CF aussi sur ce blog https://vivrelarecherche.blogspot.com/2020/08/les-energies-renouvelables-sont-elles.html
Contexte : L’Académie des sciences et l’Académie des Technologies ont travaillé en commun et publiés un rapport intitulé : « Stratégie d’utilisation des ressources du sous-sol pour la transition énergétique française Les métaux rares » (2018).
https://www.academie-sciences.fr/pdf/rapport/rc_transition_energie_0718.pdf
L’objectif de ce rapport est de conseiller les pouvoirs publics sur les besoins de la France, sur ses choix possibles, et suggérer des stratégies au cas par cas. « Chaque État doit donc se pencher sur la sécurité de l’approvisionnement en matériaux (matériaux minéraux, métaux de base et métaux plus rares), pour la transition énergétique mais aussi pour satisfaire l’ensemble des secteurs industriels utilisant des technologies de pointe. »
Domaine de l’étude : « Les besoins en matériaux sont évalués pour la production d’électricité renouvelable (éolien à terre et en mer, solaire photovoltaïque et thermodynamique, électrolyse et pile à combustible) ; la production d’hydrogène par électrolyse ainsi que son utilisation dans des piles à combustible ; le stockage d’énergie mobile pour les transports ; le stockage stationnaire d’électricité pour compenser l’intermittence de certaines ENR électriques ; le stockage long terme d’autres vecteurs d’énergie (méthane, hydrogène, chaleur, air comprimé), et du CO2 dans le sous-sol. »
La méthode utilisée consiste à évaluer les quantités de matériaux nécessaires pour réaliser les objectifs énergétiques, au seul niveau national, des scénarios proposés par le gouvernement à l’horizon 2050 . Ce scénario prévoit 30 GW en électricité éolienne, 20 GW en électricité photovoltaïque et 100 % de véhicules électriques à batteries dès 2040
Faits saillants
1) Forte augmentation des demandes dues au développement des ENR. Le tableau présenté ci-dessous correspond à un parc éolien de 30 GW environ en 2030 (90 % d’éoliennes terrestres ayant 12 % de moteurs à aimants permanents , et 10 % d’éolienne en mer ayant 100 % de moteurs à aimants permanents) et à un parc solaire de 20 GW environ à l’horizon de 2030 .
Forts problèmes à anticiper sur Dysprosium (+660%) , Néodyme (+2400%) , Tellure, Indium (+280%) Cuivre (+220%) , Cobalt (+34900)
Et
que l’on compare les ENR au nucléaire :
https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/minerals-used-in-clean-energy-technologies-compared-to-other-power-generation-sources ; https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions ; https://www.sfen.org/rgn/mineraux-transition-energetique-tension/
2) Le cas spécial du Cuivre,
métal lié par excellence à la demandé électrique : Aux quantités
nécessaires au développement des ENR s’ajoute le cuivre nécessaire aux câblages
et aux moteurs des véhicules électriques, soit 3,2 millions de tonnes ou 19,5
milliards d’euros. Au total, et sous les hypothèses précédentes, le montant en
matériaux estimés au cours actuel s’élève à 164 milliards d’euros
Ces tensions sur le cuivre ont fait l’objet d’une publication : Copper at the crossroads: Assessment of the interactions between low- carbon energy transition and supply limitations, Resources Conservation and Recycling. 163. 10.1016/j.resconrec.2020.105072.
“La pénétration des technologies à faible émission de carbone dans les secteurs des transports et de l’énergie (véhicules électriques et technologies de production d’énergie à faible émission de carbone) devrait augmenter considérablement la demande de cuivre d’ici 2050. Pour étudier comment les tensions sur les ressources en cuivre peuvent être réduites dans le contexte de la transition énergétique, nous examinons deux facteurs de politique publique : la mobilité durable et les pratiques de recyclage. Les résultats montrent que, dans le scénario le plus rigoureux, la demande cumulative de cuivre primaire entre 2010 et 2050 s’est avérée être de 89,4 % des ressources en cuivre connues en 2010. Ils soulignent également l’importance de la Chine et du Chili dans l’évolution future du marché du cuivre.
Voici l’évolution de la consommation de cuivre ; qui peut croire que c’est durable !
3) Le poids du véhicule électrique : le programme de véhicules électriques français examiné (2 millions de véhicules par an à partir de 2040 )fait appel à des quantités de lithium et de cobalt très élevées, qui excèdent, en fait et à technologie inchangée, les productions mondiales d’aujourd’hui, et ce pour satisfaire le seul besoin français
L’analyse économique montre que le flux financier annuel global pour les seuls véhicules électriques à batteries est du même ordre de grandeur que celui des importations actuelles de pétrole pour assurer l’approvisionnement en carburant. Autrement dit, la voiture électrique nous place dans la même dépendance, et pour le même coût, des producteurs de lithium et Cobalt que la voiture thermique vis-à-vis des producteurs de pétrole !
Plus précisément, pour le lithium, 46000 tonnes contre 31000 tonnes extraites annuellement, pour le cobalt, 111000 tonnes contre 110000 extraites annuellement, pour le nickel, 173000 tonnes contre 2.2 millions extraites annuellement, pour l’aluminium, 2200 tonnes contre 59 millions produites annuellement, le Manganèse 271.000 tonnes contre 18 millions extraites annuellement.
En dehors de la faisabilité technique déjà problématique (pour le lithium, au cours des 30 prochaines années, une croissance moyenne de 8 à 11 % est prévue, avec un taux de croissance maximal de 20 % au cours de la décennie 2020-2030. Etude Leuwen KU, 2002), l’effet sur les prix est tel qu’il risque de rendre la voiture électrique un produit de luxe.
