Analyse d’un document sur le développement durable

Il ne s’agit pas explicitement d’une critique mais d’une vérification quantitative des données. C’est toujours utile de vérifier ce qu’on lit ou entend.

Voici ce qu’on lit page 3 :

compare-energies

Vérification :

  • Une mole de charbon (carbone) produit par combustion 44 g de CO2 pour 393,5 kJ de chaleur libérée, soit 111,82 g de CO2 par mégajoule.
  • Comme le pétrole est un mélange d’hydrocarbures, notamment de nombreux alcanes, le calcul montre que la combustion du n-pentane (C5h12, le plus simple alcane liquide à température ambiante) produit 68,62 g de CO2 par mégajoule (soit 38,63% de moins que le charbon), et que la combustion du n-pentadécane (C15H32, le plus lourd alcane qui soit liquide à température ambiante) produit 71,61 g de CO2 par mégajoule (soit 35,96% de moins que le charbon). D’autres types d’hydrocarbures peuvent a priori expliquer que ce ne soit pas de 25% d’après la page 3 du document. Mais les apparences montrent que, puisque le taux calculé est différent, cela suggère que le pétrole contient autre chose majoritairement que des alcanes liquides.
  • D’après http://fr.wikipedia.org/wiki/Contenu_CO2, le charbon produit 342 g de CO2 par kWh, et le fioul lourd produit 281 g de CO2 par kWh. Donc le fioul lourd produit 17,8% de moins en CO2 que le charbon à énergie égale. Cependant, d’après Wolframalpha.com, le calcul montre qu’une mole de carbone produit 44 g de CO2 pour 393,5 kJ, or cela équivaut à 402,54 g de CO2 par kWh, et non pas 342 g.
  • Après ce constat, il semble que des incertitudes affectent les calculs à propos du PCI des combustibles. Ce détail ne doit pas être négligé.

Page 8 :

kWhm2

Vérification :

Page 77 :

  • Mention a été faite que l’essence produit 85,9 g de CO2 par MJ, et que le biogaz et le gaz naturel émet -20% de CO2.

Vérification :

  • -20% de 85,9 g/MJ, c’est égal à un reste de 68,72 g de CO2 par MJ (qui vaut 80% de 85,9 g/MJ).
  • Mais le calcul du PCI via les énergies de liaison montre que le méthane produit 54,86 g de CO2 par MJ, tandis que Wolframalpha.com indique une quantité de 49,4 g de CO2 par MJ. Ainsi, mes deux calculs montrent que le méthane produit respectivement -36% de CO2 par MJ et -42,5% de CO2 par MJ, mais pas -20%.

Page 24 :

eqcarb

Vérification :

