Catégorie : Réchauffement Climatique

                        Derrière les bla-bla écologiques des autorités centrales chinoises et les réalisations de prestige des riches Provinces côtières, il y a la dure réalité des Provinces reculées, du Centre ou de l’Ouest, plus grandes et plus peuplées que n’importe quel pays européen, et qui construisent à tout va, faute de ressources financières et technologiques, les vieux modèles de centrales électriques soviétiques des années 50. Alors Maximillien Haufhammer de Berkeley et Richard Carson de San Diego ont fait une étude Province par Province des émissions de CO2 des 30 entités de la Chine entre 1985 et 2004. Le résultat est un tableau de 588 observations. Alors que les estimations précédentes tablaient sur une croissance annuelle des émissions de 2.5 à 5%, leur travail analytique indique un résultat explosif de 11% de croissance annuelle des émissions de CO2 chinoises. En 2010 les émissions de CO2 dépasseront au minimum de 600 millions de tonnes celles de l’an 2000. Elles effaceront les pauvres 116 millions de tonnes économisées dans les pays ayant signé le protocole de Kyoto. La croissance des émissions de CO2 de la Chine en 10 ans sera supérieure à la totalité des émissions de l’Allemagne.

                                 Ce résultat est malheureusement cohérent avec la vitesse de croissance économique à "deux digits" de la Chine. Il illustre l’imbécillité du pouvoir central qui fait construire des panneaux solaires ou des éoliennes de pacotille, pour donner le change à l’Occident médusé, à un pays qui ne sait même pas construire des centrales électriques au charbon décentes pour accompagner sa croissance économique.

                         Le plus grave de cette histoire est que ces centrales pourries, nous les avons pour des décennies sur les bras.

                      L’arrivée massive de formes d’énergies au caractère aléatoire et imprévisible comme l’énergie éolienne ou solaire fait du stockage de l’énergie un objectif majeur de progrès pour assurer la pérennité de ces nouvelles formes d’énergies renouvelables. La gestion des réseaux électriques rendu de plus en plus complexe par une part croissante d’énergie éolienne en Europe, entraînant des phénomènes de congestion sur le réseau ou inversement des manques de puissance, fait appel à des systèmes de stockage d’énergies instantanément mobilisables. Parmi ces formes de stockages, plus ou moins décentralisés, on peut mentionner le pompage des eaux en amont d’un barrage alimentant une centrale, les projets de stockage adiabatique d’air comprimé dans des poches creusées dans les gisements de sel, les sels fondus associés au solaire par concentration, les stockages électrochimiques ou chimiques de type batteries et autres systèmes réversibles.

                            Mais, parmi toutes ces possibilités avec leurs avantages et leurs gros inconvénients, il existe aussi le stockage par volant d’inertie.

                          Jusqu’à peu de temps ce stockage relativement limité en puissance et en énergie était cantonné dans de petites applications d’unités de fourniture d’énergie locale (UPS) en secours de l’alimentation principale en compétition avec les systèmes batteries électrochimiques.

                         Mais depuis peu aux USA sont apparus des produits de plus grande puissance tels que le "Smart Energy 25" de Beacon Power qui développe une énergie de 25 kWh et une puissance de 100 kW. Il présente donc une autonomie à puissance délivrée proche du maximum de 15 minutes.  Un tel produit peut être mis en parallèle avec de dizaines de produits identiques pour générer autant de MW que de dizaines. Il va donc pouvoir réguler la puissance d’un réseau et améliorer la qualité de l’énergie fournie dans une sous-station fragilisée d’un réseau global. Un autre fournisseur américain, Wycon, travaille beaucoup dans les ports pour aider les grues à portiques qui transportent les conteneurs à fournir l’effort de levage qui conditionne la taille des moteurs thermiques installés.

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                            Ces nouveaux produits présentent des énergies massiques élevées de 80 Wh/kg qui leur permettent d’être aisément transportables. Leur rendement énergétique est de l’ordre de 85%, les pertes se produisant essentiellement dans la partie énergie de puissance associée. Leur réalisation qui repose sur un volant d’inertie en matériau composite tournant jusqu’à 22000 tours par minute, a été rendu possible par l’adoption de paliers magnétiques et la présence d’un vide poussé afin de minimiser les phénomènes de frottement.

                         L’utilisation de nouveaux matériaux toujours plus performants et les progrès à réaliser dans l’électronique de puissance permettent de penser que ces produits vont encore progresser en performances dans le futur.

Voir une présentation. (En américain de rêve)

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                                Iberdrola Renovables, la filiale "renouvelable" de l’électricien espagnol va lancer un test en vraie grandeur de génération de courant électrique à partir de bouées développées par la Société Ocean Power Technologies (OPT) du New-Jersey. Tout d’abord, une seule bouée de 40 kW va être mise à la mer à quatre kilomètres des côtes en Cantabre dans le Nord de l’Espagne. Après un mois de tests neuf autres bouées de 125kW seront immergées pour atteindre une puissance nominale totale de 1,29MW.

