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lundi 14 décembre 2020

100% renouvelable est-ce possible ? Burden of proof et réponse...

 

Résumé des épisodes précédents

Il existe sur ce problème une publication séminale : Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems, B.P. Hearda et al, , Renewable and Sustainable Energy Reviews 76 (2017) 1122–1133

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032117304495

J’en ai fait un exposé assez détaillé dans ce billet de mon blog : https://vivrelarecherche.blogspot.com/2020/03/a-charge-de-la-preuve-examen-de-la.html

Citation : « De nombreux scénarios modélisés prétendant montrer qu’un système d’électricité 100 % renouvelable est réalisable ont été publiés. Cependant, il n’existe aucune preuve empirique ou historique qui démontre que de tels systèmes sont réalisables."

L'étude définit ensuite 4 critères (cohérence avec la demande, résilience climatique, services systèmes, adaptations réseaux) et conclut  "Évaluées selon ces critères objectifs, aucune des 24 études ne fournit des preuves convaincantes que ces objectifs peuvent être atteints par un scénario 100% ENR »

Sur le même sujet, on trouvera aussi une tribune très intéressante  deDominique Finon, avec François Lévêque (Mines- Paris Tech) : « Pour une juste estimation du coût du tout renouvelable :

https://latribune.fr/opinions/tribunes/pour-une-juste-estimation-du-cout-du-tout-renouvelable-813679.html

Citations : « Dans une récente étude parue fin 2018, l’Ademe affirme que le tout énergies renouvelables compose l’horizon énergétique le plus compétitif...

Une position qu’il convient d’interroger... quatre modèles comparables convergent pour trouver des résultats très différents ils ont été développés par différentes équipes de chercheurs : au DIW de Berlin, à l'OCDE, au MIT et à l'Université Dauphine...

Dans leurs travaux, le nouveau nucléaire (EPR), même cher, bat économiquement les ENR qui n'occuperaient alors à terme qu'une part très limitée du mix électrique »

Exposé sur mon blog à https://vivrelarecherche.blogspot.com/2020/07/pour-une-juste-estimation-du-cout-du.html

Sinon, on peut aussi aller voir les slides habituelles de JMJ (Jancovici) qui avec quelques calculs d’ordres de grandeurs de coins de tables est assez efficace :

En discutant sur tweeter, je me suis fait assez vivement reprocher, notamment par des proches de l’Ademe, de ne pas avoir mentionné la publi prestigieuse qui réfuterait Burden of Proof :

Response to ‘Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032118303307

Eh bien, c’est ce que je vais faire dans ce billet…..On s’accroche !

Response to ‘Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems

Introduction “Nous répondons à un article récent qui critique la faisabilité de systèmes 100% d’électricité renouvelable. Sur la base d’un examen de la littérature, nous montrons qu’aucune des questions soulevées dans l’article n’est essentielle à la faisabilité ou à la viabilité. Chaque question peut être abordée à faible coût économique, tout en n’affectant pas les principales conclusions des études examinées. Nous soulignons les problèmes méthodologiques liés au choix et à l’évaluation des critères de faisabilité.  Nous fournissons d’autres preuves de la faisabilité et de la viabilité des systèmes basés sur les énergies renouvelables Dans cet article de réponse, nous soutenons que les critères de faisabilité choisis par les auteurs peuvent dans certains cas être importants, mais qu’ils sont tous facilement résolus à la fois au niveau technique et économiquement à faible coût…

Par conséquent, nous concluons que les scénarios d’énergie 100 % renouvelable proposés dans la littérature ne sont pas seulement réalisables, mais aussi viables….

OK let’sgo

1) Un parti-pris antinucléaire ;

« L'énergie nucléaire, que les auteurs ont évaluée positivement par ailleurs, est confrontée à d'autres véritables problèmes de faisabilité, comme le caractère limité des ressources en uranium et le recours à des technologies non éprouvées à moyen et long terme. Les systèmes énergétiques basés sur les énergies renouvelables, en revanche, sont non seulement réalisables, mais déjà économiquement viables et leur coût diminue chaque année ….

En outre, nous introduisons des critères de faisabilité supplémentaires et plus pertinents, que les scénarios d’énergie renouvelable vérifient, mais qui ne sont pas satisfait par l’énergie nucléaire »

Commentaire : Peut-on dire plus clairement que  la question  un scenario de production électrique 100% ENR est-il possible ? sert en réalité de prétexte pour affirmer : nous pouvons et devons arrêter le nucléaire. Et l’on choisira les critère adhoc pour cela. Sur ce que sont ces critères, voir à la fin.

