Les sources d'énergie nucléaires <--Retour au sommaire



Les sources d'énergie renouvelables


Pourquoi s'intéresser plus particulièrement aux sources d'énergie renouvelables ? Comme on l'a vu précédemment, ces sources d'énergie présentent certains avantages qui apparaissent aujourd'hui de plus en plus déterminants — en particulier le caractère inépuisable de ces ressources, et leur faible impact sur l'environnement par rapport aux autres sources d'énergie. Le développement de l'usage des sources d'énergie renouvelables est donc inévitable (les ressources pétrolières, gazières, etc. commencent à s'épuiser et à engendrer des tensions internationales) mais, qui plus est, particulièrement souhaitable pour la sauvegarde de notre environnement, de la biosphère et de la planète.

Les activités humaines ont engendré d'énormes bouleversements à l'échelle continentale et planétaire, en particulier par l'usage de combustibles fossiles. Le phénomène de réchauffement climatique expliqué par l'accroissement anthropique de "l'effet de serre", manifeste déjà ses effets : fonte des calottes polaires, phénomène El Niño, migration ou disparition d'espèces animales et végétales, etc. Quand à l'énergie nucléaire, dont l'exploitation ne semble pas entraîner ce type de conséquences du fait qu'elle ne rejette aucun "gaz à effet de serre", elle reste dépendante de ressources limitées et ses rejets sont tellement potentiellement dangereux (déchets radioactifs) qu'il est nécessaire de les enfouir dans des "décharges" où il est souhaitable que personne ne vienne s'aventurer avant un bon million d'années. Bref, l'énergie nucléaire ne sera une solution intéressante à long terme que si l'on résout (au moins) le problème de la production de ses déchets. Mais aujourd'hui, c'est encore loin d'en être le cas.

Vous en conviendrez donc, les seules sources d'énergie durables sont les sources d'énergie renouvelables. Voyons un peu de quoi il s'agit et comment il est possible de les exploiter.


Énergie solaire (photovoltaïque)
Énergie solaire (thermique)
Énergie éolienne
Énergie hydraulique
Énergie géothermique
Énergie de biomasse

Bois Énergie
Agro-carburants
Biogaz
Énergie marémotrice


L'énergie solaire : conversion photovoltaïque

À l'aide de matériaux semi-conducteurs, tels que le silicium, il est possible de réaliser des dispositifs qui transforment le rayonnement solaire en électricité : c'est ce que l'on appelle des photopiles ou cellules photovoltaïques. En disposant une photopile au soleil, une tension électrique apparaît à ses bornes : c'est un convertisseur d'énergie solaire en énergie électrique. La photopile permet donc de capter l'énergie solaire — du moins une partie. Actuellement, les meilleures photopiles ont un rendement d'environ 15 %, ce qui signifie que 85 % de l'énergie qui arrive sur la surface de la photopile n'est pas transformée en électricité. Effectivement, cela fait beaucoup de pertes, mais 15 %, c'est déjà pas si mal et c'est surtout mieux que rien, quand on pense que cette énergie nous "tombe" du ciel durant toute la journée (par beau temps).

En assemblant des photopiles, on peut réaliser des panneaux solaires, tels que ceux qui alimentent de nombreux satellites artificiels mais aussi, plus près de nous, tels que ceux que l'on peut voir déjà sur des horodateurs, des cabines téléphoniques, et même sur les toits de maisons. La production d'électricité par conversion photovoltaïque peine à se développer en raison de ses faibles rendements comparés à son coût encore élevé (les panneaux photovoltaïques sont relativement onéreux même si leur prix a été divisé par quatre entre 1970 et 1990 et bien plus encore depuis).

Avantages

Inconvénients

Utilisation

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L'énergie solaire thermique

Le Soleil nous réchauffe naturellement, mais il est possible de capter cette chaleur afin de l'utiliser à des fins particulières. Pour ce faire, on utilise différents types de capteurs. Cela va de la bâche pour piscine d'extérieur (composée de bulles plastiques de couleur sombre) jusqu'au capteur vitré pour chauffe-eau solaire, en passant par la serre ou le châssis du jardinier, ou la simple véranda. Dans tous ces cas, le capteur (la vitre) crée un "effet de serre" en laissant entrer le rayonnement solaire et en piégeant la chaleur à l'intérieur de l'espace qu'il délimite.

