Groupe
d’information sur les éoliennes (La Roche-en-Ardenne)
Dossier sur les coûts et les nuisances des éoliennes
Comparaison des coûts de transports.
Pipelines
Les quatre méthodes suivantes permettent de transporter de l'énergie :
- Les pipelines
- Les gazoducs
- Les navires pétroliers et méthaniers
- Les lignes électriques à haute tension
Histoire et technologie des pipelines
Le premier pipeline a été construit en 1869 par Benson pour éviter le monopole du transport de pétrole par chemin de fer que Rockefeller s'était assuré. Des progrès technologiques énormes ont été réalisés dans tous ces domaines, surtout depuis 1950. Les coûts de transport ont été réduits partout mais certaines méthodes restent beaucoup plus chères que d'autres.
La technologie des tuyauteries a été révolutionnée, surtout par les progrès de la soudure. Des machines automatiques produisent de grands tuyaux de diamètre précis. Ils sont acheminés sur place et mis dans des tranchées ou sur des support par des grues spéciales. Des systèmes permettent d'emboîter les tuyaux avec précision. Les tubes soudés peuvent suivre le relief du terrain et n'ont pas de fuites malgré des pressions internes de plus de 10 atmosphère. La construction d'un pipeline peut ainsi progresser de un km par jour.
Les pointes de pression causées par des coups de bélier ou autres peuvent être importants. La structure, les parois et les soudures doivent résister à des pressions très élevées, de l'ordre de 100 atmosphère. Des stations de pompage sont installées tous les, disons, 40 km. Elles comprennent des pompes centrifuges de grande puissance, des valves commandées à distance et des réservoirs préfabriqués. L'entretien est réduit. Des sections de pipelines peuvent être isolées pour vérification, nettoyage ou réparation. Des chariots robots circulent dans les pipelines pour les inspecter ou les nettoyer.
Caractéristiques d'un pipeline
Un pipeline, formé de 3 tuyaux parallèles, capable de transporter 1 million de barils par jour, coûte de l'ordre de 1 G€ pour 1000 km, terrain et autorisation non compris, ce qui triple le prix. (La consommation de pétrole mondiale est de l'ordre de 80 Mb/jour; b pour baril de 136 litres de pétrole brut).
Les caractéristiques d'un tel pipeline sont les suivantes : Comment transporter 136 kT/jour, soit un débit de 136 000 m3/ (24h x 3600 s)= 1,57 m3/s ? Si la vitesse du fluide est de 25 km/h (7 m/s), il faut un tuyau de diamètre 42 cm. ou 2 tuyaux de 30 cm ou 3 tuyaux de 24 cm. 134 tonnes de pétrole brut se trouvent dans chaque tuyau de 24 cm entre 2 stations de pompage distante de 40 km. La pression y est, disons, de 10 bars.
Un pipeline, formé de 3 tuyaux parallèles, capable de transporter 1 million de barils par jour, coûte de l'ordre de 1 G€ pour 1000 km, terrain et autorisation non compris. (La consommation de pétrole mondiale est de l'ordre de 80 Mb/jour).Caractéristiques d'un gazoduc similaire
Voici un calcul similaire pour un gazoduc. Un m3 de gaz naturel a la même puissance calorifique qu'un litre d'essence. Le gaz est comprimé à dix atmosphères et occupe un volume 10 fois moindre, soit 100 m3 au lieu d'une tonne de pétrole. Comme le gaz est plus fluide, on le transporte à 50 km/h en moyenne dans le tube. Les caractéristiques d'un tel gazoduc sont les suivantes puisqu'il faut des tuyaux capables d'un débit 50 fois plus élevé (50 m3 au lieu de 1 m3), soit 3 tuyaux de 1,7 m de diamètre. Des gazoducs à plus forte pression sont étudiés ou déjà utilisés. Le gazoduc de Bakou à Ceyhan par Tbilissi coûterait 6 G$ pour 1500 km.
La sécurité d'approvisionnement et les moyens de limiter le prix du gaz nécessitent un contrôle politique sur les régions traversées par les gazoducs et la diversification des fournisseurs (Russie, l'Iran, le Qatar et le Kazakhstan) non groupés en cartel. La configuration des pipelines autour de la Caspienne rend ce but difficile. La sécurité d'approvisionnement énergétique est compromise quand le gaz naturel est la source principale d'énergie.
