Avez-vous peur des changements climatiques ? Pas assez ! Première partie; l’inertie thermique

 

Un des problèmes du GIEC est sa faiblesse en communication; le manque d’impact de ses messages permet aux politiciens de remettre les actions nécessaires à plus tard. Bien sûr les scientifiques ont un devoir de réserve et des intervenants de tous les milieux doivent être entendus, même ceux qui sont mandatés pour critiquer ou nier de façon arbitraire.

 

L’inertie thermique

Parler publiquement d’inertie thermique n’est pas simple car peu de gens savent de quoi il s’agit au départ.

Tous les corps de l’univers échange de l’énergie, continuellement. L’inertie thermique c’est la capacité d’un corp de résister aux changements dans cet échange; plus je suis lourd par rapport à mon environnement, moins celui-ci à d’influence sur moi; plus je suis isolé, moins les échanges de chaleur sont importants.

À l’échelle de notre planète, les échange de chaleur se font par rayonnement. Plus un corp est chaud, plus il émet de rayonnement, l’équilibre est atteint quand la chaleur reçu égale la chaleur perdu.

Notre planère reçois du soleil environ 500 watts de chaleur par mètre carré et elle en émet aussi environ 500 en rayonnement vers le vide astral. Actuellement, l’effet de serre naturel est dopé par nos émissions de CO_2, ce qui fait qu’il y a un déséquilibre d’environ 1 watt par mètre carré. Pour vous donner une image, imaginez une plinthe électrique de 1000 watts qui fonctionne pendant une heure, c’est le surplus de chaleur que chaque mètre carré de la terre reçoit à chaque 1000 heures.

Comme la terre reçois plus de chaleur qu’elle n’en émet, sa température monte lentement, ce qui lui permet au final d’émettre plus de rayonnement et ultimement d’atteindre une nouvelle température d’équilibre. C’est ici que l’inertie thermique intervient.

Pour absorber ce watt par mètre carré, la terre peut compter sur les 4/5 de sa surface qui sont des océans ayant souvent quelques kilomètres de profond. Cette masse d’eau colossale emmagasine de la chaleur encore et encore, et elle va le faire jusqu’à ce que la terre aie une température suffisante pour émettre un watt de plus par m².

Donc, si demain matin nous stabilisons le niveau de GES à son niveau actuel (Je sais c’est impossible, nous émettons présentement le double de GES que ce que la nature peut absorber.) la température continuerait de monter pendant ?? Une, deux, dix années?

Bien sûr, à chaque jour le niveau de GES augmente un petit peu, donc à chaque fois que la terre augmente sa température pour rechercher un équilibre thermique, un nouveau surplus de GES diminue notre capacité de rayonnement, et la température doit encore monter un peu plus pour atteindre un équilibre.

 

1.5 ⁰C, 2 ⁰C, 3 ⁰C  ?

En combinant le niveau de GES actuel, la pérennité du CO2 et l’inertie thermique de la terre, il est probable que nous ayons déjà franchi de façon irréversible la barre des 1.5 ⁰C, même si au thermomètre cela n’arrivera que dans quelques années.

Le GIEC affirme que si les engagements des accords de Paris sont tenus, (et ce ne sera pas le cas,) la terre sera à + 3 ⁰C à la fin du siècle. Je pense que c’est un malheureusement un strict minimum.

 

 

 

On parle de nous chez PME-MTL.

 https://pmemtl.com/blogue/les-eoliennes-d-energie-wind-do-bien-plus-que-du-vent

Le gouvernement du Québec soutient Énergie Wind-Do

Saint-Léonard, le 29 novembre 2019

Le gouvernement du Québec accorde une aide financière à Énergie Wind-Do Inc. pour le développement d’éoliennes de taille intermédiaire opérant en réseau optimisé. Ce projet, d’un coût d’environ 500 milles dollars permettra la réalisation des prototypes et des têtes de série dans leur nouvel atelier de St. Léonard.

De vastes marchés sont accessibles aux éoliennes de taille intermédiaire pouvant démontrer des avantages compétitifs et une efficacité comparable à celle des éoliennes géantes. Énergie Wind-Do est sur le point de relever ce défi, c’est pourquoi le Ministère de l’Économie et de l’Innovation du Québec accorde une aide financière à Énergie Wind-Do dans le cadre du programme Innovation pour le développement de leurs éoliennes. L’aide financière de 150 milles dollars supportera le développement des éoliennes en utilisant des produits d’engineering modernes. 

Les éoliennes de taille intermédiaire d’Énergie Wind-Do opèrent en petits réseaux, ce qui présente des avantages compétitifs déterminants par rapport aux éoliennes géantes car elles peuvent s’adapter très exactement aux besoins de ses clients.

