Les énergies renouvelables

Cet exposé a pour but d'informer sur les énergies probables du futur.

Plan

1. Introduction
   
2. Schéma
   
3. Énergie solaire
   
4. Énergie éolienne
   
5. Énergie hydraulique
   
6. Énergie géothermique
   
7. Énergie de la biomasse
8. En savoir plus

Introduction

Alerte ! Les carburants fossiles (pétrole, essence...) s'amenuisent ! On ne peut plus compter sur cette forme d'énergie, c'est pour cela qu'il faut agir et réfléchir à un changement de notre consommation énergétique. Les énergies de l'avenir, ce sont les « énergies renouvelables ». Mais que signifie cette expression peu engageante ?! Eh bien, sous ce nom se cachent différentes sources d'énergies qui nous entourent, et que vous ne soupçonniez même pas ! Vous les découvrirez ici, dans cet exposé. Bonne lecture !

Schéma

Voici le schéma des différents énergies renouvelables.

Énergie solaire

Avant-propos

Ce qu'il faut savoir, c'est que toutes les énergies renouvelables, sauf la géothermie, proviennent indirectement du Soleil. Mais les deux formes les plus connues utilisant le rayonnement solaire sont le solaire thermique et le solaire photovoltaïque.

Solaire thermique

Cette méthode consiste à transformer le rayonnement du Soleil en chaleur. La serre, en agriculture, en est l'exemple : dans une serre, le sol, de couleur foncée, en absorbant les rayons solaires, produit de la chaleur. Le verre transparent qui recouvre la serre laisse passer les rayons, mais ceux-ci restent piégés dedans. Ce phénomène est appelé “effet de serre”.

Les capteurs solaires (grandes boîtes rectangulaires) fonctionnent de la même façon que les serres. Le rayonnement solaire traverse une vitre, absorbé par une plaque métallique noircie (absorbeur). L'absorbeur s'échauffe et émet des rayons infrarouges qui sont bloqués par la vitre (effet de serre). Un liquide porteur de chaleur (ou caloriporteur) qui traverse le capteur dans des tuyaux récupère la chaleur, et la conduit à l'habitation.

Solaire photovoltaïque

Cette méthode consiste à transformer le rayonnement solaire en électricité, grâce à des capteurs photovoltaïques (sorte de grands miroirs). Ils sont formés d'un réseau de 36 cellules séparées. Chaque panneau peut produire assez d'énergie pour allumer une ampoule de 40 watts.

Avantages et inconvénients

Avantages :
- L'énergie solaire est renouvelable : le Soleil brillera encore 5 milliards d'années ! - Près d'un tiers de la population mondiale ne dispose pas d'électricité : à cause de l'isolement, comme à la campagne, ou de la pauvreté, comme dans les pays du tiers-monde. Le solaire pourrait être la solution.

Inconvénients :
- Le coût des installations et la surface importante prise par les panneaux solaires en limitent l'usage.
- Elle ne fonctionne que le jour (la nuit, on utilise une réserve).

Énergie éolienne

Quelles est l'origine du vent ?

L'origine du vent, c'est le Soleil, même si c'est indirectement ! En effet, le vent est un mouvement de l'air dû à des différences de pression, qui a une certaine force et une direction précise. En fait, ces différences de pression sont causées par le Soleil.

Qu'est-ce qu'une éolienne ?

Les éoliennes, ce sont des moulins à vent modernes (du nom d'Éole, le dieu des vents dans la mythologie grecque). C'est le Français Georges Darrieus (1881-1979) qui a mis au point cette machine de 30 mètres de haut.

Quand le vent souffle, il fait tourner le rotor (hélices, pales), qui entraîne une génératrice (dynamo) qui produit l'électricité. Celle-ci est stockée dans des batteries, ou est conduite au réseau électrique par des câbles épais. On trouve parfois de véritables champs d'éoliennes : ce sont des sites éoliens.

Avantages et inconvénients

Avantages :
- Elle ne produit pas de déchets, ne pollue pas et ne povoque d'effet de serre.
- Les grands parcs éoliens installés sur des terres agricoles n'occupent que 2% du sol. Le reste peut être utilisé pour des activités de culture et d'élevage.

Inconvénients :
- C'est une énergie insuffisante pour définir une politique énergétique complète.
- Problèmes esthétiques, gêne sonore, entretien coûteux.

Énergie hydraulique

Comment utiliser la force hydraulique ?

La force de l'eau a toujours intéressé l'Homme, et ses secrets sont connus depuis l'Antiquité : capter l'eau, chutes d'eau, aqueducs, roues, moulins... L'industrie s'est développée au Moyen-Âge grâce à cette force motrice. Au XIX^ème siècle, l'invention de la turbine puis de l'alternateur ont ensuite permis la production d'électricité à partir de l'énergie hydraulique.
En France, c'est la seconde source de production d'électricité.

Comment peut-on utiliser l'hydraulique ?

On peut distinguer trois formes principales de production d'énergie hydro-électrique :

1. Les centrales dites gravitaires, pour lesquelles les apports se font par un transfert d'eau du bassin à la station en contrebas, grâce à la force de la gravitation.
2. Les stations de transfert d'énergie par pompage, pour lesquelles un dispositif artificiel permet de pomper l'eau d'un bassin inférieur vers un autre, supérieur.
3. Les usines marémotrices, qui utilisent l'énergie du mouvement des mers, qu'il s'agisse des marées, des courants marins, ou du mouvement des vagues.

