Catégorie : Réchauffement Climatique

  La seule voie réaliste qui permet de réduire RAPIDEMENT les émissions de CO₂ dans le monde consiste à arrêter les centrales électriques au charbon, les reconvertir éventuellement à la biomasse ou les remplacer par un cocktail d'énergies électriques à base de nucléaire, d'énergies renouvelables et de centrales au gaz naturel à cycle combiné. Toutes les autres options qui concernent le transport ou l'isolement des foyers sont des plus louables, mais elles présentent un inconvénient majeur: leur mise en place, nécessitant la rénovation à grands frais d'un parc existant, est TRES LENTE. Dans une Europe soi-disant à la pointe de la lutte contre le réchauffement climatique, seule à ma connaissance la Grande-Bretagne a élaboré un projet de plan de démantèlement de ses centrales au charbon (LIRE). L'Europe parle beaucoup, mais agit peu dans le domaine, sur le modèle de l'Allemagne, grande émettrice de CO₂ et d'idéologies écologiques.

   La province canadienne de l'Ontario qui manage le plus grand producteur d'électricité de ce beau pays, avec 70% de part de marché, l'Ontario Power Generation (OPG), vient de décider d'anticiper de quatre ans son plan de fermeture de quatre générateurs d'électricité alimentés au charbon et représentant une puissance de 2000 MW. Ils seront fermés en 2010. Alors, ce seront, dit le communiqué du Ministère de l'Energie, 40% de la capacité de génération au charbon qui auront été supprimés depuis 2003. L'objectif ultime est de stopper ou de reconvertir les 11 générateurs encore en activité et de réduire globalement ainsi les émissions annuelles de la Province de 30 millions de tonnes de CO₂.

   Les citoyens européens attendent que la Commission initie l'élaboration d'un plan équivalent avec les pays membres. Après tout Copenhague pourrait également demander à chacun des pays participants d'élaborer ce type de plan d'urgence.

LIRE le communiqué du Ministère de l'Energie de l'Ontario.

Le 4 Septembre 2009

                   Sans que les pauvres éoliennes ni les rares modules solaires n'y soient pour grand chose, l'EIA nous informe que les émissions de CO2 américaines devraient se trouver réduites d'environ 5% en 2009 par rapport à l'année précédente. Ce sont près de 300 millions de tonnes de CO2 qui ne seront pas largués dans l'Azur cette année, sur un total prévu à 5,5 milliards de tonnes. Pour cela deux raisons principales:

1. la baisse des consommations de produits pétroliers: kérosène, fuel et autres fractions lourdes qui participeront pour une réduction de près de 100 millions de tonnes de CO2,
2. la forte baisse des consommations de charbon dans la génération d'électricité en raison de la faiblesse des appels de courants et de la concurrence du gaz naturel dont les prix se sont effondrés. Marginalement la chute des productions d'acier participe également à cette baisse des consommations de coke et de charbon. Le résultat est une baisse des émissions de CO2 de 170 millions de tonnes.

                 La consommation de charbon aux Etats-Unis est essentiellement utilisée dans la génération d'énergie électrique avec une pointe de consommation durant l'été pour alimenter les générateurs d'air conditionné (FIG.II).

               Les distributeurs d'électricité qui doivent souvent respecter des plafonds d'émissions de CO2 par MWh commercialisé, font de plus en plus appel aux énergies renouvelables mais surtout aux centrales à gaz. De ce fait la moindre croissance de consommation de charbon, puis sa décroissance est un processus qui a débuté depuis deux ans environ aux Etats-Unis (FIG.III). La baisse des consommations au premier trimestre 2009 mesure l'ampleur de la crise économique en ce début d'année.

Le 12 Août 2009

–

                      Pendant les blablas préparatoires de la réunion de Copenhague sur le réchauffement climatique, la vie continue et certaines nations élaborent de fastueux projets pour brûler toujours plus de charbon. C'est le cas du Sud-africain Eskom qui après avoir abandonné son projet de centrale nucléaire trop dispendieux, envisage de construire une troisième centrale électrique au charbon de 4800 MW. Les antinucs vont pouvoir se réjouir de la bonne nouvelle, cela va générer dans les 4 millions de tonnes de CO2 de plus par an (1 TWh = 1 million de tonnes de CO2).

                      De son côté la Corée du Sud, pour on ne sait quelle obscure raison, veut se lancer dans un projet de type Fischer-Tropsch qui produirait annuellement à partir de charbon, dès 2018, dans les 200 mille tonnes par an de produits chimiques et 6,3 millions de barils d'essence. Dans ce cadre là, le grand groupe de métallurgie coréen Posco s'associerait à SK Energy pour industrialiser une unité de Syngas (CO + H2) qui permettrait de s'affranchir de l'importation de GNL.