Les éoliennes de Wind-Do auront généralement 20 mètres de haut, ce qui élimine les problèmes de nuisances visuelle et sonore, elles peuvent ainsi être installées plus près des utilisateurs. Ces parcs d’éoliennes peuvent opérer là où les éoliennes géantes sont inappropriées, notamment dans certains sites situés dans le Grand Nord, hors des réseaux électriques. Les éoliennes d’Énergie Wind-Do sont conçues pour être abordables. Le succès commercial des éoliennes de taille intermédiaire de Wind-Do est fondé sur la rentabilité que ses clients et utilisateurs pourront atteindre dans leur secteur respectif. « À terme, nos systèmes pourraient réduire de moitié le coût de production de l’électricité sur les sites hors réseaux. Ainsi, nous estimons que les 250 communautés situées hors réseaux au Canada représentent un marché potentiel de plusieurs milliards de dollars pour Wind-Do » affirme François Gagnon, président d’Énergie Wind-Do.

Les diverses étapes de développement de l’éolienne seront complétées à l’été 2020. D’ici là, Énergie Wind-Do visera à mettre en place une vitrine technologique et à signer plusieurs ententes avec des clients potentiels et des distributeurs, tant au Canada que sur les marchés d’exportation.

Source:

Pierre Dumas

Directeur développement des affaires

Énergie Wind-Do inc.

514-656 8016

NOTRE PLAN NORD

Le Concept : 

Les villes, villages et communautés situés hors réseau utilisent le diesel pour produire leur électricité et pour chauffer. En zones nordiques, les panneaux solaires ne sont pas efficaces et presque toutes les communautés sont trop petites y pour établir des fermes d’éoliennes géantes. Il s’agit d’un marché parfait pour nos réseaux d’éoliennes de taille intermédiaire et nos systèmes d’entreposage d’énergie.

L’opportunité : 

 Il y a au Canada plus de 250 communautés situées à l’extérieur des réseaux d’énergie nationaux et qui ont une puissance installée de plus de 500 Mégawatts. Leur électricité et leur chauffage proviennent essentiellement du diesel, une ressource très coûteuse qui émet des GES et divers types de pollution.
 Ces marchés représentent un potentiel de vente de plus de 2G$ pour nos produits et des ventes annuelles de 1.5 TWh pour nos clients producteurs d’électricité, sans compter le chauffage.

Les communautés hors réseau du Canada

Les avantages:

 Les sites éloignés ont tous des problèmes logistiques importants. Pour installer des éoliennes géantes, il faut non seulement transporter des composantes immenses, comme les pales, mais  aussi des équipements d’installation qui sont hors normes. Nos éoliennes de taille intermédiaire se livrent en conteneurs standards et les équipements d’installation requis sont couramment disponibles et utilisés.

 Les communautés hors réseau sont très variées, elles comprennent entre 50 et quelques milliers d’individus et leurs capacité électrique varie de 50 KW à quelques mégawatts. Nos systèmes sont parfaitement modulables aux besoins de chaque communauté et ils peuvent être ajustés chaque fois que cela est requis. Nos systèmes de chauffage / entreposage de la chaleur peuvent même être déployés individuellement au niveau des bâtiments. 

 Pour les communautés nordiques, l’énergie solaire est inappropriée, l’ensoleillement hivernal étant une fraction de celui de l’été alors que les besoins en énergie sont jusqu’à trois fois plus important. Inversement, le vent contient deux fois plus d’énergie en hiver.

 La disponibilité d’une énergie économique et abondante favorisera le développement économique et social des communautés éloignées, entre autres en permettant des cultures agricoles et animales.

Notre technologie : 

 Nos éoliennes de taille intermédiaire ont une capacité de 20 KW. Celles-ci travaillent en réseau de 100 à quelques milliers de KW. Il est donc possible d’installer une capacité de 700 KW dans un village et d’augmenter celle-ci à 800-900 KW par la suite.

 Nos systèmes d’entreposage de chaleur permettent une accumulation très décentralisée et peuvent produire plusieurs jours de chauffage sans recharge.

 Le cycle de vapeur lié à la production d’électricité de nos systèmes GSG est très efficace car il n’y a pas de perte liée à la combustion. En plus d’un rendement électrique supérieur à 60%, l’énergie de condensation peut être utilisée pour chauffer une installation plus importante, comme une serre ou un édifice municipal.

 Le tout sans émission de GES et de polluants.

Les performances économiques du système:

 Plus le village est petit et éloigné, plus les coûts d’électricité et de chauffage sont élevés; généralement au-dessus de 25 ¢/KW, et parfois même avoisinant le dollar. Il en va de même avec le coût de production de l’électricité de nos éoliennes qui sera multiplié par deux, et peut-être par cinq dans certain cas, par rapport à un système équivalent situé au sud du Québec.

 Nous aurons donc de l’électricité éolienne à un coût variant entre 4 et 10 ¢/KWh, pour une économie de base minimum de 20 ¢/KWh.

