Assez de vents pour répondre à la demande énergétique mondiale

Les turbines atmosphériques qui convertissent des vents plus réguliers et plus rapides à haute altitude en énergie pourraient générer encore plus de puissance électrique que les unités terrestres et océaniques.

Dans une nouvelle étude, le scientifique Ken Caldeira de la Carnegie Institute a examiné les limites de la quantité d’énergie qui pourrait être récupérée par les vents, ainsi que les effets que pourraient avoir globalement l’énergie éolienne à haute altitude sur le climat**.

L’équipe dirigée par la Pr Kate Marvel du Lawrence Livermore National Laboratory a utilisé différentes modélisations pour quantifier la quantité d’énergie qui pourrait être générée à la fois, à partir des vents de surface et atmosphériques. Les vents de surface ont été définis comme ceux qui sont accessibles par les turbines soutenues par des pylônes situés sur terre ou en mer. Les vents de haute altitude ont été définis comme ceux qui sont accessibles par une technologie combinant des turbines et des cerfs-volants. L’étude a porté uniquement sur les limites géophysiques de ces techniques, et non sur les capacités techniques ou les résultats économiques.

Les turbines créent des traînées ou des résistances, qui ont pour conséquences de supprimer la dynamique des vents et donc à les ralentir. Comme le nombre d’éoliennes augmente, la quantité d’énergie qui en est extraite, augmente également. Mais à un certain point, les vents seraient freinés si bien que l’ajout de nouvelles turbines ne produirait pas plus d’électricité. Cette étude s’est focalisée sur la recherche de l’endroit où l’extraction d’énergie serait la plus élevée.

En utilisant divers modèles, l’équipe a pu déterminé que plus de 400 térawatts (TW) d’énergie pourraient être extraits des vents de surface et plus de 1.800 térawatts pourraient être générés par des vents issus de toute l’atmosphère du globe.

Aujourd’hui, notre civilisation exploite environ 18 TW d’énergie. Les vents de surface pourraient fournir plus de 20 fois la demande énergétique mondiale, tandis que les turbines couplées aux cerfs-volants pourraient fournir jusqu’à 100 fois plus !

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Au niveau maximum de prélèvement d’énergie, il y aurait tout de même des effets non négligeables sur le climat et sur la récupération des vents. Mais l’étude a révélé que les effets sur le climat dans l’hypothèse d’une extraction de l’énergie éolienne au niveau de la demande mondiale actuelle, resteraient faibles, aussi longtemps que les turbines seraient dispersées et non concentrées dans quelques régions du globe. Au niveau de la demande énergétique mondiale, les éoliennes pourraient agir sur la température de surface d’environ 0,1 degré C° et influer à hauteur de 1% sur les précipitations. Dans l’ensemble, les impacts sur l’environnement ne seraient pas importants.

"En regardant le tableau d’ensemble, il est plus probable que les facteurs économiques, technologiques ou politiques détermineront la croissance de l’énergie éolienne dans le monde, plutôt que les limites géophysiques," a conclu Ken Caldeira.

** Leurs travaux ont été publiés le 9 septembre dans la revue "Nature Climate Change".

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Lionel_fr

Voilà qui va mettre du beaume au coeur de nos heavy metal ! Hormis cela, c’est bien joli de dire que les machines géantes vont modifier le climat mais comment cela a-t-il été simulé ? Où sont les logiciels qui modélisent ces changements et que vont-ils devenir ? Ok , j’invite toute la presse dans un salle parisienne, je prends la parole et j’affirme qu’au delà de 20TWh , les éoliennes vont modifier le climat , vent de panique ? Aujourd’hui , on a démontré que les éoliennes permettent de meilleures récoltes en réduisant les périodes de gel dans leur voisinage immédiat. C’est franchement positif. Mais alors quid de recenser les meilleurs emplacements pour réduire l’érosion éolienne, augmenter l’humidité des régions désertiques, augmenter les rendements des récoltes voire créer de nouvelles zones agricoles conçues pour en tirer le meilleur parti… Le logiciel de modélisation ne sert-il qu’à alimenter la presse à scandale ou va-t-on enfin ajouter l’effet bénéfique des éoliennes aux modèles energétiques et économiques afin de créer des synergies entre les filières concernées ? A part cela , je me réjouis de lire qu’on peut retirer autant d’énergie du vent et la lecture de la production allemande de ce jour en dit long sur le potentiel du vent et du solaire sur les nuisances engendrées par la production electrique des centrales du siècle dernier

dgewai
Nature

Ce type de proposition donne un sérieux espoir de voir , enfin, les éoliennes accéder à la modernité . Du même coup nos mega- moulins à vent terrestres se voient rangés avec les vieilles machines obsolètes. PS “Science & vie” a publié récemment une étude sur le sujet plus complète.

