Discussion:Taux de retour énergétique

Stockage

Salutations, @Ydecreux

Je suis embêté avec ces modifications sous IP

La question du stockage serait intéressante pour l'article, mais la "même" IP pousse des propos de qualité variée (IP collective ?)

Je pensais reprendre la source avancée :

Mais après "Les énergies intermittentes présentent un TRE beaucoup plus faible que celui des énergies classiques9,10. " avec la table proposée (à "géologique" et aux anglicismes près, la traduction était correcte).

Dites moi ce que ça vous dit,

Ça donnerait (aux commentaires pour la formulation près):

(pas de nouvelle section)

...

Les énergies intermittentes présentent un TRE beaucoup plus faible que celui des énergies classiques9,10.

Lorsque le TRE d'une source d'énergie est inférieur ou égal à un, cette source d'énergie devient un "puits d'énergie" net, et ne peut plus être utilisée comme source d'énergie. Une mesure connexe Énergie Stockée sur l'Énergie Investie (ESEI (RQ:je n'ai pas connaissance de cette usage _ les échanges sont souvent en anglais) (Energy Stored On Energy Invested (ESOEI)) est utilisée pour analyser les systèmes de stockage.

l'ESOI/ESEI _e (ça c'est bien car il souligne la nature du vecteur _e pour élec) est le rapport entre l'énergie stockée pendant la durée de vie d'un dispositif de stockage et la quantité d'énergie requise pour construire l'appareil.

Technologie de stockage	ESOEI
Batterie au plomb	5
Batterie à flux au zinc	9
Batterie redox vanadium	10
Accumulateur sodium-soufre	20
Accumulateur lithium-ion	32
Pompage-turbinage hydroélectrique	704
stockage géologique par air comprimé	792

_ _

Avant la mise à la page, j'aimerai me documenter un peu sur les sources de l'article sur la Geologic storage:Compressed Air Energy Storage (CAES)

On se dit quoi

--RP87 (discuter)

Bonjour RP87  : Je pense que le sujet est connexe mais différent et justifierait plutôt de rédiger un article distinct, en indiquant le TRE dans la liste des articles connexes et réciproquement. Je ne suis pas un spécialiste de l'énergie, mais je peux vous recommander Jpjanuel qui est beaucoup plus compétent que moi et pourra éventuellement vous aider si ses disponibilités le permettent et si le concept d'ESOEI fait partie de ses centres d'intérêt. Ydecreux (discuter) 16 avril 2021 à 09:27 (CEST)

Bonjour RP87  : Ydecreux m'ayant demandé d'intervenir sur cet article, voici mes premières réflexions : d'abord, je pense important de souligner que, si le sujet du TRE est théoriquement important, il n'a en fait qu'un intérêt académique dans la mesure où il néglige complètement d'une part le point de vue économique (coûts et prix), autrement dit la question de la rareté des ressources ; et d'autre part la question majeure du réchauffement climatique : un Joule d'énergie renouvelable n'est pas du tout équivalent à un Joule d'énergie fossile. Par ailleurs, l'épouvantable tableau de la section « Taux de retour énergétique des principales sources d'énergie » donne des valeurs tellement divergentes qu'on se demande vraiment si le concept est clairement défini ; en tous cas, il ne semble pas exister le moindre début de consensus sur la méthodologie de sa mesure. Dans ces conditions, à quoi sert d'ergoter sur un concept aussi foireux ? Ceci dit, si vous tenez quand même à poursuivre, le tableau que Ydecreux a supprimé parce que l'IP qui l'avait introduit n'avait pas cité sa source me semble utilisable, car la source que vous fournissez infra semble sérieuse. Une remarque : ce tableau ne mentionne pas une technologie de stockage qui commence à se développer et semble intéressante : le stockage de chaleur sous forme de sels fondus dans les centrales solaires thermodynamiques. Par contre, je trouve contestable l'affirmation selon laquelle « Lorsque le TRE d'une source d'énergie est inférieur ou égal à un, cette source d'énergie devient un "puits d'énergie" net, et ne peut plus être utilisée comme source d'énergie ». Si l'énergie investie est renouvelable, même avec un TRE légèrement inférieur à un, cela peut valoir la peine, pour éliminer des énergies fossiles, à condition de ne pas utiliser de ressources rares. Et l'article de Energy &Environmental Science commet la même erreur : en menant ses calculs sur la seule base des rendements énergétiques, il aboutit à une conclusion manifestement erronée : selon ces calculs, il vaut mieux couper (curtailment) les productions des éoliennes ou du solaire lorsqu'elles dépassent la demande plutôt que les stocker. C'est oublier que ces excédents, s'ils sont stockés, vont pouvoir ultérieurement être utilisés pour se substituer à des énergies fossiles. Voilà où mène le biais méthodologique majeur, hélas très fréquent, qui consiste à ne prendre en compte que les quantités d'énergie et pas leur valeur écologique ni leur valeur économique.--Jpjanuel (discuter) 16 avril 2021 à 10:18 (CEST)

