GENERALITES

DEFINITION

Par définition, les énergies renouvelables sont potentiellement inépuisables. La nature peut les reconstituer assez rapidement, contrairement aux énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon), dont les réserves, constituées après des millions d'années, sont limitées.
Les énergies solaire, éolienne, hydraulique, géothermique et de biomasse sont les plus courantes des énergies renouvelables.

En Polynésie, les plus exploitables sont les énergies solaire, éolienne, hydraulique et de biomasse :

• Solaire photovoltaïque : L'énergie lumineuse du Soleil est convertie en électricité grâce à des générateurs photovoltaïques.
• Solaire thermique : L'énergie du Soleil (lumière, chaleur, rayonnement ultraviolet) peut être transformée en chaleur à l'aide de convertisseurs héliothermiques. La chaleur produite peut chauffer de l'eau ou l'intérieur de bâtiments.
• Eolien / hydro : On exploite la force du vent ou de l'eau en mouvement pour faire tourner des turbines électriques.
• Biomasse : Céréales et végétaux peuvent, après fermentation, produire de l'éthanol, un combustible que l'on peut utiliser pour alimenter les automobiles.

POURQUOI LES ENERGIES RENOUVELABLES ?

Trois facteurs militent en faveur des énergies renouvelables :

• La sauvegarde de l'environnement,
• L'épuisement inévitable des ressources fossiles de la planète,
• Les considérations économiques (augmentation croissante du prix du pétrole).

Les énergies renouvelables ne peuvent pas, dès aujourd'hui, remplacer 100% des énergies conventionnelles en tous lieux, mais elles peuvent suppléer l'énergie publique et contribuer totalement à l'alimentation des sites isolés.

Le changement climatique, attribuable à la pollution et à ses effets sur le milieu naturel, est au premier rang des préoccupations environnementales mondiales depuis le Sommet de la Terre de Rio de Janeiro en 1992 (cf. Les 27 principes de la Déclaration de Rio). En outre, les deux crises du pétrole des années 70 ont contraint les pays industrialisés à prendre des mesures pour ne plus dépendre quasi uniquement des hydrocarbures.

Quant aux pays en voie de développement, il est d'une importance capitale pour eux de diversifier leurs sources d'énergie. Leur rapide croissance industrielle exerce de fortes pressions sur des ressources déjà limitées et accélère la dégradation des écosystèmes de la planète.

Les progrès techniques réalisés au cours des vingt dernières années se sont traduits par une nette amélioration du rapport coût-efficacité des énergies renouvelables. Sur une petite échelle, toutefois, les énergies renouvelables isolées ne sont pas concurrentielles comparativement à la production en bloc d'énergie.

LES ENERGIES RENOUVELABLES SONT-ELLES NOUVELLES ?

Les énergies renouvelables sont exploitées depuis très longtemps. Jusqu'au milieu du dix-neuvième siècle, le bois et la tourbe étaient les principales sources d'énergie. En Europe et en Amérique du Nord, durant la Révolution Industrielle, de nombreuses manufactures devaient leur existence à un cours d'eau capable de leur fournir l'énergie dont elles avaient besoin.

Les combustibles fossiles, principalement le charbon et le pétrole, se sont imposés dans les usines uniquement dans la seconde moitié du 19ème siècle, après l'avènement du moteur à vapeur. À partir de ce moment-là, les industriels ont pu délocaliser leurs usines et s'établir à proximité de leurs marchés, des sources de matières premières et des ports maritimes.

LES ENERGIES RENOUVELABLES PEUVENT-ELLES STOPPER LE RECHAUFFEMENT DE LA PLANETE ?

L'atmosphère terrestre agit un peu comme le vitrage d'une serre : la lumière solaire peut la traverser, mais la chaleur qui en résulte ne peut s'échapper. Le dioxyde de carbone et d'autres gaz emprisonnent particulièrement bien la chaleur. Lorsqu'on brûle du charbon, du pétrole et des gaz naturels, on augmente la quantité de dioxyde de carbone libérée dans l'atmosphère et, par conséquence, la température moyenne de la planète. L'utilisation accrue des énergies renouvelables permet de réduire le besoin des centrales fonctionnant aux combustibles fossiles, grandes productrices de gaz à effet de serre.

DEVELOPPEMENT DURABLE

En 1987, les Nations Unies ont créé la Commission mondiale sur l'Environnement et le Développement. Cette Commission avait pour tâche d'étudier des façons d'harmoniser le développement économique avec la protection de l'environnement. L'expression "développement durable" est apparue pour la première fois dans le rapport de cette Commission, Notre avenir à tous, où il est reconnu que le développement économique durable suppose une utilisation accrue des énergies renouvelables, d'une part parce qu'elles sont potentiellement inépuisables, d'autre part parce qu'elles respectent l'environnement. Les auteurs du rapport reconnaissent aussi que la planète doit faire un emploi rationnel des ressources et que les pays industrialisés, notamment, doivent faire davantage pour conserver les ressources et minimiser la dégradation environnementale liée au développement économique.

LES ENERGIES RENOUVELABLES DANS LES REGIONS ISOLEES

Les énergies renouvelables ont un attrait certain lorsqu'on considère qu'elles peuvent fournir, écologiquement et à bon marché, de l'électricité aux populations isolées. Bien des localités n'ont en effet pas les moyens de se relier à un réseau d'électricité, mais elles peuvent tirer profit des techniques mises au point pour domestiquer les ressources naturelles. Étant donné que trois milliards de personnes n'ont pas d'électricité, il ne fait aucun doute que les énergies renouvelables peuvent jouer un rôle clé et concourir au développement économique des régions les plus pauvres.

Voici une définition des principales énergies renouvelables :

Énergie éolienne

On peut exploiter l'énergie du vent au moyen d'aérogénérateurs et de moulins à vent pour produire de l'électricité ou actionner des pompes à eau.