  • Avec une densité de 0,84, alors 2000 L de fioul sont équivalents à 1680 kg de fioul, et comme il y a 86,5% de carbone en masse dans le fioul, alors il y a 1453,2 kg (soit 1,45 tonne) d’équivalent carbone dans 2000 L de fioul. Mais pas 1,25 tonne.
  • 2000 L de gaz naturel (méthane) non comprimé et à température ambiante, ça équivaut à 89,29 moles de méthane, soit  1,429 kg de méthane. Une mole de méthane produit une mole de CO2 (d’après CH4 + O2 -> CO2 + 2 H2O). Donc la combustion de 16 g de méthane libère 44 g de CO2. Donc la combustion de 2000 L de méthane libère environ 3,93 kg de CO2. Parmi ces 3,93 kg de CO2, il y a 1,07 kg de carbone. Et dans 2000 L de méthane (soit 1,429 kg) dans les conditions normales standards de température et de pression (1 atm et 25°C)  il y a 1,07 kg de carbone. Il faut 1,33 tonne de méthane (presque 1400 m³, soit 1,4 millions de litres, CNTP) pour qu’il y ait 1 tonne de carbone dedans, et il faut 3,666 tonnes de CO2 pour qu’il y ait 1 tonne de carbone dedans.
  • Je constate que les équivalences carbone pour comparer le fioul, le carbone et le gaz naturel ne s’appliquent pas aux masses. Alors cela s’applique t-il aux énergies de combustion (PCI) ? On va regarder ça.
  • 1,25 tonne de carbone = chaleur de 40987,5 MJ (puisque 393,5 kJ/mol donc 32,79 MJ/kg), et donc chaleur de 11385,4 kWh pour 1,25 tonne. Avec le fioul, on a un PCI de 7,5 à 9,462 kWh par litre (selon la qualité du rendement). Donc avec 2000 L de fioul, on produit 15000 à 18924 kWh de chaleur, ce qui est dans le même ordre de grandeur que l’équivalent carbone énergétique, mais avec une différence de plus de 31,7%.
  • Ensuite, pour 9108,32 kWh par tonne de carbone (puisque 11385,4 kWh pour 1,25 tonne de carbone), alors avec le méthane, qui produit 890,6 kJ/mol, donc 55,66 MJ/kg de méthane, soit 15,46 kWh/kg, alors pour que l’énergie produite par la combustion du méthane soit équivalente à celle de 1 tonne de carbone, on divise 9108,32 par 15,46, et il faut donc 589,15 kg de méthane pour avoir l’équivalent énergétique de 1 tonne de carbone. Mais 589,15 kg de méthane, ça a un volume de 824,56 m³ (824560 L) sous pression atmosphérique et température ambiante… Ainsi, je ne comprends pas du tout l’énoncé quand il parle du gaz naturel qui serait équivalent à une tonne de carbone, mais pour quelle masse ou quel volume de gaz naturel ? Bizarre…

Ensuite, pour évoquer la baisse de 1°C comparée aux 10% de diminution d’énergie. Il s’agit vraisemblablement d’énergie de chauffage. On va imaginer une chambre ayant un volume constant (et donc une surface interne constante). Cette chambre est chauffée selon un flux thermique exprimé dans l’unité watt par mètre carré. Cette unité physique est directement liée à la température.

f =flux, soit df la variation de flux, s = constante de Stefan-Boltzmann, T = température (°C).

Alors :      f = s(273,15 + T)⁴            et       f – df = s(273,15 + T – 1)⁴           alors on devrait trouver df/f = 0,1 si l’énoncé dit vrai. Je trouve 0,014 pour T=15°C. Soit une baisse d’énergie de 1,4% si on réduit de 1°C. Je ne suis pas satisfait de ce calcul, j’exprime ma réserve, je vais examiner et approfondir ce contexte précis. Ce point est à reprendre.

Pour commencer la reprise de l’argumentaire à propos du chauffage d’une chambre :

  • En fait, la perte de chaleur d’une chambre dépend de l’isolation (le type de matériau isolant pour les murs et les fenêtres) et de la différence de température entre l’air de la chambre et l’air à l’extérieur. Les murs absorbent peu à peu la chaleur de l’air de la chambre pour la diffuser vers l’extérieur, par conduction thermique dans les murs. Pour en savoir plus : http://fr.wikipedia.org/wiki/Conductivit%C3%A9_thermique

Très intéressant : en termes de bâtiment, selon la norme française RT2012, un matériau est considéré comme isolant si sa conductivité thermique est inférieure à 0,065 watts par mètre-kelvin.

Page 24 :

clim

Vérification :   

m = masse de carbone (g)

dm/dL = masse CO2 (g/km)

L = 15000 km

m = (12/44)×(L×(dm/dL)×(2/3) + L×(dm/dL)×(1/3)×1,2) = 150000 g ± 50000 g

Résultat :   pour 15000 km/an, la voiture aura émis en moyenne dm/dL = 34,38 g de CO2/km. C’est à peu près dans le même ordre de grandeur, mais un peu faible par rapport à la réalité (90 à 120 g/km).

Page 12 :

rendementwind2000h

Vérification :

  • Dans une année, il y a 8766 heures. Alors 2000/8766 = 0,228 = 22,8%. Et 22,8% correspond à peu près au rendement d’une éolienne en France. Donc l’argument des 2000 heures pleines est exact.

