Généralités sur les énergies renouvelables PDF

Généralité sur les énergies renouvelables Cours 3ème année électrique Option SEER Au: 2024-2025 Hanen BERRIRI  Contexte Définition des énergétique énergies Mondial renouvelables...

Généralité sur les énergies renouvelables Cours 3ème année électrique Option SEER Au: 2024-2025 Hanen BERRIRI  Contexte Définition des énergétique énergies Mondial renouvelables Comparaison entre Potentiel global des Plan énergies fossiles et énergies renouvelables énergies renouvelables Enjeux socio- Réglementations et économiques des politiques énergies énergétiques renouvelables Hanen BERRIRI 2 Contexte énergétique Mondial Section 1 Hanen BERRIRI 3 Dépendance aux énergies fossiles Monde La consommation mondiale des combustibles fossiles représente 56 % de l’énergie totale consommée selon L’Institut de l’énergie (Statistical Review of World Energy Review) Home | Statistical Review of World Energy (energyinst.org) Dominance! https://www.energyinst.org/statistical- Afrique review/energy-charting-tool/energy- charting-tool Hanen BERRIRI 4 Les énergies fossiles Une énergie fossile, aussi appelée combustible fossile, est un combustible issu de la décomposition d’organismes vivants morts et enfouis dans le sol pendant des millions d’années. Ces énergies sont dites non-renouvables car la vitesse à laquelle elles sont consommées est beaucoup trop importante par rapport à la vitesse à laquelle elles se renouvellent (millions d’années). Les trois principales sources d’énergie fossile sont le pétrole, le gaz naturel et le charbon. Le charbon Le pétrole Le gaz Hanen BERRIRI 5 Mix énergétique & mix électrique Le mix énergétique d’un pays ou d’une région est la répartition des différentes sources d’énergies primaires consommées dans une zone géographique donnée. Il ne faut pas le confondre avec le mix électrique qui ne prend en compte que les sources d’énergies primaires contribuant à la production d’électricité, et ne représente que 18,5% de l’énergie finale mondiale. Le mix électrique mondial est toujours très carboné malgré la forte progression du solaire et de l'éolien Hanen BERRIRI 6 Problème 1: Réserve énergétique limité Les réserves d'énergies fossiles ne sont pas infinies. Les projections actuelles estiment que les réserves de pétrole et de gaz naturel pourraient s'épuiser d'ici quelques décennies, selon les taux de consommation actuels. les réserves probables contribuent de manière significative à la sécurité énergétique d'un pays Hanen BERRIRI 7 Problème 1: Réserve énergétique limité Impacts de l’épuisement des ressources non renouvealbles Augmentations de prix (coût d’extraction, prix des biens et services qui dépendent de ces ressources) exp: prix de pétrole→ prix d’essence Pertes d'emplois (dans l’industrie pétrolière et gazière), impact significatif sur les économies locales, en particulier dans les régions qui dépendent fortement de ces industries Implications géopolitiques: liées au contrôle des ressources précieuses comme le pétrole et le gaz pourraient s'intensifier à mesure que ces ressources se raréfient, augmentant ainsi le risque de conflits avec des conséquences économiques et sociales importantes. Augmentation de l’innovation et de l’investissement dans des sources d’énergie alternatives et d’autres technologies durables. Solution: Transition vers les ressources renouvelables Hanen BERRIRI 8 Problème 2: Réchauffement climatique Émissions de gaz à effet de serre (GES) Hanen BERRIRI 9 Problème 2: Réchauffement climatique Responsabilité/ Engagement La Terre s'était réchauffée de 1,1°C en 2020 par rapport à la période 1850-1900. Une toute petite partie était liée à la variabilité naturelle du climat (entre -0,23 et +0,23°C), le reste étant provoqué par les activités humaines. Ce réchauffement global devrait avoir atteint 1,5°C dès le