Les énergies renouvelables

Après deux siècles de révolution industrielle et de développement énergétique fondés principalement sur les énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz...), les années 70 marquent le début des énergies renouvelables et à une meilleure maîtrise de l'énergie grâce à une prise de conscience dans le contexte dramatique des chocs pétroliers.

Le terme "énergies renouvelables" n'est pas une expression rigoureusement scientifique mais elle recouvre des réalités différentes pour désigner toute source d'énergie alternative utilisée plus ou moins récemment en substitution des énergies fossiles. Les énergies renouvelables ne s'épuisent pas et la plupart ne polluent pas.

Les énergies renouvelables comprennent les ressources suivantes :

• Les biomasses : il s'agit des êtres vivants sur Terre (animaux et végétaux).

La biomasse des végétaux chlorophylliens occupe une place importante sur Terre car elle transforme l'énergie solaire en énergie chimique (la matière organique fabriquée par la photosynthèse). Ce gisement d'énergie "verte" se renouvelle constamment s'il n'est pas surexploité et constitue la base alimentaire de tous les autres êtres vivants.

Les bois, les cultures agricoles représentent une biomasse disponible comme source d'énergie pour l'homme. Dans les régions où les conditions climatiques sont favorables, de véritables cultures d'arbres, de plantes aquatiques ou de graminées (plantes à haut rendement photosynthétique) sont entièrement destinées à la production d'énergie.

Demain : au vu des objectifs définis par la commission européenne pour 2018, le marché de la biomasse végétale pourra répondre aux préoccupations environnementales et agricoles :

- la contribution apportée par l'utilisation du biogaz (provenant de l'élevage, des affluents agro-industriels, du traitement des eaux usées et des décharges) pour limiter la quantité de gaz à effet de serre,

- l'utilisation des terres agricoles en jachère pour des cultures énergétiques indispensables à la production de biocombustibles et biocarburants.

• L'énergie hydraulique : l'eau couvre 70% de la surface de la planète. Sous les effets du Soleil, elle change constamment d'état.

L'énergie hydraulique tire son origine dans les phénomènes météorologiques et du Soleil. On parle du cycle de l'eau pour décrire ces mouvements. De l'eau en altitude possède une énergie potentielle de pesanteur. Cette énergie peut être alors captée et transformée, lors des mouvements de l'eau qui retourne vers les océans. Avec l'invention de l'électricité on a transformé cette énergie mécanique en énergie électrique. L'énergie des marées dite marémotrice peuvent aussi être transformés en électricité.

Les centrales hydrauliques produisent environ 10% de notre électricité. Le courant d'eau est utilisé pour actionner la roue d'une turbine. Celle-ci, à son tour, entraîne un alternateur grâce auquel l'énergie mécanique est transformée en énergie électrique.

Demain : les promesses se tournent vers les océans et les mers. L'utilisation de la force des marées (selon le modèle de la Rance), des vagues ou encore des différences de températures entre le fond et la surface des mers tropicales va se développer dans les années à venir. Par exemple, en Écosse, l'usine Limpet qui utilise l'énergie des vagues vient d'ouvrir. Sa puissance (500 kilowatts) équivaut à celle d'une grosse éolienne.

• L'énergie solaire : elle a directement pour origine l'activité du Soleil. Celui-ci émet un rayonnement électromagnétique dans lequel on trouve des sous-types de rayonnements électromagnétiques (rayons cosmiques, infrarouge, micro-ondes...) qui émettent l'énergie.

1- Utiliser les rayons solaires pour se chauffer : les capteurs solaires thermiques :

Le capteur solaire thermique est un dispositif conçu pour recueillir l'énergie provenant du Soleil et la transmettre à un élément caloporteur (air ou fluide chargé de transporter la chaleur entre deux ou plusieurs sources de température).

2- Utiliser les rayons solaires pour produire de l'électricité : les capteurs solaires à concentration :

L'objectif est d'atteindre une température nettement supérieure à celle obtenue par les capteurs à effet de serre plans (jusqu'à au moins des températures de 400°C). Pour cela, il faut faire converger tous les rayons solaires en un même point.

Cette concentration fait appel aux propriétés optiques des miroirs et des lentilles.

Demain : de nombreuses pistes pour le solaire sont étudiées. En voici 2 exemples :

- La pile à hydrogène (ou combustible) : des chercheurs japonais ont découvert la possibilité de photocatalyser la dissociation de l'eau en oxygène et hydrogène en utilisant le rayonnement solaire. L'hydrogène étant un carburant d'avenir car sa combustion n'apporte aucune pollution (elle régénère de l'eau),

- Les centrales solaires satellisées : la disponibilité de l'énergie solaire serait alors de 24h/24 et l'énergie produite serait transportée sur Terre par faisceaux laser ou micro-ondes.

• L'énergie éolienne : l'activité solaire est la principale cause des phénomènes météorologiques. Ces derniers sont notamment caractérisés par des déplacements de masse d'air à l'intérieur de l'atmosphère. C'est l'énergie mécanique de ces déplacements de masse d'air qui est à la base de l'énergie éolienne. L'énergie éolienne consiste ainsi à utiliser cette énergie mécanique.

L'énergie éolienne a rapidement été exploitée à l'aide de moulins à vent équipés de pales en forme de voie, comme ceux que l'on peut voir aux Pays-Bas. Ces moulins utilisent l'énergie mécanique pour actionner différents équipements. Aujourd'hui, ce sont les éoliennes qui prennent la place des moulins à vent. Ces éoliennes transforment l'énergie mécanique en énergie électrique, soit pour l'injecter dans un réseau de distribution soit pour être utilisé sur place (site isolé de réseau de distribution).

• L'énergie géothermique : le principe consiste à extraire l'énergie géothermique contenue dans le sol pour l'utiliser sous forme de chauffage ou la transformer en électricité. Dans les couches profondes, la chaleur de la Terre est produite par la radioactivité naturelle des roches qui constituent la croûte terrestre : c'est l'énergie nucléaire produite par la désintégration de l'uranium, du thorium et du potassium.

La géothermie est la troisième énergie renouvelable dans le monde après la biomasse et l'hydraulique. Elle connaît cependant une utilisation limitée :

• les gisements s'épuisent lentement,

• les zones favorables ne sont pas dans les régions les plus peuplées ou sont géographiquement mal situées (les îles notamment) pour permettre le transport de l'énergie électrique.

Demain : l'énergie géothermique est une énergie renouvelable paradoxale dans la mesure où une utilisation trop intensive entraîne l'épuisement des sources de chaleur. Une utilisation raisonnée de cette forme d'énergie s'impose.

En résumé, les énergies renouvelables sont une source de sécurité dans les domaines économiques, sociaux et environnementaux, surtout lorsqu'une gamme de sources complémentaires est exploitée (l'éolien fonctionne mieux lorsqu'il n'y a pas de soleil et le solaire produit souvent plus quand il n'y a pas de vent).

On assimile souvent à tort le terme d'énergie renouvelable et celui d'énergie propre. Une énergie propre ne produit pas ou peu de polluant, ou elle produit des polluants qui disparaissent rapidement. Inversement, la collecte et la combustion de la biomasse peut produire des nuisances et des polluants. Cependant, les énergies renouvelables réduisent la production de CO2 à hauteur de l'énergie non renouvelable qu'elles remplacent.