur le travail W, énergie fournie au niveau du compresseur.
            Eff. =  Q (chaud) / W
    L'efficacité peut être inférieure à 1 s'il rend moins de chauffage qu'il n'en consomme en énergie. Généralement une bonne partie de l'énergie est restituée en chauffage si l'appareil est situé dans le volume chauffé. Un chauffage à résistance électrique simple a une efficacité de 1.
    La pompe à chaleur a un gros inconvénient inéluctable, quels que soient les progrès que l’on fera car c’est la loi de Clausius sur l’entropie qui en est la cause :
    L'efficacité d'une pompe à chaleur décroît avec l'écart de température entre les sources chaude et froide, ce qui limite considérablement leur utilisation.
               
Eff. =  Q (chaud) / W  ≤  Tchaud / (Tchaud - T froid)
Tchaud et Tfroid étant les températures des sources chaudes et froide, exprimées en degrés Kelvin ( d°K = d°C + 273, par exemple T = 300 d°K pour 27 d°C).

    De plus, cette efficacité ne concerne que la pompe elle même, mais on consomme aussi de l’énergie dans le système de circulation des fluides dans les circuits de chauffage et de captage.
    Donc le coefficient de performance COP de la pompe à chaleur est nettement inférieur à Eff.
    En outre, des contraintes techniques limitent les températures de fonctionnement : impossibilité d’utiliser de l'eau à moins de 0 °C, si on utilise de l’eau dans le circuit de la source froide; haute pression limitée par la résistance mécanique du circuit "haute pression" (source chaude); transfert effectif d'énergie à chaque source moindre que le transfert théorique (rendement, dimensionnement et encrassement des échangeurs).....

   
Demain nous verrons comment une pompe à chaleur peut être adaptée au chauffage d’une maison, les cas favorables et les cas où cela n’est pas rentable.

Mercredi 3 août 2011 à 8:25

Energie, nucléaire, économies

Je voudrais vous donner quelques précisions sur les sujets que j’ai abordés hier, pour vous montrer qu’il ne s’agit pas de rêves utopiques, mais de solutions possibles, dont le succès dépendra surtout des prix de revient obtenus, et donc de l’effet de série d’une grande diffusion.

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    L’utilisation de piles à combustible associée  à un moyen de production intermittent d'électricité, pour les besoins d’une ou de quelques familles n’est pas utopique : (des chiffres empruntés à “Pour la science”)
    Une famille vivant en France consomme en moyenne (hors chauffage qui triplerait cette consommation) entre 2 500 et 3 100 kilowattheures par an d'électricité. En utilisant un système à base de piles à combustible de 5 kilowatts d’un rendement électrique de 50 pour cent, il suffitde produire chaque jour 500 grammes d’hydrogène - à partir de 2,3 litres d'eau - pour assurer ces besoins énergétiques
    Un électrolyseur consommant environ 54 kilowattheures d'électricité par kilogramme de d’hydrogène produit, il faut un minimum de 27 kilowattheures produits chaque jour, par des panneaux solaires.
    En se basant sur les statistiques d'ensoleillement en France métropolitaine, il serait donc nécessaire d'installer environ 55 mètres carrés de panneaux solaires actuels en silicium polycristallin.
    Sans compter que la chaleur produite par l'électrolyse et le fonctionnement de la pile à combustible peut contribuer au chauffage de l'eau sanitaire et de l'habitation.
    Dans l'état actuel, on estime que le coût global - couvrant l'amortissement de l'investissement initial et les coûts de maintenance - de production d’hydrogène à partir de sources d'énergie photovoltaïque), seraient de dix euros par jour pour couvrir les besoins hors chauffage d'une famille moyenne française, contre environ un euro par jour actuellement avec une alimentation énergétique par l’électricité nucléaire, soit un facteur 10. Des progrès sont à faire pour aboutir à un facteur compris entre 3 et 5.
    D’où le nécessité impérieuse de diminuer les coûts, et aussi de réduire les consommations.