Chauffage solaire actif

On peut domestiquer l'énergie lumineuse du Soleil pour produire de l'électricité, chauffer de l'eau (eau chaude, piscines), chauffer des locaux, distiller de l'eau et cuire des aliments.

Énergie solaire passive

On peut tirer avantage du rayonnement solaire pour chauffer des habitations conçues à cet effet (isolation sophistiquée, fenêtres orientées vers le sud, murs et planchers absorbant l'énergie thermique et la libérant graduellement après la tombée du jour, etc.).

Énergie marémotrice et énergie houlomotrice

On peut convertir l'énergie des marées et des vagues en électricité.

Énergie de biomasse

On peut exploiter de diverses façons l'énergie stockée dans les matières organiques. Le bois et la tourbe produisent de la chaleur lorsqu'on les brûle, et les céréales de l'éthanol lorsqu'on les fermente.

Énergie géothermique

On peut exploiter les eaux chaudes ou la vapeur des nappes souterraines à grande profondeur pour produire de l'électricité, ou encore pour chauffer (thermopompes) ou refroidir des bâtiments.

Microcentrales hydro-électriques

Les microcentrales ont une production de 20 MW ou moins. L'eau est parfois déplacée vers les turbines à l'aide de tuyaux au lieu d'un barrage.

ÉNERGIES EXISTANTES

La majeure partie de l'énergie de la Terre vient du Soleil

La plupart des énergies proviennent du Soleil, le solaire comme le charbon. Les plantes préhistoriques ont stocké l'énergie du Soleil dans leurs feuilles et, quand elles sont mortes et ont par la suite formé les veines de charbon, cette énergie était toujours là. Ainsi, lorsque l'on brûle du charbon (ou tout autre combustible fossile), on libére l'énergie chimique qui a été stockée dans les plantes il y a des millions d'années.

Il en va de même pour la puissance du vent et des vagues. Les vagues se produisent en raison des vents, et les vents soufflent parce que le soleil chauffe notre atmosphère. L'air chaud tend à monter, et les vents sont dus à une autre masse d’air se déplaçant pour prendre la place de l’air montant.

La plupart des centrales électriques brûlent du charbon, du pétrole ou du gaz naturel pour faire fonctionner les générateurs. D'autres emploient de l'uranium, ou l'écoulement de l'eau. L'électricité est distribuée dans le pays en utilisant des lignes à haute tension. Presque toute l’énergie que l'on emploie vient de grandes centrales électriques, bien que certains endroits tels que des fermes isolées, ou des hôpitaux, ont leurs propres groupes électrogènes diesel.

ÉNERGIE ÉOLIENNE

L'énergie venant de l'air

Introduction

Le vent a longtemps été employé comme source d'énergie. Les Babyloniens et les Chinois employaient la puissance de vent pour pomper de l’eau afin d'irriguer les récoltes il y a 4.000 ans, et les bateaux à voile naviguaient bien avant cela.
La puissance de vent a été utilisée au Moyen Age en Europe pour moudre le blé, c’est de là que vient le terme « moulin à vent ».

Comment cela fonctionne

Le soleil chauffe notre atmosphère inégalement, ainsi quelques endroits deviennent plus chauds que d'autres.
Ces zones d’air chaudes montent, d’autres zones d’air plus froides se déplacent pour prendre leur place - et l'on ressent ce déplacement, appelé vent.
On peut utiliser l'énergie du vent en construisant une haute tour, avec une grande hélice à son sommet. Le vent fait tourner l’hélice – communément appelée turbine - ce qui actionne un générateur lequel produit de l’électricité.

Plusieurs de ces tours sont assemblées pour créer une « ferme éolienne » et produire plus d'électricité.

Plus il y a d'éoliennes, plus il y a de vent, plus les turbines sont grandes, et plus importante est l'électricité produite.

Ces fermes éoliennes sont généralement installées dans les endroits disposant de vents forts et réguliers. Bateaux et caravanes utilisent également des petites éoliennes pour maintenir leurs batteries chargées.

Plus de détails

Les meilleurs sites pour les fermes éoliennes sont les régions côtières, les sommets de collines arrondies, les plaines ouvertes et les vallées étroites en montagne – des endroits où le vent est fort et régulier.
Pour être intéressant, il faut une vitesse de vent moyenne de 15 à 25 km/h.

Des sites isolés tels que des fermes agricoles peuvent disposer de leurs propres éoliennes. En Californie, plusieurs fermes éoliennes fournissent l’électricité des habitations autour de Los Angeles.

Les turbines sont grandes, pour extraire de l'énergie à partir du plus grand volume d'air possible. Le générateur et la turbine pouvant tourner pour faire face au vent venant de n’importe quelle direction, les pales peuvent ainsi être orientées.

Certains fabricants utilisent des turbines verticales, qui n'ont pas besoin d'être orientées face au vent.
Les tours sont hautes, pour mettre les turbines les plus hautes possible, là où le vent est le plus fort et le plus régulier. Ce qui signifie que la terre en dessous peut toujours être utilisée pour la culture.

Avantages

• Le vent est gratuit, les fermes éoliennes n’ont besoin d’aucun carburant.
• Ne produit aucun déchet ni aucun gaz à effet de serre.
• La terre en dessous peut habituellement être encore utilisée pour la culture.
• Les fermes éoliennes peuvent être des attractions touristiques.
• C’est une bonne méthode pour alimenter en énergie des endroits isolés.

Inconvénients

• Le vent n'est pas toujours prévisible – il peut y avoir plusieurs jours sans vent.
• Les sites les plus appropriés pour des fermes éoliennes sont souvent près des côtes, là où la terre est chère.
• Certains pensent que couvrir le paysage d'éoliennes nuit au paysage.
• Peut tuer des oiseaux - les groupes d’oiseaux migrateurs aiment en général les vents forts. Splach !
• Peut affecter la réception des émissions télévisées si vous vivez tout près.
• Une éolienne fait un bruit constant, bas, « swooshing » jour et nuit.

