Chapitre 3: Transport et distribution de l'énergie: pétrole, électricité et chauffage

Master Génie civil- Génie Urbain (M1)
Université Lille1/Polytech’Lille
Année scolaire 2015 – 2016
Cours «Energie et développement durable»
Chapitre 3 : Transport et distribution de
l’énergie
Professeur Isam SHAHROUR
Directeur du laboratoire Génie Civil et géo-Environnement
www.isamshahrour.com

• Chaine
de
transport
de
l’énergie
• Transport
du
pétrole
• Réseaux
électriques

• Réseaux
de
chauffage

Plan
du
cours

Chaine
de
transport
de
l’énergie
Energie
primaire

Energie
Secondaire

Energie
Finale
Lieux
de
production
• Energie
fossile,

• Energie
renouvelable

Lieux

reconversion
• Centrale
Electrique
• Raffinerie,..
Lieux
de

consommations

Transport
avec
stockage

Lieux
de
production
• Energie
fossile,

• Energie
renouvelable

Lieux

reconversion
• Centrale
Electrique
• Raffinerie,..
• Chaufferie

Lieux
de

consommations

Stockage
Stockage

• Introduction

• Transport
du
pétrole
• Réseaux
électriques

• Réseaux
de
chauffage

Plan
du
cours

Transport
par
Pipeline
(oléoduc,
gazoduc)

Utilisation
des
conduites
pour

transporter
le
pétrole

Très
largement
utilisé (1
million
de
kilomètres
dans
le

monde)
Utilisé
pour
la
première
fois
en
1865
aux
Etats-‐Unis.

Types
de
Pipeline

Posées
sur
le
sol

Enterrées
En
mer

Transport
par
Pipeline
Avantages
par
rapport
aux
autres
modes
de
transport:
• Coût
plus
faible
• Sécurité
• Impact
sur
l’environnement

Transport
par
Pipeline

Risques:
• Exposition
aux
conditions
climatiques
• Dégradation
(fissures,..)
• Exposition
aux
risques
de
conflits

Oléoduc Droujba transporte du pétrole sur 4 000 : Sud-est de la
Russie, Hongrie, Pologne, Allemagne.
http://www.lemonde.fr/europe/infographie/2007/01/09/trace-‐de-‐l-‐oleoduc-‐droujba_853563_3214.html

Gazoduc
entre
Allemagne
et
Russie
(ARTE
Cartes)
https://www.youtube.com/watch?v=EZfAEgAUefw

Pipeline
(oléoduc,
gazoduc)
:
Sécurité
Video A1
Pipeline
Explosion

(https://www.youtube.com/watch?v=qwGgx-‐uyyvY)

Transport
par
voie
maritime
Les pétroliers: des navires servant à transporter le pétrole
Plusieurs types:
• Les supertankers: pour les grandes distances (Europe -
Moyen Orient) ;
• Les classiques: pour de moyennes distances
• Les ravitailleurs: pour ravitailler les navires,ou
d'alléger les gros pétroliers
• Les côtiers: transport de produits le long des côtes.
• Les barges: peuvent être tirées par un remorqueur,
environ 60 % du trafic intérieur enAmérique du Nord

Points
stratégiques
de
transport
maritime

Transport
par
voie
maritime
Les principaux risques
• Conditions maritimes (chavirage…) ;
• Collision
• Feu ou explosion
• Fissures de coque (fuites,…)
• Pollution lors de chargement/déchargement
• Piraterie

Transport
par
voie
maritime
• Amoco
Cadiz
–France,
1978 (223
000
tonnes
déversées)
;
• Exxon
Valdez,
Etats
Unis,
en
1989
(37
000
tonnes
déversées) ;
• Erika
France,
1999
(près
de
18
000
tonnes
déversées)
;
Les marées noires:
Déversement accidentel d’une grande quantité de produits
pétroliers avec des conséquences très graves pour
l’environnement

Marée
noire
Erika

Naufrage
du
pétrolier
Erika
le
12
décembre
1999
au
large

de
la
Bretagne,
transport
de
30
884
tonnes
de
fioul
lourd
Conséquences

• Pollution
de
400
km
de
côtes
par
250
000
de
fioul
lourd

• Entre
150
000
et
300
000
oiseaux
tués
• Préjudice
écologique
:

371
millions
d'euros

A3
Naufrage
de
l’Erika
https://www.youtube.com/watch?v=-‐AYb4_aOJXU

Transport
par
train
Présente
un
grand
intérêt
en
l’absence

de
pipeline

• Coût

• Impact
sur
l’environnement

Risques

• Accident,

• déraillement,

• fuites,..

