Energies renouvelables

Energies renouvelables

L’électricité et le gaz naturel est dite renouvelable ou verte lorsque son mode de production ne nuit pasà l’environnement et utilise des sources d’énergies renouvelables et donc pas limité en stock.
L’électricité verte est produite à partir des sources renouvelables comme le vent (éoliennes), le soleil (panneaux photovoltaïques), de l’eau (barrages hydrauliques), à partir de la biomasse (matière végétale cultivé) ou par géothermie. La qualité de l’électricité renouvelable est la même que le non renouvelable.

Une fois dans le réseau électrique, l’électricité renouvelable se mélange à l’électricité ‘grise’ issue de sources fossiles ou nucléaire. L’électricité que vous utilisez chez vous est donc un mélange de ces différents origines d’électricité. Quand vous choisissez d’être fournis en électricité verte, vous contribuez à rendre le mélange de plus en plus vert.

Bien entendu, la meilleure façon de protéger notre climat est la réduction de la consommationd’électricité et de gaz.

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Source d’énergies renouvelables

L’énergie éolienne

L’énergie éolienne

eolienne

Cette énergie verte est promise à un bel avenir au vu de son caractère inépuisable; capter un millième de l’énergie éolienne disponible sur terre permettrait théoriquement de subvenir à la totalité des besoins mondiaux en électricité. Cependant le vent n’étant jamais constant, il faut mélanger la production d’électricité éolienne avec d’autres moyens.
Le vent permet de produire de l’électricité sans impact négatif sur l’environnement et avec 0 émission de CO2. En revanche les parcs éoliens posent parfois des problèmes de surface au sol, de nuisances sonores et visuelles.

La France bénéficie du deuxième gisement éolien d’Europe et de trois régimes de vent différents favorables à une production régulière. Dans la Grenelle de l’Environnement la France s’est fixé l’objectif d’installer 25 000 M W en 2020. L’éolien représentera alors 10 % de notre consommation électrique.

Aujourd’hui la puissance totale installée en service est de 5 074 MW (ADEME, 01/09/2010) soit 1,6% de la consommation française totale et les émissions de CO2 ainsi évitées sont 2,31 millions de tonnes.

Le vent est le déplacement d’énormes masses d’air provoqué par le rayonnement solaire sur la surface de notre planète. Une éolienne est une machine permettant de convertir l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Cette énergie mécanique a été utilisée au cours des âges pour pomper l’eau ou moudre le grain. Les premiers moulins à tour datent du XVème siècle et sont construits en Hollande pour assécher les terres.

Ci-dessous un video expliquant le fonctionnement d’énergie éolienne:

L’énergie solaire

L’énergie solaire

solaire

L’énergie solaire est une source renouvelable, non polluante et abondante. Cette énergie diffuse 8000fois la quantité d’énergie que l’humanité consomme actuellement sur toute la planète. C’est de l’énergiedégagée par le soleil grâce à son rayonnement, directement à travers l’atmosphère.

La Commission Européenne pour les Energies Renouvelables prévoit qu’en 2020 l’énergie solaire devrait constituer 20 % des énergies renouvelables. En France ce pourcentage était en dessous de 1% en 2008.

Avantages et désavantages de l’énergie solaire

Le soleil est une source inépuisable d’énergie, sans pollution, et suffisante pour tout notre besoin en énergie. En revanche son coût reste encore élevé par rapport aux sources fossiles ou nucléaire.

L’usage de capteurs thermiques permet de produire de l’eau chaude sanitaire et de chauffage à faible coût. Une fois l’installation réalisée, l’entretien est très peu coûteux et permet de faire des économies substantielles de combustible fossile ou d’électricité.

L’utilisation d’énergie solaire se justifie aussi facilement pour des appareils isolés (balises marines…) etdans des zones isolées ou peu peuplées à cause des coûts de transport des combustibles fossiles ou d’un raccordement au réseau électrique.

