DOSSIER : Suite et  fin du dossier sur Les énergies renouvelables. pour lire le premier article cliquer ici.

L’ÉOLIEN

Les éoliennes que nous voyons aujourd’hui peupler nos paysages sont les descendantes des moulins à vent d’antan, utilisés pour moudre le grain ou pomper l’eau. Ces éoliennes nouvelles génération, sont apparues au milieu des années 75. Elles transforment la force du vent en mouvement mécanique qui fait tourner un génératrice et produit de l’électricité.

EXPLOITATION :

En général, une éolienne est constituée de plusieurs pales, d’un mat, et d’une partie électrique, dont un multiplicateur de vitesse (des pales),  et une génératrice. L’électricité ainsi crée est généralement injectée dans le réseau électrique. La puissance d’une éolienne dépend de la force du vent, mais aussi de la surface des pales et leur oblicité. On trouve des éoliennes de taille variables, de petites éoliennes individuelles aux grandes qui forment parfois des parcs. Elles représentent 3.9% de l’électricité produite et consommée en France et 17.2% dans le monde.

AVANTAGES : L’énergie éolienne s’est développée plus rapidement que le solaire, grâce à son prix qui a rapidement atteint le seuil de rentabilité, à la relative facilité des installations, au progrès de la recherche et des subventions. Elle peut être exploitée par une installation individuelle, elle n’émet évidemment pas de gaz à effet de serre, hors mis ceux émis pour fabriquer et transporter les équipements.

INCONVÉNIENTS : Beaucoup de réticences ont vu le jour vis-à-vis des parcs éoliens, à cause du bruit généré par les pales et le multiplicateur de vitesse. On avance également le fait qu’ils dénaturent les paysages et peuvent être dangereux pour les oiseaux.

Il faut dire que certains pylônes électriques génèrent les mêmes nuisances sans provoquer les mêmes émois. Les autorités ont pris des mesures. Par exemple, les éoliennes sont interdites  à moins de 500 m des habitations. Par ailleurs, les progrès techniques ont considérablement réduit ce bruit.

INNOVATION :

Un fort vent d’innovation souffle sur les technologies éoliennes. Il ne s’agit plus seulement des grandes installations à pales qui peuplent nos campagnes. les innovations vont du développement  des hydroliennes jusqu’à la fabrication par les utilisateurs de leur équipements.

ÉNERGIES ISSUES DE LA BIOMASSE

On appelle BIOMASSE toutes les énergies issues des végétaux. Cela regroupe  l’énergie issue de la combustion du bois, les bio carburant, la fermentation des déchets organiques, et par extension l’incinération des déchets ménagers. En comptant toutes ses composantes, la biomasse représente 11% de l’énergie totale consommée dans le monde (1).

LES BIOCOMBUSTIBLES (Le Bois)

L’utilisation du bois comme combustible est une pratique aussi vielle que l’humanité. D’autres combustibles végétaux, comme les résidus agricoles peuvent être utilisés, mais le bois reste le combustible végétal le plus rependu.

Dans les pays du sud, le bois est généralement la principale source d’énergie, pour la cuisson et le chauffage. 75% des forêts naturelles y sont exploitées à ces fins. Dans les pays dits industrialisées la proportion est inversée.

Les installations les plus élaborées pour exploiter l’énergie du bois sont les centrales thermiques à bois, qui servent à la fois à générer de l’électricité et du chauffage.

AVANTAGES : Le bois est une ressource renouvelable et disponible, pour peu qu’on tienne compte de son cycle de renouvellement. En France, le bois est une ressource abondante, fruit des initiatives prises dans les siècles précédents pour protéger voire, créer de toutes pièces des forets.

INCONVÉNIENTS :

Les principaux inconvénients de l’exploitation énergétique du bois sont la déforestation et la pollution atmosphérique. Le bois est une énergie renouvelable mais assez polluante. La combustion émet des fines particules ou matières particulaires, qui sont désormais quasiment toutes considérées comme cancérigènes . Un investissement massif dans ce type d’énergie voit forcément le stock en bois décroître plus vite que les jeunes arbres ne pousse et mène à  l’impasse.

INNOVATION :

En matière de bio combustion, les innovations les plus applaudîtes sont celles dites du tri génération, produisant de l’électricité, du chauffage, et du froid. La centrale de Montpellier Port Marianne est un exemple.

POLÉMIQUE 

Un projet de centrale à bois à été lancé en janvier 2016 à Gardanne, mais le projet est largement décrié

LES BIO CARBURANTS :

Ce sont des carburants issus de sources renouvelables, essentiellement d’origine végétale. Plantes riches en matières grasses, en sucre, amidon ou fibreuses.

On distingue les BIOÉTHANOLS,  et les BIO DIESEL.

BIO ÉTHANOL (substitut de l’essence) : on les obtient par la fermentation des sucres contenus dans les plantes tels que la canne à sucre, la betterave, les topinambours etc.  Ou les plantes riches en amidon, comme le maïs, la pomme de terre..  Après fermentation, on obtient un alcool pur qui peut remplacer l’essence.