Transport
par
camion
citerne
S’impose
en
l’absence
d’autres
modes,

notamment
pour
les
derniers

kilomètres
Inconvénients
• Impact
sur
l’environnement
• Risque
d’accidents
• Dégradation
de
chaussées,…

Transport
de
pétrole
par
train
– Canada

Transport
de
pétrole
par
train
https://www.youtube.com/watch?v=_ZOP9JjSth0

Circuit
du
pétrole
en
France

Principe

Centre
de

production

de

l’électricité

Transport

Haute
Tension
(HT)

Transformateur
Transformation

de
HT
vers

Moyenne/basse

tension
(MT)
Consommateurs

Distribution

Lignes
HTB
(Haute
Tension)
(400
kV)
Lignes
HTA
(Moyenne
Tension)
(63
à
225
kV)
Ligne
Basse
Tension
(230
et
400
V)
(2)
(3)
(4)(6)
RTE
Système
électrique
en
France

ERDF
RTE
Système
électrique
en
France

A4
Marché
de
l’énergie:

structure
et
fonctionnement
https://www.youtube.com/watch?v=Edw7RiZ2fHE

A3
Transport
et
distribution
de
l’énergie
https://www.youtube.com/watch?v=TQg2Y0kp2vI

Défis
du
système
électrique
A
l'horizon
2030,
L’agence
internationale
de
l'énergie

estime
un
besoin
en
investissement
de
6
trillions
$
pour

l’infrastructure
de
transmission
et
de
distribution
et

autant
pour
la
génération.
1. La
demande
croissante

La
demande
croissante
d'électricité
est
liée
au

développement
urbain

Défis
du
système
électrique
2.
Intégration
des
énergies
renouvelables
Le
développement
des
énergies
renouvelables
nécessite
des

solutions
innovantes
(technologie,
stockage,
logiciels,

compétences
de
gestion)
pour
leur
intégration
dans
le
réseau

électrique
et
plus
généralement
dans
la
stratégie
de
demande-‐
réponse.

3.
Augmenter
l'efficacité
du
système
électrique
• Environ
66%
de
l'énergie
primaire
est
perdue
dans
la

conversion
d'énergie
(génération),
• Jusqu'à
16%
de
l'électricité
est
perdue
dans
le
réseau

(L’administration
de
l'énergie
des
États-‐Unis
a
estimé

les
pertes
à
20
milliards
de
dollars
en
2005).
Défis
du
système
électrique

4.
Augmenter
la
fiabilité
du
réseau
Assurer
la
continuité
du
service
électrique,
qui
est

vitale
pour
l'industrie,
les
services
et
la
qualité
de
vie.
L’arrêt
du
service
peut
causer
d'énormes
perturbations

et
pertes
économiques.
Défis
du
système
électrique

Sécurité
:
assurer
la
continuité
du
service
US
Blackout
(2003)
• 50
Million
people

• 24
hours
for
full
recovery
• Cost:

$6
to
$10
billion

Le
coût
des
pannes
électriques
aux
Etats-‐Unis:
entre
80
milliards
et
188
milliards
$/
an

5.
Compatibilité
des
réseaux
La
compatibilité
est
vital
pour
l'interconnexion

des
systèmes
entre
les
pays
ou
à
travers
les

continents.
Défis
du
système
électrique

Défis
du
système
électrique
6.
Adapter
le
réseau
au
nouveau
marché
• Dans
un
marché
ouvert,
le
prix
de
l'électricité

pourrait
fluctuer
considérablement
dans
une

journée.

• L'innovation
est
nécessaire
pour
aider
les
utilisateurs

à
bénéficier
de
ces
opportunités
ou
(et)
à
réduire

leur
impact.

7.
Réduire
la
demande
aux
heurs
de
pic

(Réduit
considérablement
les
infrastructures,..)
Deploying
battery
storage
in
commercial
buildings:
opportunities
and
challenges,
5
June
2013
|
Issue
3
By
Amir
Kavousian,
Justin
Ho,
Larry
Win,
and
Heming
Yip
Défis
du
système
électrique

