Energie

Énergies renouvelables : définition, exemples, avantages et limites

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Des scientifiques de Stanford affirment que 139 pays pourraient ne fonctionner qu’avec de l’énergie renouvelable (vent, soleil, eau) à l’horizon 2050, créant plus de 24 millions d’emplois. Ces changements pourraient aussi empêcher 4 à 7 millions de décès par la pollution de l’air chaque année. !!!


Le terme « énergie » recouvre des réalités nombreuses et diverses. Si l’on met à part ses utilisations imagées comme « un homme plein d’énergie », l’énergie désigne une capacité à agir quels qu’en soient les modes : mettre en mouvement, chauffer, comprimer, éclairer, sonoriser, transmettre une information, etc. Dans le langage courant, le terme « énergie » est employé en substitution d’« énergie utilisable par l’homme », aussi appelée « énergie libre ». Ainsi quand il est fait référence à la consommation d’énergie, il faut comprendre consommation d’énergie utilisable par l’homme ou encore consommation d’énergie libre. Cette précision est d’autant plus importante que le monde scientifique a démontré que dans un système isolé (comme peut l’être notre univers) l’énergie totale est toujours conservée (premier principe de la thermodynamique), ce qui exclut toute consommation ou déperdition d’énergie. A contrario, l’énergie utilisable par l’homme, qui constitue une sous-partie de l’énergie totale, peut effectivement être consommée. L’histoire de l’homme a été substantiellement marquée par l’évolution des sources d’énergie libre qu’il a su ou pu utiliser. Jusqu’à il y a environ 500 000 ans, la seule énergie libre à la disposition de l’homme était sa propre énergie. En maîtrisant le feu pour chauffer, cuire, éclairer ou travailler les métaux, il a franchi la première marche de son apprentissage énergétique. Sont venues ensuite l’utilisation de l’énergie animale domestiquée, éolienne, hydraulique, thermique à cycles, chimique, électrique, nucléaire, solaire, etc. Chacune de ces étapes a été l’occasion d’une évolution le plus souvent majeure des structures des sociétés humaines. /h6>
Formes d’énergies libres Aujourd’hui l’énergie utilisable par l’homme se présente en de multiples formes. Nonobstant cette diversité, les scientifiques ont réussi à établir des équivalences de telle sorte à pouvoir utiliser les mêmes unités de mesure pour chacune d’elles. Dans la liste qui suivra, il sera fait référence à des formes qui peuvent sous certaines conditions être transposées en d’autres. Par exemple, l’énergie nucléaire peut être transformée en énergie électrique. Dans ces transformations, il y a globalement une dégradation de l’énergie passant d’un stade plus ou moins noble et structuré (énergie chimique, énergie de radiation, etc.) vers un stade final de chaleur, c’est-à-dire de mise en mouvement désordonné de molécules. Ces transformations partiellement irréversibles obéissent entre autres au deuxième principe de la thermodynamique. L’énergie de gravitation Elle naît de l’attraction directe et réciproque entre deux corps massifs. Elle est négligeable pour de petits objets entre eux mais devient majeure à une plus grande échelle. C’est elle qui met en mouvement vers le sol un objet rendu libre ou qui génère le mouvement des planètes autour du soleil. Elle est utilisée par exemple dans des barrages hydrauliques où, en faisant s’écouler de l’eau dans des canalisations, elle permet de mettre en mouvement des turbines. L’énergie cinétique dont l’énergie éolienne Elle naît du mouvement d’un corps massif. C’est elle qui caractérise l’énergie d’une voiture lancée sur la route ou celle du vent. Elle est omniprésente dans ses effets microscopiques car ce sont les énergies cinétiques des molécules et atomes d’un corps qui déterminent son niveau de température. La température est ainsi une mesure indirecte du degré d’agitation des particules. L’énergie cinétique permet de mettre en mouvement les pales des éoliennes qui elles-mêmes actionnent des générateurs d’électricité. L’énergie thermique ou calorique Elle naît de la température d’un corps qui selon les cas peut diffuser de la chaleur pour des cuissons, pour accélérer des réactions chimiques mais aussi pour générer des mouvements. Cette génération de mouvement n’est possible que si la température d’un corps peut être confrontée à la température d’un corps plus froid. Cette loi physique a été précisée dans le deuxième principe de la thermodynamique. L’énergie thermique a eu un rôle essentiel dans la révolution industrielle permettant notamment la production d’acier et la mise en mouvement les locomotives à vapeur. Elle actionne aujourd’hui les turbines et alternateurs générant de l’électricité. La géothermie, chaleur provenant du globe terrestre, est un cas particulier de l‘énergie thermique. L’énergie radiative dont l’énergie solaire Elle naît des rayonnements reçus. Ceux-ci sont, suivant leur longueur d’onde, de natures différentes (ondes radio, lumière