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LEspagne a commencé récemment la production dénergie éolienne, mais dès 2002 a rattrapé lesÉtats-Unis pour devenir le pays...
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  1. 1. Une source dénergie désigne tous les phénomènes à partir desquels il est possible de retirer delénergie.Énergie commerciale et non commerciale. Lénergie commerciale est celle qui fait lobjet duncommerce. Sauf mention particulière, seules les énergies commerciales sont retenues dans lesstatistiques. Les énergies non commerciales recouvrent lautoconsommation énergétique dans ungrand nombre de zones rurales : collecte du bois de feu, de la tourbe, des déchets animaux etvégétaux. Dans certains pays pauvres, la consommation dénergie non commerciale peut atteindreune part significative de la consommation totale. La collecte du bois de feu entraîne dans bien des casla déforestation, qui favorise lérosion et la désertification. Environ deux milliards de personnes dans lemonde dépendent des énergies non commerciales.Énergie primaire et secondaire. Lénergie primaire est la forme sous laquelle la nature nous livre unpotentiel énergétique brut : le charbon, les hydrocarbures (pétrole, gaz naturel, schistes bitumineux ousables asphaltiques), luranium, le rayonnement solaire, lénergie hydraulique (cours deau),géothermique (sous-sol), éolienne (vent), le mouvement des vagues, la force des marées, labiomasse. Lénergie secondaire est la forme sous laquelle une énergie primaire est consommée, aprèsavoir été transformée : ainsi de lélectricité ou des distillats pétroliers.Énergie non renouvelable sont les énergies de stock. Elles existent dans la nature en quantités finies,pas toujours connues avec précision. Ce sont surtout les énergies fossiles : charbon et hydrocarbures.Quand on brûle 1 tonne de charbon, on détruit 1 tonne de réserve.Les énergies renouvelables sont des formes dénergies dont la consommation ne diminue pas laressource à léchelle humaine. Lexpression énergie renouvelable est la forme courte et usuelle desexpressions « sources dénergie renouvelables » ou « énergies dorigine renouvelable » qui sont pluscorrectes dun point de vue physique.Le soleil est la principale source des différentes formes dénergies renouvelables : son rayonnementest le vecteur de transport de lénergie utilisable (directement ou indirectement) lors de laphotosynthèse, ou lors du cycle de leau (qui permet lhydroélectricité) et lénergie des vagues (énergiehoulomotrice) la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes desocéans (énergie thermique des mers) ou encore la diffusion ionique provoquée par lʼarrivée dʼeaudouce dans lʼeau salée de la mer (énergie osmotique). Cette énergie solaire alliée à la rotation de laterre est à lorigine des vents (énergie éolienne) et des courants marins (énergie hydrolienne).La chaleur interne de la Terre (géothermie) est assimilée à une forme dénergie renouvelable, et lesystème Terre-Lune engendre les marées des océans et des mers permettant la mise en valeur delénergie marémotrice.Les combustibles fossiles ou minéraux (matériaux fissiles) ne sont pas des sources dénergierenouvelables, les ressources étant consommées à une vitesse bien supérieure à la vitesse à laquellecelles-ci sont naturellement créées ou disponibles.Une agence internationale de lénergie renouvelable (IRENA) a été créée en 2009, avec 148 étatssignataires (dont 70 ayant déjà ratifié ses statuts)1, et en France un baromètre des énergiesrenouvelables électriques est régulièrement publié par lobservatoire des énergies renouvelables
  2. 2. Les différents types dʼénergies renouvelablesÉnergie solaireLe soleil, principale source des différentes formes dʼénergies renouvelables disponibles sur terre.Irradiance solaire sur la Terre.Articles détaillés : énergie solaire, rayonnement solaire, constante solaire et Bilan radiatif de la Terre.Le Soleil émet un rayonnement électromagnétique dans lequel on trouve notamment les rayonscosmiques, gamma, X, la lumière visible, lʼinfrarouge, les micro-ondes et les ondes radios en fonctionde la fréquence dʼémission. Tous ces types de rayonnement électromagnétique émettent de lʼénergie 4  88p. . Le niveau dʼirradiance (le flux énergétique) arrivant à la surface de la Terre dépend de la longueurdʼonde du rayonnement solaire.Deux grandes familles dénergie solaire à cycle court se distinguent : • lénergie solaire thermique qui utilise la chaleur transmise par rayonnement, • lénergie photovoltaïque qui utilise le rayonnement lui-même.Énergie solaire thermique
