Énergie renouvelable

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Une énergie renouvelable est une source d'énergie qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l'échelle de l'homme. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels réguliers ou constants provoqués par les astres, principalement le Soleil (lumière), mais aussi la Lune (marée) et la Terre (énergie géothermique). Aujourd'hui, on assimile souvent par abus de langage les énergies renouvelables aux énergies propres.

Le Soleil, principale origine des énergies renouvelables.

Types

Énergie des végétaux

Voir Biomasse.

Il s'agit d'énergie solaire stockée sous forme organique grâce à la photosynthèse. Cette énergie est exploitée par combustion. Cette énergie est considérée comme renouvelable si on admet que les quantités brûlées n'excèdent pas les quantités produites. On peut citer notamment le bois et autres biocarburants.

Énergie du soleil

Voir Énergie solaire.

Énergie photovoltaïque, production d'électricité à partir de la lumière, notamment à l'aide de panneaux solaires.
Énergie solaire passive, utilisation directe de la lumière pour le chauffage.

Énergie de l'eau

Énergie des vagues
Énergie hydraulique
Énergie marémotrice
Énergie maréthermique
Osmose. La diffusion ionique provoquée par l'arrivée d'eau douce dans l'eau salée de la mer est source d'énergie.^[1]

Énergie du vent

Voir Énergie éolienne.

Énergie interne de la Terre

Voir Énergie géothermique.

Énergies non renouvelables

Énergie fossile. On peut citer notamment le charbon et le pétrole. Leur vitesse de régénération est extrêmement lente à l'échelle humaine, et la consommation intensive, d'où les risques d'épuisement actuels.
Énergie nucléaire, les mines d'uranium étant limitées. Il existe cependant des partisans du caractère renouvelable de l'énergie nucléaire, bien que la théorie n'ait pas encore rejoint la réalité pratique.

Énergie propre

Aujourd'hui, on assimile souvent le terme d'énergie renouvelable à celui d'énergie propre. Au sens strict, la définition est différente : une énergie propre ne produit pas de polluant, ou bien elle produit des polluants qui disparaissent rapidement. Par conséquent, une énergie renouvelable n'est pas nécessairement propre, et inversement. On peut citer le cas de la biomasse. L'énergie issue de la combustion de la biomasse est propre à condition que la production ne soit pas excessive et permette à la flore de réabsorber tout le dioxyde de carbone dégagé.

Histoire

Combustion du bois

L'utilisation du bois comme combustible, ou bois énergie, remonte à la nuit des temps. Il permet évidemment de se chauffer et de cuisinier, mais aussi de déshydrater ou de fumer les aliments pour mieux les conserver.

Par la suite, on a découvert qu'une combustion lente et partielle du bois avec un apport minime d'oxygène permettait de produire du charbon de bois. Ce dernier fournit plus de chaleur que le bois et représente une source d'énergie plus compacte. C'est également une source de carbone plus pure, ce qui le rend utile dans la métallurgie du fer pour la production de fonte et d'acier. Cependant, le charbon de bois n'est pas une source d'énergie efficace, car une grande quantité de l'énergie du bois est perdue lors de sa fabrication.

Énergie hydraulique

Moulin à eau

De nombreuses civilisations se sont servi de la force de l'eau, qui représentait une des sources d'énergie les plus importantes avant l'ère de l'électricité. Un exemple connu est celui des moulins à eau, placés le long des rivières. Aujourd'hui, bien que de nombreux sites aient été parfaitement équipés, cela ne suffit plus à compenser l'augmentation vertigineuse de la consommation.

Énergie éolienne

Moulins à vent

Elle a été exploitée à l'origine à l'aide de moulins à vent équipés de pales en forme de voile, comme ceux que l'ont peut voir aux Pays-Bas ou encore ceux mentionnés dans Don Quichotte. Ces moulins permettaient de pomper l'eau ou d'actionner des meules pour moudre le grain. Aujourd'hui, on retrouve ce système dans des éoliennes de pompage. Plus petites et possédant plus de pales qu'un moulin traditionnel, elles tournent plus rapidement. On peut en trouver notamment dans les grandes plaines des États-Unis.

