La potentialité des énergies renouvelables thermiques

Le lecteur peut prendre connaissance du fichier concernant les différentes formes d’énergie  pour se faire une idée du potentiel en énergies naturelles disponibles sur terre. En allant du petit vers le grand, c’est-à-dire en examinant la région parisienne en premier lieu puis l’hexagone français et enfin l’aspect mondial le potentiel en énergies thermiques naturelles peu s’évaluer ainsi :

A) Pour la région parisienne (Ile de France)

1 Energie soleil
On a vu qu’à raison d’une densité urbaine de 20 000 habitants au km² chaque parisien ne dispose que de 50 m² au sol. Sur la base de 100 kWh électrique disponible annuellement par m² avec le voltaïque chaque parisien ne peut disposer annuellement « que de »  5000 kWh électrique.
Ce qui correspond vu qu’un an c'est 8760 h à une puissance moyenne de 5000/8760 = 0,57kW *

2 Energie électromagnétique de l’eau superficielle
Avec un débit moyen de la Seine à Paris de 300 m3/s ou 300 x 3600 = 1 080 000 m3/h on dispose pour un abaissement de température de 5°C d’une puissance égale à
1 080 000 x 5 x 1,16 = 6,26 millions de kW, soit compte tenu de la population de la région IDF voisine de 12 millions d’habitants en 2019 d’une puissance thermique moyenne disponible par parisien voisine de 0,5 kW

3 Energie géothermique des nappes captives profondes
Sur la base d’un doublet de 250 m3/h et d’un ∆T de 40°C comparable à celui de Villejuif (70 à 30°C), c’est une puissance constante de 250 x 40 x 1,16 = 11 600 kW qui est disponible pour 40 000 parisiens (2 km² de surface doublet à raison de 20 000 parisiens au km²). Cela correspond à une puissance par parisien de 11 600 / 40 000 = 0,29 kW
Le BRGM est l’organisme français à même d’affiner le chiffre ci-dessus selon qu’il est possible ou non de percer plus profond ou d’augmenter le débit du doublet géothermique.

En additionnant les énergies 2 électromagnétique et 3 géothermique dans un échangeur à plaques dans un circuit comme celui envisagé par le CSLT., la puissance disponible moyenne par parisien passe à environ 0,8 kW la majeure partie de l’année. C'est une puissance thermique proche du kilowatt qui serait disponible en valeur moyenne pour chaque parisien avec le chauffage thermodynamique de l’habitat avec un COP de 5. Cela étant donné que la puissance électrique de 0,2 kW assurant l’entrainement du compresseur de la pompe à chaleur est récupérée en chaleur. Une puissance disponible de 1 kW disponible pendant une année de 8760 h c’est une énergie annuelle disponible de 8760 kWh.

* indépendamment des performances des panneaux voltaïques qui augmentent régulièrement il lui faudra probablement en raison du manque de surface en ville adjoindre des centrales voltaïques en Beauce pour des raisons pratiques.

B) Pour l’hexagone français

Voir le livre sur l’énergie page 66

C) Approche de la potentialité des énergies thermiques renouvelables à l’échelle mondiale

Changeons maintenant d’échelle et observons le potentiel des énergies renouvelables à l’échelle mondiale.

Comme on vient de le voir les énergies existantes sur terre à l’état latent sous les formes électromagnétiques type 2 et géothermiques type 3 dues à la radioactivité du sous-sol peuvent être récupérées conjointement par l’homme pour assurer ses besoins thermiques grâce à la thermodynamique. Pour toute la population en bordure du littoral la potentialité de l’eau de mer est considérable, particulièrement grâce à l’énergie électromagnétique associée à la chaleur spécifique de l’eau. Quant à la potentialité de l’eau douce par rapport à nos besoins celle-ci est loin d’être négligeable et d’autant plus intéressante pour homo sapiens qu'avec un COP de 5 relativement facile à obtenir avec un chauffage thermodynamique échangeant sur l'eau, la quantité d’énergie électrique nécessaire pour produire cette énergie thermique dans les logements est 5 fois plus faible que l’énergie thermique reçue. Ceci alors qu’il est très difficile de diviser économiquement par deux le besoin en énergie avec une l’isolation à minima des bâtiments existants. L’énergie la moins chère est certes celle que l’on ne consomme pas mais le Retour Sur Investissement se doit rester raisonnable et inférieur à 10 ans. On peut espérer qu’il le restera dans le cas des chaînes énergétiques associées à la « Solar Water Economy »

1 Energie soleil
Surface terrestre 30%	150,000,000,000,000	m²
Energie électrique moyenne par m² (voltaïque)	100	kWh/m²
Energie électrique totale	15,000,000,000,000,000	kWh
Energie par habitant	2,142,857	kWh
Puissance moyenne par habitant	245	kW
Besoin total par habitant (sensiblement ½ elec ½ thermique	11000	kWh
Surface utile %	0,5	% de la surface terrestre
2 Energie électromagnétique
Volume totale d'eau disponible annnuellement	105,000,000,000,000	m3
Débit disponible en m3/h	11,986,301,370	m3/h
Puissance totale disponible pour ∆T de 5°C	69,520,547,945	kW
NB d'habitant	7,000,000,000
Puissance disponible par habitant pour ∆T de 10°C	10	kW
Energie disponible dans l'année par habitant	87000	kWh thermique
3 Energie géothermique
Surface d'un doublet géothermale	2	km²
Débit du doublet	200	m3/h
Ppuissance disponible par doublet pour ∆T de 60°C (80-20)	13920	kW
Puissance disponible par habitant pour 20000 habitant au km²	0.35	kW
5 Energie nucléaire
Energie thermique perdue par habitant	22000	kWh
Energie thermique totale réchauffant l’environnement	150,000,000,000,000	kWh
	Soit 10%
7 Energie barrages
Surface totale de notre planète	500,000,000	km²
Surface des océans 70%	350,000,000	km²
Surface terrestre 30%	150,000,000	km²
Altitude moyenne	840	m
Hauteur moyenne précipitations	0.70	m
volume évaporé total	350,000,000,000,000	m3
volume précipitation sur surface terrestre	105,000,000,000,000	m3
Masse	105,000,000,000,000,000	kg
Energie potentielle en joules mgh	865,242,000,000,000,000,000	joules
Energie potentielle en kWh	240,345,000,000,000	kWh
NB d'habitants	7,000,000,000
Energie par habitant	34335	kWh
Puissance moyenne par habitant	4	kW
Besoin moyen	22000	kWh thermique