2) Critère concernant  la demande d’énergie Primaire : le premier critère que propose Burden of Proof est que  la demande d’électricité globale soit prévue de façon réaliste. Les auteurs de la Réponse notent que les scenarios ONG ( en particulier Greenpeace et WWF se basent sur une légère réduction de la demande d’énergie primaire tandis que  les scenarios des organismes officiels prévoient une hausse  globale d’énergie primaire de 50% entre 2015 et 2050. Sur ce point, la Réponse ne contredit pas Burden of Proof, mais le confirme !

3) Critère sur l’équilibrage du réseau électrique. La Réponse insiste sur le fait qu’il n’est pas besoin de simuler l’équilibrage des réseaux avec une résolution temporelle de 5 mn (et de manière assez polémique – pourquoi pas à la seconde), mais qu’une résolution horaire suffit. : «En résumé, étant donné qu’à grande échelle spatiale, les variations de la charge agrégée, des séries horaires éoliennes et solaires sont lissées statistiquement, aucun des résultats du modèle à grande échelle ne change considérablement lorsqu’on passe de la résolution horaire aux simulations de 5 minutes. La modélisation horaire capturera les plus grandes variations et est donc suffisante pour dimensioner les exigences de flexibilité”

Rappelons que sur les  16 scénarios qui ont fourni des simulations, seulement deux ont pris la peine de simuler à intervalles de 1 heure et ont  été testés…  dans des conditions de demande historiquement faibles .

En fait, là encore la Réponse ne contredit pas vraiment Burden of Proof. On peut relâcher la contrainte temporelle d’équilibrage de l’ordre de  la minute à l’heure avec des distances de transport de plusieurs milliers de km, en fait à l’échelle d’un continent, et encore possédant  des climats très variés…typîquement, à l’échelle des USA, et encore en supposant le problème de transport sur de telles distances résolu de façon satisfaisante économique, technique et environnementale. Mais ce n’est pas une solution envisageable pour l’Europe où le foisonnement éolien et solaire est très limité. En plus, silence sur le fait que la production des ENR est profondément décorrélée des périodes de forte  demande électrique (anticyclone hivernal, nuit, canicule estivale) et que  les scenarios ENR exigent une forte  flexibilité de la demande allant de 50% à 95% dans différents secteurs de l’énergie. Gare aux délestages ! 

4) Critère concernant la résilience aux évènements climatiques extrêmes

Pour la Réponse, pas de problèmes : « Les périodes de faible soleil et de vent en hiver de plus de quelques jours peuvent être remplies, lorsque cela est disponible, par hydroélectricité, biomasse dispatchable, réponse à la demande, importations, stockage à moyen terme, gaz synthétique provenant d’installations d’électricité au gaz (la faisabilité de chacune d’entre elles est discutée séparément ci-dessous) ou, dans le pire des cas, par les combustibles fossiles. »

Commentaire : Donc vient quand même l’appel au gaz et aux fossiles, avec un effort de simulation

« Qu’est-ce qu’il en coûterait pour maintenir un parc de turbines à gaz à cycle  ouvert (OCGT) pour couvrir, par exemple, la demande de pointe de l’Allemagne de 80 GW? …Pour une charge maximale de 80 GW, en supposant une disponibilité de 90% de l’OCGT, le coût annuel total est donc de 5,1 milliards d’euros/a….Ce n’est que 7,3% des dépenses totales en électricité en Allemagne (69,4 milliards d’euros en 2015 »

Commentaire Ah ben quand même, c’est pas négligeable ! 7.3% des dépenses d’électricité en Allemagne alors que c’est qd même un des pays où l’électricité est déjà la plus chère Mais continuons !

« Nous ne suggérons pas que l’Allemagne construise une flotte de de turbines à gaz à cycle  ouvert pour couvrir sa demande maximale. Il s’agit d’une expérience de pensée….Toutefois, certaines capacités d’OCGT pourraient également être attrayantes pour d’autres raisons : il s’agit d’une source flexible de puissance de réserve ascendante et elle peut être utilisée pour d’autres services auxiliaires tels que la fourniture d’inertie, le courant de défaut, la régulation de tension et le démarrage du système. Un embrayage peut même être mis sur l’arbre pour découpler le générateur de la turbine et permettre au générateur de fonctionner en mode compensateur synchrone, ce qui signifie qu’il peut également fournir de nombreux services auxiliaires sans brûler de gaz »

Commentaire : donc on suggère pas que l’Allemagne construise davantage de turbines à gaz…mais quand même , ça peut être utile pour passer les évènements climatiques extrêmes. Ca coûte un peu cher, mais pas tant que cela…c’est une expérience de pensée, mais tout de même, ça peut être utile pour les services systèmes tels l’inertie, la régulation de la tension, le démarrage à froid …Et en plus, on peut construire des centrales à gaz et les utiliser sans qu’elles brûlent de gaz, juste pour leurs rotors..