Lionel_fr

Les nouvelles centrales à charbon allemandes doivent remplacer les anciennes qui seront décomissionnées car elles étaient trop polluantes. La france devra elle aussi renoncer à plusieurs centrales à charbon pour cette même raison. Il ne s’agit pas de nouvelles capacité charbon en allemagne mais d’un remplacement de vieilles centrales pourries par des chaudières ultramodernes qui permettront une baisse drastique des émissions de toutes sortes (pas seulement de GES) dgewai , votre lien est un prodige de désinformation crasse, hyper pronuke, pas documenté à grand recours d’artifices grossiers destinés aux gens qui ne pigent rien à ce marché Si vous en avez d’autres du même tonneau, merci de les garder pour vous, c’est un site sérieux ici, épargnez nous les aboiments de vent de colère et autres calembredaine pour bécassine

juanasol

Un vent nouveau souffle sur la planète ! Larguons les amarres nucléaires tout de suite ! Pourvu que nos gouvernants fassent le bon choix très vite, et arrêtent de faire croire à l’absence de dangerosité de l’industrie nucléaire, alors que Fukushima prouve que les scientifiques les plus pointus ne savent pas arrêter un accident nucléaire. Si la planète arrive à se sortir passablement de Fukushima (le monde entier croise les doigts, y compris les “experts” qui ne savent que faire là-bas), il faudra au plus vite passer aux énergies de demain avant d’attendre d’autres accidents qui finiront par être fatals à la vie humaine sur terre.

edc10

Encore un beau mélange de grand n’importe quoi entre puissance et énergie … “plus de 400 TW d’énergie …. ??????” Comme d’hab, aucunes mentions sur l’intermittence … le lavage de cerveaux continue …

Dfhdfhdfh

Et les dispositifs de stockage et de gestion de l’intermittence, c’est bon ? Niveau puissance max ca va aller ? (non parce que j’ai une presse hydraulique à faire tourner moi…) Non ? Ah meeeeerde…

Dardsmall

Un potentiel maximale qui a aussi peu de sens que celui du solaire. Quant est-il du rationnelement réalisable ? Et à quelle échéance ? Couple-t-on cela avec (enfin ?) des solutions de stockages ? Les ENR nous font rêver, c’est chouette ! Mais je pense que nous sommes suffisemment avancés dans ces technologies pour bâtir quelquechose de sérieux et aller au delà de ces scénarios à long terme qui ne sont qu’une autre excuse pour ne pas avancer aujourd’hui.

bolton

Même s’il est vrai que l’intermittence n’est pas prise en compte, cette étude a au moins l’avantage de nous donner une idée de l’ordre de grandeur de l’énergie des vents dans le monde. Merci à Lionel_FR pour sa très intéressante intervention, notamment sur les modifications du climat dues aux éoliennes, un potentiel/contrainte à prendre en compte ! Un avis plus personnel : je ne vois pas comment des éoliennes gonflables peuvent être viables : comment elles peuvent résister à des vents violents ? Ne pas gêner la circulation aérienne ? Et enfin, encore plus important, quel serait le gaz utilisé, hydrogène ? Ca m’étonnerait … Hélium ? C’est un gaz rare et qui traverse plus ou moins tous les matériaux, même l’aluminium…

Rice

@ dgewai MDR !!!! larticle objet de votre lien est écrit par ” le Docteur Kelvin Kemm, physicien nucléaire et consultant en stratégies financières basé à Pretoria”, c’est dire tout le serieux et la fiabilité de cet article…. 🙂