                     Le japonais J-Power vient d'annoncer qu'il allait démarrer la production d'électricité avec sa deuxième tranche au charbon de 600 MW de la centrale d'Isogo, près de Yokohama.

                      Enfin, côté chinois, le ralentissement dans la production d'électricité n'était que provisoire. Shenhua le premier producteur de charbon en Chine annonce que ses ventes de Juin, à 22 millions de tonnes, sont en augmentation de 17%. Les petites mines concurrentes, repartent toutes rapidement en production, en prévision d'une forte demande.

                     Quoiqu'on en dise, malgré la crise, les émissions de CO2 ont vraiment de beaux jours devant elles. Les cours du charbon sur le port australien de Newcastle se sont stabilisés au dessus de 70 $ la tonne, assurant ainsi une bonne rentabilité aux opérations d'extraction charbonnière.

Le 25 Juillet 2009

    Dans le domaine de l'énergie il est parfois difficile d'éviter les pièges tendus par de rusés professionnels qui vous parlent de façon abusive de "Clean Coal" (charbon propre?) ou de Captage et Séquestration de CO2 (CCS) mais sans très bien préciser la part de ce captage qui bien sûr, par omission, est supposé total par le lecteur et qui n'est en fait, pour l'instant, qu'une boucle de test en parallèle avec le flux principal d'émissions de gaz et qui ne capte que 50% à 80% du CO2 de cette dérivation minoritaire. Miroirs aux alouettes bien compréhensibles de la part de professionnels dont c'est le métier de vendre du charbon ou des installations qui l'utilisent et qui devinent de mauvais jours à venir pour leur job.

   Alors pour éviter ces pièges de propagande, que l'on nomme pudiquement communication, il est nécessaire de revenir à des données de bases très simples qui permettent de faire la part des choses entre slogan et réalité physique.

    La combustion complète du charbon peut se résumer pour l'essentiel à la réaction de formation du CO2:

C + O2 ——> CO2 . Cette réaction génère 9,1 kWh d'énergie thermique par kilogramme de Carbone, nous dit la thermodynamique. Mais si l'on veut focaliser la question sur les émissions de CO2 on constate, en divisant cette valeur par le ratio des masses moléculaires CO2/C =3.67, que cette réaction produit 2,48 MWh de chaleur par tonne de CO2 émise. Les centrales au charbon modernes, avec des températures d'eau supercritiques supérieures à 566°C arrivent à présenter des rendements énergétiques de 40% à 45%, ce qui conduit à des émissions de CO2 de l'ordre de 900kg à une tonne de CO2 par MWh électrique produit (FIG., courbe rouge).

  Pour augmenter les rendements des centrales au charbon, il est nécessaire d'adopter un procédé plus complexe: l'IGCC qui au préalable va utiliser le charbon pour produire de l'hydrogène (gazéification intégrée) et ce gaz va alimenter une turbine à haute température et une chaudière dans un cycle combiné. Il est possible ainsi d'espérer des rendements énergétiques supérieurs à 50%. Les rejets vont alors tendre vers les 700 kg de CO2 par MWh. On s'aperçoit ainsi que les procédés dits "Clean Coal" qui essaient de descendre le long de la courbe rouge ne sont pas si propres qu'on voudrait le faire croire. Il reste alors à vendre le captage et la séquestration en option qui au niveau du mélange CO2 + H2 viendra un jour capter une partie du CO2. Mais il faudra utiliser de l'énergie pour actionner cette boucle de captage et de séquestration, ce qui fera chuter les rendements globaux par tonne de charbon. Le procédé présentera donc un coût additionnel financier et énergétique. Les progrès sur cette courbe rouge seront donc longs et fastidieux.

La combustion complète du gaz naturel composé essentiellement de méthane peut s'écrire:

CH4 + 2 O2 ——-> CO2 + 2 H2O dont l'enthalpie de réaction est de 9,95 kWh par m3 de gaz méthane et donc de gaz CO2. En masse de CO2, cette réaction libère donc 5,065 MWh thermiques par tonne de CO2 produite.  La combustion du gaz naturel produit DEUX FOIS PLUS D'ENERGIE que celle du Carbone par tonne de CO2 émise, nous dit la thermodynamique. Deux centrales présentant des rendements énergétiques identiques, l'une au gaz, l'autre au charbon, cette dernière émettra deux fois plus de CO2 que la première.