L'énergie éolienne est-elle renouvelable ?

La puissance du vent est renouvelable. Les vents continueront toujours à souffler.

ÉNERGIE SOLAIRE

L'énergie venant du soleil

Introduction

Depuis des milliers d'années, le soleil est utilisé pour sécher les vêtements et la nourriture, mais il n’y a que peu de temps que l'on a pu l'employer comme source d’énergie.
Bien que distant de 150 millions de kilomètres, l'énergie du soleil atteignant la Terre demeure étonnamment importante.
Cette minuscule fraction de l'énergie du Soleil (environ 1/100.000.000 % !) est pourtant suffisante pour satisfaire bien plus que tous nos besoins énergétiques.

En fait, chaque minute, assez d'énergie arrive sur la terre pour satisfaire nos demandes de toute une année - si seulement nous pouvions la maîtriser correctement.

Comment cela fonctionne

L’énergie solaire est utilisée principalement de trois manières :

Les cellules photovoltaïques (également appelées « photoélectrique») transforment directement la lumière en électricité.
Dans un climat ensoleillé, on peut obtenir assez de puissance pour alimenter en permanence une ampoule de 100W avec juste un mètre carré de panneau solaire.

Ces cellules ont été développé à l'origine pour fournir de l'électricité aux satellites mais, de nos jours, bon nombre d'entre nous possèdent des calculatrices alimentées par des piles solaires.

Les chauffe-eau solaires, où la chaleur du soleil est employée pour chauffer de l'eau dans des panneaux de verre sur le toit d'un bâtiment.
Cela signifie que l'on a quasiment plus besoin d'employer de gaz ou d'électricité pour chauffer l'eau de la maison.

Les fours solaires qui utilisent un immense déploiement de miroirs pour concentrer l'énergie du soleil dans un petit espace et produire de très hautes températures. Ils peuvent atteindre jusqu’à 33.000 degrés Celsius.

Il en existe un modèle à Odeillo, en France, utilisé pour des expériences scientifiques.

Plus de détails

Les cellules solaires fournissent l'énergie aux satellites qui tournent autour de la Terre. Ceux-ci nous donnent la télévision par satellite, les téléphones, la navigation, les prévisions météorologiques, l'Internet et tout un tas d’autres choses.

Au Nevada, la centrale électrique Nevada Solar One emploie la chaleur du soleil pour faire de la vapeur, et alimenter un générateur pour faire de l'électricité. La centrale ressemble un peu au four solaire d'Odeillo (voir l'image ci-dessus), sauf que les miroirs sont arrangés en demi-cercles autour de la « tour d’énergie ».

Au fur et à mesure que le soleil se déplace dans le ciel, les miroirs tournent pour maintenir les rayons du soleil concentrés sur la tour, où de l'huile est chauffée à 3.000 degrés Celsius. La chaleur de l'huile est employée pour produire de la vapeur, qui propulse alors une turbine, qui fait marcher à son tour un générateur capable de fournir 64MW de courant électrique.

Solar One a coûté très cher à construire, mais comme les combustibles fossiles s’épuisent et deviennent de plus en plus chers, les centrales électriques solaire peuvent devenir une meilleure option.

Basée sur le même principe, mais sans utilisation d'huile pour générer de la vapeur d'eau, la centrale de Sanlucar La Mayor en Andalousie est la première tour solaire au monde est être commercialement connectée au réseau électrique.
Mise en service en 2007, elle est composée de 17.584 panneaux solaires orientés vers une tour de 115m de haut, et a une puissance de 11MW.

Voir le site de Abengoa Solar pour en découvrir plus sur ce site.

Avantages

• L'énergie solaire est gratuite - elle n'a besoin d'aucun carburant et ne produit aucun déchet ni aucune pollution.
• Dans les pays ensoleillés, l'énergie solaire peut être employée dans les endroits isolés où il n’y a pas de moyen facile d’avoir de l’électricité.
• Pratique pour des utilisations nécessitant peu d’énergie telles que les lampadaires de jardin et les chargeurs de batteries.

Inconvénients

• Les centrales électriques solaires coûtent très cher à construire. Les cellules solaires coûtent très cher par rapport à la quantité d'électricité qu'elles produiront durant toute leur vie.
• Ne fonctionne pas la nuit (durée moyenne de fonctionnement 5 à 7 heures / jour).
• Peut être non fiable à moins que vous soyez dans un climat très ensoleillé. Au Royaume-Uni, l'énergie solaire n'est pas beaucoup utilisée sauf pour des applications nécessitant peu d’énergie, car vous avez besoin d'un très grand nombre de panneaux solaires pour obtenir une quantité décente d’énergie.

L'énergie solaire est-elle renouvelable ?

L'énergie solaire est renouvelable. Le soleil continuera à briller de toute façon.

ÉNERGIE MARÉMOTRICE

L'énergie venant de la mer

Introduction

La marée déplace une quantité énorme de l'eau deux fois par jour, et la maîtriser pourrait fournir beaucoup d'énergie - par exemple, en Grande-Bretagne, environ 20% de ses besoins.
Bien que l'approvisionnement en énergie soit fiable et abondant, le convertir en courant électrique utile n'est pas facile. Ainsi, en Grande-Bretagne, il n'existe que huit lieux d'exploitation principaux autour du pays où des centrales électriques marémotrices pourraient être utilement établies, y compris les estuaires.

En fait, un vingtaine d'emplacements seulement ont été identifiés dans le monde comme étant "possibles" pour des centrales électriques marémotrices.

