Introduction
(1)Fournies par le soleil, le vent, la chaleur de la terre, les chutes d’eau, les marées ou encore la croissance des végétaux, les énergies renouvelables n’engendrent pas ou peu de déchets ou d’émissions polluantes. Elles participent à la lutte contre l’effet de serre et les rejets de CO2 dans l’atmosphère, facilitent la gestion raisonnée des ressources locales, génèrent des emplois. Le solaire (solaire photovoltaïque, solaire thermique), l’hydroélectricité, l’éolien, la biomasse, la géothermie sont des énergies flux inépuisables par rapport aux « énergies stock » tirées des gisements de combustibles fossiles en voie de raréfaction : pétrole, charbon, lignite, gaz naturel. Entrez dans l’univers des énergies renouvelables : Quelles sources d’énergies ? Pour quels besoins ? Comment les capter, les transformer ? Sous quelle forme les utiliser ?
(1)Fournies par le soleil, le vent, la chaleur de la terre, les chutes d’eau, les marées ou encore la croissance des végétaux, les énergies renouvelables n’engendrent pas ou peu de déchets ou d’émissions polluantes. Elles participent à la lutte contre l’effet de serre et les rejets de CO2 dans l’atmosphère, facilitent la gestion raisonnée des ressources locales, génèrent des emplois. Le solaire (solaire photovoltaïque, solaire thermique), l’hydroélectricité, l’éolien, la biomasse, la géothermie sont des énergies flux inépuisables par rapport aux « énergies stock » tirées des gisements de combustibles fossiles en voie de raréfaction : pétrole, charbon, lignite, gaz naturel. Entrez dans l’univers des énergies renouvelables : Quelles sources d’énergies ? Pour quels besoins ? Comment les capter, les transformer ? Sous quelle forme les utiliser ?
(2) Les énergies renouvelables, c'est quoi ?
D'une façon générale, les énergies renouvelables sont des modes de production d'énergie utilisant des forces ou des ressources dont les stocks sont illimités. L'eau des rivières faisant tourner les turbines d'un barrage hydroélectrique ; le vent brassant les pales d'une éolienne ; la lumière solaire excitant les photopiles; mais aussi l'eau chaude des profondeurs de la terre alimentant des réseaux de chauffage. Sans oublier ces végétaux, comme la canne à sucre ou le colza, grâce auxquels on peut produire des carburants automobiles ou des combustibles pour des chaudières très performantes.
En plus de leur caractère illimité, ces sources d'énergie sont peu ou pas polluantes. Le solaire, l’éolien, l’eau et la géothermie ne rejettent aucune pollution, lorsqu'elles produisent de l'énergie. La combustion de la biomasse génère certains gaz polluants, mais en bien moindre quantité que des carburants fossiles, tels que le charbon ou le fioul.
En plus de leur caractère illimité, ces sources d'énergie sont peu ou pas polluantes. Le solaire, l’éolien, l’eau et la géothermie ne rejettent aucune pollution, lorsqu'elles produisent de l'énergie. La combustion de la biomasse génère certains gaz polluants, mais en bien moindre quantité que des carburants fossiles, tels que le charbon ou le fioul.
Quelle est la place des ER ?
Globalement, la part des énergies renouvelables dans la production d'électricité reste encore faible. Selon le dernier " Inventaire sur la production d'électricité d'origine renouvelable dans le monde ", réalisé par l'Observatoire des Énergies Renouvelables et EDF, 20 % du courant produit sur la planète est d'origine renouvelable. L'essentiel étant toujours issu des combustibles fossiles, tels que le pétrole ou le charbon (62,7 %) et par l'énergie nucléaire (17,1 %).
Un intérêt récent
Un intérêt récent
De nombreuses raisons expliquent de telles disparités. D'abord, l'intérêt pour les ER est relativement récent. Avant le choc pétrolier de 1973, aucun des pays industrialisés ne s'intéressait aux énergies alternatives. Chacun exploitait les sources d'énergies dont il disposait facilement : le charbon en Grande-Bretagne, le pétrole aux États-Unis, le lignite en Allemagne, le gaz aux Pays-Bas, le pétrole, essentiellement importé d'Afrique, en France. Ce n'est qu'à partir du moment où le prix des hydrocarbures a quadruplé en quelques mois, que les États industrialisés (les plus gros consommateurs de pétrole) ont commencé à se tourner vers des énergies alternatives.