  3. 3. Four solaire Global Sun OvenChauffe-eau solaireArticle détaillé : Énergie solaire thermique.Dans les conditions terrestres, le rayonnement thermique se situe entre 0,1 et 100 micromètres. Il secaractérise par lʼémission dʼun rayonnement au détriment de lʼénergie calorifique du corps émetteur.Ainsi, un corps émettant un rayonnement thermique diminue son énergie calorifique et un corpsrecevant un rayonnement thermique augmente son énergie calorifique. Le Soleil émet principalementdans le rayonnement visible, entre 0,4 et 0,8 micromètres4 p. 89. Ainsi, en rentrant en contact avec uncorps le rayonnement solaire augmente la température de ce corps. On parle ici dʼénergie solairethermique. Cette source dʼénergie est connue depuis très longtemps, notamment par le fait de sepositionner à un endroit ensoleillé pour se réchauffer.Lénergie thermique peut être utilisée directement ou indirectement : • directement pour chauffer des locaux ou de leau sanitaire (panneaux solaires chauffants et chauffe-eau solaire) ou des aliments (fours solaires), • indirectement pour la production de vapeur dun fluide caloporteur pour entraîner des turbines et ainsi obtenir une énergie électrique (énergie solaire thermodynamique (ou heliothermodynamique)).Lénergie solaire thermique peut également être utilisée pour la cuisine. Apparue dans les années 70,la cuisine solaire consiste à préparer des plats à laide dun cuiseur ou dun four solaire. Les petitsfours solaires permettent des températures de cuisson de lordre des 150°C, les paraboles solairespermettent de faire les mêmes plats quune cuisinière classique à gaz ou électrique.A grande échelle, la Fondation Desertec construit dans le Sahara des centrales solaires thermiques àconcentration. Daprès ses ingénieurs, "Les déserts de la planète reçoivent toutes les 6 heures duSoleil lʼéquivalent de ce que consomme lʼhumanité chaque année." et quelques centaines de km²détendue désertique pourrait satisfaire lensemble des besoins énergétiques de la planète5.Énergie photovoltaïqueArticle détaillé : Énergie solaire photovoltaïque.Lʼénergie photovoltaïque se base sur lʼeffet photoélectrique pour créer un courant électrique continu àpartir dʼun rayonnement électromagnétique. Cette source de lumière peut être naturelle (soleil) ou-bienartificielle (une ampoule). Lénergie photovoltaïque est captée par des cellules photovoltaïques, uncomposant électronique qui produit de lélectricité lorsquil est exposé à la lumière. Plusieurs cellulespeuvent être reliées pour former un module solaire photovoltaïque ou un panneau photovoltaïque. Uneinstallation photovoltaïque connectée à un réseau délectricité se compose généralement de plusieurspanneaux photovoltaïques, leur nombre pouvant varier dune dizaine à plusieurs milliers.Il existe plusieurs technologies de modules solaires photovoltaïques : • les modules solaires monocristallins possèdent le meilleur rendement au m² et sont essentiellement utilisés lorsque les espaces sont restreints et pour optimiser la production dune centrale photovoltaïque. • les modules solaires polycristallins représente une technologie proposant des rendements plus faibles que la technologie monocristalline.
  4. 4. • les modules solaires amorphes sont des panneaux solaires proposant un rendement largement inférieur aux modules solaires cristallins. Cette solution nécessite donc une plus grande surface pour la même puissance installée.En France, lénergie photovoltaïque est produite par de nombreux opérateurs (particuliers,propriétaires de bâtiments industriels ou agricoles,…) qui vendent lélectricité produite par leurinstallation à lʼopérateur historique6, à des conditions tarifaires régies par la loi. Les tarifs de rachatssont fixés (et plusieurs fois modifiés) par le législateur, de façon à stimuler lʼinvestissement par cesopérateurs (en étant supérieur au prix de vente ordinaire de lʼélectricité), et par ailleurs de façon àlimiter les effets dʼaubaines.Énergie éolienneMoulins à vent.Article détaillé : Énergie éolienne.Lʼactivité solaire est la principale cause des phénomènes météorologiques. Ces derniers sontnotamment caractérisés par des déplacements de masses dʼair à lʼintérieur de lʼatmosphère. Cʼestlʼénergie mécanique de ces déplacements de masses dʼair qui est à la base de lʼénergie éolienne.Lʼénergie éolienne consiste ainsi à utiliser cette énergie mécanique.Des voiliers ont été utilisés dès lʼAntiquité, comme en témoigne la Barque solaire de Khéops. Jusquʼaumilieu du xixe siècle, lʼessentiel des déplacements nautiques à moyenne et longue distance ce sontfaits grâce à la force du vent. Un dérivé terrestre nʼayant dʼusage que sportif a été rendu possible parles techniques modernes : le char à voile.Lʼénergie éolienne a aussi été vite exploitée à lʼaide de moulins à vent équipés de pales en forme devoile, comme ceux que lʼon peut voir aux Pays-Bas ou encore ceux mentionnés dans Don Quichotte.Ces moulins utilisent lʼénergie mécanique pour actionner différents équipements. Les moulins desPays-Bas actionnent directement des pompes dont le but est dʼassécher ou de maintenir secs