I/ ENERGIES RENOUVELABLES
II/ TECHNOLOGIES ENVIRONNEMENTALES
III/ ENERGIES NON RENOUVELABLES
IV/ AVANTAGES ESCOMPTES
- V/ CONTRAINTES ET LIMITES
EXPOSANTS :
- ISMAILA BABA CISSE
- ELH AMADOU OURY DIALLO
- SAMBA DIALLO
De la 2nde S/H
INTRODUCTION
De tout temps, l’homme a eu besoin de l’énergie pour se nourrir, se mouvoir.
Celle-ci existe sous plusieurs formes. Aujourd’hui, la technologie permet d’en produire en grande quantité, en utilisant toutes les ressources possibles (fossiles, eau, vent, soleil…). A l’aube du XXI ème siècle, l’énergie reste un enjeu majeur, tant au niveau politique, économique, scientifique qu’environnemental…Parmi les diverses propriétés des objets, matériels, l’énergie est l’une des plus importantes, mais aussi l’une des plus abstraites car elle n’est pas directement tangible.
I/ ENERGIE RENOUVELABLE
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Une énergie renouvelable (appelée aussi énergie verte) est une énergie renouvelée ou régénérée naturellement à l'échelle d'une vie humaine. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels, réguliers ou constants, provoqués par les astres. Elles proviennent :
Le bois, l'énergie solaire, l'hydroélectricité et l'éolien sont issus de l'énergie solaire. Seules la géothermie et l'énergie marémotrice échappent à cette règle.
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.
Le caractère renouvelable d'une énergie dépend de la vitesse à laquelle la source se régénère, mais aussi de la vitesse à laquelle elle est consommée. Ainsi, le bois est-il une énergie renouvelable tant qu'on abat moins d'arbres qu'il n'en pousse, et que la forêt continue à jouer ses fonctions écologiques vitales. Le comportement des consommateurs d'énergie est donc un facteur à prendre en compte dans cette définition.
Le Soleil, principale origine des énergies renouvelables.
II/ TECHNOLOGIES ENVIRONNEMENTALES
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 les biocarburants.
Modules photovoltaïques
- Énergie solaire thermique, production de chaleur, par conversion de l'énergie contenue dans le rayonnement solaire, très rentable pour le chauffage dans les régions ensoleillées.
- Energie solaire thermodynamique ou heliothermodynamique ou encore thermosolaire, production de vapeur (ou chauffage d'un gaz) à partir de la chaleur du soleil par concentration, puis conversion de la vapeur en électricité,
- 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.
- Voile solaire, également nommée photovoile, pour les zones spatiales pas trop éloignées du soleil.
REMARQUE
L'énergie solaire passive a depuis longtemps été utilisée comme source d'énergie dans l'architecture. Les technologies ont récemment évolué, permettant la réalisation de maisons solaires passives totalement optimisées d'un point de vue thermique. Les performances peuvent plus ou moins s'approcher de l'autonomie énergétique selon l'investissement. Certains projets, comme à Gennevilliers, visent à construire des immeubles de bureaux produisant plus d'électricité qu'ils n'en consomment.
Une éolienne moderne dans un paysage rural.
L’énergie éolienne est l'énergie du vent et plus spécifiquement, l'énergie tirée du vent au moyen d'un dispositif aérogénérateur ad hoc comme une éolienne ou un moulin à vent.
Elle peut être utilisée de deux manières : de manière directe et indirecte.
5/Énergie interne de la Terre
Centrale géothermique de Nesjavellir en Islande
.Le principe consiste à extraire l’énergie géothermique contenue dans le sol pour l’utiliser sous forme de chauffage ou pour la transformer en électricité. La plus grande partie de la chaleur de la Terre est produite par la radioactivité naturelle des roches qui constituent la croûte terrestre : c'est l'énergie nucléaire produite par la désintégration de l'uranium, du thorium et du potassium.
Par rapport à d’autres énergies renouvelables, la géothermie présente l’avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent). Les gisements géothermiques ont une durée de vie de plusieurs dizaines d'années.
III/ÉNERGIES NON RENOUVELABLES
Les principales sources d’énergies non renouvelables sont les combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel...) ou nucléaires (uranium, plutonium) et sont issus de gisements qui finiront par se tarir à plus ou moins longue échéance. L'échéance dépend principalement du rythme de consommation, et aussi des progrès techniques et scientifiques.
Toutefois, selon les experts de l'industrie nucléaire, une utilisation optimale des résidus de l'industrie nucléaire permettrait de réutiliser les combustibles usagés, de réduire les déchets ultimes, et de multiplier la ressource en uranium par un facteur 50 environ. La faisabilité industrielle d'une telle multiplication des ressources nucléaires a été démontrée par le réacteur français Phénix, qui n'a pas été encore poursuivie industriellement en France car les ressources d'uranium étant plus grandes que prévues nous laissent encore un siècle. Au Japon, Russie, USA et Corée du Sud cette mise au point industrielle fait l'objet de recherches intenses sur la fermeture du cycle, avec les réacteurs nucléaires de génération IV dont la mission supplémentaire vise la combustion totale de l'uranium et thorium.