            D’après OPT ses bouées présenteraient un facteur de charge de 30 à 45%, contre 25% à 35% pour l’éolien offshore, le régime des vagues est très aisément prévisible et plus constant que celui du vent. La distance entre chaque bouée pouvant être de quelques dizaines de mètres la densité d’énergie retirée des vagues par unité de surface est mille fois plus importante que celle de l’énergie éolienne.

                  Tous ces arguments militent en faveur d’une prise en compte sérieuse de cette option en Europe, avant l’arrivée du déluge éolien annoncé. Rappelons que le pétrolier Total participe à hauteur de 10% (une bouée!) dans cet essai. Les vagues c’est du vent mais avec l’inertie des océans en plus.

Voir la video. (en américain)

                          En Avril 2007 le Gouvernement canadien avait annoncé le lancement de l’opération "Turning the corner" pour réduire les émissions de CO2 et autres gaz de 20% en 2020. En effet le Canada a fait exploser les objectifs de Kyoto avec des émissions en croissance de 25% par rapport à 1990 et supérieures de 33%  aux objectifs. Le Canada vient de préciser les actions qui vont être finalisées en 2009 pour entrer en application au premier Janvier 2010.

                      Quels sont les grands axes retenus?

1. Etablir un prix de marché du Carbone.
2. Mettre en place un marché des émissions de CO2, en incluant la valorisation des actions de réduction des émissions.
3. Fixer un objectif qui exigerait pour tout démarrage d’exploitation des sables bitumineux en 2012 de mettre en place la capture et le stockage du CO2.
4. Interdire toute usine au charbon sale à partir de 2012.

                        Mettre en place un dispositif de stockage et séquestration de CO2 (CCS) dès 2012 revient à repousser les nouvelles exploitations de sables bitumineux à bien plus tard, en effet cette technologie qui en est à ses premiers essais et qui n’est encore pas reconnue internationalement (Nations Unies) comme un procédé "écologique", n’a aucune chance d’être opérationnelle en 2012. Il va donc falloir trouver un compromis acceptable sur ce sujet en 2009. Mais on voit arriver le conflit d’intérêt entre objectif national et besoin mondial de pétrole. La mise en place ultérieure d’un CCS renchérira d’avantage encore le coût d’extraction des sables bitumineux. L’option de génération d’énergie d’origine nucléaire pourrait-être une option alternative plus réaliste et compétitive pour obtenir la vapeur d’eau nécessaire à l’extraction du bitume, sans émissions de CO2.

                                  Le directeur de l’ Energy Information Administration du Department of Energy US, Guy Caruso, a présenté hier devant la Commission de l’Energie et des Ressources Naturelles du Sénat américain ses prévisions 2008 à l’horizon 2030.

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Pour une population américaine qui va augmenter de 22% entre 2006 et 2030, la consommation d’énergie primaire, dans son scénario central, va croître de 19%. Il ressort de ces prévisions que les productions de biofuels n’atteindront pas les objectifs fixés par la loi (EISA 2007) et que le charbon en croissance de 34% fournira 54% de l’électricité des Etats Unis, en 2030. Il résulte de ces tendances lourdes un accroissement des émissions de CO2 de 16% entre 2006 et 2030 dans le ciel américain.

                    Bien sûr, ces chiffres qui actent tout simplement une volonté farouche de non changement du mode de vie américain dans les 20 ans à venir, vont faire du bruit dans les salons de Washington. Mais seule une prise de conscience globale américaine, animée par une nouvelle administration, pourra infléchir la trajectoire dangereuse sur laquelle le "tout fuel ethanol" imbécile a conduit ce pays.

                                Robert Dopp, de Quantum Sphère Energy, a réussi à obtenir de l’hydrogène par électrolyse d’une solution aqueuse de potasse avec d’excellents rendements énergétiques, sous une densité de courant allant jusqu’à 5A /cm2 pour une tension remarquablement faible de 1,59 Volts. Ce résultat a été obtenu en alliant une technologie: l’électrolyse en lit fluidisé qui permet de réaliser la réaction en 3D, à un catalyseur Ni/Fe de très grande surface spécifique appelé "nanocatalyseur". L’alliance des propriétés électrochimiques de ce catalyseur en poudre et de la technologie en lit fluidisé permet de réaliser un véritable saut technologique dans l’obtention d’hydrogène par électrolyse avec une consommation de 42 kWh par kg d’hydrogène.

(voir les publications de R.D. sur le sujet 2007 et 2006)

                  Mais pour juger de l’efficacité énergétique globale de la filière hydrogéne encore faut-il examiner chacune des étapes du processus de l’électrolyseur à la sortie de la pile à combustible.