Là, on hésite entre la pitié et le fou rire

En résumé, pas de réelles contradictions avec Burden of Proof : il y a bien une difficulté pour les évènements climatiques extrêmes (en fait, pas si extrêmes). Et dans ce cas, le gaz c’est pas mal…Mais alors, il faut un peu oublier le bilan CO2.

5) Démarrage à froid

Donc, on apprend que le gaz, c’est utile pour le démarrage à froid (black start).  Et ce paragraphe se termine par une remarque disons étrange, voir fausse sur le nucléaire : « le nucléaire, d’autre part, a aussi  un problème pour le redémarrage à froid, Le nucléaire n’est parfois pas utilisé pour fournir des réserves primaires, en particulier dans les conceptions plus anciennes, parce que des changements rapides dans la production présentent des préoccupations opérationnelles et de sécurité. »

Bon oui, le nucléaire c’est pas idéal pour le redémarrage à froid. Ceci dit, contrairement à l’éolien il est assez rare qu’un réacteur nucléaire s’arrête brutalement (par manque de vent, d’eau ?) Encore une fois, contrairement à l’éolien, on a plutôt affaire à des arrêts prévus, planifiés (ou c’est alors mauvais signe…) Par contre, si le reste que de la phrase signifie que le nucléaire ne peut pas faire de suivi de charge, c’est faux, et ce le sera encore plus pour l’EPR- même si ce n’est pas le moyen le plus économique de fonctionnement..

6) Critère concernant les réseaux de transport et de distribution

Une étude menée par l’Imperial College, NERA et DNV GL pour le système électrique européen jusqu’en 2030 a examiné les conséquences pour le réseau de transport et de distribution d’énergie renouvelable jusqu’à 68 % (dans leur scénario 1… les coûts supplémentaires du réseau de distribution pourraient atteindre 24 milliards d’euros/ans … Dans le pire des cas, l’Agence allemande de l’énergie (DENA) prévoit un besoin total d’investissement de 42,5 milliards d’euros dans les réseaux de distribution allemands d’ici 2030 pour une part des énergies renouvelables de 82% »

Ben c’est pas rien quand même !

Et surtout qu’il semble y avoir quelques problèmes : En Allemagne, sur 3600 km de réseau supplémentaire prévus en 2015, seuls 17% étaient réalisés en 2019! Or l’ Energiewende complète exigerait 11.000 km…Réponse du gouvernement allemand : Une nouvelle loi (BMWi 2018c), approuvée en avril 2019 par le Parlement, prévoit d’accélérer la procédure d’autorisation des lignes électriques

Ca promet, la société 100% ENR !

7) Critères de faisabilité concernant les  services auxiliaires (Services systèmes)

« Nous considérons d’abord le courant de défaut, le support de tension et l’inertie. Ces services sont principalement fournis aujourd’hui par des générateurs synchrones, tandis que la plupart des nouvelles unités éoliennes, solaires photovoltaïques et de stockage sont couplées au réseau avec des onduleurs, qui n’ont pas d’inertie inhérente et de courant de faible défaut, mais peuvent contrôler la tension avec une puissance active et réactive. »

D’un point de vue de faisabilité, des compensateurs synchrones pourraient être placés dans l’ensemble du réseau et le problème est résolu, bien que cela ne soit pas aussi rentable que d’autres solutions. Les compensateurs synchrones (SC), aussi appelés condenseurs synchrones, sont essentiellement des générateurs synchrones sans moteur principal pour fournir une puissance active. Cela signifie qu’ils peuvent fournir tous les services auxiliaires des générateurs conventionnels, sauf ceux qui nécessitent une alimentation active i.e. ils peuvent fournir le courant de défaut, l’inertie et le support de tension juste comme un générateur synchrone »