BIO DIESEL (substitut du gasoil) : On les obtient par l’extraction et/ou éthérisation de l’huile de colza, arachide, soja etc…

EXPLOITATION :

En principe, on peut remplir son réservoir à essence avec 100% de bio éthanol, mais l’usage est plutôt d’en mettre entre 20 et 30% dans de l’essence conventionnel. Seul le Brésil va jusqu’à 50%.  Le biodiésel par contre peut être utilisé à 100% dans certains véhicules vendus dans le commerce, notamment les engins agricoles.

AVANTAGES :

Les biocarburants ont l’avantage de permettre la diversification des sources de carburant, et ainsi amortir la dépendance au pétrole. Leur performance est équivalente à celle des carburants fossiles.  Les émissions de gaz à effet de serre des biocarburants restent inférieures à celle des carburants fossiles, même s’il faut encore affiner les études sur le sujet.

INCONVÉNIENTS :

Il y a deux décennies, les biocarburants présentaient un réel avantage en matière de pollution atmosphérique (moins d’oxyde de soufre, d’oxyde de carbone…)  mais l’amélioration  de la qualité des carburants fossiles à effacé cet avantage.

Le bilan environnemental des biocarburants est très mitigé et sujet à polémiques. En effet, les étendues de sols toujours plus grands que demanderait une généralisation de ces carburants auraient un impact direct sur les espaces cultivables dédiés à l’alimentation humaine. Ainsi, on court le risque d’affamer encore plus le monde si on dédie trop d’espace agricole aux biocarburants.

De même, pour faire face à la demande, il faudra toujours plus d’épandage de produits chimiques, avec les risques que cela représente. Sans compter l’impact sur l’eau, l’appauvrissement des sols, la déforestation…

Les biocarburants ne représentaient en 2014 que 3% de la consommation planétaire de carburant(2) le Brésil et les états unis représentaient 90% de la production et consommation de bioéthanol (3).

L’Allemagne et la France représentaient 50% de la production et consommation de biodiesel (4)

Une directive européenne 2009/28 exige que les énergies renouvelables représentent d’ici 2020, 10% des carburants utilisés dans l’union. Les  biocarburants y sont plafonnés à 7% avec une exigence de durabilité pour ces dernières.

INNOVATIONS :

En matière de biocarburant, les innovations se situent essentiellement sur le développement de biocarburants de 2^e et 3^e générations. Ces nouvelles formes de carburants visent à exploiter des végétaux qui ne remettent pas en cause les plantes alimentaires. En utilisant par exemple les parties non comestibles des plantes, ou des plantes comme le jatropha, qui poussent sur des terres arides et dans des déserts.

 

 

L’ÉNERGIE DES DÉCHETS – LE BIO GAZ

Par extension, on considère les déchets de l’activité humaine comme source d’énergie renouvelable.

L’agriculture, l’industrie, la construction… sont des activités perpétuelles tant qu’il y’a aura des êtres humains sur terre. Elles génèrent des extrants perpétuels qui  sont des sources d’énergie perpétuelles, donc renouvelables.

La principale énergie tirée de ce principe et la mieux maîtrisée est le BIO GAZ. Obtenue par fermentation ou « méthanisation » des déchets, le plus souvent issues de l’élevage, de l’agroalimentaire, des ordures ménagères etc..

EXPLOITATION :

La fermentation est un processus biologique par lequel les bactéries décomposent la matière organique. Pour le Bio Gaz, il s’agit le plus souvent de la fermentation anaérobique, c’est-à-dire hors du contact de l’air. Ce qui donne un mélange de gaz carbonique et de méthane. Les proportions sont en moyenne de 65% pour le méthane et 35% de gaz carbonique. Le gaz ainsi obtenu est le même que celui qu’on trouve dans les gisements sous terrains et qui alimentent nos systèmes de chauffages ou nos gazinières. On utilise le biogaz essentiellement pour le chauffage, à proximité du lieux de production. La production en France en 2015 est d’environ 500 000 tonnes équivalent pétroles(5).

AVANTAGES :

Le Biogaz est une énergie bon marché comparée au gaz fossile, c’est aussi un excellent moyen de valoriser les déchets.

INCONVÉNIENTS :

Comme on l’as vu, le biogaz n’est pas 100% pur à sa production, il y a entre 35et 50% d’impureté dans le gaz issu de fermentation (gaz carbonique, hydraulique sulfuré..). Cette impureté implique des pertes lors du transport et des conditions particulières de conditionnement, qui augmentent son coût de production. Il n’est donc pas utilisable à grande échelle sur des grandes distances.

Cette faiblesse des débouchés fait que le biogaz qui ne sert souvent qu’a produire de la chaleur peut être excédentaire, dans les zones/ saison où on a moins besoin de se chauffer, en été par exemple.

