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XFAQ : eXplorer la Foire Aux Questions du temps de l'ERE

du temps

Dernière mise à jour : le 30 Nov 2013

mais la page commence sérieusement à vieillir, ça va plus vite que prévu au niveau des énergie renouvelable. On pourra le voir en suivant certains liens externe sur le PV et l'éolien mis à jour régulièrement.

Nous avons rassemblé ici les questions les plus fréquentes et des réponses. Cette liste s'enrichira progressivement surtout grâce à vos remarques. N'hésitez pas à nous interroger et même interpeler.

Vous pouvez aussi avoir des informations fraîches dans N_ERE_J_hebdo

 

Début de la liste

 

 

La puissance d'ERE est fixée par les batteries :

Celles-ci ne peuvent pas délivrer longtemps et avec un bon rendement une puissance équivalente à celle de l'essence, du gazole ou du gaz. La batterie de l'ERE de 250 kg au plomb ou 150 kg au nickel-cadmium (seules technologies de batterie produites en série) stocke une énergie de l'ordre de 6 kWh utilisable à une puissance électrique de 10 kW (10 chevaux réels sur les roues). Pour une voiture électrifiée, la puissance est d'au moins 20 chevaux car il y a plus de batterie et le véhicule est deux fois plus lourd (1200 kg au lieu de 600 kg).

Pour une ULTRALEGERE (200 kg avec passagers), la batterie est plus légère (10 à 50 kg) mais ne peut fournir plus de 500 à 2000 W de puissance.

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Pourquoi ERE utilise une transmission hydraulique ?

Notre but est de trouver une solution très simple, robuste et économique pour un véhicule de proximité puisque les batteries actuelles ne permettent pas mieux. Nous avons analysé pas mal de solutions :

Electronique + moteur DC ou AC + réducteur ou boîte de vitesse et transmission mécanique aux roues ou bien moteurs dans les roues ; Variateur de vitesse à courroie ou à chaîne ; etc ...

Nous avons choisi pour nos premiers essais la transmission hydraulique que nous pouvions immédiatement mettre en oeuvre car elle alliait simplicité, robustesse et coût acceptable. Elle n'est pas totalement silencieuse à haute pression (accélération/ pente / freinage) et son rendement peut être amélioré, mais elle donne satisfaction.

La chaîne de propulsion ERE comporte un moteur électrique DC de 10 kW / 10kg branché directement sur la batterie, une pompe de 30 kW / 12 kg, un moteur hydraulique dans une roue de 30 kW / 12 kg. La pompe assure la variation de couple et de vitesse. La chaîne est réversible, c'est à dire qu'en freinage moteur on recharge les batteries. Le rendement est acceptable quoique nous devions encore l'améliorer en situation de bouchon. Les pertes sont récupérables sous forme de chaleur dans l'habitacle, ce qui est assez intéressant, vu que ça évite le brûleur à essence des certains véhicules électriques.

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Se peut-il qu'ERE n'utilise pas l'hydraulique ?

Comme indiqué, ci-dessus, notre but est un véhicule électrique 4 à 5 places au coût minimal. En fait, nous aimerions tester une solution à base de moteurs électriques sans pompe hydraulique. cela sera d'autant plus vrai pour un ultraléger comme un quadricycle (< 200 kg au lieu de 500 pour un triporteur/voiturette ou 800 à 1200 pour une voiture)

La solution purement électrique devrait présenter plusieurs avantages par rapport à l'hydraulique :

Des incertitudes demeurent : couple qui risque d'être inférieur à celui de l'hydraulique, frein moteur plus difficile à reconstituer et à doser, l'engin sera-t-il aussi souple et pilotable qu'avec l'hydraulique. Le retour d'effort dans la commande n'existera pas, mais l'électronique pourra limiter le courant moteur ou batterie. Enfin est-ce aussi fiable ?

Pour l'ULTRALEGERE "PLUME", le problème ne se pose plus, l'hydraulique est inutile et un entraînement à chaîne + dérailleur passe largement le couple moteur, ce qui autorise une propulsion mixte musculaire+ moteur d'assistance.

Les progrès de l'électronique et nos recherches sur les moteurs électriques peuvent nous faire revenir à la transmission mécanique. A l'extrême, il y a le moteur roue bien que celui-ci nécessite très probablement un réducteur et est peut fragilisé par les chocs par rapport à un moteur protégé dans l'habitacle suspendu. Le moteur à rotor externe et friction par gallet (idem solex) est peut-être une solution intermédiaire intéressante pour les véhicules ultralégers, si le rendement de friction sans dérappage est correct. Sinclair avait essayer de l'améliorer avec une courroie qui épouse la forme de la roue ou une crémaillère interne dédiée et plusieurs petits moteurs plutôt qu'un seul plus gros (piste à explorer).

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Dimensionner le moteur :

Deux paramètres sont à définir, la puissance et la force de propulsion :

La force de traction ou propulsion, (couple sur les roues) est définie par la pente maximale à charge maximale que l'on veut gravir et/ou l'accélération recherchée. Par exemple, gravir une pente de 25 % (parking pentu) pour 800 kg, nécessite une force de 200 kg, soit un couple aux roues de l'ordre de 40 kgm (environ 400Nm). L'ERE triporteur l'obtient avec un seul moteur hydraulique dans une roue.

Dans le cas d'une boîte de vitesse (rapport 10:1 en première), cela revient à avoir 40 Nm sur l'arbre moteur : couple maximum maximorum de notre moteur électrique. En solution non hydraulique et sans boîte de rapport, il faut 2 moteurs électriques avec un rapport fixe de réduction 6:1 à 4:1 selon la vitesse maxi attendue.

La puissance est le produit d'une force par une vitesse de déplacement, c'est ce qu'il faut fournir pour lutter contre les frottements dans l'air du véhicule et ceux des pneus sur le sol et des frottements des roulements de fusées de roues, etc... Le coefficient aérodynamique Cx intervient à ce niveau, un véhicule peu profilé (court et trapu) a un Cx de 0,4 à 0,5 (heureusement, on peut se passer d'entrées d'air de refroidissement). L'ERE triporteur a une largeur d'1,40m et une hauteur de 1,70 m, il faut donc fournir environ 2 à 3 kW pour aller à 40 km/h. Compte tenu des rendement divers et frottement, la puissance électrique atteint alors 5 à 6 kW.

A 80 km/h, il faut 8 fois plus de puissance aérodynamique soit 16 à 24 kW, ce qui explique que les voitures électrifiées classiques plafonnent à environ 80-90 km/h sur plat.

Et l'on comprend que les voitures qui atteignent plus de 120 km/h ont un moteur de 50 kW et plus.

Le site in2p3 donne quelques informations complémentaires.

L'ULTRALEGERE "PLUME" chargée à poids totale de 150 à 200 kg utiliserait un ou plusieurs moteurs de puissance totale 500 à 2000 W pour aller à 50/70 km/h, monter une côte de 10% à allure raisonnable et accélérer un peu.

