Les 2 sources d’énergies renouvelables – Partie 1

Le saviez-vous ? Il n’existe que deux sources primaires d’énergies renouvelables à la disposition de l’homme : l’énergie solaire et l’énergie géothermique. Au cours de ce dossier, nous verrons quelles sont le potentiel, les avantages et les inconvénients de chacune de ces deux sources d’énergie dans le cadre d’un développement durable afin de mieux comprendre les enjeux énergétiques contemporains.

Source d’énergie 1 : L’énergie solaire

L’énergie solaire est la fraction de l’énergie émise par le rayonnement solaire qui parvient sur la surface de la Terre. Bien que seulement 0,5 milliardième de l’énergie solaire parvienne sur Terre (le reste se perdant dans l’espace), l’énergie solaire est si puissante qu’elle couvre 15 000 fois les besoins en énergie de l’humanité. Dit autrement, si l’on parvenait à capter la totalité de l’énergie solaire qui tombe sur Terre pendant 30 minutes, ce serait suffisant pour couvrir 100% des besoins en énergie de la planète durant un an…

C’est de l’énergie solaire que découlent la totalité des énergies disponibles sur Terre, à l’exception de l’énergie nucléaire, de l’énergie géothermique et des marées.

– Ainsi, les éoliennes ont besoin de vent pour produire de l’énergie, et le vent est provoqué par un différentiel de pression atmosphérique provoqué par l’énergie solaire

– La biomasse (bois…) est une forme condensée d’énergie solaire. En effet, pour se développer, les végétaux ont besoin de soleil…

– Le pétrole, le charbon et le gaz sont également de l’énergie solaire concentrée.

Il y a des centaines de millions d’années, la Terre était beaucoup plus chaude qu’elle ne l’était, et recouverte d’une intense végétation. Lorsque cette végétation fut enfouie sous les sédiments, une partie se transforma en charbon, une autre en pétrole et une autre en gaz.

Avantages et inconvénients de l’énergie « solaire »

On l’a vu, la quasi-totalité des sources d’énergie sur terre proviennent directement ou indirectement du soleil. Voyons les avantages et les inconvénients de chacune d’entre elles.

– Energies fossiles

Les énergies fossiles sont en quelque sorte de l’énergie solaire concentrée. Les énergies fossiles sont donc massivement utilisées par les Hommes en raison de leur densité énergétique – avec un faible poids de pétrole, on produit beaucoup d’énergie – et de leur faible coût. L’utilisation des énergies fossiles n’est donc pas « sale » en tant que tel (énergie fossile = énergie solaire concentrée) mais pose deux gros problèmes.

1) Les énergies fossiles étant de l’énergie solaire concentrée, leur utilisation massive actuelle fait que l’Homme transforme l’atmosphère comme elle était il y a des centaines de millions d’années.

Prenons le crétacé : la teneur en co2 était de 1700 ppm, 6 fois plus élevée qu’elle ne l’est actuellement. Bilan : les températures étaient de 4°C de plus qu’aujourd’hui, ce qui est beaucoup (ajoutez 4°C au climat de Paris et vous obtenez le climat de Nice, ajoutez 4°C au climat de Nice et vous obtenez celui de Marrakech).

Par ailleurs, le niveau de la mer était 170 mètres plus élevé qu’aujourd’hui. Or, 634 millions de personnes vivent à une altitude inférieure à 10 mètres au dessus du niveau de la mer.  La consommation actuelle et massive d’énergie fossile entraînera donc des changements massifs auxquels l’Homme, mais également son environnement devront s’adapter.

2) Les Hommes consomment beaucoup plus vite l’énergie fossile que le stock ne se reconstitue, ce qui provoquera tôt ou tard une pénurie et forcera les Hommes à changer de sources d’énergie. Si le changement est nécessaire tôt ou tard, autant changer dès que maintenant, pour éviter le problème n°1

– Autres sources d’énergie « solaire »

Malgré les inconvénients des énergies fossiles, ces sources d’énergie représentent 80% de la consommation mondiale en énergie.

Consommation mondiale d’énergie en 2010

consommation-d-energie-dans-le-monde

Source

 

Toutefois, les énergies renouvelables sont en plein développement. Les principales sources d’énergie renouvelable utilisées dans le monde sont la biomasse (bois, bouse de vache séchée…) et l’hydroélectricité, qui ont l’avantage de pouvoir être stockées (exemple : barrage pour stocker l’eau nécessaire pour faire fonctionner les barrages) mais présentent quelques inconvénients malgré tout.

Par exemple, la construction d’un gros barrage (de type barrage des 3 Gorges) présente un risque humain important (si le barrage cède) et environnemental important (vallée inondée, changement du climat local…).

Quant aux autres sources d’énergie, elles sont en plein essor (entre 2005 et 2012 : +50% par an pour le solaire, +25% pour les éoliennes) mais ne représentent que 3% de la consommation mondiale en énergie. En effet, l’énergie éolienne et solaire ont deux gros inconvénients :

1) Leur coût de production coûte cher

2) Leur facteur de production (20%) est 4 fois plus bas que pour les centrales thermiques classiques.

En effet, les panneaux solaires ne produisent de l’électricité que le jour, et les éoliennes que lorsque les conditions venteuses sont optimales. L’énergie étant dure à stocker (en dehors des barrages de remontée de type STEP ou des batteries), tant que la gestion de l’énergie ne se fera pas via un système informatique (smartgrid) permettant de moduler la demande en énergie en fonction de la production, les énergies renouvelables ne pourront pas, en l’état actuel des choses, remplacer les centrales nucléaires et thermiques.