Cet intérêt récent explique les nombreux handicaps dont souffrent les technologies utilisant les ER. Les recherches n'ayant véritablement démarré qu'à la fin des années 1970, les énergies nouvelles ne bénéficient pas du siècle de progrès qui a fait progressé l'efficacité de l'utilisation des combustible classiques. Moins performants, les modes de production d'énergies renouvelables sont également souvent plus chers. La production d'un kWh solaire peut coûter jusqu'à plusieurs francs contre quelques centimes pour un kWh généré par une centrale nucléaire.
Cet intérêt récent explique les nombreux handicaps dont souffrent les technologies utilisant les ER. Les recherches n'ayant véritablement démarré qu'à la fin des années 1970, les énergies nouvelles ne bénéficient pas du siècle de progrès qui a fait progressé l'efficacité de l'utilisation des combustible classiques. Moins performants, les modes de production d'énergies renouvelables sont également souvent plus chers. La production d'un kWh solaire peut coûter jusqu'à plusieurs francs contre quelques centimes pour un kWh généré par une centrale nucléaire.
Pourquoi développer ces techniques ?
Ces deux dernières décennies, les ER étaient surtout utilisées pour alimenter des sites isolés (montagne ou zone désertique) ou dans des pays où la production d'électricité à partir d'énergies renouvelables était subventionnée, comme en Californie. Aujourd'hui, le "carburant" de ces énergies propres est tout autre, puisque c'est de la protection du climat dont il s'agit. Du fait du protocole de Kyoto, les pays les plus industrialisés doivent réduire (au plus tard en 2012) leurs émissions de gaz à effet de serre (GES) de 5 % par rapport à leurs rejets de 1990. Le problème, c'est que dans le même temps, la consommation d'énergie va croître. Dans des pays comparables à la France, la demande progresse, en moyenne, de 1 % par an. Pour rapidement produire plus tout en polluant moins, il est donc indispensable d'avoir massivement recours aux énergies renouvelables : les seules (avec le nucléaire) à n'émettre aucun GES. De nombreux pays riches développent de très importants parcs propres, constitués principalement d'éoliennes. Entre 1997 (année où fut signé le protocole de Kyoto) et 2000, l'Espagne a ainsi quadruplé sa production d'électricité d'origine éolienne. L'Allemagne - qui doit faire les plus gros efforts européens de réduction des émissions de GES - a déjà une capacité électrique éolienne presque 200 fois supérieure à celle de la France. Autant d'efforts qui ne seront pas vains. S'il est mené à son terme, le plan éolien français permettra d'éviter, chaque année, l'émission de 2 à 5 millions de tonnes de carbone (le principal gaz à effet de serre). Soit 12,5 à 31,2% des engagements français de réduction des émissions de gaz à effet de serre.
L'accès à l'électricité
Mais la lutte contre le réchauffement climatique n'est pas la seule croisade menée par les partisans des énergies renouvelables. Au total, on estime que deux milliards de personnes sur la planète n'ont pas accès au courant. Or, la grande majorité de ces défavorisés habite dans des pays en développement où les ressources financières sont faibles. Une situation économique qui ne permet pas de construire de puissantes et coûteuses centrales ni les indispensables réseaux de transports et de distribution de l'électricité. A cette vision centralisée de la production et du transport d'électricité, les énergies renouvelables apportent des éléments de solution, notamment en permettant la production d'électricité locale. Installées sur les maisons ou à proximité immédiate des villages, les éoliennes ou les cellules photovoltaïques fournissent un courant directement à leurs utilisateurs, sans qu'il soit nécessaire de tirer d'importants et coûteux réseaux.Quel sera l'avenir des énergies renouvelables ?
Bien malin celui qui pourrait répondre avec certitude à cette question. Certes, les années qui viennent s'annoncent prometteuses pour les énergies propres. Entre 1993 et 1998, les capacités " renouvelables " mondiales ont crû de 2,4 % par an. La lutte contre le changement climatique, le développement de la production d'électricité décentralisée et le progrès technique devraient donner un formidable coup de fouet à ces jeunes filières. Toutefois, de nombreux experts, à l'instar de Jean-Marie Chevalier, professeur à l'université Paris Dauphine et spécialiste en géopolitique de l'énergie, estiment que la part des renouvelables, même si elle augmentera dans les années qui viennent, restera globalement faible. D'une part, parce que les ressources d'énergies fossiles sont encore considérables : 40 ans de réserves prouvées de pétrole, 62 ans pour le gaz, 400 ans pour le charbon. D'autre part, parce que les ER resteront probablement toujours plus chères que les énergies classiques, tant le prix de ces dernières n'intègre pas leurs coûts environnementaux.
Diférens types d'énergies renouvelables
(3) L'énergie éolienne
C'est un principe vieux comme les moulins à vent. Le vent fait tourner les pales qui sont elles-mêmes couplées à un rotor et à une génératrice. Lorsque le vent est suffisamment fort (15 km/h minimum), les pales tournent et entraînent la génératrice qui produit de l'électricité. C'est le même principe que celui de notre bonne dynamo de vélo.