Voir aussi un calculateur en ligne sur le site http://www.kreuzotter.de/english/espeed.htm

Et également des données intéressantes ici : projet ELBEV EELAB HOGENT et I care

Détail du calcul du moteur :
Dans une côte de pente x=10 %, il faut fournir au moins la force pour gravir la côte sans compter les pertes par frottement aérodynamique et de roulement, et sans accélération. Il faut donc pour tirer m=100 kg, une force

F=mgx=10 kg * 9,81 N/s² = environ 100 N

A vitesse constante de v=5 m/s ( 18 km/h), la puissance est

P=F.v= 500 W

Quand au couple, il est donné par le rayon de la roue. La force appliquée au point d'intersection avec la route est à 0,35 m de l'axe sur une roue de D=70 cm. Le couple est donc

C=F.r= 100*0,35=35Nm.

La vitesse du moteur roue est N (tr/mn) = v*60/piD= 136 tr/mn

Si le moteur est un moteur roue de diamètre d=25 cm, la force motrice devra être :

Fmoteur =C/(d/2)=35/0,125=280 N

Avec un moteur plus rapide et un réducteur, on réduit la force nécessaire ou le couple moteur, du facteur de réduction. Il faut cependant un réducteur à faible perte, très solide et silencieux. Celui-ci est lourd mais on gagne sur le poids et la taille du moteur. Par exemple avec un réducteur d'un facteur 10, le rendement sera de 90 % et il faut un couple de 4 Nm. Si le moteur a un diamètre de 10 cm, la force sera de 40 N.

La force électromagnétique est donnée par l'expression simple de Laplace F=I*lg*B où I est le courant en A, lg la longueur de conducteur dans un champ B. Toute la difficulté est de réaliser une machine ou le flux magnétique est assez régulier pendant la rotation et le champ suffisant dans l'entrefer.

Si on suppose avoir environ 0,7 T moyen, pour obtenir 280 N, il faut que Imoyen *longueur Cu= 400 Am

On peut obtenir une telle force avec un courant de 40 A moyen et 10 m de conducteur en permanence dans le champ magnétique moyen. Le moteur pourra avoir un rendement de 80 à 90 % si on met assez de cuivre et que le fer ne sature pas pour réduire les pertes. Si on controle également le courant moteur avec de l'électronique à très bon rendement, on peut supposer qu'avec 600 W en entrée, on retrouve bien la force et la puissance attendue sans un échauffement excessif, or que voit-on sur le marché ? Voir le dernier salon du 2 roues ci-dessous.

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Dernières nouvelles du salon du 2 roues (sept 2005) :

Voici un bref aperçu du salon du 2 roue de Paris du mois d'octobre 2005 recueilli pour 12 Euros de droit d'entrée :

Première impression : le vélo, c'est surtout du sport (compet) ou du fun (VTT), plutôt qu'un mode de transport : débauche de carbone, d'amortisseurs et de jantes et cadres de design clinquant, 4 stands cependant où il y avait de l'électrique :

- dès l'entrée, le stand Matra-sport (F618) présentait un proto (VTT) basé sur un moteur moyeu AR, qui serait révolutionnaire en utilisant la "tidal force", force des vagues et sur le site, l'adaptation du vivant ??????????????, tout serait dans la commande par processeur DSP. S'agit-il d'une commande vectorielle pour avoir du couple au démarrage. C'est très bizarre. En tout cas, le produit est cher à 2000 Euro environ, le VTT. Il n'y a pas de caractéristique clair du moteur à part une puissance de 750 W.
wavecrest

- puis un importateur suisse ISLER STEIMER de vélos chinois en alu, avec moyeu AR brushless chinois de 240 W, batt Nicd ou MH, 24v
1300 Euro le vélo de ville, avec batt de 4 à 6 kg amovible
kit dispo : le pedalier qui controle l'assistance : 40E la roue AR + moteur 240 W : 200E
Il présente aussi un petit 3 roues à 500 Euros, 20 km/h, 25 km d'autonomie, pour le golf
wattworld

- un importateur hollandais SPARTA :
brushless moyeu AR, + batterie NiMh 24 v 7,5 Ah ds le cadre, 1500 Euro le vélo de ville

- un autre importateur :
trekkingfox, qui présente un vélo à cadre bas, facile à enfourcher, même en robe longue tuyau :

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- un importateur de scooter chinois Euro-cyel en cours de lancement : basé à Nice, réseau de distrib en cours (comme les autres ci-dessus d'ailleurs)
prix incroyables : ds l'odre du catalogue, pour des puissance de 180 à 600 W
(et des vitesses de 25 à 45 km/h) : 1290, 1490, ***,1690, 1890, 1990 euros
batt plomb, 8 à 12 kg amovible, 20 kg fixe

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Dans le hall 1 (moto)
3 curiosités :
- MOPEX :
Relance du solex, en thermique (mot amélioré, allumage élec, pot cat) : 1l /100 km - prix 950 e
et préparation d'une version électrique au même prix

- solex (E476) (propriétaire de la marque) : présente un solex look,
redesigné pinifarina, version electrique avec batt Lithium (le seul qu'on ait vu) :
36v, 15Ah, mot BL 350 W
35 km/h, 30 km auto, masse 35 kg
prix 950 e
www.e-solex.fr

- moto electrique "Fr33ride"G725
Une moto cross électrique, avec 48v, 16Ah, Pb gel, moteur DC cupex de 19,2 kW (pointe, je suppose, et peut-être avec un hacheur élévateur pour avoir 72 v : il avait l'air plus petit que le notre de 10 kW)
7500e, c'est cher, mais possibilité de faire du cross en entendant les oiseaux, avec le bruit d'un vtt (et sans les rales du pédaleur, sur les bosses) à comparer aux 5000 et 6000e des équivalents pétaradants de 80 et 125 cc

Quelques moteurs :
Goldenmotor : 200 à 500 W (700max), 17 Nm à 270 tr/mn 24 à 36 V - 86% (60 à 70 %) 400W-6 kg entre 100 et 200 $

Heinzmann : 200 à 900 W, moteur 24 à 36 V à balais et à réducteur à engrenage, en principe très robuste, mais 1000 Euro

Chrystalyte : un excellent moteur roue sans réducteur ni balais, 100 à 500 W selon modèle 24 à 48 V(option 72 V). 10 à 20Nm à 100tr/mn sous 36 V
87-95 % de rendement pour le 400W (?). 5,4 kg, 600 $ mais vu à moins cher chez binbike ?
+75 $ controleur

BIONX : un moteur roue Canadien 250W/450maxi 3,5 kg , 7Nm/25 Nmpic à 24 V, 1000 Euro, le kit avec batterie NiMH de 8 Ah de 4 kg

En résumé, on peut continuer à travailler sur un ensemble moteur léger, puissant et avec du couple.
Les batteries présentées étaient essentiellement plomb, NiCd ou NiMH. Le lithium arrive à peine en 10 Ah.
On va quand même essayer de tester certains moteurs existants et on vous tient au .............courant ;-)))

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La recharge électrique est plus longue que le plein d'essence :

L'énergie d'un litre d'essence est de l'ordre de 10 kWh et elle entre dans le réservoir en quelques secondes. Il n'est pas possible de faire passer une telle énergie sur des fils électriques domestiques aussi vite. On atteint sur une prise ordinaire du plus gros calibre 16 A, 4 kW de puissance au maximum, donc on ne peut mettre plus que 4 kWh par heure dans la batteries. Les bornes de recharge classiques sur le bord des trottoir sont de cette puissance et coûtent 50 à 100 kF à cause du système de lecture de carte à puce et de la prise à verrouillage.

