Quelles sont les sources d’énergie renouvelable ?

Si l’on devait donner à l’énergie renouvelable une définition, on dirait qu’elle repose sur des ressources inépuisables, renouvelées en continu par la nature. Autrement dit, l’exploitation de cette énergie n’entraîne pas l’extinction de sa source.

Contrairement aux sources d’énergie non renouvelable, comme le fossile ou le nucléaire, les énergies renouvelables se distinguent par leur capacité à se renouveler à l’échelle humaine. À la manière des cultures ou des forêts par exemple.

L’utilisation de l’énergie issue de sources renouvelables s’appuie sur des filières plus ou moins développées. Elle constitue un enjeu majeur de la transition énergétique.

Quels sont les 5 types d’énergie d’origine renouvelable ?

1. l’énergie issue du Soleil ;
2. l’énergie issue de l’eau ;
3. l’énergie issue du vent ;
4. l’énergie issue des matières organiques ;
5. l’énergie issue de la chaleur du sol.

L’énergie solaire en bref

En clair, l’énergie solaire est issue du rayonnement du Soleil. L’utilisation de l’énergie solaire permet de produire de l’électricité ou de la chaleur.

Comment fonctionne l’énergie solaire ?

Il existe deux manières de faire du Soleil une source d’énergie renouvelable :

• L’énergie solaire photovoltaïque
• L’énergie solaire thermique

L’énergie solaire photovoltaïque
Il s’agit d’électricité, produite à partir d’installations de panneaux solaires. Ces panneaux photovoltaïques sont constitués de cellules qui transforment le rayonnement solaire en courant électrique. Si l’électricité peut être consommée sur le lieu de production, elle peut aussi être réinjectée dans le réseau de distribution électrique.

L’énergie solaire thermique
Elle correspond à de la chaleur produite par des capteurs thermiques. Concrètement, ces capteurs absorbent le rayonnement solaire et échauffent un gaz ou un liquide, généralement de l’eau. Cette énergie est utilisée pour alimenter par exemple le chauffage domestique et l’eau chaude sanitaire.

L’énergie hydraulique en bref

L’énergie hydraulique est issue de l’exploitation des mouvements d’eau occasionnés par le cycle de l’eau, lui-même provoqué par l’énergie solaire.

Comment fonctionne l’énergie hydraulique ?

Avant même de produire de l’électricité, l’énergie hydraulique est avant tout mécanique. C’est ainsi que les moulins à eau permettaient depuis l’Antiquité de moudre le grain. Elles trouvèrent même plus tard d’autres applications, notamment avec les martinets des forges, ou les moulins à papier des papeteries.

Dans les centrales hydroélectriques, cette énergie mécanique peut être transformée en énergie électrique. En se mouvant, l’eau actionne des turbines qui produisent de l’électricité.

L’eau, en tant que source d’énergie renouvelable, peut être exploitée de différentes façons :

• grâce aux cours d’eau ;
• grâce aux chutes d’eau ;
• grâce aux courants marins ;
• grâce aux vagues ;
• grâce à la différence de température des océans ;
• et grâce à bien d’autres techniques expérimentales.

L’énergie hydroélectrique issue des cours d’eau
À la manière des moulins à eau, certaines centrales hydroélectriques exploitent la puissance des cours d’eau. Leur puissance peut donc varier au gré des conditions météorologiques. Par exemple en cas de forte pluie ou de sécheresse. Le courant entraîne une turbine qui met en mouvement un alternateur, un dispositif qui transforme cette énergie mécanique en électricité.

L’énergie hydroélectrique des vagues
Également appelée énergie houlomotrice, l’énergie des vagues permet de générer de l’électricité à partir de la houle. C’est-à-dire le mouvement d’ondulation qui agite la surface des mers.

L’énergie hydroélectrique issue de la différence de température des océans
L’énergie thermique des mers, que l’on nomme également énergie maréthermique, est générée à partir de la différence de température entre la chaleur des eaux de surface et le froid des eaux profondes des océans.