Commentaire : Donc, il faut des rotors, beaucoup de rotors, et par exemple démanteler la partie nucléaires des centrales et garder la partie mécanique. …Je sais pas , moi, ça me fait pleurer…de rire ou de consternation

« Les compensateurs synchrones sont une technologie établie et mature, qui fournit une limite supérieure réalisable sur les coûts de fourniture de services auxiliaires non liés à l’énergie active. Les onduleurs pour l’éolien et le solaire vent,  et  les batteries fournissent déjà une puissance réactive pour le contrôle de tension et peuvent fournir les autres services auxiliaires, y compris l’inertie, en programmant la fonctionnalité dans le logiciel de l’onduleur »

Bon ; donc il semblerait qu’on puisse s’en tirer avec des onduleurs et des batteries. Sur la question des onduleurs, j’avoue mon incompétence, mais je relève qu’il ne s’agit pas d’une technologie mature et établie, contrairement aux « compensateurs synchrones ».

Alors  les onduleurs, sur quelle échelle géographique et de temps ? On peut quand même hésiter sachant la difficulté que représente l’équilibrage d’un réseau électrique. Ainsi, le 10 janvier 2019, un conflit tout à fait mineur entre la Serbie et le Kosovo a été à l'origine d'une légère baisse de fréquence sur l’ensemble du réseau électrique européen avec pour conséquence un décalage de 6 minutes de toutes les horloges branchées sur le secteur…et une belle frayeur des gestionnaires de réseau qui ont craint un effondrement généralisé en cas de manque de maîtrise de ce dérapage.

Le stockage : pour un ordre de grandeur, la batterie géante de Tesla en Australie occupe un hectare pour stocker…  8 min de fonctionnement d’une centrale nucléaire typique de 1 000 MW… Beaucoup d’espace pour pas beaucoup de sécurité, quand même

8) Critères de faisabilité ajoutés par  les auteurs de la Réponse (critères  3.6/3.7).1 ) Des ressources en carburant pour plusieurs dizaines d’années

« L'énergie nucléaire, est confrontée à d'autres véritables problèmes de faisabilité, comme le caractère limité des ressources en uranium. Les centrales nucléaires traditionnelles ne satisfont pas à ce critère de faisabilité. En 2015, il y avait 7,6 millions de tonnes de ressources d’uranium identifiées récupérables commercialement à moins de 260 $US/kgU En supposant qu’il n’y ait pas d’augmentation de la demande d’électricité…, les ressources en uranium de 7,6 millions de tonnes dureront 13 ans. »

Au contraire, « pour les énergies renouvelables, les potentiels énergétiques exploitables dépassent la demande énergétique chaque année de plusieurs ordres de grandeur et, par définition, ne sont pas épuisés au fil du temps. Même en tenant compte des limites de la géographie et des ressources matérielles, les potentiels d’expansion de l’énergie éolienne, solaire et de stockage dépassent les projections de la demande de plusieurs ordres de grandeur »

Commentaires : Alors là, c’est quand même se fiche du monde !

Tout d’abord pour l’uranium selon l’AIE, les réserves sont d’un siècle  au rythme et dans une gamme de coût actuels (130 USD/kg) de 60 à cent ans pas 13 !!! Et les réserves prouvées exploitables (<260 USD/kg) sont encore de plus d’un siècle…comme sous-produits des phosphates, des dcéhets charbonneux etc., 500 ans .Compte-tenu du prix actuel et du marché, la recherche de nouvelles sources d’uranium est loin d’être une priorité. L’extraction de l‘uranium de l‘eau de mer  est un procédé qui fonctionne, qui est encore loin d’être économique (500-1000USD/kg) mais les techniques s’améliorent. Il reste encore la possibilité d’utiliser le thorium, qui est en trois fois plus abondanr.

Et surtout, et cela nous amène au point suivant, il reste les surgénérateurs qui permettraient d’utiliser la plus grande partie des déchets actuels…ce qui, rien qu’en France nous conduit à plus de mille ans de réserves.

Le nucléaire est de tout de même assez durable !

En revanche, il existe de grandes inquiétudes concernant les ressources en minéraux rares indispensables à l’éolien et/ou au photovoltaïque. Ainsi, L’argent, l’indium, le praseodymium, le dysprosium, le terbium et le néodymium ont été identifiés comme faisant face à des pénuries critiques potentielles à moins que la production mondiale ne puisse augmenter de nombreuses fois par rapport à leurs niveaux actuels. D’ici 2050, le besoin annuel d’indium pour la seule production de panneaux dépassera la production mondiale annuelle actuelle  de douze fois !