Cet article est désormais terminé. Dans la prochaine partie de ce dossier, nous parlerons de l’autre source d’énergie à notre disposition: la géothermie

4 Réponse à Les 2 sources d’énergies renouvelables – Partie 1

  1. Jos @ Blog chassis fenetre dit :

    Bonjour Martin,

    beaucoup de personnes l’oublient, mais l’énergie éolienne découle en effet de l’énergie solaire comme tu l’as très bien expliqué.

    Concernant les énergies fossiles, les stocks sont sont cesse revus à la hausse: gaz et pétrole de schiste par exemple. Mais bon, il ne faut pas se leurrer, tout à une fin, et il vaudrait mieux ne pas le gaspiller.

  2. martin dit :

    Bonjour Jos

    Merci pour le premier point. Concernant le deuxième point, il existe différentes notions de stocks que sont grosso modo. prenons l’exemple du pétrole.

    – Les réserves: les réserves dont on parle souvent sont les réserves connues de pétrole dont les technologies actuelles permettre d’extraire du sol.

    – Les réserves non prouvées: zones susceptibles de contenir du pétrole mais on n’en est pas encore sûr

    Par ailleurs, au fur et à mesure que le prix du baril augmente, les réserves de pétrole augmentent. Pourquoi? C’est assez simple.

    Imaginons qu’il existe 3 réserves de pétrole
    – A: 5 millirds de baril. Coûr d’extraction et de transport: 5$ par baril
    – B: 1 milliard de baril. Coût d’extraction et de transport: 50$ par baril
    – C: 2 milliards de barils. Coût d’extraction et de transport: 80$ par baril

    Si le baril vaut 30$, les réserves sont de 5 milliards de barils (les autres réserves ne sont pas rentables à exploiter). Si le prix du baril monte à 51$, les réserves augmentent à 6 milliards de barils. Si le prix monte à 81$, les réserves augmentent à 8 milliards de barils…

    Un autre point: seule une fraction du pétrole d’un puis est extrait. Avec l’augmentation du prix du pétrole, il devient rentable de réexploiter des puits déjà exploités pour tenter d’extraire à nouveau du brut avec l’aide des nouvelles technologies.

    Par contre, comme tu le dis, les réserves de pétrole sont doublement finies.

    – La Terre étant un système fermé, la quantité de pétrole à l’instant t est forcément finie

    – Outre cette limite, il existe une autre limite plus méconnue. L’extraction du pétrole nécessite de l’énergie. Au début du siècle, avec 1 litre de pétrole, on pouvait en extraire 20 ou 30. Aujourd’hui, c’est plutôt 4 ou 5 litres et les rendements sont décroissants. Peu importe le prix du pétrole, s’il faut plus d’1 litre de pétrole pour produire 1 litre de pétrole (ex: brûler 2 litres de pétrole pour en brûler 1), les réserves restantes ne seront jamais exploitables en l’Etat.

    Les réserves réelles de pétrole sont donc difficiles à calculer, entre:

    – Les contraintes géologiques
    – Les contraintes économiques
    – Les contraintes géopolitiques
    – Les contraintes techniques

    Une chose est sûre: la demande en pétrole augmente, l’offre diminuera sur le long-terme, ce qui devrait normalement rendre le pétrole plus cher et de moins en moins compétitif par rapport aux énergies renouvelables. La question est: espérons que le prix du pétrole augmente rapidement pour favoriser la transition énergétique.

    A bientôt 😉

    Martin

    – Les réserves non rentables: les réserves
    – Le stock actuel: ré
    – Le stock

  3. Joy N. Blankenship dit :

    Un litre d’essence, une stère de bois ou un sac de 10 kilos de charbon ne pourront jamais produire plus d’énergie utile qu’ils n’en contiennent. Un mètre carré de lumière solaire ne déroge pas à la règle. Cette surface de rayonnement (dans des conditions idéales) représente une énergie de 1000 watts, c’est-à-dire celle dont a besoin un aspirateur normal, ni plus ni moins. Le potentiel est donc tout à fait réel. Le problème, c’est qu’il est impossible de transformer la totalité de cette énergie lumineuse en une énergie utilisable. Actuellement, les meilleures cellules photovoltaïques parviennent à un rendement de 20%. Il faudrait donc 5 m2 de très bons panneaux solaires dans des conditions d’ensoleillement idéales pour faire marcher directement un aspirateur. C’est pourquoi jamais l’énergie solaire ne pourra faire voler un avion de transport. Car, pour faire décoller un Airbus A380, il lui faudrait des ailes recouvertes de cellules solaires d’une superficie… d’un kilomètre carré.

  4. martin dit :

    Bonjour Joy

    Vous avez raison, même si le rayonnement solaire est plutôt de l’ordre de 1 380 Watts par mètre carré crète et 300 Watts en réel, en tenant compte de la courbure de la Terre et de l’alternance jour/nuit.

    Ceci étant, vous semblez négliger deux choses dans votre discours:

    – Les économies d’échelle. Il est possible de limiter les besoins en énergie d’un Airbus A 380. Pas à un point tel de le faire voler avec des panneaux solaires certes, mais des économies peuvent toujours êtres réalisées. Les nouvelles générations d’avions consomment 15 à 20% de kérosène en moins (Winglet, taxiway, matériaux composites, amélioration du rendement des moteurs, optimisation des vols…)

    – Vous oubliez qu’il existe des vecteurs énergétiques intéressants. Dans le cadre de l’énergie solaire (ou éolienne ou hydroélectrique) rien n’interdit de l’utiliser pour produire par exemple de l’hydrogène, qui a une forte concentration calorifique, et de faire ensuite voler les avion à l’hydrogène.

    Après tout, un avion n’emporte pas avec lui sa raffinerie de pétrole, il n’emporte que le carburant final. Pourquoi emporter l’usine (les panneaux solaires) et pas seulement le produit (hydrogène ou autre)?

    A bientôt

    Martin

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