Le chargeur embarqué dans l'ERE a une puissance de 1,5 kW actuellement. On recharge 80 % de capacité en 3 heures (soit environ 15 km rechargés en une heure). Les 20 derniers % se rechargent plus lentement pour ménager la batterie.

La recharge par induction au sol, sans prise, ne permet pas en général de recharger plus vite et nécessite une adaptation spécifique coûteuse dans le véhicule et une place réservée. Elle n'est pas encore disponible.

Il existe quelques chargeurs rapides à La Rochelle ou à Paris dans des stations spéciales. La puissance atteint 25 kW, il est alors possible de recharger sa batterie beaucoup plus vite (quelques km par minute), mais cela nécessite une adaptation électrique supplémentaire dans la voiture (prise de puissance et liaison informatique), et il faut garder de toute façon un chargeur embarqué pour les prises ordinaires. De plus ces bornes de recharge sont extrêmement coûteuses (500 000 F).

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Les batteries contiennent peu d'énergie et sont longues à recharger :

Elles utilisent une réaction électrochimique, beaucoup moins énergétique que la réaction de combustion avec l'air. Cette réaction nécessite beaucoup d'ingrédients qui pèsent lourd :

L'ennui c'est que la matière en question, c'est le plomb ou le nickel/cadmium, matériau de densité 10 ou 7 très supérieure à celle des hydrocarbures ou de l'hydrogène < 1 et que le comburant qui est l'oxygène de l'air qui ne pèse donc pas dans le véhicule.

La combustion a un rendement de 15 à 35 % selon le régime du moteur, ce qui paraît faible mais est énorme car presque chaque molécule participe à la combustion. De plus la chaleur peut chauffer la voiture. Dans une batterie, beaucoup moins d'atomes travaillent et ils sont plus lourds. Le résultat c'est que 1 litre d'hydrocarbure donne 2000 à 4000 Wh mécanique dans les roues, alors que 1 kg de batterie donne 20 à 50 Wh, soit 100 fois moins.

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Les progrès à attendre en batteries :

Des progrès sont à attendre avec les nouvelles batteries utilisant des composés plus légers (Lithium densité 2, électrolyte polymère plastique au lieu de l'eau) ou bien travaillant à plus haute température (sodium/soufre à 400 C, métal/brome à 100 , ...). Le gain sera de 2 à 10 (100 à 180 Wh par kg) mais pas de 100 comme il faudrait pour rattraper le pétrole ou le gaz. Pas de miracle, mais des progrès possibles encore importants.

Les piles à combustible qui utiliserait l'hydrogène et l'air pourrait apporter une solution intéressante, cependant, le poids des réservoirs d'hydrogène et de la pile qui doivent être associés à des batteries pour générer les forts courants électriques, n'est pas négligeable. Malheureusement l'hydrogène ne se liquéfie pas à température ambiante !

Certaines piles à combustibles fonctionnent avec des hydrocarbures, mais en ce cas le gain en pollution n'est pas net par rapport au moteur thermique, puisqu'on continue à dégager du dioxyde de carbone au mieux en utilisant des combustibles verts comme l'alcool, au pire les combustibles fossiles. De plus le rendement est voisin de 40 %.

Il existe aussi des piles fonctionnant avec de l'aluminium en plaque ou du zinc en granule, elle n'apporte un gain intéressant (150 Wh par kg) mais le combustible est difficile à recycler et la régénération de la pile est une opération lourde. La pile Zinc-air rechargeable est une piste interessante. POWERZINC (chine) a sorti les premier bloc pour cycle ou scooter en 1800 et 3200 Wh de 10 et 20 kg. L'aluminium 2 fois plus énergétique consomme malheureusement 5 à 7 fois plus d'énergie pour être régénéré.

Ci-dessous un tableau indicatif de synthèse sur les batteries (froides uniquement) :

Type

Energie Wh/kg

Puissance massique

cycles charge/décharge à 80 %

rendement

prix F/kWh

Pris en  /kWh

Pb tubulaire étanche ou ouverte (âme cuivre)

20 à 30

++

500

90 %

1000

150 à 200

Ni-Cd ouverte

30 à 50

+

1500

75 %

2500

800

Ni-MH et future Ni-Zn étanche

50 à 80

+

500

75 %

3000
(Ni-Zn moins cher ?)

1000

Li-ion ou polymère

80 à 180

+++

500

90 %

4000 (en baisse)

1000 à 1500

Zn-air optimisé rechargeable

150 à 200 (perspective 500

 

Régénération

?

500

?

Le diagramme suivant extrait de l'Advance Battery Consortium pour les véhicules électriques donne un classement des technologies cibles, et le diagramme montre le cycle de régénaration du Zinc :

Pour 2012, les Lithium puissance pourraient atteindre 250Wh/kg.

Le Lithium Phosphate de fer, peut-être mais même problème que tout Lithium, il faut le bon BMS à faible coût, on y travaille dur en l'absence de solution fiable économique sur le marché (cf problèmes de 2013 sur Boing, sur Tesla Motor, etc...)

Pour 2020, il faudrait ajouter la piste Lithium-air, mais sous toute réserve, et l'apport possible des nanomatériaux.Le Zinc-air à double électrode positive arrivera peut-être bien avant.

Les Japonais leader du domaine annoncent un doublement possible en 2030 !!!

Le Fraunhofer institute parlent de batteries concurrentes à base de magnésium ou aluminium.

Les Nickel-Zinc 1000 cycles 80% made in France chez SCPS, mais pas encore pour le VE, bientôt peut-être ?

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Intérêt des piles à combustibles pour un véhicule ?

A noter que l'argent engloutie dans la pile à combustible en transport est très discutable

En effet, si on repose la base physique :
Le maxi d'une réaction électrochimique (sortie d'électron dans un fil) est en général 10 fois inférieur à une combustion (récupération d'enthalpie de liaison) avec un rendement au maxi 2 fois supérieur de la pile + chaîne de motorisation électrique comparée au moteur à combustion + boîte de vitesse (40 à 60 % au lieu de 25 à 35 %).
Par exemple le méthanol a une énergie théorique dans une pile de 1,4Wh/kg, mais avec les rendements vers la roue, on est à 0,2 ou 0,3 kWh/kg à comparer à 12 kWh théorique par kg en combustion (hors vapeur d'eau) et 2 à 3 kWh récupérable mécaniquement au roue.

Seul l'H² serait intéressant en énergie électrochimique massique (6,4 kWh/kg, mais malheureusement on reperd beaucoup dans la production et le stockage : résultat pas bien meilleur que le lithium : 0,2 kWh/kg).

