Deuxième cours d’écologie énergétique: toujours parler énergie, bannir les puissances!

                        Les chasseurs de primes du greenbusiness manipulent essentiellement deux unités les millions d’euros (ou de dollars) et les puissances en MW de leurs installations. Un exemple schématique est donné par le rapport trimestriel récemment paru, d’EDF EN qui caractérise son parc énergétique par une somme de puissances installées de toutes origines (FIG.I), addition de carottes et de navets pour un pot-au-feu boursier. Pourtant un vendeur d’énergie comme EDF EN sait bien que la performance de ses installations va dépendre de leur puissance et du temps moyen de fonctionnement sur une période. Entre une éolienne au coeur de l’Allemagne qui va fonctionner en moyenne à 18% de sa puissance nominale (1600 heures/an) et la même éolienne en Mer du Nord qui va produire 3500 heures par an il est simple de comprendre de d’additionner des puissances n’a aucun sens. Cette différence du simple au double entre l’ensoleillement à Berlin ou à Hanovre et celui à Séville ou Cordoue est aussi vrai pour le photovoltaïque. Ajouter des puissances n’a aucun sens, les comparer entre elles non plus si la durée de fonctionnement moyenne annuelle n’est pas précisée. Il est donc évident qu’il faut arrêtrer de parler de puissances et comparer les énergies produites durant une période de temps de chacun des systèmes de génération. Sur une année la division de ces énergies par 8760 heures permettra d’accéder à des puissances moyennées des systèmes étudiés.

FIG.I – copie d’une partie du communiqué trimestriel d’EDF EN (T1 2009)

             Un exemple significatif de l’intérêt de ces comparaisons peut-être présenté: la comparaison de la production d’énergie par hectare  contenue dans l’alcool de biomasse avec celle de l’électricité photovoltaïque produite sur la même surface au sol, mais sous des climats différents. L’un et l’autre sont des vecteurs d’énergie susceptibles de propulser un véhicule, ils sont donc qualitativement à des niveaux comparables.

TAB.II- Comparaison des énergies par hectare obtenues par l’éthanol issu de la biomasse ou par le processus photovoltaïque:

               Un champ d’un hectare de maïs dans l’Iowa, le coeur de la corn-belt permet à la raffinerie du coin de produire 4200 litres d’éthanol par an, soit un peu plus de 11 litres d’alcool par jour. Heureusement le paysan et la distillerie n’ont pas que la vente de l’éthanol comme ressource, il y a aussi les tourteaux de maïs pour l’alimentation du bétail, certains vont même jusqu’à produire de l’huile de maïs et, en prime, il ne faut pas oublier les subventions des gouvernements aux biocarburants. L’énergie produite sous forme d’éthanol à 25000 kWh par hectare et par an est donc très faible (TAB.II). Les biocarburants de deuxième génération qui porteraient les productions à 10 mille litres d’alcool par hectare et par an amélioreront ce bilan à 60 mille kWh par hectare et par an. Mais on le voit le rendement de conversion de la puissance de rayonnement solaire qui est en moyenne (nuits comprises) de 341,5W/m² est très faible, de l’ordre de 1 à 2 pour mille, quand le processus est arrivé à l’éthanol.

                Cette faiblesse des rendements de la biomasse à l’hectare explique les débats sans fin des écolos mondains sur la nuisance agricole qu’ils apportent. Il faut en effet d’immenses surfaces cultivées pour arriver à produire les 34 milliards de litres d’éthanol qui sont consommés annuellement aux USA…et, cerise sur le gateau, l’administration Obama veut multiplier par 4 cette consommation à l’horizon 2022.

                Remarque: avec une production moyenne de 3500 litres d’éthanol à l’hectare ce sont donc plus de 90 mille km2 de champs de maïs qui sont exploités aujourd’hui aux Etats-Unis pour produire du fuel éthanol, sur un total planté en maïs de 344 mille km² en 2009. Plus des 2/3 de la surface de la France (FIG.III, 175 boisseaux/acre = 11 tonnes/hectare).

FIG.III- les rendements de production de maïs sont très hétérogènes sur le territoire américain, la moyenne, à 153 boisseaux/acre en 2008, croît de deux boisseaux par an depuis 25 ans

                  En comparaison la conversion photovoltaïque du rayonnement solaire directement en électricité apparaît comme un miracle d’efficacité énergétique. Ici (TAB.II) a été choisi un exemple de 1800 heures d’ensoleillement (la moitié sud de l’Espagne ou un très large quart sud-ouest des Etats-Unis) et une emprise au sol des modules solaires de 80% avec deux taux de conversion: l’un courant de 10%, l’autre un peu plus évolué de 18%. Les énergies électriques fournies par le photovoltaïque de 1,5 à 2,5 GWh par an et par hectare sont 50 à 100 fois supérieures à celles de l’alcool de maïs. On voit ici toute la chance qu’ont les contrées trop chaudes pour que le maïs ne pousse pas.

                  Ces quelques chiffres montrent que le futur du véhicule électrique sera privilégié par l’équation énergétique, surtout si sont prises en compte les multiples possibilités de localisation et de morcellement de la ressource solaire. Une voiture électrique pourra être rechargée par des panneaux solaires situés sur le lieu de travail, au Supermarché, sur un parking municipal, au domicile, dans une station-service en mode rapide. Ces possibilités et les besoins de capitaux rendent farfelue l’hypothèse de remplacement de la batterie déchargées par son homologue chargée, bien trop précieuse pour attendre le chaland sur des étagères.

                  Bien sûr d’autres paramètres viendront dans le futur arbitrer le match entre électricité et biocarburants qui cohabiteront. Mais le couplage photovoltaïque-voiture électrique à de beaux jours ensoleillés devant lui, avec d’immenses possibilités de progrès.

Remarque: un abri solaire de 8m² sous lequel serait garé le véhicule, équipé de modules avec des rendements de conversion de 20% (200W/m²) pourra recharger une batterie de 16kWh au régime de C/10  (1,6 kW) et assurer une recharge quasi complète en 8 heures de stationnement. Cela donnera un rayon d’action au véhicule de plus de 120 km, soit plus de 240 km aller et retour au boulot dans la journée. L’aller le matin est du courant de nuit pas cher, le retour est assuré par du courant gratos, s’il a fait beau bien sûr. Quand aux Supermarchés la recharge photovoltaïque sur le parking sera un produit d’appel et d’image écolo indispensable pour attirer les consommateurs de produits bios. Préparez-vous donc mes amis à voir des panneaux photovoltaïques un peu partout, dans un futur pas si lointain que cela.

Le 11 Mai 2009.

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