Efficacité énergétique des différents types d’énergie

Voici un tableau qui montre quelles sont les énergies qui ont les meilleurs rapports  :

ÉnergieFacteur de charge moyenRendement moyenPuissance en GW
(monde)
Production annuelle TWh
(monde)
Production annuelle MTep
(monde)
Pollution CO2
g/kWh
Coût
€/MWh
Durée de vie installation
(années)
Nucléaire EPR80%50%6,4--9,082,060
Nucléaire80%33%392,52617,0681,017,7102,940
Charbon ultra-supercritique80%43%127,0450,0-776,3124,160
Charbon supercritique71%44%133,02250,0-841,5134,860
Géothermie68%12%13,880,474,741,536,717,5
Diesel65%42%---625,087,919
Incinération déchets65%27,5%12,994,1-570,693,850
Lignite63%43%146,3--1015,646,250
Torche à plasma60%37,5%0,011--149,0125,0-
Biomasse bois60%25%112,0504,01354,092,084,130
Hydraulique fil de l'eau59%75%---13,089,140
Charbon57%35%1951,09538,33732,0880,572,050
Thermique à flamme55%47%4001,122076,513498,7432,389,430
Propane50%85%---247,3101,611
Moulin à eau50%41%---13,045,040
Hydrogène pile à combustible48%55%---330,8115,815
Énergies fossiles48%50%3465,518771,411353,3551,687,029
Gaz naturel44%58%901,35543,33204,1510,649,130
Gaz cycle combiné43%58%108,7--388,747,930
Hydraulique42%77%1245,04023,0910,313,056,050
Hydraulique éclusée39%75%---12,589,130
Énergies renouvelables39%41%3425,06478,92662,9105,9138,633
Éolien offshore34%25%14,440,6-10,5134,115
Hydraulique barrage25%82%---13,056,0100
Solaire eau thermique25%80%456,09,4-17,5152,920
Marémotrice courants25%45%---13,5333,925
Marémotrice marée25%65%0,51,0-17,0417,8100
Solaire thermodynamique23,5%85%4,82,0-27,0184,532,5
Éolien terrestre20%20%487,0959,0159,811,047,125
Marémotrice houle20%10%0,01--17,0400,030
Solaire10%14,5%763,8342,454,734,098,125
Solaire photovoltaïque10%11,5%303,0333,0-57,565,325
Pétrole6%38%98,2989,84418,2735,5105,04
Fioul5%35%---487,365,525
Bois trigénération-85%0,0085--428,058,830
Microturbine-80%---720,085,325
Butane-80%---235,6204,611
Fioul lourd-50%---414,836,720
Bioéthanol-39,5%1,87,678,4179,694,518
Essence-36%---506,682,221
Biométhane-30%10,082,431,0198,085,017,5
Gaz de pétrole liquéfié-27%---231,061,622
Piézoélectrique-17,5%-----5
Marémotrice thermique-3%------
Micro-algues-3%---11,0201,6-
Charbon capture et stockage-----208,5--

Sources : AIE, OCDE, Lazard, OpenEI, NEI, BEIS, Energy White Paper, Bloomberg, SI Ocean, BP, EIU, REN21, WEC, WEO, associations et professionnels de l’énergie. Il s’agit d’une moyenne mondiale. Ce sont les données les plus récentes au moment de l’article.

La production annuelle en TWh comprend uniquement la production électrique, pas la production thermique.

Facteur de charge est le rapport entre la puissance moyenne et la puissance maximale théorique. Celui-ci est continuellement optimisé au fil du temps.

Rendement : le rendement énergétique est le rapport entre l’efficacité réelle d’une machine et l’efficacité théorique. Il évolue également avec le temps.

Charbon capture et stockage : il s’agit de piéger le CO2 avec l’une de ces 3 méthodes : la postcombustion, l’oxycombustion ou la précombustion. Aucune d’elles n’a un avantage particulier. Pour le moment, le charbon vert ou charbon propre est en phase de test; des gros projets sont à l’étude.