 L’entreposage de chaleur proposera aussi des économies significatives. De façon générale, nous ajoutons 2 à 5 ¢/KWh au coût de l’électricité.

 La production d’électricité via un cycle de vapeur ajoutera entre 5 et 10 ¢/KWh pour environ 35% de la demande électrique.

 Un opérateur électrique gérant l’approvisionnement de plusieurs villages hors réseau pourra réclamer des crédits carbones pour la réduction de ses émissions de GES. Avec un objectif canadien de 50 $/t, l’économie minimum serait de 4,5 ¢/KWh, soit l’annulation complète du coût de production de l’électricité dans bien des cas.

Énergie éolienne, la prochaine étape

Malgré une évolution rapide des prix de l’énergie solaire photovoltaïque, les nouvelles installations d’énergie éolienne demeurent la source d’électricité propre la plus économique disponible. Avec des coûts de production (hors subventions) variant entre 33 et 77 $/MWh, l’éolien est même très souvent la plus économique de toutes les sources d’électricité.

Deux problèmes demeurent :

1- L’intermittence du vent et de la production d’électricité.

2- Beaucoup d’autres sources d’émissions de gaz à effet de serre sont peu accessibles aux énergies propres. ( Le transport aérien ou maritime, la production de ciment…) Par mis celles-ci, il y a le chauffage des maisons et immeubles qui est très majoritairement produit par combustion (gaz, mazout, bois…)

Avec une énergie éolienne très économique, ces deux problèmes peuvent être traités ensembles.

Historiquement, toute l’énergie produite par les éoliennes doit être vendue à prix élevé pour assurer la rentabilité d’une ferme. Ce modèle d’affaire est représenté par le premier graphique de l’image jointe où nous avons un parc éolien qui livre de l’électricité au réseau avec un rendement de 30 à 40% de sa pleine capacité. Si le coût de production de l’électricité est de 40 $/MWh, un prix de vente de 50$ est probable.

Dans le deuxième graphique, nous réduisons la puissance de la connexion au réseau de façon à ne livrer que 75% de l’électricité produite. Par exemple, un parc éolien qui a une puissance de 100 MW aurait une connexion de 40 à 50 MW avec le réseau, de cette façon le rendement offert serait de 50 à 70%. Il y a trois avantages importants pour le réseau :

     1- Une connexion de 50 MW est moins chère à installer, et le taux d’utilisation de celle-ci est doublé, donc une réduction importante du coût d’interconnexion par MWh.

     2- La densité de l’électricité offerte est plus élevée, le besoin de services auxiliaire est grandement réduit, ainsi que les coûts associés.

     3- Une densité d’électricité propre plus importante permettra aux opérateurs de réseau d’atteindre plus facilement leurs objectifs de réduction de GES.

Divers modèles d’affaire peuvent être associés à ce profil de production d’électricité.

a)    Si la partie supérieure de la production d’électricité (en vert) n’est pas utilisée, le coût de production de l’électricité vendu au réseau passe de 40 à 53 $/MWh, et le prix de vente doit être de 66.67 $/MWh. Il faut donc que l’opérateur électrique accorde une valeur de plus de 16.67 $/MWh aux trois avantages cités plus hauts. 

b)   Une partie de l’électricité produite en surplus pourrait être entreposé dans des batteries et revendu au réseau aux heures de pointes. L’électricité pourrait par exemple être offerte au réseau à 75 $/MWh aux heures de pointes et à 60$ le reste de la journée. Une alternative intéressante pour l’opérateur électrique qui aurait une disponibilité de 70 à 90% aux heures de pointes.  La valeur de l’électricité entreposée présenterait un modèle d’affaire rentable pour l’utilisation de batteries.

c)    Une autre solution serait de valoriser localement l’électricité qui n’est pas livré au réseau. La façon la plus simple d’utiliser localement ces pointes d’énergie, ce serait de les transformer en chaleur. 

Nous pouvons décider que la valeur de l’électricité transformée en chaleur est de 20 $/MWh, ce qui permettrait, avec un système d’entreposage de la chaleur efficace, d’offrir du chauffage à 30 $/MWh, un prix compétitif. Si ce chauffage remplace un système au gaz, un crédit carbone de 10 $/TCO2 produirait une réduction de coût de 6 $/MWh, et un crédit de 50 $/ TCO2 conduirait à un coût de chauffage nul.

En donnant une valeur de 20 $/MWh au surplus d’électricité, nous réduisons de moitié l’augmentation de coût de l’électricité livré au réseau. Le coût passe à 47 $/MWh et le prix de vente à 58$. Une solution gagnant/gagnant.

Pour atteindre, et éventuellement dépasser nos objectifs de réduction de GES, une surcapacité de production d’électricité éolienne doit être réalisée, ce qui devrait conduire à une diversification de l’utilisation de l’énergie propre.

