Transition énergétique et écologique : quels défis pour la recherche ? - Pierre-Franck Chevet - ANRT
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14 avril 2021 : Petit déjeuner stratégique
Transition énergétique et écologique :
quels défis pour la recherche ?
Pierre-Franck Chevet
Président IFP Energies nouvelles
Transition énergétique et écologique enclenchée
Zero net carbone : ambition de plus en plus partagée
2045
2035
2040
2050
2060
2050
2050
2030
CHINE, ETATS UNIS ET UNION EUROPÉENNE = 54% DES ÉMISSIONS DE CO2
38 PAYS ENGAGÉS SUR LA NEUTRALITÉ CARBONE
2 | © 2019 IFPEN
ENJEU DE LA COP 26
Bascule visible et progressive des investissements
Production d’énergies fossiles
G$ Développement des énergies renouvelables
1 000
900 860 884
796 G$
800
676 658
700
588 558 543
600
502 522
500
378
400
300
200
100
0
Source IFPEN
Source Bloomberg
Afrique Asie
CEI Amérique Centrale et du Sud
Europe Moyen-Orient
Amérique du Nord Océanie
3
Croissance attendue des énergies renouvelables
Intégrée dans les scénarios à horizon 2050
Source AIE, 2019
ENERGIES RENOUVELABLES :
PLUS FORTE HAUSSE ATTENDUE SUR LES 3 PROCHAINES DECENNIES
4
Une traduction concrète : la décarbonation de la mobilité
PÉTROLE
Evolution des stocks de véhicules
Véhicules particuliers Véhicules électriques
2000 millions 10,0
Millions
Parc VE Parc non VE 9,0
Scénario de ventes de VE
→ 30 % en 2030
8,0
9,5 millions de
1500 → 50 % en 2040 7,0 VE en 2020
6,0
5,0
1000
4,0
3,0
VE= PHEV + BEV
500 2,0
1,0
0,0
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
0 Scénario Bloomberg
2016 2020 2024 2028 2032 2036 2040 US Europe Chine Total EV BEV Monde
-> IMPACT DES VENTES DE VE SENSIBLE SUR LE LONG TERME
D’AUTRES SOLUTIONS SONT NECESSAIRES :
5 | © 2019 IFPEN
BIOCARBURANTS, TRANSFERT MODAUX, PRIME À LA CASSE
Recherche & Innovation @ IFPEN
Plus de 200
Plus de 50 métiers, articles/an dans
du géologue des revues scientifiques
au motoriste internationales
13e déposant
de brevets 150
en France (Inpi)
10 674 thésards et
brevets vivants postdoctorants
6
Des femmes, des hommes et des ressources
1 633 (équivalent 1 136 ingénieurs et techniciens 2 sites :
temps plein - ETP) dédiés à la recherche Rueil et Solaize
124,5 M€ 156,1 M€ 60 %
de dotation de ressources du budget IFPEN
budgétaire en 2019 propres en 2019 consacré aux NTE
L’un des seuls organismes de recherche public français à financer
55 % de son budget par des ressources propres
7 | © 2019 IFPEN
Quatre domaines d’activités
Climat, Energies nouvelles Mobilité durable Hydrocarbures
environnement et responsables
économie circulaire
Développer de nouvelles Développer des solutions Proposer des technologies
Produire, à partir
technologies dans les pour des transports visant à satisfaire
de sources renouvelables,
domaines du recyclage des efficients et à faible impact la demande en énergie
des carburants,
plastiques, de la qualité de environnemental et en produits chimiques, en
des intermédiaires
l’air, de l’interaction sous-sol réduisant l’impact
chimiques et de l'énergie
climat, du captage et environnemental
stockage du CO2
La recherche fondamentale, socle pour le développement de nos innovations
8 | © 2019 IFPEN
Une recherche fondamentale structurée par verrous
Caractérisation
matériaux et fluides
et intégrant des collaborations
VS1
conception
compréhension description
PREDICTION
optimisation
modélisation
contrôle
simulation
210
thésards
post doctorants,
stagiaires
9