   Il y a là un avantage décisif pour l'utilisation du gaz naturel comme combustible dans les centrales électriques à flamme, si l'humanité veut limiter ses émissions de GHG. Mais le gaz possède également la propriété de pouvoir alimenter des turbines à très hautes températures. Elles peuvent atteindre les 1600°C à l'entrée des gaz dans la chambre de combustion et les japonais ont un programme de travail sur des matériaux qui permettraient d'atteindre les 1700°C. Des rendements supérieurs à 60% sont déjà annoncés pour les produits en cours de développement par MHI (Série J). Siemens, GE et Alstom présentent également des équipements de la classe 60% de rendement. Ces centrales à gaz de nouvelle génération ne vont donc rejeter que dans les 330 kg de CO2 par MWh, avec un objectif à quelques années d'atteindre les 300kg.

  Il apparaît ainsi, grâce à ces calculs très simples, que l'acte écologique le plus censé, celui qui devrait être programmé dans tous les pays du monde où sont mises en oeuvre de vieilles centrales au charbon, serait d'élaborer des plans pluriannuels pour approvisionner du gaz naturel et remplacer ces centrales les plus vétustes par des centrales à gaz à cycle combiné du dernier cri. Les émissions de CO2 en suivant la flèche bleue de la FIGURE seraient réduites par trois ou quatre selon la vétusté de l'installation à détruire. Tel est l'enjeu. En France, EDF est en train de réaliser une opération de ce genre en remplaçant des centrales au fioul par des centrales à gaz à la centrale thermique de Martigues. Elles seront opérationnelles en 2012. Mais bien d'autres "tromblons" des anciens Charbonnages de France, à Gardanne ou ailleurs mériteraient une telle transformation. La centrale EDF de Cordemais entre Nantes et Saint Nazaire, la plus polluante de France, mériterait elle aussi que soit envisagé un tel rétrofit.

  Les réserves de gaz dans le monde qui profitent de développements récents lés à l'accroissement des prix l'énergie, sont en croissance. Elles ont atteint 185 mille milliards de m3 à la fin de 2008 nous informe BP. Les Etats-Unis sont devenus le premier producteur mondial devant la Russie, l'Iran possède d'immenses ressources inexploitées qu'elle partage, en large partie, avec son voisin le Qatar. Les continents Nord et Sud américains, le Moyen-Orient, l'Australie, l'Asie du Sud Est, l'Afrique et l'Europe possèdent d'importantes réserves de gaz naturel qui alimenteraient sans problème de nouvelles centrales.

    Le charbon et les divers lignites sont les ressources énergétiques les plus polluantes, elles sont trop largement utilisées dans le monde. Je ne sais quelle catastrophe écologique il faudra attendre pour que les Politiques décident, enfin, d'élaborer un plan mondial d'énergie sans charbon. Dans tous les débats écologiques sur les problèmes d'efficacité énergétique, un paramètre essentiel est régulièrement oublié, c'est la vitesse de transformation indispensable qui ne peut pas être atteinte avec les seules actions sur les applications (transport, efficacité énergétique domestique, chimie, etc.). Cette vitesse de réduction des émissions des GHG ne sera atteinte qu'en programmant des actions d'envergures sur la génération de l'énergie électrique et en mobilisant sans attendre le nucléaire, le gaz naturel et l'hydraulique.

   La France devrait élaborer un plan de démantèlement de toutes ses centrales au charbon et demander à ses homologues européennes d'en faire autant. La Grande-Bretagne semble avoir esquissé un tel plan, cependant son échéance à 2030 semble bien lointaine et assez floue (LIRE). Le réchauffement de la planète risque de ne pas attendre.

Le 20 Juillet 2009.

–

                   Un sondage réalisé par KRC Research, auprès de 300 dirigeants (Senior Executive) d'entreprises de production américaines au mois de Juin 2009 révèle qu'une bonne majorité d'entre eux est opposée à la mise en place d'un dispositif de cotation et d'échanges de droits d'émissions de CO2 aux Etats-Unis (FIG.). Cette position du management de ces industries permet de prévoir que la loi Waxman-Markey qui détermine la mise en place de ce dispositif de Cap & Trade et qui a franchi de justesse le barrage de la Chambre des Représentants, va rencontrer bien des oppositions au Sénat beaucoup plus républicain.

              Personnellement, je pense que confier à la spéculation un large pan de la politique écologique d'un grand pays comme les Etats-Unis est une très grande bêtise. Les errements spéculatifs des cotations européennes des droits d'émissions de CO2 me confortent dans cette opinion (LIRE). Un système de perception ou d'échange de droits d'émissions, piloté par l'Administration, avec un échéancier sur 10 à 20 ans de progression du prix de la tonne de CO2, donnerait aux industriels qui veulent investir, une visibilité et une base INDISPENSABLES pour optimiser et planifier leurs investissements à long terme.