Dans l’éolien, la réduction des coûts n’est pas terminée. Nos objectifs dans la lutte contre les changements climatiques demeurent réalisables et l’éolien y sera pour beaucoup.

Changements climatiques, villages dévitalisés, insécurité alimentaire, migration… Pour une solution intégrée

Une synergie de solutions

Parfois, divers problèmes sont indirectement liés, comprendre leurs interrelations ouvre la porte à des solutions globales.

Wind-Do propose des solutions d’énergie éoliennes très décentralisées. La production d’électricité étant assumée par des cultivateurs, des petites entreprises ou des coopératives locales, les profits qui y sont associés sont utilisés localement, ce qui favorise le développement de d’autres activités économiques.

Le mode opératoire des fermes d’éoliennes de Wind-Do diffère des autres sources d’électricité; en particulier, un certain surplus d’énergie qui ne peut pas être vendu au réseau est produit. Cette énergie est gratuite et elle peut entre autre être utilisée pour chauffer une serre de culture. Cette production est difficilement rentable dans les zones tempérées ou froides à cause des coûts de l’énergie requise, nous corrigeons ce problème.

La production agricole en serre améliore la sécurité alimentaire, crée des emploies locaux, réduit l’importation et les émissions de carbone associées au transport des denrées.

 C’est ce que nous appelons une synergie de solutions.

Voyez les détails ici:

http://wind-do.com/web/PDF/2015/Une_synergie_de_solutions.pdf

Wind-Do team at work.

Last week, the Wind-Do team  proceeded with a  trial of our new improved test turbine. A sunny day with less wind than expected, but enough to generate useful results.

One of the characteristics of our design is the use of small parts that can be produced by hundreds of suppliers. Here you have a close-up view of our prototype blade.

The real blade will be about 50 cm (24 inches) long, compared with this prototype which is 25 cm. This size allows the mass production of plastic blades, thus our blade cost will be much less per kilowatt produced compared to the kilowatt cost of blades for giant wind turbines. As demonstrated, installation and maintenance will require no specialized tools or skills, which will allow the participation and ownership by local groups and individuals.

More data on these tests will follow.

Pour réduire les émissions de gaz à effet de serres il faut compter, et cesser de confondre énergie propre et énergie renouvelable.

 Tout le monde accepte que pour combattre les changements climatiques il faille réduire nos émissions de gaz à effet de serre. Les lobbyistes ont compris cette tendance et tous incluent une touche verte dans le déploiement de leurs images corporatives, souvent pour tenter de s’approprier des subventions et crédits carbones alloués aux énergies propres. Avec le temps, certaines faussetés ont été acceptées par tous, et même reprises et appuyées par des organismes voués à la lutte contre les changements climatiques.

Partons de la base, le cycle naturel du carbone.

Même si les processus chimiques impliqués sont extraordinairement complexes et variés, le principe de base est simple : Le monde végétal absorbe le CO2 de l’atmosphère et l’utilise comme une composante de sa croissance. Cette biomasse est ensuite utilisée par tous les éléments de l’écosystème, qui au final retournent une grande partie du carbone capturé dans l’atmosphère.

Une portion significative du carbone capté par le monde végétal est aussi fixé au sol et éventuellement fossilisé. C’est à partir de la combustion de ce carbone fossilisé que notre société moderne c’est construite, brisant ainsi en moins d’un siècle un équilibre biologique bâti sur des millénaires.

Le constat est simple : Les diverses combustions de carbone pour produire de l’énergie relâchent toutes du CO2 dans l’atmosphère. Que ce soit du carbone capté il y a 6 mois par des plantes, il y a 50 ans par des arbres, ou autrement il y a des millions d’années, le résultat est le même.

Donc les bio-carburant ne sont pas carboneutre?

C’est ici qu’il faut compter avec précaution. Dire qu’un bio-carburant est carboneutre parce que le carbone a été capté il y a 6 mois est un sophisme, mais certain bio-carburant pourraient effectivement être carboneutre.

Notez que les exemples qui suivent sont totalement fictifs et ne servent qu’à imager les calculs requis.

Considérons diverses hypothèses de capture du carbone par unité de surface, par exemple un kilomètre carré :

-        Une forêt mature pourrait capter 300 tonnes de carbone par an,[i] une grande partie du carbone est réutilisée dans l’écosystème, et une partie est capturée de façon définitive pour éventuellement être fossilisé, disons 10 %, ou 30 tonnes.

-        Un champ de culture A capte 130 tonnes de carbone par an.

-        Un champ de culture B capte 100 tonnes de carbone par an.

-        Un champ de culture C capte 70 tonnes de carbone par an.

-        Un terrain semi-désertique D capte 10 tonnes de carbone par an.