INNOVATIONS

Les innovations autour du biogaz, sont essentiellement tournées vers l’épuration pour mieux le transporter, le flécher vers les zones de besoin et/ou  l’injection de l’énergie dans le réseau domestique.

LA GÉOTHERMIE

Le principe de la géothermie semble complexe de prime abord, mais quand on se dit que le centre de la terre à une température d’environs 4000°C, on comprend le vivier d’énergie à  exploiter. Les roches intermédiaires sont peu conductrices de chaleur, elles tempèrent cette force calorifique et la met à la portée de la technique humaine. En réalité, on doit la chaleur de la géothermie à la radioactivité du noyau de la terre.  Cette radio activité est accumulée dans certaines parties du sous-sol, notamment dans les nappes d’eau souterraines surchauffées.

EXPLOITATION

Les nappes d’eau sont accessibles grâce à la fracturation hydraulique, qui sert entre autre à exploiter le gaz de schiste. La chaleur est ensuite acheminée vers les points d’exploitation, notamment les habitations ou les installations. Évidemment, il y a tout un processus pour explorer, accéder, capter et exploiter la ressource.

Si la nappe ne distille pas une eau assez chaudes, en moyenne 45°C, on utilise ce qu’on appelle des pompes à chaleur, qui permettent d’avoir une chaleur optimal avec très peu d’énergie. En 2012, on estimais à 450 000 le nombre de logements alimentés en énergie (chauffage et/ou électricité) par une pompe à chaleur.

RENOUVELABLE OU PAS ?

Il est vrai que la question se pose de savoir si la géothermie est une énergie renouvelable, étant donné  qu’on exploite un stock de chaleur accumulé depuis des siècles. Certains parlent même de gisement, sauf qu’a l’inverse d’un gisement de pétrole, le « stock » en question est en permanence réchauffé et renouvelé par la chaleur de la terre.

AVANTAGES :

La géothermie n’émet pas de CO2, elle ne participe pas aux émissions de gaz à effet de serre. Une fois installée, c’est un équipement complètement autonome qui ne demande que peu d’entretien et de dépenses. De nombreux systèmes de géothermie domestiques se développent, en parallèle des applications industrielles comme pour les usines de papier en Nouvelle Zélande, ou d’amidon en Alsace.

INCONVÉNIENTS :

L’exploitation de la géothermie est onéreuse en investissement de départ. On estime à 75% la part de l’investissement dans le prix de l’énergie restituée. De plus, des gaz sont parfois contenu dans l’eau des nappes, et peuvent s’avérer dangereux, on as connu aussi des cas de soulèvement de terrain suite à une installation de stations géothermiques, à cause de la perturbation de certaines couches terrestres.

INNOVATIONS :

De nombreux appels à projets de la part d’opérateurs privés et/ou publics, tentent de booster l’innovation dans le secteur de la géothermie. Par exemple l’ADEME avec le fond chaleur finance de nombreuses installations dans ce secteur. La dernière prouesse notable en la matière est la première centrale géothermique profonde au monde, inaugurée en juillet 2016  à Rittershofen en Alsace.

SYNTHÈSE :

A l’issue de ce panorama des énergies renouvelables, des données que nous avons observé, il semble claire que nous avons à notre disposition de quoi juguler, voir inverser la tendance du tout fossile. Nous devons néanmoins, fort de ces observations, tenter d’être objectif. Aucune des sources d’énergies renouvelables que nous avons étudié n’est capable de répondre à elle seule aux besoins de la planète en énergie, partout où il se fait sentir. Tant, il s’agit de question à traiter au cas par cas, certaines énergies renouvelables étant présente à certains lieux et rares à d’autres, abondantes à certaines saisons et faibles en d’autres, disponibles à des moments où le besoin n’est pas spécialement fort.

De même, Sachant d’où nous partons, il est difficile de passer du quasiment tout fossile d’aujourd’hui au quasiment tout renouvelable. Ce qui mène à dire que seul un savant mélange des solutions, faite sur la base d’une analyse fine des besoins et des ressources, d’une optimisation des solutions d’exploitations nous permettrait, à nous humains, de rendre notre approvisionnement en énergie, le moins polluant possible, pour la planète, et pour les hommes.

Il est difficile, d’envisager une solution autre, que la combinaison de l’ensemble des sources,  énergies fossiles comprises, pour créer un « MIX ÉNERGÉTIQUE » gagnant.

Rappelons qu’aujourd’hui, le mix énergétique de la France pour l’électricité est de 78% de nucléaire 1.6% de solaire, 3.6% d’éolien et 16% d’hydraulique. Cela laisse imaginer le travail qui reste à accomplir pour se rapprocher d’un équilibre.

POUR ALLER PLUS LOIN :

• « Les énergies renouvelables » de Jacques Vernier Editions Puf.
• (1)+(2)+(3)+(4) voir l’ouvrage de jacques Vernier cité ci dessus, chapitre IV page 75.
• (5) Voir site Gaz de France