début des années 2030. Hanen BERRIRI 10 Problème 2: Réchauffement climatique Différents scénarios https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2021/scenario-trajectories-and-temperature-outcomes Dans le monde Cas de la Tunisie Hanen BERRIRI 11 Urgence: Sauver la planète Conséquences / Objectifs Objectif modial NZE Hanen BERRIRI 12 Solution: Transition énergétique Investissement en ressources renouvelables Hanen BERRIRI 13 Solution: Transition énergétique Génération de l’électicité à partir des sources renouvelables Hanen BERRIRI 14 Objectives de la transition énergétique Résilience des systèmes énergétiques Le trilemme énergétique du Conseil Mondial de l’Énergie Hanen BERRIRI 15 Objectives de la transition énergétique Résilience des systèmes énergétiques Le trilemme énergétique du Conseil Mondial de l’Énergie Hanen BERRIRI 16 la transition énergétique Innovation technologique Exemple: Convertir l'électricité en gaz pour stocker l'énergie Hanen BERRIRI 17 La transition énergétique en Tunisie Ministère de l'Industrie, des Mines et de l’Énergie https://www.energiemines.gov.tn/ Stratégie (https://www.energiemines.gov.tn/fileadmin/docs- u1/synth%C3%A8se_strat%C3%A9gie_2035.pdf ) Cadre réglementaire STEG ER (http://www.steg-er.com.tn/) STEG ER a été créée en 2010 ,dans un cadre de partenariat public-privé, pour concrétiser la politique nationale relative à la promotion des énergies renouvelables et de contribuer à l’impulsion du Plan Solaire Tunisien (PST). ANME Agence Nationale pour la maîtrise de l’énergie https://www.anme.tn/ Hanen BERRIRI 18 La transition énergétique en Tunisie Exemple de projetsPUBLICS TEEP TRANSITION ÉNERGÉTIQUE DANS LES ÉTABLISSEMENTS PUBLICS https://teep.tn/ Hanen BERRIRI 19 Définition des énergies renouvelables Section 2 Hanen BERRIRI 20 Caractéristiques des énergies renouvelables Caractéristiques des énergies renouvelables se régénèrent naturellement (à l’échelle humain), contrairement aux énergies fossiles limitées. Elles ont une faible empreinte carbone, contribuant peu aux émissions de gaz à effet de serre. Leur impact environnemental est généralement réduit, bien que certains défis existent, comme pour les barrages hydroélectriques ou les parcs éoliens. Il est important de distinguer le concept d'énergie renouvelable de celui d'énergie propre, qui désigne une source d'énergie produisant peu de pollution De même, l'énergie renouvelable diffère de l'énergie durable, qui implique que l'ensemble du processus de production ait un impact environnemental et social limité. Hanen BERRIRI 21 Classification des énergies renouvelables solaire, éolienne, hydraulique, biomasse, géothermie, et énergies marines. Hanen BERRIRI 22 L ’énergie solaire Solaire photovoltaïques: produire de l'électricité Solaires thermiques: produire de de la chaleur Hanen BERRIRI 23 La plus grande centrale solaire du monde (Juin 2024) China Green Development Group a mis en service le projet solaire Midong de 3,5 GW à Urumqi, dans la région chinoise du Xinjiang. Le projet a nécessité un investissement de 15,45 milliards de CNY (1,96 milliards d’euros) PV magazine https://www.pv- magazine.com/2024/06/06/world s-largest-solar-plant-goes- online-in-china-2/ Hanen BERRIRI 24  PV en Tunisie Mai 2024 Aussi signature des accords des projets de Gafsa (100 MW) et de Tataouine (200 MW) Hanen BERRIRI 25  Solaire flottant Parc solaire flottant https://www.pv-magazine.fr/2024/07/04/les- travaux-avancent-a-grands-pas-sur-le-plus- grand-parc-solaire-flottant-deurope/ Hanen BERRIRI 26 Solaire flottant en Afrique Le Ghana inaugure son premier système hybride hydro-solaire Aout 2020 Parc solaire flotant 50MWC Plus grand parc flottant de l’Afrique Combiné à une centrale hydroélectrique de 60 MW https://www.afrik21.africa/gha na-un-parc-solaire-de-50-mwc- combine-a-la-centrale- hydroelectrique-de-pwalugu/ https://lanouvelletribune.info/2 024/08/afrique-la-premiere- centrale-solaire-flottante- inauguree-dans-ce-pays/ Hanen BERRIRI 27 Avantages et inconvénients de l’énergie solaire L ’énergie solaire Avantages: Technologie mature, décentralisation de la production, faible impact environnemental. Inconvénients: Intermittence due aux variations diurnes et saisonnières, besoin de surfaces importantes pour l'installation des panneaux. Hanen BERRIRI 28 L ’énergie éolienne Onshore Offshore Hanen BERRIRI 29 L ’énergie éolienne en Tunisie Sidi Daoued 55MW Sidi Daoud en 2009, une puissance totale atteignant 55MW et une énergie annuelle produite de 150 Gigawatt-heure(GWh)/ Bizerte 200MW deux sites situés à Métline et Kchabta. 97MW et 93 MW, elles comprennent 143 éoliennes de 1320 kW chacune. l’énergie totale produite par les centrales éoliennes en Tunisie est d’environ 750 GWh/an, une économie annuelle de 153000 Tonnes de combustible https://www.anme.tn/fr/content/eolien Hanen BERRIRI 30 Avantages et inconvénients de l’énergie éolienne L ’énergie éolienne Avantages: Coûts en baisse, faible empreinte carbone, utilisation sur terre et en mer. Inconvénients: Variabilité du vent, impact visuel et sonore, et effets potentiels sur la faune. Hanen BERRIRI 31 L ’énergie hydraulique exploite l'énergie cinétique de l'eau en mouvement (rivières, barrages) l'une des sources d'énergie renouvelable les plus largement utilisées dans le monde Hanen BERRIRI 32 Avantages et inconvénients de l’énergie hydraulique L ’énergie hydraulique Avantages: Production d'électricité continue, stockage de l'énergie via les barrages, longue durée de vie des installations. Inconvénients: Impacts écologiques sur les écosystèmes aquatiques, risque de déplacements humains lors de la construction de grands barrages enjeu géopolitique exemple: le mégabarrage « la renaissance » de l’ Éthiopie sur le fleuve le Nil Total production de 1550 MW Hanen BERRIRI 33 Biomasse et bioénergies La biomasse fait référence aux matières organiques (bois, déchets agricoles, résidus forestiers) qui peuvent être brûlées ou transformées pour produire de l'énergie (chaleur, électricité, biocarburants). Elle est renouvelable si elle est gérée de manière durable. Hanen BERRIRI 34 Biomasse et bioénergies valorisation énergétique des déchets Il existe plus de 2 700 usines de valorisation énergétique des déchets en activité dans le monde, avec une capacité d’élimination d’environ 530 millions de tonnes de déchets par an. Plus de 80 % de ces usines sont situées dans des pays développés. Près de 500 usines de valorisation énergétique des déchets sont situées en Europe. Hanen BERRIRI 35 Avantages et inconvénients de l’énergie biomasse Biomasse et bioénergies Avantages: Valorisation des déchets, réduction de la dépendance aux énergies fossiles, production de chaleur et d'électricité. Inconvénients: Émissions de GES lors de la combustion, impact sur l'utilisation des terres, gestion durable des ressources nécessaire. Hanen BERRIRI 36 Énergie géothermique provient de la chaleur stockée sous la surface de la Terre. Elle peut être exploitée pour produire de l'électricité ou pour chauffer des bâtiments via des pompes à chaleur géothermiques. Hanen BERRIRI 37 Avantages et inconvénients de l’énergie géothermique Énergie géothermique Avantages: Source d'énergie stable et continue, faible empreinte carbone Inconvénients: Zones exploitables Limité à certaines régions actives, risques sismiques potentiels, coûts initiaux élevés. Hanen BERRIRI 38 Énergie marine l'énergie marémotrice (due aux marées), l'énergie houlomotrice (due aux vagues), l'énergie des courants marins, et l'énergie thermique des mers. Ces technologies sont encore en développement, mais elles présentent un potentiel significatif. Hanen BERRIRI 39 Avantages et inconvénients de