Tout d'abord, je tiens à souligner que la source était déjà incluse au tableau lorsque je l'ai relevé et lorsqu'il a été supprimé. Il semble que précisément Jpjanuel vous n'ayez pas saisi l'utilité du concept du TRE, indépendamment des variabilité relevés, et plus particulièrement ce seuil de "1" et les concepts associés de puits et sources nets. C'est je crois la notion centrale qui devrait ressortir de l'article aussi, je tente une vulgarisation, en espérant que cela vous aide et que cela bénéficie à terme à l'article.

Imaginez que vous soyez un fermier seul au monde cultivant du 'potator' , seule plante au monde, mais un légume qui renferme l'énergie dont vous avez besoin. Vous plantez un potator, qui pousse et produit du potator. Un TRE en production de 1 implique que quand vous consommer 1 potator dans votre activité de fermier, vous obtiendrez 1 potator. Si vous obtenez 10 potators pour 1 "investi" (consommé), votre TRE est à 10. Imaginez maintenant que cette "culture" pousse périodiquement, vous devez stocker pour vous nourrir toute l'année. Il vous faut la stocker pour la consommer dans la mesure de ce que votre estomac peut recevoir tout en étant limité par la capacité de vos bras pour planter. En coupant la plante pour l'utiliser comme combustible (sacrifiant de précieuses potators), vous pouvez faire du feu et sécher des potators. L'ESOI rapporte le ratio de l'énergie nécessaire au stockage de celle qui en résultera (les potators brulés / potators conservés).

Vous déclarez, si je vous saisi, qu'il peut être intéressant de d'avoir un TRE stockage < 1 (ex: brûler 2 potators pour en stocker 1, TRE=0,5). Je vous comprends. Mais ceci n'est possible que sous conditions, avec notamment un excédent en production et des conditions sur la capacité de "consommation" (Ex, un TRE de 5 en production donne : planter 1 => donne 5 "frais" et brûler 2 => 2 frais et 1 stockés). Un accident de culture qui ferait passer son TRE de production de 5 à 4 le condamne à mourir de faim. La combinaison TRE(p) 5 et TRE(s) de 0,5 donne un système global qui se trouve être un "puits" énergétique (incapable de "reproduire matériellement le fermier").

Vous vous trouvez maintenant dans une nouvelle expérience de pensée où vous devez choisir entre le potator, la maïssan, la noua et du stockage en farine, en séchage ou fumage... Je doute que pour la survie du fermier nous puissions faire l'économie d'indicateur tel le TRE. Déterminer quels systèmes peuvent être des Sources et non des Puits est essentiel.

La raison pour laquelle ses notions sont plus que 'connexes' et mérite je pense d'être traitée dans un même article, est que les différents vecteurs implique du transport, de la gestion et du stockage. La notion de TRE n'a d'utilité que sur le cycle globale, de l'extraction à l'usage final.

Je trouve d'ailleurs que des articles traitant de l'ensemble d'un système seraient plus pertinent (un TRE global, production+transport+stockage).

La relation entre prix est rareté n'est, il me semble, en rien fondée. Le premier dessin de mon enfant est rare, il n'aura pour autant jamais un prix élevé. La monnaie est un artefact sans fondement matériel direct. C'est un outil de répartition des richesses, ni plus ni moins. Il serait sans doute temps de s'en soucier moins pour nos choix énergétiques et que d'autres critères prennent l'ascendant.

Non, l'article ne dit pas "il vaut mieux couper les productions des éoliennes ou du solaire lorsqu'elles dépassent la demande plutôt que les stocker".

Barnhart et al. posent :${\frac {ESOI}{EROI}}=1-\phi$, l'équilibre entre les taux de retours énergétiques de production, de stockage et la capacité de charge du réseau. L'objet de l'article est justement de déterminer quoi et combien stocker pour que le système énergétique soit 'une source' et non 'un puits' (qu'il y ait des potators excédentaires pour nourrir le fermier).

