Protégeons la Terre


   Juil 01

Les énergies renouvelables


Définition

Les Energies Renouvelables : un ensemble d’énergies inépuisables à l’échelle humaine, toutes issues, directement ou indirectement, de l’activité solaire.

Une énergie renouvelable est une source d’énergie se renouvelant assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à échelle humaine de temps. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels réguliers ou constants provoqués par les astres, principalement le Soleil (rayonnement, cycle d’évaporation, photosynthèse, biocarburants…).

On y rattache parfois abusivement, bien que sans différence pratique sur le court terme, l’énergie que l’on peut retirer de la rotation propre de la Terre par rapport au système Terre Lune (marée) l’énergie que l’on peut exploiter du gradient géothermique résultant de la chaleur aussi bien accumulée que produite par les réactions nucléaires internes à la Terre (géothermie.

Le caractère renouvelable d’une énergie dépend de la vitesse à laquelle la source se régénère, mais aussi de la vitesse à laquelle elle est consommée. Ainsi, le bois est-il une énergie renouvelable tant qu’on abat moins d’arbres qu’il n’en pousse, et que la forêt continue à jouer ses fonctions écologiques vitales. Le comportement des consommateurs d’énergie est donc un facteur à prendre en compte dans cette définition.

Les énergies renouvelables de type bois, solaire, hydroélectricité… sont toutes issues de l’énergie solaire. Seule la géothermie et les marées échappent à cette règle. Hormis l’énergie marémotrice provenant des forces d’attractions combinées du Soleil et de la Lune, toutes les énergies renouvelables et non renouvelables ont donc pour origine directe ou indirecte l’énergie nucléaire naturelle, provenant : soit du soleil, (due à la fusion nucléaire de l’hydrogène), soit de la Terre, (due à la désintégration naturelle des roches de la croûte terrestre).

Le pétrole, le gaz naturel et le charbon ne sont pas des énergies renouvelables car il faudra des millions d’années pour reconstituer les stocks d’énergie fossile que l’on consomme actuellement. De même, l’énergie nucléaire actuelle, issue de la fission des atomes d’uranium, ne peut pas être considérée comme une énergie renouvelable, la réserve d’uranium disponible sur Terre étant limitée. Seuls les réacteurs à fusion, en projet, utilisant des isotopes de l’hydrogène présents dans l’eau des océans de façon quasi illimité à l’échelle humaine), seraient des moyens de productions d’énergie ne présentant pas de problème de renouvèlements. Encore serait-elle très polluante en raison de la quantité de neutrons rapides qu’elle engendre dans la plupart des cas de figure (voir cependant Z machine).

Le développement des énergies renouvelables : un engagement européen.

La politique nationale de développement de production d’énergie d’origine renouvelable est liée aux récents engagements européens pris lors des conférences internationales de Kyoto et de Buenos Aires sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

La Commission Européenne a proposé aux Etats membres de faire passer de 6 à 12 % la part des énergies renouvelables dans le total de la consommation intérieure brute d’énergie de l’Union, d’ici 2010.

La France s’est engagée à atteindre cet objectif.

La biomasse, énergie renouvelable


La biomasse est une énergie renouvelable tant que la Nature pourra faire pousser des plantes et faire vivre des animaux. Certaines filières de la biomasse sont encore peu structurées.

Dans le domaine de l’énergie, le terme de biomasse regroupe l’ensemble des matières organiques pouvant devenir des sources d’énergie. Ces matières organiques qui proviennent des plantes sont une forme de stockage de l’énergie solaire, captée et utilisée par les plantes grâce à la chlorophylle. Elles peuvent être utilisées soit directement (bois énergie) soit après une méthanisation de la matière organique (biogaz) ou de nouvelles transformations chimiques (biocarburant). Elles peuvent aussi être utilisées pour le compostage. La biomasse est une énergie qui peut être chimiquement polluante lorsqu’elle est mal utilisée. Bien qu’elle libère du CO2 en brûlant, comme le biocarburant et le bois, il ne faut pas oublier que ce CO2 avait déjà été extrait de l’atmosphère par la plante lors de sa croissance. Le bilan quantitatif CO2 est donc nul mais à condition que toute l’énergie qu’il a fallu dépenser pour extraire du combustible de la biomasse soit lui aussi d’origine biomasse, sinon il y aurait alors un bilan CO2 défavorable. Bien entendu, en régime industriel établi, l’on utilisera bien sûr pour ce conditionnement du combustible biomasse. Il faut par contre faire très attention à ne pas libérer d’autres gaz à effet de serre, comme le méthane CH4, qui a un pouvoir malfaisant environ 180 fois plus important que CO2 : la moindre fuite sérieuse dans une installation peut rendre son bilan GES très négatif.