On pourrait même penser qu'il vaudrait mieux brûler du bois ou méthane dans un générateur à haut rendement en µcentrale puissance avec un rendement de 40 % et 85 % en cogénération si on se chauffe avec la chaleur puis recharger des véhicules ultralégers équipés de batteries légères (Lithium ou Nickel), si on veut sortir du pétrole et GPL rapidement.
De plus, rien n'empêche d'associer à une telle µcentrale de panneau solaires. Notre réflexion sur un atelier local VE + solaire+ cogénération

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Des prises partout :

Le temps de l'ERE pense que l'on peut dès aujourd'hui obtenir une solution viable de véhicule léger de 2,50 m avec les batteries actuelles (50 km à 50 km/h). Il est cependant nécessaire si l'état ou les services publics ne le font pas assez vite, que des associations ou club ou commerçants mettent à disposition des prises électriques et emplacements réservés partout. Certains commerces commencent à mettre en place des prises libres contrairement à EDF ou les municipalités qui tiennent obstinément à facturer à grand renfort de carte à puce, les quelques francs d'une recharge électrique (une batterie ne contient en effet que 5 à 20 kWh à 0,50 F). Et l'électricité ne peut pas se voler facilement, il faut un réservoir qui est lourd et il se remplit très doucement..

Aujourd'hui, un maillage de prise de quelques centaines de mètres suffit sur une ville, de manière à ce que l'utilisateur de véhicule électrique puisse se garer gratuitement près de chez lui. Les garages souterrains sont en général payants.

Sur une ville comme Paris qui fait 15 km de diagonale, un maillage de 300 m, c'est 2500 prises environ et non 25 bornes comme aujourd'hui, soit un budget de 12 millions de francs ( à 5 000 F la prise installée), ce qui est très faible en regard des campagnes de publicité et subventions mises en oeuvre avec si peu de résultats encore. A cela s'ajoute le coût du marquage au sol de place réservée que nous ne le connaissons pas.

Il est plaisant de savoir que dans les pays froids (Canada, Suède, etc...), des prises sont installées en grand nombre pour le préchauffage des moteurs thermiques qui autrement ne démarrent pas.

Ici les malheureuses bornes EDF ne sont même pas toutes opérationnelles. Les cartes de paiement comptabilisent une durée et non des kWh, ce qui conduit à une surfacturation, et peuvent être détruites par les bornes.

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Le prix de revient (unité) du véhicule se décompose en : (en millier de Francs kF)

soit un prix total de 45 à 110 kF (voir aussi notre page repère sur les autres véhicules)

Par quantité, ces prix sont à reconsidérer très sérieusement à la baisse.

Pour l'ULTRALEGERE, il faut globalement diviser par 4 ou 5, ce qui semble possible.

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ERE pourrait baisser le prix par :

Notre simulation conduisait en 99 un kit de base de 35 kF de composants par quantité de 25 véhicules. En 2001, nous explorons la piste des quadricycles beaucoup plus légers.

Nous avons aussi étudié le projet libERE
Il s'agit de trouver les formules qui correspondent à un usage pratique et un faible coût :
Formule 1 : vous laisser votre véhicule thermique en périphérie de ville ou vous arrivez par un train, et vous partez avec libERE dans la ville. libERE stationne à un emplacement de recharge ou non et on reprend la même ou une autre pour le retour. Cela coûterait moins cher que le stationnement en ville (environ 10 F/heure).
Formule 2 : vous louez votre voiture thermique de route pour les grands trajets (vacances, etc...), vous avez toujours le dernier modèle et une voiture confortable et en ville, vous utilisez une ERE, c'est mieux et moins cher!

Enfin, le projet PLUME a pour but de définir un véhicule ultra-léger intermédiaire entre le vélo électrique et la voiture.

Participer à l'enquête et à libERE

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Le véhicule ERE permet de faire des économies d'argent et plus :

BIEN SUR ENCORE PLUS D'ECONOMIE AVEC L'ULTRALEGERE : base tri/quadri cycle motorisée carrenée et un avantage santé grâce à l'assistance de propulsion musculaire.

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Et l'air comprimé :

Qui n'a pas entendu parler de la voiture à air comprimé de Guy Nègre et a pu la voir au salon de l'auto cette année 2002 par exemple. La solution existait avant le moteur thermique sur des tramway en 1879 à Nantes grâce à l'ingénieur Louis Métarski qui reprit les brevets des ingénieurs Parisiens Andraud et Tessié-du-Motey de 1838. L'entreprise MDI annonce avoir amélioré considérablement le rendement des moteurs à air comprimé breveté une solution de bielle à double articulation, censée éviter le gel lors de la détente du gaz en permettant à l'air extérieur de le réchauffer. Le réservoir d'air comprimé en carbone-kevlar contient 300 l'air à 300 bar et la dernière annonce est de 70 - 300 km d'autonomie au salon de l'auto, ce qui rapproche les performances des véhicules électriques. On peut s'attendre dans la réalité à 30-50 km. Cela est également comparable au travaux d'electro-air bike qui annonce pour un véhicule de 80 kg avec 126 l d'air à 200 bar 30-50 km à 30 km/h. On peut aisément vérifier approximativement le calcul avec la loi de Mariote P1V1=nRT1 =environ P2V2 si la température ne bouge pas trop. En effet, la pression de détente est de 10 bar dans les 2 moteurs de cylindrée estimée à 50 cm3 soit 0,1 l. On obtient 200*126/10 = 2500 l d'air à 10 bar soit 2500/0,1= 25000 tours de roues de 70 cm de diamètre = environ 50 km.

Dans le cas de MDI, la détente s'effectue à 30 bar, donc on obtient 300*300/30 = 3000 l d'air soit 3000 tours de roue de diamètre 50 cm = environ 6 km. En supposant que ce soit 10 bar et non 30 bar comme indiqué si on n'est pas à puissance maxi du moteur, on aurait alors 20 km environ, ce qui correspond bien à ce que faisaient les tramway de nantes. Ces derniers embarquaient 7 bonbonnes des 530 l d'air à 80 bar pour faire 20 km à 15 km/h avec des pistons fonctionnant à 30 bar. Ils étaient équipés d'une réserve de 150 l d'eau chaude pour réchauffer l'air de détente et ainsi améliorer le rendement. MDI montre une coupe de moteur mixte air comprimé + combustible et explique que c'est ce qui se fait sur les formule 1 et que nous connaissons sur les groupes électrogènes diésel de forte puissance (plusieurs centaines de kW) qui démarrent couramment à l'air comprimé.

En revanche, nous sommes en désaccord total avec les calculs de rendement comparés de MDI, où l'on voit que le diésel est aussi bon pour l'environnement que l'électrique et bien sûr que l'air comprimé est meilleur. Tout d'abord la comparaison de poids est faussé, puisque MDI part d'un véhicule à air de 600 kg qu'il oppose à un véhicule de 1100 kg électrique, ce qui n'est pas forcément le cas. Un Vespa Piaggio électrifié pèse 600 kg pour 30 km d'autonomie. En électrique ou hydraulique, la récupération d'énergie est prouvée et validée, pas en air comprimé en cycle ouvert. Par ailleurs, les pertes d'un chargeur électrique moderne sont de 10 % pas de 30 %, ce qui met la solution électrique largement en tête. Cependant pour aller au bout des choses de façon régoureuse, il faudrait prendre ne compte dans le calculs le coût énergétique de fabrication des moteurs, chargeur ou compresseur et batteries ou réservoir, car les technologies et matériaux sont très différentes.

