De nos jours, plus personne n’ignore l’existence des énergies renouvelables. En effet;  elles se sont nettement développées ces dernières années et offrent des avantages impressionnants, notamment économiques puisque, par exemple, en 2021, l’électricité solaire est maintenant moins chère à produire que l’électricité nucléaire ! Ainsi, les énergies dites renouvelables sont de plus en plus privilégiées et préférées partout dans le monde où c’est possible. Quels sont les différents types d’énergies vertes et quels sont leurs avantages et leurs principaux inconvénients ? Cet article essaye de faire le tour des différents types d’énergies renouvelables avec leurs avantages et inconvénients.

L’énergie solaire

Comme l’indique son nom, cette énergie tire sa puissance dans le Soleil ou plus précisément dans le rayonnement lumineux ou Infrarouge. C’est, de loin, l’énergie la plus importante parmi toutes les énergies renouvelables en terme de puissance reçue et disponible. En effet, notre soleil apporte tous les jours la même quantité d’énergie sur Terre et elle est colossale : on estime qu’elle représente 50 000 fois les besoins en énergie de toute l’humanité ! La couche nuageuse, plus ou moins importante, empêche néanmoins le soleil d’arriver jusqu’au sol et donc qu’on puisse utiliser cette énergie. Mais d’un point de vue planétaire la puissance rayonnée par le Soleil et reçu par la Terre est constante ! Ce qui va changer, suivant la météo et la position géographique, c’est la capacité de la Terre à recevoir, absorber et conserver cette énergie. Ainsi, sur une année, le Sud de la France reçoit plus de 2 fois plus d’énergie solaire que le Nord. Ceci à cause de la météo mais aussi de la latitude plus favorable dans le Sud. Vous trouverez ici une carte de l’ensoleillement de la France, c’est ce qu’on appelle la carte d’irradiation solaire.

De même, elle fait partie des énergies qui sont le plus portées à l’attention des médias. En effet, elle est cette énergie qui alimente les panneaux solaires thermiques (de plus en plus rares) et photovoltaïques qui sont de plus en plus répandus un peu partout aujourd’hui. Les panneaux solaire thermiques chauffent de l’eau comme une chaudière et les panneaux photovoltaïques produisent du courant électrique. C’est pour cette raison qu’on l’appelle encore électricité photovoltaïque. L’obtention de cette électricité dite solaire passe par la conversion physique de l’énergie lumineuse des rayons solaires en énergie électrique.  Une fois que cette énergie est captée, elle est transformée par un panneau photovoltaïque en énergie électrique.

Les avantages de l’énergie solaire

Dans le domaine énergétique, l’énergie solaire est privilégiée et valorisée car c’est une des plus simple à mettre en œuvre et qu’il y a du soleil, partout sur Terre. Même évidement si certaines régions sont bien plus ensoleillées que d’autres. Vous pouvez profiter de l’énergie solaire même sans panneau : c’est ce qu’on appelle l’architecture climatique ou bioclimatique. Ainsi l’orientation solaire d’une maison joue fortement sur ses apports  solaires en chaleur, ce sont des apports solaires gratuits et « infinis »…pourvu que le Soleil soit là ! Cela permet de sacrément réduire ses facture de chauffage…mais attention à la surchauffe estivale lors des canicules. Il faudra  prévoir des stores ou des pièces « tampons » pour que votre maison climatique ne devienne pas un sauna !

L’énergie solaire est donc une énergie qui se développe très rapidement, elle est gratuite, accessible à tous et inépuisable…mais elle présente un inconvénient de taille…

Les inconvénients de l’énergie solaire

Le principal inconvénient de l’énergie solaire est…le cycle jour nuit bien évidement…C’est à dire son irrégularité quotidienne. La puissance maximale solaire est atteinte entre midi et 14h (suivant le décalage entre l’heure réelle et l’heure solaire) et devient nulle au coucher du Soleil. Ainsi n’attendez pas que des panneaux photovoltaïques produisent la nuit à la lueur de la pleine Lune…la luminosité est tout à fait insuffisante.