l’énergie marine Energie marine Avantages: Source d'énergie abondante dans les régions côtières, faible impact sur les émissions de GES. Inconvénients: Coûts de développement élevés, défis techniques et environnementaux liés à l'installation. Hanen BERRIRI 40 Énergies fossiles vis énergies renouvelables Section 3 Hanen BERRIRI 41 Comparaison entre énergies fossiles et énergies renouvelables énergies Avantages inconvénients fossiles Densité énergétique élevée Épuisement Facilité d'extraction et de pollution transport renouvelables Abondance et durabilité Intermittence, stockage, et défis d'intégration au réseau électrique Hanen BERRIRI 42 Compensation de l’En fossiles par les EnRes Hanen BERRIRI 43 Meilleure solution: mix énergétique équilibré Hybridation Hanen BERRIRI 44 Meilleure solution: mix énergétique équilibré Hanen BERRIRI 45 Potentiel global des énergies renouvelables Section 4 Hanen BERRIRI 46 Potentiel Théorique GHI Potentiel d'énergie solaire photovoltaïque par pays (2023) Irradiation horizontale globale (GHI) : moyenne annuelle à long terme des totaux quotidiens et annuels. Source: https://globalsolaratlas.info/global-pv-potential-study Hanen BERRIRI 47 Potentiel pratique PVOUT l'énergie réalisable par une installation typique de système PV à l'échelle de l'entreprise prend en considération le potentiel théorique, la température de l'air, la configuration du système, l'ombrage, la salissure, ainsi que les contraintes topographiques et d'utilisation du sol Le rendement spécifique, ou PVOUT, mesuré en kilowattheures par kilowatt-crête installé (kWh/kWp), illustre ce potentiel pratique Hanen BERRIRI 48 Index de saisonnalité révèle la variabilité saisonnière en comparant les totaux mensuels les plus élevés et les plus bas Source: https://globalsolaratlas.info/global-pv-potential-study Valeurs absolues du potentiel de puissance PV pratique (PVOUT) par rapport à l’indice de saisonnalité PV Hanen BERRIRI 49 Potentiel économique du photovoltaïque (PV) LCOE Levelized Cost of Energy Coût actualisé de l'électricité la fourchette globale allant de moins de 0,06 à plus de 0,26 USD par kWh, avec une part significative du globe se situant en dessous de 0,12 USD Source: https://globalsolaratlas.info/global-pv-potential-study Hanen BERRIRI 50 PVOUT vs. GHI Potentiel moyen de puissance PV pratique au Niveau 1 (PVOUT) comparé au potentiel théorique (GHI) 20 % de la population mondiale vit dans 70 pays bénéficiant de conditions excellentes pour le PV, où la moyenne à long terme de PVOUT dépasse 4,5 kWh/kWp par jour 9 % de la population mondiale) affichent une moyenne de PVOUT inférieure à 3,5 kWh/kWp, principalement des pays européens (à l'exception du sud de l'Europe) mais incluant aussi des pays comme le Japon et l'Équateur les pays dans la gamme intermédiaire favorable entre 3,5 et 4,5 kWh/kWp comptent pour 71 % de la population mondiale, incluant les cinq pays les plus peuplés (Chine, Inde, États-Unis, Indonésie et Brésil) ainsi qu'une centaine d'autres pays Hanen BERRIRI 51 PVOUT vs. tarifs d'électricité moyens typiques Potentiel pratique de la puissance photovoltaïque (PVOUT) vs. tarifs d'électricité moyens typiques Source: https://globalsolaratlas.info/global-pv-potential-study la production PV peut être rentable même dans les pays avec l'un des potentiels PV les plus bas les pays moins développés (selon l'indice de développement humain, la fiabilité de l'approvisionnement en électricité et l'accès à l'électricité en milieu rural) tendent à avoir un potentiel PV Hanen BERRIRI 52 Capacité solaire installée Q1 2024 Hanen BERRIRI 53 Capacité solaire ajouté/prédite chaque année (2024) Hanen BERRIRI 54 Potentiel pratique en Tunisie Potentiel d'énergie solaire photovoltaïque de la Tunisie (2023) Source: https://globalsolaratlas.info/global-pv-potential-study GHI – Global horizontal