Nouvelles technologies de l'énergie 3 : géothermie & énergies de la biomasse (Traité EGEM, série génie électrique)

Sabonnadière Jean-Claude

Description

Le 3ème tome des nouvelles technologies de l'énergie est consacré à deux formes d'énergie qui sont aujourd'hui en plein développement : la Géothermie et la Biomasse. Il donne un panorama complet de l'exploitation de ces deux formes d énergie. La géothermie est présentée sous les formes les plus usitées de son exploitation. Tout d'abord les Pompes à Chaleur qui trouvent un regain d'intérêt dans la conjoncture actuelle et l'utilisation de la géothermie pour des applications de chauffage collectif. Enfin la production d'électricité d'origine géothermique pour lesquelles il existe actuellement de grands projets. Les énergies de la biomasse sont traitées à travers trois formes complémentaires qui sont les biocarburants dans l'hypothèse de substitution aux énergies fossiles, le biogaz essentiellement produit dans des installations de type agricole et enfin le bois-énergie qui est une composante essentielle de la biomasse.

Avant-propos -J.-C. SABONNADIERE. GÉOTHERMIE. Chapitre 1. Production d'énergie à partir de la géothermie -F. JAUDIN, L. LE BEL. Introduction. La géothermie : pourquoi, pour qui, comment ? La filière des pompes à chaleur géothermales. La production directe de chaleur. La production d'électricité. Glossaire. Bibliographie. BIOMASSE. Chapitre 2. Les biocarburants. -F. MONOT, J.-L. DUPLAN, N. ALAZARD-TOUX, S. HIS. Place des biocarburants dans le contexte énergétique. Les filières actuelles. Les futures filières : l'utilisation de la ressource ligno-cellulosique. Les bilans économiques et environnementaux des filières de production de biocarburants. Bibliographie. Chapitre 3. Le biogaz - P. LABEYRIE. Introduction : le biogaz, ""le gaz naturel renouvelable"". Les biogaz involontaires. Les productions organisées par l'homme. Historique de la méthanisation. La méthanisation. Les installations de digestions anaérobies ou unités de biogaz. Les utilisations du biogaz. Conclusion : le gaz naturel renouvelable et ses enjeux. Bibliographie. Chapitre 4. Production d'énergie à partir du bois - F. DOUARD. Introduction : qu'est-ce que le bois-énergie ? Panorama des combustibles bois. Principes de conversion du bois en énergie. Générateurs d'énergie thermique à partir du bois. Conclusion. Bibliographie. Index.

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Informations

• Publié par: HERMES SCIENCE PUBLICATIONS / LAVOISIER
• Date de parution: 05 juin 2007
• Nombre de lectures: 111
• EAN13: 9782746237186
• Licence : Tous droits réservés
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 11 Mo

Extrait

Nouvelles technologies de l’énergie 3



































© LAVOISIER, 2007
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris

www.hermes-science.com
www.lavoisier.fr

ISBN volume 3 978-2-7462-1503-0
ISBN général 978-2-7462-1501-6


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Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, May 2007.





Nouvelles technologies


de l’énergie 3


géothermie et énergies de la biomasse












sous la direction de
Jean-Claude Sabonnadière

















Il a été tiré de cet ouvrage
20 exemplaires hors commerce réservés
aux membres du comité scientifique,
aux auteurs et à l’éditeur
numérotés de 1 à 20
Nouvelles technologies de l’énergie 3
sous la direction de Jean-Claude Sabonnadière
fait partie de la série GÉNIE ÉLECTRIQUE
dirigée par René Le Doeuff et Jean-Claude Sabonnadière


TRAITÉ EGEM
ELECTRONIQUE – GÉNIE ÉLECTRIQUE – MICROSYSTÈMES

Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de
disposer d’un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la
maîtrise de la conception, de la fabrication et de l’utilisation des composants,
circuits et systèmes utilisant l’électricité, l’optique et l’électronique comme
support.

Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements
physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines
traitées, ce traité constitue un état de l’art structuré autour des quatre grands
domaines suivants :
Electronique et micro-électronique
Optoélectronique
Génie électrique
Microsystèmes

Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux
qu’expérimentaux du domaine qu’il étudie. Une classification des différents
articles contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé
orientent le lecteur vers ses points d’intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi
d’un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.

Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été
choisis pour leur pertinence dans l’avancée des connaissances ou pour la
qualité des résultats obtenus.




















Liste des auteurs


Nathalie ALAZARD-TOUX Pierre LABEYRIE
IFP EDEN
Rueil-Malmaison Colomiers

Frédéric DOUARD Laurent LE BEL
ITEBE BRGM
Lons le Saunier Orléans

Jean-Luc DUPLAN Frédéric MONOT
IFP Lyon IFP Lyon
Vernaison Vernaison

Stéphane HIS Jean-Claude SABONNADIÈRE
IFP LEG
Rueil-Malmaison Grenoble

Florence JAUDIN
BRGM
Orléans

























Table des matières
Avant-propos....................................... 15
Jean-Claude SABONNADIÈRE
PREMIÈRE PARTIE. GÉOTHERMIE........................... 23
Chapitre 1. Production d’énergie à partir de la géothermie.......... 25
Florence JAUDIN et Laurent LE BEL
1.1. Introduction.................................... 25
1.2. La géothermie : pourquoi, pour qui, comment ? .............. 26
1.2.1. Les types des ressources exploitées .................. 26
1.2.1.1. Formations volcaniques fissurées et/ou poreuses ....... 28
1.2.1.2. Aquifères des bassins sédimentaires 29
1.2.1.3. Les formations superficielles ................... 29
1.2.1.4. Les formations profondes (à faible perméabilité) ....... 30
1.2.2. L’usage final ................................ 30
1.2.2.1. Filière réseau de chaleur...................... 31
1.2.2.2. Filière PAC (pompe à chaleur).................. 31
1.2.2.3. Filière électricité.......................... 32
1.2.3. Autres usages ............................... 32
1.3. La filière des pompes à chaleur géothermales ............... 33
1.3.1. Situation actuelle et tendances ..................... 33
1.3.2. Principe de la pompe à chaleur 34
1.3.2.1. Classification des PAC ...................... 34
1.3.2.2. Coefficient de performance ou COP .............. 37













