Le terme énergie renouvelable inclut les énergies provenant de sources dites régénératives. Elles se caractérisent par le fait qu’ils peuvent se renouveler à court terme ou que la source d’énergie ne se tarit pas. Ainsi, les énergies régénératives s’opposent aux énergies atomiques et fossiles, dont les vecteurs énergétiques se sont formés au cours de longs processus géologiques et sont finis.
Pourquoi les énergies renouvelables ?
Un grand avantage des énergies renouvelables est qu’elles sont disponibles partout dans le monde. Alors que l’énergie solaire peut être obtenue dans les régions ensoleillées à l’aide de capteurs, l’énergie éolienne est utilisée dans les régions venteuses avec de grands rotors. L’hydroélectricité peut être utilisée aussi bien par les barrages que par les centrales à courant et à marée. L’énergie issue de la biomasse peut également être classée comme énergie renouvelable. Enfin, l’énergie géothermique est également incluse dans le sens large. Pour en savoir plus sur toutes ces formes d’énergie renouvelable, consultez les sections suivantes.
L’utilisation d’énergies renouvelables est judicieuse d’un point de vue écologique et économique. Elle contribue entre autres à la conservation des ressources naturelles et à la protection active du climat. Il n’est donc pas surprenant que le développement des énergies renouvelables soit à l’ordre du jour d’un nombre croissant de pays.
Énergie tirée de la biomasse
La biomasse se distingue dans le domaine des énergies renouvelables. Ceci est dû à la seule diversité. Cela signifie que les options pour les sources d’énergie biogènes sont beaucoup plus larges que pour l’énergie éolienne ou solaire, par exemple. Cela signifie qu’il n’est pas seulement possible de produire de l’électricité à partir de la biomasse. En fonction de la matière d’origine et du procédé choisi, elle fournit également du biogaz, de la chaleur biologique et des biocarburants. Cela fait de la biomasse une source d’énergie renouvelable polyvalente.
Un deuxième aspect qui plaide en faveur de l’énergie biogène est qu’elle est largement indépendante des circonstances extérieures. Pendant que les éoliennes s’arrêtent pendant les périodes calmes, la biomasse continue de produire de l’électricité, de la chaleur et/ou du gaz. De plus, la biomasse peut être utilisée presque n’importe où pour produire de l’énergie, indépendamment des corridors éoliens ou de l’intensité du rayonnement solaire. Dans l’intervalle, il existe même des approches initiales de l’utilisation mobile, par exemple en « transformant » les déchets verts en électricité directement sur place dans des installations mobiles.
Un coup d’œil à la longue liste de matériaux qui peuvent être utilisés comme sources d’énergie biogène montre à quel point la biomasse est réellement multiforme. Le bois vient clairement en premier, surtout comme combustible et donc comme source de chaleur dans de nombreux ménages privés – que ce soit sous forme de bûches ou de granulés de bois. En outre, l’énergie peut être obtenue à partir de :
- résidus de bois,
- de plantes et de résidus végétaux,
- de fumier, de déchets verts,
- d’algues.
Parfois par fermentation de la matière première, parfois dans des centrales de cogénération où la biomasse est simplement brûlée. La recherche n’a pas encore exploré toutes les possibilités à cet égard.
Le potentiel énergétique de la biomasse est énorme et pourrait être exploité beaucoup plus largement. Il sera crucial pour l’avenir de tenir compte à égalité de la culture vivrière, de la nécessité des cultures énergétiques et de la diversité écologique. Dans le cas contraire, à long terme, la production d’énergie à partir de la biomasse sera assombrie.
Énergie géothermique
L’énergie géothermique signifie chaleur géothermique. L’énergie géothermique est donc de l’énergie obtenue à partir de l’énergie géothermique. Cette chaleur emmagasinée dans la terre est inépuisable d’après les critères humains.
Afin de pouvoir se faire une image, voici quelques chiffres : Dans le noyau de la terre, les températures peuvent atteindre 6000 degrés Celsius. Dans la robe, il fait plus de 1 200 degrés Celsius. La croûte terrestre, profonde de près de 30 kilomètres, connaît une augmentation de température d’environ trois degrés Celsius par 100 mètres, selon les régions.
Cette énergie thermique peut être utilisée. D’une part pour chauffer les bâtiments. D’autre part, pour refroidir les maisons ou les installations. Une troisième application, qui en est encore à ses balbutiements en Allemagne et qui nécessite quelques travaux de recherche, est l’utilisation de l’énergie géothermique pour produire de l’électricité. Près de la surface, il s’agit de forer jusqu’à une profondeur maximale de 400 mètres pour exploiter l’énergie géothermique.
