Rapport sur l'industrie des énergies décarbonées en 2010

Des Finances Et De L'Industrie, Ministère De L'Écologie, Du Développement Durable, Des Transports Et Du Logement; Ministère De L'Économie

Description

Le rapport sur l'industrie des énergies décarbonées présente pour sa première édition une série de fiches transverses qui mettent en perspective les objectifs et les modalités de soutien aux énergies décarbonées. Elles sont complétées par des fiches thématiques qui dressent un panorama de l'actualité de chacune des filières suivies par la direction générale de l'énergie et du climat tant sous l'angle des technologies, des acteurs, des marchés que de l'environnement réglementaire.

Sujets

• Énergie renouvelable
• Biocarburant
• Énergie éolienne
• Géothermie
• Énergie hydroélectrique
• Énergie marémotrice
• Énergie nucléaire
• Énergie solaire
• Véhicule électrique

Informations

• Publié par: rapports-tous-les-rapports
• Publié le: 01 octobre 2011
• Nombre de lectures: 35
• Licence : En savoir +
  Paternité, pas d'utilisation commerciale, partage des conditions initiales à l'identique
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

Sommaire


1- Biocarburants

2- Biomasse énergie

3- Eolien

4- Energie Marine

5- Photovoltaïque

6- Solaire thermodynamique

7- Captage stockage du CO2 et valorisation

8- Géothermie

9- Hydrogène et piles à combustible

10- Réseau électrique intelligent (Smart Grid)

11- Stockage de l’énergie

12- Nucléaire

13- Hydroélectricité

14- Véhicule décarboné

Direction Générale de l’Energie et du Climat L’industrie des énergies décarbonées en 2010 1- Biocarburants
Définition et technologies