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BASES SUR L'ENERGIE

Quelle serait l'énergie de base durable pour un nouveau mode de transport

Seules les énergies renouvelables peuvent être des sources d'énergie durables pour le transport car les réserves de combustibles fossiles et nucléaires sont insuffisantes. De plus, il faut préserver la planète contre l'effet de serre et les pollutions. Plusieurs solutions sont explorées : passer par des batteries et un moteur électrique, passer par un combustible de synthèse comme l'hydrogène ou les bio-carburants convertis par une pile à combustible ou bien encore brûlés directement dans des moteurs à haut rendement, ... en effet,

Quelles sont les réserves mondiales des différentes énergies ?

Source : site officiel du gouvernement Français : réserves selon le débat national sur les énergies.

et les cartes des énergies primaires (voir aussi Hydroquebec)

Imaginez un nouveau mode de transport durable, impose de choisir le type d'énergie utilisée. Il est donc essentiel de faire le point sur les réserves et les consommations.

Les estimations des réserves mondiales d'énergie varient en fonction des découvertes, de l'évolution des techniques et de l'économie qui rend plus ou moins rentable l'exploitation des gisements. On trouvait en Mars 2003 sur le site du gouvernement :

Total des réserves mondiales en Mars 2003 : 780 milliards de tep (tonne d'équivalent pétrole), dont :

Carte mondiale Tous les sites recopient la carte 2004 issues des données de l'IAE

Mise à jour 2007 :

On remarquera l'énorme différence entre prouvé et supposé sur le diagramme à barre !!!

Cf ci-dessous la production annuelle estimée de pétrole et de gaz exprimées en milliard de barils par an.

Le pic est en 2010, après on a beau faire c'est la décroissance des hydrocarbures (oil depletion) et l'embrasement du prix.

On remarque que sur la version réactualisée de Mai 2004, le pic est plus proche (2008)

Désolé pour l'Anglais : Oil = pétrole, Coal = charbon

Au rythme actuel de consommation et d'exploitation, les durées de ces réserves étaient estimée en 2003 à :

Pour les énergies renouvelables, telles que le solaire, le bois, l'éolien, l'hydraulique ou la géothermie, les durées sont en théorie infinies, mais elles peuvent se heurter à des limites, notamment, l'usage des sols.

Portail pour en savoir plus
Lire en particulier le texte détaillé ASPO sur les réserves (méthode statistique Monte Carlo selon draft 2006)


L'Evolution de la consommation des énergies et émission de CO²

Données de conso primaire France
Habitude de conso carburant en France

Des signes inquiétants partout sur la planète, des tempêtes, des innondations et la canicule :

Rapport canicule du sénat fév 2004 (selon p 76 et suiv. les centrales nucléaires et thermiques manquent d'eau froide ou tuent la faune et la flore aquatique, les éoliennes ne marchent pas sans vent ---> le solaire ça marche, et c'est durable !) voir aussi Rapport ministère industrie France, Rapport UNEP Europe et enfin l'étude Réduire d'un facteur 4 l'émission de CO² : PAIX et CLIMAT en jeu !

FORT DE CES ALERTES, COMMENT VA EVOLUER LA DEMANDE et L'OFFRE D'ENERGIE ET DONC L'EFFET DE SERRE ?

Source Agence Internationale de l'Energie
Voir aussi le compteur mondial simulé en direct

Sans vouloir jouer les Cassandres, on ne peut que constater que les prévisions de consommation au niveau mondial ne sont pas à la baisse (de l'ordre de +50 % de 1990 à 2020), donc les réserves sont sûrement plus courtes encore et l'effet de serre ne fait que commencer. Il est grand temps de changer d'ERE. Voici une estimation ERE (non validée A.I.E.) très grossière des réserves en tenant compte de l'augmentation de consommation :

La figure 1 donne les évolutions et leur prévision par source d'énergie, la figure 2 par pays, et la figure 3 donne l'évolution dans les 30 dernières années des émissions de CO² correspondant. On constate que la part du nucléaire (en jaune) est et reste très faible même par rapport aux renouvelables biomasse, éolien, thermique solaire ou PV (en rouge), la biomasse et le thermique solaire prédominant largement sur l'éolien et le PV.

En Mtep (mégatonne équivalent pétrole)

Fig 1 : Evolution prévisionnelle des consommations d'énergies par type d'énergie

__________2010 (12 400Mtep)_______________2020 (14 400 Mtep)___________

Fig 2: Evolution prévisionnelle des consommations d'énergies par pays

 

__________1973 (15 667Mt de CO²)____________2000 (23 444 Mt de CO²)___________

Fig 3 : Evolution par le passé des émission de CO² par zone géographique

Plus d'info sur l'énergie et l'Effet de serre

 

 

UNE ABSENCE QUASI TOTALE DE POLITIQUE NEUTRE ENERGIE / EFFET DE SERRE ou TROP DE LOBBYING ?

Les scénarii IFP (Institut Français du Pétrole), par exemple confirment cette envolée durable du prix du pétrole vers au moins 80 $/baril en 200x, ainsi que le les nouvelles études de la compagnie de géophysique par exemple sur les mesures en profondeur plus précises.

Dans la gouvernance actuelle par expédient, la grande transformation, c'est qu'il faut rogner sur la taxe pétrolière, pour éviter l'explosion sociale mais il n'y a rien de clair sur l'essentiel à savoir l'évolution des modes de consommation, alors que cette dernière a décuplé depuis les années 50, pas seulement pour améliorer les niveaux et qualités de vie, mais à cause de gachis incroyables (mauvais choix en transport de proximité par exemple).

On peut espérer un coup de pouce à l'isolation des logements. Une des conséquences possibles de l'objectif de 50 kWh/m² dans l'habitat, c'est le renforcement de l'option nucléaire pour le chauffage ou la climatisation active. Le lobbying risque de de primer plus que le rationel sur les décisions. En effet, l'énergie qu'on consomme le plus est thermique, elle représente 2 à 3 fois celle électrique. Le nucléaire ne répond en fait en France qu'à 15 à 20 % du besoin énergétique total (pas seulement électrique) et quelques % au niveau mondial, et sans grands espoirs d'exports de cette technologie difficile à maîtriser !

Pour les transports, l'évolution semble bien trop lente si le crash est pour 2010/2015 comme l'affirme l'ASPO. On voit des efforts pour réduire la largeur des voies automobiles dans les grandes villes au profit des cycles. La solution hybride est donc inadaptée à la ville. C'est une voiture de luxe grosse et chère qui consomme 5 à 6l / 100km sur route. Les transports en commun ne peuvent malheureusement pas résoudre l'ensemble des besoins et sont déjà presque en limite de traffic ou de budget.