Comment cela fonctionne

L’énergie marémotrice fonctionne comme l’énergie hydro-électrique, sauf que le barrage est beaucoup plus grand.
Une énorme digue (appelé un « barrage ») est construite au travers l'estuaire d'un fleuve, par exemple. Lorsque la marée monte et descend, l’eau s’écoule par des tunnels dans la digue.
Le reflux et l'écoulement des marées peuvent être employés pour faire tourner une turbine, ou ils peuvent être employés pour pousser l'air dans un conduit, qui fait alors tourner une turbine. Des grandes portes renforcées, comme celles utilisées dans des canaux, permettent aux bateaux de passer.

Mais ce type d'endroit (les estuaires, par exemple) emportent souvent les eaux d'égout et autres eaux usées vers la haute mer. Un barrage de marée signifierait que ces eaux polluées traîneraient beaucoup plus longtemps dans la zone de la centrale marémotrice !

Plus de détails

La plus grande centrale électrique marémotrice dans le monde (la seule centrale en Europe !) est dans l'estuaire de la Rance dans le nord de la France. Elle a été construite en 1966.

Un inconvénient important des centrales électriques marémotrices est qu’elles ne produisent de l’énergie seulement lorsque la marée monte et descend - en d'autres termes, pendant seulement 10 heures par jour. Toutefois, les marées sont totalement prévisibles, ainsi pouvons-nous prévoir d'autres centrales électriques pour produire l’énergie aux heures où la centrale marémotrice ne fonctionne pas.

Depuis 1989, il y a eu des études pour construire un « barrage de Severn » au Pays de Galles.
Le projet comprenait pas moins de 216 grandes turbines, et devait fournir 8.640 mégawatts (ce qui correspond à la puissance de plus de 12 centrales nucléaires). La construction devait prendre 7 ans, et devait fournir 5% des besoins énergétiques de l'Angleterre et du Pays de Galles.
Mais en octobre 2010, le gouvernement anglais stoppait définitivement ce projet en arguant "qu'il n'était pas un enjeu stratégique". Actuellement, leur choix se porte sur la construction de huit centrales nucléaires d'ici à 2025 !

Toutefois, après 40 ans d'exploitation du barrage de la Rance, les scientifiques se sont rendus compte que les impacts environnementaux de ce type de barrage étaient importants, durables et peu réversibles. Aussi les études portent actuellement plus sur des turbines de haute mer, appelées hydroliennes.

Les hydroliennes, placées dans des lieux connus pour leurs forts courants de marée, ont l'avantage d'avoir un faible impact visuel en surface, une prévisibilité de production due à la constance des marées, et d'occuper un espace de passage maritime où il est difficile d'implanter d'autres énergies marines - éoliennes offshore, centrales houlomotrices - ou d'autres activités.

Depuis 2008, une hydrolienne de 1,2MW, appelée SeaGen, a été installée et raccordée au réseau public dans le détroit de Strangford en Irlande du Nord. Les résultats de cette exploitation sont très probants puisque sa production est supérieure de plus de 50% de ce qui était attendu, c'est à dire de sa puissance nominale.

Découvrez en plus au sujet de cette hydrolienne sur www.marineturbines.com.

En France EDF s'intéresse aussi de près à cette technologie, car les côtes Nord-Ouest du littoral disposent de puissants courants de marée propices à l'installation d'hydroliennes. En octobre 2008, EDF signait un contrat avec la société Open Hydro pour installer les 10 premières turbines sur le site de Paimpol-Brehat.

Avantages

• Une fois que la centrale est construite, l’énergie marémotrice est gratuite.
• Elle n'a besoin d'aucun carburant et ne produit aucun gaz à effet de serre ni aucun déchet.
• Elle produit de l'électricité de façon fiable, les marées étant totalement prévisibles.
• Elle a des coûts de maintenance faibles.
• Les hydroliennes ne sont pas ruineuses à construire et n'ont pas de grandes incidences sur l'environnement.

Inconvénients

• Un barrage au travers un estuaire est très cher à construire, et affecte une zone très large - l'environnement est changé sur beaucoup de kilomètres en amont et en aval. Beaucoup d'oiseaux comptent sur la marée découvrant les rives boueuses pour se nourrir.
• Il y a peu d'emplacements appropriés pour des barrages de marée, ou pour des hydroliennes.
• Fournit seulement de l’énergie pendant environ 10 heures par jour, lorsque la marée monte ou descend.

L'énergie marémotrice est-elle renouvelable ?

L'énergie marémotrice est renouvelable. Les marées continueront à refluer et à couler, et l'énergie est disponible pour être utilisée.

ÉNERGIE HOULOMOTRICE

L'énergie venant du vent sur la mer

Introduction

Les vagues de l'océan sont provoquées par le vent qui souffle sur la mer. Les vagues sont une source puissante d'énergie.

Le problème est qu'il n'est pas facile de maîtriser cette énergie et de la convertir en électricité en grandes quantités. De ce fait, les centrales électriques houlomotrices sont rares.

Comment cela fonctionne

Il y a plusieurs méthodes pour obtenir de l'énergie à partir des vagues, mais l'une des méthodes la plus efficace fonctionne comme une machine de piscine à vagues mais à l'envers.
Dans une piscine, de l'air est soufflé dans et hors d'une chambre près de la piscine, ce qui fait brusquement monter et descendre l'eau à l’extérieur, provoquant des vagues.

Dans une centrale électrique houlomotrice, l’arrivée des vagues entraîne la montée et la descente de l’eau dans une chambre, ce qui signifie que l'air est poussé dans et hors du trou sur le dessus de la chambre.
Nous plaçons une turbine dans ce trou, qui est activée par l'air se précipitant dans et hors du trou. La turbine fait marcher un générateur.

Un des problèmes avec cette conception est que l'air poussé peut être très bruyant, à moins qu'un silencieux soit adapté à la turbine. Le bruit n'est pas un problème énorme en soi, car les vagues elles-mêmes font pas mal de bruit.