Énergie osmotique : conversion de l’eau douce en eau de mer. Aussi appelée énergie des gradients de salinité. Retirée du tableau, il existe plusieurs projets en cours dans le monde.

Marémotrice thermique : machine thermodynamique qui exploitent les écarts thermique élevée dans les océans et les mers.

Solaire thermodynamique : solaire thermique à concentration.

Bois trigénération : centrale biomasse à bois générant chaleur, électricité et froid.

Marémotrice marée : il peut s’agir d’un barrage de marée, il faut alors que le site d’installation soit favorable ce qui n’est pas souvent le cas. On met en place des bulbes réversibles, des sortes de grosses turbines qui fonctionnent dans les deux sens. L’autre possibilité est l’usine marémotrices à lagons artificiels.

Marémotrice courants : on utilise une hydrolienne afin de capter l’énergie des courants océaniques. A axe horizontal ou vertical.

Marémotrice houle : il s’agit de l’houlogénération. Il existe plusieurs système révolutionnaire, tels que le système Wave Dragon, me Limpet onshore. Le Emec absorbeur ponctuel, atténuateur, convertisseur immergé oscillant horizontal, oscillant vertical. Le système Pelamis (ocean power delivery), le houlogénérateur Searev direct à chaine de conversion directe.

En mer

Le problème de tous les systèmes en mer est que les appareils peuvent se dégrader rapidement, avec la corrosion, il faut régulièrement changer des pièces, ou enlever les algues, les déchets flottants. Cela demande énormément de maintenance.

Micro-algues

Des progrès sont faits dans les micro-algues, une photoenzyme devrait multiplier prochainement leur rendement énergétique en leur permettant de produire des hydrocarbures.

Torche à plasma

La gazéification avec torche à plasma d’Europlasma pourrait atteindre les 48% en terme de rendement énergétique prochainement grâce à l’utilisation d’une turbine nouvelle génération à cycle combiné. La torche à plasma pourrait remplacer le procédé usuel d’incinération pour les déchets. Pour le moment, ses besoins énergétiques en électricité entame grandement son rendement.

Il y a plusieurs idées de projets qui n’ont pas encore été exploitées, comme une voile éolienne extensible piézoélectrique, une bâche marine ou une toile sous-marine de bouées piézoélectriques. Des moulins à vent et à eau en fibre de carbone, en graphène, ou en micro-lattice.

Énergies non présentes

On aurait pu rajouter les biocarburants à base d’ester de colza, de maïs, le biodiesel de soja, l’éthanol de cellulose, l’éthanol de betterave. Le gaz de schiste. Le moulin à eau, le moulin à traction. L’éolienne verticale, l’éolienne volante, l’arbre à vent (idée abandonnée), la voile géante pour porte-containers, la turbine volante, le cerf-volant géant, le ballon hélium, l’éolienne Saphonian, l’éolienne sans pales (vortex bladeless), le fil vibrant, le drapeau, le Venturi, la tour solaire simple, l’énergie osmotique (réaction eau douce / eau salée), la biomasse océanique. Le nucléaire avec ITER. La voile solaire dans l’espace. Les paraboles solaires géantes. L’aérothermie, l’aquathermie avec la pompe à chaleur. La compression à air.

Certaines sont encore théoriques telles que la magnétohydrodynamique (MHD), la fusion ciblée magnétisée (General Fusion), la fusion nucléaire de type stellarator (Wendelstein Stellarator).

Pollution

Elle comprend celle émise par la construction, la production et la destruction de l’installation. On aurait pu prendre en compte l’émission de NOx, de SO2, CO, PM, HC.

Autres informations

Le mazout est l’autre nom du fioul. Le GPL, gaz de pétrole liquéfié est surtout composé de gaz naturel (60%) puis d’hydrocarbures légers sous forme liquide (40%). La dénomination Diesel se rapport au gazole. Le piézoélectrique n’a pas su percer, pour le moment cette technologie est trop lourde en terme de maintenance et elle peut se dégrader rapidement avec les frottements ainsi que la corrosion. La pile à combustible n’est pas utilisée seule pour l’heure; elle est toujours couplée à un système plus polluant.


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