Les 5 familles d'énergies renouvelables

Excellent article de Futura Planète Publié le 27/06/2020 Modifié le 27/08/2020

Le terme énergie renouvelable est employé pour désigner des énergies qui, à l'échelle humaine au moins, sont inépuisables et disponibles en grande quantité. Ainsi il existe cinq grands types d'énergies renouvelables : l'énergie solaire, l'énergie éolienne, l'énergie hydraulique, la biomasse et la géothermie. Leur caractéristique commune est de ne pas produire, en phase d'exploitation, d'émissions polluantes (ou peu), et ainsi d'aider à lutter contre l'effet de serre et le réchauffement climatique.

L’énergie solaire photovoltaïque ou thermique

On appelle énergie solaire, l'énergie que l'on peut tirer du rayonnement du Soleil.

Il faut distinguer l'énergie solaire photovoltaïque de l'énergie solaire thermique. L'énergie solaire photovoltaïque correspond à l'électricité produite par des cellules dites photovoltaïques. Ces cellules reçoivent la lumière du Soleil et sont capables d'en transformer une partie en électricité. La modularité compte pour l'un de leurs avantages. En effet, des panneaux photovoltaïques peuvent être utilisés aussi bien à des fins domestiques qu'à la production d'énergie à grande échelle.

Dans un système à énergie solaire thermique ou thermodynamique, le rayonnement solaire est employé pour chauffer un fluide. De l'eau, par exemple, comme dans certains chauffe-eau domestiques. Lorsqu'un système de concentration -- un jeu de miroirs -- y est ajouté, le Soleil peut chauffer le fluide jusqu'à quelque 1.000 °C et la technologie devient exploitable, par exemple, pour la génération d'électricité.

L'inconvénient de l'énergie solaire est qu'il s'agit d'une énergie intermittente. Elle ne peut -- aujourd'hui en tout cas -- être exploitée que lorsque le Soleil brille.

Voir article JM Jancovici

https://jancovici.com/transition-energetique/renouvelables/pourrait-on-alimenter-la-france-en-electricite-uniquement-avec-du-solaire-ou-de-la-biomasse/

L’air à l’origine de l’énergie éolienne 

Les ancêtres des éoliennes sont les moulins à vent. Les éoliennes produisent de l'énergie -- de l'électricité par exemple, lorsqu'elles sont couplées à un générateur -- à partir du déplacement des masses d’air. Elles exploitent l'énergie cinétique du vent.

Les éoliennes peuvent être installées sur la terre ferme. On parle alors d'éoliennes onshores. Ce sont techniquement les plus simples à imaginer. Même si les espaces qui peuvent leur être réservés pourraient rapidement venir à manquer. Et les plus efficaces pourraient être des éoliennes installées en mer que l'on qualifie d'éoliennes offshore.

Tout comme l'énergie solaire, l'énergie éolienne est une énergie intermittente. Les éoliennes ne produisent que lorsque le vent souffle. En revanche, contrairement aux panneaux solaires, il peut être difficile d'installer une éolienne dans son jardin. La technologie est plutôt réservée aux grandes installations.

[Voir sur la pertinence de l'énergie éolienne en France cet article de JM Jancovici qui fait référence : https://jancovici.com/transition-energetique/renouvelables/pourrait-on-alimenter-la-france-en-electricite-uniquement-avec-de-leolien/ ]

extrait:

"Ce n’est pas une mauvaise manière de produire un peu plus de courant sans CO2, mais ce n’est pas une option ouverte pour l’essentiel des pays plats d’Europe, où un gros apport éolien produira très exactement l’effet constaté en Espagne.

En France, un plan massif d’éolien raccordé au réseau signifiera(it) donc, dans les faits, une augmentation des émissions de gaz à effet de serre (l’Enfer est pavé de bonnes intentions !). Par contre, si un pays fait déjà massivement son électricité de manière thermique, le bénéfice est réel mais… à condition de conserver des centrales thermiques (cas du Danemark et de l’Allemagne par exemple, ceci expliquant peut-être cela), et en acceptant l’idée que le coût complet du kWh éolien est à comparer au seul coût de combustible des centrales non utilisées quand le vent souffle.

Cela étant, nous avons bien quelques centrales thermiques en France, qui pourraient donc être arrêtées un peu plus souvent les jours avec vent, soit 25 à 30% du temps tout au plus, mais là s’arrête le bénéfice. Notre production thermique étant de 30 à 40 TWh, nous pouvons alors viser 10 TWh d’éolien tout au plus si nous ne voulons pas augmenter notre besoin de production de pointe et nos émissions (en 2009 nous sommes à 8, il faut donc décélérer !), et en conséquence 5 GW installés au maximum.