Page 26 :

ruminants

Vérification :

Page 32 :

fiouleconomie

Vérification :

  • On a vu plus haut que 2000 L de fioul correspondent à 1680 kg de fioul. Comme il y a 86,5% de carbone dans le fioul, alors il y a 1453,2 kg de carbone dans 2000 L de fioul. Et 50% de cette masse c’est 726,6 kg. C’est dans le même ordre de grandeur que les 0,8 tonne de carbone, avec un écart de 10,1%. On peut considérer que l’affirmation du document est valide.

Page 36 :

chaudiereagaz

Vérification :

  • Le fioul a un PCI maxi de 9,96 kWh/L et 12 kWh/kg. Le méthane libère 55,66 MJ/kg et 15,46 kWh/kg. La comparaison montre que, à masse équivalente entre combustibles, le méthane produit plus de chaleur (+28,8%) que le fioul. Et à confort équivalent (même chaleur), il faut 28,8% de fioul en plus pour produire autant de chaleur que le méthane. Maintenant, comparons en terme d’émissions en CO2. Il y a massiquement 86,5% de carbone dans le fioul. À confort équivalent (donc à chaleur équivalente), on va prendre exemple sur 1 kg de fioul et 776 g de méthane. Un kg de fioul brûle pour produire 3,17 kg de CO2. Et 776 g de méthane brûle pour produire 2,134 kg de CO2. À confort équivalent, le fioul produit plus de CO2 que le méthane, la différence est de 48,55% et non de 25%…

Page 38 :

fioul30pc-05t

Vérification :

  • On a vu plus haut que 2000 L de fioul c’est équivalent à une masse de 1680 kg (pour une densité de 0,84 par rapport à l’eau). On a vu aussi que dans le fioul, il y a 86,5% de carbone. Dans 2000 L de fioul, il y a donc 1453,2 kg de carbone. Donc 30% de cette masse de carbone, c’est égal à 435,96 kg, ce qui est effectivement proche de 0,5 tonne de carbone (écart : 14,7%).
  • Concernant l’économie de chauffage par abaissement de température, tout dépend de la conductivité thermique des matériaux d’isolation, et tout dépend aussi de la température extérieure par rapport à la température dans l’habitat.
  • Remarque : l’émittance (en watts par mètre carré) est proportionnelle à la puissance quatrième de la température absolue. Ainsi, la différence des émittances correspondant à 19°C et 22°C est de 4,17% seulement. Mais en raisonnant autrement, supposons que dehors il fasse 10°C, alors passer de 22°C à 19°C dans une chambre, ça implique une variation de différences des émittances intérieur/extérieur de -35,46%, soit une économie d’énergie thermique de 35,46%. Mais le gain économique dépend de la température extérieure autant que de la conductivité thermique des matériaux d’isolation. En revanche, un autre calcul montre que si la température extérieure est de -20°C (en-dessous de zéro), alors passer de 22°C à 19°C dans une chambre entraîne une économie thermique de 9,56% seulement, au lieu des 35,46% vus précédemment. Plus il fait froid dehors, moins il est possible d’économiser le combustible pour se chauffer. Il faut pouvoir se chauffer décemment en hiver, non ?
  • En fait, concrètement, les 30 à 40% d’économie de chauffage n’est vrai que si la température de dehors est supérieure ou égal à 10°C. On ne réalise pas une telle économie lors de températures extérieures hivernales.