              Mais il faut bien alimenter les profits de  JP Morgan Chase et autres Goldman Sachs, même et surtout si l'on se nomme Obama. Le consommateur américain paiera!

LIRE  un papier tout récent et fort instructif sur l'hostilité nette d'un sénateur démocrate du Nord Dakota au projet Obama de Cap & Trade.

Le 18 Juillet 2009

                La France, imprégnée de colbertisme centralisateur, a toujours posé ses problèmes de besoins en énergie électrique de façon centralisée et globale. Cette démarche a permis à notre pays de s'équiper d'un parc de centrales nucléaires qui assure aujourd'hui plus de 81% de la génération électrique de notre pays, selon RTE. D'autre part, une partie non négligeable de l'énergie électrique, à hauteur de 12%, provient des centrales hydroélectriques de montagne ou au fil de l'eau, les 7% restants sont essentiellement assurés par des centrales à flamme au charbon héritées des anciens Charbonnages de France ou du vieux parc rénové d'EDF. L'ensemble manque de flexibilité et de réactivité ce qui oblige notre pays, globalement exportateur d'énergie électrique, d'importer en moyenne, aux environs de 1700 MW de puissance électrique fortement carbonée en provenance d'Allemagne, pour assurer les appels de pointes de courant ou les baisses inopinées de production nationale. Il est donc indispensable que le réseau français, trop rigide, gagne en souplesse dans sa génération de puissance électrique et par la même occasion, qu'il mette au rancard ses vieilles centrales au charbon. Cet appoint de réactivité peut être obtenu par des centrales au gaz naturel à cycle combiné couplées à quelques ressources renouvelables éoliennes ou photovoltaïques en nombre limité. Les réalisations en cours de centrales au gaz naturel à cycle combiné par EDF ou par Powéo sont donc une excellente chose pour notre pays.

                 Mais il est une autre façon de poser le problème de ce vaste réseau qu'est le maillage de génération, de distribution et de consommation d'électricité. C'est un ensemble qui n'est pas du tout centralisé et dans lequel chaque cellule de consommation élémentaire, la maison ou l'appartement, peut jouer un rôle important sur la consommation et l'appel de puissance. Notre pays dénombre 27 millions de foyers et 31 millions de logements environ, la différence représentant les résidences secondaires ou inhabitées. De nombreuses équipes de réflexion dans le monde, qui préparent l'avenir considèrent qu'un foyer peut être doté, grâce aux technologies modernes en pleine révolution, de capacités de stockage et de production d'énergie électrique. La maison ou l'appartement pourra alors optimiser sa ressource énergétique: c'est le concept du réseau d'énergie à la demande (on-demand energy network).

             Je vous propose, pour illustrer ce concept, de faire un petit exercice chiffré concernant la France métropolitaine.

            Notre pays consomme quotidiennement (hors grande industrie) entre 750 GWh au mois d'Août et 1400 GWh l'hiver d'énergie electrique nous informe RTE. Cela représente donc en moyenne entre 28 et 52 kWh par foyer. Nous allons supposer qu'un certain nombre de foyers vont s'équiper d'un moyen de stockage d'électricité (batterie) pour pouvoir assurer 10% d'autonomie de leur consommation hivernale, soit 5 kWh en moyenne. En d'autres termes ces maisons ou appartements pourront en moyenne se déconnecter totalement du réseau durant une ou deux heures par jour l'hiver et près de deux à quatre heures l'été. Si l'on suppose 20% environ des foyers français disposant de ce stockage (dans les 5,4 millions) cela représente une capacité de stockage quotidienne de 27 GWh mobilisable aux heures de pointe. Il faut comparer cette valeur à celle de l'énergie pompée en heures creuses dans les barrages de montagne qui est de 19 GWh par jour en moyenne.

             Cet exemple simple et bien sûr trop approximatif, montre qu'une capacité de stockage d'énergie électrique raisonnable dans un nombre limité de foyers peut conduire à un accroissement important de la flexibilité de la demande du réseau. Ce report de pointes de puissance se concrétise par une moindre sollicitation du réseau et une moindre utilisation de moyens d'appoint de production hautement polluants.

             Bien entendu il faut associer à cette capacité de stockage un système de génération photovoltaïque et à la présence éventuelle d'un véhicule électrique qui comportera une batterie d'au moins 16 kWh.