Le bois, énergie renouvelable


En France à ce jour le bois-énergie constitue la première des énergies renouvelables après l’hydraulique.

Mais cet apport énergétique reste modeste, bien quela Francedispose de la première surface forestière d’Europe Occidentale, car la forêt est incomplètement exploitée Cette sous exploitation n’est pas nécessairement négative à moyen terme si l’on considère que ceci se traduit par un accroissement du carbone stocké, donc bénéfique, vis à vis de la limitation de l’accroissement en cours de l’effet de serre.

Par contre à long terme une mauvaise ou incomplète exploitation peut avoir des effets particulièrement néfastes si la décomposition de la biomasse dégage du méthane.

La forêt doit donc être regardée sous les deux aspects: le stockage de longue durée du carbone avec notamment l’utilisation en bois d’œuvre et par ailleurs le bois-énergie.

Le bois-énergie n’engendre pas d’émissions nettes Co2 tant que la surface boisée ne décroît pas (pas de déforestation) et que les coupes sont compensées par de nouvelles plantations.

Le biogaz, énergie renouvelable

Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l’absence d’oxygène.

Cette fermentation appelée aussi méthanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontanément dans les décharges contenant des déchets organiques, mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs (pour traiter des boues d’épuration, des déchets organiques industriels ou agricoles, etc.).

Le biogaz est un mélange composé essentiellement de méthane (typiquement 50 à 70%) et de gaz carbonique, avec des quantités variables d’eau, d’hydrogène sulfuré (H2S). On peut trouver d’autres composés provenant de contaminations, en particulier dans les biogaz de décharges.

L’énergie du biogaz provient uniquement du méthane : le biogaz est ainsi la forme renouvelable de l’énergie fossile très courante qu’est le gaz naturel qui lui contient essentiellement du méthane mais aussi du butane, du propane et d’autres éléments. On peut aussi utiliser le terme bio-méthane.

On distingue trois plages de production de biogaz en fonction de la température.

  • 15-25 °C : psychrophile
  • 25-45 °C : mésophile
  • 45-65 °C : thermophile

Ce sont les digesteurs mésophiles qui sont les plus utilisés (à38 °C) dans les zones tempérées.

La récupération du biogaz produit par les décharges est d’autant plus intéressante que le méthane est un gaz à effet de serre bien plus puissant que le dioxyde de carbone (Co2) produit par sa combustion.

Biocarburant, énergie renouvelable

L’huile fournie par les graines du tournesol fait partie des biocarburants.

Un biocarburant est un carburant produit à partir de matériaux organiques renouvelables et P.I.P non-fossiles. Cette production peut se faire à partir d’un ensemble de techniques variées : production d’huile, d’alcool par fermentation alcoolique de sucres ou d’amidon hydrolysé, carburants gazeux obtenus à partir de biomasse végétale ou animale (dihydrogène ou méthane), ou carburants solides comme le charbon de bois.

Pour utiliser les biocarburants dans les moteurs, deux approches sont possibles :

Soit on cherche à adapter le biocarburant (par transformation chimique pour obtenir du biodiesel par exemple) à des moteurs conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole ; c’est la stratégie actuellement dominante mais elle n’a pas le meilleur bilan énergétique ni environnemental.

Soit on cherche à adapter le moteur au biocarburant naturel, non transformé chimiquement. Plusieurs sociétés se sont spécialisées dans ces adaptations. La substitution peut être totale ou partielle. Le moteur Elsbett fonctionne par exemple entièrement à l’huile végétale pure. Cette stratégie permet une production locale et plus décentralisée des carburants.

L’hydroélectricité, énergie renouvelable

 

Centrale hydroélectrique de Ybbs-Persenbeug en Autriche

L’énergie hydroélectrique, ou hydroélectricité, est une énergie électrique obtenue par conversion de l’énergie hydraulique des différents flux d’eau (fleuves, rivières, chutes d’eau, courants marins…).

L’énergie cinétique du courant d’eau est transformée en énergie mécanique par une turbine, puis en énergie électrique par un alternateur.

L’énergie hydroélectrique est une énergie renouvelable. Elle est aussi considérée comme une énergie propre, bien qu’elle fasse parfois l’objet de contestations environnementales, soit en raison de son emprise foncière, soit plus récemment sur son bilan carbone.

