Biocarburants et

1
Biocarburants et énergies renouvelables en
Belgique ( perspectives de UE)
Définitions des énergies renouvelables Motivations
aux développement des ER Ressources en
Belgique Contexte européen
Namur, 21 décembre 2006 Michel Huart Secrétaire
général APERe asbl Editeur responsable
Renouvelle www.apere.org
2
ER
Forme utile dénergie
Vent Cours deauMarée - Vague -Courant
marin Soleil Biomasse sèche Biomasse
humide Chaleur naturelle (géothermique,
océanique ou solaire indirect) Musculaire (humain
e animale) (Foudre)
Besoin Travail Chaleur/froid Achat Electricité Co
mbustible Carburant Gratuit Réduction consom.
3
ER
Forme utile dénergie
Energies renouvelables
Eolienne sur terre et en mer Eolienne de pompage
Centrale hydroélectrique, Centrale marémotrice,
Centrale marine Chauffe-eau solaire, (Séchoir et
four solaire) Syst. photovoltaïque, Centrale
thermodynamique Réfrigération solaire Préparation
du combustible Equipement de combustion Unité de
biométhanisation-combustion Equipement
dextraction -gt Biocarburant Bat énerg perf
(Arch climatique) Pompe à chaleur Puits
géothermique
Electricité Travail Electricité Chaleur Electrici
té Froid Combustible Chaleur (
électricité) Chaleur ( électricité) Carburant Ré
duction consom. Chaleur Chaleur (électricité)
Vent Cours deauMarée - Vague -Courant
marin Soleil Biomasse sèche Biomasse
humide Chaleur naturelle (géothermique,
océanique ou solaire indirect)
4
Valorisation de la ressource renouvelable (1/2)

• Energie de flux
• se régénère en permanence
• infinie dans le temps
• limitée à la disponibilité immédiate
• pas stockée, sauf biomasse
• densité énergétique plus petite que énergie
  fossile
• Veiller à une valorisation qui ne limite pas
  lutilisation future de la ressource càd ne pas
  exploiter la source plus vite que ses capacités
  de renouvellement. Exemples
• Biomasse
• Géothermie

5
Valorisation de la ressource renouvelable (2/2)

• Veiller à une valorisation qui soit
  sociétalement acceptable. Exemples
• Grands barrages associés à des centrales
  hydroélectriques
• (? Zones inondées)
• Combustion de bois humide ou contaminé (sans
  traitement des fumées)
• (? Pollution de lair)
• Impact dune mauvaise agriculture (Idem pour
  la gestion forestière)
• (? Pollution de leau)
• Pompe à chaleur mal installée ou mal utilisée
• (? Pas dintérêt énergétique et
  environnemental)
• Prix de lénergie
• Accès à lénergie
• Appropriation de la production dénergie

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Impacts environnementaux, sociaux et économiques
des ER

• Le service énergétique est indispensable à la
  société
• Le recours à lénergie doit être analysé selon
  trois aspects
• Environnement
• Social
• Economique
• Chaque aspect doit être analysé dans une
  dimension temporelle. La notion de durabilité
  implique une vue sur le long terme.

7
Cycle du carbone via le bois
Source schéma ValBiom
Le bois une source dénergie renouvelable, si
gestion forestière. La combustion du bois
naugmente pas la conc. du CO2 dans lair si
gestion forestière
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Définition

• Sources dénergie renouvelables (SER)
• Les sources dénergie renouvelables sont des
  énergies de flux. Elles se régénèrent en
  permanence au rythme du soleil et de ses dérivés
  (le vent, les cours deau, les vagues, les
  courants marins, la chaleur naturelle et la
  croissance de la biomasse ), ainsi que, des
  marées et de la chaleur naturelle de la terre.
• Lénergie est renouvelable si la valorisation de
  la ressource ne limite pas son utilisation
  future. Il sagit de ne pas lexploiter plus vite
  que ses capacités de renouvellement.
• Energies renouvelables (ER)
• Toutes les technologies qui transforment les SER
  en une forme utile (électricité, chaleur, énergie
  mécanique, lumière, froid, ) sont dites
   Energies renouvelables .
• Il sagit, par exemples, des éoliennes pour le
  vent, des centrales hydroélectriques pour les
  cours deau, des chauffe-eau solaires et des
  systèmes photovoltaïques pour le soleil, des
  équipements de chauffage au bois, de
  biométhanisation et de biocarburants pour la
  biomasse-énergie.
• Biomasse
• Substances dorigine végétale ou animale.
• La biomasse utilisée à des fins énergétiques
  provient essentiellement du bois et de ses
  dérivés, de cultures énergétiques (ligneuses et
  céréalières), de résidus organiques biodégradable.