Luis

Ce qu’oublie de dire le pro-nucléaire de service, c’est que la centrale de 2.200 MW brut(2 x 1.050 MW net) mise en service en août 2012 remplacera une puissance équivalente d’anciennes centrales plus petites et plus polluantes. Les deux nouvelles unités, BoA 2 et 3 de Neurath, au lignite comme les anciennes, ont un rendement de 43% contre 31 à 36 % pour celles qui sont déjà ou seront arrêtées d’ici fin 2012. Les émissions de CO2 sont réduites de 30% et les autres polluants sont éliminés à 99%. Pour la même quantité d’énergie produite dans les mêmes conditions, le lignite émet seulement 5% de CO2 en plus que le charbon. Moyenne dépendant des qualités de lignite et de charbon. Ainsi, une unité au lignite avec un rendement de 43% émet moins de CO2 qu’une unité au charbon avec un rendement de 38% à 40% ( rendement moyen de 38% en Europe).. D’autre part, ces nouvelles unités peuvent augmenter ou diminuer leur puissance de 150 MW toutes les cinq minutes (ou 500 MW en 15 minutes). Les centrales thermiques construites en Allemagne font partie d’un programme déjà ancien pour remplacer toutes les unités existantes par des unités à plus fort rendement et moins polluantes. En 2011, l’énergie électrique produite dans le monde a été de l’ordre de 85 TWh. On est déjà loin des 18 TW cités dans l’article.

Luis

Lire : En 2011, l’énergie électrique éolienne produite dans le monde a été de l’ordre de 85 TWh. On est déjà loin des 18 TW cités dans l’article.

Bachoubouzouc

“Les nouvelles centrales à charbon allemandes doivent remplacer les anciennes qui seront décomissionnées car elles étaient trop polluantes.” Pas seulement. Et cela a déjà été débattu ici : Ainsi, d’après le document cité par Dan1, le parc fossile allemand devrait s’accroitre de 9,4GW de 2011 à 2013.

Pastilleverte

Ouais, super, on découvre que le potentiel d’énergie reçue du soleil, sous forme “directe” PV ou sous forme de vent, de houle etc est suffisante pour couvrir tous les besoins de l’humanité; Quel scoop ! C’est sponsorisé par un fabricant de cerf-volants ou quoi ??? J’offre un autre sccop enr aux lecteurs d’Enerzine, au cas où ils ne sauraient pas : le potentiel de l’énergie tirée du géothermique profond est encore plus fort que la totalité de l’énergie reçue du Soleil Champagne !!!

gaga42

L’exemplaire Allemagne investit donc dans des dispositifs qui n’emettent pas plus de CO2 que les anciens. Ouf, je suis rassuré…

gaga42

Et tant qu’on y est, puisque les barrières techno semblent sans importance, pourquoi ne pas aller chercher cette énergie directement sur le soleil? Ces gens là savent bien manier la calculette, mais leur article est d’une utilité nulle.

Lionel_fr

Oui j’ai tapé TWh par erreur. Merci pour la mise au point. Je ne connaissais pas Makani Power, je vais m’y pencher ce soir, ça a l’air très impressionnant. Pour les histoires de puissance, il est évident que cela s’inscrit dans la durée. Il suffit de suivre les courbes de production pour réaliser à quel point le suivi de charge est sensible et les pronukes ne contrediront pas qu’il faut un certain temps d’adaptation à une source electrique qui possède un profil de charge différent des sources en production. Il faudra aussi que l’hydrogène commence à devenir une variable d’ajustement ce qui devrait prendre aussi longtemps que l’implantation des EnR dans le paysage. Ce sera donc assez long. La courbe allemande donne cependant un bon aperçu de ce qu’on peut faire avec les technologies matures en 2012, mais ce bilan sera drastiquement différent en 2016 and so on… L’urgence est bien sur de contrarier notre addiction aux fossiles, la baisse du nuke étant controversée en France , je comprends qu’on s’impatiente, mais les fossiles posent des problèmes macro économiques et géopolitiques d’une toute autre ampleur.

