Les énergies renouvelables

+ L'hydraulique
+ Le solaire
+ L'éolien
+ La géothermie
+ La biomasse

L'hydraulique

L'énergie hydraulique est une énergie renouvelable, issue de la force motrice de l'eau. Elle est essentiellement produite dans des centrales hydroélectriques et sert à fabriquer de l'électricité.

• Le principe :
Une centrale hydraulique est composée de 3 parties : le barrage qui retient l'eau, la centrale qui produit l'électricité et les lignes électriques qui évacuent et transportent l'énergie électrique. La quantité d'énergie hydraulique, et donc d'électricité, produite par la centrale dépend du débit de la rivière et de la hauteur de la chute de l'eau.

• Production et utilisation :
Les centrales hydrauliques françaises fournissent près de 8 % de l'électricité du pays, grâce à l'exploitation de 450 barrages.

• Les contraintes :
La construction de nouvelles centrales se heurte à de nombreux obstacles de nature économique, mais aussi d'acceptation sociale; La protection des cours d'eau exclut souvent tout nouvel aménagement. La faible pluviométrie certaines années (2005 en Europe) peut freiner significativement la production hydraulique.

Le solaire

L''énergie solaire comprend 2 filières : la filière photovoltaïque pour produire de l'électricité et la filière thermique pour produire de la chaleur.

• Le principe :
Principe des panneaux photovoltaïques : les rayons lumineux percutent les cellules photovoltaïques constituées de matériau semi-conducteur (en général le silicium). La lumière crée un déplacement d'électron dans le matériau et donc la production d'un courant électrique. L'électricité est alors directement utilisée pour des besoins domestiques, stockée dans des batteries ou injectée sur le réseau électrique de distribution public. Il faut 10m² de panneaux pour obtenir une puissance de 1 kW.
 
Principe des capteurs solaires : Le flux solaire est directement converti en chaleur pour le chauffage de l'eau ou des habitations, par l'intermédiaire de capteurs solaires thermiques.
Le capteur absorbe le rayonnement solaire et le transforme en chaleur transmise à un fluide (eau + antigel ou air) caloporteur. La chaleur ainsi captée est ensuite transférée vers un réservoir de stockage. Il se présente sous forme de caissons de différentes dimensions, ou sous forme d'éléments séparés à intégrer directement dans l'architecture des bâtiments. Ses dimensions peuvent varier de quelques mètres carrés (individuel) à plusieurs centaines de mètres carrés (installations collectives).

• Production et utilisation :
L'électricité produite par le solaire photovoltaïque n'est pour le moment pas compétitive avec l'électricité produite dans les centrales actuelles. De ce fait les seules applications actuelles concernent des sites isolés pour la fourniture de puissances relativement réduites. En France, plus de 10 000 foyers bénéficient de l'électricité photovoltaïque, et plus de 7 000 foyers éloignés du réseau n'ont accès à l'électricité que par le biais de cette technologie.

• Les contraintes :
Le coût d'installation des panneaux et capteurs, leur encombrement et leur rendement relativement limité freinent encore le développement de l'énergie solaire. Dans l'avenir des progrès sont escomptés dans le domaine des cellules photovoltaïques, qui devraient permettre la poursuite de la baisse des coûts.
Par ailleurs, il faut prévoir des systèmes de stockage car l'énergie solaire n'existe plus la nuit. Un large développement de l'utilisation des cellules photovoltaïques demandera donc des progrès dans le domaine du stockage d'électricité pour pallier l'intermittence de la fourniture d'énergie.

L'éolien

L'énergie éolienne est produite grâce à la force exercée par le vent sur les pales d'une hélice. Cette hélice est montée sur un mât de 50 à 110 mètres de haut, et le diamètre du cercle balayé par les 3 pales varie de 40 à 120 mètres.

• Le principe :
Le vent fait tourner les pales, entre 10 et 25 tours par minute. L'énergie mécanique produite est transformée par un générateur en énergie électrique, dont la quantité dépend de la surface balayée.