À ces quantités s’ajoutent 3 080 milliers de tonnes de
cuivre à raison de 70 kg par véhicule , pour un montant global , au cours
actuel du cuivre, de 18 ,5 milliards d’euros .
Il y a là un goulot d’étranglement vraisemblable à court
terme aura un impact sur le choix des technologies des voitures à moteur
électrique.
Ainsi, si
les moteurs électriques utilisent des aimants permanents, la consommation de
certaines terres rares (le dysprosium et le néodyme), de samarium, de cobalt et
de l’alliage aluminium-cobalt-nickel devient significative et peut peser sur
les choix technologiques en fonction des capacités réelles d’approvisionnement.
Nos choix technologiques seront contraints
« La transition énergétique telle qu’envisagée nécessitera des quantités de matières premières très importantes pour les seuls besoins français, dont le coût cumulé d’ici 2050 n’est pas très éloigné de celui des importations de pétrole qui seraient nécessaires si cette transition n’avait pas lieu . L’étude des matériaux nécessaires montre que les situations de pénurie de nature à empêcher cette transition sont peu probables.
Des tensions ponctuelles sur les prix, qui pourraient avoir des conséquences négatives pour le commerce extérieur ou l’économie de la France, sont par contre peut-être inévitables . Le sous-sol national contient quant à lui des matériaux qu’il convient d’inventorier pour identifier ceux qui peuvent faire l’objet d’une exploitation satisfaisante au plan économique et au plan de l’environnement et de la santé.
On peut à ce stade considérer que cette transition peut constituer une opportunité de développer la recherch , l’industrie extractive et l’industrie des énergies nouvelles en France .
5) Les ressources en France
La France métropolitaine recèle des ressources potentielles non négligeables pour les métaux suivants dans les zones suivantes :
Li (Massif Central , Massif armoricain , Alpes)
Cu , Pb , Zn et certains métaux associés : Ge , In , (tous les massifs anciens et certaines formations sédimentaires)
Sn , Ta , Nb , Be (Massif
Central et Massif armoricain)
Sb (Massif armoricain , Massif
Central)
W (Pyrénées , Massif Central)
La Nouvelle Calédonie est évidemment la terre d’élection du nickel , mais le chrome y est aussi assez abondant , tandis que le cobalt est un sous-produit valorisable du nickel (site de Goro) , et pourrait être de plus en plus attractif étant donné la progression continue des cours du cobalt , très important à divers titres dans la transition énergétique .
La Guyane est bien connue pour son or , mais les roches très anciennes qui constituent le bouclier guyanais contiennent des indices avérés de Nb , Ta , W , Sn , Li , Ni , Co , ainsi que de platinoïdes.
A ceci s’ajoutent les ressources maritimes pour laquelle la France, selon les Académies est bien placée
Les ressources minérales marines , une ressource stratégique pour la France
Depuis les années 1970 , la France a été un des leaders de la recherche océanographique grâce aux synergies entre l’Ifremer , le CNRS et les universités. La France dispose du potentiel tant public (Ifremer , CNRS , Univer¬sité) que privé (Technip , Eramet et Areva-Orano) pour mener à bien les recherches scientifiques et développer les technologies , potentiellement révolutionnaires , pour l’accès à ces ressources minières
Les technologies d’exploitation et leurs coûts sont soit très incertains, soit uniquement connus par segment . Certains des procédés d’extraction sont encore en cours de développement/validation tandis que le stockage, la logistique et les traitements du minerai sont en cours d’étude . Mais c’est certainement sur les impacts environnementaux , leurs conséquences sur le vivant et sur les services rendus à l’humanité que la connaissance est la plus partielle et la plus critique. La France est le seul pays qui ait mené une évaluation scientifique des impacts environnementaux potentiels et de leurs conséquences . Ceux-ci peuvent être, à l’échelle de la ressource , considérables .
(J . Dyment et al, , 2014 .
Les impacts environnementaux de l’exploitation des ressources minérales marines
profondes . Expertise scientifique collectiv , Synthèse du rapport , CNRS –
Ifremer)
6)
Les recommandations
1) Faire analyser par le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) les possibilités d’accès à certaines ressources minérales rares : lithium , dysprosium , néodyme , samarium , cobalt , tungstène, zinc, tantale, niobium, germanium, gallium, indium, tellure .
2) Faire approfondir par le BRGM , en association avec le CNRS et les Universités, l’étude de la présence éventuelle de ces matériaux dans le sous-sol français au-delà de 500 mètres de profondeur (Massif Central et Massif armoricain , Pyrénées en Ariège , Nouvelle-Calédonie , Guyane).
Développer une stratégie de
connaissance des ressources minérales sous-marines dans la zone économique
exclusive française et dans les eaux internationales
3) Soutenir la transition énergétique par les technologies appropriées. Donner mission à l’Alliance Ancre (Alliance nationale de coordination de la recherche pour l'énergie) et aux entités qui la composent pour la recherche sur l’énergie de développer la réflexion sur les technologies les plus économes en certains matériaux pouvant potentiellement devenir rares .
4) Développer l’industrie du recyclage sur tous les matériaux , en particulier ceux dont la demande est croissante et très supérieure à la production fraîche. Construire une chaîne de valeurs qui justifie économiquement le recyclage des matériaux
qui
identifie six matières à risque : le silicium métal, l’argent, le
cadmium, le tellure, le plomb et le cuivre
Les réseaux électriques choix technologiques, enjeux matières et opportunités industrielles, https://vivrelarecherche.blogspot.com/2021/01/les-reseaux-electriques-choix.html
Problèmes massifs sur le cuivre et l’aluminium !
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