Sur la figure 5 "Barnhart et al. explique que sur la base d'une perspective "d'énergie net", l'électricité PV peut être stockée efficacement par l'ensemble des techniques indiquées alors que l'éolien doit être traité avec des options de stockage plus favorables, (PHS ou CAES), soit le pompage turbinage ou le stockage géologique d'air comprimé.

Un système technique avec un TRE sous 1 n'est pas soutenable. Le TRE n'éclaire pas sur tous les aspects de la problématique énergie-climat. Mais j'espère que cette explication 'agraire' et les commentaires sur l'article vous aideront à comprendre sa pertinence, même pour les ENR.

Par ailleurs les chercheurs et chercheuses du domaine sont loin d'exclure de leurs analyses les questions économiques, climatiques et sociales. Mais un article scientifique traite systématique d'un point précis. Il ne faut pas en attendre plus d'un document de 7 pages déjà dense.

"Si l'énergie investie est renouvelable" Non. Il faut réfléchir à partir du mix énergétique mondial actuel et donc très fossile en considérant "l'investissement" énergétique et ses émissions.

"Energy use, to first order, is a proxy for greenhouse gas emissions. Over long time scales, implementing energetically costly grid technologies may require additional energy consumption and increase emissions. This would hinder the climate change mitigation efforts that motivated increased renewable resource utilization. [...] Attempting to salvage energetically cheap power (e.g., wind) using energetically expensive batteries is wasteful from a societal perspective. The renewable transition will be aided by choosing the most energetically efficient ways to get low carbon power. [...] Further research in net-energy analysis and other perspectives, including economics and environmental stewardship, should explore additional and alternative uses for energy slated for curtailment."

--RP87 (discuter) 17 avril 2021 à 11:32 (CEST)

Bonjour RP87  : votre exercice « pédagogique » outrancièrement caricatural ne m'a convaincu sur aucun des points en discussion. Je ne me situe pas dans l'espace abstrait des raisonnements académiques, dont les simplifications abusives peuvent mener à n'importe quoi. Je me situe dans le monde réel, où les questions de rendement énergétique ne peuvent en aucun cas être étudiées indépendamment des questions de rareté des ressources et encore moins de celles des émissions de gaz à effet de serre. A très long terme (des siècles) un TRE inférieur à 1 n'est pas soutenable, certes, mais pendant la transition écologique il peut l'être : une technique à énergie renouvelable qui produit moins d'énergie qu'elle n'en consomme, mais permet d'éliminer des énergies fossiles, est soutenable tant qu'il reste des énergies fossiles à substituer. Et la rareté des ressources peut amener à choisir une technique dont le TRE est moins bon si elle permet d'économiser une ressource particulièrement rare. Les raisonnements fondés uniquement sur les considérations de rendement énergétique ont déjà produit bien trop de politiques aberrantes.--Jpjanuel (discuter) 17 avril 2021 à 12:17 (CEST)

Bonjour,

J'ai l'impression qu'il existe peut-être une confusion entre énergies primaire et finale.

D'après l'article, le TRE serait un ratio avec au dénominateur de l'énergie primaire utilisée, mais dans la version anglaise il me semble qu'au dénominateur figure également de l'énergie finale, ce qui change tout.

Si la version anglaise est correcte, un TRE < 1 correspond à un dispositif qui nécessite plus d'énergie finale disponible qu'il n'en produit. Un tel dispositif peut rester économique viable en présence de mécanismes d'intervention publique. Si par exemple des contraintes conduisent un litre de biocarburant à être beaucoup plus cher qu'un litre de carburant fossile, un agriculteur pourra décider de produire ce biocarburant même si sa production nécessite beaucoup de carburant fossile.

Dans une perspective dynamique, on pourrait accepter des technologies absorbant dans un premier temps plus d'énergie finale qu'elles n'en produisent si on anticipe une baisse des besoins d'énergie en entrée ou une hausse de l'énergie produite en sortie.

Je pense qu'il faudrait d'abord s'entendre sur la définition du TRE. Tout au long de l'article en français, cette énergie primaire au dénominateur revient. Quelle que soit la quantité d'énergie primaire utilisée, un dispositif peut rester utile s'il génère de l'énergie finale utilisable au moyen d'une technologie qui ne dégrade pas l'environnement.

Le raisonnement de RP87 semble reposer sur un TRE défini comme le ratio énergie finale produite sur énergie finale utilisée.