visible, rayons Ultra-Violets, rayons X, etc.) mais ont en commun de pouvoir se déplacer même dans le vide et ceci à la vitesse de la lumière. C’est l’énergie radiative qui permet à une ampoule électrique d’éclairer, à un four à micro-ondes de cuire les aliments, à un radar de mesurer une vitesse. Le Soleil est une source importante de radiation reçue sur Terre. Il nous envoie un niveau important d’énergie par petits paquets dits photons, présentant des longueurs d’ondes différentes. C’est cette énergie qui est récupérée directement en électricité dans les centrales photovoltaïques, ou encore en chaleur ultérieurement transformée en électricité dans les centrales thermodynamiques. L’énergie chimique dont les énergies fossiles Elle naît des forces de liaison regroupant des atomes dans une molécule. Dans des réactions chimiques où se reconstituent de nouvelles molécules fréquemment plus stables chimiquement que les molécules initiales, se dégage une quantité de chaleur. C’est elle qui est utilisée dans un accumulateur ou une pile électrique en libérant de l’énergie récupérée en mouvement d’électrons, c’est-à-dire en électricité. C’est elle qui est libérée dans la combustion d’une bûche par exemple dans un foyer. Les énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon) sont une forme particulière d’énergie chimique. L’énergie issue de la biomasse est également d’origine chimique. L’énergie électrique Elle naît du déplacement des électrons dans un conducteur. Sa production est issue de la consommation d’autres formes d’énergie. C’est elle qui actionne les moteurs électriques, fait fonctionner les circuits électroniques intégrés et les différents types d’éclairage. Elle se caractérise par une grande facilité de distribution mais présente une difficulté de stockage. Son domaine d’application ne cesse de croître. L’énergie nucléaire Elle naît de l’utilisation des forces de liaison des protons et des neutrons au sein du noyau des atomes. En transformant par fission des atomes lourds tels que l’uranium 235 ou par fusion des atomes légers tels que les isotopes d’hydrogène, une réaction nucléaire libère de la chaleur, des neutrons, des rayons alpha, beta, gamma… La chaleur de fission est utilisée dans les centrales nucléaires pour actionner les générateurs d’électricité au travers de fluides caloporteurs. La chaleur de fusion sera utilisée de manière expérimentale à grande échelle dans le tokamak d’Iter en vue d’une éventuelle exploitation industrielle à fin du XXIe siècle/début du XXIIe.

Classification En fonction des points de vue et/ou des besoins, les formes d’énergie sont classifiées et quantifiées. Les consommations d’énergie primaire De manière à comptabiliser les consommations d’énergie sans omission ou double comptage, a été créée la notion de consommation d’énergie primaire. Celle-ci prend en compte les consommations d’énergie directement au service des hommes (comme le gaz lorsqu’il est utilisé pour le chauffage central) et les consommations d’énergie indirectement au service des hommes encore appelées consommations intermédiaires qui participent à des processus visant à produire des biens et services utiles à l’homme (comme le gaz lorsqu’il est utilisé dans une réaction chimique). A contrario les consommations d’énergie en vue de produire une autre forme d’énergie libre (comme le gaz utilisé pour produire de l’électricité) ne sont pas comptées dans les consommations primaires. Les énergies renouvelables ou non renouvelables Pour ce qui relève des considérations de développement durable, les sources d’énergie sont fréquemment classées en deux catégories : renouvelable et non renouvelable. Le terme renouvelable n’est d’ailleurs pas à prendre au sens propre, il conviendrait de dire « renouvelable à l’échelle humaine » puisque le soleil qui en est le moteur essentiel direct ou indirect a une durée de vie limitée. Dans la première figurent les énergies solaires (énergies radiatives), les énergies éoliennes (énergies cinétiques), la biomasse (énergies chimiques), les énergies hydrauliques (énergies cinétiques). Dans la seconde, les énergies fossiles (énergies chimiques) et nucléaires sont répertoriées. Au sens strict, les énergies fossile et nucléaire pourraient être aussi considérées comme renouvelables mais sur des périodes trop longues pour être prises en compte à l’échelle humaine. L’émission de CO2 Lorsqu’il s’agit de traiter la problématique des gaz à effet de serre, les sources d’énergie sont classées en deux catégories. Dans la première, celles ne générant pas de CO2 dans leur utilisation. Y figurent les énergies éolienne, solaire, hydraulique et nucléaire. Dans la seconde, les autres. Cette différenciation mérite cependant d’être analysée avec plus de finesse. Certaines générations de panneaux photovoltaïques peuvent émettre par leur fabrication, leur acheminement et leur installation, une quantité de CO2 du même ordre de grandeur que ce qu’ils font économiser dans leur utilisation ultérieure.