Une telle pression de la demande introduit une incertitude physique fondamentale sur ces ENR !

Quant au cuivre …qui peut soutenir que cela est durable ?

Le nucléaire est de tout de même assez durable, beaucoup plus que les ENR d’ après de critère de l’Element Limitation Factor Et surtout, il reste les surgénérateurs qui permettraient d’utiliser la plus grande partie des déchets actuels…ce qui, rien qu’en France nous conduit à plus de sept mille ans de réserves !

Ce qui nous amène au point suivant :

9) Critères de faisabilité ajoutés par  les auteurs de la Réponse (critères  3.6/3.7).1 ) Ne pas dépendre de technologies non éprouvées

Là aussi, c’est assez farce !

« Les technologies requises pour les scénarios renouvelables ne sont pas seulement testées, mais aussi éprouvées à grande échelle. L’énergie éolienne, solaire, hydroélectrique et la biomasse ont toutes une capacité dans les centaines d’PG dans le monde. L’expansion nécessaire du réseau et des services auxiliaires peut être déployée avec la technologie existante »

Commentaire : c’est faux !

« Pour le nucléaire, pour les décennies à venir où l’uranium pour les réacteurs à neutrons thermiques serait à court, nous avons des surgénérateurs, qui peuvent reproduire plus de matières fissiles à partir d’uranium naturel ou de thorium,. Les surgénérateurs sont techniquement immatures … »

Commentaire : c’est faux !

C’est tout aussi faux. Superphénix (le premier du type en exploitation fonctionnait et a été sacrifié sur ‘autel de la démagogie écolo.). Bis repetita non placent,  il en a été aussi ainsi en 2020 d’un prototype de seconde génération en cours d’étude au CEA, Astrid. En Russie, à Beloyarsk, deux surgénérateurs fonctionnent et sont couplés au réseau. La Chine devrait avoir un premier prototype dans les deux ans, suivies de près par l’Inde…Et nous, nous avons arrêté Astrid !

10) Faisabilité des technologies de stockage

Les auteurs de la Réponse critiquent le constat des auteurs de Burden of Proof : « un stockage généralisé de l’énergie à l’aide d’une gamme de technologies (dont la plupart - au-delà de l’hydroélectricité pompée - ne sont pas prouvées à grande échelle, que ce soit sur le plan technologique et/ou économique) » et répondent « En ce qui concerne le stockage des batteries, il est clair qu’il est possible d’exploiter la technologie lithium-ion établie à grande échelle et à faible coût. La technologie est déjà largement établie dans les appareils électroniques et de plus en plus dans les véhicules électriques à batterie »

Pas d’accord : « Le stockage de l’électricité à très grande échelle (stockage de MASSE) et pour des durées pouvant être très longues (stockage INTER-SAISONNIER) n’a ACTUELLEMENT AUCUNE SOLUTION PHYSIQUEMENT OU ÉCONOMIQUEMENT VIABLE. Ce type de stockage est pourtant indispensable dans la perspective d’une forte pénétration d’électricité intermittente »

https://www.sauvonsleclimat.org/images/articles/pdf_files/etudes/Etudes_Sapy/2018-03-Georges-Sapy-Le-stockage-de-llectricit-ralits-et-perspectives.pdf

Rappelons aussi que la batterie géante de Tesla en Australie occupe un hectare pour stocker…  8 min de fonctionnement d’une centrale nucléaire typique de 1 000 MW

11) Faisabilité de la Biomasse

Les auteurs de la Réponse ne remettent pas en cause Burden of Proof sur la dépendance des scénarios 100% renouvelables sur la biomasse. Le scénario britannique en est un exemple typique : même dans l’hypothèse d’une réduction de 54 % de la consommation d’énergie primaire, les scenario 100%ENR nécessitent pour le Royaume-Uni  par exemple 17 % de la superficie terrestre. Pour l’Irlande, ce serait 60%....