Les techniques pour les centrales solaires ne sont pas encore matures pour une généralisation économique. Cependant il est considéré imprudent d’attendre les phénomènes négatifs liés aux sources fossiles car le jour ou ils se manifesteront, il sera trop tard pour réagir. Cela explique un soutien de la part des états pour le solaire qui a un grand potentiel de réduction de prix, passant notamment par une augmentation de la production de matériel pour l’électricité solaire.

Sur le long terme l’énergie solaire sera incontournable car les ressources de charbon, de gaz naturel et de pétrole s’épuisent. D’ici là les prix des sources fossiles augmenteront et leurs effets polluants continuent. Les avantages de l’énergie solaire aujourd’hui dépendent alors de notre budget et l’urgence que nous accordons à l’environnement. Les avantages dépendent aussi du type d’utilisation.

Comment utiliser l’énergie solaire ?

Nous utilisons l’énergie solaire pour la transformer en d’autres formes d’énergie comme l’énergiethermique (chaleur), thermodynamique (électricité), photovoltaïque (électricité) et aussi biomasse. L’utilisation la plus ancienne et la plus importante aujourd’hui est l’énergie solaire passive. C’est l’utilisation directe des rayons de soleil pour chauffer et éclairer nos espaces de vie. L’exposition des bâtiments, leurs façades, toitures et bayes vitrés sont conçu pour profiter de l’énergie solaire.

L’énergie thermique

L’énergie solaire thermique consiste à utiliser la chaleur du rayonnement solaire. Ce rayonnement se décline de différentes façons :
en usage direct de la chaleur : chauffe-eau et chauffages solaires, cuisinières et sécheuses solaires ;
en usage indirect, la chaleur servant pour un autre usage : rafraichissement solaire, centrales solaires thermodynamiques dont on parle dans la paragraphe suivante.

L’énergie thermodynamique

Une centrale solaire thermique (ou thermodynamique) est une centrale qui concentre les rayons du soleil à l’aide de miroirs afin produire de la chaleur pour générer de l’électricité sur le même principe qu’une centrale électrique classique.

La source de chaleur permet de produire de la vapeur à haute pression qui est ensuite turbinée et transformé en électricité par un générateur. L’Espagne possède depuis 2009 la plus puissante centrale solaire thermique d’Europe ‘Andasol’ d’une puissance de 100 MW. Quelque 400 000 miroirs, soit une superficie un peu plus que 1 km carré, recueillent l’énergie du soleil et approvisionne en électricité 45 00 foyers.

L’énergie photovoltaïque

L’énergie solaire photovoltaïque est l’électricité produite par la transformation en électricité d’une partie du rayonnement solaire avec une cellule photovoltaïque.

Plusieurs cellules sont reliées entre elles sur un panneau solaire. Plusieurs panneaux sont regroupés pour former une installation solaire chez un particulier ou dans une centrale solaire photovoltaïque. L’installation solaire peut alimenter un besoin sur place (en association avec un moyen de stockage) ou être injectée dans un réseau de distribution électrique (le stockage n’étant alors pas nécessaire).

L’utilisation d’énergie photovoltaïque se justifie souvent dans les situations où il est très coûteux de transporter des combustibles (fossiles), des batteries ou de procéder à un raccordement au réseau électrique.

C’est le cas pour des appareils isolés (balises marines, horodateurs, signalisations trafics), ou dans des zones isolées ou peu peuplées. En France, l’électrification de nombreux refuges en montagne et de villages isolés en Guyane a été réalisée par un champ solaire photovoltaïque. Pour les mêmes raisons c’est pratique et économique de faire fonctionner des petits appareils électriques (isolés ou portables) à l’énergie solaire comme des GPS, ventilateurs, ordinateurs, lampes de jardin, pompes hydrauliques, chargeurs de batteries… Il existe même des voitures électriques, qui peuvent être rechargés avec une production individuelle (dans les bonnes conditions climatiques).