Ydecreux (discuter) 17 avril 2021 à 13:25 (CEST)

Je pense qu'on peut proposer un exemple de technologie bénéfique pour l'environnement qui présente un TRE inférieur à 1 même en raisonnant sur la base de l'énergie finale. Supposons qu'il soit possible de produire du carburant pour l'aviation à l'aide d'une technologie qui transforme une énergie déjà extraite en une autre, par exemple de l'hydrogène. Ce processus nécessite plus d'énergie finale disponible en entrée qu'il ne fournit d'énergie finale en sortie, donc son TRE est inférieur à 1. Il est pourtant bénéfique puisqu'il permet de s'affranchir de la combustion d'une énergie fossile, et il est possible d'utiliser en entrée une énergie également non fossile.

On pourrait arguer qu'il s'agit seulement de transformer une énergie en une autre, mais ce n'est pas vraiment différent quand on parle du TRE de l'énergie solaire ou d'autres dispositifs de production d'énergie. La seule différence est que dans le cas de la production habituelle d'énergie, le dispositif tire profit d'une source d'énergie existante (fossile, solaire, matériau fissile, etc.) ce qui permet d'obtenir un TRE > 1, alors que dans le cadre de la transformation pure, la seule source d'énergie est de l'énergie déjà extraite.

Désolé si je ne fais pas avancer vraiment le débat ou si j'enfonce des portes ouvertes.

Ydecreux (discuter) 18 avril 2021 à 09:04 (CEST)

Définition

Une lecture rapide de la version anglaise m'amène à la conclusion que le TRE serait le ratio entre l'énergie finale utilisée pour produire une autre énergie finale. Exemple : j'utilise du carburant pour conduire un tracteur et produire du biocarburant. La production du tracteur a elle-même nécessité de l'énergie. In fine, je calcule le ratio entre l'énergie contenue dans le biocarburant et la somme des énergies utilisées, comptabilisées en termes d'énergie finale. C'est le TRE.

Alternativement on pourrait calculer un ratio d'énergies primaires : combien d'énergie primaire dois-je utiliser pour extraire une quantité équivalente d'énergie primaire ?

oui (*)

Si on définit le TRE ainsi, il importe que le taux de rendement de la source d'énergie extraite et celui de l'énergie utilisée soient les mêmes. Si j'utilise une unité d'énergie primaire à faible rendement pour extraire une unité d'énergie primaire à haut rendement (TRE sur l'énergie primaire égal à 1), j'y gagne malgré tout, puisqu'en termes d'énergie utilisable j'obtiens un TRE supérieur à 1.

Je pense qu'il serait préférable, sauf si cela fait partie explicitement de la définition, de ne pas parler ici d'énergie primaire et de raisonner en termes d'énergie utilisable. L'énergie primaire ne fait pas partie de la définition proposée dans la première référence.

Ydecreux (discuter) 18 avril 2021 à 08:51 (CEST)

Cher Ydecreux, vous mettez le doigts sur un autre concept pertinent pour cet article. Je suis d'accord pour changer le terme de primaire en finale dans l'article. Mais le mieux serait de souligner qu'un cadre théorique cohérent pose un ratio de même type (plutôt que de dire primaire ou finale c'est surtout cela qui importe).

Les concepts d'énergie primaire, finale et utile ont pour fonction de comparer des systèmes au même niveau, mais aussi pour se représenter les rendements des systèmes eux-mêmes. Le primaire à l'extraction, la finale à la prise (ou dans le réservoir) et l'utile dans la fonction de service (lumière, chaleur, déplacement...). L'usage pour représenter les "rendement" a surtout son utilité pour les réserves finies (les stocks fossiles et fissiles). (Énergie_finale#Statistiques_mondiales ; Énergie_primaire#Statistiques_mondiales ; https://www.iea.org/sankey/

Dans l'article de Barnhart et al., ceci est traité de façon quelque peu confusante (avec l'usage du terme 'primaire' pour une 'conversion' sur les vecteurs fossiles)(1).

Cette expression tendrait effectivement laisser penser à un ratio final/final.

Over their entire life, these technologies only store 5 to 10 times the energy (electrical equivalents) required to build them.

Mais il faut prendre le cadre théorique global proposé dans "2 A theoretical framework for system-wide EROI". Il y ait présenté une spécificité, "We present our data and results in terms of EROI: the amount of electrical energy returned per unit of electrical energy invested" le ratio et en "électricité" ${\frac {kWh_{e}}{kWh_{e}}}$.