Plus de détails

Une fois que la centrale est construite, l'énergie est gratuite, n'a besoin d'aucun carburant et ne produit aucun déchet ni aucune pollution.

Un des grands problèmes est de construire et d'ancrer quelque chose qui peut résister aux pires conditions de mer, mais qui pourtant peut générer une quantité raisonnable d’énergie avec des petites vagues.
Cela n’aurait guère d'intérêt si cela ne fonctionnait que lors de fortes tempêtes !

Une compagnie appelée Wavegen gère depuis 2000 une centrale électrique houlomotrice commerciale appelée « Limpet » sur l'île écossaise d'Islay.
>> plus de détails sur leur site Web…

Une compagnie appelée Pelamis Wave Power a développé une méthode de récupération de l'énergie des vagues en haute mer, à l'aide d'un tube flottant appelé «Pelamis».
Ce long tube articulé (environ la taille de 5 wagons ferroviaires) suit le mouvement des vagues, lorsque les articulations se plient elles pompent un fluide hydraulique qui fait marcher des générateurs.
>> plus de détails sur leur site Web…

Avantages

• L'énergie est gratuite - aucun carburant nécessaire, aucun déchet produit.
• Peut produire beaucoup d'énergie.

Inconvénients

• Dépend des vagues - parfois on obtient énormément d'énergie, parfois rien du tout.
• A besoin d'un emplacement approprié, où les vagues sont régulièrement fortes.
• Certaines conceptions sont bruyantes et/ou, comme les Pelamis, sont "encombrants" et ont un impact visuel non négligeables.
• Doit pouvoir résister à du très gros temps.

L'énergie houlomotrice est-elle renouvelable ?

L'énergie marémotrice est renouvelable.

ÉNERGIE DE LA BIOMASSE

L'énergie venant des matériaux organiques

Introduction

Le bois était par le passé le carburant principal sur Terre. On le brûlait pour chauffer les maisons et pour faire cuire la nourriture.
Le bois fournit toujours un petit pourcentage de l'énergie employée, mais son importance comme source d'énergie diminue.

La canne à sucre est cultivée dans certaines régions du monde, et peut être fermentée pour préparer de l'alcool qui peut être brûlé pour produire de l’énergie comme le charbon. Alternativement, la canne peut être écrasée et la pulpe (appelée « bagasse ») peut être brûlée pour faire de la vapeur et faire fonctionner des turbines.

D'autres déchets peuvent être brûlés pour fournir de la chaleur, ou être employés pour faire de la vapeur pour faire fonctionner une centrale électrique. La « bioconversion » emploie des déchets animaux et végétaux pour produire des carburants tels que le méthanol, le gaz naturel, ou de l’huile. On peu employer des déchets, des engrais animaux, des copeaux de bois, des algues, des tiges de maïs et d’autres déchets.

Comment cela fonctionne

Carburant brulé

Chauffe de l'eau pour faire de la vapeur

La vapeur fait tourner des turbines

Les turbines font marcher des générateurs

Le courant électrique est distribué

Le carburant est brûlé, ce qui chauffe de l'eau et fait de la vapeur, qui fait tourner des turbines, qui à leur tour font marcher des générateurs, juste comme dans une centrale électrique de combustible fossile.

Plus de détails: La canne à sucre

La canne à sucre est récoltée et apportée à un moulin, où elle est pressée pour en extraire le jus. Le jus est employé pour faire du sucre, tandis que la pulpe restante, appelée « bagasse » peut être brûlée dans une centrale électrique. Généralement la centrale fournit l’énergie du moulin, mais peut aussi vendre son électricité dans les alentours.

Avantages

• Cela a un sens d’utiliser les déchets lorsque nous le pouvons.
• Le carburant tend à être bon marché.
• Moins de demande sur les ressources terrestres.

Inconvénients

• On brûle le carburant, donc on produit des gaz à effet de serre.
• Récupérer les déchets en quantité suffisante peut s'avérer difficile, voire irréalisable.
• Certains déchets ne sont pas disponibles toute l'année.

L'énergie de la biomasse est-elle renouvelable ?

La biomasse est renouvelable, car nous allons continuer à produire des déchets.
On peut toujours planter et cultiver plus de canne à sucre et plus d'arbres, et ceux-ci aussi sont renouvelables.
Il faut faire attention toutefois à ne pas couper n'importe quels zone boisée, sous prétexte de faire de l'énergie à partir de la biomasse, sous peine de faire disparaître des forêts primaires pour les remplacer par des arbres à croissance rapide !

ÉNERGIE GÉOTHERMIQUE

L'énergie venant de la chaleur à l'intérieur de la terre

Introduction

Le centre de la terre est autour de 6000 degrés Celsius - assez chaud pour faire fondre la roche. Même à quelques kilomètres sous la surface, la température peut être à plus de 250 degrés Celsius.

Généralement, la température s'élève de 1 degré Celsius pour chaque 36 mètres que l’on descend.

Dans des régions volcaniques, la roche fondue peut être très près de la surface.

Dans certains pays, l'énergie géothermique a été employée depuis des milliers d'années pour faire cuire et chauffer les aliments.

Le mot «géothermie» vient de deux mots grecs : « geo » qui veut dire « terre » et « thermal » qui veut dire « chaleur ».

Comment cela fonctionne

Des roches chaudes souterraines chauffent de l'eau pour produire de la vapeur.
On fore des trous jusqu’à la zone chaude, la vapeur monte, elle est purifiée et utilisée pour faire tourner des turbines, qui font marcher des générateurs électriques.

Il peut y avoir naturellement des « eaux souterraines » dans les roches chaudes, ou il peut être nécessaire de forer plus de trous et de faire descendre de l’eau jusqu’aux roches pour la chauffer.
Si les roches ne sont pas assez chaudes pour produire de la vapeur, on peut parfois quand même employer cette énergie – l’hôtel de ville de Southampton, en Angleterre, est en partie chauffé de cette façon.