Page 41 :

taxecarbone

Vérification :

  • 1500 € la tonne de carbone, c’est 1500 € pour 3,666 tonnes de CO2.
  • Sur cette base de taxation, cela signifierait que la respiration humaine pourrait être taxée jusqu’à 500 € par an et par humain, si un humain expire 3,39 kg de CO2 par jour (seulement si 100% de l’oxygène inspiré est expiré sous forme de CO2, avec une respiration individuelle de 6 L d’air par minute.
  • 1 L d’essence = 790 g d’essence. Dont 84,21% de carbone dans l’octane. 1 L d’essence équivaut donc à 665,3 g de carbone dont la valeur est de 1 €. Soit 1 € par litre d’essence. Ainsi, c’est inférieur à un doublement du prix de l’essence, puisqu’à la pompe l’essence coûte bien plus qu’un euro.
  • Concernant l’électricité, alors sachant que 1 kWh électrique équivaut à 900 g de CO2, alors la taxe carbone d’équivalence électrique en CO2 serait donc de 0,37 € pour 1 kWh, donc 37 centimes d’euro, et non pas 3 centimes d’euro. Ainsi, la taxe carbone appliquée à la consommation électrique vaut 3 fois plus cher que le prix actuel de l’électricité en France métropolitaine. Ainsi, en ajoutant la taxe carbone au prix électrique actuel, on constate un quadruplement du tarif de l’électricité…
  • La taxe carbone est un péril économique ! Exemple : les chauffeurs routiers ne pourront plus gagner décemment leur vie, les patrons pêcheurs non plus… Ce serait alors la mort économique pour de nombreux secteurs basés sur la logistique. Déjà qu’actuellement les charges fiscales sont élevées et que les PME sont en difficultés. Laissons l’écologie et le développement durable entre les mains de scientifiques, plutôt qu’entre les mains d’idéologues inconscients.

Bilan :

  • Sur les 10 paragraphes étudiés : 3 sont vrais, 1 comporte une incertitude, 2 sont faux, 3 divergent du résultat attendu, et 1 fait controverse (celle de la taxe carbone) et est faux en même temps (à cause du tarif électrique).

S’il faut effectivement du développement durable afin d’enrayer la pénurie des énergies, il faut néanmoins prendre en compte les incertitudes quantitatives, parce que les chiffres ne peuvent pas être absolument «exacts», il existe une marge de plus ou moins X%, où X n’est pas nul.

De plus, prévoir une taxation «carbone» (dont une des conséquences est le doublement du prix à la pompe d’essence ; voir page 41) est inadapté dans le contexte actuel de grave crise économique, et parce que ce sont les personnes les plus précaires et les plus démunies qui risqueront de souffrir davantage à cause d’une telle décision. Il faut trouver un équilibre entre la protection de l’environnement et le développement économique. On ne peut pas sacrifier l’économie, sachant que l’industrie est en train de mourir en France (voir la récente actualité à propos de la fermeture de l’usine des pneus «Good Year», en France). Pourquoi créer des taxes dans une nation qui représente environ 1% de la surface planétaire, sachant que les plus gros pays pollueurs continueront à polluer dans l’impunité ? Punir et culpabiliser les gens c’est rendre l’écologie incohérente. Il faut sensibiliser scientifiquement et avec bon sens à l’écologie. On ne résoudra jamais le problème des gaz à effet de serre si on décide de sortir du nucléaire, et si on décide de taxer seulement 1% de la planète (ou même seulement l’Union européenne).

Il faut un environnement durable équilibré avec un développement économique. Mais développement durable, c’est un oxymore, car il est difficile de concilier la santé de l’économie avec le fanatisme anti-CO2 (voir ici : https://jpcmanson.wordpress.com/2012/04/28/la-dictature-du-carbone/).

Le «tout CO2» ne doit pas faire oublier les priorités environnementales : le combat contre les pesticides afin de sauver les insectes pollinisateurs, la pollution par les déchets en plastique, etc… Puis aussi, s’il y a de moins en moins de poissons dans la mer c’est à cause de la surpêche, et il ne faut pas non plus désigner le réchauffement climatique comme unique cause de tous les problèmes environnementaux… Sans oublier les animaux massacrés volontairement (pour faire des manteaux de fourrure) ou involontairement (les dauphins et les tortues morts étranglés dans des filets de pêche abandonnés dans les océans)… Puis aussi, si l’industrie et les voitures émettent beaucoup de CO2, il ne faut pas oublier que l’accumulation de CO2 est aggravée par l’inconscience de la déforestation.

© 2013 John Philip C. Manson

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