Quelles énergies renouvelables pour le territoire ?

La lutte contre le réchauffement climatique est une priorité reconnue à l’échelle mondiale. En décembre 2015 se tiendra la Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques (COP 21). Cette convention est la plus importante depuis la signature du protocole de Kyoto en 1997. La convention de Paris a pour but d’aboutir à un accord universel et contraignant permettant de lutter efficacement contre le dérèglement climatique et d’impulser/d’accélérer la transition vers des sociétés et des économies résilientes et sobres en carbone. En effet, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, le GIEC, lors de son rapport sur les conséquences du changement climatique, publié en 2007, met en évidence pour les pays développés, la nécessité de diviser par 4 à 5 leurs émissions de gaz à effet de serre (GES) d’ici 2050. L’accent est mis sur le besoin de modifier le mix énergétique mondial actuel, très dépendant du charbon et du pétrole, principaux émetteurs de GES. L’idée étant de se tourner vers des solutions énergétiques alternatives, notamment les énergies renouvelables.

L’Union Européenne s’est engagée en faveur de la transition énergétique et a pour objectif d’atteindre les réductions préconisées par le protocole de Kyoto. Elle s’est donc engagée à réduire de 8% ses émissions de GES par rapport à 1990 pour la période 2008-2012. Cependant, elle dépasse ces objectifs internationaux à travers la mise en place du Paquet énergie climat qui vise à réaliser l’objectif dit du « 3×20 » à l’horizon 2020, soit :
• Augmenter l’efficacité énergétique de 20% par rapport à 1990
• Diminuer les émissions de GES de 20% par rapport à 1990
• Porter la part des énergies renouvelables à 20% dans la consommation énergétique totale européenne.

CADRE NATIONAL 

La politique énergétique de la France s’appuie sur la loi de Programmation fixant les Orientations de la Politique Énergétique, loi POPE adoptée en 2005, et des lois dites Grenelle 1 et 2, adoptées respectivement en 2009 et en 2010.
• La loi POPE marque l’introduction d’objectifs énergétiques et climatiques à long terme dans le cadre législatif français. Cette loi souligne le besoin de lutter contre le changement climatique en assurant un mix énergétique et une maitrise de la consommation d’énergie.
• Les lois dites Grenelle 1 et 2 sont respectivement une loi de programmation et une loi d’application qui viennent consolider les engagements précédents. Le Grenelle 1 en particulier précise le Facteur 4. Ce facteur désigne l’engagement pris en 2003 par la France de diviser par 4 les émissions nationales de GES d’ici 2050 par rapport au niveau de 1990. Cela est traduit par l’objectif de réduire de 3% par an en moyenne des émissions de GES de la France.

Atteindre ces objectifs suppose de mettre à contribution l’ensemble des filières, notamment le bâtiment et les transports, et d’y augmenter la part des énergies renouvelables comme le photovoltaïque, l’hydraulique ou l’éolien, d’ici 2020. Ces objectifs nationaux sont assortis de dispositions d’urbanisme et de planification à l’échelle territoriale :
• Le Schéma régional du climat de l’air et de l’énergie (SRCAE), obligatoire pour les régions, qui fixe des objectifs aux horizons 2020 et 2050
• Le Plan climat-énergie territorial (PCET), obligatoire depuis le 31 décembre 2012 pour les régions, les départements et les communes ou groupements de communes de plus de 50 000 habitants.

L’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME) est créée, en 1991, afin de soutenir, de coordonner, d’aider la protection de l’environnement et la maîtrise de l’énergie au niveau national. Par ailleurs, l’évaluation commanditée par la Direction générale de l’énergie et du climat (DGEC), en 2011, a montré qu’il ne suffisait pas d’atteindre les objectifs du « 3×20 » à l’horizon 2020 pour atteindre les minima fixés par ceux-ci à moyen ou long terme. Depuis 2012, un débat national sur la transition énergétique a été initié et s’est soldé par la présentation d’un projet de loi sur la transition énergétique au printemps 2014. Si l’ambition de la France est de jouer un rôle majeur au niveau mondial dans le changement des modes de consommation et de production qui s’annonce, une part du travail à réaliser se fait à l’échelle des collectivités locales.

PLAN CLIMAT ENERGETIQUE TERRITORIAL 

S’inscrivant dans cette démarche globale de transition énergétique, CCA s’est dotée d’un Plan Climat Énergie Territorial (PCET). Ce plan à horizon 2020 vise 5 objectifs :
• Réduire de 12 % les consommations énergétiques du territoire
• Produire 20 % de la consommation d’énergie du territoire sous forme d’énergies renouvelables
• Réduire de 8 % les émissions de gaz à effet de serre du territoire
• S’adapter aux effets à long terme du changement climatique
• Installer CCA comme chef de file des politiques énergétiques du territoire. Avec ce document d’orientation CCA montre sa volonté de changer son mix énergétique. Il correspond aux parts de production d’énergie en fonction des modes de production. Le PCET montre un mix très fortement basé sur des énergies fossiles. Avec une consommation de 1688GWh pour une production d’EnR de 69GWh, la part dans le mix énergétique ne s’élève actuellement qu’à 4%.