10 Nouvelles technologies de l’énergie 3
1.3.3. Prélever les calories dans le sous-sol ................. 40
1.3.3.1. Puiser les calories dans l’eau souterraine............ 40
1.3.3.2. Capteurs horizontaux et verticaux ................ 42
1.3.4. Perspectives et potentiel de développement ............. 49
1.4. La production directe de chaleur ....................... 51
1.4.1. Situation actuelle ............................. 51
1.4.2. Les réseaux de chaleur géothermiques 52
1.4.2.1. Le doublet théorique et le réseau de chaleur associé ..... 53
1.4.2.2. L’expérience de la géothermie du bassin de Paris ...... 54
1.4.2.3. Evolutions technologiques .................... 55
1.4.3. Perspectives et potentiel de développement ............. 64
1.4.3.1. Les objectifs de la relance en Ile-de-France .......... 65
1.5. La production d’électricité ........................... 65
1.5.1. Contribution actuelle de la géothermie
à la production d’électricité .......................... 65
1.5.2. Exploitation des ressources géothermales............... 66
1.5.2.1. Réservoirs naturellement producteurs.............. 66
1.5.2.2. Réservoirs artificiellement stimulés 76
1.5.3. Le potentiel de développement ..................... 82
1.6. Glossaire ..................................... 84
1.7. Bibliographie ................................... 90
DEUXIÈME PARTIE. BIOMASSE............................. 93
Chapitre 2. Les biocarburants ............................ 95
Frédéric MONOT, Jean-Luc DUPLAN, Nathalie ALAZARD-TOUX
et Stéphane HIS
2.1. Place des biocarburants dans le contexte énergétique........... 95
2.1.1. Un contexte favorable .......................... 96
2.1.2. Principales caractéristiques des filières d’aujourd’hui ....... 97
2.1.3. Principaux avantages et inconvénients
liés à l’usage des biocarburants......................... 100
2.1.4. La situation des biocarburants dans le monde ............ 101
2.1.4.1. L’influence de la politique agricole commune (PAC) .... 110
2.1.5. Perspectives ................................ 112
2.2. Les filières actuelles............................... 113
2.2.1. La filière biodiesel ............................ 113
2.2.1.1. Les matières premières ...................... 113
2.2.1.2. Les procédés de production.................... 114




























Table des matières 11
2.2.2. La filière bioéthanol ........................... 121
2.2.2.1. Les matières premières ...................... 121
2.2.2.2. Les procédés de production.................... 122
2.3. Les futures filières : l’utilisation de la ressource ligno-cellulosique. . . 127
2.3.1. Caractéristiques compositionnelles des végétaux
ligno-cellulosiques ................................ 127
2.3.2. La filière BtL ............................... 130
2.3.2.1. Les principales contraintes du procédé ............. 131
2.3.2.2. Le conditionnement de la biomasse ............... 132
2.3.2.3. La gazéification........................... 136
2.3.2.4. Le traitement du gaz de synthèse ................ 140
2.3.2.5. La synthèse du carburant :
Fischer-Tropsch et hydrocraquage .................... 141
2.3.2.6. Conclusion.............................. 143
2.3.3. La filière bioéthanol 144
2.3.3.1. Les principales contraintes du procédé ............. 144
2.3.3.2. Le prétraitement .......................... 145
2.3.3.3. L’hydrolyse enzymatique ..................... 146
2.3.3.4. La fermentation éthanolique ................... 148
2.3.3.5. Conclusion 151
2.4. Les bilans économiques et environnementaux des filières
de production de biocarburants ........................... 151
2.4.1. Les aspects économiques ........................ 152
2.4.1.1. La compétitivité des biocarburants ............... 152
2.4.1.2. La filière éthanol .......................... 154
2.4.1.3. Le coût de production de l’ETBE ................ 159
2.4.1.4. Le biodiesel ............................. 159
2.4.1.5. Les nouvelles filières carburants................. 162
2.4.2. Résultats des analyses de cycle de vie (ACV)
pratiquées sur les biocarburants......................... 163
2.5. Bibliographie ................................... 167
Chapitre 3. Le biogaz .................................. 169
ABEYRIE Pierre L
3.1. Introduction : le biogaz, « le gaz naturel renouvelable » ......... 169
3.2. Les biogaz involontaires ............................ 169
3.3. Les productions organisées par l’homme .................. 170
3.4. Historique de la méthanisation ........................ 171
































12 Nouvelles technologies de l’énergie 3
3.5. La méthanisation................................. 172
3.5.1. Gestion du processus de méthanisation ................ 173
3.5.1.1. Effet de la température ...................... 174
3.5.1.2. Effet du pH ............................. 175
3.5.1.3. Dynamique des populations bactériennes ........... 175
3.5.1.4. Les mélanges de substrats ou