irradiance Hanen BERRIRI 55 PVOUT – Photovoltaic power output Potentiel solaire en Tunisie Potentiel éolien la quantité théorique d'énergie éolienne disponible sur un territoire (terrestre ou marin) donné. Il est lié à la force et surtout à la régularité des vents qui ne doivent être ni trop forts, ni trop faibles. Mean Wind Potential : Ptentiel du vent moyen Wind Power Density Potential : Ptentiel de la densité de la puissance de vent Hanen BERRIRI 57 Mean Wind Potential estimation de la densité de puissance moyenne du vent à 100 m au-dessus du niveau de la surface Hanen BERRIRI 58 Wind Power Density Potential une estimation de la densité moyenne de puissance du vent à 100 m au-dessus de la surface Hanen BERRIRI 59 Mean Wind Potential MENA region https://gwa.cdn.nazkamapps.com/HR_posters/ws_MENA.pdf Hanen BERRIRI 60  Potentiel éolien offshore en Tunisie Hanen BERRIRI 61 https://globalwindatlas.info/fr/area/Tunisia Potentiel hydroélectricité Selon l'Agence Internationale de l'Énergie (AIE), la capacité installée mondiale atteignait 1 330 GW en 2020, avec un potentiel de croissance estimé à 1 700 GW d'ici 2050 https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050 Large (Above 30 MW) Small (100 KW - 30 MW) Micro (Below 100 KW) Hanen BERRIRI 62 Demande en Bioénergie (IRENA) https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2014/IRENA_REmap_2030_summary_FR_2014.pdf Hanen BERRIRI 63 Potentiel biomasse (IRENA) https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2014/IRENA_REmap_2030_summary_FR_2014.pdf Hanen BERRIRI 64 Potentiel Énergies marines Selon l'Agence Internationale de l'Énergie (AIE), le potentiel théorique global des énergies marines est estimé à plus de 80 000 TWh par an, soit plus de trois fois la consommation mondiale d'électricité en 2020 https://www.iea.org/reports/offshore-wind-outlook-2021 Cependant, la capacité installée mondiale n'était que de 535 MW en 2020, principalement due à l'énergie marémotrice https://www.irena.org/publications/2021/March/Renewable-Capacity-Statistics-2021 L'usine marémotrice de la Rance en France, avec une capacité de 240 MW, reste la plus grande installation au monde Hanen BERRIRI 65 L'usine marémotrice de la Rance en France Hanen BERRIRI 66 Enjeux socio-économiques des énergies renouvelables Section 5 Hanen BERRIRI 67 Création d'emplois et formation continu Création d'emplois Direct: Ingénieurs, techniciens, installateurs, et opérateurs de maintenance. Indirect: Fournisseurs de matériaux, logistique, services de soutien, et consultants en énergie. Formation et reconversion des professionnels de l'énergie investir dans des programmes de formation continue pour permettre aux travailleurs de s'adapter aux nouvelles technologies énergétiques Hanen BERRIRI 68 Les emplois créés par les énergies renouvelables, par technologie (monde) https://www.quiestvert.fr/ contenus/actualites/energi es-renouvelables-et- potentiel-economique/ Hanen BERRIRI 69 Accès à l'énergie une solution durable pour répondre aux besoins énergétiques des populations qui n'ont pas encore accès aux réseaux électriques traditionnels. o Exemples de projets réussis : ▪ Afrique : Des initiatives comme "Lighting Africa" ont permis de fournir de l'électricité à des millions de personnes à travers des solutions solaires domestiques. ▪ https://www.lightingafrica.org/about/ ▪ Inde : Le programme "Saubhagya" vise à électrifier les zones rurales grâce aux énergies renouvelables. Réduction de la dépendance énergétique o réduction de la vulnérabilité aux fluctuations des prix des combustibles fossiles, o sécurité énergétique accrue. Hanen BERRIRI 70 Réduction de la dépendance énergétique o réduction de la vulnérabilité aux fluctuations des prix des combustibles fossiles, o sécurité énergétique accrue. Hanen BERRIRI 71 Coûts et investissements bénéfices