Le soleil comme source d’électricité à grande échelle

Dans le monde, des projets de centrales électriques voient le jour presque partout. En France il y a de plus en plus d’exemples de centrales ou parcs solaires à l’échelle de pouvoir approvisionner en électricité des communes entières.

Le potentiel de l’énergie solaire est immense: « 5 % de la surface des déserts permettrait de produire toute l’électricité de la planète » affirment Patrick Jourde et Jean-Claude Muller, chercheurs au Commissariat de l’énergie atomique (CEA) et au CNRS. La centrale photovoltaïque la plus puissante au monde (350 000 panneaux solaires sur 114 ha) est en cours de construction au Portugal.

Ce type de production est typiquement raccordé au réseau de distribution d’électricité et peut ainsi être consommée immédiatement sans qu’il y ait besoin de dispositif de stockage (batteries). On se trouve alors en présence d’une centrale électrique dont la fonction est comparable à celle d’une centrale électrique classique (nucléaire ou à combustible fossile). La production d’une centrale photovoltaïque dépend de l’intensité du soleil et les nuages et varie en fonction de l’heure du jour et de la saison. La localisation d’une centrale joue alors un rôle sur la capacité de production.

Produire votre propre électricité photovoltaïque

Les panneaux photovoltaïques sur le toit d’un bâtiment convertissent la lumière du soleil en électricité. En France et dans d’autres pays, grâce aux aides fiscales de l’État, les particuliers sont de plus en plus nombreux à s’en équiper. En France le producteur a le choix entre l’autoconsommation et la vente de l’intégralité de sa production à EDF, tenue depuis 2002 de racheter l’électricité d’origine renouvelable produite par les particuliers ou les collectivités.

Ci-dessous un video expliquant le fonctionnement de l’énergie solaire:

(source: youtube.com)

Devis photovoltaïque  

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L’énergie hydroélectrique

L’énergie hydroélectrique

hydroelectriqueL’énergie hydraulique est une source d’énergie renouvelable et non polluante que l’on peut facilement convertir en électricité, l’énergie hydroélectrique. 80% de l’énergie renouvelable en France est del’hydroélectricité. C’est la source d’énergie renouvelable le moins cher et il peut concurrencer avec les sources fossiles.

L’énergie est fournie par la force de l’eau que ce soit une chute d’eau, un cours d’eau ou marée. Le mouvement de l’eau est transformée en énergie mécanique par une turbine hydraulique, puis en énergie électrique par un générateur. Ce type de générateur est à comparer avec une dynamo de vélo.

Avantages et désavantages de l’hydroélectricité

L’énergie hydraulique est une source renouvelable et non polluante qui permet de produire de l’électricité. Cependant les impacts environnementaux peuvent être importants. Ces impacts varient avec le type et la taille de la structure mise en place : ils sont faibles s’il s’agit d’exploiter les chutes d’eau naturelles, les courants marins, les vagues, mais ils deviennent très importants s’il s’agit de construire des barrages et des retenues d’eau artificielles. Les barrages peuvent aussi avoir des conséquences sociales si par exemple il s’agit de la submersion d’une vallée (zone de vie).

Comment utiliser l’énergie hydraulique

Consommation de pointe

L’énergie hydroélectrique est en principe stockable, elle peut donc être utilisée en heure de pointe, c’est-à-dire quand la demande est la plus forte sur le réseau public de distribution électrique.

En revanche, la production d’hydroélectricité est limitée par la réserve d’eau disponible, ce qui dépend du climat et des pompages réalisés en amont de la retenue pour l’eau sanitaire et l’irrigation.

Les centrales-lacs correspondent aux ouvrages présentant les réservoirs les plus importants. Ceux-ci permettent un stockage saisonnier de l’eau, et une modulation de la production pour passer les pics de charge de consommation électrique : l’été pour les pays où la pointe de consommation est déterminée par la climatisation, l’hiver pour ceux où elle est déterminée par le chauffage.

Les centrales au fil de l’eau ont comme seul moyen de modulation des écluses en amont qui peuvent stocker en général maximum 2 heures de vidage.

