POPULATION ET ENERGIE

Population Mondiale : 6.5 milliards en 2005, 8 milliards en 2025 - + 1.5% / an ( Europe 500M, Russie 250M, N-Amérique 300M, S-Amérique 700M, Asie 4.000M dont Chine 1.400M, Inde 1.200M, Afrique 900M, Océanie 50M)

Demande en Energie, Monde : 10.5 Gtep / an - +2.2% / an (en 2050 30 Gtep, 20 Gtep ou 15 Gtep selon qu'on réduit la consomm. pas du tout, un peu, beaucoup)

Demande en Energie, Monde : Pétrole 40%, Gaz 20%, Charbon 20% (en. Fossiles 80%); Hydraulique 2.2%, Nucléaire 6.7%, Renouvelables 11% (dont bois 10%)

Pays industrialisés (EUR, Japon, CEI) : 4.5 tep / hab*an (6000 W /hab, dont 1000W d'électricité).
Pays gaspilleurs (USA, Canada, Australie) : 9 tep /hab*an
Chine : 1 tep/hab*an, Inde 0.5 tep/hab*an, les autres << 0.5 tep)

Pic de production : Pétrole  ~2015, Gaz nat. ~2030, Charbon ~2050
Années de consommation au rythme actuel : Petrole 35, Gaz 55, Charbon 400, Uranium 40-100.

Effet de Serre (vapeur H2O, CO2, CH4 etc); sans, -18C, avec +15C

Concentration de CO2 : 180-280 ppmv depuis 160.000 ans, 385 ppmv aujourd'hui. Seuil de danger (arbitraire) : 450 ppmv.

Protocole de Kyoto : par rapport à 1990, -6.5% de CO2 en 2012 (-8% en EUR) , -20% en 2020, -50% en 2050

Rejets de Carbone par l'homme : déforestation 1.5 Gt/an, énergie fossile 5 Gt/an.
Absorbé naturellement : végétation 1.5 Gt/an, océan 2-3 Gt/an.
Excèdent (accumulé) : 2-3 Gt/an.
Cycle de vie : 100 ans.

Charbon : +3% / an ; 40% de l'électricité mondiale, mais 50% de l'électricité en USA, Australie, Allemagne, Danemark, Pologne, Russie; 66% de l'énergie 75% de l'électricité en Chine.

Charbon : +1 centrale/ semaine en Chine, 24 nouvelle centrale en Allemagne, 100 aux USA (2000 mines, 100.000 mineurs).

Charbon : produit 30 % de CO2 plus que le pétrole, le double du gaz naturel.
Séquestration du CO2 : piège a C… ?

Rendement d'une centrale électrique thermique, y c. nucléaire (1GWe) : ~ 33% (2/3 chaleur, 1/3 électricité)

Consommation d'énergie en FR :
Pétrole 48.7%, Gaz naturel 21.2%, Charbon 3.6%, Nucléaire (aux utilisateurs) 20.6%, En. Renouvelables et déchets 5.9%.

Utilisation : ~ 1/3 résidentiel, 1/3 transports, 1/3 industrie et agriculture.

ENERGIES RENOUVELABLES

Densité de puissance, MW / km2 :
Nucléaire : 6.000
Solaire photovoltaïque : 41 
Hydroélectrique :  10
Eolien : 8
Bois : 1.2

Intermittence (temps utile / an)
Nucléaire : 85 %
Solaire photovoltaïque : 12 %
Hydroélectrique :  38 %
Eolien : 25 %
Bois : 75 % (mais rendement de conversion 2 %)

EDF ( 68 GWe produits )
59 centrales nucléaires de 1 GWe (87 %)
23 GWe hydraulique (15 %)

ENERGIE SOLAIRE DIRECTE
Radiation solaire :  1350 W/m2 a haute altitude, 1000 W/m2 à midi aux tropiques, 100-200 W/m2 sur 24 h aux moyennes latitudes.

Photovoltaïque : rendement 10-15 % (10-15 W/m2), cout 600 € /m2.

Thermique < 100 C : rendement 50 % (50-70 W/m2), 2-20 m2 par habitation.

