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Les fondamentaux Energies Renouvelables

Face au changement climatique, les énergies renouvelables (EnR) ont le vent en poupe. Ces énergies propres engendrent moins d’émissions de gaz à effet de serre que les énergies fossiles. Abondantes, présentes partout, il existe six sortes d’EnR. Énergie solaire, énergie éolienne, énergie de l’eau, géothermie, énergies marines, biomasse : chacune fonctionne grâce à un élément naturel. Malgré leurs avantages, leur développement généralisé fait face à des défis majeurs. Cela n’entrave pas leur progression. La capacité d’installation de sources d’énergies renouvelables a augmenté de +50 % en 2023.

Que sont les énergies renouvelables et pourquoi sont-elles importantes ?

Les énergies renouvelables sont alimentées par des sources naturelles qui se renouvellent plus rapidement que leur consommation. C’est le cas du vent ou de la lumière du soleil, par exemple. Les sources d’énergies renouvelables sont présentes partout dans le monde. Elles sont abondantes. À l’échelle du temps humain, une énergie renouvelable est considérée comme inépuisable.

Les énergies renouvelables permettent la production d’électricité, de combustibles, de carburant ou de gaz. Contrairement aux énergies fossiles, cette énergie n’engendre que peu ou pas de déchets ou d’émissions polluantes. Elles jouent un rôle capital dans la transition énergétique en marche. Avec l’épuisement inéluctable des énergies fossiles, le système énergétique du futur devra s’appuyer sur un mix énergétique diversifié, intégrant les énergies renouvelables.

Quels sont les différents types d’énergies renouvelables disponibles aujourd’hui ?

Il existe aujourd’hui six types différents d’énergies renouvelables disponibles dans le monde.

  • Énergie solaire : l’énergie solaire utilise la lumière du soleil. Le procédé le plus connu est le photovoltaïque. Des installations de panneaux solaires (photovoltaïques) permettent de convertir le rayonnement solaire en électricité.
  • Énergie éolienne : l’éolien utilise la force du vent et produit de l’électricité grâce à des éoliennes terrestres ou des éoliennes installées en mer. Cette source d’énergie est intermittente, conditionnée par le niveau de vent.
  • Biomasse : l’énergie biomasse permet la production d’électricité grâce à la chaleur émanant de la combustion de matières végétales et animales (végétaux, bois, lisier). La biomasse produit également du biogaz et des biocarburants.
  • Énergie hydraulique : l’hydroélectricité utilise la force de l’eau des fleuves et des rivières pour produire de l’électricité dans des centrales hydroélectriques. C’est la seule solution de stockage de l’électricité sur une longue période grâce aux réserves des grands barrages.
  • Énergie géothermique : la géothermie exploite la chaleur des nappes d’eau souterraines de la croûte terrestre pour la production d’électricité. À travers le système de pompe à chaleur, elle permet d’obtenir du chauffage.
  • Énergies marines : ces énergies utilisent la force des courants océaniques ou des marées pour produire de l’électricité dans différentes installations. Une usine marémotrice pour les marées. Des hydroliennes, sortes d’éoliennes sous l’eau, pour l’énergie des courants marins.

 

Comment fonctionnent les énergies renouvelables ?

Les énergies renouvelables assurent la production d’électricité, de chauffage, de biogaz ou de biocarburants en convertissant l’énergie d’un élément naturel (eau, soleil, chaleur terrestre). Mais comment fonctionnent-elles concrètement ?

L’énergie solaire

L’énergie solaire permet de produire de l’électricité ou de la chaleur grâce à divers procédés (photovoltaïque, thermique, thermodynamique). Le photovoltaïque est le procédé le plus répandu en France. Les cellules des panneaux solaires captent la lumière du soleil et la transforment en courant continu. Un onduleur le convertit ensuite en courant alternatif qui intègre le réseau domestique.

L’énergie éolienne

Des éoliennes terrestres ou des éoliennes installées en mer fournissent l’énergie éolienne. Ces installations convertissent l’énergie du vent en électricité. Le vent fait tourner des pales. Ces pales font elles-mêmes tourner le générateur de l’éolienne. Le générateur transforme l’énergie mécanique du vent en électricité. L’électricité est ensuite transformée pour rejoindre le réseau électrique.

La biomasse

L’énergie biomasse permet de produire de l’électricité à partir de la chaleur dégagée par la combustion de matières végétales et animales. Lorsque la biomasse est brûlée dans une centrale, la chaleur chauffe l’eau d’une chaudière et crée de la vapeur d’eau. La vapeur d’eau est envoyée sous pression vers une turbine. La turbine actionne un alternateur qui produit un courant électrique alternatif. Grâce à la fermentation de déchets, la biomasse permet également d’obtenir du biogaz, proche du méthane.

L’énergie hydraulique

La production d’électricité dans une centrale hydraulique suit un processus précis. Un barrage forme un lac de retenue (eau de pluie, fonte des neiges, cours d’eau). Les vannes ouvertes, l’eau s’engouffre dans une conduite vers une centrale hydraulique, en contrebas du barrage. La force de l’eau fait tourner une turbine. La turbine actionne un alternateur qui produit un courant électrique alternatif.