On retrouve cette irrégularité avec les saisons. Plus la latitude est élevée, plus votre puissance solaire en hiver dans l’hémisphère nord sera faible (dans l’hémisphère Sud c’est en été). Ceci est dû à la puissance solaire maximale du milieu du jour qui devient de plus en plus faible avec la latitude et à  des jours plus courts. En été et au delà du cercle polaire arctique dans l’hémisphère nord (dans l’hémisphère Sud c’est en hiver), le phénomène peut néanmoins s’inverser du fait du Soleil de Minuit. Ainsi à cette période des panneaux solaires peuvent produire 24h sur 24…mais avec une puissance assez faible du fait de l’inclinaison du Soleil sur l’horizon. Et la nuit polaire annule bien évidement tous ses gains.

Le dernier facteur limitant de l’énergie solaire est la météo : un panneau solaire produira moins sous la pluie comme vous pouvez vous en douter et sous une couverture nuageuse…même si « il fait clair »…Il faut des rayonnements solaires directs pour qu’un panneau solaire thermique produise de l’énergie…un panneau solaire photovoltaïque va produire de 10 à 15% de sa puissance maximale sous une couche nuageuse « légère »…

L’énergie éolienne

L’énergie éolienne est l’énergie du vent. C’est plus précisément la récupération de l’énergie cinétique du vent. Une éolienne, appelée aussi aérogénérateur, va en effet convertir l’énergie cinétique du vent en énergie électrique utilisable pour nous. Principalement car il existe aussi des éoliennes de pompage comme celles qu’on peut voir dans les Westerns…et des moulins à vent, qui sont des éoliennes mécaniques.  Ainsi, la force du vent permet la  favorise la mise en mouvement de certaines machines, via des pales. Les éoliennes existent sous différentes tailles, cela va de quelques centaines de watts pour les particuliers à plusieurs MW.  Il existe actuellement des éoliennes géantes de plusieurs centaines de m de haut et dépassant les 10 MW unitaire! General Electric vient de présenter son Haliade-X de 14 MW, l’éolienne la plus puissante du monde et la plus grande du monde avec une hauteur de nacelle à 260 m et une hauteur maximale à 367 m !

Avec sa capacité de 14 MW et un facteur de capacité de 64%, l’Haliade-X est la toute dernière née du constructeur américain, qui envisage de l’installer au Royaume-Uni et sur deux autres sites en mer aux États-Unis.

En novembre 2020, elle a battu un record de 312 MWh produits en une seule journée, ce qui signifie qu’une seule rotation peut alimenter un foyer britannique pendant deux jours! Ou 8,3 secondes de fonctionnement pour la consommation électrique d’une maison de 50 mètres carrés en France.

Ces machines, destinées à être implantées en mer, là où les vents sont les plus puissants, n’ont plus grand-chose à voir avec les premières générations d’éoliennes offshore dans les années 1990, dont les capacités ne dépassaient pas quelques centaines de kilowatts.

L’énergie éolienne existe sous 2 grandes formes suivant leur lieu d’installation :

• Les énergies éoliennes terrestres qui sont les plus connues puisqu’on les voit facilement…
• Les énergies éoliennes off-shore qui se situent non sur la terre, mais plutôt sur la mer…à quelques dizaines de km des côtes généralement.

Les avantages de l’énergie éolienne

Le principal avantage de l’énergie éolienne par rapport à l’énergie solaire est qu’elle n’est pas soumise au cycle jour nuit. Une éolienne peut fonctionner 24h sur 24 sans aucun problème ! Plus une éolienne est grande, mieux c’est pour sa production d’énergie. Les parcs éoliens se développent partout dans le monde et assez rapidement. Ce qui fait que pour 2017, BP déclare que sur le plan mondial, 4,4% de la consommation du courant électrique provient de l’énergie éolienne.