Le principe selon lequel l’énergie géothermique chauffe ou refroidit est relativement simple. Des sondes géothermiques d’une longueur d’environ 40 à environ 100 mètres sont insérées dans le sol. Il est également possible d’installer des capteurs de chaleur géothermiques sous la ligne de gel ou des paniers d’énergie en forme de spirale. Un mélange d’eau et de saumure est conduit à travers un système de tuyaux qui extrait la chaleur géothermique de la roche environnante. Toujours à la surface, une pompe à chaleur élève la chaleur géothermique au niveau d’énergie de chauffage requis.
Le choix du système utilisé et la rentabilité à long terme de l’énergie géothermique dépendent de nombreux aspects. « En ce qui concerne l’économie doit être respecté à un niveau de température aussi élevé que possible, une capacité de régénération suffisante et une disponibilité de la source de chaleur en toutes saisons, de sorte que l’initiative favorable au climat Bavière.
Pour que l’énergie géothermique puisse être utilisée pour produire de l’électricité, d’autres exigences doivent être satisfaites. Pour cela, de l’eau froide est pompée dans des roches granitiques chaudes (200 degrés Celsius). La vapeur chaude qui en résulte entraîne des turbines. En 1904, il suffisait d’allumer quatre ampoules. En attendant, la puissance est de 750 mégawatts.
L’énergie solaire
Aujourd’hui, la recherche de sources d’énergie alternatives devient de plus en plus importante, car les matières premières naturelles telles que l’énergie solaire sont disponibles en quantités pratiquement illimitées et sont également respectueuses de l’environnement. En revanche, les combustibles fossiles sont non seulement coûteux à produire, mais ils sont également soumis à la rareté générale des ressources.
Vous trouverez sur Internet des calculateurs dits photovoltaïques qui vous orientent et vous indiquent les critères importants pour l’achat d’une installation solaire. Le calculateur photovoltaïque permet au consommateur d’avoir une vue d’ensemble du rendement des cellules solaires, de l’énergie totale produite par l’installation photovoltaïque et du facteur coût d’achat. Le rendement annuel de l’installation photovoltaïque est déterminant pour le rendement à atteindre.
Un facteur décisif pour la rentabilité d’une telle installation est son efficacité. Les modules solaires absorbent l’énergie solaire et produisent de l’électricité et de la tension, ce qui produit un rendement. Cette puissance dépend de la température, de sorte qu’une température élevée des cellules solaires, par exemple, peut générer une puissance faible, ce qui à son tour annule le rendement. En général, l’efficacité est la quantité qui peut être obtenue à partir du rayonnement solaire et convertie en énergie électrique.
L’hydroélectricité
L’hydroélectricité moderne n’a pas grand-chose à voir avec les bruits du moulin à eau sur le ruisseau. C’est toujours l’énergie actuelle ou cinétique de l’eau qui est utilisée. Cependant, elle n’entraîne pas les roues du moulin ni les marteaux de forgeage, mais les turbines. L’énergie mécanique qui en résulte est convertie en électricité par des générateurs.
Une distinction est faite entre les centrales électriques à eau courante, à accumulation, à vagues, à marée, à chaleur marine et à glacier. Les plus connues sont probablement les centrales hydroélectriques au fil de l’eau et à accumulation. Ces derniers sont utilisés dans les réservoirs et les barrages. Là, l’eau est endiguée et, si nécessaire, conduit à une centrale beaucoup plus basse. Il en résulte une pression d’eau allant jusqu’à 200 bars, ce qui provoque la rotation d’une turbine. L’eau atteint alors un bassin inférieur.
En Europe, c’est la Suède qui produit le plus de bioénergie à partir de l’eau. En 2011, il était d’un peu moins de 66 térawattheures. Dans le monde entier, l’eau fournit 3 700 térawattheures d’énergie électrique, couvrant 16,5 % de la demande totale. En termes d’énergies renouvelables, les trois quarts de l’électricité verte mondiale proviennent de l’hydroélectricité.
Cependant, les avantages de cette énergie sans émission de gaz à effet de serre se heurtent aussi à des voix critiques. Les pêcheurs, en particulier, expriment à maintes reprises leur inquiétude au sujet des centrales hydroélectriques. Les objets plus grands sont retenus par des grilles ou des râteaux. Cependant, le poisson glisse à travers l’appareil ou s’y fait prendre. S’ils atteignent la turbine, ils sont déchiquetés. Les échelles à poissons, qui ne remplissent toutefois leur fonction que dans une mesure limitée, constituent l’une des options pour éviter cela.