Malheureusement quasiment rien n'est fait pour trouver un moyen de transport "light" stable (3 ou 4 roues) généralisable. Pourtant, on était bien parti, disons de 1800 à 1900, puis le moteur à explosion et les voitures rapides (> 40 km/h) donc lourdes ont dévoré les cycles éventuellement motorisés qu'on trouve abondamment dans les livres anciens. J'ai un très beau livre de 1936 où l'on voit l'imagination humaine inventive exploser pour trouver comment se déplacer bien plus vite qu'a pied par force humaine assistée. Il faut revenir d'urgence au monde pionnier où des gens très sérieux dessus comme les de Dion Boutons, Daimler, Renault, ... sont pris en photos sur de très beau tricycle ou quadriocycles.

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LES ENERGIES RENOUVELABLES

Quelle peut-être la part d'énergie renouvelable en France, cette question fait d'abord référence à ce qu'on consomme et comment cela peut évoluer. Sans entrer dans les détails, les ministères du plan, de l'économie, etc... ont établi des scénarios qui montrent comment peut évoluer la consommation par secteur et par type d'énergie. A part les valeurs passées qui ne sont pas contestables, le futur dépendra des comportements et choix politiques, donc ce n'est pas écrit à l'avance, mais si on continue comme aujourd'hui, avec la croissance actuelle (en gros on veut plus de tout), voici ce que ça donnerait selon la DGEMP (Direction Générale de l'Energie et des Matières Premières) :

Il saute aux yeux que la consommation a cru beaucoup (trop) en très peu de temps et continue à un rythme effréné, tandis que la part énergie renouvelable stagne. Le charbon diminue mais la part du gaz et du pétrole augmente, ce qui est complètement insoutenable à cause de l'effet de serre déjà très fort et des limites des réserves de combustibles fossiles assez proches.

Dans tout ce site, on donne des pistes pour les économies d'énergie en particulier les déplacements de proximité à énergie quasi-nulle. Il restait à faire un point du côté des énergies renouvelables, pour voir si ça bloque tant que ça.

Source "revue gratuite Renewable Energy World de 2003", Une approche de l'institut allemand ISET sur le potentiel global d'énergie renouvelable (en anglais), ENERGIES weeks (le e-journal hebdomadaire de Bill Mülliken sur les énergies en anglais), et notre liste de sites recommandées
Evidemment, on pourra aussi se référer au wikipedia français, mais malheureusement beaucoup plus complet le wikipedia anglais

Les énergies renouvelables existent sous de nombreuses formes, ce qui n'empêche pas de réfléchir d'abord pour réduire la consommation, donc la taille des générateurs et du stockage. Nous ne décrirons pas tout, mais pour chacunes, nous donnons si possibles les chiffres clés et des liens vers des sites de fabricants, associations et instituts. N'hésitez pas aussi à consulter la page des liens et à revenir sur le site qui s'enrichit au fur et à mesure.

L'énergie solaire électrique et thermique
L'éolien
Les turbines sous-marines
Le petit hydraulique
La géo-thermie
La bio-masse (bois, gaz, huile, ...)

L'ENERGIE SOLAIRE

La vie utilise l'énergie solaire lumineuse, directement comme les plantes dans leur cycles nourriciers ou thermiques, comme les hommes (et les animaux) pour chauffer, sécher, cultiver, élever. Plus récemment on a trouver comme faire directement de l'électricité avec la lumière visible (photovoltaïque) ou la lumière infra-rouge ou chaleur (système thermodynamique).

En 1837 le physicien Antoine Béquerel a inventé la première pile photovoltaïque qui transforme l'énergie solaire en électricité. En 1905 Einstein a expliqué l'effet photo-électrique. En 1958, Frédéric Joliot-Curie a dit dans son discours devant le conseil économique et social " A mon avis il faut s'occuper très sérieusement et dés maintenant de l'utilisation de l'énergie solaire ... C'est je le répète un problème d'une très grande importance qui devrait intéresser l'industrie Française et les établissements de recherches appliquées de l'état. En bref, il convient de faire appelle à toutes les sources d'énergie possibles et mener de front des recherches en vue d'en faire jaillir de nouvelles. Il ne serait pas raisonnable de voir dans l'énergie atomique la seule source capable de répondre à l'accroissement considérable des besoins en énergie de notre pays ".

A cela, il faut ajouter, qu'il est tout aussi important d'utiliser efficacement (voire intelligemment) les énergies transformées.

La surface de la terre reçoit 3,9 10 exp26 Watt soit 10 000 fois la demande annuelle mondiale de 400 EJ (10 exp 18). 37% de la demande est utilisée pour générer de l'électricité soit 150 EJ ou 16000TWh en 2001. Produire 10 % de l'électricité en photovoltaïque demanderait 16 000 km² par rapport au 132 000 000 de km² de terre. On ne peut pas produire toute l'énergie en PV, car il faudrait des stockages diurnes et intersaisonniers très importants. L'appel à d'autres sources d'énergie (microhydraulique, éolien, force des courants marin et vagues, biomasse, géothermie) et la conversion directe en chaleur et en un autre combustible (H², zinc, aluminium, ...) sont autant d'autres sources à coupler en complémentarité.

Depuis les années 2000, plusieurs grandes universités et instituts de recherches privés ou publiques ont annoncé des ruptures technologiques sur les matériaux qui permettrait la production de Silicium de qualité non électronique à très faible coût pour le photovoltaïque, ou bien de solution à rendement très supérieur (30-40 % au lieu du Si à 14 %). Les perspectives sont les suivantes :
- Techno selon NREL
-
Japonaise (NEDO)

 

2000 MWc de photovoltaïque ont été installés en 2002.
Le Watt crête est la mesure de puissance d'un panneau solaire dans les conditions optimales. On obtient en réalité que 80 % de cette puissance, et en énergie 75 à 150 kWh/m² par an selon l'ensoleillement et l'orientation. Pour une comparaison avec les autres sources comme les fossiles ou l'hydraulique, on peut se ramener à une puissance permanente équivalente et on obtient alors 8 à 16 Wéquivalent / m².

La production annuelle a été en 2001 de 390 kWc. Le Japon est N°1 avec 171 MWc et la croissance la plus forte depuis 97, suivi par les états unis (100) puis l'Europe (86). La croissance est de 30 % par an depuis 97 Le marché est de 2 G$/an et 10 G$/an sont escomptés en 2010 selon BP, Amoco, Shell, Kyocera, Mitsubishi, Sanyo, et Sharp.

Le JEPA (Japanese Energy Pv Association) projette 5000 MWc en 2010 à 2,5 $/Wc et 82 800 MWc en 2030 à 1,7 $/Wc. L'UE vise 3 GWc en 2010 si on atteint 2  E  /Wc et 2,75 à 3 E /Wc clé en main. La Hollande vise 1  E /Wc en 2020. Greenpeace fait une annonce de 207 GWc en 2020.