12) Pays déjà à 100% renouvelables  (ou proches)

« Les auteurs affirment que le seul pays développé avec 100% d’électricité renouvelable est l’Islande. Cette déclaration ignore les pays qui se rapprochent de 100%...Les pays qui sont près de 100% d’électricité renouvelable comprennent le Paraguay (99%), la Norvège (97%), l’Uruguay (95%), le Costa Rica (93%), le Brésil (76%) et le Canada (62 %) »

Commentaire : ah ben oui, vu comme ça ! Quand on a beaucoup, beaucoup d’hydraulique ( renouvelable et pilotable, pas intermittent !), là oui, on peut avoir facilement un réseau électrique stable…

The authors state that the only developed nation with 100% renewable electricity is Iceland. This statement ignores countries which come close to 100% and smaller island systems which are already at 100% (on islands the integration of renewables is harder, because they cannot rely on their neighbours for energy trading or frequency stability), which the authors of [73] chose to exclude from their study.

Countries which are close to 100% renewable electricity include Paraguay (99%), Norway (97%), Uruguay (95%), Costa Rica (93%), Brazil (76%) and Canada (62%)

13) Conclusion :

« Par conséquent, nous concluons que les scénarios d’énergie 100 % renouvelable proposés dans la littérature ne sont pas seulement réalisables, mais aussi viables. »

Commentaire :  ben non ! justement ! Et vous pouvez modéliser tout ce que vous voulez, la modélisation c’est bullshit in, bullshit out, et la moindre des choses est de s’assurer de la pertinence physique des hypothèses et des résultats. Par ailleurs, les nombreux mensonges sur le nucléaire prouvent à l’envie qu’il s’agit d’une publication militante, de niveau très faible et qui n’avait pas sa place dans cette revue- et il est même scandaleux qu’elle ait été ^publiée. Ce n’est pas ainsi que la nécessaire confiance en la science sera recouvrée et entretenue !   

Maintenant que chacun juge !

mardi 18 août 2020

Les Energies Renouvelables sont-elles réellement renouvelables, durables, écologiques, résilientes ? L’ELF (Element Limitation Factor)


Quelques explications sur l’ELF (Element Limitation Factor) et conséquences : les scénarios qui reposent sur des sources d'énergie intermittentes en association avec batteries se heurtent à de sévères risques de pénurie en matière premières.

Dans le blog sur les chiffres clés du nucléaire, j’ai mentionné le nucléaire comme champion de l’Element Limitation Factor et de la durabilité

C’était à vrai dire une conséquence de la très forte ( imbattable ?) forte densité énergétique des combustibles nucléaires 1 g d'uranium 235 dégage autant d'énergie que 2,4 tonnes de charbon et 1,6 tonnes de pétroles !!!, de la disponibilité des ressources, et surtout de la possibilité de recycler le combustible dans des réacteurs de 4ème génération (Superphenix, Astrid…. et qui fonctionnent déjà en Russie à Beloyarsk )
Et du fait que le nucléaire est aussi  champion de l’économie en matériaux : une étude du Department of Energy  donne 800 t/TWh de béton et 160 t/TWh d’acier pour le nucléaire, et 8000 t/TWh de béton et 1800 t/TWh d’acier pour l’éolien, soit un facteur 10 pour le béton et 11 pour l’acier, à l’avantage, très marqué, du nucléaire.



En fait, l’ELF (Element Limitation Factor -limitation des éléments) est un critère de faisabilité /durabilité qui  a été présenté lors de la COP25


Schématiquement, l’idée est assez simple : une technologie ne peut pas être considérée comme capable de satisfaire les besoins si elle nécessite plus que la totalité des ressources mondiales d'un matériau donné.
Et il est en fait très intéressant de l’utiliser pour une analyse des Energies Renouvelables ( beaucoup plus que pour le nucléaire qui passe le critère Haut la Main !)

C’est ce qu’a proposé M. Gerard Grundblatt dans un tweet très intéressant que je reproduis ci-après

« L’éolien et PV sont-elles des énergies réellement renouvelables ?
Les promoteurs et défenseurs de l’éolien et du PV clament sur tous les tons le caractère RENOUVELABLE de ces énergies.

Ils oublient que celles-ci consomment des quantités astronomiques de matières premières dont les sources peuvent devenir limites (en particulier métaux & terres rares) pour la construction des équipements qui vont eux capter ces énergies renouvelables intermittentes

Par exemple, une technologie ne peut pas être considérée comme capable de satisfaire les besoins si elle nécessite plus que la totalité des ressources mondiales d'un matériau donné. Pour mesurer ces quantités un coefficient ELF Element Limitation Factor (limitation des éléments) a été présenté lors de la COP25 http://gisoc.srweb.biz/gisoc/Docs/PosterCorrected.pdf