lespolders du pays. Les meuniers utilisent des moulins pour faire tourner une meule à grains.Aujourdʼhui, ce sont les éoliennes qui prennent la place des moulins à vent. Les éoliennestransforment lʼénergie mécanique en énergie électrique, soit pour lʼinjecter dans un réseau dedistribution soit pour être utilisé sur place (site isolé de réseau de distribution). Pour résoudre leproblème despace, elles sont de plus en plus souvent placées en mer5.Léolien se développe également de plus en plus à léchelle individuelle. En effet, le petit éolien devienttrès rentable, les fabricants proposant des génératrices de plus en plus performantes, et de plus enplus abordables. Le petit éolien est généralement utilisé pour produire de lélectricité qui seraconsommée directement sur place. En effet, le tarif dachat de lélectricité mis en place nest pasavantageux pour le petit éolien. De plus, pour bénéficier du tarif dachat dEDF, il faut que léoliennesoit placée en Zone de Développement Éolien, ce qui limite les possibilités à léchelle individuelle.Demain, de nouvelles voiles iront chercher les vents daltitude, plus puissants, plus réguliers. Magenn,Kite Gen, et Skywindpower sélèveront à 300m, 1200m ou 5000m pour produire jusquà 100 fois plusdélectricité quune éolienne actuelle5.Énergie hydrauliqueUn moulin à eau.Article détaillé : Énergie hydraulique.À lʼinstar de lʼénergie éolienne, les énergies hydrauliques (à lexception de lénergie marémotrice) ontleur origine principale dans les phénomènes météorologiques et donc lénergie solaire. Le Soleil
  5. 5. provoque lévaporation de lʼeau, principalement dans les océans et en libère une partie sur lescontinents à des altitudes variables. On parle du cycle de leau pour décrire ces mouvements. Lʼeau(en fait, la vapeur deau) possède, en altitude, une énergie potentielle de pesanteur ; cette énergie peutêtre captée et transformée dans des barrages hydroélectriques, lors du retour de lʼeau vers les océans.Avant lʼavènement de lʼélectricité, les moulins à eau permettaient de capter cette énergie mécaniquepour entrainer des machines ou des outils (machines à tisser, moulins à moudre le blé...).Depuis lʼinvention de lʼélectricité cette énergie mécanique est transformée en énergie électrique.Dautres énergies hydrauliques existent et proviennent généralement de sources marines : • Énergie des vagues : elle est produite par le mouvement des vagues et peut être captée par des dispositifs tels le Pélamis, sorte de vers en métal articulé ou le Searev. Leur puissance correspond à celle dune petite éolienne5. • Énergie marémotrice : elle est produite par le mouvement de lʼeau créé par les marées (variations du niveau de la mer, courants de marée), • Énergie hydrolienne : elle est issue de lutilisation des courants sous marins, • Énergie thermique des mers : elle est produite en exploitant la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes des océans, • Énergie osmotique : elle a pour origine la diffusion ionique qui a lieu lors de lʼarrivée et du mélange dʼeau douce dans lʼeau salée de la mer 7. Lʼidée remonte aux années 70, cest donc une énergie nouvelle, elle consiste à tirer parti du phénomène dosmose qui se produit lors du mélange deau de mer et deau douce (grâce à leur salinité différente). La première centrale osmotique a été ouverte à Hurum en Norvège par la société Statkraft à lembouchure du Fjord dOslo au bord de la Mer du Nord. Il sagit encore dun prototype destiné à tester la fiabilité du processus et à en améliorer le rendement, mais louverture dune première centrale industrielle est prévue pour 2015. Une centrale de la taille dʼun terrain de football pourrait produire de lʼélectricité pour 30 000 ménages. Daprès lentreprise, à terme 50 % de la production électrique de lʼUnion Européenne pourrait être dorigine osmotique5.BiomasseArticle détaillé : Biomasse (énergie).Indirectement, il sʼagit dʼénergie solaire stockée sous forme organique grâce à la photosynthèse. Elleest exploitée par combustion ou métabolisation. Cette énergie est renouvelable à condition que lesquantités brûlées nʼexcèdent pas les quantités produites ; cette condition nest pas toujours remplie.On peut citer notamment le bois et les biocarburants.Des cyano-bactéries modifiées pourraient convertir de lénergie solaire en carburant et consommer duCO2. Cette technique et lutilisation de ce carburant équilibreraient la production et la consommation deCO2. Par génie génétique, une entreprise a créé et améliore peu à peu cette technique8.Une équipe de recherche de lUniversité de Stanford a montré que la production délectricité à partir dela biomasse serait plus rentable économiquement et écologiquement que leur transformation et leurutilisation dans les transports en tant que bio-carburant. Pour ce faire, Elliott Campbell et ses collèguesont comparé lʼimpact et le rendement de la production de lʼélectricité et de lʼéthanol, de leur utilisationmais aussi du cycle de vie des voitures électriques et à moteur thermique. Daprès eux, lʼoptionélectrique émet deux fois moins de CO2 que lʼoption bio carburant et 1 hectare de culture permet deparcourir 52 000 km à lʼélectricité contre 31 000 km à lʼéthanol9. Pourtant ce constat ne rassure en riensur les problèmes dutilisation des sols et dalimentation mondiale5.