Réseau
électrique
de
la
Cité
Scientifique:
Projet
SunRise
Smart
City

Réseau
électrique
de
la
Cité
Scientifique

A2
M6
HT:
20
kV
LT:
380
V
Supply
FAULT!!
19
sous-‐stations

Sous-‐StationsH.T
(20
kV)
• Passage

MT
-‐ BT
• Mesure
des
consommations
et

des

paramètres
de
pilotage
• Pilotage

kWh
/
m2
Ratio
0
500
1000
1500
Bâtiment
M4
Bâtiment
…
Hall
Pilote
(C18)
Bâtiment
C6
Bâtiment
CCAS
…
Bâtiment
CERLA
Bâtiment
P7
Bâtiment
SN6
Bâtiment
Sully
Polytech
Bâtiment
…
Bâtiment
C11
Bâtiment
C5
Bâtiment
L1
Bâtiment
P5
Ecole
Centrale
Bâtiment
A3
Bâtiment
…
Bâtiment
G
Bâtiment
L4
Bâtiment
IUT
A
Bâtiments
…
Bâtiment
D
Bâtiment
SH3
Bâtiment
SH2
Bâtiments
R
S
…
Bâtiment
…
Bâtiment
P4
Bâtiment
SN1
Bâtiment
…
Bâtiment
M2
Bâtiment
Géo
Hall
Grémeaux
Bâtiment
COSEC
BU
Bâtiment
P1
Building
Consumption
]kWh]
Data
AnalyticsCourbe
de
consommation
Consumption
-‐ January
2015
1 500
2 000
2 500
3 000
3 500
4 000
4 500
Monday
Tuesday
Wednesday
Thursday
Friday
Saturday
Sunday
Week
1 Week
2 Week
3 Week
4
Consumption
]kWh]

A5
Video Smart
Grid SunRise

• Introduction

• Transport
du
pétrole
• Réseaux
électriques

• Réseaux
de
chauffage
urbain

Plan
du
cours

Fonctionnement d’un réseau de chauffage urbain
Présentation
Chaufferie
Conduites
Sous station

Sous-station
49
Echangeur
Bâtiments

• Comporte
un
échangeur
thermique
qui
permet
le
transfert

de
la
chaleur
entre
le
réseau
primaire
et
le
réseau

secondaire
de
l’immeuble.
• Dotée
d’un
compteur
de
chaleur
qui
permet
de
connaître

et
de
facturer
la
consommation
d’énergie
• Le
réseau
secondaire
ne
fait
pas
partie
du
réseau
de

chaleur
au
sens
juridique(il
est
géré
par
le
responsable
de

l’immeuble)
Les
sous-‐stations
d’échange

• Les
énergies
conventionnelles
(fossiles)
:
gaz
naturel,

fioul
ou
charbon
• Les
énergies
de
sources
renouvelables(biomasse
ou

géothermie
profonde)

• Les
énergies
de
récupération
(la
chaleur
fatale

d’incinération,
eaux
usées
(eaux
grises),
data
centers
Les
sources
d’énergie
• Les
combustibles
permettent
d’atteindre
de
températures
élevées
• La
géothermie
et
les
eaux
usées
:
basses
températures
(10
à
30 °C)

• Récupération
de
chaleur
industrielle
:
températures
intermédiaires

Les
sources
d’énergie

• Effet
d’échelle

• Intègrent
facilement
des
énergies
renouvelables

(géothermie,
biomasse)
ou
les
énergies
de

récupération

• Intègrent
des
technologies
de

cogénération

• Peuvent
servir
de
systèmes
de
stockage
de
l’énergie

(la
chaleur
se
stocke
plus
facilement
que
l’électricité).

Intérêt
des
réseaux
de
chauffages
:

Chiffres
clés
-‐ France
• 450
réseaux
de
chaleur

• deux
millions
d’équivalents-‐logement
desservis

• 26
TWh
d’énergie
finale
• 6%
du
chauffage

Chauffage
individuel
:
• Gaz
:
44%
• Electricité
:
35
%
Ce
taux
est
assez
faible
par
rapport
aux
autres
pays
européen

Chapitre 3: Transport et distribution de l'énergie: pétrole, électricité et chauffage

Réseaux
de
chauffage
en
Europe

• Environ
5
000
réseaux
de
chaleur
• 11 %
de
l’électricité
est
produite
en
cogénération
• 10
%
du
marché
du
chauffage.

• Finlande,
Lituanie,
Danemark,
Suède :
près
de
50 %

• Royaume-‐Uni
et
Pays-‐Bas :
4%

Réseaux
de
chauffage
en
Europe

• 55
%
du
chauffage
urbain
dans
le
monde
• plus
de
17
000
systèmes
de
chauffage
urbain
• 44
millions
de
clients.

• 98
%
d’origines
fossiles
(75
%
de
gaz
naturel)
Réseau
de
chauffage
en
Russie

A6
Réseau de
chaleur Clermond-‐Ferrand
https://www.youtube.com/watch?v=DGaDvon7OMw

Chapitre 3: Transport et distribution de l'énergie: pétrole, électricité et chauffage

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