Les stations de transfert d’énergie par pompage (S-T-E-P)

Les centrales du type S-T-E-P aussi connues sous l’appellation centrales hydrauliques à réserve pompée comportent un mode pompage permettant de stocker l’énergie produite par d’autres types de centrales lorsque la consommation est basse. Un dispositif artificiel qui utilise l’électricité d’une autre centrale, permet de pomper l’eau d’un bassin inférieur vers un bassin supérieur. Par exemple s’il existe des variations récurrentes importantes de la demande (entre été et hiver, jour ou nuit…), des productions “fatales”, qui seraient sinon perdues (énergie éolienne) ou des productions d’énergie en base faiblement modulables (hydraulique de fil de l’eau, nucléaire).

Ce type de centrale présente un intérêt économique lorsque les coûts marginaux de production varient significativement sur une période de temps donnée (le jour, la semaine, la saison, l’année…). Elles permettent en effet de stocker de l’énergie gravitaire, dans les périodes où ces coûts sont bas, pour en disposer dans les périodes où ces coûts sont élevés.

Où se trouve l’énergie hydraulique?

Il existe 3 formes principales de production d’énergie hydroélectrique : 

En montagne

Dans les zones montagneuses, l’eau descend rapidement grâce au dénivellement important. Pour s’assurer de l’approvisionnement de l’eau en temps de sécheresse, on utilise des lacs ou bien on construit des barrages. La quantité d’énergie extraite de l’eau dépend du volume d’eau et de la hauteur du chute.

Sur une rivière

Dans les rivières, des centrales ‘au fil de l’eau’, principalement installées dans des zones de plaines, utilisent le débit du fleuve tel qu’il se présente, sans capacité significative de modulation par stockage. Elles fournissent une énergie très peu coûteuse. Elles sont typiques des aménagements réalisés sur les fleuves importants comme le Rhône et le Rhin.

En mer

Une usine marémotrice est une centrale hydroélectrique qui utilise l’énergie de la mer pour produire de l’électricité. Les trois types d’énergies marines sont les vagues ou la houle, la marée et les courants marins. La force de la mer et l’hostilité du milieu marin aux installations mécaniques et électriques présentent des vraies difficultés. Néanmoins il existe de nombreux projets dans plusieurs pays qui ont réussi à mettre au point des installations pour utiliser l’énergie de la mer.

ci-dessous un video expliquant le fonctionnement de l’énergie hydroélectrique

(source: youtube.com)

L’énergie de biomasse

L’énergie de biomasse

biomasse

La biomasse (ensemble de la matière végétale) est une véritable source d’énergie renouvelable qu’onpeut utiliser pour produire du biogaz (gaz vert) ou de l’électricité verte. Dans une installation de bio-méthanisation, une combinaison de fumier et d’autres produits agricoles comme le maïs et l’herbe esttransformée en méthane, le biogaz. Ce gaz peut être injecté dans le réseau de gaz pour remplacer le gaz naturel qui libère beaucoup plus de CO2.

La transformation de la biomasse est considérée comme neutre pour l’environnement car le dioxydede carbone (CO2) rejeté dans l’atmosphère est équivalent à la quantité absorbée lors de la croissancedes végétaux. C’est un énorme avantage par rapport à l’énergie fossile qui elle a mis des milliersd’années à se constituer dans la couche terrestre et qui une fois extraite dégage une incroyable quantitéde CO2 dans l’atmosphère.

L’énergie dans la biomasse captée à partir du soleil peut être extrait grâce à 3 procédés : en brûlant labiomasse (combustion), en la faisant pourrir (c’est la méthanisation du biogaz) ou en la transformantchimiquement (production de biocarburant à partir de colza ou betteraves).

Avantages et désavantages de la biomasse

C’est une source renouvelable et peu polluante. Les émissions de CO2 sont neutre par rapport au gaznaturel. La biomasse utilise les déchets de la cultivation agricole. C’est un bon alternatif renouvelable augaz naturel.