Énergie géothermiqueCentrale géothermique de Nesjavellir en Islande.Article détaillé : Géothermie.Un des témoignages les plus anciens date de 2000 ans avant Jésus-Christ, avec dans les îles Lipari(Italie) lexploitation deau naturellement chaude pour les thermes.Le principe consiste à extraire lʼénergie géothermique contenue dans le sol pour lʼutiliser sous formede chauffage ou pour la transformer en électricité. Dans les couches profondes, la chaleur de la Terre
  6. 6. est produite par la radioactivité naturelle des roches qui constituent la croûte[réf. souhaitée] terrestre :cʼest lʼénergie nucléaire produite par la désintégration de lʼuranium, du thorium et du potassium.Par rapport à dʼautres énergies renouvelables, la géothermie profonde ne dépend pas des conditionsatmosphériques (soleil, pluie, vent).En 2009, les trois premiers producteurs sont les États-Unis, les Philippines et lIndonésie10. Ce dernierpays possède le plus grand potentiel (27 gigawatts, soit 40 % des réserves mondiales)10.Pour autant le géothermique comporte lui aussi des risques au niveau humain. Les techniquesévoluent et permettent de chercher la chaleur à de plus grandes profondeurs. Il a été montré que lamodification des pressions dans les sous-sols avait un impact sur lactivité sismique. La fréquence destremblements de terre mais aussi leur puissance peut être augmentée à cause de lexploitation decette énergie11,5.Avantages escomptésLa civilisation moderne est très dépendante de lénergie et spécialement des énergies nonrenouvelables, qui sépuiseront tôt ou tard. Passer dune ressource actuellement non renouvelable àune ressource renouvelable suscite des espoirs, certains justifiés, dautres moins.Avantages en termes géopolitiques et de sécuritéSelon une étude12 récente (2007) commandée par le ministère de lenvironnement allemand,comparativement aux grandes centrales énergétiques thermiques (dont nucléaire) et hydroélectriquequi centralisent la production énergétique, les énergies propres, sûres, renouvelables quand elles sontdécentralisées présentent de nombreux intérêts en termes de sécurité énergétique, intérieure, militaireet civile, en matière de risque terroriste, de même que pour la sécurité climatique, le développement,les investissements et les marchés financiers.Les énergies renouvelables sont une source de sécurité dans les domaines économiques, sociaux etenvironnementaux13Dans le cas ou les énergies renouvelables sont substituées aux énergies fossiles, elles favorisentlindépendance énergétique. Il est donc possible quelles participent à la réduction des conflits liés auxintérêts énergétiques.Autres avantagesOn attribue souvent aux énergies renouvelables des caractéristiques favorables (quelles peuventmériter ou non), telles que • la sûreté (faible risque daccident, faible conséquence dun éventuel accident, régularité de la fourniture, ...). • la propreté (peu voire pas du tout de déchets, peu dangereux et facile à gérer : recyclables, par exemple) • la décentralisation (développement local des territoires, réserve demplois locaux non décentralisable, etc.) • le respect de lenvironnement, lors de la fabrication, pendant le fonctionnement, et en fin de vie (démantèlement)Pour ces caractéristiques, cest chaque filière voire chaque cas séparément quil convient dexaminerpour vérifier si on peut ou non lui attribuer le bienfait supposé, et si oui, dans quelle mesure. Parexemple : • lénergie éolienne peut certainement être considérée comme une production locale au Danemark, mais pas dans un pays qui importe la technique, les capitaux, et les hommes pour faire fonctionner les machines. • Les biocarburants ont un impact environnemental et social contesté (étant en butte aux critiques générales sur lactivité agricole, avec en sus un reproche de destruction alimentaire). • Les installations hydroélectriques, outre les destructions provoquées par lengloutissement dune vallée, peuvent se rompre (entre 1959 et 1987, trente accidents ont fait 18 000 victimes dans le monde, dont plus de 2 000 morts en Europe14).Par ailleurs, dans tous les cas, les énergies renouvelables réduisent la production de CO2 à hauteurde lénergie non renouvelable quelles remplacent. Cependant, elles peuvent rester responsablesdautres gaz à effet de serre pour leur mise en place ou dans le cadre de leur fonctionnement, chaquetechnique devant être là encore examinée séparément.