             La maison ou l'appartement ou l'immeuble se comporte alors, à la fois comme un consommateur, un générateur et un stockeur d'énergie électrique. Il peut élaborer, en dialogue avec le réseau, sa propre stratégie de génération de courant en fonction de la météo, de stockage de complément en heure creuse, d'effacement en heure de pointe en fonction de la saison, de consommation du véhicule électrique et prendre en compte l'absence des habitants durant une plus ou moins longue période, etc., c'est l'énergie à la demande.

          La mise en place d'un tel système complexe hautement décentralisé doit être élaborée au niveau national, par la publication de normes et de règlements, la mise en place d'une politique tarifaire incitative et le lancement d'un grand projet industriel et commercial associant les acteurs du marché de l'énergie électrique (distributeurs, industries de l'électrotechnique et des batteries). La France dispose de toutes les compétences intellectuelles et industrielles pour mener à bien un tel projet sur plusieurs décennies.

Les enjeux sont simples, ils peuvent se résumer ainsi:

• rendre les plus constants possible les appels de courant à l'échelle de la journée,
• s'affranchir des importations de courant en provenance d'Allemagne,
• participer au démantèlement des centrales au charbon en Europe,
• devenir un gros exportateur d'énergie électrique décarbonée en Europe,
• assurer les besoins d'énergies pour les futurs véhicules électriques (15 GWh/jour par million de véhicules)
• réduire la facture énergétique et les taxes carbone de chaque citoyen.

Le 16 Juillet 2009

–

                    L'industrie électronique pour opérer des actions de nettoyages de supports de Silicium durant des opérations de type etching, dépots en phase vapeur par plasma (PECVD), implants d'ions et tests divers utilise des solvants perfluorés qui possèdent les qualités de non inflammabilité, d'inertie chimique, de propriétés diélectriques, de résistance électrique et de tenue en température qui permettent à ces fluides de porter les composants en cours d'élaboration à des températures de plus en plus élevées qui peuvent dépasser les 200°C. Les solvants classiques de types amine perfluorée (FC-3283) ou de types polyéther perfluorés (HT-135) présentent un potentiel de réchauffement global (GWP) pouvant être de plusieurs milliers de fois supérieur à celui du CO2. Afin de maîtriser les émissions de ces solvants organiques perfluorés le CARB californien a décrété une "Semiconductor Perfluorocarbon Emissions Reduction Strategy" qui va entrer en application au 1er Janvier 2010. Ces mesures stipulent que les utilisateurs de ces solvants doivent déclarer les quantités achetées par types et par fournisseurs et doivent décrire leur mode d'utilisation dans les ateliers de production, machine par machine.

                 Ce genre de contrainte va obliger les industries des semi-conducteurs à mieux maîtriser l'utilisation de ces solvants et à prévenir les fuites et autres évaporations. Depuis quelques années les chimistes élaborant ces solvants complexes (3M sous la marque NOVEC et Solvay Solexis sous la marque Galden) présentent des produits qui respectent la couche d'ozone et présentent des durées de vie réduites dans l'atmosphère ce qui permet de réduire par 100 le GWP des solvants. Ces chimiste proposent en particulier des hydrofluoropolyéthers, (HFPE), présentant dans la formule complexe un groupement -OCH3 ou -OC2H5 ou -OCF2H non fluoré ou partiellement fluoré qui permet d'accélérer la vitesse de dégradation du produit dans l'atmosphère.

                 Encore un exemple de greenbusiness qui a été préparé il y a dix ans par plusieurs années de recherches et de développement, d'une chimie complexe. En effet, l'industrie des composants électroniques sur wafers de silicium ou de carbure de silicium a de belles décennies devant elle. Elle utilisera des solvants perfluorés dont les propriétés d'absorption du rayonnement infrarouge intrinsèques aux liaisons C-F seront toujours importantes. La mise en place d'un contrôle des conditions d'utilisations et la mise à disposition de solvants à durée limitée dans l'atmosphère (4 ans pour le HFE 7100 de 3M par exemple) permettront de diviser par 100 ou par 1000 les effets nocifs de ces produits sur l'environnement pour les productions californiennes.

                  Il restera à transposer ces pratiques vers les productions taïwanaises ou chinoises, ce qui sera une autre paire de manches. Il faudra faire appel à une discipline encore naissante, l'écologie-politique. Elle sera  faite de diplomatie, de persuasion, de mesures des sources de pollution par satellites, de transferts de technologies et de connaissances précises des problèmes. La transposition des pratiques écologiquement les plus avancées aux pays en développement sera le grand problème écologique de ce siècle. Les futures rencontres de Copenhague du mois de Décembre vont en donner un premier aperçu.

LIRE une présentation 3M sur les hydrofluoroéthers.

CONSULTER les fiches des divers produits de Solvay Solexis.

Le 12 Juillet 2009.

–