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Sources d’énergie : Les énergies renouvelables 

Chaque année, les rayons du soleil qui atteignent la surface de la Terre représentent une énergie de 3,9 x 1024 joules (ou 1,08 x 109 TWh). Cette quantité d’énergie est presque 10 000 fois supérieure à la demande annuelle d’énergie primaire dans le monde.  

Mais comment alors capter cette énergie pour la rendre utile à nos fins ? Le principal défi de toute société consommatrice d’énergie (électrique ou autre) consiste à transformer une source d’énergie potentielle en énergie utilisable. Dans ce procès de transformation (voir LIEN chaine de valeur de l’énergie) chaque technologie aura ses avantages, ses coûts, et ses défis à relever.  

À l’heure actuelle, le temps est venu pour les sources d’énergies renouvelables de contribuer de manière de plus en plus importante au bouquet énergétique de chaque pays.

Source : Renac

Les centrales de production recourant aux sources dites « d’énergies renouvelables » produisent directement ou indirectement à partir de l’énergie solaire, puisque celle-ci est à l’origine de l’énergie du vent, de la biomasse et aussi du mouvement de l’eau. On peut alors les catégoriser comme suit :  

Utilisation directe du rayonnement solaire : 

  • Les centrales solaires thermiques convertissent l’énergie du soleil en chaleur (eau chaude), qui est ensuite utilisée pour produire de l’électricité ou alimenter des systèmes de chauffage.  
  • Les centrales photovoltaïques transforment l’énergie solaire en électricité grâce à l’effet photovoltaïque. 
  • Les centrales solaires thermodynamiques à concentration (CSP) produisent de l’électricité au moyen de miroirs qui concentrent les rayons du soleil pour chauffer un fluide et générer de la vapeur, laquelle actionne une turbine (créé le mouvement rotatif grâce à la vapeur) reliée à un générateur électrique.  

Utilisation indirecte de l’énergie solaire :  

  • L’eau : les centrales hydrauliques (de tailles variables) produisent de l’électricité en transformant l’énergie cinétique d’un courant d’eau en énergie mécanique par une turbine (mouvement de rotation), puis en énergie électrique par un alternateur (l’alternateur produit du courant en CA).  
  • Le vent est un mouvement d’air provoqué par la différence de températures atmosphériques. Les éoliennes transforment l’énergie cinétique du vent en électricité. La force du vent actionne les pales du rotor qui mettent en mouvement un alternateur qui produit l’électricité.  

Il existe des éoliennes onshore (installée sur terre) et off-shore (installée en mer),  

  • Biomasse : désigne l’énergie chimique contenue dans diverses matières organiques constituent la biomasse, dont :  
    • Bois et charbon de bois : Utilisé pour le chauffage (par combustion). 
    • Biocarburants : Résidus de plantes comme le maïs ou la bagasse issue du sucre de canne pour produire de l’éthanol ou du biodiesel. 
    • Déchets organiques : résidus végétaux, résidus agricoles, les déjections animales et autres effluents d’élevage, bagasse, utilisés pour produire du biogaz via la méthanisation. 

Qui peut être transformée en chaleur ou en électricité grâce à des centrales biomasse ou biogaz, ou encore convertie en carburant (comme le méthane ou le biodiesel) dans des installations de traitement spécifiques. Sont également inclus les déchets ménagers, les boues d’épuration ou les algues, etc. Ils sont renouvelables si leur utilisation est gérée de manière durable.  

Les seules sources d’énergies renouvelables qui ne sont pas liées à l’énergie solaire sont la géothermie et la force motrice des marées. 

  • La géothermie de surface utilise la chaleur naturellement présente dans les couches peu profondes du sol, dans les nappes d’eau souterraines ou dans l’air ambiant, pour produire de l’énergie thermique. Cette énergie est captée et amplifiée grâce à des pompes à chaleur (PAC) pour le chauffage, l’eau chaude ou de la climatisation.  
  • La géothermie profonde va puiser l’énergie thermique stockée dans la croûte terrestre. Elle est exploitable à peu d’endroits dans le monde. Cette énergie peut être utilisée pour le chauffage, le refroidissement ou la production d’électricité, mais son exploitation est couteuse et encore rare. 
  • Les marées sont générées par la rotation de la Terre et les forces gravitationnelles entre la Terre, la Lune et le Soleil. Les deux principales techniques utilisées sont les hydroliennes (une turbine sous-marine qui va convertir l’énergie cinétique des courants marins ou fluviaux en électricité) et les barrages marémoteurs. Le barrage constitué de turbines exploite le mouvement des marées pour entraîner les turbines, productrices d’électricité. 

La définition même des énergies renouvelables (EnR) est que leur source se renouvelle à un rythme plus rapide que leur consommation (le rayonnement solaire continue à exister alors que vous consommez déjà un gâteau qui a été cuit à la chaleur du four produite par l’électricité solaire de votre toit !). Les sources d’énergie renouvelables sont donc abondantes et présentes partout autour de nous, et dans chaque pays.   

Au contraire, les ressources d’énergie fossile (charbon, pétrole et gaz) sont non renouvelables, car elles mettent des centaines de millions d’années à se constituer. De plus, elles ne sont pas inépuisables et leur extraction est accompagnée de problématiques environnementales et rejettent des gaz à effet de serre.  

Types d’énergies renouvelables (Source : Kaltschmitt et al. 2007, page 8)

L’un des avantages des EnR est donc qu’elles sont plus « propres » que les énergies fossiles, car les centrales de production recourent à une énergie (primaire) non polluante et abondante (vent, soleil, résidus végétaux, etc.). Elles ne doivent dans la plupart des cas non plus être soumises à la combustion. Bien sûr, les centrales d’EnR (la fabrication des générateurs, des composants électroniques et le transport des turbines) ne sont pas totalement exemptes d’impact environnemental.