Mais l'énergie solaire peut aussi produire du froid si l'on utilise un dispositif frigorifique de type "absorption". Dans ce cas, comme dans le cas où l'on souhaite transporter cette chaleur, on place derrière le capteur un tube métallique dans lequel circule un fluide caloporteur — c'est-à-dire qui va "porter la chaleur". En général on choisi un fluide peu onéreux, très abondant et non polluant : de l'eau ! Enfin, on peut aussi ajouter au capteur un système qui concentre les rayons du soleil afin d'atteindre des températures plus élevées. Ce dernier système fait généralement partie d'un système complexe visant à produire de l'électricité de type centrale thermique. On entre là dans un tout autre domaine qui demanderait une page web à lui seul (à venir ?...).

Avantages

Inconvénients

Utilisation

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L'énergie éolienne

L'énergie du vent est une énergie mécanique que l'on peut capter de plusieurs manières. Simplement avec une voile, l'énergie du vent peut être utilisée pour propulser un voilier. Cette première utilisation remonte à l'Antiquité. À cette époque là, le vent était (avec l'énergie animale) l'une des seules sources de propulsion disponibles. C'est aussi l'énergie du vent qui faisait marcher une partie de l'industrie grâce aux moulins à vent. Les pales du moulin utilisent l'énergie du vent pour faire tourner une meule qui écrase alors tout ce qu'il est possible d'écraser : céréale, oléagineux, etc. Puis, la révolution industrielle, au 19ème siècle a remplacé le vent par d'autre sources d'énergie (charbon, pétrole, gaz, électricité).

Aujourd'hui, le vent est à nouveau exploité par des moulins plus modernes : les éoliennes. On peut distinguer deux types d'éoliennes :

Avantages

Inconvénients

Utilisation

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L'énergie hydraulique

Le cycle de l'eau est un procéssus naturel immuable qui se déroule sur l'ensemble de la planète. L'eau des océans, des mers, des lacs et des rivières s'évapore pour passer dans l'atmosphère, former des nuages puis de la pluie, de la neige ou de la grêle par lesquelles elle retombe sur le sol. Le moteur de ce grand cycle est encore une fois... le soleil. En effet, c'est sa chaleur qui permet l'évaporation de l'eau du sol et des mers qui formera les nuages.

Mais l'eau qui tombe sur une montagne, avant d'arriver dans une mer ou un océan, doit d'abord former des ruisseaux, des rivières et enfin des fleuves. La vitesse de l'eau (énergie cinétique) des riviè et des fleuves provient de la conversion de l'énergie potentielle (liées à l'altitude), comme c'est le cas pour notre bouchon de champagne entre les points B et C (cf. page 2). En descendant vers la mer, l'eau prend de la vitesse et s'écoule. L'énergie cinétique de cette eau dépend de sa vitesse mais aussi de sa masse. Même si la vitesse de l'eau des fleuves n'est pas très grande, leur masse peut-être colossale. Il est donc possible de voloriser cette énergie en la convertissant, soit en énergie mécanique (moulin à eau) ou en électricité (barrage hydroélectrique).

Avantages

Inconvénients

Utilisation

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La géothermie

Le mot signifie litérralement "chaleur de la Terre". En effet, la Terre n'est pas une planète inerte, comme la Lune, mais bien active. Volcanisme, tremblements de terre, mouvement de l'écorse terrestre (tectonique des plaques), fumeurs noirs, geysers : tous ces phénomènes terrestre s'expliquent par le fait que le centre de notre planète dégage de l'énergie ; une énergie colossale quand on pense aux bouleversements que peuvent engendrer certains d'entre-eux. On parle d'ailleurs souvent de cataclysmes ou de catastrophes naturelles pour les plus puissants, souvent ravageurs.

L'énergie de la Terre est connue depuis l'Antiquité et les sources thermales ont été largement exploitées dès cette époque. En effet, la chaleur de la Terre, quand elle arrive jusqu'à la croûte terrestre, peut chauffer les nappes d'eau souterraines. Si cette eau a la possibilité de s'échapper à la surface, elle sourd tranquillement (source d'eau chaude) ou bien elle se vaporise et s'échappe violemment (geysers). Cette chaleur souterraine peut alors être exploitée soit pour chauffer des bâtiments, soit pour produire de l'électricité. Pour cela on creuse des puits profonds par lesquels, soit on capte l'eau chaude souterraine, soit on injecte de l'eau froide, qui se chauffe au contact du sous-sol chaud et que l'on récupère par un second forage.

