Transcript ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ RENOUVELABLE Université de Liège Faculté des Sciences Appliquées Année académique 2010-2011 Travail de fin d’étude présenté par GERBINET Saïcha en.

ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE
DE SYSTÈMES DE PRODUCTION
D'ÉLECTRICITÉ RENOUVELABLE
Université de Liège
Faculté des Sciences Appliquées
Année académique 2010-2011
Travail de fin d’étude présenté par GERBINET
Saïcha en vue de l’obtention du grade
d’Ingénieur Civil en Chimie et Sciences des
matériaux
ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE
SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ
RENOUVELABLE
1.
2.
3.
4.
5.
Introduction et objectifs
La méthodologie ACV
Les panneaux photovoltaïques
La biométhanisation
Conclusions et perspectives
ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE
SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ
RENOUVELABLE
1.
2.
3.
4.
5.
Introduction et objectifs
La méthodologie ACV
Les panneaux photovoltaïques
La biométhanisation
Conclusions et perspectives
INTRODUCTION

Concept de développement durable
http://www.ymag.be/fr/un-projet-ambitieux-humanitaire-innovant/ consulté le 13-06-2011
Protocole de Kyoto
 Plan « Climate Action »
 Sources renouvelables d’électricité

OBJECTIFS
Évaluation environnementale de systèmes de
production d'électricité renouvelable
 Panneaux photovoltaïques vs électricité
disponible sur le réseau
 Biométhanisation vs éoliennes
ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE
SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ
RENOUVELABLE
1.
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3.
4.
5.
Introduction et objectifs
La méthodologie ACV
Les panneaux photovoltaïques
La biométhanisation
Conclusions et perspectives
LA MÉTHODOLOGIE ACV
Etapes:
http://www.ecopartners.fr/images/droite/ACV_grand.jpg, consulté le 20-06-2011


Logiciel: ReCiPe
Base de données: EcoInvent
ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE
SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ
RENOUVELABLE
1.
2.
3.
4.
5.
Introduction et objectifs
La méthodologie ACV
Les panneaux photovoltaïques
La biométhanisation
Conclusions et perspectives
LES DIFFÉRENTS TYPES DE PANNEAUX
Technologie
Silicium multi
cristallin
Silicium
monocristallin
Silicone
amorphe
Silicone ruban
Durée de vie
Avantages
Inconvénients
Perspectives
10 ans à 90%
Assez chère, 2 à 3 fois
Bon rapport
Devrait dominer le
Pc
moins d'énergie pour la
coût/puissance
marché dans les dix
25 ans à 80%
production que le mono csurface
prochaines années
Pc
Si
25 ans à 90%
Meilleur rapport
Chère et forte
Bon avenir si le coût
Pc
puissance/surfa consommation en énergie baisse en améliorant
30 ans à 80%
ce
pour la production
encore le rendement
Pc
10 ans
Meilleur coût
par Wc
Faible rendement donc
Promis à un grand
grande surface de capteur, avenir si amélioration
faible durée de vie
de la durée de vie
Croissance
rapide du cristal
CdTe
Utilise certains matériaux
toxiques
CIS
Ressource en Indium
limité
Domain, F. Solaire Photovoltaique. 2007
Décroissance du prix
de production dans le
futur
Décroissance du prix
de production dans le
futur
Décroissance du prix
de production
PROCÉDÉ DE FABRICATION DE PVS BASÉS
SUR LE SILICONE MULTICRISTALLIN
OBJECTIFS ET CHAMP D’ÉTUDE
Objectifs:
Comparaison de l’impact environnemental de
l’utilisation de l’électricité disponible sur le
réseau et de celle produite par des PVs pour
l’alimentation d’un ménage belge pendant un an,
soit 3650 kWh.
 Unité fonctionnelle = production de 3650 kWh

INVENTAIRE

-
-
-
-
Description du PV choisi (basé sur la littérature):
Module en silicone multicristallin
Efficacité de 14 %
Durée de vie de 30 ans
Installation montée sur toit, orientation sud,
inclinaison de 30° par rapport à l’horizontal
Coefficient de performance de 75 %
Irradiation moyenne pour Bruxelles : 960 kWh/m2/an
Deux onduleurs nécessaires sur la durée de vie du PV
(durée de vie d’un onduleur de 15 ans) et une
installation électrique
Système de montage négligé
INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS – PV
Caractérisation en pourcentages relatifs
INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS – PV
25
en point
20
Installation électrique
15
Onduleur 3kWp
10
Encadrement
Production des modules
5
Production des cellules
0
Production des tranches
Production de sog-Si
Production de MG-silicone
Extraction de la silice
Scores pondérés
ETUDE D’INCERTITUDE
300
250
en %
200
150
100
50
Caractérisation en pourcentages relatifs - EndPoint
COMPARAISON : PVS VS ÉLECTRICITÉ
ALLEMANDE, BELGE ET SUISSE
1
0,9
combustibles fossiles
0,8
ressources minérales
écotoxicité marine
en point
0,7
écotoxicité d'eau douce
0,6
écotoxicité terrestre
0,5
eutrophisation eau douce
0,4
acidification terrestre
0,3
chgt clim (écosystème)
0,2
formation de particules
0,1
oxydants photochimiques
toxicité humaine
0
Electricité Electricité
allemande
belge
Electricité
suisse
Scores uniques
PV
chgt clim (santé humaine)
TEMPS DE RETOUR ÉNERGÉTIQUE