Unités de mesure et chiffres clés Le système international a choisi, comme unité pour l’énergie, le joule du nom d’un physicien anglais du XIXe, James Prescott Joule. Le joule est cohérent avec des unités plus usitées que sont le kilogramme, le mètre et la seconde. Cependant, cette unité s’avère trop importante pour des raisons pratiques lorsqu’il s’agit d’étudier le mouvement d’un électron par exemple ou trop faible lorsqu’il s’agit de mesurer la consommation d’énergie d’un foyer et a fortiori la production d’énergie d’une tranche de centrale nucléaire. C’est ainsi que de nombreuses autres unités sont utilisées, de l’électron volt au kilowattheure vers le térawattheure, ou encore les tonnes d’équivalent pétrole.
Futur L’histoire de l’homme a été substantiellement marquée par les énergies libres auxquelles il pouvait avoir accès. Aujourd’hui, l’énergie est un facteur systématique et incontournable des activités humaines. Le futur s’inscrira probablement dans la même problématique. L’accroissement de la population de la planète, l’augmentation du niveau de vie des habitants des pays émergents, le caractère fini et donc limité des réserves d’énergies fossiles contribueront à augmenter et tendre les besoins d’énergie libre. Face à cela, les réponses devront être trouvées dans une utilisation plus efficace de l’énergie, dans un surcroît d’utilisation des énergies renouvelables et nucléaires. La vitesse respective d’évolution de ces facteurs antagonistes créera les conditions d’un développement harmonieux de l’économie mondiale ou au contraire une crise d’approvisionnement mondiale aux conséquences potentiellement tragiques.

LES ENERGIES RENOUVELABLES : Une énergie est dite renouvelable lorsqu’elle provient de sources que la nature renouvelle en permanence, par opposition à une énergie non renouvelable dont les stocks s’épuisent.

Les énergies renouvelables proviennent de 2 grandes sources naturelles : le Soleil (à l’origine du cycle de l’eau, des marées, du vent et de la croissance des végétaux) et la Terre (qui dégage de la chaleur). Surnommées « énergies propres » ou « énergies vertes », leur exploitation engendre très peu de déchets et d’émissions polluantes mais leur pouvoir énergétique est beaucoup plus faible que celui des énergies non renouvelables. De 2000 mètres d’altitude à 2000 mètres sous terre, découvrez quelques-unes des énergies renouvelables. Les énergies renouvelables, qu’est-ce que c’est ? Quelle est la liste des EnR ? Quels sont les avantages et inconvénients ? Quel impact des énergies renouvelables en termes d’emploi et de nouveaux métiers ? Où en sont les EnR au niveau mondial ? Les énergies renouvelables (ou EnR) désignent un ensemble de moyens de produire de l’énergie à partir de sources ou de ressources théoriquement illimitées, disponibles sans limite de temps ou reconstituables plus rapidement qu’elles ne sont consommées. On parle généralement des énergies renouvelables par opposition aux énergies tirées des combustibles fossiles dont les stocks sont limités et non renouvelables à l’échelle du temps humain : charbon, pétrole, gaz naturel… Au contraire, les énergies renouvelables sont produites à partir de sources comme les rayons du soleil, ou le vent, qui sont théoriquement illimitées à l’échelle humaine. Les énergies renouvelables sont également désignées par les termes « énergies vertes » ou « énergies propres ». Le faible impact environnemental de leur exploitation en fait un élément majeur des stratégies RSE des entreprises en matière de développement durable. Dans le monde entier, les engagements fleurissent à l’échelle des villes, des régions et des pays pour se diriger vers des économies fonctionnant essentiellement à partir d’énergies renouvelables. Pour le seul État de New York, quatre projets de loi concurrents visent entre 50 et 100 % de renouvelables d’ici à 2040, voire plus tôt.