La première centrale électrique géothermique a été construite à Landrello, en Italie, et la seconde à Wairekei en Nouvelle Zélande. D'autres fonctionnent en Islande, au Japon, aux Philippines et aux Etats-Unis. En Islande, la chaleur géothermique est employée pour chauffer des maisons aussi bien que pour produire de l'électricité.

Plus de détails

L'énergie géothermique est une ressource importante dans les endroits volcanique actifs tels que l'Islande et la Nouvelle Zélande. Son utilité dépend de la chaleur de l'eau que l’on obtient. Cela dépend de la chaleur des roches au départ, et de combien d'eau on doit pomper vers le bas pour la chauffer.

L'eau est pompée vers bas par un «puits injecteur», est filtrée à l'aide des fissures dans les roches de la zone chaude, et remonte par le «puits de récupération» sous pression. Elle est «projetée» en vapeur lorsqu’elle atteint la surface.
La vapeur peut être employée pour faire marcher un turbogénérateur, ou être passée par un échangeur de chaleur pour chauffer de l’eau pour réchauffer des maisons. Une ville en Islande est chauffée de cette façon.

La vapeur doit être purifiée avant qu'elle ne soit employée pour faire tourner une turbine, sinon les lames de la turbine «s’entartrent», comme votre bouilloire, et ne sont plus utilisables.

Avantages

• Ne produit aucune pollution, et ne contribue pas à l'effet de serre.
• Les centrales géothermiques ne prennent pas beaucoup de place, donc elles n’ont pas beaucoup d'impact sur l'environnement.
• Aucun carburant n’est nécessaire.
• Une fois que vous avez construit une centrale électrique géothermique, l'énergie est presque gratuite.
  Elle peut avoir besoin d'un peu d'énergie pour faire marcher une pompe, mais celle-ci peut être prise à l'énergie produite.

Inconvénients

• Le problème majeur est qu'il n'y a pas beaucoup d'endroits où l’on peut construire une centrale électrique géothermique.
  On a besoin des roches chaudes d'un type approprié, et à une profondeur où il est possible de forer jusqu’à elles.
  Le type de roche recouvrant la zone chaude est aussi important, il doit être d'un type qui puisse être foré facilement.
• Parfois un site géothermique peut « manquer de vapeur », peut-être pendant des décennies.
• Des gaz et des minerais dangereux peuvent être remontés des puits, et peuvent être difficiles à se débarrasser sans risque.

L'énergie géothermique est-elle renouvelable ?

L'énergie géothermique est renouvelable. L'énergie continue à venir tant que l’on ne pompe pas trop d'eau froide vers le bas et que l’on ne refroidit pas trop les roches.

ÉNERGIE HYDRO-ÉLECTRIQUE

L'énergie venant de l'eau courante

Introduction

L'eau courante a été utilisée comme source d'énergie depuis des milliers d'années, principalement pour moudre le grain.
La première utilisation de l'eau pour produire de l'électricité a eu lieu en 1882 sur la rivière Fox, aux Etats-Unis, et a permis de produire assez d’électricité pour alimenter deux moulins à papier et une maison.
De nos jours il y a beaucoup de centrales électriques hydro-électriques, fournissant autour 20% de l'électricité mondiale.

Le nom vient de « hydro », qui signifie « eau » en grec.

Comment cela fonctionne

Un barrage est construit pour emprisonner l'eau, généralement dans une vallée où il y a déjà un lac existant.
On permet à l'eau de traverser des tunnels dans le barrage, pour faire tourner des turbines et ainsi faire fonctionner des générateurs.
Il est intéressant de noter que le barrage est beaucoup plus épais à sa base qu’à son sommet, car la pression de l'eau augmente avec la profondeur.

Les centrales électriques hydro-électriques peuvent produire beaucoup d’énergie à très bon marché. L’énorme barrage « Hoover Dam », sur le fleuve Colorado, assure une grande partie de l'électricité de la ville de Las Vegas.

On peut trouver une bonne explication de la façon dont l’énergie hydraulique fonctionne sur http://www.fwee.org/Tours.html.

Bien qu'il y ait beaucoup de sites appropriés dans le monde, les barrages hydro-électriques sont très chers à construire. Cependant, une fois que la centrale est construite, l'eau est gratuite, et il n'y a ni déchet ni pollution.

Plus de détails

Le soleil évapore l'eau de la mer et des lacs, ce qui forme des nuages et tombe en pluie dans les montagnes, maintenant le barrage fourni en eau.

De l'énergie potentielle - due à la gravité - est stockée dans l'eau au-dessus du barrage. Du fait de la grande hauteur d’eau, l’eau arrivera aux turbines avec une grande pression, ce qui signifie que l’on peut obtenir beaucoup d'énergie à partir de celle-ci. L'eau coule ensuite en aval du fleuve normalement.

Dans les pays montagneux tels que la Suisse et la Nouvelle Zélande, l’énergie hydro-électrique fournit plus de la moitié des besoins énergétiques du pays.

Une alternative est d'établir une centrale à côté d'un fleuve à gros débit. Toutefois le débit de l'eau ne peut pas être contrôlé, et l'eau ne peut pas être stockée pour un usage ultérieur.

Avantages

• Une fois que le barrage est construit, l'énergie est pratiquement gratuite.
• Aucune production de déchet ni de pollution.
• Beaucoup plus fiable que l'énergie éolienne, solaire ou houlomotrice.
• L’eau peut être stockée au-dessus du barrage prêt à faire face aux pics de demandes.
• Les centrales électriques hydro-électriques peuvent passer en régime de pleine puissance très rapidement, à la différence d'autres centrales électriques.
• L’électricité peut être produite constamment.

