Energies renouvelables : liste et perspectives

Qu’est-ce qu’une énergie renouvelable ?

Les énergies renouvelables sont à l’opposé des énergies fossiles : pétrole, charbon, gaz naturel, etc. Ces dernières ont connu leur heure de gloire pendant de nombreuses décennies et sont encore très largement majoritaires aujourd’hui. Elles sont dites « fossiles » car il a fallu des millions d’années pour que tous ces éléments s’enrichissent du carbone qui les rend combustibles. Ces énergies dites « fossiles » sont donc limitées dans le temps par la nature. Une fois le stock d’énergie fossile épuisé, il ne se renouvellera pas, en tout cas à échelle humaine.

A l’inverse, les énergies renouvelables sont des énergies provenant de sources qui se renouvellent naturellement mais dont le « débit » est limité. En effet, les ressources renouvelables sont pratiquement inépuisables dans la durée mais sont limitées dans la quantité d’énergie disponible par unité de temps. Les principaux types de sources d’énergie renouvelable sont : le solaire, l’éolien, l’hydraulique, la géothermie et la biomasse.

La liste des 5 sources d’énergie renouvelable

L’énergie solaire

L’énergie solaire est l’une des énergies renouvelables la plus utilisée. Le rayonnement des ondes émises par le soleil permet de générer deux types d’énergie (électricité ou chaleur) suivant la technologie utilisée.

1. Le solaire photovoltaïque : l’énergie du soleil est transformée en courant électrique par des panneaux solaires photovoltaïques. Il existe trois types de panneaux photovoltaïques : monocristallin, polycristallin et silicium amorphe.
2. L’énergie solaire concentrée (CSP) : la chaleur émise par le soleil est utilisée pour générer de la vapeur qui entraîne la turbine d’un générateur d’électricité. Cette technologie nécessite de grandes surfaces, de sorte que des centaines de miroirs paraboliques sont nécessaires pour chaque installation.
3. L’énergie solaire thermique : les bâtiments peuvent également être équipés de dispositifs solaires en toiture capables de transformer la chaleur du soleil en eau chaude thermique. Cependant, ils nécessitent bien sûr un espace approprié.

L’énergie hydraulique

L’eau est une source d’énergie renouvelable qui peut être utilisée de deux manières :

1. L’hydroélectricité : l’énergie potentielle de l’écoulement de l’eau est transformée en énergie mécanique au moyen d’une pale de turbine puis en énergie électrique grace à un générateur (alternateur). Il existe différents types de systèmes pour les centrales hydroélectriques : avec stockage préalable (l’énergie potentielle est stockée dans un barrage et peut ensuite être transformée en énergie mécanique ou électrique au moyen d’un générateur) ou sans stockage (dans les systèmes de « ruissellement », l’énergie potentielle est directement utilisée pour entraîner la pale de la turbine, sans stockage préalable. On parle alors de Micro-hydraulique ou de petites centrale hydroélectrique)
2. L’énergie marémotrice : l’énergie marémotrice est la production d’électricité à partir des marées dans les zones côtières où le marnage est important (différence entre les marées hautes et basses). L’effet gravitationnel sur l’océan de deux astres proches de notre planète, la Lune et le Soleil, provoque le phénomène des marées. Les usines marémotrices, contrairement aux hydroliennes (qui utilisent l’énergie cinétique des courant comme les usines hydroélectriques terrestres), utilisent l’énergie potentielle : cette source d’énergie convertit la différence de hauteur entre deux bassins séparés par un barrage en énergie électrique en utilisant l’amplitude de la marée.

L’énergie éolienne

Le vent est une source d’énergie renouvelable et il est utilisé depuis plusieurs siècles, notamment pour la mouture des céréales grâce aux moulins à vent. Aujourd’hui, il existe deux types d’aérogénérateurs :

1. Les éoliennes terrestres : elles sont utilisées pour produire de l’électricité au moyen d’un générateur (alternateur). L’ensemble de l’installation est construit sur terre et les pales de la turbine sont installées sur un mat en acier qui peut atteindre une hauteur de 200 mètres.
2. Les éoliennes offshores : Elles sont installées au large (mer ou océan) en les faisant flotter comme des bouées ou, le plus souvent, en les ancrant au font de l’eau avec des bases en béton. Ces éoliennes sont les plus puissantes du monde. Elles sont équipées de très hauts mâts (la plus haute se trouve au Danemark et mesure 326 mètres) et leurs pales peuvent atteindre une longueur de plus de 100 mètres.