environnementales et sociétales et, d’autre part, aux
1 besoins croissants en carburants. Les biocarburants couvrent l'ensemble des
èmecarburants liquides, solides ou gazeux Les biocarburants de 2 génération utilisent
produits à partir de la biomasse et destinés à l’intégralité de la lignocellulose des plantes ou de la
une valorisation énergétique dans les biomasse : bois, paille, déchets, résidus agricoles et
forestiers, cultures dédiées. La culture des plantes transports. Les biocarburants sont utilisés
utilisées n'entrera plus en concurrence directe avec sous forme d’additifs ou de complément aux
les cultures vivrières. carburants fossiles suivants : gazole
ème (incorporation en tant que biodiesel), Les biocarburants de 3 génération se distinguent
ème essence (incorporation sous forme d'éthanol de la 2 génération par le type de biomasse
2 utilisée. Cette dernière est issue des algues : ou d'ETBE lui-même produit à partir
microalgues et également macroalgues en condition d'éthanol), au kérosène et aux carburants
autotrophe (capacité à synthétiser de la matière gazeux. On distingue trois générations de
organique à partir de matière minérale). Il faut noter biocarburants selon l'origine de la biomasse
qu’il n’y a pas encore de consensus sur la définition
utilisée et les procédés de transformation e
de la 3 génération. Certains, en plus des
associés. Aujourd'hui, seule la première
microalgues, y incluent l’ensemble des
génération a atteint le stade industriel. microorganismes et y classent les biocarburants où
la biomasse utilisée ne provient pas de surfaces
terrestres.
LES DIFFERENTES TECHNOLOGIES
La diversité de la biomasse utilisée, des produits de
sortie (alcools, hydrocarbures…) et des voies de Les biocarburants concernent deux grandes
transformation rend parfois inadéquat le classement filières :
des biocarburants en trois générations.
- les filières liquides : éthanol (et plus
C’est pourquoi, les termes génération 1,5 ou encore globalement la famille des « alcools ») pour
2,5 sont apparus pour y classer certains une incorporation dans la filière essence,
biocarburants. biodiesel pour une incorporation dans la filière
gasoil et biojetfuel pour une incorporation dans A titre d’exemple, les huiles végétales hydrogénées
la filière kérosène (et plus globalement la (HVO) qui subissent un hydrotraitement (ajout
ère famille des « hydrocarbures ») d’hydrogène) sont classées en 1 génération ou en
génération 1,5 de par l’origine de la biomasse (huile - les filières gazeuses : biométhane carburant
végétale). pour une utilisation gaz naturel véhicule
C’est pourquoi les biocarburants seront présentés En général, les biocarburants sont classés en trois
ère dans cette note suivant les voies de transformation générations. Les biocarburants dits de 1
et non en termes de générations. génération sont essentiellement issus de ressources
agricoles conventionnelles : betterave - céréales - En termes technologiques pour aboutir à la
canne à sucre pour l’éthanol, colza – tournesol – production de biocarburants, on distingue :
soja - palme pour le biodiesel.
- les voies biochimiques qui permettent de
ème
Les biocarburants dits « avancés » à savoir de 2 convertir deux macromolécules principales :
èmeet de 3 génération n’ont pas encore atteint le les sucres et les lipides ;
stade industriel et sont au stade de recherche et
- et les voies thermochimiques qui permettent de développement. Le développement de programmes
ème ème convertir deux intermédiaires principaux : le de recherche relatifs aux 2 et 3 génération vise
gaz de synthèse (dit syngaz) et les à répondre, d’une part, aux exigences
biobruts/biohuiles.
Enfin, la plupart de ces biocarburants de génération
avancée sont au stade de recherche et
1 développement, les verrous technico-économiques
Le préfixe « bio » des biocarburants indique que les carburants
sont forts. Les productions industrielles
proviennent de la biomasse, par opposition aux carburants
significatives ne sont pas attendues en France avant
fossiles.
2020. 2
ETBE : Ethyl Tertio Butyl Ether, produit à partir d’éthanol
(d’origine agricole) et d’isobutylène (d’origine chimique)
Direction Générale de l’Energie et du Climat - 1 - L’industrie des énergies décarbonées en 2010 Biocarburants
sont la canne à sucre et la betterave sucrière. Les
principales plantes exploitées pour leurs grains
Procédé Transformation Molécule Transformation 2 Produit final
contenant de l’amidon sont le maïs et le blé. de 1 plateforme
transfor èmePour produire des biocarburants de 2 génération
mation
selon ces voies, le procédé utilisé comporte les
Voies Hydrolyse Sucres Fermentation Ethanol (1G mêmes étapes principales que celui de première
Biochimi enzymatique et 2G)
génération : une hydrolyse enzymatique des
ques
Alcools matières premières, suivie d’une fermentation
lourds alcoolique des sucres libérés, puis d’une distillation
Isoprénoïdes permettant de récupérer des alcools : éthanol mais
aussi des alcools dits « lourds » (longueur de
chaîne carbonée de plus en plus importante) comme
Récolte, Lipides Transestérification Esters le butanol.
extraction méthyliques
d’acides gras La biomasse lignocellulosique contient de la
(Biodiesel
cellulose (qui inclut des sucres en C6, soit à 6
1G)
atomes de carbone), un des trois constituants
majeurs des parois végétales (plantes et bois) avec
Décarboxylation Hydrocarbure l’hémicellulose (sucres en C5 et C6) et la lignine
s (ramification de polyphénols). Tout l’enjeu consiste
à rendre la cellulose et l’hémicellulose accessibles Méthanisation Biogaz Méthanation Biométhane
carburant aux étapes d’hydrolyse et de fermentation.
Aujourd’hui, les procédés utilisés sont l’explosion à
Voies Gazéification Syngas Fermentation Alcools (dont
la vapeur, la thermohydrolyse à 200°C ou encore thermochi éthanol)
miques l'utilisation d’acide dilué. L'aspect énergivore de
Fisher-Tropsch BtL (Biomass cette étape, la dégradation des sucres ou encore
to Liquid) la formation de composés toxiques sont les
verrous identifiés à lever. Méthanation Alcools
BioSNG
L’hydrolyse enzymatique
Pyrolyse/Torréfa Biobruts/ Raffinage Hydrocarbure
L’hydrolyse enzymatique par des enzymes ction biohuiles s
spécifiques permet de fragmenter les molécules de
cellulose en sucres fermentescibles, les sucres en
C6. L’hydrolyse est catalysée par des acides forts Voies biochimiques
ou enzymes (cellulases). Cette catalyse
enzymatique est aussi efficace que l'hydrolyse acide Les voies biochimiques permettent de convertir
mais bien meilleure en terme de rendement (pas de deux macromolécules principales : les sucres et les
génération de déchets) et d'impact environnemental lipides.
(conditions douces de température et de pression).
Cela nécessite au préalable d’extraire ces Le verrou majeur de cette étape est le coût des
molécules de la biomasse terrestre et aquatique: cellulases. L’hydrolyse de l’hémicellulose, qui
des plantes sucrières (pour la première génération : nécessite des enzymes différentes, est encore à
canne à sucre, betterave