Énergie solaire passive

L'énergie solaire a depuis longtemps été utilisée comme source d'énergie dans l'architecture.

Avantages

Comme son nom l'indique, pas de souci d'épuisement, tant que la consommation n'est pas excessive.
Production nulle de gaz à effet de serre. Dans le cas de la biomasse, le gaz carbonique est normalement réabsorbé par la flore.
Vu que chaque installation produit à elle seule peu d'énergie, on évite les risques posés par les zones de forte concentration d'énergie.

Problèmes posés

Conditions géographiques

La production d'énergie renouvelable, reposant sur l'exploitation de phénomènes naturels, requière certaines conditions géographiques, comme par exemple la présence d'un vent suffisamment puissant pour permettre l'utilisation d'éoliennes. Certains pays ou certaines régions peuvent par conséquent être défavorisés.

Intégration dans le paysage

Éoliennes

La construction des installations nécessaires a parfois un impact sur le paysage. On cite souvent les éoliennes, et dans une moindre mesure les toitures solaires. C'est pourquoi des efforts sont fait pour tenter d'intégrer ces installations dans le paysage (peindre les éoliennes en vert par exemple si toutefois les oiseaux peuvent les distinguer !).

Risques pour la faune

Les barrages hydroélectriques font obstacle à la migration des poissons, ce qui représente un problème pour les fleuves du nord-ouest de l'Amérique du Nord, où les populations de saumons ont été réduites de manière importante.

On a également accusé les éoliennes de représenter un danger pour les oiseaux (bien qu'une éolienne tue 0 à 3 oiseaux par an alors qu'un kilomètre de ligne à haute tension en tue plusieurs dizaines par an, il y en a 100 000 km en France)

Stockage et distribution

Les principales formes renouvelables d'énergie (autres que géothermique et marémotrice), sont de l'énergie solaire stockée. L'énergie hydraulique et l'énergie éolienne représentent un stockage solaire à très court terme, alors que la biomasse représente un stockage à plus long terme, mais toujours à une échelle de temps humaine, donc renouvelable à cette échelle. Les combustibles fossiles sont également de l'énergie solaire stockée, dont l'accumulation a pris plusieurs millions d'années (et se produit encore de nos jours, mais à un rythme bien moindre) ; compte tenu du rythme actuel de consommation ces combustibles fossiles ne sont pas de l'énergie renouvelable. Des ressources énergétiques renouvelables peuvent être employées directement comme sources d'énergie, ou être transformées en d'autres formes d'énergie. Des exemples d'une utilisation directe sont les fours solaires, les pompes à chaleur géothermiques, et les moulins à vent mécaniques. Des exemples d'une utilisation indirecte, passant par d'autres formes d'énergie, sont la production d'électricité par des éoliennes ou des cellules photovoltaïques, ou la production de carburants tels que l'éthanol issu de la biomasse (Voir biocarburant).

Les énergies renouvelables impliquent une plus grande passivité des systèmes : l'énergie solaire et ses dérivés (vent, chute d'eau, etc.) n'est pas disponible à la demande. Il est nécessaire de compenser, en disposant d'un stockage suffisant, auprès du consommateur, du producteur, ou à travers un réseau d'échange (similaire à l'ancien réseau de distribution).

Si la production et la distribution d'énergie renouvelable devaient se généraliser, les systèmes de distribution et de transformation d'énergie électrique ne seraient plus les grands distributeurs d'énergie électrique, mais fonctionneraient pour équilibrer localement les besoins de l'électricité des petites communautés. Celles qui ont de l'énergie en surplus en vendraient aux secteurs déficitaires, c'est-à-dire que l'exploitation du réseau devrait passer d'une « gestion passive » -- où des générateurs sont connectés et le système actionné pour obtenir l'électricité « descendant » vers le consommateur -- à une gestion « active », où des générateurs sont répartis dans le réseau, les entrées et sorties devant être constamment surveillées, pour assurer l'équilibre local du système. Cela exigerait des changements importants dans la manière de gérer les réseaux.