Le facteur ELF est défini comme le rapport entre la consommation & les ressources. Si ce rapport est >1 la technologie ne peut pas couvrir à elle seule 100 % des besoins énergétiques, c'est-à-dire que ce facteur donne une limite supérieure pour chacune des sources

Grâce à l'ELF, les lacunes de nombreux scénarios sont immédiatement visibles, en particulier les scénarios qui reposent sur des sources d'énergie intermittentes en association avec batteries »



Bon, donc sont soutenables ce qui n’est pas trop loin de 1 le nucléaire, surtout avec surgénérateurs. Le stockage massif dans des batteries se heurte à des limitations en lithium ; la production d’hydrogène est victime de son pauvre rendement, l’hydraulique est limité par le manque de sites, etc. l’énergie solaire se heurte à un problème sérieux d’approvisionnement en métaux divers. En fait, comme l’écrit M. Gerard Grundblatt , tous les scenarios fétiches des 100%ENR couplés à un stockage de masse se heurtent à l’impitoyable pénurie de métaux et terres rares. Impossibilité physique !

L’argent, l’indium, ainsi que le praseodymium, le dysprosium, le terbium et le néodymium ont été identifiés comme faisant face à des pénuries critiques potentielles à moins que la production mondiale ne puisse augmenter de nombreuses fois par rapport à leurs niveaux actuels. D’ici 2050, le besoin annuel d’indium pour la seule production de panneaux (basé sur les modèles IPCC SR15 de croissance de la capacité solaire photovoltaïque) dépassera la production mondiale annuelle actuelle  de douze fois !

Une telle pression de la demande introduit une incertitude économique à long terme dans l’énergie solaire et éolienne, ce qui pourrait rendre l’investissement non viable – et même une incertitude physique fondamentale !

L’éolien, le solaire et les batteries menacés par une pénurie de matières premières »

C’est ainsi que l’excellent Transitions et Energies a pu titrer : « L’éolien, le solaire et les batteries menacés par une pénurie de matières premières »


«Les énergies dites «propres», à savoir les éoliennes, les panneaux photovoltaïques et les batteries des véhicules électriques, sont totalement dépendantes de nombreuses matières premières et plus particulièrement de métaux rares. Sans un approvisionnement continu, important et fiable, il n’est pas question de voir se multiplier dans les prochaines années les productions d’électricité par des renouvelables et les véhicules électriques sur les routes. Toutes les stratégies de transition énergétique faisant appel au solaire, à l’éolien et au transport électrique par batteries sont aujourd’hui menacées. Quant aux alternatives moins consommatrices de matières premières et plus locales, comme l’hydrogène ou la géothermie, par exemple, elles ne figurent même pas en France dans les plans à long terme des pouvoirs publics. »

L’avertissement de l’AIE ! « Surveiller surveiller la sécurité de l’approvisionnement en minéraux nécessaires à la transition écologique »

Quasiment simultanément, l’AIE (Agence Internationale de l’Energie) prévenait : « La crise du Covid-19 a mis en évidence la nécessité de surveiller la sécurité de l’approvisionnement en minéraux nécessaires à la transition écologique »


Pour donner un ordre d’idées de cette dépendance aux matières premières minérales et métalliques, la construction d’une voiture électrique à batteries en nécessite 5 fois plus qu’un véhicule à moteur thermique. De la même façon, construire un ensemble d’éoliennes demande huit fois plus de matières premières qu’une centrale au gaz offrant la même puissance théorique de production d’électricité. Et encore, les éoliennes sont par définition intermittentes.

La fabrication des batteries lithium-ion des véhicules électriques et des mêmes batteries utilisées pour stocker l’électricité dans certains réseaux est devenue aujourd’hui l’activité industrielle qui consomme le plus de lithium et de cobalt dans le monde, respectivement 35% et 25% de la production. De la même façon, la consommation dans le monde de cuivre et de nickel n’a cessé d’augmenter au cours des dernières années.


Déjà, avant la pandémie de coronavirus, les tensions ne cessaient de grandir sur les marchés de ses matières premières stratégiques. Elles se sont aggravées depuis. D’abord, du fait du confinement généralisé qui a désorganisé dans de nombreux pays la production et le transport des matières premières. Elle s’est traduite aussi par une chute brutale des investissements de capacité, pourtant indispensables pour faire face à une demande en constante augmentation. Il faut ajouter à cela des tensions politiques grandissantes entre la Chine, principal fabricant dans le monde de panneaux photovoltaïques, de batteries lithium-ion, d’éoliennes et principal producteur et raffineur de terres rares, et les pays occidentaux.

