On dit qu’une énergie est renouvelable si elle est renouvelée ou régénérée naturellement à l’échelle d’une vie humaine et qu’elle ne s’épuise jamais. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels, réguliers ou constants, provoqués par les astres. Le vent, le soleil et la Terre sont des sources d’énergie renouvelable. Ces sources d’énergie se renouvellent naturellement, ou se reconstituent d’elles-mêmes.
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Les sources d’énergies renouvelables
La source des énergies renouvelables peut être :
- Le soleil : rayonnement, cycle de l’eau, vents, photosynthèse, … Le bois, l’énergie solaire, l’hydroélectricité et l’éolien sont issus de l’énergie solaire.
- La chaleur interne de la Terre (provenant elle-même de la radioactivité d’éléments tels que l’uranium, le thorium et le potassium) : La géothermie
- La rotation propre de la Terre par rapport au système Terre-Lune, c’est-à-dire l’énergie marémotrice.
Le pétrole, le gaz naturel et le charbon ne sont pas des énergies renouvelables : il a fallu des millions d’années pour que la vie sur Terre constitue les stocks d’énergie fossile que l’on consomme actuellement. De même, l’énergie nucléaire issue de la fission des atomes d’uranium, ne peut pas être considérée comme une énergie renouvelable, l’extraction de l’uranium étant limitée. Cela dit, l’uranium consommé dans une centrale représente une part négligeable du coût de l’électricité produite. Et l’uranium est présent en assez grande quantité dans le monde.
Énergies renouvelables : l’énergie éolienne
L’exploitation de la force propulsive du vent est ancienne et utilisée dès l’antiquité pour se déplacer sur l’eau avec des bateaux à voile, comme en témoigne la barque solaire de Khéops.
Elle a été exploitée ensuite à l’aide de moulins à vent équipés de pales en forme de voile, comme ceux que l’on 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.
L’énergie éolienne est l’énergie du vent et plus spécifiquement, l’énergie tirée du vent au moyen d’un dispositif comme une éolienne ou un moulin à vent. Elle peut être utilisée de deux manières : de manière directe et indirecte.
- Conservation de l’énergie mécanique : le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule (navire à voile ou char à voile), pour pomper de l’eau (moulins de Majorque, éoliennes de pompage pour abreuver le bétail) ou pour faire tourner la meule d’un moulin.
- Transformation en énergie électrique : l’éolienne est accouplée à un générateur électrique pour fabriquer un courant continu ou alternatif, le générateur est relié à un réseau électrique ou bien il fonctionne de façon autonome avec un générateur d’appoint (par exemple un groupe électrogène) et/ou un parc de batteries ou un autre dispositif de stockage d’énergie.
Aujourd’hui, les éoliennes sont devenues banales dans le paysage. Elles sont constituées d’une très haute tour surmontée de deux ou trois pales en forme d’hélice. Ces pales actionnées par le vent font tourner un générateur (situé à l’intérieur de la tour), qui produit l’électricité.
On peut trouver des parcs éoliens près des terres agricoles, sur les cols de montagne étroits ou au large de nos côtes (parcs éoliens offshore), où les vents sont plus réguliers et plus forts.
Énergies renouvelables : Le solaire
L’énergie solaire est l’énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de façon diffuse à travers l’atmosphère.
Sur Terre, l’énergie solaire est à l’origine du cycle de l’eau, du vent et de la photosynthèse créée par le règne végétal, dont dépend le règne animal via les chaînes alimentaires. L’énergie solaire est donc à l’origine de toutes les énergies sur Terre, à l’exception de l’énergie nucléaire, de la géothermie et de l’énergie marémotrice.
On utilise l’énergie solaire pour la transformer en d’autres formes d’énergie : énergie alimentaire, énergie cinétique, chaleur, électricité ou biomasse. Par extension, l’expression énergie solaire est souvent employée pour désigner l’électricité ou la chaleur obtenue à partir de cette dernière.
Comme l’énergie éolienne, l’énergie solaire est utilisée de plusieurs façons :
- Par son énergie calorifique. Le soleil chauffe ce qui y est exposé. Il est ainsi possible d’utiliser un four solaire (des miroirs concentrent les rayons solaires sur le four) ou un système de panneaux solaires constitués de tubes contenant l’eau qui sera réchauffée.