  7. 7. Contraintes et limitesNuisances et pollutionsLe terme dénergie renouvelable est souvent assimilé à celui dénergie propre ou « propre et sûre ». Ladéfinition est différente : une énergie propre ne produit pas ou peu de polluant, ou bien elle produit despolluants qui disparaissent rapidement sans conséquences pour lenvironnement. Une énergierenouvelable nest pas nécessairement propre, et inversement : par exemple, la collecte et lacombustion de la biomasse peut produire des nuisances (piétinement, réduction de biodiversité, etc.)et des polluants (NOx, suies, etc., cest notamment le cas de la biomasse solide comme le bois)15,16. Ilny a donc que des sources dénergie plus ou moins nuisibles suivant les circonstances17.DisponibilitéSi, selon la formule latine (sol lucet omnibus), le soleil éclaire tout, la plupart des énergies disponiblesdépendent du milieu et ne sont pas disponibles partout et tout le temps ou à des coûtséconomiquement acceptables. En particulier lʼénergie solaire nʼest disponible que de jour (soit 50 % dutemps en moyenne sur une année) ou durant certains mois quand on se rapproche des pôles. Diverssystèmes de bouquets énergétiques avec dispositifs de stockage temporaire de lénergie existent ousont en cours détude (par exemple : systèmes daccumulateurs électriques, stockage sous formedhydrogène, ou de calories ou de masse deau remontées dans des réservoirs quand lénergie estdisponible, puis utilisées pour produire de lélectricité par « turbinage » quand nécessaire). Unepéréquation géographique par un réseau interconnecté avec peu de pertes en ligne permettrait aussidatténuer les inégalités momentanées daccès au solaire ou à léolien (inégalités liées à de moindreproduction et à des crêtes horaires et saisonnières de demande), ce qui pourrait être rendu possiblepar les piles à hydrogène et les nouvelles lignes HVDC qui permettent de transporter le courantélectrique à haute tension plus loin, avec moins de pertes en ligne.Plusieurs études laissent penser quil serait possible de répondre en 20 à 40 ans à tous les besoinsénergétiques par des sources renouvelables et plus propres, avec les technologies daujourdhui, enoccupant 0,4 pour cent de la surface du globe, à un coût à peu près comparable à celui des énergiesfossiles et nucléaires, mais avec un effort de transformation des réseaux de production, stockage ettransport de lénergie très important, ce qui demande une forte volonté sociétale et politique18.« Lempreinte cumulée en surface des éoliennes nécessaire à la moitié de la consommation électriquemondiale est moins que la surface de Manhattan (..) et si la moitié des fermes éoliennes étaientlocalisées en offshore, un seul Manhattan suffirait »18. Pour les États-Unis, ce serait selon un effort demobilisation « comparable au projet Apollo de voyage sur la lune ou à la construction de tout le réseauroutier inter-Etat »18.Impact sur le réchauffement climatiqueLorsquon ne tient pas compte du potentiel de réduction des émissions de GES des modes actuels deproduction et dutilisation de lénergie, les énergies propres et renouvelables sont parfois présentéescomme une solution au problème du réchauffement climatique. En réalité, il faut considérer deuxaspects complémentaires des politiques de la maîtrise de lénergie : les économies dénergie dunepart et les énergies renouvelables dautre part ; ceci de façon à diminuer la consommation dénergiesfossiles.Selon le scénario énergétique sur les potentiels respectifs, en économies dénergie et en énergiesrenouvelables, des experts de Greenpeace pour 2030, léolien et le solaire représenteraient à euxdeux environ 3 % de la production dénergie mondiale19.Selon Jean-Marc Jancovici20, le développement des énergies renouvelables ne suffira pas à éviter uneimportante diminution des consommations dénergie : « malgré les renouvelables, des changementsde nos modes de vie lui semblent nécessaires »21.Les sources académiques sur le sujet ont montré quun scénario énergétique entièrementrenouvelable permettant de garantir la qualité de vie des pays développés à lensemble de lapopulation mondiale était techniquement faisable avec les meilleures techniques disponiblesactuellement en matière defficacité énergétique22. Toutefois ces études ne se sont intéressées quauxaspects environnementaux, industriels et techniques et nabordent pas les questions deresponsabilités financières et politiques liées à un tel changement.Intégration éco-paysagère