Le coût du Wc semble suivre une loi de réduction de 20 % tous les doublements de capacité installée. A 1000 MWc le coût était de 5  E /Wc, à 2000, de 4   E/Wc et à 4000 MWc, il devrait atteindre 3,2  E /Wc. Actuellement les modules coûtent entre 2,5 et 3,5   /Wc et les systèmes installés entre 4 et 8  E /Wc ce qui correspond à 0,20 à 0,80  E /kWh. Avec un facteur 10 d'augmentation de taille des usines, de 50 MWc à 500 MWc par unité, le coût pourrait descendre à 1 E/Wc et le kWh devenir compétitif avec celui issu du thermique, nucléaire ou hydraulique.

Selon une source US, chaque M$ investi dans le solaire créerait 17 emplois par rapport à 1,5 dans le pétrole ou le gaz. L'EPIA estime qu'entre 2000-2010 pour chaque nouveau MW, 20 emplois seraient créés en fabrication et 30 en vente et installation. Le VDI Allemand estime à 300 000 le nombre d'emplois en 2010 dans ce secteur. Ces chiffres paraîssent trop forts si le coût du photovoltaïque doit baisser. En effet 1 MW produit 1 million de kWh/an soit un CA de 0,3 M   si l'amortissement se fait en 3 ans avec 0,15    /kWh non achetés sur le réseau ce qui est une hypothèse forte. 0,45 M   correspondrait à 5 à 10 emplois au maximum selon la qualification.

Les toits solaires connectés au réseau de quelques kWc constituent 42% du marché en 2001. Mais la banque Sarasin prévoit aussi que la croissance la plus forte sera celle des installations de forte puissance (2 % en 2001 mais croissance de 50 % /an entre 2000 et 2005). Aujourd'hui, le solaire est poussé par les subventions de 0,51   /kWh en Allemagne. Les autres marchés sont les telecom 14 % en 2001, les pays en voie de développement 12 %, ...

Le programme Altener a recensé 620 GWc de surface de toits potentiellement utilisables en Europe dont 21 pour la Hollande où se trouve le plus grand toit mondial de 2,6 ha (2,3 MWc avec 19 000 panneaux). 70 % de l'énergie est consommée en ville et 40 % dans les immeubles. L'objectif est donc de réduire de 50 % la consommation de chaleur et d'électricité. Les grands toits se couvrent de panneaux comme le centre d'exposition de Munich de 2 MWc.

En partant de 100 GWc en 2020 et 10 W permanent équivalent/m² on obtient l'équivalent de 10 000 MW permanent au niveau mondial soit l'équivalent de 15 réacteurs nucléaires si on compte la redondance et les pertes d'exploitation incontournables.
Comme 100 Wc donnent environ 100 kWh/an, cela correspondrait alors à 100 TWh/an au niveau mondial. Avec une répartition approximative 1/3 Japon, 1/3 USA, 1/3Europe. Transposé à la France, peut-on oser le 10 %, soit 10 TWh en 2020 ?
Hum on est déjà en 2003 et ça n'a quasiment pas commencé !!!

Ensuite, apparement, une fois que la pompe est amorcée (usine géante de 500 MWc), il n'y a plus guère de difficulté pour produire plus car c'est très décentralisé.
Il reste à voir s'il est si intéressant de convertir en alternatif (AC) pour se connecter au réseau électrique, car on perd 10 % dans les onduleurs et on injecte de la puissance noble vers un réseau qui ne maîtrise pas le gaspillage. Un réseau continu (DC) 230 ou 300 V comme envisagé par les suédois ne serait pas idiot, de même qu'un usage/stockage local sous toute forme (électrique et thermique). Le 50 Hz a le petit avantage de la coupure plus simple de l'arc grâce au passage à 0 de la tension mais a surtout l'intérêt majeur de transporter l'énergie loin et la convertir simplement avec des transformateurs 50 Hz. Il correspond à une production centralisée de plusieurs centaines de MW. Et encore faut-il dire que pour le transport de puissance, en 2020 ou 30, il se peut aussi qu'on sache transporter en haute tension continu, voire avec des supraconducteurs donc sans pertes Joule (voir HVDC ABB, Siemens plus bas).

ERE va expérimenter la solution 230 V continu, intéressante aussi pour la recharge du véhicule électrique.

Sur le plan pratique, en milieu rural, on a l'avantage de pouvoir installer les panneaux au meilleur endroit pas forcément sur le toit, à cause des autorisations spéciales à obtenir des autorités. On peut ainsi les orienter plein sud, sans ombres de végétation, les incliner selon la saison (en france 60/70 degré en hiver et 15/30 degré l'été), les installer soi-même et mieux les entretenir, ou s'en servir comme toit de serre. Ceci peut conduire à doubler la production et donc à réduire artificiellement le coût du kWh produit d'un facteur 2. Il est même possible d'envisager de se passer d'onduleur coûteux en créant un réseau solaire avec batterie en 230 Vdc et convertir en 12 V dc pour les petits appareils.

 

LE PETIT HYDRAULIQUE

En comparaison ou complément, le petit hydraulique tient aussi la route. Par exemple en Chine aujourd'hui, 43000 stations de petit hydrauliques ont une puissance de 26 GW et une production de 87 TWh par an.

 

L'EOLIEN

En Eolien, voici les données de l'EWEA (European Wind Energy Agency), AWEA pour les USA
Données Françaises

En 2002, 31 GW sont installés dans le monde. Avec une production max équivalente à 2000/2500 h par an, la production est de l'ordre de 80 TWh par an. En Allemagne, les 12 GW ont créé 42 000 emplois. La progression a été de 7,6 GW à 31 GW en 5 ans et on prévoit 110 GW en 2007. Cela représentera 3 % des grandes stations thermiques actuelles et 24 % des constructions nouvelles.

 

En fin 2002, MW installés en Europe :

Les objectifs Européens en éolien :

  Total Installé en Europe (MW) dont en mer, à quelques km des côtes
2002 23 000  
2010 60 000 5 000
2020 150 000 50 000

On prévoit une très forte progression des installations en mer avec des machines de 3 à 5 MW, alors que la moyenne actuelle est de 1 à 1,5 MW. En effet, l'occupation visuelle des grandes fermes éoliennes est de plusieurs km² malgré leur faible empreinte au sol. Les éoliennes off-shore seraient implantées sur des fonds marins de 10 à 20 m de fond. La vitesse moyenne du vent en mer est de 30 à 50 % plus forte, que sur terre or la puissance est proportionnelle au cube de la vitesse. L'absence de relief réduit les turbulences, mais il faut des machines plus robustes et fiables, avec la possibilité d'hébergement d'équipes de maintenance, une construction par hélicoptère, un câble d'énergie vers les côtes et l'accord de la marine.

Le coût de l'offshore est de 50 à 100 % supérieur (Comparaison par poste éolienne terrestre/marine : turbine et fondations 85 / 65 % du coût, l'interconnexion réseau 14 / 23 %). Mais la rentabilité des fermes est possible à partir de quelques centaines de MW (100 à 200 machines) et il y a des projets de plusieurs dizaines de GW avec un kWh à 0,04 E.