Augmenter la part des énergies renouvelables agirait sur plusieurs orientations du PCET comme par exemple la production d’EnR sur le territoire mais aussi la réduction des gaz à effet de serre (GES). Notre étude intitulée « Étude du potentiel en énergie renouvelable du territoire de CCA » s’axera essentiellement sur la deuxième grande orientation du PCET à savoir produire 20% de la consommation de 2020 via des systèmes de production d’énergie renouvelable (EnR). Nous considérerons dans nos prospections et nos différents scénarios de production d’EnR que le premier axe du PCET aura été atteint grâce aux actions de CCA. Donc en 2020, avec une baisse de consommation de 12%, la consommation du territoire de CCA s’élèvera à 1 485GWh.

En jouant sur le système précédent pour obtenir la production nécessaire pour 2020, la production en EnR requise serait de 297GWh. Nous étudierons donc les différentes technologies installables sur le territoire de CCA. Cette première approche nous permettra d’identifier les différents modes de production d’EnR mais également de supprimer les technologies non adaptées à l’environnement du territoire.

QUELLES ÉNERGIES RENOUVELABLES POUR LE TERRITOIRE ?

LE PHOTOVOLTAÏQUE 

Qu’est ce que la technologie photovoltaïque ? 

La technologie photovoltaïque (PV) permet la conversion de l’énergie issue du rayonnement solaire en électricité. Elle se présente sous forme de multiples cellules disposées sur des panneaux qui peuvent être installés aussi bien chez un particulier que dans le cadre d’un parc photovoltaïque. Chacun des panneaux est fabriqué avec des matériaux divers tels que semi-conducteurs cristallins (silicium monocristallin ou polycristallin), de couche mince (silicium amorphe, tellurure de cadmium) ou en matière organique. Ainsi chaque type de matériaux possède des caractéristiques qui lui sont propres avec des rendements particuliers. Aujourd’hui les matériaux cristallins sont les plus répandus sur le territoire. Il est nécessaire de permettre à ces panneaux de capter un ensoleillement maximal. C’est pourquoi leur orientation est un critère majeur dans leur installation (de préférence en direction du sud). Le rayonnement moyen en Bretagne est de 1100 kWh/m2 /an. Seule une partie de cette énergie est converti par le panneau, en fonction de son rendement (qui varie en fonction du matériau utilisé).

L’effet photovoltaïque va permettre de capter les photons du rayonnement solaire. Afin de limiter l’effet réfléchissant une plaque anti-réflets est installée sous une plaque vitrée qui va permettre la protection du panneau des intempéries. Sous ces premières couches, on retrouve deux couches de semi-conducteurs (positive et négative) qui vont permettre le développement de l’effet photovoltaïque. L’électricité produite par ces couches va être conduite dans le réseau vers l’onduleur par des électrodes (cathode et anode) que l’on retrouve de part et d’autre des couches semi conductrices.

Dans le cadre de cette étude, il est intéressant de s’attarder sur la technologie de panneaux à couche mince (Cdte). L’ADEME préconise l’utilisation de cette technologie en Bretagne. Des comparaisons ont été faites entre la technologie à couche mince (Botmeur, 29) et les panneaux polycristallins (Loqueffret, 29), plus  en France. Ces études comparatives réalisées en 2008 et 2010 n’ont pas pris en compte l’évolution de la technologie sur couches minces qui n’est pas encore mature. On peut préconiser l’installation de ce type de panneau sur le territoire qui en quelques années de développement a rattrapé, en termes de rendement, la technologie plus classique et moins adapté au territoire Breton.

Dans le cadre de cette étude, le panneau considéré est un panneau de type couches minces Calyxo CX3 801 . Il a été choisi pour dimensionner les installations et réaliser les calculs que vous retrouverez dans les parties suivantes. Sa dimension est de 1200×600 mm pour une puissance de 80W.

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Table des matières

INTRODUCTION
SOMMAIRE
PARTIE 1 : CADRE DE L’ETUDE
I. CADRE INTERNATIONAL
II. CADRE NATIONAL
III. PLAN CLIMAT ENERGETIQUE TERRITORIAL
PARTIE 2 : QUELLES ÉNERGIES RENOUVELABLES POUR LE TERRITOIRE ?
I. LE PHOTOVOLTAÏQUE
II. LE SOLAIRE THERMIQUE
II. L’EOLIEN
III. L’ENERGIE HYDRAULIQUE
IV. LES ENERGIES MARINES
V. LA METHANISATION
VI. LE BOIS ENERGIE
VII. LA VALORISATION DES DECHETS (VALCOR)
PARTIE 3 : PERSPECTIVES D’ACTIONS SUR LE TERRITOIRE DE CCA
I. UNE GRILLE D’ANALYSE
II. LES SCENARIOS
III. MOYENS DE MISE EN OEUVRE
IV. MESURES PRIORITAIRES
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
INDEX
ANNEXES

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