D’un côté, on pompe l’eau chaude de surface pour transformer en vapeur un fluide (généralement de l’ammoniac). Sous pression, celui-ci actionne une turbine et permet au générateur de produire de l’électricité.

De l’autre côté, on pompe l’eau froide profonde pour refroidir l’ammoniac et le ramener à son état liquide avant d’entamer un nouveau cycle.

Notons enfin que de nombreuses autres techniques existent au stade expérimental. Notons par exemple l’exploitation de l’énergie hydroélectrique issue de la différence de salinité des océans.

L’énergie marémotrice en bref

Il s’agit d’utiliser le mouvement des marées comme source d’énergie renouvelable. C’est-à-dire la différence de hauteur du niveau des mers et des océans provoquée par les forces gravitationnelles de la Lune et du Soleil.

Comment fonctionne l’énergie marémotrice ?

Alors que les premiers moulins à marée dateraient de l’antiquité, les usines marémotrices actuelles en reprennent le fonctionnement. Elles sont situées sur des estuaires, c’est-à-dire là où la marée entre dans le fleuve.

Les usines marémotrices disposent d’un barrage, qui laisse passer l’eau lorsque la marée monte. Cette eau est retenue jusqu’à ce que la marée redescende. Le mouvement de l’eau actionne alors des turbines qui produisent de l’électricité au moyen d’un générateur.

L’énergie éolienne en bref

L’énergie éolienne consiste à exploiter les vents comme source d’énergie renouvelable. À noter que ces vents sont eux-mêmes provoqués par le réchauffement inégal de l’air par le Soleil.

Comment fonctionne l’énergie éolienne ?

Rappelons que l’énergie éolienne est avant tout l’énergie cinétique du vent. C’est-à-dire l’énergie issue de l’exploitation de la force de ses mouvements. Et c’est parce qu’elle est tributaire du vent qu’elle est considérée comme une énergie intermittente. Elle est utilisée depuis que l’Homme utilise le bateau à voiles pour se déplacer.

Dès l’antiquité, les moulins à vent transforment cette énergie cinétique au profit de divers mécanismes agricoles : pressage, mouture, irrigation, etc.

Le dispositif aérogénérateur le plus utilisé aujourd’hui pour exploiter cette source d’énergie renouvelable est l’éolienne : le vent actionne des pales, qui mettent en mouvement un générateur d’électricité.
On peut distinguer différents types d’éoliennes :

• Des éoliennes terrestres et offshore ;
• Des éoliennes à axe horizontal et à axe vertical.

Des éoliennes terrestres et offshore
On peut distinguer les éoliennes posées à terre, dites terrestres ou onshore, des éoliennes installées en mer, dites offshore.

Les éoliennes offshore sont installées à plus de 10 kilomètres des côtes. Elles sont plus chères et complexes à installer et à entretenir que les éoliennes terrestres. En revanche, elles bénéficient de vents plus forts et plus réguliers ; et donc d’un meilleur rendement.

Il existe également des éoliennes offshore flottantes. Installées plus loin des côtes, elles permettent d’exploiter des vents plus forts malgré des eaux plus profondes.

Des éoliennes à axe horizontal et à axe vertical
L’éolienne à axe horizontal est le modèle le plus répandu. Elle dispose d’un axe parallèle à la direction du vent et de pales profilées placées perpendiculairement à celui-ci.

D’autres éoliennes disposent d’un axe vertical perpendiculaire à la direction du vent. On distingue :

• les éoliennes Darrieus, avec leurs pales hélicoïdales ou paraboliques ;
• les éoliennes Savonius, composées de demi-cylindres dans lesquels le vent s’engouffre.
• les éoliennes à voilures tournantes, dont chaque pale s’oriente dynamiquement par rapport à la direction du vent.

La bioénergie en bref

Les bioénergies sont issues de l’exploitation de la biomasse, c’est-à-dire l’ensemble de la matière organique d’origine végétale, animale, bactérienne ou fongique (les champignons). Par extension on parle de biomasse pour qualifier ces sources d’énergie renouvelable.

Comment fonctionne l’énergie biomasse ?