Quelles sont les énergies renouvelables : classement et liste des EnR
Il existe plusieurs types d’énergies renouvelables, produites à partir de sources différentes. Énergie solaire Ce type d’énergie renouvelable est issu directement de la captation du rayonnement solaire. On utilise des capteurs spécifiques afin d’absorber l’énergie des rayons du solaire et de la rediffuser selon deux principaux modes de fonctionnement : • Solaire photovoltaïque (panneaux solaires photovoltaïques) : l’énergie solaire est captée en vue de la production d’électricité. • Solaire thermique (chauffe-eau solaire, chauffage, panneaux solaires thermiques) : la chaleur des rayons solaire est captée est rediffusée, et plus rarement sert à produire de l’électricité. Énergie éolienne Dans le cas de l’énergie éolienne, l’énergie cinétique du vent entraîne un générateur qui produit de l’électricité. Il existe plusieurs types d’énergies renouvelables éoliennes : les éoliennes terrestres, les éoliennes off-shore, les éoliennes flottantes… Mais le principe reste globalement le même pour tous ces types d’énergies renouvelables. Énergie hydraulique L’énergie cinétique de l’eau (fleuves et rivières, barrages, courants marins, marées) actionne des turbines génératrices d’électricité. Les énergies marines font partie des énergies hydrauliques. Plus plus d’informations voir nos articles : • Les énergies marines : qu’est-ce que c’est ? • 5 projets d’énergies marines prometteurs • L’énergie hydrolienne : exemple de l’hydrolienne DCNS Biomasse L’énergie est issue de la combustion de matériaux dont l’origine est biologique (ressources naturelles, cultures ou déchets organiques). On en distingue trois catégories principales : • Le bois • Le biogaz • Les biocarburants Géothermie L’énergie est issue de la chaleur émise par la Terre et stockée dans le sous-sol. Selon la ressource et la technologie mise en œuvre, les calories sont exploitées directement ou converties en électricité. Avantages et inconvénients des énergies renouvelables Les énergies renouvelables et les émissions de CO2 L’exploitation des énergies renouvelables génère théoriquement peu de polluants : notamment, l’électricité d’origine renouvelable émet très peu de CO2 notamment lorsqu’on la compare aux énergies fossiles comme le charbon. Pour cette raison, les EnR sont notamment un vecteur privilégié de la lutte contre le réchauffement climatique. Elles sont aussi considérées comme un facteur de résilience car elles permettent des productions décarbonnées et décentralisées. Pour mesurer les émissions de CO2 des énergies renouvelables, on utilise l’outil d’ACV (Analyse de Cycle de Vie) qui permet de connaître les émissions de CO2 par kWh d’électricité produite, en intégrant les émissions de CO2 issues de la fabrication des infrastructures, de l’extraction des ressources et de la fin de vie. D’après le rapport du GIEC (Groupe Intergouvernemental d’Étude du Climat), les énergies renouvelables bénéficient d’ACV favorables par rapport à beaucoup d’énergies. Voici la liste des énergies en fonction de leurs émissions de CO2 d’après le rapport du GIEC, Annexe 3 (de la moins polluante à la plus polluante, en valeurs médianes) : • Éolien terrestre : 11 gCO2eq/kWh • Nucléaire : 12 gCO2eq/kWh • Hydroélectricité : 24 gCO2eq/kWh • Solaire thermodynamique : 27 gCO2eq/kWh • Géothermique 38 gCO2eq/kWh • Solaire photovoltaïque : 41-48 gCO2eq/kWh • Biomasse : 230 gCO2eq/kWh • Gaz naturel : 490 gCO2eq/kWh • Charbon : 820 gCO2eq/kWh Toutefois, ces calculs n’intègrent pas les émissions de CO2 liées à l’infrastructure électrique, notamment le stockage. Énergies renouvelables, efficacité énergétique, intermittence et stockage En effet, les énergies renouvelables sont parfois critiquées pour leur plus faible efficacité énergétique par rapport aux énergies