La production de biogaz reste relativement cher. La cultivation spécifique pour la biomasse peutmenacer la culture alimentaire ou des forêts.

Gaz vert

La combustion de gaz naturel pour cuisiner et chauffer l’eau (pour le bain et le chauffage) libère doncbeaucoup de CO2, un gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique. Pour réduire les effets climatiques de la consommation de gaz naturel il y deux solutions:

Le biogaz

La compensation des émissions de CO2

Biogaz

Dans une installation de bio-méthanisation la biomasse permet de produire du gaz vert. La biomasse est une combinaison de fumier et d’autres produits agricoles comme le maïs et l’herbe qui sont transformés en méthane, le biogaz. Ce gaz totalement renouvelable possède les mêmes qualités que le gaz naturel et peut être injecté dans son réseau de distribution. Le gaz renouvelable se mélange au gaz ‘gris’ (gaz naturel) et c’est le gaz que vous utilisez chez vous.  Quand vous choisissez d’être fournis en gaz vert, vous contribuez à rendre le mélange de plus en plus vert.

Compensation des émissions de CO

Nous pouvons compenser les émissions de CO2 par la reforestation et par des projets d’énergies renouvelables.

Les arbres absorbent le dioxyde de carbone (CO²) présent dans l’atmosphère, le stockent et ils rejettent de l’oxygène par le processus de photo synthèse. La préservation des forêts et la reforestation contribuent à maintenir l’équilibre nécessaire à notre atmosphère.

L’investissement dans des projets d’énergies renouvelables qui visent à diminuer l’émission de CO² est une autre façon de compenser l’utilisation de gaz. Dans cette mécanique, on achète des crédits carbones comme par exemple les C.E.R. (certified emission reduction), certifiés dans le cadre du protocole de Kyoto et délivrés par les Nations Unies.

Bien entendu, la meilleure façon de protéger notre climat est la réduction de la consommation de gaz naturel.

Electricité verte

La méthanisation d’un mètre-cube de biomasse produit environ 200m3 de biogaz. Ce biogaz peut aussi être transformé en électricité renouvelable par un générateur. Un générateur normal a une puissance de 230kW. Une telle installation peut produire environ 2 million de kWh par an, suffisamment pour alimenter 600 foyers.

ci-dessous un video qui explique le fonctionnement de l’énergie biomasse:

(source: youtube.com)

L’énergie géothermique

L’énergie géothermique

geothermique

La Géothermie

On appelle Géothermie l’énergie qui se crée par des différences de températures entre la surface de la terre et des zones chaudes plus profondes dans la terre. La chaleur dégagée peut être utilisée pourproduire de l’énergie. Dans les régions volcaniques (l’Islande par exemple) ces zones chaudes setrouvent suffisamment près de la surface pour que nous puissions les exploiter économiquement.

Chauffage géothermique

La géothermie peu profonde et basse température utilise la chaleur de la terre dans le sol. En dessous de 4,50 m, la température du sol est constante tout au long de l’année avec une température moyenne de 12 °C. Il s’agit principalement d’extraire cette chaleur afin de l’utiliser pour les besoins en chauffage. Les transferts thermiques peuvent aussi dans certains cas être inversés pour les besoins d’une climatisation. En France cette technique est de plus en plus utilisée.

La Géothermie et le stockage de chaud-froid

Une autre technique d’utilisation de la géothermie comme énergie renouvelable est le stockage de chaud-froid. De l’eau souterraine profonde (100m) est pompée en hiver pour constituer le chauffage des immeubles et puis ramenée en profondeur. La même eau sert à la climatisation des immeubles en été.

La géothermie peut donc être utilisée directement comme expliqué ci-dessus mais aussi pour générer de l’électricité. Le mot géothermie est utilisé pour l’activité scientifique -technique qui cherche à utiliser les chaleurs terrestres comme pour l’approche purement scientifique de la situation thermique de notre terre.

Ci-dessous un video qui explique l’énergie géothermique:

(Source: youtube.com)