Première constatation, déboiser une forêt pour cultiver des plantes destinées aux bio-carburants ne sera jamais une stratégie gagnante par rapport aux émissions de GES. C’est encore plus évident si le déboisement se fait par brûlage, les milliers de tonnes de CO2 envoyés dans l’atmosphère ne seront jamais compensées.

Supposons que le champ de culture B représente une exploitation agricole moyenne. Le produit (fruits, graines…) est utilisé pour l’alimentation, et le reste est retourné à la terre. La biodiversité étant plus limité qu’en forêt, une proportion plus importante des résidus restent fixés au sol, disons de 15 à 20 tonnes par an.[ii] Si l’exploitation agricole se fait à partir d’énergie fossile (C’est presque toujours le cas) l’utilisation d’énergie produira 5  à 15 tonnes de CO2 par an. Nous avons donc à priori une exploitation agricole au minimum carboneutre.

Supposons maintenant que les fruits de ces même champs de culture soient destinés à la production de bio-carburant. Même si la culture est carboneutre, le produit doit être transformé pour devenir du carburant, et si le produit est du diesel, sa combustion produit autant de GES que le même carburant provenant de source fossile. Ce bio-diesel doit donc payer la même taxe carbone que le diesel standard puisque son bilan carbone est identique.[iii]

Si la transformation de la biomasse se fait par le biais d’énergie propre, cette portion pourrait être sujette à des crédits carbones, au même titre que du pétrole brut qui serait distillé via de l’énergie propre.

Si les plantes utilisées pour la production de biocarburant capture beaucoup plus de carbone, disons comme le champ de l’exemple A. Il est alors logique de penser qu’il y aura une quantité plus importante de carbone qui sera fixé au sol de façon permanente. Nous passons alors à une capture de 19 à 26 tonnes par an, une amélioration de 4 à 6 tonnes. Si la transformation de la biomasse utilise une énergie qui produit 2 tonnes de CO2, et que le bio carburant résultant en produit 10 à 15, nous avons un bilan global d’émission plus faible que celui d’un carburant d’origine fossile. Une certaine quantité de crédits carbones seraient applicables. Avec des plantes très productives et une transformation utilisant de l’énergie propre, le carburant pourrait même être carboneutre.

Inversement, si les plantes utilisées pour produire du carburant capturent moins de CO2 qu’une exploitation agricole moyenne, disons comme notre exemple C, le bilan carbone devient très mauvais, et une surtaxe devrait être appliquée au produit final.

Le cas des biocarburant de deuxième génération doit être analysé avec une grille de calcul similaire. L’avantage premier de cette méthode est une production agricole qui n’est pas en compétition avec la production alimentaire, seul les résidus étant utilisés pour produire les biocarburants. Le second avantage notable, c’est qu’il y a possibilité d’une plus grande capture de carbone car beaucoup moins de biomasse est retournée à la terre.

Les inconvénients sont par contre de tailles : - Les résidus étant moins riches en énergie potentielle, une beaucoup plus grande quantité de matière première doit être asséchée et distillée pour produire les biocarburants. Ceci implique donc beaucoup plus d’énergie de transformation. – Comme peu de biomasse est retournée à la terre, le besoin de fertilisant est sensiblement augmenté, avec la consommation d’énergie qui doit y être associé. – Les besoins en énergie requise pour la transformation rendront très tentante la production de chaleur par combustion des résidus secs produits. Ce carbone résiduel est très stable et peut être retourné à la terre sans contribuer à la production de GES, mais sa combustion annulerait toute chance d’un bilan carbone utile.

Est-il nécessaire d’ajouter que la production de chaleur par combustion du bois ou des résidus agricoles séchés n’est pas carboneutre, et encore moins la production de carburant à partir de déchets.

Un biocarburant carbo-négatif est il possible?

Il est possible d’augmenter de façon dramatique la capture de carbone. Il faut simplement transformer une terre aride, comme notre modèle D, en un lieu de culture productif, voire intensif. Pour que cette action soit nettement carbo-négative, il faut que l’énergie utilisée soit sans émission de GES, quelques exemples :

-        Une zone désertique est irriguée via du pompage éolien.

-        Des serres de culture sont implantées en milieu nordique, le chauffage requis est solaire.

-        Des serres de culture en 3D fonctionnant principalement à partir de la chaleur et des surplus (la nuit) d’électricité des centrales nucléaires.

Quelles activités devraient profiter des crédits carbones :

-        La production de biocarburant est utile pour les pays ayant peu de ressources naturelles, mais son utilisation doit être taxée au même niveau que celui des énergies fossiles équivalentes. Par contre, tout ce qui améliore la capture du carbone en amont doit être supporté par des crédits, en particulier les serres de culture nordique et 3D qui favorisent aussi la sécurité alimentaire et la culture de proximité.[iv]

-        La production de ciment émet des quantités importantes de CO2 et doit être taxée en conséquence, mais inversement, les constructions en bois assurent une séquestration carbone efficace et devraient recevoir des crédits dans ce sens.

