Énergies renouvelables : tout ce qu’il faut savoir

Aujourd’hui, le concept d’« énergies renouvelables » revient dans les discours de nos hommes politiques, mais aussi de nos scientifiques, comme la solution au défi du changement climatique. Pour mieux comprendre ce concept, voyons ce qu’il en est.

Qu’est-ce qu’une énergie renouvelable ?

Les énergies renouvelables (ER) désignent un ensemble de moyens de production d’énergie à partir de sources ou de ressources théoriquement illimitées, disponibles sans limite de temps ou pouvant se reconstituer plus rapidement qu’elles ne sont consommées.

Les énergies renouvelables s’opposent aux énergies dites fossiles, dont les stocks sont limités et non renouvelables à l’échelle humaine. Il s’agit par exemple du pétrole, du charbon ou du gaz naturel. Les énergies renouvelables, quant à elles, sont produites à partir de sources naturelles illimitées à l’échelle du temps humain, comme les rayons du soleil ou le vent.

Dans le langage courant, les énergies renouvelables sont souvent appelées « énergies vertes » ou « énergies propres » en raison de leur faible impact sur l’environnement. En effet, leur exploitation génère très peu de déchets et d’émissions polluantes et leur pouvoir énergétique est bien inférieur à celui des énergies non renouvelables. C’est ce qui en fait un élément important et clé dans les stratégies de lutte contre le réchauffement climatique.

Quels sont les différents types d’énergies renouvelables ?

En général, les énergies renouvelables proviennent de deux sources naturelles principales : le soleil et la terre. De 2 000 mètres au-dessus du niveau de la mer à 2 000 mètres sous terre, du ciel aux profondeurs, il existe différents types d’énergies renouvelables.

L’énergie éolienne

Les ancêtres des éoliennes sont les moulins à vent. Les éoliennes produisent de l’énergie à partir du mouvement des masses d’air. Elles exploitent l’énergie cinétique du vent. La solution éolienne est actuellement la plus utilisée en Europe.

Les éoliennes peuvent être installées sur la terre ferme. C’est ce qu’on appelle les éoliennes terrestres. Elles sont techniquement les plus faciles à imaginer. Même si l’espace qui peut leur être réservé risque d’être rapidement épuisé. Et les plus efficaces pourraient être les éoliennes installées en mer, que l’on appelle éoliennes offshore.

L’énergie éolienne est une énergie intermittente. Les éoliennes ne produisent que lorsque le vent souffle. Cependant, contrairement aux panneaux solaires, il peut être difficile d’installer une éolienne dans un jardin. Cette technologie convient mieux aux installations à grande échelle.

Les éoliennes commencent à prendre de la hauteur, car les chercheurs réfléchissent à la manière d’exploiter les vents d’altitude, qui sont 5 fois plus puissants que les vents terrestres. Ainsi, une éolienne placée dans un ballon gonflé à l’hélium sera lancée dans le ciel de Fairbanks, en Alaska, pour capter les vents à plus de 300 mètres d’altitude.

Énergie hydraulique
Le terme d’énergie hydraulique désigne l’énergie que l’on peut obtenir en exploitant l’eau. Il s’agit d’une catégorie d’énergie moins soumise aux conditions climatiques, mais toujours réservée à la production à grande échelle. L’hydroélectricité comprend :

• Les barrages qui libèrent de grandes quantités d’eau sur des turbines pour produire de l’électricité.
• L’énergie marémotrice, qui utilise l’énergie potentielle des marées, énergie liée aux différences de niveaux d’eau et aux courants qu’elles induisent.
• L’hydraulique qui exploite les courants marins.
• L’énergie houlomotrice, qui repose sur l’énergie cinétique des vagues et des ondes.
• L’énergie thermique, qui peut être obtenue – en veillant à ne pas perturber le flux naturel des mers – à partir de la différence de température entre les eaux profondes et les eaux peu profondes.
• L’énergie osmotique, qui génère de l’électricité à partir de la différence de pression entre l’eau de mer et l’eau douce due à la différence de salinité.

Biomasse

La biomasse peut être transformée en source de chaleur, d’électricité ou de carburant. Différentes techniques peuvent être utilisées pour en extraire de l’énergie : combustion, gazéification, pyrolyse, par exemple. Comprend :

Peut produire de la chaleur, de l’électricité ou des biocarburants (hydrolyse de la cellulose en glucose, puis fermentation en éthanol).
Biocarburants, liquides ou gazeux, issus de la transformation de plantes telles que le colza ou la betterave à sucre (1ère génération), de matériaux cellulosiques (2ème génération) ou de micro-organismes tels que les microalgues (3ème génération).