La puissance hydroélectrique installée dans le monde en 2004 était estimée à 715 gigawatts (GW), soit environ 19% de la puissance électrique mondiale. Près de 15 % de la puissance électrique installée en Europe est d’origine hydraulique.

Cependant, la proportion d’énergie hydroélectrique est bien moindre (de l’ordre de 10 %) que la puissance installée peut le faire croire, car cette dernière joue un rôle particulièrement important pour assurer l’équilibre instantané de la production et de la consommation d’électricité. En effet, l’énergie électrique ne se stocke pratiquement pas et c’est pourquoi l’énergie hydroélectrique est souvent une variable d’ajustement. En France, par exemple, la puissance installée est de 25 GW, soit 22 % de l’ensemble des centrales contribuant à l’alimentation des réseaux publics alors que la production ne représente qu’environ 15 %.

Le solaire, énergie renouvelable

L’énergie solaire est l’énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l’atmosphère. Dans l’espace, l’énergie cinétique des photons peut être utilisée pour propulser une voile solaire. Sur Terre, l’énergie solaire est à l’origine du cycle de l’eau et du vent. Le règne végétal, dont dépend le règne animal, l’utilise également en la transformant en énergie chimique via la photosynthèse. A l’exception de l’énergie nucléaire, de la géothermie et de l’énergie marémotrice, l’énergie solaire est à l’origine de toutes les énergies sur Terre.

Grâce à divers procédés, elle peut être transformée en une autre forme d’énergie utile pour l’activité humaine, notamment en chaleur, en électricité ou en biomasse. Par extension, l’expression « énergie solaire » est souvent employée pour désigner l’électricité ou la chaleur obtenue à partir de cette dernière.

L’aérothermie, énergie renouvelable

L’aérothermie (principe air/eau) consiste à capter les calories dans l’air extérieur grâce à une pompe à chaleur. Une solution facile à mettre en œuvre car elle ne nécessite pas de surface de captage. Le chauffage est assuré par l’intermédiaire d’un circuit hydraulique alimentant un plancher chauffant rafraîchissant, des radiateurs ou des ventilo-convecteurs.

L’air, au plus froid de l’hiver contient des calories. Ce serait seulement à la valeur du zéro absolu (-273,15°C) que l’air ne contiendrait plus aucune chaleur. Ce qui veut dire, en théorie, que l’on peut récupérer ces calories jusqu’à cette limite extrême. Dans la réalité, la température sous nos climats ne descend que rarement au-dessous de -10°C. Des calories « gratuites » sont donc disponibles, même pendant les hivers les plus rigoureux.

L’aérothermie permet de capter cette énergie gratuite et de l’utiliser pour chauffer l’habitat. On utilise pour cela un système de transfert composé de deux éléments : une unité extérieure qui capte ces calories et une unité intérieure qui les restituent dans un circuit d’eau de type « chauffage central ». Le transport de ces calories s’effectue par un fluide frigorigène qui circule entre ces deux unités et dont la circulation est assurée par un compresseur. Seule l’énergie consommée par ce compresseur et par celle du ventilateur extérieur est payante. En fonction de la température extérieure, elle ne représente que 25 à 50% de la puissance de chauffage distribuée dans l’habitation. Ce qui revient à dire que 50 à 75% de l’énergie utilisée pour chauffer sont gratuits puisque elle est puisée dans cette énorme réserve qu’est l’air extérieur.

La géothermie, énergie renouvelable

La géothermie, du grec Géo (la terre) et thermie (la chaleur), est la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre et la technique qui vise à l’exploiter. Par extension, la géothermie désigne aussi l’énergie géothermique issue de l’énergie de la Terre qui est convertie en chaleur.

On distingue trois types de géothermie :

  • la géothermie peu profonde et basse température,
  • la géothermie profonde à haute température.
  • la géothermie très profonde à très haute température.

Ces trois types de géothermie prélèvent la chaleur contenue dans le sol.

L’énergie géothermique est exploitée dans des réseaux de chauffage et d’eau chaude depuis des milliers d’années en Chine, dansla Romeantique et dans le bassin méditerranéen.

L’augmentation des prix de l’énergie et le besoin d’émettre moins de gaz à effet de serre la rendent plus attrayante. En 2007, en France le BRGM a avec l’ADEME, créé un Département Géothermie pour la promouvoir, après s’être associé à différents programmes de recherche, de travaux de service public. Deux de ses filiales CFG Services (services et ingénierie spécialisée) et Géothermie Bouillante (qui exploite la centrale électrique de Bouillante en Guadeloupe) sont impliquées dans la géothermie.

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