-        Il ne faut pas confondre énergie propre et énergie sans émission de GES. Le gaz naturel est mille fois plus propre que le charbon et il doit être favorisé partout où c’est possible, mais si on calcule les fuites furtives de méthane, il ne comporte aucun avantage par rapport aux émissions de GES.

-        Inversement, l’énergie nucléaire ne peut pas être considérée comme propre par rapport aux embarrassants déchets qu’elle produit, mais n’en déplaise aux écologistes, elle est sans émission de GES et devrait être supportée massivement par des crédits carbones.

-        L’automobile électrique doit être supportée par des crédits là où l’électricité et propre, mais pas lorsque celle-ci provient du charbon ou du gaz.

-        Dans beaucoup de cas, la co-génération produit des réductions significatives de GES qui justifient des crédits carbones importants.[v]

Finalement, le plus important c’est de bien compter.[vi]

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[i] Entre une forêt boréale et l’Amazonie, le captage de carbone peut varier d’un facteur de dix pour un. Tous ces chiffres sont fictifs.

[ii] Une autre partie des résidus restera au sol pour une période prolongé, mais non permanente. Si ces résidus perdurent le temps de quelques récoltes, il y a une capture de carbone cumulative qui peut rendre l’exploitation agricole plus carbo-négative.

[iii] Un gouvernement peut choisir de subventionner les bio-carburants dans un contexte d’autonomie énergétique, mais il ne doit pas utiliser la taxe carbone pour soutenir cette politique.

[iv] Les importantes sécheresses qui frappent actuellement la Californie, et précédemment le centre des États Unis, sont des avertissements à ne pas négliger.

[v] Voir un article sur ce sujet : http://www.wind-can-do-it.blogspot.ca/2014/06/reduire-les-emissions-de-gaz-effet-de.html

[vi] Cette discussion demeure très théorique. Pour qu’une taxe carbone ait une influence significative sur le réchauffement global, il ne faut pas émettre des droits, mais bien taxer 100% des émissions à la source. Cela n’arrivera pas à brève échéance.

Réduire les émissions de gaz à effet de serre en utilisant l’énergie gratuite (1e partie)

Il y a beaucoup de formes d’énergies gratuites et l’on doit débuter en mentionnant qu’il y a toujours un coût relié aux installations requises pour l’utiliser. Le vent et le soleil sont des bons exemples, bien qu’ils soient gratuits, leurs utilisations ne sont toujours pas compétitives avec les énergies fossiles.

La co-génération

Il est connu que la combustion pour produire de l’énergie électrique est inefficace. De façon générale, la combustion d’une unité d’énergie (fossile ou bio) produit un tiers d’énergie mécanique et deux tiers de chaleur perdu, qui devient gratuite si elle est récupérée.

La co-génération n’est pas une invention récente, mais les économies associés à l’utilisation de la chaleur perdu ne justifient généralement pas le coût des installations requises. Aujourd’hui la donne est légèrement différente car il faut tenir compte des émissions de gaz à effet de serre.

Je dis à dessin ‘légèrement différente’ car même si l’intention est noble, il n’y aura pas d’évolution dans cette direction sans un modèle économique viable (lire profitable) pour les investisseurs.

Le problème de base est similaire à celui des énergies renouvelables. Le marché énergétique actuel est centralisé et contrôlé par des multinationales qui s’assurent de maintenir leurs quasi-monopoles pour faire croître leurs profits. Dans ce contexte, une centrale thermique de 500MW qui voudrait faire de la co-génération devrait diffuser sa chaleur résiduelle sur quelques centaines de milliers de logements, ce qui est peu réaliste.

J’ai déjà mentionné dans un article précédent que le besoin d’une forte décentralisation de la production d’énergies renouvelables allait conduire à une plus grande démocratisation de la production d’énergie. Cela demeure vrai pour la co-génération.


L’autonomie énergétique d’un grand bâtiment

Considérez la figure jointe. Un immeuble de grande taille installe une génératrice électrique fonctionnant au gaz, celle-ci est suffisamment puissante pour couvrir la demande électrique du bâtiment.

Les gaz d’échappements de la génératrice, très chaud, sont expulsés dans un réservoir thermique qui, dans le cas d’un immeuble en hauteur, aurait la taille d’une cage d’ascenseur. Ce réservoir sera le lieu d’une grande quantité d’échanges de chaleur qui ne seront pas nécessairement synchrones avec la production d’électricité. Nous fabriquerons donc une aire d’écoulement intérieur importante emballée dans une épaisse structure de béton qui elle sera bien isolée, le but étant de maintenir une température interne de l’ordre de 200 degrés centigrade avec une bonne inertie thermique.

