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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. Introduction et objectifs2. La méthodologie ACV3. Les panneaux photovoltaïques4. La biométhanisation5. Conclusions et perspectives
ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ RENOUVELABLE
1. Introduction et objectifs2. La méthodologie ACV3. Les panneaux photovoltaïques4. La biométhanisation5. Conclusions et perspectives
INTRODUCTION Concept de développement durable
Protocole de Kyoto Plan « Climate Action » Sources renouvelables d’électricité
http://www.ymag.be/fr/un-projet-ambitieux-humanitaire-innovant/ consulté le 13-06-2011
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. Introduction et objectifs2. La méthodologie ACV3. Les panneaux photovoltaïques4. La biométhanisation5. Conclusions et perspectives
LA MÉTHODOLOGIE ACV
Etapes:
Logiciel: ReCiPe Base de données: EcoInvent
http://www.ecopartners.fr/images/droite/ACV_grand.jpg, consulté le 20-06-2011
ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ RENOUVELABLE
1. Introduction et objectifs2. La méthodologie ACV3. Les panneaux photovoltaïques4. La biométhanisation5. Conclusions et perspectives
LES DIFFÉRENTS TYPES DE PANNEAUXTechnologie Durée de vie Avantages Inconvénients Perspectives
Silicium multi cristallin
10 ans à 90% Pc
25 ans à 80% Pc
Bon rapport coût/puissance
surface
Assez chère, 2 à 3 fois moins d'énergie pour la
production que le mono c-Si
Devrait dominer le marché dans les dix prochaines années
Silicium monocristallin
25 ans à 90% Pc
30 ans à 80% Pc
Meilleur rapport puissance/surfa
ce
Chère et forte consommation en énergie
pour la production
Bon avenir si le coût baisse en améliorant encore le rendement
Silicone amorphe
10 ansMeilleur coût
par Wc
Faible rendement donc grande surface de
capteur, faible durée de vie
Promis à un grand avenir si amélioration
de la durée de vie
Silicone rubanCroissance
rapide du cristal
Décroissance du prix de production dans le
futur
CdTeUtilise certains matériaux
toxiques
Décroissance du prix de production dans le
futur
CISRessource en Indium
limitéDécroissance du prix
de productionDomain, F. Solaire Photovoltaique. 2007
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
Scores pondérés
0
5
10
15
20
25
en p
oint
Installation électrique
Onduleur 3kWp
Encadrement
Production des modules
Production des cellules
Production des tranches
Production de sog-Si
Production de MG-silicone
Extraction de la silice
COMPARAISON : PVS VS ÉLECTRICITÉ ALLEMANDE, BELGE ET SUISSE
Scores uniques
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Electricité allemande
Electricité belge
Electricité suisse
PV
en p
oint
combustibles fossiles
ressources minérales
écotoxicité marine
écotoxicité d'eau douce
écotoxicité terrestre
eutrophisation eau douce
acidification terrestre
chgt clim (écosystème)
formation de particules
oxydants photochimiques
toxicité humaine
chgt clim (santé humaine)
TEMPS DE RETOUR ÉNERGÉTIQUE = Rapport entre l’énergie consommée
pendant le cycle de vie et l’énergie produite par an
Toujours inférieur à la durée de vie
Mix énergétique utilisé pour la production
d’électricitéEuropéen Belge Suisse Allemande
Temps de retour énergétique (en année) 10 8 5 11
ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ RENOUVELABLE
1. Introduction et objectifs2. La méthodologie ACV3. Les panneaux photovoltaïques4. La biométhanisation5. Conclusions et perspectives
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
Caractérisation en pourcentages relatifs
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
en %
déchets de ferme
Infrastructure beton Infrastructure PET
Emissions Digestat liquide
Déchets solide Transport du digestat
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
en %
déchets de marché
Infrastructure PET Infrastructure beton Emissions
Digestat Transport du digestat
RÉSULTATS – COMPARAISON DÉCHETS DE MARCHÉ ET DÉCHETS DE FERME
Scores normalisés
-8E-05-7E-05-6E-05-5E-05-4E-05-3E-05-2E-05-1E-050E+00
en p
oint
déchets de marché
déchets de ferme
ANALYSES D’INCERTITUDE -ENDPOINT
Caractérisation en pourcentages relatifs
-400-350-300-250-200-150-100
-50
%
Déchets de marché
-450-400-350-300-250-200-150-100
-50
%
Déchets de ferme
DISTANCE DE TRANSPORT DU DIGESTAT – DÉCHET DE FERME
-2,00E-04
-1,50E-04
-1,00E-04
-5,00E-05
0,00E+00
5,00E-05
1,00E-04
pas de transport
transport de 50 km
transport de 250 km
en p
oint
combustibles fossiles
ressources minérales
écotoxicité marine
écotoxicité d'eau douce
écotoxicité terrestre
eutrophisation eau douce
acidification terrestre
chgt clim (écosystème)
formation de particules
oxydants photochimiques
toxicité humaine
chgt clim (santé humaine)
Scores Uniques
COMPARAISON AVEC L’ÉLECTRICITÉ ÉOLIENNE
Scores Uniques
-1E-04
-1E-04
-1E-04
-8E-05
-6E-05
-4E-05
-2E-05
0E+00
2E-05
Biométhanisation marché
Biométhanisation ferme Eolienne
en p
oint
combustibles fossiles
ressources minérales
écotoxicité marine
écotoxicité d'eau douce
écotoxicité terrestre
eutrophisation eau douce
acidification terrestre
chgt clim (écosystème)
formation de particules
oxydants photochimiques
toxicité humaine
chgt clim (santé humaine)
ÉVALUATION ENVIRONNEMENTALE DE SYSTÈMES DE PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ RENOUVELABLE
1. Introduction et objectifs2. La méthodologie ACV3. Les panneaux photovoltaïques4. La biométhanisation5. 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 fiablesMAIS intermittence