mardi 7 juin 2016

Graphique de la semaine: Les «combustibles» cachés de l'énergie renouvelable

J. M. Korhonen
29 novembre 2013


Figure 2 de Vidal, Goffe & Arndt (2013: 896) montre la demande de certaines matières premières sur la base de la prédiction du WWF pour le vent et la production d'énergie solaire atteignant 25 000 TWh en 2050. Ouvrir et symboles fermés correspondent à différents volumes de matières premières nécessaires à la construire différents types de panneaux photovoltaïques.
Il est bien connu qu'il n'y a pas une telle chose comme un repas gratuit. Cependant, il est un peu moins connu qu'il n'y a rien de tel que l'énergie libre, non plus.
Malgré tout le battage sur les nouvelles sources d'énergie renouvelable étant «libre» et «pratiquement illimité» dans un sens que personne ne possède le Soleil, ni le vent, le fait demeure que, pour exploiter ces énergies, nous avons besoin d'un effort de construction immense. Cela, malheureusement, est ni libre ni sans restriction dans le sens matériel.Comme le graphique ci-dessus tirée d'une récente étude commentaire de Vidal, Goffé & Arndt dans Nature Geoscience (2013) montre, les déploiements d'énergie renouvelable projetés serait très bientôt dépasser le courant global de production de plusieurs matériaux clés. Par les estimations de l'auteur, si l' on veut suivre l'exemple des énergies renouvelables seulement-défenseurs, les projets d'énergie renouvelable devraient consommer la totalité de la production annuelle de cuivre, de béton et d' acier en 2035 au plus tard, annihilent l' aluminium d'environ 2030, et engloutissent tout le verre avant 2020.

Certes, l'efficacité des matériaux peut s'améliorer grandement, les substituts peuvent être trouvés, et la production peut être augmentée. Néanmoins, l'ampleur du défi est de taille: Les auteurs fournissent également un aperçu pratique des exigences matérielles par capacité installée, à partir de laquelle j'ai calculé une série de chiffres pour la production d'énergie.

Si nous comparons les énergies renouvelables à cette autre alternative à faible émission de carbone, l'énergie nucléaire, par unité d'énergie produite, le vent et la production d'électricité solaire nécessite:
16-148 fois plus concrète
57-661 fois plus d'acier
43-819 fois plus d'aluminium,
16-2286 fois plus de cuivre
4000-73600 fois plus de verre.

(Les chiffres supposent une durée de vie de 20-30 ans pour les énergies renouvelables et de 60 ans pour le nucléaire, et les facteurs de capacité suivants:. 0,3 vent, PV solaire 0,15, CSP 0,4, 0,8 nucléaire).

Dans un sens très réel, ces matériaux peuvent être considérés comme des «combustibles» ou «consommables» des énergies renouvelables. Sans doute, beaucoup de ces matériaux peuvent être recyclés dans une certaine mesure, mais les volumes requis signifie inévitablement que des augmentations substantielles de production d'énergie renouvelable exigent des augmentations correspondantes de la production vierge. Par ailleurs, tout ne peut pas être ou sera récupéré, et en tout cas, la construction de l'infrastructure pour la production d'énergie renouvelable demande d'énormes quantités d'acier, d'aluminium et de cuivre au cours de la durée de vie des aérogénérateurs.

Mais attendez! N'ai-je pas oublier quelque chose, à savoir le carburant qui utilise la fission nucléaire, et les énormes cavernes souterraines nécessaires à l'élimination des déchets? En effet, voici donc le deuxième graphique de la journée: L'estimation approximative des besoins de l'exploitation minière pour différentes sources d'énergie, par mégawatt-heure produit.


Calculé d'après Vidal & Arndt (2013) et de diverses sources pour les besoins de l'exploitation minière. L'extraction d'uranium est supposé avoir lieu dans les mines les plus pauvres, principalement producteurs d'uranium (grade de minerai de 0,1%); d'autres matériaux sont calculés en utilisant une teneur moyenne et les niveaux de recyclage moyen (30% pour l'acier, 10% pour le béton, 22% pour l'aluminium, 35% pour le cuivre). Les exigences d'extraction de référentiel géologiques sont estimées selon les rapports Posiva.

Vous pouvez noter que l'énergie nucléaire - d'après les estimations - est dominée par l'extraction d'uranium. J'ai délibérément utilisé la valeur de bas de gamme pour le grade du minerai d'uranium, et omis à la fois In-Situ Lixiviation et les opérations minières de sous-produits, ce qui diminuerait l'exigence minière considérablement. En toute justice, je l'ai fait la même chose pour d'autres matériaux, bien que certaines quantités appréciables de fer et de cuivre sont récupérées à partir des sous-produits. J'ai aussi omis l'estimation haut de gamme pour le PV solaire, parce que cela aurait gâché le graphique: Le total des courses à échelonnement 611 kg de l'exploitation minière par MWh produit.

Le chiffre est susceptible d'être biaisé en faveur des énergies renouvelables, comme j'ai omis les Terres rares de l'estimation. Comme le montre par exemple, dans Öhrlund (2011), les Terres rares (métaux utilisés par exemple dans les aimants permanents et des panneaux solaires photovoltaïques) peuvent constituer un goulot d'étranglement pour l'expansion es renouvelables. L'exploitation minière de ces métaux rares (d'où le nom) est une entreprise en désordre, qui pourrait très facilement augmenter considérablement le "matériel" sac à dos que les énergies renouvelables doivent transporter. En outre, le chiffre ne tient pas compte des systèmes d'alimentation de secours, l'expansion du réseau ou de stockage d'énergie - qui sont tous des projets de construction importants qui sont particulièrement essentiels pour les énergies renouvelables.

Les références
Vidal, O., Goffé, B., & Arndt, N. (2013). Métaux pour une faible teneur en carbone de lasociété. Nature Geoscience , 6 (11), 894-896. doi: 10.1038 / ngeo1993

Vidal, O., et Arndt, N. (2013). Métaux pour une société à faible émission de carbone:. Renseignements supplémentaires Nature Geoscience , 6 (11), 15-17. doi: 10.1038 / NGEO1993

Öhrlund, I. (2011). Future Métal demande à partir de cellules photovoltaïques et éoliennes - Enquête sur le risque potentiel de désactivation d' un décalage de systèmes d'énergie renouvelable . Parlement européen, des sciences et de la technologie d' évaluation des options. Bruxelles.


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