= Rapport entre l’énergie consommée pendant le
cycle de vie et l’énergie produite par an
Mix énergétique utilisé pour la production
d’électricité
Temps de retour énergétique (en année)

Européen
Belge
Suisse
Allemande
10
8
5
11
Toujours inférieur à la durée de vie
ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE
SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ
RENOUVELABLE
1.
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Introduction et objectifs
La méthodologie ACV
Les panneaux photovoltaïques
La biométhanisation
Conclusions et perspectives
PRINCIPE
OBJECTIFS ET CHAMP D’ÉTUDE
Comparer l’électricité produite par une unité de
biométhanisation à celle produite par une
éolienne
 Unité fonctionnelle : 1 kWh
 Deux systèmes particuliers de biométhanisation
vont être étudiés (GreenWAtt)

INVENTAIRE
Biométhanisation de déchets de marché
- Déchets de marché + déchets de tonte + fientes de
volailles
- Digestat séché
 Biométhanisation de déchets de ferme
- Effluents liquides d’hydrocurage + effluents solides
d’hydrocurage + déchets de tonte + herbes de fauche +
inter-culture
- Digestat: séparation liquide-solide
 Pas de transport
 Biométhaniseur:
- Durée de vie de 20 ans
 Distance de transport du digestat: 50 km

RÉSULTATS
déchets de marché
déchets de ferme
60
40
40
20
20
0
-20
-20
en %
en %
0
-40
-60
-40
-60
-80
-80
-100
-100
-120
-120
Infrastructure beton
Infrastructure PET
Emissions
Digestat liquide
Déchets solide
Transport du digestat
Infrastructure PET
Infrastructure beton
Digestat
Transport du digestat
Caractérisation en pourcentages relatifs
Emissions
RÉSULTATS – COMPARAISON DÉCHETS DE
en point
MARCHÉ ET DÉCHETS DE FERME
déchets de marché
0E+00
-1E-05
-2E-05
-3E-05
-4E-05
-5E-05
-6E-05
-7E-05
-8E-05
déchets de ferme
Scores normalisés
ANALYSES D’INCERTITUDE -ENDPOINT
%
Déchets
de
marché
-50
-100
-150
-200
-250
-300
-350
-400
%
Déchets
de ferme
-50
-100
-150
-200
-250
-300
-350
-400
-450
Caractérisation en pourcentages relatifs
DISTANCE DE TRANSPORT DU DIGESTAT –
DÉCHET DE FERME
pas de
transport
transport de transport de
50 km
250 km
1,00E-04
combustibles fossiles
ressources minérales
écotoxicité marine
5,00E-05
écotoxicité d'eau douce
écotoxicité terrestre
en point
0,00E+00
eutrophisation eau douce
acidification terrestre
-5,00E-05
chgt clim (écosystème)
formation de particules
-1,00E-04
oxydants photochimiques
toxicité humaine
-1,50E-04
chgt clim (santé humaine)
-2,00E-04
Scores Uniques
COMPARAISON AVEC
L’ÉLECTRICITÉ ÉOLIENNE
Biométhanisation Biométhanisation
marché
ferme
Eolienne
combustibles fossiles
2E-05
ressources minérales
0E+00
écotoxicité marine
écotoxicité d'eau douce
-2E-05
écotoxicité terrestre
en point
-4E-05
eutrophisation eau douce
acidification terrestre
-6E-05
chgt clim (écosystème)
-8E-05
formation de particules
oxydants photochimiques
-1E-04
toxicité humaine
chgt clim (santé humaine)
-1E-04
-1E-04
Scores Uniques
ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE
SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ
RENOUVELABLE
1.
2.
3.
4.
5.
Introduction et objectifs
La méthodologie ACV
Les panneaux photovoltaïques
La biométhanisation
Conclusions et perspectives
CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
Conclusions
 Avantage environnemental des différentes
filières de production d’électricité renouvelable
 PVs:
- Importance de la production de silicone de grade
solaire
- Avantage vis-à-vis de l’électricité du réseau
 Biométhanisation:
- Rôle du digestat
- Intérêt vis-à-vis des éoliennes
CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
Perspectives
 PVs: nombreuses avancées encore attendues
 Biométhanisation : avancées et normes adaptées
 Croissance attendue
 Incertitudes élevées: intérêt de disposer de
données plus fiables
MAIS intermittence
MERCI POUR VOTRE
ATTENTION
Travail de fin d’étude présenté par GERBINET
Saïcha en vue de l’obtention du grade
d’Ingénieur Civil en Chimie et Sciences des