Cependant, à petite échelle, l'utilisation de l'énergie renouvelable, qui peut souvent être produite « sur place », diminue les appels aux systèmes de distribution de l'électricité. Les systèmes courants, rarement économiquement rentables, ont révélé qu'un ménage moyen disposant d'un système solaire avec du stockage d'énergie, et de panneaux de la bonne taille, n'a besoin de recourir à des sources d'électricité extérieures que quelques heures par semaine. Par conséquent, les avocats de l'énergie renouvelable pensent que les systèmes de distribution d'électricité devraient être moins importants et plus faciles à maîtriser.

Dans les pays fortement industrialisés, où la plupart des consommateurs et producteurs d'énergie sont reliés à un réseau électrique qui peut assurer des échanges d'un bout à l'autre d'un pays ou entre pays, ce réseau peut-être considéré comme un moyen de stockage virtuel. Les aléas de la production et de la consommation peuvent être compensés par le foisonnement. Des études sur l'énergie éolienne en Allemagne ont ainsi montrées la relative stabilité des apports et une bonne gestion du réseau pour des pourcentages d'apports éolien pouvant aller jusqu'à 20 ou 25% de la production. Le Danemark assure 30% de sa production électrique en hiver grâce à l'énergie éolienne sans recourir au stockage. la diversification des sources peut également entraîner des complémentarités intéressantes pour éviter un stockage artificiel.

Une difficulté inhérente aux énergies renouvelables est leur nature diffuse et leur irrégularité (à l'exception de l'énergie géothermique, qui n'est cependant accessible que là où la croûte terrestre est mince, comme les sources chaudes et les geysers). Puisque les sources d'énergie renouvelable fournissent une énergie d'une intensité relativement faible répartie sur de grandes surfaces, de nouveaux genres de « centrales » sont nécessaires pour les convertir en sources utilisables. Pour mieux comprendre la « faible intensité sur de grandes surfaces », il convient de noter que pour produire 1 000 kWh d'électricité par an (consommation annuelle par habitant dans les pays occidentaux), le propriétaire d'une habitation en Europe nuageuse doit installer huit mètres carrés de panneaux solaires (en supposant une efficacité énergétique moyenne de 12,5%). La production d'électricité permanente exige des sources d'alimentation fiables ou des moyens de stockage (systèmes hydrauliques d'emmagasinage par pompe, batteries, futures piles à combustible à hydrogène, etc.). Ainsi, en raison du coût élevé du stockage de l'énergie, un petit système autonome est rarement économique, sauf en situation isolée, lorsque le raccordement à un réseau d'énergie impliquerait des coûts élevés.

Voir aussi Stockage d'énergie.

Situation actuelle

Aujourd'hui, les énergies renouvelables ne représentent que 20 % de la consommation mondiale d'électricité, dont 90 % d'hydraulique. Le reste est très marginal : biomasse 5,5%, géothermie 1,5%, éolien 0,5% et le solaire 0,05%. Autour de 80% des besoins en énergie dans les sociétés industrielles occidentales sont focalisés autour du chauffage, de la climatisation des bâtiments, et du transport (voitures, trains, avions). Cependant, la plupart des utilisations de puissance renouvelable se concentrent sur la production d'électricité. Les pompes à chaleur géothermiques (également appelées les pompes à chaleur géothermiques de surface) sont des moyens d'extraire la chaleur en hiver ou le froid en été à partir de la terre pour chauffer ou refroidir les bâtiments. Dans les contrées où le froid est simplement épisodique (Sud de la France, par exemple), le climatiseur réversible constitue une solution économique et souple.