De passage

Ces gamineries sont risibles car ce “saint vent” n’est jamais ni constant ni prévisible selon les besoins serrés des réseaux électriques. Sacré bonsoir de bonsoir, quand donc les pro-vent comprendront que la limite massive qui bloquera l’éolien au delà de servir 7% de la consommation d’un pays venté? Au lieu de nier l’évidence, rensignez vous au Danemark chez les exploitants de réseaux. Le vent a été utilisé comme première source historique d’énergie pour les moulins à blé (dont la production est stockable) et pour la navigation: à cette époque quand il n’y avait pas de vent, on pourrissait sur place. L’arivée du charbon et vapeur, bien que relativement très chers au XIX° siècle ont fait basculer l’utilisation du vent en désuétude. Alors? Toujours aveugles? Bien sûr l’Idéologie… qui vous mènera à casser le nez sur le dur mur des réalités. En attendant, rêvez bien et profitez-en bien, ça ne durera pas une autre décade???

Orphette

Extrait d’un autre site internet parlan de la même étude : “Il ne s’agit bien évidemment pas pour ces études de préconiser la mise en place d’une éolienne tous les cent mètres, mais plutôt de rejeter l’idée qu’elles ne seront jamais capables de fournir une grande part de notre énergie. Comme l’explique Ken Caldeira de Carnegie Science, “à grande échelle, il est probable que les facteurs économiques, technologiques et politiques seront plus déterminants pour le développement de l’énergie éolienne que les contraintes géophysiques”.”

Orphette

Il ne s’agit bien évidemment pas pour ces études de préconiser la mise en place d’une éolienne tous les cent mètres, mais plutôt de rejeter l’idée qu’elles ne seront jamais capables de fournir une grande part de notre énergie. Comme l’explique Ken Caldeira de Carnegie Science,”à grande échelle, il est probable que les facteurs économiques, technologiques et politiques seront plus déterminants pour le développement de l’énergie éolienne que les contraintes géophysiques”

Ambiel

De Passage le super spécialiste du Danemark, décidement… Après nous avoir raconté n’importe quoi sur la place du DK en termes d’émissions de CO2, voila le menteur qui récidive sur la proportion d’éolien… Il y a le portugal, l’espagne (qui atteint les 20% cette année avec l’éolien), l’allemagne, le danemark justement, l’Irlande qui dépassent votre chiffre bidon de 7% qui sort de nulle part si ce n’est de votre cerveau embrumé par les discours anti-ENR qui vous plaisent tant.

edc10

La puissance, c’est la dérivé de l’énergie par rapport au temps : c’est pas des KWh/h !!! C’est une grandeur instantanée. Je recommence : qu’on parle de puissance ici est donc stupide. Il faut parler de puissance “maximale”; ça eclaircirait un peu les esprits (qui ne veulent pas comprendre que des éoliennes, ça peut s’arrêter”). Bref, rien de garanti la dedans. Merci de revenir 2 jours en arrière sur le site de RTE et voir que notre cher anticyclone a arrêté le parc éolien français. Vous n’allez quand même pas nous faire du lavage de cerveau vous aussi. Vous savez bien qu’en intermittent, les puissances annoncées ne sont que des puissances max en substitution des centrales à puissance garantie (dont celles qui stockeront à grande échelle et qui ne sont pas encore prêtes)