- Par des cellules photovoltaïques qui permettent de produire directement de l’électricité.
Les cellules photovoltaïques durent longtemps, environ 20 ans. C’est donc un investissement à long terme, onéreux, mais rentable.
Cependant, l’ensoleillement est variable selon les régions et les saisons. Il peut être bloqué par des nuages, et bien sûr, le soleil ne brille pas la nuit. Le solaire ne peut ainsi être la seule source d’énergie d’une maison, sauf à s’équiper de batteries suffisantes pour stocker l’énergie accumulée.
L’énergie géothermique
Le cœur de notre planète est extrêmement chaud – plus de 6 000 °C. Une partie de cette chaleur remonte à la surface. C’est particulièrement visible au niveau des volcans. Elle peut également chauffer des sources d’eau souterraines et les forcer à jaillir à la surface. Ce jet d’eau s’appelle un geyser. Cependant, la plus grande partie de la chaleur de la Terre reste sous terre et sort très, très lentement.
On peut accéder à la chaleur géothermique de différentes manières. Une des façons d’utiliser l’énergie géothermique est la « pompe à chaleur géothermique ». Un tuyau d’eau circule entre un bâtiment et des trous creusés profondément dans le sol. L’eau est réchauffée par l’énergie géothermique souterraine et apporte la chaleur en surface au bâtiment. Les pompes à chaleur géothermiques peuvent être utilisées pour chauffer des maisons particulières et des bâtiments publics.
En Islande, la géothermie constitue la principale source d’énergie utilisée pour le chauffage.
La biomasse
La biomasse est toute matière provenant de plantes et de micro-organismes. Les plantes produisent leur énergie à partir du soleil grâce à la photosynthèse. Cette énergie reste stockée dans les plantes même après leur mort.
Les arbres, les branches, les restes d’écorce et le papier recyclé sont des sources courantes de biomasse énergétique. Le fumier et les déchets agricoles peuvent également être utilisés comme matières premières de la biomasse.
On obtient de l’énergie à partir de la biomasse en la brûlant. Les copeaux de bois, le fumier et les déchets sont séchés et comprimés en carrés appelés « briquettes ». Ces briquettes peuvent être stockées et brûlées pour produire de la chaleur ou de l’électricité.
La biomasse peut également être convertie en biocarburant. Les biocarburants sont mélangés à de l’essence ordinaire et peuvent être utilisés pour alimenter les voitures et les camions. Les biocarburants dégagent moins de polluants nocifs que l’essence pure.
Autres énergies renouvelables
L’énergie hydroélectrique n’est pas à négliger. Aujourd’hui, les grands barrages ont remplacé les moulins à eau de nos ancêtres. L’énergie est produite par la circulation de l’eau. On la retient puis on la force à descendre dans des canalisations et à passer dans les turbines qui génèrent l’électricité. C’est donc une énergie propre et renouvelable.
Cependant, les emplacements où implanter des barrages ne sont pas si nombreux. Et l’implantation d’un barrage peut causer des dégâts environnementaux ou archéologiques importants (barrage des Trois-Gorges en Chine, ou d’Assouan en Égypte)
L’énergie marémotrice exploite la puissance des marées océaniques pour produire de l’électricité. Certains projets d’énergie marémotrice utilisent le mouvement des marées pour faire tourner les pales d’une turbine. D’autres projets utilisent de petits barrages pour remplir continuellement des réservoirs à marée haute et libérer lentement l’eau (et faire tourner les turbines) à marée basse. Le plus connu de ces projet reste l’usine marémotrice de la Rance en Bretagne qui fonctionne depuis 1966.
L’énergie des vagues exploite les vagues de l’océan, des lacs ou des rivières. Certains projets d’énergie houlomotrice utilisent le même équipement que les projets d’énergie marémotrice, à savoir des barrages et des turbines fixes. D’autres projets d’énergie houlomotrice flottent directement sur les vagues. Le mouvement constant de l’eau à travers ces équipements flottants fait tourner les turbines et produit de l’électricité.
Enfin, L’algocarburant est un type d’énergie de biomasse qui utilise les algues pour produire un biocarburant propre et renouvelable. Le carburant à base d’algues n’a pas besoin des hectares de terres cultivées que nécessitent les matières premières des autres biocarburants.