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Les énergies renouvelables

L'augmentation continue du prix des énergies fossiles associée à la question du réchauffement climatique favorisent la croissance des énergies renouvelables.

En 2010, les énergies renouvelables représentaient 12,4 % dans la consommation brute d'énergie finale. Elles représentaient également 19,8 % de la production mondiale d'électricité. Rappelons que l'Europe a fixé l'objectif de 20 % d'énergies renouvelables dans la consommation d'énergie d'ici à 2020. Une trajectoire possible de réalisation étant donné le taux de croissance annuelle de 8 % (6 % en France) constatée entre 2009 et 2010.

Cette dynamique encore émergente nécessite, pour perdurer, des politiques ambitieuses avec des mesures de soutien qui, d'une part encouragent la baisse de la consommation d'énergie finale et, d'autre part accroissent la production d'énergies renouvelables.

image d'illustration : oiseaux

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

L'hydraulique
Barrage 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 peut freiner significativement la production hydraulique.

 

Le solaire
Cellules photovoltaïques

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 10m 2 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.

 

Le photovoltaïque

  • Les 3 premiers producteurs européens (Allemagne, Espagne, Italie) représentent 88,9 % de la production européenne
  • La production allemande représente 2 % de la consommation nationale d'électricité
  • Plus des ¾ de la puissance photovoltaïque installée se situent en Europe

 

Le solaire thermique

  • Les parcs européens les plus importants sont situés en Allemagne, en Autriche et en Grèce
  • Le marché du solaire thermique a chuté en Europe en 2010

L'éolien
Éoliennes

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.

 L'éolien terrestre/en mer  :
 L'éolien s'est d'abord développé à terre mais le marché de l'éolien terrestre, en Europe, montre des signes d'essoufflement. L'éolien offshore offre, quant à lui, des perspectives de développement intéressantes. Jusqu'à 50 mètres de profondeur, les techniques sont similaires à l'éolien terrestre avec des structures fixes. Au-delà de 50 mètres, de nouveaux concepts de structures flottantes sont aujourd'hui à l'étude.

 

L'éolien en chiffres :

  • Entre 2009 et 2010, la production européenne d'électricité éolienne a crû de 12 %
  • Capacités de production : l'Allemagne au premier rang européen
  • Production d'électricité éolienne : 14,7 % de la production électrique espagnole
  • La France, 3 e puissance éolienne européenne derrière l'Allemagne et l'Espagne

 

La géothermie
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.

 

Focus sur... les pompes à chaleur géothermiques

Les pompes à chaleur géothermiques (PACg) permettent d'exploiter les ressources géothermiques de faible profondeur. L'Europe compte plus d'un million d'unités installées. Leader européen, la Suède est suivie par l'Allemagne et la France.

 

 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
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 CO 2. Lorsque l'on brûle celle-ci, on libère de l'énergie et à nouveau du CO 2 (le bilan total CO 2 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.

 

Focus sur... le biogaz

La méthanisation est un processus naturel qui permet la production de biogaz, un gaz riche en méthane, à partir d'éléments organiques d'origine animale ou végétale.

  • 3 grands gisements de production : les décharges, les stations d'épuration des eaux usées, les unités de méthanisation conçues spécifiquement pour la valorisation énergétique (déchets agricoles, agroalimentaires, ménagers)
  • 3 modes de valorisation : production d'électricité, production de chaleur, injection dans le réseau de gaz naturel

En 2010, la production d'énergie à partir de biogaz a augmenté de 31 %, ce qui est dû essentiellement à la croissance de la production allemande.

 

+ Axes de recherche > Energies nouvelles

     

Liens utiles :

>> ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie)
>> EDF Energies Nouvelles
>> Connaissance des énergies   
>> Prolea : filière française des huiles et protéines végétales

Liste de liens externes

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Chiffres clés

22 %
c'est la part que pourrait représenter l'éolien dans la production électrique nationale en 2030, selon l'Ademe.

52 %
de la population mondiale utilise exclusivement la biomasse comme source d'énergie pour les usages de chauffage et cuisson.

2 à 20 %
seulement du volume des arbres sur pied sont transformés en objets finis en bois.
Une partie importante des co-produits est reprise par l'industrie de la trituration (billons/rondins, produits connexes) ou valorisée comme combustible (bois, bûches, écorces, sciures, etc.)

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