Avantages

Inconvénients

Utilisation

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La biomasse

Le terme de biomasse désigne la masse des êtres qui vivent sur Terre. Mais l'énergie dite "de biomasse" provient en réalité d'êtres qui ont passé l'arme à gauche ! Dans le cas, contraire, on parle simplement d'énergie animale.

En effet, l'énergie, on l'a vu en introduction de ce dossier, est utilisée par les tous les êtres vivants. C'est d'ailleurs ce qui les distingue du monde minéral inerte. Chaque être vivant échange avec son extérieur de la matière (pour constituer ses organes) et de l'énergie (pour pouvoir agir, c'est-à-dire vivre).

L'énergie nécessaire à un être vivant peut-être thermique (pour maintenir sa température interne) ou chimique (pour tout ce qui est plus compliqué : faire fonctionner les organes et se construire). On vérifie ici que l'énergie chimique est plus noble que l'énergie thermique, comme on l'a déjà vu à la page 4 de ce dossier.

Certains êtres vivants, peu perfectionnés, n'ont pas le "chauffage intégré" : ils ne savent pas réguler leur température interne et sont donc sensibles aux variations du climat, au froid en particulier. C'est le cas des végétaux et de pas mal d'animaux dits "hetérothermes" ou "à sang froid", tels les poissons et les reptiles. Ceux qui ont la chance de pouvoir réguler leur température interne sont des "homéothermes" ou "à sang chaud", comme les oiseaux et les mammifères. Ils arrivent à convertir une partie de l'énergie chimique qu'ils ont emmagasinée en énergie thermique pour se chauffer "par l'intérieur". (Pour en savoir plus sur cette question, voyez cette page-ci, très instructive)

L'énergie est donc stockée par les êtres vivants sous la forme de graisses, des sucres ou de protéines. Et on retombe sur les fameuses calories de la page 5 ! L'énergie de biomasse, on en mange tous les jours : c'est même indiqué sur les emballages !

Mais passons maintenant aux choses sérieuses. Comment tirer de l'énergie de pommes pourries, de peaux de bananes, de branches mortes et de graisse de canard ?

Aujourd'hui, trois grande familles de produits, issus de la biomasse sont exploités :

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Le bois-énergie

Le bois ! C'est une vieille histoire. Déjà à l'époque de la guerre du feu, le bois était une ressource stratégique pour le chauffage et la cuisson des aliments. Et s'il a été supplanté par le charbon, puis le gaz, le fioul ou l'électricité, il demeure un très bon moyen de se chauffer qui n'a pas été abandonné. De nombreux pays l'utilisent encore à grande échelle et en Europe, c'est la première énergie primaire produite.

- Mais le bois est-il bien une source d'énergie renouvelable ?

- Mais oui, c'est est une. Vous constaterez, comme moi, que quand on coupe un arbre, il est possible d'en planter un autre à la place. La ressource est donc renouvelable justement parce qu'on replante après avoir coupé. Autrement, on appelle ça du gachis et de la déforestation.

- Oui, mais... et la pollution ? La fumée ? Le CO2 ?

Quand on sait bien faire brûler le bois, dans un poêle, une cheminée ou une chaudière bien réglés, la pollution (suie, monoxyde de carbone) est relativement faible. Pour le CO2, c'est plus compliqué : c'est l'un des produits inévitable de la combustion, l'autre étant l'eau.

- Et l'effet de serre alors ? C'est pas écolo, ton truc !

- Mais réfléchis deux secondes, s'il te plaît. Qu'est-ce qui provoque l'augmentation de l'effet de serre ?

- Ben, le CO2 qu'on envoie dans l'atmosphère. Donc ton bois, c'est pas une bonne solution !

- Pas si sûr, mon bonhomme ! C'est bien le CO2 qu'on envoie dans l'atmosphère mais qui NE VIENT PAS DE L'ATMOSPHÈRE ! Bref, c'est celui qu'on ajoute et qui provient de gros stocks de carbone qu'on vide inexorablement, comme les réserves géologiques d'hydrocarbures. Or, le carbone du bois qui produit le CO2 vient d'où ?

- Heu...?