(1)

EROI and ESOIe ratios are cast in units of electrical energyper electrical energy. To compare the energetic losses associated with curtailment to the energetic requirements of EES the same type of energy needs to be maintained in the theoretical framework. Two commonly used options are primary energy (e.g.higher heating value of coal, oil or gas) or some form of secondary energy (e.g.energy content of electricity). First, we cast ESOIe in terms of electrical energy because curtailed energyis electrical, not primary energy. Second, for electrochemical storage many processes including material extraction and purification as well as battery manufacture is presently or could be electrified.27 Third, although geologic storage technologies require civil construction operations that rely on primary fuel sources, over 2/3 of the capital energy expenditures could be electrified. Specifically, the energetic cost breakdown for PHS is as follows: reservoir and dam construction (104.8 GJ/MW h); tunneling (86.7); electrical equipment (134.7).28 And for CAES: cavern development (16.2); site and buildings (36.7); electrical equipment (65.9); gas infrastructure (130.5).28 Assuming reservoir construction, dam construction and cavern development require primary energy, hypothetically, about 70% of PHS and 90% of CAES deployment could be electrified.

Nous pouvons donc assumer que le Pouvoir_calorifique_supérieur est employé pour les vecteurs "fossiles" dans les données qu'ils utilisent. Et les auteurs soulignent la validité selon eux de l'hypothèse par la capacité "d'électrifier" ces systèmes.

(*) Un ratio primaire / primaire pour du fossile (combien de baril pour sortir un baril) est notamment très utile pour comprendre le déclin de ces vecteurs pour nos sociétés.

Je vais faire une révision de l'article avec ces bases. Après la remarque sur la "faiblesse" du solaire et de l'éolien dans l'article, car les sources cités prennent en compte du stockage (des stations de pompage chez "Energy intensities, EROIs (energy returned on invested), and energy payback times of electricity generating power plants

Author links open overlay panel" D.Weißbach. et al. ; le bouquin en seconde source, je n'y ai pas accès et je pense modifier la source pour préciser le chapitre du bouquin en question (pour lequel j'ai un lien pour le pdf)

Pump storage systems, needed for solar and wind energy, have been included in the EROI so that the efficiency can be compared with an “unbuffered” scenario.

--RP87 (discuter) 18 avril 2021 à 11:50 (CEST)

Si les énergies primaires sont les du même type, raisonner sur la base d'un ratio primaire / primaire n'est pas gênant, mais dans ce cas le résultat serait le même en raisonnant sur la base du ratio finale / finale correspondant.

Si les énergies primaires sont différentes, alors les taux de rendements importent. Si par exemple l'énergie utilisée est de l'énergie solaire, exploitée avec un rendement de 20 %, et qu'elle permet de produire une énergie de type carburant liquide dont le rendement serait de 40 %, le TRE calculé sur la base d'énergies primaires peut être inférieur à 1 alors que celui que l'on obtiendrait sur la base de l'énergie finale serait supérieur à 1, et par ailleurs, si le carburant liquide obtenu se substitue à des carburants fossiles difficilement substituables autrement, la technologie peut être très utile sur le plan de l'environnement.

Je pense qu'il est nécessaire de mettre la main sur une définition claire pour cet article. On ne doit pas essayer de l'inférer en essayant de lire à travers les lignes de diverses sources. Il est très possible qu'une telle définition existe, mais l'énergie ne relève pas de mon domaine de compétence professionnel, donc je ne sais pas où la trouver.

Ydecreux (discuter) 18 avril 2021 à 18:16 (CEST)

"rendement" et non "retour"

Le terme "retour" me semble être ici une traduction non pertinente du terme anglais "return", qui en l'occurrence devrait être traduit par "rendement".

L'expression « retour sur investissement » existe aussi, mais je pense qu'en effet on pourrait aussi parler d'un taux de rendement énergétique. Le problème est que cette expression désigne aussi le ratio de l'énergie utile d'une machine sur l'énergie totale consommée. Une autre formulation possible serait « ratio de l’énergie produite sur l’énergie investie », utilisée ici, qui correspond à la traduction littérale de l'expression anglophone. Ydecreux (discuter) 8 novembre 2021 à 12:46 (CET)

Bonjour IP et Ydecreux, « taux de rendement » me semble en outre redondant (un rendement est déjà un taux ou rapport). — Vega (discuter) 15 novembre 2021 à 17:51 (CET)

Je pense de toute façon que « ratio de l’énergie produite sur l’énergie investie », traduction littérale de l'expression anglophone, serait préférable. Ydecreux (discuter) 15 novembre 2021 à 21:52 (CET)