Une recherche partenariale publique-privée… CARNOT IFPEN CARNOT IFPEN RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES TRANSPORTS ENERGIE Les travaux R&I d’IFPEN dans le domaine Les travaux R&I d’IFPEN dans le domaine des ressources énergétiques sont menés des transport sont menés dans le cadre du : dans le cadre du : Carnot IFPEN Ressources Energétiques Carnot IFPEN Transports Energie Labellisé depuis 2020 Labellisé depuis 2006 10 | © 2019 IFPEN IFPEN est membre actif du réseau des 39 Carnot
…permettant un accès rapide des technologies vers le marché
Quelques exemples :
Un groupe industriel Une PME japonaise Une start-up
SOLUTION DE FLOTTEUR ET D’ANCRAGE RECYCLAGE CHIMIQUE DES PLASTIQUES SERVICES POUR VELO
Technologie de flotteurs et ancrage pour Valorisation des déchets à base de PET Compagnie des mobilités/Geovelo
éoliennes flottantes colorés (bouteilles, films, barquettes
ou textiles) par dépolymérisation et Cartographie et services pour vélo via
2023 : Mise en service de 3 éoliennes de
8 MW au large de Fos-sur-Mer purification smartphone
(projet Provence Grand Large par
EDF Renewable) Etape de démonstration : fin 2021
11 | © 2019 IFPEN1e exemple : CO2 / CCUS, une nécessité pour atteindre la neutralité carbone
Contribution pouvant atteindre 15% sur la baisse des émissions de CO2 en 2070
Un potentiel de stockage énorme, mais… Un rôle majeur à terme
300 GT en Europe
CCUS
Source IEA, CCUS in Clean Energy Transitions
Source Global CCS Institute
Une technologie déjà déployée : 26 unités captent 40 Mt/an dans le monde
Applications pour le secteur industriel et pour la production d’électricité et d’hydrogène
12 | © 2019 IFPEN1er exemple : CO2 / Valorisation
Une chaine de valeur en cours de développement
Captage :
Usines etc..
design,
dimensionnement, Compression Utilisation / Conversion
intégration / Transport produits & services
Externalités
▪ Analyses Stockage
▪ Réglementation
▪ Acceptabilité
▪ Scénarios
13 Institut Carnot IFPEN Ressources Energétiques1er exemple : CO2 / Procédés IFPEN
Des technologies proches de la maturité Démonstrateur DMXTM (H2020)
Construction à Dunkerque
pour capter le CO2 des gaz sidérurgiques
Procédé AGAT de l’usine d’ArcelorMittal
▪ Gaz naturel, gaz de raffineries, syngas
Début du projet : mai 2019 (48 mois)
Procédé DMX
▪ Gaz de haut-fourneaux, centrale
charbon, centrale biomasse,
incinérateurs, cimenteries
Procédé CLC
▪ Raffinage, pétrochimie,
centrale biomasse, déchet
14 Institut Carnot IFPEN Ressources Energétiques2ème exemple : biocarburants
Solution efficace pour décarboner le secteur du transport
Des atouts
Consommation pas de modification d’infrastructures
déployable à CT pour décarboner le secteur aérien
3,5 Mtep
de biocarburants Une réalité industrielle en France et dans le monde
en 2019
Technologie 1G mature, 2G en cours de démarrage
Une solution créatrice d’emplois
industriels, agricoles et sylvicoles sur le territoire
(7.4%energie de la consommation
totale de carburant)
Potentiel estimé : 30%
15 | © 2019 IFPEN2ème exemple : biocarburants
Une filière 2G très attendue au regard des ACV
Biocarburant 2G :
Réduction de 72% des
Biocarburant 2G (BioTfueL)
émissions de GES
Bio-gas
Véhicule électrique
Véhicule électrique +
Moteur Diesel
Moteur Essence (E10)
Moteur Essence
(gCO2/personne.km)
Comparaison des émissions de gaz à effet de serre pour différents types de motorisation
(électrique et électrique à grande autonomie, moteur thermique à carburant classique
et biocarburants)
16 | © 2019 IFPEN2ème exemple : biocarburants / procédés IFPEN