  8. 8. Éoliennes dans la campagne allemande.Un développement significatif des énergies renouvelables aura des effets sur le paysages et le milieu,avec des différences sensibles dimpact écologique ou paysager selon linstallation concernée et selonque le milieu est déjà artificialisé ou que laménagement projeté vise un espace encore sauvage. Lesimpacts paysagers et visuel sont pour partie subjectifs.La construction des grandes installations (type centrale solaire) a toujours un impact sur le paysage.On cite souvent les grandes éoliennes, et plus rarement les toitures solaires. Cest pourquoi des effortssont faits pour tenter de mieux intégrer ces installations dans le paysage (peindre les éoliennes en vertdans leur partie basse et en bleu pâle dans leur partie supérieure par exemple). Une productiondécentralisée peut aussi diminuer le besoin de pylônes et lignes à haute tension. Les réseauxmoyenne tension peuvent être enterrés.Risques pour la fauneLa construction dun barrage hydroélectrique a des conséquences lourdes : inondation de valléesentières, modification profonde de lécosystème local. De plus, les barrages hydroélectriques fontobstacle à la migration des poissons, ce qui représente un problème pour les fleuves du nord-ouest delAmérique du Nord, où les populations de saumons ont été réduites de manière importante.[réf. nécessaire]On a également accusé les éoliennes de représenter un danger pour les oiseaux (bien quune éoliennetue 0 à 3 oiseaux par an alors quun kilomètre de ligne à haute tension en tue plusieurs dizaines paran, il y en a 100 000 km en France). En fait, il semblerait que le plus gros risque soit pour les chauves-souris23.Les éoliennes à axe vertical, type Savonius hélicoïdales, réduisent le risque de tuer des oiseaux touten nécessitant un espace plus réduit. Elles tendent être davantage utilisées comme micro-éoliennes,dans les milieux urbains.Gestion de lintermittence, stockage, distributionUn des problèmes posés par lénergie est son transport dans le temps et lespace, avec le moins depertes en ligne possible et en équilibrant au mieux le système équilibres offre/demande en électricitéou autre forme dénergie. De nouveaux défis se posent avec par exemple les futurs besoins pour larecharge des véhicules électriques (intermittence et localisations variables)24.Lénergie solaire et ses dérivés (vent, chute deau, marémotrices, (hydroliennes) liées aux courants,etc.), sont presque toujours intermittents. Ces énergies sont parfois produites loin de leur zone deconsommation (en offshore par exemple pour léolien) ; Pour alimenter un réseau, il faut doncharmonieusement combiner le mix-énergétique, avoir une gestion active de la demande pourtamponner les fluctuations de la production, reporter la consommation de pointe vers les heurescreuses, et/ou compenser déventuels creux de production en associant des sources complémentaireset/ou par des moyens de stockage suffisants, de lamont à laval de la filière, cest-à-dire du producteurau consommateur, en utilisant éventuellement le réseau de distribution (réseau de gaz par exemple)comme "tampon" ou en créant des réseaux plus large déchange (différents de lancien réseau dedistribution). Des moyens différents sont nécessaires selon la taille du système : petits stockagesdélocalisés (1 à 100 kW), stockages semi-massifs ou régionaux (1 mégawatt à 1 gigawatt) et systèmesmassifs et centralisés (plusieurs gigawatts)24.Des exemples dune utilisation directe dénergie renouvelable sont les fours solaires, le chauffage pargéothermie, et les moulins à vent utilisés pour moudre le grain. Des exemples dutilisations indirectes,cest-à-dire passant par dautres formes dénergie, sont la production délectricité par des éoliennes oudes cellules photovoltaïques ou la production de biocarburants tels que léthanol issu de la biomasseou même des déchets combustibles, qui peuvent dailleurs aussi être combinés entre eux.Lutilisation dénergies renouvelables produites in situ diminue les appels aux systèmes de distributionde lélectricité, mais au delà dun seuil (25 à 30 % de la production environ en zone insulaire faute