Il faut savoir que la biomasse ne peut être considérée comme une source d’énergie renouvelable que si sa régénération est supérieure à sa consommation.

Énergie géothermique

L’énergie géothermique est une forme d’énergie renouvelable qui provient de l’extraction de l’énergie du sol. Cette chaleur est essentiellement le résultat de la désintégration radioactive d’atomes fissiles contenus dans les roches. Elle peut être utilisée pour le chauffage, mais aussi pour la production d’électricité. C’est l’une des seules énergies qui ne dépend pas des conditions atmosphériques.

En revanche, elle dépend de la profondeur à laquelle elle est puisée. La géothermie profonde, à environ 2 500 mètres et entre 150 et 250 °C, est utilisée pour produire de l’électricité. Cette énergie moyennée dans des réservoirs d’eau, le plus souvent de 30 à 150°C, alimente les réseaux de chauffage urbain. La géothermie à très faible consommation, entre 10 et 100 mètres de profondeur et à moins de 30°C, est utilisée par des pompes à chaleur.

Cependant, il faut savoir que pour que la géothermie reste durable, la vitesse d’extraction de cette chaleur ne doit pas dépasser la vitesse de son déplacement dans la Terre.

Les chercheurs envisagent d’exploiter davantage les profondeurs de la Terre en puisant dans le site …… Le magma ! Le magma est en fait une matière en fusion provenant du noyau terrestre. Pour les pays dits volcaniques, il s’agit d’une source d’énergie au potentiel très élevé et plus concentré que la simple géothermie.

L’énergie solaire

L’énergie solaire est l’énergie fournie par le soleil. D’une manière générale, l’énergie solaire est produite par les rayons du soleil. Il existe différentes manières d’utiliser cette énergie. Actuellement, l’énergie solaire photovoltaïque est la plus connue. Le photovoltaïque produit de l’électricité et uniquement de l’électricité à partir du rayonnement solaire. Un autre moyen d’exploiter l’énergie solaire est l’énergie thermique, dont le principe est de produire et de fournir de l’eau chaude grâce aux rayons du soleil.

Mais il existe un mode d’exploitation qui combine les deux : l’hybride. La technologie hybride consiste à produire simultanément de l’électricité et de l’eau chaude à partir des ressources solaires. Actuellement, la technologie hybride d’aHTech est la plus avancée du marché et offre le taux de rentabilité et d’efficacité le plus élevé du marché : 89% de rendement.

Les énergies renouvelables dans le monde

Le dernier rapport de l’Agence internationale de l’énergie, publié en avril, a apporté de très bonnes nouvelles et de très bonnes surprises. En effet, le rapport montre que les énergies renouvelables ont connu une croissance incroyable en 2020, une croissance qui n’avait pas été observée depuis deux décennies.

Quelque 280 GW de capacités renouvelables supplémentaires ont été mis en ligne en 2020, soit 45 % de plus que les nouveaux ajouts enregistrés en 2019, rapporte l’AIE, ce qui équivaut à la capacité totale des dix pays d’Asie du Sud-Est au sein de l’ASEAN. Cette augmentation annuelle historique, la plus importante depuis 1999, est tirée par une augmentation de 114 GW de la capacité éolienne, soit près du double de celle de 2019 (+90%) et par la Chine.

Bien que l’AIE s’attende à une augmentation des émissions de CO2 en 2021 « en raison d’une augmentation parallèle de l’utilisation du charbon », elle estime que le taux de croissance de 2020 « deviendra la nouvelle norme, avec quelque 270 GW de capacité renouvelable à ajouter en 2021 et près de 280 GW en 2022, malgré un ralentissement en Chine ». La croissance de l’éolien devrait ralentir légèrement en 2021 et 2022, tandis que le solaire « continuera à battre des records », selon l’agence.

Les énergies renouvelables en France

En croissance régulière depuis plusieurs années, les énergies renouvelables représentent 15,4 % de la consommation d’énergie primaire en 2023. Parallèlement, leur poids dans l’économie française s’est accru : elles sont ainsi à l’origine, en 2021, de 14,4 Md€ d’investissements et de 102 000 emplois en équivalent temps plein.

Très diverses, les énergies renouvelables en France regroupent une dizaine de filières. Le bois-énergie et l’hydraulique restent les plus développées, mais l’éolien, le solaire photovoltaïque et les pompes à chaleur sont parmi celles qui progressent le plus ces dernières années. La France est le deuxième producteur européen de biomasse, d’hydroélectricité, de déchets renouvelables et de géothermie.

Selon les règles de calcul européennes, la part des énergies renouvelables atteint 22,2 % de la consommation finale brute d’énergie en 2023. En 2022, la France se situait à la 15^e position de l’Union européenne pour cet indicateur.