           L’électrolyse de l’eau: la réaction est endothermique. A partir de l’enthalpie DeltaH il est possible de calculer le potentiel de chaleur nulle de la réaction électrochimique qui est égal à 1,48V à 25°C. Il est supérieur de 0,25V au potentiel d’équilibre de la réaction qui est de 1,23V. A partir de cette valeur de tension on retrouve aisément les rendements annoncés par Dopp en fonction des tensions d’électrolyse. Une valeur de rendement énergétique de 75% est obtenu avec une tension de 1,743V en effet 1,48/1,743=0,75. De la même façon on calcule un rendement de 93% avec une tension d’électrolyse en lit fluidisé de 1,59V.

              La Pile à combustible: C’est la réaction inverse de la réaction d’électrolyse qui se produit, elle est donc exothermique (surface jaune entre 1.23V et 1.48V) et se rajoute la chute ohmique à l’intérieur de la pile et de ses membranes permsélectives de séparation des réactions. Le rendement électrique d’une PAC est donc mauvais, un peu meilleur que celui d’un moteur à explosion à faible régime de courant et très mauvais en cas d’appel important de courant. Par exemple pour une tension de fonctionnement de la pile de 0,65V le rendement est de 0,65/1,48 = 44%.

              Prenons un exemple d’une électrolyse réalisée à 1,63V,sous forte agitation en lit fluidisé, l’hydrogène produit est récupéré et séparé des traces de solution de potasse, puis il est conditionné sous pression sous forme d’hydrure métallique par exemple, puis il est utilisé sur un véhicule pour alimenter une PAC. Examinons la cascade d’opérations avec les rendements de chacune: électrolyse 91%, fonctionnement de l’électrolyseur (pompes, régulations, vannes, etc.) 92%, collecte et séchage du gaz 98%, conditionnement exothermique sous pression 85%, rendement de la PAC 44%. A partir des tensions d’électrolyse 1,63V et de fonctonnement de la PAC à 0,65V le ratio 0.65/1.63 donne un rendement électrochimique de 40%, mais si on ajoute toutes les pertes associées le rendement tombe à 30%.

                 En conclusion: il faut fournir plus de trois fois plus d’énergie à l’électrolyseur qu’il n’en est récupéré à la sortie de la PAC à bord du véhicule. On le voit, le véhicule électrique à Hydrogène est destiné a une classe dirigeante riche et qui dispose d’énergie non polluante à volonté. Les hypothèses européennes de quasi généralisation à l’horizon 2050 sont des vues de l’esprit. Mais, me direz-vous, il y a 50 ans tout le monde ou presque admettait qu’en l’an 2000 on se déplacerait avec un hélicoptère personnel et portable. Le principal concurrent de la PAC est le moteur à explosion alimenté en hydrogène, il sera infiniment moins complexe à entretenir pour un rendement du même ordre.

                        Un groupe de travail, subventionné par les fonds européens, a pour mission de réfléchir aux possibilités d’application de l’Hydrogène dans les utilisations, dont le transport, qui font appel à des ressources énergétiques. Ce groupe qui s’intitule modestement "The HyWays consortium, Hydrogen Energy in Europ" est animé par une officine allemande la Ludwig-Bolköw-Systemtechnik (LBST). La France participe à ce travail avec le CEA qui bricole sur la PAC depuis des lustres et l’Institut Louis Pasteur. Ce groupe de réflexion vient de publier un pavé qui annonce qu’en 2030 entre 3% et 35% des véhicules fonctionneront à l’Hydrogène et qu’en 2050 ils seront entre 35% et 75% selon le scénario d’aide financière retenu et les difficultés rencontrées.

                        Que ça? Pourquoi pas!

                           Le syllogisme de base de ce travail est le suivant: "L’hydrogène est un vecteur d’énergie sans carbone, il peut-être produit de multiples façons, il peut être converti en énergie électrique et thermique avec un excellent rendement (??), en particulier dans une PAC,"…donc il faut développer la filière Hydrogène. Mais le lecteur ne trouvera pas dans ce papier d’étude sérieuse permettant de comparer l’hydrogène à d’autres vecteurs d’énergies et répondant aux questions simples suivantes:

1. Quels sont les autres vecteurs d’énergie: électricité, autres gaz, liquides. Avantages et inconvénients,
2. L’inconvénient d’un vecteur sous forme  gazeuse est dès aujourd’hui un handicap. Par exemple, le GNL est à 54$ le baril et l’essence à 107$/baril, un rapport de un à deux. Pourquoi n’y a-t-il pas de voiture roulant au Gaz Naturel? Pourquoi l’Hydrogène défierait-il cette contrainte? Faut-il trouver un substitut liquide à l’hydrogène?
3. Quels sont les procédés de production d’hydrogène, quels sont les rendements? Combien fait perdre d’énergie chacune des filières de production en allant de la source d’énergie primaire au gaz comprimé en conteneur? Pourra-t-on s’offrir ce gaspillage?
4. Le rendement électrique d’une PAC à H2 est de l’ordre de 45%, que peut-on faire de la chaleur importante qu’elle dégage sur un véhicule?
5. Quel est le prix final du kWh? Ce prix ne sera-t-il pas un obstacle rédhibitoire à une application de masse? Si oui, quels seraient les marchés accessibles (Pays riches, voitures de prestige)?