En outre, si l'on parvient un jour à maîtriser la fusion nucléaire pour la production d'énergie, il s'agira d'une énergie éternelle, de durée comparable à celle du Soleil car les « combustibles » (les isotopes de l'hydrogène) sont présents en quantité illimitée, à l'échelle humaine, dans l'eau des océans. Si l'on réussissait à fusionner des isotopes stables, comme par exemple Hydrogène ordinaire et Lithium7 naturel, (ce qui est pour l'instant hors de notre portée), la « propreté » de ces hypothétiques réacteurs de fusion nucléaire serait parfaite: aucun déchet radioactif ne serait produit. Pour le moment, on vise à moyen et long terme, (ITER), la maîtrise industrielle de réactions de fusion moins difficiles, qui malheureusement libèrent des neutrons rapides lesquels, en se liant aux noyaux d'atomes de structure du réacteur, les rendent faiblement radioactifs, (bien moins que la fission).
IV/AVANTAGES ESCOMPTES
Les énergies renouvelables associent des avantages sur le plan environnemental, social, économique, ainsi que géopolitiques.
*Avantages sur le plan environnemental
- L'énergie renouvelable n'a d'autre gisement que sa source fondamentale, le Soleil qui en a encore pour 5 milliards d'années: ainsi le vent, la biomasse sont sans gisement donc éternels pour nous. Elles ont plutôt des limites d'exploitation (puissance aléatoire, faible densité d'énergie, grandes surfaces de collection) affectant leur rentabilité économique (seulement dans le cadre étroit d'une mise en compétition avec des sources traditionnelles) mais dès qu'elles sont stockables (bois, biomasse) elles deviennent de vraies sources fiables[].
- Leur impact en gaz à effet de serre est de principe nul (cycle du CO2 végétal) à condition que leur exploitation de masse ne laisse pas échapper de faibles quantités de sous-produits comme le méthane qui est 28 fois plus opaques aux radiations infrarouges que le CO2.
- Les déchets produits par un système de production d'énergie renouvelable sont essentiellement des déchets de démantèlement des installations de production en fin de vie. Les centrales thermiques à charbon déposent en plus les cendres de ce dernier - un problème pour se défaire de 100 000 tonnes par an et grosse tranche, celles au gaz en autant que toute installation industrielle en fin de vie. Le nucléaire, également mais en exploitation courante ne génère que des déchets de très faible volume (53 tonnes/an en France contre 3 à 4 millions de tonnes de cendres en Allemagne) très radioactifs, ce qui a conduit cette dernière industrie à les isoler et protéger bien avant toutes les autres industries. Leur enfouissement profond a été étudié pour garantir à long terme qu'ils ne retourneront à la biosphère qu'une fois « éteints ».
- De façon « cachée », certaines énergies renouvelables émettent toutefois des gaz à effet de serre, notamment lors de la production des dispositifs d'exploitation énergétiques (panneaux solaires, éoliennes, etc.). Ces émissions sont très inférieures à celles des énergies fossiles, à condition de ne pas avoir à compenser temporairement le manque d'énergie renouvelable non stockable (soleil, vent) par des énergies carbonées (par exemple pour alimenter un réseau électrique).[]
*Avantages sur le plan social
- Les impacts en cas d'accident grave sont plus facilement maîtrisables que ceux de l'industrie électronucléaire ou pétrolière, à l'exception notable des barrages hydroélectriques : les accidents liés à l'hydroélectrique ont fait plus de morts que ceux liés à l'électronucléaire d'après Jancovici. Cependant, les chiffres concernant les catastrophes nucléaires sont victimes d'écarts énormes en fonction de leur source, de plus il faudra des dizaines voir des centaines d'années pour connaître précisément les conséquences de tels accidents.
- Les ressources exploitées sont locales, permettant ainsi un développement local des territoires : cohésion du territoire, pays en développement, emplois non délocalisables.
- Les déchets sont peu dangereux.
* Avantages sur le plan économique
- Il y a une valeur carbone pour ce type d'énergie.
- Le démantèlement des systèmes de production d'énergie renouvelable est facile, rapide et peu coûteux.
- Les déchets sont peu coûteux.
Les énergies renouvelables peuvent contribuer à la paix en diminuant la dépendance au pétrole, et en améliorant l'indépendance énergétique, les énergies renouvelables sont une source de sécurité dans les domaines économiques, sociaux et environnementaux, surtout lorsqu'une gamme de sources complémentaires d'énergie est exploitée (par exemple l'éolien fonctionne mieux quand il n'y a pas de soleil et le solaire produit souvent plus quand il n'y a pas de vent).