Pour produire une énergie biomasse renouvelable, il est essentiel que la quantité de matière exploitée soit inférieure ou égale à la quantité de matière générée. Selon les matières organiques et les procédés utilisés, la biomasse permet de générer de la chaleur, de l’électricité, du biogaz ou encore des biocarburants. On distingue 3 manières d’utiliser la biomasse comme source d’énergie renouvelable :

• L’énergie biomasse issue de la combustion ;
• Le biogaz issu de la fermentation ;
• Les biocarburants issus de la fermentation.

L’énergie biomasse issue de la combustion
Avec la découverte du feu, l’énergie biomasse issue de la combustion constitue la première source d’énergie de l’Histoire. Encore aujourd’hui, le bois est le combustible le plus répandu pour générer de la chaleur, de l’électricité ou les deux, en cogénération. On parle de bois énergie et de sylviculture énergétique. À noter que la biomasse solide peut aussi être constituée de résidus agricoles (paille, écorce, sciure, etc.).

Le biogaz issu de la fermentation
Plus complexe, ce procédé consiste à transformer des matières végétales ou des déchets ménagers en biogaz.

Ces matières organiques sont placées dans un milieu privé d’oxygène. Sous l’action de micro-organismes, elles sont transformées en gaz ; essentiellement du méthane. On parle d’ailleurs de méthanisation. Une fois brûlé, ce méthane permet de générer de la chaleur, de l’électricité ou les deux, en cogénération.

Les biocarburants issus de la fermentation
Les biocarburants sont des combustibles liquides ou gazeux issus de matières organiques non fossiles. On distingue une filière bioessence et une filière biogazole.

• La filière bioessence consiste à transformer la betterave à sucre, les céréales ou certains résidus vinicoles en alcool par fermentation. On obtient alors du bioéthanol.
• La filière biogazole consiste à extraire l’huile de certains végétaux, comme le colza ou le tournesol. Une fois traitée, voire mélangée à un autre produit, cette huile pourra servir de carburant. On parle alors de biodiesel ou diester.

L’énergie géothermique en bref

La géothermie consiste à exploiter la chaleur naturelle contenue dans le sol de la Terre comme source d’énergie renouvelable. Cette chaleur est issue de la désintégration d’éléments radioactifs naturels présents dans le globe terrestre.

Comment fonctionne l’énergie géothermique ?

L’Homme a toujours tiré usage des sources d’eau chaude. Utilisées directement pour les bains, elles sont ensuite utilisées pour les thermes et plus tard les premiers réseaux de chaleur.

L’idée consiste alors à récupérer l’eau en profondeur ou d’y injecter de l’eau sous pression. Celle-ci sera récupérée via une pompe à chaleur pour produire de l’électricité ou se chauffer ; avant d’être réinjectée en profondeur et entamer un nouveau cycle.

Pour exploiter cette source d’énergie renouvelable, les centrales géothermiques reposent sur différentes techniques selon la profondeur de forage et la température exploitée.

Les centrales géothermiques très basse énergie
On parle aussi de géothermie superficielles ou très basse température. En forant à moins de 200 m de profondeur, les centrales géothermiques très basse énergie permettent de récupérer une chaleur de moins de 30°. Amplifiée par une pompe à chaleur, cette énergie permet de chauffer une maison individuelle ou un bâtiment tertiaire.

Les centrales géothermiques basse énergie
On parle aussi de géothermie basse température. Le principe est le même, à la différence que les forages sont effectués jusqu’à 2 500 m de profondeur. De fait, la chaleur qui s’en dégage est plus élevée, jusqu’à 90°. Elle est notamment exploitée pour le chauffage d’exploitations agricoles ou le chauffage urbain, via des réseaux de chaleur.

Les centrales géothermiques haute énergie
On parle aussi de géothermie haute température. En dépassant les 2 500 m de forage, il est possible de bénéficier d’une énergie thermique à plus de 150°. En plus de pouvoir générer de la chaleur, l’eau récupérée peut être injectée sous forme de vapeur dans une turbine pour générer de l’électricité. À noter que les centrales thermiques haute énergie se trouvent principalement dans des régions volcaniques.