Situation de la France et de ses partenaires européens

Le Danemark était le leader, par la génération d'énergie éolienne, et reste la nation qui produit les niveaux les plus élevés d'électricité à partir du vent. Mais l'Allemagne a commencé à accroître sérieusement sa capacité éolienne au milieu des années 1990 avec l'application des subventions généreuses, et des prêts bon marché, et a maintenant plus d'un tiers de toute la capacité de production éolienne du monde. L'Espagne a commencé récemment la production d'énergie éolienne, mais dès 2002 a rattrapé les États-Unis pour devenir la nation avec le deuxième niveau le plus élevé pour la capacité installée d'énergie éolienne. Israël est également bien placé dans l'eau chaude solaire domestique. Les succès de ces pays sont en partie basés sur leurs avantages géographiques, bien qu'il vaille la peine de noter que l'Allemagne n'a pas de particulièrement bonnes ressources en vent (beaucoup plus mauvaises par exemple que l'Angleterre, où les politiques ont eu beaucoup moins de succès) et d'autres facteurs ont ainsi joué un rôle important dans son engagement dans l'éolien et les autres énergies renouvelables. Mais dans les énergies renouvelables il n'y pas que l'éolien et de loin. Par exemple, la France (15%, mais 30% de la puissance installée), Suisse (60%) et Suède (40%) ont une proportion d'énergie renouvelable (principalement le grand hydraulique) que l'Allemagne (5% très faible !) ou le Danemark (30%). Le solaire électrique reste negligeable.

En France, on impute traditionnellement le retard pris dans le développement des énergies renouvelables (comme l'éolien ou le solaire électrique) à l'accent mis sur l'énergie nucléaire et l'hydraulique, mais il ne faut pas négliger les freins sociaux : encore aujourd'hui, les programmes immobiliers individuels ou collectifs, privés ou publics, ne laissent qu'une place tout-à-fait marginale aux systèmes de captation de l'énergie solaire (ce qui oriente le parc immobilier pour les prochaines décennies) tandis que le fisc préfère de beaucoup taxer (lourdement) les énergies traditionnelles (pétrole et électricité d'origine nucléaire) plutôt que de voir se développer des substituts.

En Europe, après quelques tentatives infructueuses, seuls l'Allemagne et quelques pays nordiques comme la Suède, le Danemark ou les Pays-Bas ont investi dans les énergies renouvelables comme l'éolien. Mais la France, la Suisse ou la Suède qui ont beaucoup de nucléaire ont aussi une plus grande proportion d'électricité d'origine renouvelable. Dans les énergies renouvelables, il n'y a pas que l'éolien, il y a surtout l'hydraulique ou le bois. Ces trois pays ont certes beaucoup de nucléaire mais ont aussi plus de renouvelable que des pays misant sur l'éolien comme l'Allemagne ou le Danemark qui ont moins de rivières à barrages.

Production d'électricité renouvelable dans le monde

Classement des pays dans la production d'énergie renouvelable électrique (2000) :

	Hydroélectrique	Géothermique	Éolien	Solaire
1.	Canada	États-Unis	Allemagne	Japon
2.	États-Unis	Philippines	États-Unis	Allemagne
3.	Brésil	Italie	Espagne	États-Unis
4.	Chine	Mexique	Danemark	Inde
5.	Russie	Indonésie	Inde	Australie

Part de la puissance totale d'énergie en Europe qui est renouvelable :

	1985	1990	1991	1992	1993	1994
EUR-15	5,61	5,13	4,92	5,16	5,28	5,37
Belgique	1,04	1,01	1,01	0,96	0,84	0,80
Danemark	4,48	6,32	6,38	6,80	7,03	6,49
Allemagne	2,09	2,06	1,61	1,73	1,75	1,79
Grèce	8,77	7,14	7,63	7,13	7,33	7,16
Espagne	8,83	6,70	6,56	5,73	6,49	6,50
France	7,24	6,34	6,75	7,54	7,32	7,98
Irlande	1,75	1,65	1,68	1,59	1,59	1,63
Italie	5,60	4,64	5,16	5,19	5,34	5,50
Luxembourg	1,28	1,21	1,14	1,26	1,21	1,34
Pays-Bas	1,36	1,35	1,35	1,37	1,38	1,43
Autriche	24,23	22,81	20,99	23,39	24,23	23,71
Portugal	25,07	17,45	17,03	13,88	15,98	16,61
Finlande	18,29	16,71	17,02	18,10	18,48	18,28
Suède	24,36	24,86	22,98	26,53	27,31	24,04
Angleterre	0,47	0,49	0,48	0,56	0,54	0,65