La biomasse

La biomasse est la première utilisation par l’homme d’une énergie renouvelable par l’invention du feu et est toujours utilisée de nos jour sous cette forme grâce au chauffage au bois avec par exemple un poêle à pellets. L’idée de la biomasse est d’utiliser l’énergie solaire stockée dans les plantes (bois, paille, tiges de maïs, etc.) et les déchets organiques pour produire de l’énergie en les brûlant.

Le traitement par méthanisation de la biomasse forestière permet de convertir cette énergie en biogaz ou en biocarburant par fermentation. Le biogaz peut être injecté dans le réseau de gaz traditionnel ou être utilisé pour produire de l’électricité. Le biocarburant (E85, B100) peut lui être utilisé directement dans des moteurs thermiques (voitures, Bus,…).

Même si la combustion génère des gaz à effet de serre, la biomasse est une énergie décarbonée puisque la croissance du bois absorbe autant de CO2 que sa combustion en émet dans l’atmosphère.

La géothermie

Après le soleil au-dessus de nos têtes, intéressons-nous au potentiel de ce qui se trouve sous nos pieds. Le magma diffuse sa chaleur à la croûte terrestre depuis le centre de la planète. La température atteint 1 000 degrés à une profondeur de 30 kilomètres !

S’il s’agit de l’objectif ultime, pour l’instant, les méthodes d’exploitation de la géothermie ne vont pas aussi loin. Néanmoins, il est déjà techniquement possible de produire de l’énergie et de la chaleur de façon constante sans ce préoccuper de la météo, du vent et du soleil.

L’énergie géothermique, ou chaleur de la Terre, est utilisée pour produire de l’électricité dans des centrales géothermiques. Ces installations ont une double fonction : elles sont d’abord utilisées comme centrales thermiques (pour chauffer l’eau et entraîner soit des turbines à vapeur, soit des machines à cycle organique de Rankine) et ensuite comme centrales électriques (au moyen d’un générateur).

Et l’énergie nucléaire dans tout cela ?

L’uranium, qui est le combustible des centrales nucléaires, est une matière première d’origine fossile. L’énergie nucléaire est donc une énergie fossile et non renouvelable. Parce qu’elle n’émet pas de CO2, même si elle pose des problèmes de sécurité et de stockage des déchets radioactifs, l’énergie nucléaire est considérée comme une alternative aux autres combustibles fossiles classique comme le charbon, le gaz ou le pétrole dans le cadre de la transition écologique.

Le nucléaire est donc une énergie décarbonée mais non renouvelable.

Bien qu’il ait assuré l’indépendance énergétique de la France depuis un demi-siècle, le maintien du parc nucléaire français devient plus coûteux en raison de l’allongement de la durée d’exploitation des centrales et de l’amélioration des normes de sécurité. Le prix de l’EPR de Flamanville est particulièrement élevé et le chantier s’éternise. Il parait néanmoins difficile de se passer de cette énergie dans le cadre de la transition énergétique tant ses avantages (pilotabilité, absence de rejet de C02, absence de terre rare, possibilité de produire de grande quantité d’énergie) en font un candidat légitime pour amortir la décroissance d’énergie carbonée que les enjeux climatiques nous oblige à réaliser.

La part des énergies renouvelables dans le mix énergétique mondial

Le graphique ci-dessus, tiré de l’enquête annuelle de BP, illustre la part de chaque énergie primaire dans la consommation énergétique mondiale.

La part de renouvelable (renewables + hydroelectricity) est croissante mais ne représente qu’environ 15% du mix énergétique mondiale.

85% du mix énergétique, soit l’immense majorité, provient d’énergie fossile (charbon, pétrole, gaz et nucléaire).

Le défi à réaliser : la transition énergétique

Le graphique précédent montre l’ampleur de la transition énergétique à réaliser. Pour être neutre en carbone à l’échelle mondiale, la part des énergies renouvelables (+ nucléaire) devra augmenter pour remplacer la part des énergies carbonées (vert + rouge + gris sur le graphique).

Quelques remarques :

• Le graphique occulte un point important. La plupart des énergies renouvelables ne sont pas pilotables (il faut soit du soleil, soit du vent) et nécessitent donc des moyens de stockage de l’énergie si elles sont déployer à grande échelle.
• se priver du nucléaire pour remplacer les 85% de la production d’énergie mondiale actuelle par des énergies décarbonées parait très difficile.
• le consommation mondiale d’énergie ne fait qu’augmenter année après année. Un des leviers de la transition, si ce n’est le premier, est certainement à voir du coté de la sobriété énergétique et donc changement de nos modes de vie. Les débats sur l’autonomie des véhicules électriques ou l’implantation d’un champs de 3 éoliennes paraissent futiles à coté de l’enjeux de la sobriété.