  9. 9. dinterconnexion24) augmente la difficulté pour gérer lintermittence ou les surplus de production.Dans les pays industrialisés, les consommateurs et producteurs dénergie sont presque tous reliés àun réseau électrique. Ce dernier peut assurer des échanges dun bout à lautre dun pays ou entrepays, mais avec des pertes plus importantes sur les longues distances, quon peut réduire avec lesnouvelles CCHT (lignes à courant continu à haute tension). De plus, un réseau fortement interconnectéà échelle continentale permettrait - à condition dêtre convenablement dimensionné et administré - deréduire les aléas de production et de consommation, grâce à la multiplication des sources deproduction disponibles et au recouvrement de plages horaires dutilisation différentes.[réf. nécessaire]24 ;le problème de lintermittence du vent deviendrait ainsi moins critique (voir Débat sur lénergieéolienne)24.Lagence internationale de lénergie (AIE) a estimé quenviron un quart de linvestissement à faire dansles réseaux (de transport dénergie de 2010 à 2035 sera lié à la croissance de la productiondélectricité dorigine renouvelable24 (ex : en Europe, 20 000 km de nouvelles lignes THT nécessairesselon lAdeme24, dont pour intégrer à horizon 2020 le paquet énergie, avec en France au moins 25000 mégawatts éoliens et 5.400 MW photovoltaïque « crête » prévus (« Avec un objectif de 19 GWterrestres, RTE devra investir 1 milliard deuros sur dix ans en infrastructures de transport »24). Cesréseaux pourraient devenir plus intelligents et intégrer des notions de solidarité et de secours mutuel,avec par exemple les smart grids, une domotisation qui favoriserait les économies et 35 millions decompteurs communicants prévus pour les foyers français), et les modèles de prévision de laproduction en fonction des conditions météorologiques commencent à être améliorés (quelques %derreur à 24 ou 48 h) grâce notamment au projet « Anemos » puis « Safe Wind » de Mines ParisTech)24. En France des projets de recherche sont en cours avec « NICEGRID » en PACA,« GreenLys » à Lyon et Grenoble, ou « Venteea » dans lEst de la France, portés par ERDF quicopilote aussi un projet européen Grid4EU sur les réseaux intelligents (7 partenaires, 6démonstrateurs, 50 M€). Selon ERDF24, « lAgence internationale de lénergie (AIE) estime que, danslUnion européenne, il faudra investir 300 milliards deuros sur les réseaux de distribution entre 2010 et2020. Au cours de la même période, les besoins dinvestissement sur les réseaux de transportsélèveront à 100 milliards deuros » (pour intégrer 230 GW éolien et 150 GW solaire dans le réseauélectrique de lUE25.Un surplus délectricité peut être converti en hydrogène stocké dans le réseau de gaz. Les stations detransfert dénergie par pompage (Step), en montagne ou sur les îles (24 GW en 2010 et 35 GW prévusen 2020), peuvent remonter de leau puis la turbiner quand lélectricité manque, comme cest le casdans la centrale de 30 MW, avec une chute de 150 mètres, installée depuis lan 2000, sur lIledOkinawa ; un projet de 50 MW est en cours à la Guadeloupe (50 m de hauteur de chute, avec despompes et turbines à vitesse variable créées par Alstom) pour lisser les fluctuations de puissance. Plusla chute est haute, moins il est nécessaire de stocker deau (à production égale). « Les Step classiquesutilisent 25 % de lénergie produite pour remonter leau. Le rendement de leurs turbines avoisine 98 %.Au total, la technique traditionnelle offre donc un rendement de 75 %, mais Alstom atteint80 % » (Bernard Mahiou, 201124). Des réservoirs artificiels de ce type pourraient être conçus même enoffshore, par exemple alimentés quand les éoliennes offshore produisent des surplus délectricité.Un stockage chimique de masse (par conversion du CO2, par exemple facilement captable dans lescimenteries ou centrales à combustibles fossiles, en méthane synthétique, avec des catalyseurs parexemple) est également possible, avec lintérêt de mieux réguler le carbone anthropique24. On parlede « méthanation » quand du gaz est ainsi produit à partir délectricité et non de fermentation. Arevaeffectue à ce sujet des recherches avec un GIE qui regroupe Eurodia, Air liquide et GDF Suez, maisavec lidée dutiliser de lélectricité nucléaire (EPR par exemple)24.Contraintes économiques et organisationnelles • La mise en œuvre concrète doit se plier aux contraintes des marchés. La logique des fonds de placement nest pas toujours une logique dinvestissement. • Les agents économiques concernés sont dispersés. Il faut les rassembler et imaginer des conditions dorganisation adaptées : contrats de filière, contrats territoriaux, …. Tout reste à faire pour la définition des filières.Rentabilité économiqueLa mise en œuvre dʼune filière dénergie renouvelable nécessite de faire un bilan économique. La miseen place de subventions (crédit dimpôt et des permis dʼémission de gaz à effet de serre - voir boursedu carbone) rend ces filières rentables comme pourrait le faire linternalisation des externalitésnégatives des énergies non renouvelables.