Inconvénients

• Les barrages sont très cher à construire.
  Cependant, beaucoup de barrages sont également utilisés pour contrôler le débit d’un fleuve ou pour l'irrigation, ainsi les coûts de construction peuvent être divisés.
• Construire un grand barrage inondera une très grande zone en amont du fleuve, posant des problèmes pour les animaux qui avaient l'habitude de vivre là.
• Trouver un emplacement approprié peut être difficile - l'impact sur les résidents et l'environnement peut être inacceptable.
• La quantité et la qualité de l'eau en aval du fleuve peuvent être affectées, ce qui peut avoir un impact sur la faune et la flore.

L'énergie hydro-électrique est-elle renouvelable ?

L'énergie hydro-électrique est renouvelable. Le soleil fournit l'eau par évaporation de la mer, et continuera toujours à le faire.

ÉNERGIES FOSSILES

Le charbon, le pétrole et le gaz

Introduction

Le charbon, le pétrole et le gaz sont appelés « combustibles fossiles » parce qu'ils ont été formés à partir des restes fossilisés de plantes et d’animaux préhistoriques.

Ils fournissent environ 66% de l’électricité mondiale, et 95% de toutes les demandes énergétiques mondiales (y compris le chauffage, le transport, la production d'électricité et d’autres utilisations).

Comment cela fonctionne

Le charbon est réduit en poussière fine et brûlé. Le pétrole et le gaz peuvent être brûlés directement.

Carburant brulé

Chauffe de l'eau pour faire de la vapeur

La vapeur fait tourner des turbines

Les turbines font marcher des générateurs

Le courant électrique est distribué

Plus de détails

Le charbon fournit environ 28% de l'énergie mondiale, et le pétrole 40%.

En brûlant du charbon on produit du dioxyde de soufre, un gaz acide qui contribue à la formation des pluies acides. Cela peut être en grande partie évité en utilisant « la désulfuration de fumée » pour nettoyer les gaz avant qu'ils soient libérés dans l'atmosphère. Cette méthode emploie de la chaux, et produit le gypse comme sous-produit pour l'industrie du bâtiment. Toutefois, cela nécessite beaucoup de chaux.
Le pétrole brut est plus facile à extraire de la terre que le charbon, car il peut couler le long de tuyaux. Ce qui le rend aussi meilleur marché pour transporter.

Le gaz naturel fournit environ 20% de la consommation mondiale en énergie, et est aussi bien brûlé dans les centrales électriques qu’employé par beaucoup de gens pour chauffer leurs maisons.
Il est facile de le transporter par des tuyaux, et les centrales électriques de gaz produisent comparativement peu de pollution.

D'autres combustibles fossiles sont étudiés, comme les sables et le schiste pétrolifère bitumeux.
La difficulté est qu'ils ont besoin de traitement cher avant de pouvoir être employés.
La vapeur qui a traversé les turbines de la centrale électrique doit être refroidie, pour la condenser de nouveau en eau avant qu'elle puisse être de nouveau pompée. C'est ce qui se produit dans les énormes « tours de refroidissement » que l’on peut voir dans certaines centrales électriques.

Quelques centrales électriques sont établies sur la côte afin d’utiliser l'eau de mer pour refroidir la vapeur. Cependant, ce processus réchauffe la mer et peut affecter l'environnement, bien que les poissons semblent l’apprécier.

Avantages

• On peut obtenir de grandes quantités d’énergie assez bon marché en utilisant du charbon dans une centrale.
• Transporter du pétrole et du gaz vers les centrales électriques est facile.
• Les centrales électriques fonctionnant au gaz sont très efficaces.
• Une centrale électrique utilisant des combustibles fossiles peut être construite pratiquement n'importe où, à condition que l’on puisse lui fournir de grandes quantités de carburant. La centrale électrique de Didcot, dans l’Oxfordshire, possède sa propre liaison ferroviaire pour fournir le charbon.

Inconvénients

• Fondamentalement, l'inconvénient majeur des combustibles fossiles est la pollution.
  Brûler n'importe quel combustible fossile produit du dioxyde de carbone, qui contribue à l’effet de serre qui réchauffe la Terre.
• Brûler du charbon produit plus de dioxyde de carbone que de brûler du pétrole ou du gaz.
  Cela produit également du dioxyde de soufre, un gaz qui contribue aux pluies acides. Il est possible de réduire la libération de ces gaz acides dans l'atmosphère.
• Extraire le charbon peut être difficile et dangereux. Les mines à ciel ouvert détruisent de grands secteurs du paysage.
• Les centrales électriques fonctionnant au charbon ont besoin d’énormes quantités de combustible, ce qui signifie des trains entiers de charbon presque constamment. Afin de faire face aux demandes changeantes d’énergie, la centrale a besoin de réserves. Ce qui signifie couvrir un grand terrain à côté de la centrale électrique de tas de charbon.

Les énergies fossiles sont-elles renouvelables ?

Les combustibles fossiles ne sont pas une ressource énergétique renouvelable.
Une fois que l’on a tout brûlé, il n'y en a pas plus, et la consommation des combustibles fossiles a presque doublé tous les 20 ans depuis 1900.
C'est un problème d'autant plus aigu pour le pétrole qui est également utilisé pour faire des plastiques et beaucoup d'autres produits.

ÉNERGIE NUCLÉAIRE

L'énergie venant de la fission d’atomes d’uranium

Introduction

L'énergie nucléaire est obtenue en utilisant de l'uranium, qui est un métal extrait dans diverses parties du monde.
Quelques bateaux et sous-marins militaires ont des moteurs à propulsion nucléaire.
L'énergie nucléaire produit environ 15% des besoins énergétiques mondiaux, et produit d’énormes quantités d'énergie à partir de petites quantités de combustible, sans la pollution que l’on dégage en brûlant des combustibles fossiles.
La première centrale nucléaire à grande échelle a été ouverte en 1956 à Calder Hall, en Angleterre.