 

LES TURBINES SOUS-MARINES

L'énergie des océans existent sous différentes formes. Elles est produite par la rotation de la terre, de la lune et l'énergie solaire. Les différences de flux thermiques créent les courants marins des océans sous une forme d'énergie plus concentrée que la lumière ou le vent. La rotation de la terre et de la lune produisent les marées et les vagues.

Les turbines marines profitent des courants marins thermiques monodirectionnels ou de la marée bidirectionnelles. Voir par exemple MCT

La question du transport d'énergie est essentielle car l'énergie renouvelable n'est pas toujours régulière, ni produite dans les meilleures conditions localement.

Comment transporter l'énergie (et contribuer au réquilibrage Nord-Sud) : Le GENI (Global Energy Network Institute) montre dans un article sur le développement durable, en se basant sur les résultats d'essai du CIGRE sur le transport électrique (7000 km en tension continue et 4000 km en alterrnatif 50 Hz à 800 kV), que les pays pauvres riches en énergie renouvelable pourraient nous en vendre sous forme électrique. Autre présentation universitaire et ABB Suède, ainsi que Siemens) celle-ci met en évidence la possibilité d'étaler la durée de production solaire en reliant l'Est à l'Ouest, et de réduire l'effet saisonnier avec les inter-connexions Nord-Sud.

Une approche de l'institut allemand ISET sur le potentiel global d'énergie renouvelable (en anglais). Il est mis en évidence la complémentarité des énergies et l'avantage de la mise en réseau longue distance pour réguler la production car à 1000 km de distance, on ne peut pas parler de journée sans vent. Il n'y a pas de corrélation météorologique très longue distance.
Consulter aussi bases sur l'énergie et énergies renouvelables (page XFAQ de notre site).

 

 

COMMENT CONCILIER DES ENERGIES RENOUVELABLES ET UNE DEMANDE TRES VARIABLE

L'éolien ne produit pas en permanence, on voit sur le bilan ADEME, que l'été on peut descendre à 10 % de la puissance installée au lieu de 20 à 25 % sur l'année. Il a quand même l'avantage de produire plus en hiver quand la consommation est au plus haut. Il faut donc une complémentarité avec d'autre source (MIX). Ce peut être l'hydraulique mais il est bas l'été il vaut mieux compter sur le photovoltaïque (actuel à 12 % de rendement) Le PV produit 70 à 150 kWh/m² par an mais pas la nuit et environ 5 fois moins en hiver qu'en été. Il faudra donc sans doute des générateurs thermiques utilisant un combustible fossile ou de la biomasse ou un combustible de synthèse (H², méthane, ...) en attendant les générateurs marins. Contrairement à ce qu'on lit souvent, le nucléaire ne me semble pas complémentaire de l'éolien ou du solaire car pas assez rapidement réglable. De même, on ne peut pas vraiment compter sur un effet de régulation par les réseaux à longue distance, car il y aurait trop de pertes de transport et instabilité.

Un MIX intéressant serait celui qui permet de suivre la courbe de consommation. Mais comme l'éolien et le solaire peuvent produire 0 en même temps (une nuit sans vent par exemple), il faut soit que les autres générateurs aient la puissance totale demandée, soit qu'on sache stocker l'énergie, soit qu'on agissent sur la demande pour la réduire. Stocker l'énergie conduit à des rendement de 30 à 70 % selon la solution (batteries, H², remontée d'eau de barrage), ce qui oblige à prévoir de la puissance installée en plus.

Le stockage par batterie très délocalisées, n'est pas à exclure mais plutôt pour les faibles puissances. Pour une maison, on peut envisager une autonomie de quelques jours à faible consommation avec 100 à 200 kg de plomb par exemple avec une durée de vie de 10 ans minimum, ce qui n'est pas beaucoup plus que ce qu'on a dans l'automobile ou les camions avec 20 à 100 kg. Pour les tuyaux de gaz également, il reste encore des dizaines de kg par appartements. Avec 100 kg, on disposerait en effet d'environ 3 à 4 kWh d'énergie. Voir soi-même sa réserve d'énergie baisser incite également à mieux prendre conscience de ce qu'est l'énergie, ce qui est une bonne chose.

En pratique, 30 % de surdimensionnement des générateurs solaires ou éoliens permet aussi de lisser les variations climatiques dans l'année et d'une année à l'autres. L'étude des sites isolés montre qu'en puissance constante, 30 à 50 % de la production par des générateurs réglables permet de réduire de 50 % le dimensionnement en puissance installée des générateurs de type aléatoire, solaires ou éoliens.

Certain type d'énergie peuvent être aussi stockés plus facilement, ce qui permet de mieux régler la demande, par exemple l'eau chaude bien isolée ou la chaleur (chauffage à accumulation sur 12 à 24 h + double vitrage et isolation renforcée + éventuel chauffage solaire passif si orientation convenable). On peut ainsi éviter de produire l'eau chaude ou le chauffage par l'électricité issue des générateurs thermiques fossiles, ce qui est très mauvais en rendement puisque 60 à 70 % de l'énergie primaire est gaspillée en chaleur dans le générateur électrique. Pour le nucléaire, l'argument du rendement pose le problème du réchauffement des rivières (mais n'est pas une perte d'énergie primaire, argument absurde, car les isotopes perdent leur énergie de toute façon dans la nature). A cela s'ajoute aussi les risques de fuite, les déchets nucléaires et en aval la dévastation des sites d'extraction, vu la très faible concentration de l'Uranium cf WISE.

Un avantage des générateurs thermiques de proximité pourrait être développé. Contrairement au nucléaire ils permettent de pouvoir mettre à profit les calories produites dans des réseaux de chaleur (cogénération de proximité). Les systèmes de chauffage centralisés en proximité permettent aussi de bien meilleurs réglages et donc moins de pollution et un meilleur rendement que les installation privatives.

Quant à la demande d'énergie de réfrigération ou climatisation, elle suit celle de la température donc est en phase avec la production photovoltaïque. Là aussi, il est possible en sur-isolant les réfrigérateurs de les faire fonctionner plutôt lorsque les générateurs solaires et éoliens fonctionnent. La climatisation sera d'autant plus efficace que l'habitat est bien isolé de l'extérieur. (de l'intérieur pb de pont thermqiue inter-étage et condensation).

La gestion plus fine du fonctionnement des appareils à accumulation et stockage demanderait sans doute de télégérer un peu plus finement que heure creuse-heure pleine. Un telle intelligence en réseau n'est plus un problème insurmontable aujourd'hui.


En conclusion provisoire, le passage aux énergies renouvelables et la réduction des consommation de thermique fossile et nucléaire demandent de mixer les énergies en faisant jouer au maximum les complémentarités (production+stockage), de réduire sérieusement les pertes d'énergie (mauvaises isolations, fonctionnement inutiles d'appareil, produit bas de gamme à rendement déplorable), d'ajouter de l'intelligence aux réseaux électriques (télécommande plus fines qu'aujourd'hui), de développer des alternatives de transports (ERE plume ?) sans oser même parler de changer de société pour plus de productions locales, d'aliments sains et de saison (cf tous les liens)


 

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