Nous introduisons des échangeurs de chaleur ‘A’ dans notre réservoir thermique pour chauffer le bâtiment à demande. Notons qu’il ne s’agit pas de thermopompe, le mécanisme requis est donc minimal. Nous avons aussi des échangeurs ‘B’ qui assurent le chauffage de l’eau, et des échangeurs ‘C’ qui utilisent la chaleur pour climatiser l’immeuble en été. Ce dernier procédé est peu efficace, mais rentable si la chaleur utilisé est gratuite.

Le bilan économique

Au départ, la valeur de l’électricité produite n’est pas associée au prix d’achat de l’électricité par le réseau, mais au prix de vente aux consommateurs. Il y aura donc un gain de 3 à 10 c/KWh, dépendamment du marché local, qui justifiera généralement l’ensemble du coût des installations. Si nous acceptons que la totalité du système est amorti par la production d’électricité, le bilan économique est simple : Le chauffage, l’eau chaude et la climatisation sont gratuits. Cette très importante réduction des coûts d’opérations (ou augmentation des revenus) pourrait aller jusqu’à doubler la valeur marchande de certains immeubles commerciaux!

Le bilan carbone

Dans un contexte où l’électricité locale est propre (hydroélectricité ou nucléaire), une augmentation de l’efficacité des échanges de chaleur pourrait signifier une réduction de l’empreinte carbone du chauffage de 10 à 15%. Dans un environnement où l’électricité est d’origine fossile, le bâtiment propose alors une réduction d’émission de GES de 50 à 60%.

La bi-énergie

Puisque la génératrice produit de l’électricité en fonction de la demande, il est facile de la jumeler avec des composantes d’énergies solaires ou éoliennes qui seraient associées à l’immeuble. La puissance installée des sources d’énergies propres pourrait même être importante car si occasionnellement leurs productions excédaient les besoins de l’immeuble, celles-ci pourraient être transformées en chaleur et être entreposées dans le réservoir thermique.

Pourquoi cela ne se fera probablement pas

Il n’y a pas d’innovation technologue importante dans ce modèle, alors pourquoi n’est-il jamais appliqué?

Comme mentionné plus haut, c’est toujours une question d’argent. Le législateur encaisse des droits importants sur l’électricité et le gaz, ses revenus seraient donc coupés de moitié dans ce modèle. Il est probable que le cadre réglementaire requis pour ce genre d’installation ne sera jamais à l’ordre du jour.

De plus, là où les immeubles sont chauffés au gaz, il y a de forte chance pour qu’une bonne partie de l’électricité du réseau aie aussi cette origine. Il est donc peu probable que cette industrie mettra elle-même de l’avant des solutions qui réduirait sa demande globale.

 

Démonstration d’un modèle économique favorisant le passage aux énergies propres et renouvelables.

C’est cent dernières années, notre société moderne s’est construite autour de sources d’énergies fossiles abondantes et économiques; les prochains cent ans seront marqués par la transition forcée vers une utilisation de plus en plus importante des énergies renouvelables, préférablement propres.

Pour que cette conversion se fasse sans heurt, certains éléments de notre modèle économique devront être révisés. Nous avons discuté dans un article précédent qu’une nouvelle économie durable serait basée sur une production d’énergie fortement décentralisée et que la gestion les réseaux de distribution électriques deviendrait le centre du courtage énergétique. Nous allons décrire ici comment cette opération de courtage palliera aux aléas de la production des énergies renouvelables.

Les trois objectifs principaux de ce modèle sont de favoriser la production d’énergie renouvelable, l’accumulation massive d’énergie et d’assurer une production compétitive d’hydrogène propre qui deviendra un vecteur énergétique pour le transport lourd (trains, bateaux et avions). Pour réaliser ces objectifs, un simple réseau électrique intelligent ne sera pas suffisant; il faudra établir une grille de tarifs électriques qui s’ajustera continuellement à l’offre et à la demande.

Notons ici que notre exemple propose un prix de vente moyen de l’électricité de 0.11$ par Kilowatt/heure associé à un prix d’achat moyen de .075$ par le réseau de distribution. Ce scénario s’appliquerait déjà à beaucoup d’endroit.

L’impression, ou l’ouverture dans une nouvelle fenêtre, de la grille tarifaire ci-jointe facilitera la lecture de la suite.

Dans un premier temps; il faudra forcer le maillage entre la production d’énergie de sources propres et renouvelables et la production d’électricité par combustion (fossile, biomasse ou résiduelle). Ce jumelage est fondamental; un même fournisseur devra être obligé de gérer des actifs permettant de produire une puissance équivalente à sa puissance allouée dans les deux modes de production. Le principe d’opération est simple; le vent et le soleil étant gratuit, le producteur favorisera toujours la production propre et renouvelable. Les périodes où les ressources renouvelables sont insuffisantes seront compensées par l’électricité de combustion, qui sera alors acheté à un tarif préférentiel pour compenser l’utilisation intermittente de la ressource.