FILIÈRE CONVENTIONNELLE 1G
Procédé IFPEN : Vegan™
Procédés IFPEN : FILIÈRE AVANCÉE 2G
(torréfaction)
17 | © 2019 IFPEN3ème exemple : recyclage chimique des plastiques
Une prise de conscience sociétale
Développement de procédés de recyclage chimique :
Vers le polymère
Vers le monomère ->
Vers les molécules de bases
Plastiques
Ex : réglementation des sacs plastiques dans le monde
Polymères
Des premiers résultats concrets :
➢ Evolutions réglementaires
Monomères
➢ Comportement des consommateurs en évolution
➢ Adaptation des industriels
➢ Limitation de l’utilisation de nouvelles ressources
Molécule
183ème exemple : recyclage chimique des plastiques / procédés IFPEN
Projet IFPEN GLYPET :
-Valoriser les déchets à base de PET
(colorés, opaques ou thermoformés)
(bouteilles, films, barquettes ou textiles)
par dépolymérisation et purification
Procédé REWIND PET :
Démarrage étape de démonstration
fin 2021
193ème exemple : recyclage chimique des plastiques / procédés IFPEN
Procédé REWIND PET :
Objectif : démontrer le procédé Unité de
Acquérir les paramètres d’extrapolation démonstration
Lever les risques des choix technologiques
Unité industrielle
Produire des prototypes (polymères, bouteilles)
à partir du monomère formé 2023-2024
Opération continue
de l’unité de
démonstration
2021/2022 (centaine de kg/j)
Taille intermédiaire
Preuve de concept
Opération d’outils pilotes
2018 2019 (dizaine de kg/j)
2017
2016
2015
204ème exemple : hydrogène / production et usages
Plans stratégiques pour le développement de l’Hydrogène publiés en 2020
EU FR DE IT NL PO SP NO CA CL
ENR Electrolyse Résidentiel
Mt Marché H2 dans le monde
CO2
600
▪ Baisse coût
Nucléaire Captage Co2 Piles à
Combustible
500 x7 reformage + CCUS
CH4
H2 Commerces 400 ▪ Baisse du CAPEX des
Reformage
Pyrolyse électrolyseurs
300
▪ Baisse coûts EnR & Prix
200 électricité
EMS ▪ Baisse du coût des véhicules
100
▪ Développement de
Engrais Transport
Industrie 0 nouvelles technologies
2019 2030 2040 2050 2060 2070
Fossil Fossil + CCUS Elec. Renouv.
Source IEA
Production : H2 bleu une opportunité pour le développement de l’hydrogène
Usages : Industrie et mobilité lourde sont les cibles principales
21 | © 2019 IFPEN4ème exemple : hydrogène / positionnement IFPEN
Actions R&I
Hydrogène décarboné par captage de CO2
Production
Hydrogène naturel
Transport Matériaux du réseau de transport: acier, polymères,..
Interaction Matériaux puits-cavité
Stockage
Biocarburants Faisabilité e-BioTfueL
Mobilité
Motorisation à Combustion Interne Hydrogène
Groupe Moto
Propulseur Filière PAC / optimisation système
Actions recherche fondamentale
Mécanismes photochimiques, corrosions,
Caractérisation des systèmes électrochimiques, impacts économiques …
22 | © 2016 IFPEN4ème exemple : hydrogène / motorisations à combustion interne
Tests sur banc mono-cylindre Tests sur banc multi-cylindre
2020 2021
Optimiser la combustion hydrogène par simulation
(rendement maximisé et émissions minimisées)
23 Simulation d’une combustion H2
| © 2016 IFPENQuels défis pour la recherche ?
Un objectif de neutralité carbone à atteindre
& une dynamique enclenchée
Mobiliser
Recherche
Partenariats publics & privés
Effort conséquent de R&I sur les technologies bas carbone :
Pour augmenter les rendements , réduire les coûts
Pour terminer le déploiement industriel des technologies (ex. CCUS)
Dispositifs de soutien public à adapter
Réglementation, taxe, prix du CO2
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