Du barrage à la centrale

Voici les différentes étapes permettant de transformer le mouvement de l'eau en électricité :

1. Le barrage permet d'accumuler de l'eau en quantité en formant un lac.
2. Lorsque les vannes sont ouvertes, l'eau s'engage dans une conduite qui la canalise vers la centrale.
3. L'eau entraîne la rotation de la turbine.
4. La turbine entraîne l'alternateur qui produit du courant électrique. Celui-ci est redressé par un transformateur avant d'être transporté par les lignes à haute tension.
5. Puis l'eau rejoint la rivière par le canal de fuite.

Avantages et inconvénients

Avantages :
- L'hydroélectricité est synonyme d'énergie propre et abordable, pour aujourd'hui et pour demain.
- Les barrages contribuent au stockage d'eau douce.
- L'hydroélectricité produit très peu de gaz à effet de serre.

Inconvénients :
- Les barrages mettent en danger la biodiversité des lieux inondés.
- Les barrages d'énormes déplacements de population ainsi que l'inondation de nombreux villages.

Énergie géothermique

Que veut dire « géothermie » ?

Du grec « Gê » (la terre) et « Thermie » (la chaleur), cette technique consiste à capter la chaleur de la croûte terrestre - qui se forme grâce à la présence du magma - pour produire du chauffage ou de l'électricité.

On remarque qu'en creusant, la température augmente d'environ 3°C tous les "long3" mètres. Donc l'eau des précipitations qui traverse les zones en profondeur se chauffe de plus en plus. Dans certaines régions, cette eau chaude ressort à la surface de plusieurs façons :
- Geysers, comme en Islande.
- Jets de vapeur d'eau, comme en Italie.
- Sources d'eau chaude.

En quoi consiste-t-elle ?

Il y a eu plusieurs étapes dans l'utilisation de l'eau souterraine:
- Passé :
L'utilisation de l'eau chaude naturelle remonte à l'Antiquité : de grandes civilisations comme l'Empire romain ou la Chine ancienne ont réussi à maîtriser cette énergie pour la mettre au service de tous.

- Présent:
La géothermie est la troisième énergie renouvelable dans le monde.
On distingue 2 types d'utilisation de cette énergie :

1. La géothermie haute température :
   Elle utilise les sources d'eau de température supérieure à 150°C pour produire de l'électricité. En forant des puits (de 300 à 500 m de profondeur), on fait jaillir de la vapeur d'eau sous pression du sous-sol, comme une cocotte-minute. Le jet de vapeur actionne des turbines qui produisent l'électricité.
   
   
2. Elle utilise les sources d'eau de température comprise entre 20°C et 150°C pour produire de la chaleur : pour le chauffage des serres, des bassins de pisciculture (20°C-30°C), ou le chauffage des bâtiments (45°C-75°C). En France, les grands bassins sédimentaires comme l'Aquitain, le Parisien ou l'Alsace contiennent des nappes aquifères qu'on peut utiliser pour chauffer des habitations.

Avantages et inconvénients

Avantages :
Elle est propre, renouvelable et pas chère. Elle sert à produire de l'électricité en même temps que la chaleur ; c'est ce qu'on appelle la cogénération.

Inconvénients :
On est obligé de l'utiliser sur place car elle est difficilement transportable.

Énergie de la biomasse

Que signifie "biomasse" ?

La biomasse est la masse des êtres vivants sur Terre (animaux et végétaux). Son origine est la matière produite par les plantes lors de la photosynthèse, véritable réserve d'énergie. Ce gisement d'énergie verte constitue la base alimentaire de tous les autres êtres vivants.

Les différents types de la biomasse

C'est une énergie que l'on peut soutirer des plantes et des animaux de plusieurs manières :

1. Les biocombustibles secs et le bois : on les utilisait dans la préhistoire pour se chauffer, ... Puis ce fut pour produire l'énergie nécessaire aux machines à vapeur... Aujourd'hui, le biocombustible est vendu sous forme de plaquettes ou de granulés pour alimenter des chaudières. En général, les chaufferies alimentées au biocombustible le sont aussi au fioul ou au gaz.
2. Un biocarburant, le bioéthanol : certaines plantes riches en sucre (betterave, maïs, canne à sucre), produisent, par fermentation, cet alcool qui peu remplacer l'essence.
3. Un biocarburant, les huiles végétales : elles sont produites par des plantes oléagineuses (soja, colza, tournesol, arachide) et, mélangées au gazole, alimentent les moteurs diesels.
4. Le biogaz : le biogaz est -non pas comme le gaz naturel, qui est du méthane d'origine fossile- du méthane produit par la fermentation actuelle de déchets organiques animaux ou végétaux dans des cuves appelées digesteurs.

Avantages et inconvénients

Avantages :
- Le bois est moins polluant que les énergies fossiles.
- Les biocarburants diminuent nos besoins en pétrole.
- La production du biogaz avec les déjections animales permet de se débarrasser utilement d'une matière première surabondante.

Inconvénients :
La culture d'oléagineux, qui prend beaucoup de place, peut tendre à remplacer les cultures vivrières.

En savoir plus

1. Le site du professeur Moulinot, qui présente l'énergie éolienne.


2. L'école de l'énergie, pour découvrir tout en s'amusant comment participer à la protection de l'environnement.


3. L'espace jeune dans le site du CEA, qui explique plusieurs thèmes scientifiques liés au développement durable.


4. Le site de CanmetÉNERGIE qui présente les diverses énergies renouvelables.


5. Le site du naturoscope, qui satisfait notre intérêt pour les énergies renouvelables.


6. Planète-énergies, pour tout savoir sur les énergies d'aujourd'hui et de demain.