• La production :
L'éolien représente une technologie relativement mature, produisant de l'électricité dans des conditions proches de la rentabilité. La puissance installée a fortement augmenté au cours de ces dernières années, surtout au sein de l'Union européenne.
L'énergie éolienne alimente aujourd'hui la consommation électrique de 10 millions de personnes en Europe et permet d'éviter la production de 24 millions de tonnes de gaz carbonique par an. L'offshore (en mer) offre des perspectives intéressantes pour le développement de l'éolien malgré des coûts plus élevés, et ce, pour bénéficier de vents plus forts et réguliers, ainsi que pour éviter l'impact visuel et sonore des constructions à terre.

• Les contraintes :
Avant l'installation d'une éolienne ou d'un parc, une étude d'impact de plusieurs années est nécessaire. Pour présenter un intérêt, une éolienne doit être implantée dans un endroit où les vents sont suffisamment puissants (mais pas trop non plus) et réguliers. Comme le solaire, l'énergie éolienne présente l'inconvénient d'être intermittente. Ce qui a pour conséquence soit de limiter sa contribution à une part assez faible, soit de devoir lui adjoindre un système de stockage coûteux. Comme pour d'autres énergies, la proximité des villes est essentielle pour limiter les coûts d'acheminement de l'électricité produite. La modification du paysage liée à l'implantation d'éoliennes fait également débat.

La géothermie

La géothermie utilise la température plus élevée du sous-sol de la Terre pour produire de la chaleur ou de l'électricité.

• Le principe :
La géothermie basse température est la plus facile d'accès : elle représente une énergie d'appoint pour le chauffage des bâtiments, en étant le plus souvent associée à des pompes à chaleur.
Pour produire de l'électricité, on utilise la géothermie à haute énergie, qui exploite des sources hydrothermales très chaudes (en Islande notamment) ou des forages très profonds, dans lesquels on injecte de l'eau sous pression dans la roche. Grâce à la vapeur qui jaillit, on obtient une pression suffisante pour alimenter une turbine et générer de l'électricité.

• Atouts et handicaps :
Parmi les énergies renouvelables, la géothermie présente l'avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent) : c'est donc une source d'énergie quasi-continue.
Les coûts d'investissement sont élevés ; On ne peut pas avoir recours à la géothermie partout; les conditions géologiques doivent s'y prêter.

La biomasse

On appelle "biomasse" l'ensemble de la matière végétale qui constitue une importante réserve d'énergie captée par photosynthèse à partir du soleil. L'utilisation de la biomasse à des fins énergétiques permet de diversifier les sources d'énergie, de gagner en autonomie par rapport aux énergies fossiles et de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Aujourd'hui, pour la production d'énergie, on utilise des produits végétaux "nobles" (betterave, blé, colza, etc.) mais aussi des déchets végétaux (paille) ou animaux (lisiers).

• Biomasse et effet de serre :
La photosynthèse transforme une partie de l'énergie solaire en biomasse végétale tout en absorbant du CO₂ . Lorsque l'on brûle celle-ci, on libère de l'énergie et à nouveau du CO₂ (le bilan total CO₂ est nul).

• Types de biomasse :
On distingue :- la biomasse lignocellulosique : bois, paille, cultures dédiées- la biomasse alcooligène : betterave, blé, maïs, etc.- les oléagineux : colza, soja, tournesol, etc.

• Quelles sont les utilisations de la biomasse ?
La biomasse est très utilisée dans les pays en voie de développement, la plupart du temps en dehors des circuits commerciaux. Elle est essentiellement employée sous la forme traditionnelle de bois pour le chauffage ou la cuisson des aliments. Face aux enjeux liés à la croissance du trafic automobile (réduction des émissions de gaz à effet de serre, raréfaction de la ressource pétrole), la valorisation de la biomasse sous forme de carburants (biocarburants) a un avenir prometteur.

+ Axes de recherche > Carburants diversifiés

+ Colloque Panorama 2007 - "Quel avenir et quelle place pour les biocarburants ?" > télécharger les notes de synthèse

Liens utiles :

>> ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie)
>> EDF - energies nouvelles
>> Prolea : filière française des huiles et protéines végétales