Dans notre tableau, les cases ‘F’ sont des périodes de forte utilisation de l’électricité de combustion. Dans ce système, ont peut prévoir que les centrales thermiques fonctionneront à plein régime environ 30% du temps, de 10 à 90% de leurs capacités 50% du temps, et pas du tout pour le reste.

On constate que dans les périodes ‘D’, les usines thermiques ne pourront pas fonctionner de façon rentable. Pour ne pas être obligé de fonctionner à perte dans ces périodes, un producteur aura tendance à installer une légère surcapacité de production d’énergie renouvelable. Puisque les prix des énergies fossiles vont continuer de croître, les zones de non-rentabilité s’accroîtront progressivement vers les périodes ‘E’, ce qui favorisera un investissement supplémentaire dans les énergies renouvelables.

Éoliennes.  Le tarif d’achat moyen de 7,5c/KWh est un peu faible pour les coûts de production actuels de l’électricité du vent. Par contre, si le tarif est garanti pour une période de 50 ans, en comparaison des tarifs d’achat privilégiés actuel qui sont de 15-25 ans,  il serait possible d’implanter des éoliennes sans subvention. La nouvelle génération d’éolienne en préparation pourra même offrir de l’électricité à des tarifs plus bas.

Solaire.  La grille de tarifs proposés avantage la production d’énergie solaire car les prix d’achats consentis aux fournisseurs sont toujours plus élevés le jour, lorsque le photovoltaïque est opérationnel. Il favorisera particulièrement les installations avec positionnement, les tarifs d’achat étant maximum entre 6 et 9h et entre 15 et 19h.

Hydroélectricité.  Cette énergie renouvelable parfaitement modulable sera fortement avantagée par cette grille tarifaire. En plus de favoriser le financement de nouvelles installations dédiées à la production; les barrages actuels et futurs pourront tirer des bénéfices considérables du stockage d’énergie à moyen terme (de quelques heures à quelques jours). 

Industrie du stockage d’énergie.  La grille tarifaire proposée provoquera la création d’un nouveau segment du futur marché de l’énergie; l’industrie du stockage. Cette nouvelle branche industrielle sera elle-même subdivisé en trois parties : Le stockage à court terme sur une échelle de quelques heures; le stockage à moyen terme, de quelques heures à quelques jours, et la transformation chimique qui permettra de restituer l’énergie utilisée quelques semaines ou quelques mois après sa conversion. Dans tous les cas, le rendement pourrait être aussi faible que 50% et tout de même produire des installations rentables.

Le stockage à court terme. Le potentiel du stockage à court terme n’a de limite que l’imagination des individus et des entreprises : Système de batteries, gyroscope, air comprimé, accumulation de chaleur mais aussi, déplacement d’activités énergivores en dehors des heures de pointe. Notons ici que si des tarifs plus élevés le jour (en C) peuvent pénaliser les consommateurs, le déplacement vers la nuit d’activité énergivore tel que la recharge de leurs autos électriques et le chauffage de l’eau rééquilibrera leurs portions de budgets consacrés à l’énergie.

Le stockage à moyen terme. Il s’agit principalement de pompage hydraulique et d’entreposage de chaleur. Les investissements nécessaires à ces installations sont plus élevés, mais le rendement potentiel est conséquent. Une énergie stockée en ‘A’ pourra fréquemment être revendu en ‘F’.

Le stockage à long terme.  Une des fonctions première de cette grille de tarifs est de favoriser la production d’hydrogène.  En plus du potentiel de stockage d’énergie sur plusieurs semaines, l’hydrogène sera le vecteur principal entre l’énergie renouvelable et le transport lourd (dans un premier temps les trains et les bateaux qui feront fi du volume requis pour l’entreposage du combustible). Il faut accepter dès maintenant que d’ici 50 ans, la production d’hydrogène devra être du même ordre de grandeur que l’actuelle production de pétrole. Dans notre exemple, l’hydrogène pourra éventuellement être produit de façon compétitive au pétrole dans les périodes ‘A’. On note que pour ce faire, le prix de l’achat d’électricité est très bas en ‘D’ et que la marge de profit du transporteur/courtier est volontairement très faible pour cette période. Ici les tarifs ‘A’ pourraient être réservés aux producteurs d’hydrogène, les autres clients déboursant 1 ou 2 cents de plus par KWh. Avec la progression prévue du prix du pétrole, les périodes ‘B’ pourraient aussi devenir rentable.

On note finalement que cette électricité à bas prix pourrait éventuellement servir à décomposer le CO2 pour produire des carburants synthétiques. Bien qu’énergivore, cette opération aurait l’avantage d’être carboneutre.