Centrales solaires à miroirs (basses latitudes) : 50 % de 200-350 W/m2, l'equivalent d'un baril de pétrole/m2 par an.

Emissions en 	France	Allemagne
CO2 / hab	6.7	10.5    t /an
CO2 / kWh	100	500     gr/kWh
Moyenne Europe
CO2 / kWh		400     gr/kWh

EN SOLAIRE INDIRECTE - EOLIENNES
Haut. et diam. d'hélice 40, 80 ou 120 m
H = 80m, Puissance max. 2 Mwe, puiss. moyenne 200-250 kW, cout 2 M € (3 M € en mer). [ rappel : 200 kW => 200 personnes ]
Surface au sol 8 ha ( 300x300 m2).
Vitesse du vent 15 à 90 km/h. Puissance très variable, par ex. 28 kW à 18 km/h, 750 kW à 55 km/h.
Electricité rachetée très chère par le soc. électriques nationales.

Décret du 8 juin 2001 : construction de 5000 éoliennes de 1 MW.
Puissance installée en FR : 1.3 GW (260 MW effectifs, sur 24 h). Implantation chaotique.
Directive européenne : 20% d’électricité produite par des sources renouvelables avant ?2012?  => 56.000 éoliennes ???

BOIS, FRANCE
16 Mha de forets, production annuelle de bois 2 m3/ha ( ou 10 t/ha ou 3.6 tep/ha ). [ 550 000 emplois pour 100 000 entreprises en milieu rural ].
La production peut au max. doubler.

GEOTHERMIE
Très faible profondeur => pompes à chaleur (sans avantage si l'électricité est produite par des centrales au gaz ou au charbon).
Moyenne profondeur ( ~1000  m, T ~ 80 C ) => chauffage urbain.
Profonde ( ~ 5000 m, T => 250 C) => Chauffage et électricité près des villes.
Requiert des sites favorables… Pas d'installations significatives en Europe.

HYDROELECTRIQUE
Monde : 10 % de l'énergie électrique, quelque % de l'énergie globale.
France : 15 %, difficile à augmenter.
Les projets dans le 3e monde sont extrêmement coûteux (distances, populations)

BIOCARBURANTS
Ethanol (alcool), des betteraves ou canne à sucre (3% de l'essence aux USA, 35% au Brésil).
Diesel (huile), du colza, mais, et autres.
Rendement => 6000 l/ha, 20-60% en termes d'énergie investie.

ENERGIE DE LA MER (Vagues, marées et courants)
Beaucoup d'idées, mais peu de percées. Le bons sites sont trop rares.

HYDROGENE 
Production mondiale importante, 500 Gm3 (50 Mtonnes) / an. Utilisé par l'industrie chimique (ammoniaque, fertilisants, hydrogénation…).
Obtenu du méthane CH4 à haute pression et température (950 oC, 25 bar).
Par électrolyse, 4-4 kWh/m3, (rendem. en énergie ~50%).
Avec des piles à combustible (rendem. 40 %, 2x le moteur à essence) la filière               électricité => hydrogène => électricité
a un rendement de ( 0.4 x 0.5 ) = 20%.  Cher et inefficace…

APPENDICE - UNITÉS PRATIQUES D'ÉNERGIE

Le kWh ( = 3.6 Mjoule ! ) est une unité trop petite, en dehors des besoins individuels - par exemple un chauffe-eau de 100 litres consomme ~6 kWh / nuit.
On utilise donc le :
	tep	tonne-équivalent-pétrole
ainsi que le	Mtep, Gtep   etc.
Et encore, le 	kW       ( en continu, donc 1 kW*1an)
Ainsi que le	MW, GW (en continu, donc essentiellement pour 1 an)

On a     	1 tep = 1.44 kW       (pouvoir calorifique)

Ainsi on peut dire que chaque habitant de France consomme :
4.5 tep/an    ou    6500 W (dont 1000 W d'électricité)

EMISSIONS DE CO2
Elles peuvent être mesurées en tonnes de CO2 / an ou en teC / an (tonnes équivalent carbone par an). Les masses atomiques étant  C = 12, O = 16, on aura 
1 teqC  3.7 tCO2