L’énergie éolienne n’émet évidement pas de gaz à effet de serre ni de CO2 durant son fonctionnement et produit très peu de déchets. Le seul impact écologique qu’une éolienne a durant son fonctionnement sont ceux liés à la maintenance…

Les inconvénient de l’énergie éolienne

…mais une éolienne émet du CO2 et  des gaz à effet de serre durant sa  construction et son démontage et sa fin de vie. En effet, les travaux de génie civile d’une éolienne sont des travaux lourds et une éolienne n’a qu’une durée de vie d’une vingtaine d’année. Les détracteurs de l’énergie éolienne affirment même qu’une éolienne n’est jamais rentabilisé sur le CO2…c’est sans doute faux !

Une éolienne est fortement soumise aux aléas météorologiques et climatiques : si une éolienne peut très bien tourner 7 jours sur 7 pendant une certaine période, elle peut aussi ne rien produire pendant les 7 jours qui suivent…Ainsi l’étude préliminaire est très importante.

Elle doit résister aux conditions climatiques extrêmes (vents de tempêtes) et ceci surtout dans le cas des éoliennes off shore. Ainsi une éolienne peut être endommagée voir détruite par le vent trop violent d’une tempête même si les ingénieurs font tout pour la protéger (plusieurs système de mise en sécurité divers…). Le réchauffement climatique augmente les phénomènes violents et extrêmes.

Une éolienne a également un impact non négligeable sur son environnement : oiseaux, bruit, gène visuelle (effet stroboscopique), travaux de montage ou maintenance…Ainsi certaines éoliennes sont même mise à l’arrêt car l’impact sur les habitants proches est trop important.

L’énergie hydraulique

L’énergie hydraulique est la plus ancienne des énergies utilisée par l’homme. Contrairement aux moulins à vent, on utilisait déjà des moulin hydraulique durant l’Antiquité ! Paradoxalement elle ne fait pas trop parler d’elle dans les médias au cours de ces dernières années….alors que c’est, de loin, la première énergie renouvelable en terme de production d’énergie !

Par définition, « hydraulique » désigne ce qui se meut par un liquide, notamment l’eau. C’est donc l’énergie qui tire sa source dans l’eau qui coule. Il est question des barrages hydroélectriques, mais pas qu’eux. Il y a d’autres sortes d’énergies produites par l’énergie hydraulique qui sont par exemple : les énergies de la mer comme celle des marées dites marémotrices, les énergies de la mer dites marines, comme les hydroliennes,  et celles des fleuves dites fluviales comme les turbines fluviales.

Les avantages de l’énergie hydraulique

Le principal avantage de l’énergie hydraulique est son potentiel d’énergie et de puissance : le barrage des 3 gorges en Chine, le plus puissant, du monde a une puissance de 18.2 GW soit l’équivaut à 18 réacteur nucléaire environ !! Sachant qu’il y a une cinquantaine de réacteur nucléaire en France et , un tel barrage pourrait fournir plus de 30% de la consommation Française voir bien plus en période de basse consommation !

La possibilité de stockage de l’énergie hydraulique est très gros avantage par rapport à l’éolien et au solaire. En effet; comme dit plus haut, l’intermittence de la production constitue le principal inconvénient du solaire et de l’éolien. L’énergie hydraulique peut se stocker assez facilement au contraire de ces 2 dernières et on ouvre les vannes « quand on en a besoin ». Ainsi des lacs artificiels ou naturels sont même utilisés pour stocker et tamponner l’énergie électrique. On parle de station de turbinage et pompage ou STEP.

Une autre force de l’énergie hydrauliques est qu’elle respecte l’environnement…si on omet l’impact environnemental (humain, faune et flore) du génie civil de leur construction. Elles ne produisent pas des déchets toxiques. On estime que le CO2 émis par les barrages hydroélectriques de l’énergie hydraulique par kilowattheure (KWh) est de 25 gCO2/kWh. Ce calcul est « tout compris » c’est à dire en prenant en compte la construction, utilisation et maintenance.

En outre, elle est l’énergie verte de production électrique la plus évoluée en France, en Chine, au Brésil et dans bien d’autres pays.