    La production d’hydrogène :

    Les électrolyseurs s’accommodent mal des variations de courant et donc des énergies renouvelables. Il faut donc étudier des solutions de remplacement
    L'électrolyse haute-température (entre 750 et 800 "C), consiste à utiliser Ia chaleur produite par une source externe,  telle la chaleur éliminée dans des tours de refroidissement de réacteurs nucléaires ou dans les futurs réacteurs de quatrième génération à haute température, vers 2040, pour activer la réaction d'électrolyse et atteindre ainsi des rendements de conversion élevés. On pourrait envisager par cette technique une production d’hydrogène en grande quantité pour des voitures électriques sans grosses batteries, utilisant des piles à combustible et de l’hydrogène. Deux centrales nucléaires permettraient de produire en France l'hydrogène pour l'ensemble des voitures.

    La solution la plus pratique pour la production d'hydrogène à partir d'une source d'énergie intermittente semble être l'électrolyseur à membrane échangeuse de protons dans lequel I'électrolyte est remplacé par une membrane polymère très mince (100 à 200 micromètres - soit l'épaisseur d'un cheveu), imperméable aux gaz et isolante vis-à-vis des électrons, qui conduit les protons, de l'électrode où ils sont produits (anode) vers celle où ils sont consommés (cathode). Fonctionnant entre la température ambiante et 80 d°C, avec une alimentation en eau pure et sur une large plage de courant, ces dispositifs allient compacité et forte réactivité aux brusques variations de courant.
    De telles membranes sont aussi utilisables dans les piles à combustible et permettent entre des puissances de 1 watt à 100 kw des rendements de l’ordre de 50 à 70%.
    On pense peu à peu aboutir à des piles réversibles qui pourraient soit fournir de l’hydrogène à partir de courant électrique, (dans les périodes de surproduction par rapport à la consommation), soit fournir du courant à partir d’hydrogène et d’oxygène, lors des absences de vent ou de soleil.

    Le problème des catalyseurs :

    Actuellement ils sont constitués de particules de platine, donc d’une part hors de prix et d’autre part les ressources de platine ne permettent pas d’envisager un usage à grande échelle, par exemple pour les automobiles;
    Une première solution vise à diminuer par dix la quantité de platine en améliorant sa dispersion.
    Une seconde solution consiste à le mélanger à d’autres métaux : cobalt, nickel, manganèse, fer.
    Mais il faut que cela n’entraîne ni une diminution des performances ni celle de la durée de vie des dispositifs.
    Une solution plus originale et plus prometteuse au plan des coûts est à l’étude notamment au Laboratoire des Métaux du CEA à Grenoble.
    Certains micro-organismes ont élaboré des systèmes enzimatiques efficaces pour catalyser les réactions qui ont lieu Ies électrolyseurs ou les piles à combustibles et n'utilisent  que des métaux abondants. Par exemple, pour réduire l'eau en hydrogène, les hydrogénases présentes de nombreuses bactéries ou micro-algues utilisent du nickel ou du fer.
    Les chimistes essaient de reproduire les propriétés des sites actifs de ces enzymes.
    Il y a là un espoir de produire des catalyseurs bon marché.

   
En définitive les piles à combustibles sont une solution porteuse d’avenir, en les associant à une production d’hydrogène, grâce à de l’électricité, issue de l’énergie nucléaire ou même renouvelable et intermittente. C’est un moyen relativement rentable de stocker de l’énergie électrique à petite échelle (maisons, immeuble).
    C’est donc une solution possible pour remplacer les énergies fossiles sans production de CO2 à l’horizon 2030 dans de nombreux domaines.
    Cependant il ne faut pas se faire d’illusion, le remplacement des énergies carbonées et de l’énergie nucléaire, s’il paraît possible d’ici trente ans, aboutira, au prix de progrès techniques considérables par rapport à la situation actuelle, à un coût du kwh trosi à quatre fois plus cher que le kwh nucléaire actuel, que ce coût soit directement payé  à la consommation ou indirectement par des subventions et donc nos impôts.
    Nous avons donc intérêt, n’en déplaise aux américains, à faire des économies d’énergie.

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lancien

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