économiques à long terme Analyse coût-avantage des projets d'énergies renouvelables : o Coûts initiaux : Les investissements dans les infrastructures de production d'énergie renouvelable (parcs éoliens, fermes solaires, centrales hydroélectriques) peuvent être élevés, notamment en raison des coûts de construction, des équipements, et du raccordement aux réseaux électriques. o Coûts d'exploitation : Contrairement aux énergies fossiles, les énergies renouvelables ont des coûts d'exploitation relativement faibles, car elles ne nécessitent pas de combustibles. De plus, les technologies comme le solaire et l'éolien ne génèrent pas de coûts variables significatifs une fois installées. o Retour sur investissement : À long terme, les énergies renouvelables peuvent offrir un retour sur investissement élevé en raison de la réduction des coûts énergétiques, des économies sur les importations de combustibles fossiles, et des bénéfices environnementaux. Par exemple, les projets solaires photovoltaïques sont de plus en plus rentables, même sans subventions, dans de nombreuses régions ensoleillées. Investissements nécessaires pour l'infrastructure et la R&D : Le développement des énergies renouvelables requiert des investissements massifs dans les infrastructures et la recherche et développement (R&D). Les gouvernements, les entreprises privées, et les institutions financières doivent jouer un rôle clé dans le financement de cette transition. o Infrastructures : La modernisation des réseaux électriques pour intégrer les sources d'énergies renouvelables intermittentes (comme le solaire et l'éolien) nécessite des investissements dans les réseaux intelligents, le stockage de l'énergie, et les systèmes de gestion de la demande. o Recherche et développement : L'innovation technologique est essentielle pour améliorer l'efficacité, réduire les coûts, et surmonter les défis liés aux énergies renouvelables. Par exemple, le développement de nouvelles technologies de stockage de l'énergie, comme les batteries avancées ou l'hydrogène vert, pourrait transformer le paysage énergétique mondial. o Exemples de financement : Des initiatives telles que le "Green Climate Fund" et des prêts à taux réduit par des institutions internationales (Banque mondiale, Banque européenne d'investissement) sont cruciales pour soutenir les projets d'énergies renouvelables dans les pays en développement. Hanen BERRIRI 72 coûts technologiques Hanen BERRIRI 73 Coût de production des EnR en USD/kWh par technologie (2020 – 2021) Hanen BERRIRI 74 Réglementations et politiques énergétiques Section 6 Hanen BERRIRI 75 Objectifs/scénarios Objectifs 2030 Objectifs 2040 Objectifs 2050 Net Zero by 2050 – Analysis - IEA Hanen BERRIRI 76 Pathway to +1,5° https://www.irena.org/Digital-Report/Tripling-renewable- power-and-doubling-energy-efficiency-by-2030 Hanen BERRIRI 77 Feuille de route 2030 IRENA REmap2030 Hanen BERRIRI 78 Feuille de route 2030 IRENA REmap2030 Réduction CO2 Hanen BERRIRI 79 Exp: l’UE La politique de l’énergie de l’UE repose sur les principes de décarbonation, de compétitivité, de sécurité d’approvisionnement et la durabilité Politiques de l’UR en matière d’EnRe https://www.europarl.europa.eu/factsheets/fr/sheet/70/energies-renouvelables Comment l'UE stimule-t-elle les énergies renouvelables ? https://www.europarl.europa.eu/topics/fr/article/20221128STO58001/comment-l-ue-stimule-t-elle-les- energies-renouvelables Évolutions réglementaires en France https://origo-renouvelable.com/fr/les-evolutions-reglementaires-de-lenergie-2024/ Stratégie bas carbone en France https://www.ecologie.gouv.fr/politiques-publiques/strategie-nationale-bas-carbone-snbc Hanen BERRIRI 80 Politiques nationales ANME https://www.anme.tn/fr/content/ politiques-dattenuation-dans-le- secteur-de-lenergie Hanen BERRIRI 81 Conclusion Hanen BERRIRI 82