- Justement, il vient de l'atmosphère. Les plantes vertes (on dit plus savamment "chrolophylliennes") telles que les arbres, fixent le CO2 atmosphérique par l'intermédiraire de leurs feuilles. Donc, il suffit de planter un arbre pour qu'il absorbe, durant sa croissance, le CO2 qu'aura émis la combustion de son grand-père. Et la boucle est bouclée ! Quand ça fonctionne en boucle, c'est renouvelable.

- Pas mal le bois !

Avantages

Inconvénients

Utilisation

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Les agro-carburants

Dans agro-carburants, il y a "agro" et il y a "carburant" : il s'agit des carburants (liquides) produits à partir des activités agricoles. C'est, quand on y pense, à partir de l'agriculture, on sait produire des substances très riches en énergie, comme le sucre, l'alcool ou l'huile. Avec un peu de chimie on peut les transformer en carburant que l'on peut mettre dans le réservoir d'une voiture ou d'un tracteur.

Aujourd'hui, on produit trois sortes d'agro-carburants, classés par famille chimique : les huiles végétales, les esters, les alcools.

Avantages

Inconvénients

Le futur

Afin de répondre à une partie des inconvénients indiqués plus haut, la recherche se tourne vers d'autres procédés, en particulier vers la production de carburant à partir de micro-algues.

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Le biogaz

L'agriculture produit plein de choses : des légumes et des fruits, des céréales, des plantes oléagineuses, du café, du cacao, des plantes sucrières, des plantes fibreuses pour faire des vêtements (coton, lin, chanvre, etc.) sans oublier des animaux de toutes sortes (bovins, ovins, caprins, volaille, etc.). Comme expliqué plus haut, les plantes captent l'énergie du soleil qu'elles utilisent pour pousser, fleurir et donner des fruits. Et c'est parce que ces plantes sont pleines d'énergie qu'on les mange et qu'elles sont nourrissantes.

Mais on n'utilise pas toujours toute la plante ; il y a donc des déchets. Broyer ces déchets, les mettre en tas, chauffer un peu : cela suffit pour nourrir tout une armée de... bactéries. Celles-ci transforment ces déchets en engrais naturel : le compost. Elles produisent aussi un gaz toxique, qui sent mauvais mais qui est plein d'énergie que l'on appelle le "biogaz". C'est un mélange de différents gaz, dont le méthane qui est le principal constituant du gaz naturel. On peut donc produire du biogaz à peu près partout où sont produits des déchets organiques : dans les fermes, mais aussi dans les décharges. La difficulté consiste à collecter et à stocker ce gaz qui est rapidement volumineux.

Avantages

Inconvénients

Utilisation

Comme le biogaz n'est pas pratique à transporter, il vaut mieux l'utiliser là où il est produit. On peut le brûler pour produire de la chaleur et éventuellement de l'électricité.

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L'énergie des marées

Deux fois par jour, le niveau des mers, des océans (et même des continents !) s'élèvent puis s'abaissent, dans une lente oscillation. C'est la marée, bien connue des personnes qui vivent au bord de la mer, car sur la plage, la mer se retire puis reprend sa place. Cette oscillation immuable est due à la rotation de la Terre sur elle-même associé à l'influence de la Lune. Ce satellite de notre planète est suffisamment gros pour déformer légèrement la Terre. La hauteur de la marée est souvent faible (quelques métres tout au plus) mais la quantité d'eau soulevée est colossale ! Car cette forme d'énergie renouvelable est une énergie potentielle, exactement comme l'énergie hydraulique. Pour l'exploiter, on a imaginé de faire des sortes de barrages au bord de la mer où l'on laisse l'eau de la marée montante (ou descendante) entraîner des turbines (appelé "groupes bulbes") qui produisent de l'électricité. Ça marche, et pourtant il n'existe que très peu de centrales de ce type. En fait à peu près une seule dans le monde, qui se trouve en Bretagne, à l'estuaire de la Rance.

L'idée est très bonne mais malheureusement, il y a très peu d'endroit au monde où les conditions soient favorables pour ce type d'installations. Bien souvent, la marée n'est pas assez forte et ça ne vaut pas le coup de construire une centrale pour si peu.

Cette solution n'est pas idéale non plus, car l'exploitation du barrage empêche la marée de nettoyer le fond de la mer, ce qui fait que le côté haut du barrage a tendance à s'ensabler.

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EN RÉSUMÉ :

Il existe un grand nombre de sources d'énergie renouvelables qui restent encore très peu exploitées. Leur faible impact sur l'environnement devrait cependant nous inciter à les développer.



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