Les navires pétroliers et méthaniers
Un pétrolier actuel transporte de l'ordre de 300 000 tonnes de pétrole, Soit 2 millions de barils (159 litres par baril, qui seront réduits à 136 l d'essence après raffinage). Il faut donc un pétrolier arrivant tous les 2 jours pour le même transport que le pipeline étudié. Si un voyage aller-retour, y compris le chargement et le déchargement, dure 6 mois, il faut 30 navires pétroliers pour transporter la même quantité que ce pipeline mais les pétroliers font typiquement des voyages de 10 000 km, soit dix fois plus de distance que le pipeline étudié ci-dessus.
Du méthane liquéfié à très basse température occupe deux fois plus d'espace que du pétrole. Un méthanier actuel, limité par son volume maximum, pourrait ne transporter que l'équivalent de un million de baril.
Nombres de lignes à très haute tension correspondant à un pipeline de 1 million de baril
Des publication politiques (en particulier dans la littérature sur les éoliennes) essayent d'introduire de la confusion quand il faut passer de l'énergie calorique à l'énergie mécanique ou électrique.
Pour simplifier, la transformation de chaleur en énergie mécanique (dans un moteur d'auto) ou en énergie électrique (dans une centrale thermique) a un rendement moyen de 33% (avec certaines définitions de la cogénération ou du TGV, ce rendement est de 50%).
L'énergie calorique d'un million de baril par jour permet de produire une puissance de 25,6 GWe pendant 24 heures. GWe est la puissance électrique. 1 GWc est la puissance calorique trois fois plus élevée nécessaire pour produire 1 GWe.
Un pipeline d'une capacité de 1 million de barils/jour est équivalent à des lignes très haute tension transportant 25 GWe pendant une journée. Il est donc équivalent à 13 lignes 6 câbles très haute tension en triphasé ou à 9 lignes 6 câbles très haute tension en continu. L'investissement financier par unité de puissance est 10 fois moindre.
Pour transporter l'énergie, mieux vaut la transformer d'abord en carburant.
On remplit le réservoir de sa voiture en 2 minutes, réservoir qui donne une autonomie de 3,3 heures quand on roule avec le moteur à fond, à 200 km/h (soit 660 km sur un circuit). La puissance qui passe dans le tuyau est égale à celle de la voiture pendant 100 fois plus de temps. Comparé à un moteur de 75 kW, le tuyau transporte une puissance 100 fois plus grande, soit, 7,5 MW, soit la puissance de 2,5 éoliennes par vent maximum. Le pétrole est une forme d'énergie très compacte. Une ligne très haute tension de 1 GW transporte la même puissance qu'un pipeline réduit à un tuyau de 8 cm de diamètre intérieur. Elle transporte l'énergie de 1666 éoliennes (3 MW à 20 % de charge).
Le futur du transport d'énergie est de synthétiser du pétrole plutôt que de transporter de l'électricité. En pratique, il est plus facile de synthétiser du gaz ou de l'éthanol . La production s'obtient à partir d'eau et du CO2 de l'air et est donc renouvelable. L'énergie provient du solaire ou du nucléaire. En plus, l'énergie sous forme chimique est stockable. Les recherches ne visent pas cet objectif utile car elles doivent d'abord convenir aux pétroliers.
La perte d'énergie pour le pompage dans les pipelines ou gazoducs est très inférieure à 1 % tandis qu'une ligne électrique HT a des pertes de l'ordre de 3 à 6 % sur 1000 km. Du point de vue financier, en investissement ou en pertes de transport, le transport par pipelines ou gazoduc est dix fois moindre que par des lignes électriques, même perfectionnées.
Le transport d'énergie électrique sur de très longues distances pose des problèmes mal résolus pour la synchronisation d'un réseau trop étendu, pour la restauration de l'angle d'écart entre l'énergie et le courant (cosinus j) et pour le stockage des à-coup d'énergie. Les dispositifs nécessaires pour la stabilité de ces réseaux et le contrôle de l'énergie réactive sont actuellement très dispendieux.
Ceux qui ont milité pour que le monopole du réseau ait l'obligation d'accepter l'énergie renouvelable quand elle est présentée ne se sont pas rendu compte des problèmes que cela créait. Comme ils ne veulent pas être rendus responsables de cette erreur et en supporter les coûts, ils sont contraints, pour évacuer le problème, d'utiliser leur puissant poids politique pour imposer à d'autres une modernisation inutile du réseau électrique, une dépense qui n'est justifiable que pour des raisons politiques et non techniques.