L’énergie géothermique

La géothermie produit de l’électricité grâce à la chaleur de la Terre, émanant d’une nappe aquifère. Cette nappe d’eau souterraine est un réservoir constitué par l’infiltration de l’eau de pluie ou de l’eau de mer dans les fractures de la croûte terrestre. Sa température atteint 150 à 350 °C. Cette eau chaude est pompée jusqu’à la surface grâce à un forage en sous-sol. En remontant, elle devient vapeur d’eau. La vapeur d’eau enclenche une turbine qui actionne un alternateur.

Les énergies marines

Une usine marémotrice utilise l’énergie des marées. Le système de va-et-vient fait tourner des turbines. Ces turbines actionnent un alternateur qui produit un courant électrique alternatif. Un transformateur permet de le transporter sur les lignes à haute tension.

Des hydroliennes (sortes d’éoliennes sous l’eau) utilisent l’énergie des courants marins. La force des courants active la rotation de pales sous-marines. Cette énergie mécanique est transmise à un alternateur qui produit de l’énergie électrique. L’électricité est ensuite transportée par des câbles sous-marins.

Quels sont les avantages des énergies renouvelables ?

L’utilisation de l’énergie renouvelable (éolien, solaire, hydraulique) revêt de nombreux avantages. D’abord en matière de transition énergétique. Les énergies renouvelables sont disponibles et abondantes dans tous les pays. Contrairement à l’énergie thermique qui dépend des combustibles fossiles, leur production génère moins d’émissions de gaz à effet de serre. Les EnR diminuent la pollution de l’air, responsable de 48 000 décès prématurés chaque année en France. 

D’un point de vue économique, ensuite, le développement accru des sources d’énergies renouvelables rend désormais leur prix plus abordable. C’est le cas dans la plupart des pays du monde. L’énergie solaire photovoltaïque a connu une baisse de 80 % de son prix depuis 2010, selon l’Agence internationale de l’énergie. L’énergie éolienne devient de plus en plus compétitive également (prix en baisse de 40 %).

Enfin, en France et ailleurs dans le monde, le développement des EnR permet aux pays de retrouver leur souveraineté énergétique en relocalisant la production d’énergie. L’objectif est d’être moins dépendant des importations d’énergie.

Quels sont les défis à surmonter pour une adoption plus large des énergies renouvelables ?

Sources abondantes, prix abordable, bénéfice environnemental : l’adoption des énergies renouvelables à grande échelle paraît évidente. Mais ce n’est pas aussi simple.

Coûts de stockage élevés

Si les coûts de production des EnR ont baissé, les coûts de stockage des énergies renouvelables restent élevés. Les technologies de stockage doivent être améliorées pour garantir la disponibilité de l’énergie. Des innovations, comme les batteries à base d’hydrogène, aspirent à augmenter l’efficacité du stockage et à réduire son prix.

Intégration complexe dans le réseau électrique

L’intégration des sources d’énergie renouvelable dans le réseau électrique reste complexe. Les réseaux conventionnels s’appuient sur une production d’énergie constante. Or, les énergies renouvelables, tels l’éolien et le solaire, sont des sources d’énergie intermittentes et variables. La stabilité du réseau dépend de solutions techniques innovantes qui optimisent l’offre et la demande.

Installations solaires, éoliennes : différences réglementaires et opposition

Tous les pays n’appliquent pas les mêmes règles et normes en matière de réseau ou d’exploitation des énergies renouvelables. Par ailleurs, la population résidant près d’installations photovoltaïques ou d’un parc éolien peut s’opposer à un projet d’énergies renouvelables en raison de possibles nuisances.

Comment les énergies renouvelables sont-elles utilisées à l’échelle mondiale ?

Selon le rapport Renouvelables 2023 de l’Agence internationale de l’énergie, les pays du monde ont installé 50 % d’énergies renouvelables en plus par rapport à 2022. Soit 507 gigawatts d’électricité renouvelable. Trois quarts de ces installations concernent la production d’énergie solaire photovoltaïque.

L’hydroélectricité devance le solaire et l’éolien

L’énergie hydraulique occupe la première marche du podium concernant les capacités de production renouvelables (15 % du mix électrique mondial). Mais le développement du solaire et de l’éolien s’accélère. Il représentait, en 2022, 90 % de toutes les nouvelles capacités renouvelables.

La Chine, moteur du développement des énergies renouvelables

60 % des nouvelles installations d’énergie renouvelable concernent la Chine. Le nombre d’éoliennes en mer du pays a augmenté de 66 % en un an. En Europe, 39 % de l’électricité provient de la production d’énergies renouvelables. En France, les EnR représentent 14 % de la consommation d’énergie. Le bois-énergie et l’hydroélectricité sont les filières les plus développées. L’éolien et l’énergie géothermique progressent.

Géothermie, solaire, éolien, eau : le mix énergétique du Kenya

Aux États-Unis, l’éolien a le vent en poupe. Le pays a quadruplé son volume de puissance électrique. En Afrique, la géothermie produit la moitié de l’électricité du Kenya. Le mix énergétique du pays est à 90 % renouvelable si l’on ajoute le solaire, l’éolien et l’hydraulique.

Solaire, éolienne, marine, hydraulique, liée à la géothermie ou la biomasse, l’énergie renouvelable est une source d’énergie propre. Elle est vouée à remplacer les combustibles fossiles périssables. L’accord signé à Dubaï en 2023 lors de la COP28 prévoit de tripler la production d’énergie renouvelable d’ici six ans. Ces sujets vous intéressent ? L’ESI Business School propose plusieurs formations liées au développement durable.