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Etape
Stock - Transport
Forme utile
Stock - Transport
Source
Transformation
Electricité
Ligne électrique
Pale de léolienne / Génératrice électrique
Vent
Vent
Pale de léolienne / Pompe à eau
Eau relevée
Réservoir deau
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Obtenir une forme dénergie utile, tout en
Pourquoi soutenir les énergies renouvelables ?
Contribuant à la réduction des émissions des
gaz à effet de serre Réduisant la pollution de
lair, de leau, du sol et de la biosphère, mais
aussi limitant le risque (impacts déventuels
accidents) Préservant les stock de ressources
naturelles Garantissant un prix stable de
lénergie nettement moins sensible aux
fluctuations du marché des combustibles
fossiles Renforçant léconomie locale par le
développement de petites et moyennes
entreprises Diminuant notre dépendance
énergétique Créant des emplois durables et peu
sensibles aux délocalisations Contribuant à
réduire les tensions internationales et
permettant la solidarité entre les
peuples Constituant un excellent vecteur
déducation à lURE
Charte APERe www.apere.org
11
Chiffres et terminologie Puissance des SER
Puissance Quantité de travail dans un laps de
temps - Exprimé en Watt (W) Puissance
développable Puissance disponible x Rendement
de conversion du système
Vent P (W) ½ ? S v³ (? 1,225
kg/m³) Cours deau P (W) 9,81 x Q (l/s) x H
(m) ½ ? S v³ (? 1 000 kg/m³) Soleil
ciel serein 1000 W/m² au sol (1.400 W/m² dans
lespace) Biomasse (Energie chimique
stockée) Chaleur naturelle (Enthalpie de la
source Eau/Vapeur ou roche fracturée) Musculaire
Cheval Pmoy 750 WHumain Pmoy 200 W (Pmax
1 500 W)
12
Chiffres et terminologie Energie des SER
Energie Capacité à fournir un travail ou de la
chaleur en J, kWh, tep, kcal Energie utile
Energie disponible x Rendement de conversion du
système
Vent Energie brute ? P(S,v) dt Energie utile
annuelle Pnom x heq Petite éolienne Wallonie
heq 500 h Grande éolienne Wallonie heq
1.500 à 2.500 h / Offshore heq 2.800 à 3.800
h Cours deau Energie brute ? P(Q, h)
dt Energie utile annuelle Pnom x heq Centrale
hydroélectrique heq 4.000 à 7.000 h Soleil
Energie brute ? S x Irradiation dt Belgique,
Surf. Horizontale par an 1.000 kWh/m² / par
mois (janv. 20, avril 100, juin 160) Biomasse
3kg bois séché (80MS) 2 kg pellet 2,5 kg
céréale (85MS) 2,4 kg paille (85MS) PCI d 1
kg de bois sec (feuillus 0 d humidité) 18
MJ 5 kWhchaleur PCI d 1 kg de bois séché
(feuillus 20 d humidité) 12,6 MJ 3,5
kWhchaleur PCI d 1 kg de bois vert (feuillus
50 d humidité) 6,8 MJ 1,9 kWhchaleur Biogaz
mélange CH4 et CO2 PCI (50-50) 5 kWh/Nm³ La
gazéification produit un mélange de CO, H2, CH4
et N2 - PCI (25-14-2-48) 1,5 kWh/Nm³ 1 l
dhuile 1 l de biodiesel 1,3 l ETBE 1,4 l
déthanol (1 l de mazout)
13
Chiffres et terminologie Energie des SER
Energie Capacité à fournir un travail ou de la
chaleur en J, kWh, tep, kcal Energie utile
Energie disponible x Rendement de conversion du
système
Biocarburant 1 l dhuile 1 l de biodiesel
1,3 l ETBE 1,4 l déthanol (1 l de mazout)
10 kWh
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Ressources annuelles en Belgique (4/5)
Soleil Surf. Horizontale 1.000 kWh/m² ou 1
TWhirradiation/km² Vent Puissance de
léolienne x héq 6 à 10 MW/km² Sur terre héq
1.500 à 2.500 h ou 9 à 25 GWhe/ km² Offshore héq
2.800 à 3.800 h ou 16,8 à 38 GWhe/ km² Cours
deau Puissance hydroélectrique x héq
108 MW (2004) ? 150 MW (2020) héq 4.000 à
7.000 Courants marins et vagues Courants marins
P (W) ½ ? S v³ Vagues P (W/m) 3065 (h/2)²
?1/2 (h et ? en m) Biomasse Résultat de la
photosynthèse Avec rendement de 0,6 ? 6
GWhénergie chimique/km²
15
Source Ressource énergétique annuelle primaire ou brute Ressource énergétique annuelle - forme utile des technologies actuelles
Soleil 1 000 GWh/km² Chaleur  390 GWhth/km² (Rend. convers. moy an 39 pour applicat. th) Electricité  100 GWhe/km²) (Rend. convers. moy. an 10 par syst. PV)
Vent (terre) Non déterminé Electricité  9 à 25 GWhe/km²
Vent (mer) Non déterminé Electricité  17 à 39 GWhe/km²
Cours deau Non déterminé Electricité  400 à 700 GWhe (Parc de 110 à 150 MW)
Courant marin et vague Non déterminé Dépend des surfaces exploitées, vitesses du flux et amplitudes des vagues.
Biomasse 6 GWh/km² (Energie chimique stockée par la photosynthèse dans les conditions moyennes belges) Chaleur  3 à 4,8 GWhth/km² (Rend. convers. biomasse-gtchaleur 50-80) Electricité 0,6 à 1,8 GWhe/km² (Rend. Convers. biomasse-gtélectricité 10-30) Biocarburant 1,5 à 3,5 GWh/km² (Huile vég. (colza) Ethanol (betterave))
Chaleur naturelle Non déterminé Gradient moyen de 30C/km Dépend de la t et de la capacité de renouvellement de la source