Et nos voisins espagnols auraient économisé bien plus d’émissions s’ils avaient installé, à la place de leurs éoliennes, 10 à 15 GW de nucléaire (et corrélativement 10 GW de gaz en moins), nucléaire qui aurait produit 8000 heures par an pour un coût global bien inférieur par kWh, le gaz n’étant conservé que pour la partie de la pointe que l’hydraulique ne pouvait assurer. Avec cette option (pas d’éolienne, pas de gaz pour l’essentiel de la puissance installée, mais du nucléaire à la place de l’ensemble), ils auraient émis 50 millions de tonnes de CO2 en moins, en ordre de grandeur, soit 10% à 15% des émissions du pays."

L’énergie hydraulique grâce aux courants marins

Le terme d'énergie hydraulique désigne l'énergie qui peut être obtenue par exploitation de l'eau. Une catégorie d'énergies moins soumise aux conditions météorologiques, mais qui reste réservée à une production d'envergure. Dans les énergies hydrauliques, on trouve :

  • Les barrages qui libèrent de grandes quantités d'eau sur des turbines afin de produire de l'électricité.

  • L'énergie marémotrice qui joue sur l'énergie potentielle des marées, une énergie liée aux différences de niveaux d'eau et aux courants que celles-ci induisent.

  • L'énergie hydrolienne qui exploite les courants marins.

  • L'énergie houlomotrice qui compte sur l'énergie cinétique des vagues et de la houle.

  • L'énergie thermique qui peut être tirée -- de manière prudente pour éviter notamment toute perturbation des flux naturels des mers -- de la différence de température entre les eaux profondes et les eaux de surface.

  • L'énergie osmotique qui produit de l'électrique grâce à la différence de pression que génère la différence de salinité entre l'eau de mer et l'eau douce.

L’énergie biomasse issue des matières organiques

La biomasse peut devenir une source de chaleur, d'électricité ou de carburant. Plusieurs techniques peuvent être mises en œuvre pour en tirer son énergie : la combustion, la gazéification, la pyrolyse ou encore la méthanisation par exemple.

L'énergie biomasse peut être produite de manière locale. Mais il faut veiller, dans certains cas, à ce qu'elle n'entre pas en concurrence avec la chaîne alimentaire.

L'énergie biomasse comprend :

  • La source ancestrale qu'est le bois. Il peut produire de la chaleur, de l'électricité ou des biocarburants (hydrolyse de la cellulose en glucose puis fermentation en éthanol).

  • Les biocarburants, liquides ou gazeux, issus de la transformation de végétaux comme le colza ou la betterave (1ère génération), issus de matières cellulosiques (2e génération) ou issus de microorganismes comme des microalgues (3e génération).

Il est à noter que la biomasse ne peut être considérée comme une source d'énergie renouvelable que si sa régénération est supérieure à sa consommation.

Puiser l’énergie du sol, la géothermie

La géothermie est une énergie renouvelable provenant de l'extraction de l'énergie contenue dans le sol. Cette chaleur résulte essentiellement de la désintégration radioactive des atomes fissiles contenus dans les roches. Elle peut être utilisée pour le chauffage, mais aussi pour la production d'électricité. Il s'agit de l'une des seules énergies ne dépendant pas des conditions atmosphériques.

En revanche, elle dépend de la profondeur à laquelle elle est puisée. La géothermie profonde -- quelque 2.500 mètres pour 150 à 250 °C -- permet de produire de l'électricité. La géothermie moyenne -- dans les gisements d'eau notamment de 30 à 150 °C -- alimente les réseaux de chaleur urbains. La géothermie à très basse énergie -- entre 10 et 100 mètres de profondeur et inférieure à 30 °C -- est celle exploitée par les pompes à chaleur.

Notons toutefois que pour que l'énergie géothermique demeure durable, le rythme auquel est puisée cette chaleur ne doit pas dépasser la vitesse à laquelle celle-ci voyage à l'intérieur de la Terre.

Sur le 100% ENr en France, lire :

https://jancovici.com/transition-energetique/renouvelables/100-renouvelable-pour-pas-plus-cher-fastoche/

Et après le scénario RTE (article de 2021): https://www.lemondedelenergie.com/etude-rte-scenario-100-renouvelables-plausible/2021/01/22/