Il y a des risques géopolitiques associés à la production de nombreuses matières premières essentielles à la transition énergétique.

L’agence Internationale de l’Energie appelle à considérer ce défi en termes géostratégiques, à l’égal du pétrole et du gaz et souligne les risques que fait peser sur la transition écologique le goulet d’étranglement que représente l’approvisionnement de matières premières stratégiques.  

«L’’idée de géopolitique énergétique est typiquement associée au pétrole et au gaz. Par contraste, le solaire, l’éolien et les autres technologies propres sont souvent considérées comme immunisées contre de tels risques. Mais il y a des risques géopolitiques associés à la production de nombreuses matières premières essentielles à la transition énergétique »

Pour donner juste quelques exemples, le lithium, le cobalt et le nickel sont indispensables et essentiels à la fabrication des batteries lithium-ion. Le cuivre est absolument nécessaire pour développer les réseaux électriques et y intégrer les productions solaires et éoliennes. Des terres rares comme le néodyme sont utilisées pour fabriquer des aimants puissants sans lesquels les moteurs électriques des éoliennes et des véhicules ne fonctionnent pas. Même l’optimisation de technologies liées aux énergies fossiles nécessite ses matières premières. Les centrales à charbon les moins polluantes utilisent du nickel pour augmenter la température de combustion et rejeter moins de CO2.

Et ces ressources ne sont plus réparties équitablement et font déjà l’objet de stratégies de puissances, notamment de la part de la Chine. Et lorsqu’elles ne dépendant pas de la Chine, d’autres facteurs aussi inquiétants apparaissent. En fait, la production de nombre de ses matières premières et métaux est plus concentrée géographiquement que celle du pétrole et du gaz. Pour le lithium, le cobalt et les terres rares, les trois premiers pays producteurs contrôlent plus des trois quarts de leurs marchés respectifs. Dans certains cas, un seul pays assure la moitié de la production mondiale.

La concentration est tout aussi grande dans les opérations de raffinement. La Chine assure 50 à 70% du raffinement du lithium et du cobalt. Elle contrôle également 85 à 90% du processus industriel de traitement des terres rares et de leur raffinage et transformation en métaux et en aimants.

Les conditions même d’extraction de ses matières premières posent des problèmes humains et environnementaux. Ainsi, 20% de la production de cobalt de la République Démocratique du Congo (RDC) dépend de mineurs «artisanaux» qui extraient le métal dans des conditions proches de l’esclavage. Le raffinage des terres rares est un processus qui nécessite de nombreux produits chimiques très polluants et qui produit de grandes quantités de déchets tout aussi polluants.

La récession économique mondiale née de la pandémie de coronavirus ne devrait pas ralentir longtemps la demande de ses matières premières. Surtout si les plans de relance économique un peu partout dans le monde mettent l’accent sur la transition énergétique par les renouvelables et les véhicules électriques à batteries. Or, de nombreuses mines fonctionnent déjà à la limite de leurs capacités et des pénuries pourraient rapidement se produire prévient l’AIE. Non seulement cela aura un impact sur la capacité à fabriquer des éoliennes, des panneaux solaires et des batteries pour voitures électriques, mais cela créera un problème très sérieux d’indépendance nationale.

L’AIE appelle donc à la prudence et à l’anticipation, au moins à la prise en compte des risques géostratégiques liés au développement des ENR.


Car si le soleil et le vent sont partout (ou à peu près), ce n’est pas le cas des matières premières liées aux ENR… Et les ENR sont très gourmants en métaux stratégiques.

Le cas de la France : l’avertissement des deux Académies ( Sciences et Technologies)

En ce qui concerne plus spécifiquement la France, 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).

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. »

Faits saillants :

Une bonne nouvelle. Grâce à la Nouvelle Calédonie, pas de problème de Nickel pour la France- encore faut-il que la Nouvelle Calédonie reste française !

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 !

Pour le lithium et le cobalt, la demande française dans le cadre du scénario retenu dépasse la production mondiale actuelle. 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. Nous échangeons une dépendance contre une autre !

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 technlogiques seront contraints

Pour la France, la valeur des matériaux nécessaires à la transition énergétique serait de 164 milliards d’euros

Le cas spécial du Cuivre, métal lié par excellence à la demandé électrique : À ces montants 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. Par destination, ce montant se répartit de la façon suivante (en milliards d’euros cumulés d’ici 2050) :

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 !