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Ressources renouvelables en Belgique (5/5)
Ensemble elles dépassent largement les besoins de
notre société Mais leur exploitation à grande
échelle requiert de lespace là où la source est
disponible. Hors en Belgique, - densité de
population élevée - habitat dispersé

• Paramètres clés
• Aménagement du territoire,
• Réseau électrique (Extension et gestion)
• Réseaux de chaleur
• Systèmes de stockage
• Importations
• URE.

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Biocarburants

• Trois grandes filières
• Ethanol et ETBE (Ethyl Tertio Buthyl Ether) à
  partir de matières premières sucrées
• Huile végétale pure à partir de graines
  oléagineuses
• Biodiesel Transestérification dhuile végétale
  raffinée
• PCI
• Ethanol 5,9 kWh/l ETBE 7,5 kWh/l Huile de
  colza 9,5 kWh/l
• Biodiesel 9,2 kWh/l (Diesel 9,8 kWh/l et
  Essence 8,7 kWh/l)
• Productivité annuelle en Belgique
• Ethanol Froment 2 500 l/ha Maïs 2 800 l/ha
  Betterave 6 000 l/ha
• Huile de colza 1500 l/ha
• Biodiesel (1500 l 140 kg de méthanol 140 kg de
  glycerine) ? 1590 l
• Ratio énergétique rapport entre la production
  dénergie et la consommation dénergie de la
  filière de production
• Ethanol de betterave 1,4 à 2
• Ethanol de froment 1,8 à 2
• Huile de colza 3 à 4,7
• Biodiesel de colza 2 à 3

18
RES policy framework

• RES White Paper (1997)
• ? To double the share of renewable energy from 6
  to 12 of gross energy consumption in Europe
  (EU-15) by 2010

• Green Paper on Security of Energy Supply (2000)
• RES Electricity Directive (2001)
• ? To establish a framework to increase the share
  of renewables electricity from 14 to 22 of
  gross electricity consumption by 2010

• Directive on liquid biofuels (2003)
• ? To achieve a share of 5.75 of biofuels for
  transport in the total amount of fuels in Europe
  by 2010

Biomass Action Plan (2005) Green Paper A
European Strategy for Sustainable, Competitive
and Secure Energy (2006)
19
Renewable energy today

• About 15 of all EU electricity supply is
  generated by renewable energy sources
• About 10 of heat demand is supplied by renewable
  energy sources
• About 1 of transport fuel demand by renewable
  energy sources

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Renewable energy targets 2010

• 22 of all EU electricity supply is generated by
  renewable energy sources
• 16 of heat demand is supplied by renewable
  energy sources
• 5,75 of transport fuel demand by renewable
  energy sources

21
Biomass
22
Liquid Biofuels

Source Eurostat
Average Annual Growth rates
1998-2003 31.3