Les inconvénient de l’énergie hydraulique

Le principal inconvénient de l’énergie hydraulique est son impact sur son environnement proche humain ou naturel. Ainsi pour construire le barrage des 3 gorges il a fallu déplacer des millions de personnes et inonder des centaines de milliers de km2 !

Les ouvrages hydrauliques peuvent représenter aussi une gène visuelle pour certaines personnes avec leurs dizaines de m de haut de béton !

Ils ont aussi un impact sur la faune, notamment la migration de certaines espèces de poissons mais ceci est de plus en plus pris en compte lors de l’étude ou après via des passages dédié aux poissons !

Les barrages sont généralement plutôt fiables mais il y a eu des accidents de rupture de la structure qui se sont tous finis dramatiquement comme le barrage de Malpasset (Fréjus) ou de Vajont, sujet du film la Folie des Hommes

L’énergie de la biomasse

Biomasse se définit comme l’ensemble des matières organiques pouvant fournir de l’énergie par combustion, directe ou après transformation (comme les biocarburants ou la gazéification). On désigne ici par matière organique toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. La biomasse la plus utilisée par l’homme est évidement…le bois de chauffage ! Cependant, avec l’évolution de la science et de la technologie, le bois naturel n’est plus la seule matière prisée…Les pellets ou granulés de bois, utilisant les déchets de coupe du bois sont largement utilisés depuis de nombreuses années. Ainsi, nous avons aujourd’hui une pluralité de matières pouvant faire évoluer le domaine de l’énergie biomasse.

Les avantages de l’énergie biomasse

Bien qu’elle émette des gaz à effet de serre durant sa combustion, la biomasse compense intégralement ses rejets durant la croissance de la plante qui absorbe le CO2 de l’air. Et comme on ne brûle pas les racines généralement le bilan est même négatif. Les rejets sont ceux qui sont indirect : production, récolte, transport, transformation…

C’est une ressource locale qui participe fortement au développement durable d’un pays. Elle s’obtient aussi rapidement, car les bois combustibles se trouvent vite et sont surtout moins chers.

Les inconvénients de l’énergie biomasse

La gestion de la ressource pour sa bonne renouvelabilité réelle constitue le principal inconvénient de la biomasse. Une forêt mal gérée n’est pas renouvelable.

La combustion de la biomasse peut également poser des problèmes de pollution (imbrûlés et particules par exemple)

Enfin le stockage et transports de la biomasse sont souvent plus compliqués que les combustibles liquides. Voici un dossier complet sur le bois de chauffage

L’énergie de la géothermie

Pour finir, l’énergie dérivée de la géothermie est la dernière énergie renouvelable que nous évoquerons rapidement ici. C’est le captage de la chaleur produite par le sol. Cette chaleur peut être d’origine solaire (inertie du sol) ou du fait de l’activité volcanique proche de la surface. On distingue donc la géothermie de surface et la géothermique profonde

La géothermie de surface puise les calories de l’inertie du sol en surface, c’est le principe des pompes à chaleur avec un capteur dans le sol de votre jardin par exemple. Ce captage peut aussi se faire sur les nappes de surfaces quand il existe une nappe phréatique.

La géothermique profonde cherche les calories beaucoup plus profondément (plusieurs centaines de m) et n’est accessible que dans certaines zone de la planète, comme par exemple certains endroits en Alsace. Des fois l’eau chaude remonte d’elle même, comme en  Islande mais ces cas sont très rares sur Terre. La géothermie profonde nécessite donc des investissements lourds et la technologie est celle des forages pétroliers. La géothermie profonde reste donc confidentielle, d’autant plus qu’elle peut poser des problèmes de tremblement de terre comme on vient de le voir près de Strasbourg, en Alsace.

Cette énergie reste donc anecdotique et les pompes à chaleur, pourtant très à la mode, ne sont qu’une amélioration du chauffage électrique.

 

Selon l’ESI Business School, les énergies renouvelables sont d’une grande importance. C’est pour cela qu’elle œuvre pour la formation au développement durable dans ses programmes.