Comment cela fonctionne

La fission nucléaire fait de la chaleur

Chauffe de l'eau pour faire de la vapeur

La vapeur fait tourner des turbines

Les turbines font marcher des générateurs

Le courant électrique est distribué dans le pays

• Les centrales nucléaires fonctionnent à peu près de la même manière que les centrales brûlant des carburants fossiles, sauf que c’est « une réaction en chaîne » à l'intérieur d'un réacteur nucléaire qui provoque la chaleur.
• Le réacteur utilise des tiges d’uranium comme carburant et la chaleur est produite par une fission nucléaire. Les neutrons s'écrasent contre le noyau des atomes d’uranium, qui se dédoublent et libèrent l'énergie sous forme de chaleur.
• Du dioxyde de carbone est pompé à travers le réacteur pour enlever la chaleur, et le gaz chaud chauffe ensuite de l'eau pour faire de la vapeur.
• La vapeur fait tourner des turbines qui font fonctionner des générateurs.

Les centrales nucléaires modernes emploient le même type des turbines et de générateurs que les centrales électriques conventionnelles.

Certaines centrales nucléaires sont construites sur la côte, et emploient l'eau de mer pour refroidir la vapeur prête à être repompée. Cela signifie qu'elles n'ont pas les énormes « tours de refroidissement » que l’on peut voir dans d'autres centrales électriques.

Le réacteur est contrôlé par des « barres de contrôles », faites de bore, qui absorbent les neutrons. Lorsque les barres sont descendues dans le réacteur, elles absorbent plus de neutrons et le processus de fission ralentit. Pour générer plus d’énergie, les barres sont levées et plus de neutrons peuvent se briser contre les atomes d’uranium.

Plus de détails

L'uranium naturel contient seulement 0.7% d’« uranium-235 », qui est le type d'uranium utilisé pour la fission dans ce type de réacteur. Les réacteurs modernes utilisent de l’uranium « enrichi » contenant une proportion plus élevée d'U-235.

Le carburant arrive dans des tubes en métal, qui sont descendus dans le réacteur pendant qu’il fonctionne, à l'aide d'une grue spéciale scellée sur le dessus du réacteur.

Du dioxyde de carbone est soufflé à travers le réacteur pour abaisser la chaleur. Le dioxyde de carbone est choisi parce qu'il empêche le réacteur de prendre feu (il fait autour de 600 degrés Celsius dans un réacteur) et il ne se transforme en rien de méchant lorsqu’il est bombardé par des neutrons.
Il faut faire très attention aux matériaux utilisés pour construire des réacteurs - certains matériaux se transformant en des choses horribles dans cet environnement.

L'uranium lui-même n'est pas particulièrement radioactif, ainsi lorsque les barres de combustible arrivent à la centrale électrique elles peuvent être manipulées en utilisant des simples gants en plastique. Une barre peut être utilisée plusieurs années avant d’être remplacée.
Ce n’est que lorsque les barres de combustible « épuisées » sont prises hors du réacteur que l’on a besoin de les manier avec toutes les précautions car elles sont devenues très radioactives.

Les centrales nucléaires ne sont pas des bombes atomiques en puissance, et ne risquent pas de « fondre ».
Il y a beaucoup d'U-238 dans l’uranium naturel qui ralentit les choses – il faut une concentration élevée d'U-235 pour faire une bombe.

Si le réacteur devient trop chaud, les barres de contrôle sont descendues et le réacteur se refroidit.
Si cela ne fonctionne pas, il y a un ensemble de barres de contrôle de secours qui sont descendues automatiquement dans le réacteur et l’arrête complètement.
Dans les centrales modernes, les ingénieurs ne peuvent pas empêcher les circuits de secours d’arrêter le réacteur si les choses tournent mal – contrairement à Tchernobyl, en Ukraine, où ils ont arrêté ce système automatique de secours pour essayer quelque chose, cela a mal tourné, et les réacteurs ont surchauffé, fondu et explosé avant qu'ils ne puissent les arrêter.

Si un accident vraiment important devait arriver, une grande partie du monde pourrait être affecté - de la poussière radioactive (appelée « retombées radioactives ») de l'accident de Tchernobyl est tombée sur une grande partie de l’Europe.

Avec les réacteurs AGR (les plus courants en France) il y a des systèmes supplémentaires de sécurité, tels que l'inondation du réacteur avec de l'azote et/ou de l'eau pour absorber tous les neutrons - bien que l'option de l'eau signifie que le réacteur ne pourra plus jamais être remis en marche.

Avantages

• L’énergie nucléaire coûte plus ou moins comme le charbon, donc elle n'est pas chère à produire.
• Ne produit pas de fumée ni de dioxyde de carbone, donc elle ne contribue pas à l'effet de serre.
• Produit d’énormes quantités d'énergie à partir de petites quantités du combustible.
• Produit peu de déchets.
• L’énergie nucléaire est fiable.

Inconvénients

• Bien qu’il y ait peu de déchets produits, ils sont très, très dangereux.
  Ils doivent être scellés dans des conteneurs étanches et enterrés pendant de nombreuses années pour permettre à la radioactivité de diminuer en toute sécurité.
• L’énergie nucléaire est fiable, mais beaucoup d'argent doit être dépensé pour la sécurité - s'il tourne mal un accident nucléaire peut être un désastre important. les gens sont de plus en plus concernés par ce problème – dans les années 1990 l’énergie nucléaire était la source d’énergie qui se développait le plus dans une grande partie du monde. Aujourd'hui elle est la dernière en terme de croissance.

L'énergie nucléaire est-elle renouvelable ?

L'énergie nucléaire obtenue à partir de l'uranium n'est pas renouvelable.
Une fois que l’on a extrait tout l'uranium de la terre et que l’on a utilisé, il n'y a pas plus.