Lionel_fr

L’échelle de stockage est une question interressante car jusqu’ici elle était plutôt imposée par un contexte géologique (step), economique (puissance des centrales), administratif (monopole national) Or aujourd’hui on voit poindre des notions de stockage chimique qui devrait surtout être capable de stocker des puissances énormes en peu de temps (GW PV allemand) soit ! mais cela ne renseigne pas du tout la question de l’échelle. Après plusieurs reflexions issues d’installations de test techniquement voisines de MYRTE, il semblerait qu’on s’achemine vers des installations de l’ordre du MW généré s’alimentant sur un stock H2 de l’ordre du GWh. Cela dimensionne les stations pour couvrir des zones comme des quartiers périphériques ou des hameaux/villages. Cependant les paris restent ouverts. L’hydrogène se stocke facilement jusqu’à 250 bar mais requiert un stockage provisoire < 100 bar. Etant données les variations de t° adiabatiques (chauffe à la compression - refroidissement à la décompression) on est bien obligé d'envisager des cuves de stockage > 1000m3 ce qui n’existe pas encore à ma connaissance mais ne devrait pas poser de problème insurmontable. Dans ce shema reproductible, pour des raisons pratiques on travaille en 1. basse tension et cogénération ou 2. moyenne tension et réseau de chaleur. Une fois ces installations en production de masse, il devient tentant d’en acroitre la puissance pour en diminuer le nombre : en effet, il faudrait dans l’absolu 10 000 stations de 1 GWh stocké pour bouleverser le modèle actuel. Avec 36000 communes , cela ne parait pas inaccessible mais dés qu’on aborde la question des grandes villes, le petit MW de puissance electrique et ses 2MW thermiques semblent à la fois anecdotiques au regard des consommations, mais surtout posent la question du foncier, quand le m² atteint 5000€ il semble impossible d’installer une station pour 1000 habitants. 10k ou 100k seraient mieux appropriés ce qui entraine logiquement une capacité de stock de 100 GWh et des cuves de 10 à 100 mille m3. L’architecture distribuée en l’état actuel des solutions disponibles n’est donc possible que dans les campagnes ou le foncier est facilement disponible. Le marché est déjà très appétissant et logiquement engendre une course à la capacité. La puissance quant à elle n’est vraiment un problème que si on n’utilise que des piles à combustible ce qui n’est pas encore d’actualité. Bonne chance aux ultra conservateurs , cette partie va se jouer sans eux ce qui n’est pas le moindre de ses charmes

Lionel_fr

Il faut ajouter que pour comprendre le modèle distribué , on doit absolument tenir compte de la synergie stockage / pilotage de la production (smart grid). Si on s’avance sur une solution sans avoir cette synergie en tête, on se retrouve avec un modèle complètement faux. Le smart grid suit sa propre carrière sans beaucoup interférer avec le reste du monde jusqu’ici. Mais il faudra bien qu’il atteigne sa maturité un jour et donc commande la production aussi bien que des segments entiers de consommation. Dans ces deux cas , le stockage est affecté. La réactivité du stockage este actuellement obtenue au détriment du rendement (stockage et destockage simultanés) ce qui ne sera plus possible lorsque les fuel cells remplaceront les machines de Carnot. Mais cette échéance n’est pas encore très réaliste contrairement aux stations de 1re génération

Sicetaitsimple

On n’en est plus à faire des cuves de plusieurs milliers de m3 à plusieurs centaines de bars?(je ne cherche pas un lien, ce serait trop facile….). Le CCG Breton ne sera donc pas alimenté à l’hydrogène? Beh mince alors!C’est Trimtab qui va être déçu…. Mais c’est bien, ça prend juste un peu de temps!

Luis

D’après les statistiques de RTE, le Rhône, le Rhin, tous les fleuves et rivières équipés de centrales hydrauliques se sont arrêtés de couler le jeudi 6 septembre entre 3h45 et 5h15. En effet, aucune production d’électricité hydraulique n’a eu lieu, selon RTE, pendant une heure et demie. C’est pire que les éoliennes !

Sicetaitsimple

Bah oui, l’hydraulique est modulable, et même un barrage dit “au fil de l’eau” a géneralement une petite capacité de stockage en amont notamment en Septembre où généralement les débits sont très faibles. Pour les toutes petites chutes qui sont réellement au fil de l’eau, vous les trouvez sous “autres”.

edc10

C’est bien ce que je dis. Votre auto-suffisance ne cache que votre volonté de lobotomisation des foules (qui eux payent des kwh et pas des kw …) ; je suis malheureusement peut-être aussi bien informé que vous sur l’éolien (et les ENR en général), sauf qu’on est de plus en plus nombreux à vous voir venir … …