L’énergie éolienne
L’énergie éolienne (ou énergie du vent) désigne le processus de création d’électricité à partir du vent, ou des flux d’air qui se produisent naturellement dans l’atmosphère terrestre. Les éoliennes modernes sont utilisées pour capter l’énergie cinétique du vent et produire de l’électricité.
Il existe trois principaux types d’énergie éolienne :
- L’énergie éolienne à l’échelle industrielle : Les éoliennes dont la taille varie de 100 kilowatts à plusieurs mégawatts, où l’électricité est fournie au réseau électrique et distribuée à l’utilisateur final par les services publics d’électricité ou les opérateurs de systèmes électriques.
- Énergie éolienne distribuée ou « petite » éolienne : Petites éoliennes individuelles de moins de 100 kilowatts qui sont utilisées pour alimenter directement une maison, une ferme ou une petite entreprise et qui ne sont pas connectées au réseau.
- Éolien en mer : Éoliennes qui sont installées dans de grandes masses d’eau, généralement sur le plateau continental. Les éoliennes en mer sont plus grandes que les éoliennes terrestres et peuvent produire plus d’électricité.
Comment fonctionnent les éoliennes
Lorsque le vent souffle devant une éolienne, ses pales captent l’énergie cinétique du vent et tournent, la transformant en énergie mécanique. Cette rotation fait tourner un arbre interne relié à une boîte de vitesses, ce qui augmente la vitesse de rotation d’un facteur 100. Cela fait tourner un générateur qui produit de l’électricité.
Les tours en acier tubulaire, d’une hauteur d’au moins 80 mètres, supportent un moyeu à trois pales et une « nacelle » qui abrite l’arbre, la boîte de vitesses, le générateur et les commandes. Les mesures du vent sont collectées, ce qui permet à la turbine de tourner et de faire face au vent le plus fort, et l’angle ou le « pas » de ses pales est optimisé pour capter l’énergie.
Une turbine moderne typique commence à produire de l’électricité lorsque la vitesse du vent atteint six à neuf milles à l’heure (mph), ce que l’on appelle la vitesse de démarrage. Les turbines s’arrêtent si le vent souffle trop fort (environ 55 miles à l’heure) pour éviter d’endommager l’équipement.
Au cours d’une année, les turbines modernes peuvent produire des quantités d’électricité utilisables plus de 90 % du temps. Par exemple, si le vent sur une turbine atteint la vitesse de démarrage de 6 à 9 miles/heure, la turbine commencera à produire de l’électricité. Plus la vitesse du vent augmente, plus la production d’électricité augmente.
Une autre mesure courante de la production d’énergie éolienne est appelée facteur de capacité. Celui-ci mesure la quantité d’électricité produite par une éolienne sur une période donnée (généralement un an) par rapport à son potentiel maximal.
Par exemple, supposons que la production théorique maximale d’une éolienne de deux mégawatts par an soit de 17 520 mégawattheures (deux fois 8 760 heures, soit le nombre d’heures par an). Cependant, il se peut que l’éolienne ne produise que 7 884 mégawatts-heures au cours de l’année parce que le vent n’a pas toujours soufflé assez fort pour produire la quantité maximale d’électricité que l’éolienne était capable de produire. Dans ce cas, l’éolienne a un facteur de capacité de 45 % (7 884 divisé par 17 520). N’oubliez pas que cela ne signifie pas que l’éolienne n’a produit de l’électricité que 45 % du temps. Les parcs éoliens modernes ont souvent un facteur de capacité supérieur à 40 %, ce qui est proche de certains types de centrales au charbon ou au gaz naturel.
Qu’est-ce qu’un parc éolien ?
Souvent, un grand nombre d’éoliennes sont construites à proximité les unes des autres, ce que l’on appelle un projet éolien ou un parc éolien. Un parc éolien fonctionne comme une centrale électrique unique et envoie de l’électricité au réseau.
Comment l’énergie éolienne vous parvient-elle ?
Les turbines d’un parc éolien sont connectées de manière à ce que l’électricité qu’elles produisent puisse être acheminée du parc éolien au réseau électrique. Une fois que l’énergie éolienne est sur le réseau électrique principal, les compagnies d’électricité ou les opérateurs d’électricité enverront l’électricité là où les gens en ont besoin.
Des lignes de transmission plus petites, appelées lignes de distribution, collectent l’électricité produite par le projet éolien et l’acheminent vers des lignes de transmission « réseau » plus importantes, où l’électricité peut parcourir de longues distances jusqu’aux endroits où elle est nécessaire. Enfin, les lignes de distribution plus petites livrent l’électricité directement à votre ville, votre domicile ou votre entreprise.