Selon une étude[] récente (2007) commandée par le ministère de l'environnement allemand, comparativement aux grandes centrales énergétiques thermiques (dont nucléaire) et hydroélectrique qui centralisent la production énergétique, les énergies propres, sûres, renouvelables quand elles sont décentralisées présentent de nombreux intérêts en termes de sécurité énergétique, intérieure, militaire et civile, en matière de risque terroriste, de même que pour la sécurité climatique, le développement, les investissements et les marchés financiers.
V/CONTRAINTES ET LIMITES
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 consommation ne soit pas excessive et permette à la flore de réabsorber tout le dioxyde de carbone dégagé.
Remarque :
Les énergies renouvelables suffiront-elles à limiter le réchauffement climatique ?
Lorsqu'on ne tient pas compte du potentiel de réduction des émissions de GES que comportent les modes actuels, (souvent peu efficaces), de production et d'utilisation de l'énergie, les énergies propres et renouvelables sont parfois présentées comme une solution au problème du réchauffement climatique. En réalité, il faut considérer 2 aspects complémentaires des politiques de maîtrise de l'énergie: les économies d'énergie d'une part, et les énergies renouvelables d'autre part, ceci de façon à diminuer la consommation absolue (et non relative) d'énergies fossiles. Sauf pour la géothermie, la production d'énergie d'origine renouvelable ne met pas en œuvre de chaleur à haute température (ou à température plus élevée que l'ambiante). Elle est souvent limitée par son rendement, son stockage, la superficie ou les infrastructures nécessaires. Corrélativement, les rejets de chaleur "fatale" de cette production dans l'environnement, sont faibles ou nuls.
Selon le scénario énergétique sur les potentiels respectifs, en économies d'énergie et en énergies renouvelables, des experts de Greenpeace pour 2030, l'éolien et le solaire représenteraient à eux deux environ 3% de la production d'énergie mondiale. []
Exprimé autrement, le développement des énergies renouvelables est nécessaire mais, selon Jean-Marc Jancovici[], ne suffira pas à éviter une importante diminution des consommations d'énergie : malgré les renouvelables, des changements de nos modes de vie lui semblent nécessaires[].
Les sources académiques sur le sujet ont montré qu'un scénario énergétique entièrement renouvelable permettant de garantir la qualité de vie des pays développés à l'ensemble de la population mondiale était techniquement faisables avec les meilleures techniques disponibles actuellement en matière d'efficacité énergétique[]. Toutefois ces études ne se sont intéressées qu'aux aspects environnementaux, industriels et techniques et n'abordent pas les questions de responsabilités financières et politiques liés à un tel changement.
La production d'énergie renouvelable, reposant sur l'exploitation de phénomènes naturels, requiert 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.
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 8m² de panneaux solaires (en supposant une efficacité énergétique moyenne de 12,5%).
La construction d'un barrage hydroélectrique a des conséquences lourdes : inondation de vallées entières, modification profonde de l'écosystème local. De plus, 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 ait 100 000 km en France). En fait, il semblerait que le plus gros risque soit pour les chauves-souris, dont on retrouve régulièrement des cadavres sur les sites éoliens, y compris des espèces protégées. Pour l'instant, les causes de ces collisions avec les éoliennes ne sont pas encore bien identifiées. Certains ont pensé que les mouvements de pales interféraient avec les ultrasons, mais cette hypothèse n'a pas encore été vérifiée.
*Rentabilité économique
La mise en œuvre d'une filière d'énergie renouvelable nécessite de faire un bilan économique. La mise en place des permis d'émission de gaz à effet de serre rend ces filières rentables.
Les rentabilités économiques escomptées sont très fortes : on attend des taux de 12 % ce qui est exceptionnel.
Cependant, on ne sait pas exactement quelles seront les rentabilités comparées en fonction des procédés techniques employés. Les filières industrielles n'ont pas encore été mises en œuvre à grande échelle. Il faut imaginer des filières intégrées. On commence à avoir des retours d'expérience, mais il peut toujours survenir des difficultés inattendues.
*Situation actuelle
Aujourd'hui, les énergies renouvelables représentent 13,5 % de la consommation totale d’énergie comptabilisée dans le monde et 18 % de la production mondiale d’électricité[]. La biomasse et les déchets assurent l’essentiel de cette production (10,6%). []
La production électrique renouvelable provient principalement de l’hydraulique (90 %). Le reste est très marginal : biomasse 5,5%, géothermie 1,5%, éolien 0,5% et le solaire 0,05%.
Les pompes à chaleur géothermiques se développent également de manière importante. Elles sont parfois considérées comme des sources d’énergie renouvelable (une partie de l’énergie qu’elles fournissent provient de la Terre, du soleil et du vent) ou des systèmes efficaces de production de chaleur (elles assurent une production d’énergie thermique supérieure à l’énergie électrique consommée), mais elles ne sont pas toujours considérées comme des énergies vertes en raison de la grande quantité d'électricité qu'elles consomment