Lionel_fr

Merci pour le lien sur le stockage de gaz naturel. Je spécule que le stockage géologique de l’hydrogène ne va pas être autorisé à cause de ses propriétés. Cela n’empèche pas des mélanges de type Hythane (cf GDF) et Sabatier qui permettront d’absorber de grands volumes. Mais ces petits arrangements trouveront vite leurs limites. Les PEMFC n’acceptent pas d’impuretés ni de carbone. Les SOFC sont tolérantes au carbone mais peu propices aux besoins mobiles des transports. Or les transports vont “lancer” le shipping d’hydrogène en B2C. Le profil de l’hydrogène en fixe devient interressant pour des volumes situés entre 1000 et 100 000 m3. Pour les valeurs plus petites, le matériel de stockage de GNV voire de propane peut faire l’affaire mais leur contribution au bilan national restera anecdotique si ce n’est en terme d’effacement de demande… invisible donc. Comme H2 n’a pas vraiment de concurrence en sites isolés, le stockage en cuves trouvera des débouchés à forte valeur ajoutée dans les volumes de 1MW/1GWh alors que les valeurs supérieures posent plus de questions de shipping du matériel de stockage (convois exceptionnels..) et n’interresseront les opérateurs nationaux que dans la mesure où les débouchés (production locale) couvriront nettement les coûts auxquels ils se substituent (puissance réseau, pics de production locaux) En outre, les fabricants vont probablement monter en capacité des cuves progressivement, je doute qu’un industriel attaque directement les volumes > 10 000 m3 sans passer par l’étape x000 m3. Voilà pourquoi j’ai arbitrairement dimensionné le parc à cette valeur à échéance 2020. De même, les pressions de stockage devraient rester < 300 bar dans un avenir prévisible pour des pressions "de travail" de l'ordre de 50bar.

Lionel_fr

Je reviens sur le sujet après avoir lu ça dans les archives Afhypac : L’idée d’un grand projet allemand « Performing Energy-Alliance for Hydrogen from Wind » a été lancé en décembre 2011autour de 14 membres (dont TOTAL) dans le cadre de NOW. Il devrait démarrer enjuillet 2012. Il traiterait des divers aspects (technologique, réglementaire,économique …) de la mise en œuvre d’une production de masse d’hydrogène à partir d’un champ d’éoliennes offshore (500 MWe ?), via un électrolyseur,un stockage longue durée dans une cavité saline et son utilisation, entreautres, via un mélange avec du gaz naturel pour produire de l’électricité à partir de turbines. La technologie de l’électrolyseur est à l’étude (alcalin ouPEM ?). Cela apporte de l’eau à votre moulin (j’assume le jeu de mots) Peut être finalement le stockage géologique d’hydrogène sera possible mais dans ce cas, le marché de l’énergie des 50 prochaines années est tout traçé, ça enlève le suspense !! Surtout en constatant mes derniers rendements en électrolyse .. franchement les grands spécialistes diplomés à la jmj ont du souci à se faire : j’obtiens 96% thermique au prix de composants électroniques pas vraiment gratuits mais fiables dans le temps… En tout cas votre lien sur le stockage de gaz reprend tout son sens..

Sicetaitsimple

Au risque de vous décevoir, le stockage en cavités salines, utilisé depuis des lustres, n’est pas réellement un stockage “géologique”, c’est un “trou” creusé (lessivé en fait) dans une formation saline, les volumes sont certes importants mais rien à voir avec les stockages dont parle Chelya.

Lionel_fr

Monsieur Simple a eu la flemme de cliquer sur le lien de chelya. Il y est question de nappes aquifères , de cavités salines et de champs déplété. Quant à ce qu’en font les industriels allemands et Total, je ne crois pas que nous soyons bien placés pour moufter grand chose excepté “wow” ou toute autre exclamation de votre patois, je dois vous avouer que je ne sais pas produire un demi GW d’hydrogène , ni le stocker sur le long terme. Je ne vais pas insister sur le facteur d’échelle entre mes petites affaires et les leurs, juste avouer que je ne joue pas (encore) dans cette catégorie, avouer humblement ma position de proto-moustique et espérer qu’ils publieront quelque chose pour qu’on puisse satisfaire notre curiosité. Quant à leur dire si les aquifères valent mieux que les salins ou le déplété, ma foi je vous laisse la responsabilité d’avancer une théorie fumeuse. Moi j’écoute religieusement ce qu’ils disent et je fais avec. Ou donc avez vous trouvé les centaines de millions d’euros pour vous lancer dans la compétition avec le top 10 des industriels européens Mr Simple , vous avez gagné 15 fois au loto ??

Sicetaitsimple

Pourquoi wow? Ca existe depuis des dizaines d’années… Renseignez vous avant de parler de mes théories fumeuses…. Il n’y a pas besoin de 100M€ pour connaitre les techniques de stockage massif de gaz, et un certain nombe de leurs limites.

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