                   Mais non, on suppose le problème résolu et on construit une fable, à laquelle même les enfants européens ne croient plus.

                   L’Europe, aux dernières nouvelles, va déboquer 940 millions d’euros pour cette filière. Un peu plus de deux euros par Européen, pour voir, … comme au poker.

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                         Un bon pneu était un pneu inusable. Les choses changent, un bon pneu est devenu un pneu durable et économe en carburant. C’est ce qu’a bien compris le Marketing de Michelin qui depuis 1992 a vendu 570 millions de pneus à faible résistance au roulement. La publicité de Michelin affirme que ces ventes ont permis de réduire les émissions de CO2 de plus de 25 millions de tonnes. Ce sont les déformations des pneumatiques qui au contact de la route, durant les diverses phases de roulage, d’accélération, de freinage, de virage, transforment l’énergie en chaleur dans la gomme des roues du véhicule. Ces pertes d’énergies peuvent atteindre 20% de la consommation pour un véhicule de tourisme et même 30% pour un poids lourd.

                               Michelin a fait de la réduction de la résistance au roulement de ses produits un de ses axes stratégiques de recherches et d’améliorations.

                            La MARC (Michelin Americas Research Company) a donc engagé un grand programme de recherche de 6,8 millions de dollars sur le sujet. Elle sous traitera pour 1,8 millions de dollars la partie  Recherche amont du projet à l’Université de Clemson en Caroline du Sud qui dispose d’un Centre Mondial de Recherche Automobile. L’objectif de ce projet est de développer de nouvelles gammes de pneus à très faible résistance au roulement en mettant en cause les procédés, les matériaux et le design des pneus à l’aide d’outils de modélisation et de simulation.

                              Ces nouveaux produits seront particulièrement indispensables aux futurs véhicules électriques qui doivent faire la chasse à toutes les pertes d’énergie, au profit de l’autonomie du véhicule.

                         Autodata a publié les ventes US de voitures hybrides par type dans le courant du mois de Janvier 2008. Il ressort de ces chiffres que les ventes de voitures hybrides de Toyota représentent 83% des ventes des plus de 22000 véhicules vendus. La Prius avec 11379 exemplaires se taille la part du lion des ventes, soit plus de la moitié.

                           Ces chiffres malgré les annonces multiples de divers constructeurs permettent de mesurer l’avance technique et marketing que possède Toyota dans le domaine. Juste retour des choses, après des années de galère de ce constructeur, tant décrié par ses homologues qui juraient des Grands Dieux que le concept d’hybride n’avait aucun avenir. Des visionnaires que ces Renault et Peugeot bien de chez nous!

                                   Le moteur diesel fonctionne à plus haute température que le moteur à explosion, il présente donc un facteur entropique Q/T plus faible et donc un meilleur rendement énergétique. Son adoption pour les véhicules est un moyen de moins consommer de carburant et de ce fait de moins générer de CO2. Les  voitures neuves vendues en Europe possèdent de plus en plus un moteur de type diesel. Cette proportion d’après l’ACEA atteint 53,6% dans l’Europe des 15. Les Belges et les Français sont les plus addicts au diesel en Europe, avec une proportion de voitures vendues de 77 et 74% respectivement. Les anglo saxons sont à la traîne,( Grande-Bretagne 40%, Irlande 27%) et les Pays-Bas sont à 28%

                         Il est à noter le fort rattrapage de la Suède qui est passée en deux ans de 10% à 35% de voitures diesel vendues  et surtout le bond de la Norvège qui en quelques années à atteint le taux de la France. Pour la Suéde ce changement de choix de motorisation s’explique par l’abandon par le gouvernement suédois d’une taxe annuelle de 6000 couronnes pour les voitures diesel équipées d’un filtre à particules à partir du 1/01/2008.

                        Comme toujours, notons le retard de nos amis Suisses, dont la croissance lente dans la diesélisation nous rappelle qu’il n’y a pas le feu au Lac.

                        Cette évolution vers des motorisations de rendements améliorés devrait se poursuivre, les changements rapides de la Norvège et de la Suède montrent même que la désaffection envers les modèles à moteur à explosion classique peut être très rapide. Il suffit qu’un constructeur important modifie son approche commerciale ou que la législation favorise les moteurs énergétiquement économiques.

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