Il existe deux grandes catégories d'éoliennes : les aérogénérateurs domestiques de faible puissance qui fournissent en électricité des sites isolés, pour des besoins individuels ou de petits réseaux collectifs ; et les éoliennes de grandes puissances raccordées aux réseaux nationaux, dont les plus grandes ont une puissance aujourd'hui de 2 500 kW.
L'énergie hydraulique
Son principe ressemble à celui de l'éolienne. Simplement, ce n'est plus le vent mais l'énergie mécanique de l'eau qui entraîne la roue d'une turbine qui à son tour entraîne un alternateur. Ce dernier transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. La puissance disponible dépend de deux facteurs : la hauteur de la chute d'eau et le débit de l'eau.
Deux types de solutions sont possibles, selon la configuration du site :
- Sur les grands fleuves ou au bas des montagnes, on construit un barrage. Il retient l'eau (c'est le fameux lac de barrage, comme à Serre-Ponçon crée une chute d'eau artificielle. L'eau s'engouffre au bas du barrage, passe dans une sorte de galerie au bout de laquelle se situent les turbines. Le passage de l'eau fait tourner les hélices qui entraînent un alternateur. C'est ce dernier qui produit le courant.
- Sur les petites rivières, on met en place des micro-centrales qui ne barrent pas le cours d'eau : un petit canal est construit, où une partie de l'eau s'engouffre et va faire tourner les turbines de la centrale au fil de l'eau.
L'énergie solaire
Il existe deux types d'énergie solaire : le photovoltaïque et le solaire thermique.
Les panneaux solaires se composent de photopiles constituées de silicium, un matériau semi-conducteur qui abrite donc des électrons. Excités par les rayons du soleil, les électrons entrent en mouvement et produisent de l'électricité.
L'énergie solaire photovoltaïque est surtout utilisée pour la fourniture d'électricité dans les sites isolés : électrification rurale et pompage de l'eau (50%), télécommunications et signalisation (40%), applications domestiques (10%).
À la différence du solaire photovoltaïque, le solaire thermique ne produit pas d'électricité mais de la chaleur. Grâce à de grands panneaux sombres dans lesquels circulent de l'eau, on récupère la chaleur du soleil pour chauffer l'eau. Cela permet notamment d'alimenter des chauffe-eau solaires.
La biomasse
Ce terme générique désigne, en fait, toute matière d'origine organique. Dès lors, les utilisations énergétiques de la biomasse recouvrent un grand nombre de techniques. Globalement, on peut utiliser la biomasse de trois façons différentes : en la brûlant, en la faisant pourrir ou en la transformant chimiquement.
- La brûler, c'est s'en servir comme d'un combustible de chaudière. On utilise aussi bien des déchets de bois, de récoltes que certains déchets, comme les ordures ménagères, les déchets industriels banals ou certains résidus agricoles.
- En se décomposant, sous l'effet des bactéries, certains déchets putrescibles (comme certaines boues de stations d'épuration des eaux usées ou la fraction organique des déchets ménagers, les épluchures par exemple) produisent du biogaz. Ce mélange de gaz est en majorité composé de méthane, utilisable, une fois épuré, pour alimenter, lui aussi, des chaudières ou des véhicules fonctionnant au GNV (Gaz Naturel Véhicule).
- Enfin, certaines cultures, comme le colza, les betteraves ou certaines céréales, telles que le blé, peuvent être transformés en biocarburant. L'huile de colza transformée est un excellent substitut au gazole. Alors que la transformation chimique des céréales ou de la betterave peut fournir de l'ETBE, un additif qui, ajouté à l'essence, permet de réduire certaines émissions polluantes de nos voitures.
La géothermie
Dans certaines roches et à certaines profondeurs circule de l'énergie, sous forme de vapeur et d'eaux chaudes. Ces eaux puisées à leur source ou récupérées lorsqu'elles surgissent des geysers, sont collectées puis distribuées pour alimenter des réseaux de chauffage urbains. La Maison de la Radio, à Paris, est ainsi chauffée. Mais dans certaines conditions, d'autres utilisations sont également possibles. Sur le bien nommé site de Bouillante, en Guadeloupe, une centrale de production d'électricité géothermique a été construite. Un forage permet de récupérer l'eau chaude (à 160°C) ainsi que de la vapeur. Grâce à ces grandes quantités de vapeur, l'on fait tourner des générateurs qui alimentent le réseau électrique guadeloupéen.
Edurne.G