fossiles. Les coûts de production sont également souvent considérés comme plus élevés à court terme. Mais surtout, elles sont caractérisées par une disponibilité plus aléatoire : par exemple, le solaire et l’éolien ne produisent pas en permanence de l’électricité. On appelle ce phénomène l’intermittence : une éolienne ne produit que par intermittence, quand il y a du vent. De ce fait, pour être utilisables à grande échelle, les énergies renouvelables intermittentes doivent être accompagnées d’une infrastructure de stockage d’électricité. Autrement dit, il faut être capable de stocker l’énergie que l’on produit en surplus pendant les périodes propices (quand il y a beaucoup de soleil et de vent) afin de la redistribuer pendant les périodes creuses, où la production est basse. Cela implique donc de construire des batteries ou des systèmes de stockage complexes qui nécessitent de nombreuses ressources naturelles et augmentent la pollution liée aux énergies renouvelables. Énergies renouvelables, métaux et terres rares Les énergies renouvelables sont aussi parfois critiquées parce qu’outre les émissions de CO2 qu’elles permettent d’éviter, elles sont caractérisées par un certain nombre de coûts environnementaux plus ou moins cachés ou indirects. Ainsi, les éoliennes ou les panneaux solaires dépendent de grandes quantités de ressources finies pour être construites. C’est notamment le cas de certains métaux ou matériaux rares, dont les réserves ne sont pas infinies. Le journaliste Guillaume Pitron a ainsi publié en 2018 un livre dénonçant “la face cachée de la transition énergétique”, en enquêtant notamment sur les impacts environnementaux de la production d’infrastructures de production d’EnR (La guerre des métaux rares – La face cachée de la Transition énergétique aux éditions des Liens qui Libèrent). Pour plus d’informations, voir notre article : Énergies renouvelables : avantages, inconvénients, enjeux Le développement des EnR : emploi et métiers La progression inéluctable des EnR, favorisée par les enjeux climatiques et l’évolution des réglementations, offre des opportunités majeures et durables en termes de création d’emploi et de nouveaux métiers (recherche, ingénierie, fabrication, installation, entretien, exploitation…). Les énergies renouvelables dans le monde En 2014, les EnR couvraient 19,2 % de la consommation d’énergie mondiale. La part des énergies renouvelables en 2015 a marqué une forte croissance pour la production d’électricité (23,7 %). Cet essor s’appuie principalement sur l’éolien et le solaire photovoltaïque (75 % de la progression globale). Les énergies renouvelables en France En France en 2017, les énergies renouvelables couvrent 18,4 % de l’électricité consommée. La première source d’énergies renouvelables en France reste l’hydroélectricité qui représente 10.1% de l’électricité consommée, suivi par l’éolien (5%), le solaire (2%) et la biomasse (1.5%). Selon la loi de transition énergétique votée en 2015, la France doit porter la part des énergies renouvelables à 23 % de la consommation finale brute d’énergie en 2020 et à 32 % de la consommation finale brute d’énergie en 2030. Fournies par le soleil, le vent, la chaleur de la terre, les chutes d’eau, les marées ou encore la croissance des végétaux, les énergies renouvelables n’engendrent pas ou peu de déchets ou d’émissions polluantes. Elles participent à la lutte contre l’effet de serre et les rejets de CO2 dans l’atmosphère, facilitent la gestion raisonnée des ressources locales, génèrent des emplois. Le solaire (solaire photovoltaïque, solaire thermique), l’hydroélectricité, l’éolien, la biomasse, la géothermie sont des énergies flux inépuisables par rapport aux « énergies stock » tirées des gisements de combustibles fossiles en voie de raréfaction : pétrole, charbon, lignite, gaz naturel.