  10. 10. En 2010, le secteur des énergies renouvelables a enregistré 446 transactions (fusions et acquisitions)selon le cabinet KPMG26. En termes de valeur, ces transactions représentent une augmentation de70 % par rapport à 2009, notamment grâce à la progression des entreprises chinoises. À lhorizon2040, Pékin ambitionne de produire 40 % dénergies renouvelables sur le total de son mix énergétique.Par ailleurs, la Chine pourrait renforcer sa position sur le marché américain, même si les États-Unisrestent le numéro 1 en terme dinvestissement dans les énergies renouvelables.Situation actuelleEn 2005, les énergies renouvelables représentaient 13,5 % de la consommation totale dʼénergiecommercialisée dans le monde et 18 % de la production mondiale délectricité27. La biomasse et lesdéchets assurent lʼessentiel de cette production commercialisée (10,6 %)27.Pour la production électrique, lhydraulique (90 %) est loin devant la biomasse 5,5 %, géothermie1,5 %, éolien 0,5 % et le solaire 0,05 %.Les pompes à chaleur géothermiques se développent et sont parfois considérées comme exploitantune énergie partiellement renouvelable (une partie de lʼénergie quʼelles fournissent provient de laTerre, du soleil et du vent) ou des systèmes efficaces de production de chaleur (elles assurent uneproduction dʼénergie thermique supérieure à lʼénergie électrique consommée), mais elles ne sont pastoujours considérées comme des énergies vertes en raison de la grande quantité délectricité quellesconsomment.En FranceSelon les objectifs du Grenelle de lEnvironnement, les énergies renouvelables devraient produire23 % de la consommation énergétique française dici 2020.Lénergie éolienne est prometteuse puisquelle produit aujourdhui 1,5 % de lélectricité en France. En2020, il est prévu quelle en produise 10 %.Lénergie solaire, quant à elle, permet aux foyers équipé de produire de lélectricité ainsi que de leauchaude.Lʼintérêt des énergies renouvelables est donc considérable car en plus de proposer une énergiepropre, elles permettent également une indépendance énergétique, ce qui nʼest pas le cas desénergies fossiles28.En EuropePrincipaux pays européens consommateurs délectricité en 2008Le développement des énergies renouvelables est un des éléments importants de la politiqueénergétique de lʼUnion Européenne. Le livre blanc de 1997 fixe lʼobjectif de 12 % dʼénergierenouvelable commercialisée pour lʼUnion en 2010. Par la suite, des directives sont venues précisercet objectif : • La directive électricité renouvelable (2001) fixe lʼobjectif indicatif de 21 % dʼélectricité renouvelable dans la consommation brute de lUnion en 2020 ; • La directive biocarburant (2003) donne des objectifs indicatifs de 5,75 % de substitution par les biocarburants pour 2010 ; • La Commission étudie actuellement la possibilité dʼune directive chaleur renouvelable.Les différents pays de lUnion ont donc mis en place des politiques plus ou moins volontaristes enmatière dʼénergies renouvelables en associant des mesures économiques, légales et sociales.Le Danemark était le leader de lélectricité éolienne et reste le pays qui produit les niveaux les plusélevés délectricité à partir du vent. Mais lAllemagne a commencé à accroître sérieusement sacapacité éolienne au milieu des années 1990 avec lapplication des subventions et des prêts bonmarché, et a maintenant plus dun tiers de toute la capacité de production éolienne du monde.
  11. 11. LEspagne a commencé récemment la production dénergie éolienne, mais dès 2002 a rattrapé lesÉtats-Unis pour devenir le pays avec le deuxième niveau le plus élevé pour la capacité installéedénergie éolienne[réf. nécessaire].LʼAutriche, la Grèce et lAllemagne sont en tête dans le domaine de la production de chaleur solaire.LʼEspagne devrait bientôt connaître un boum grâce à lʼélargissement à lʼensemble de son territoire delʼOrdonnance Solaire de Barcelone (obligation dʼinstaller un chauffe-eau solaire sur toute nouvelleconstruction dʼhabitation collective ou lors de rénovations). Les succès de ces pays sont en partiebasés sur leurs avantages géographiques, bien quil vaille la peine de noter que lAllemagne na pas departiculièrement bonnes ressources en soleil ou en vent (beaucoup plus mauvaises par exemple quelAngleterre, où les politiques ont eu beaucoup moins de succès). Dautres facteurs ont ainsi joué unrôle important dans son engagement dans le développement des énergies renouvelables.La France produit 6 % de son énergie commercialisée à partir de sources renouvelables, 4 %provenant de la biomasse (essentiellement bois énergie) et 2 % de lʼhydraulique. Lʼéolien reste trèspeu développé malgré des taux de croissance annuels voisins de 100 %. La France est aussi parmi lesmauvais élèves européens en matière de surface solaire installée par habitant.Des aides vient à améliorer la situation : • Des crédit dʼimpôt de 50 % du coût du matériel sont proposées aux particuliers pour lʼinstallation dʼappareil utilisant les énergies renouvelables (chauffe-eau solaire, chauffage bois, …). La plupart des Conseils régionaux, et quelques conseils généraux et municipalités offrent aussi des subventions. • Le principe du tarif dʼachat (prix du kWh électrique renouvelable fixé à lʼavance pour une durée déterminée) a été retenu pour soutenir les producteurs et investisseurs et encourager lʼémergence de nouvelles technologies. La révision à la hausse de ces tarifs le 10 juillet 2006 rend les professionnels optimistes sur le développement de lʼélectricité renouvelable, en particulier du photovoltaïque.Électricité renouvelable dans le mondeClassement des pays dans la production dénergie renouvelable électrique en 2000 (ce classementillustre la quantité dʼénergie produite, pas la part dʼénergie renouvelable dans la consommationnationale) : Hydroélectriqu Géothermiqu Éolien Solaire e e 1  Canada  États-Unis  Allemagne  Japon . 2  États-Unis  Philippines  États-Unis  Allemagne . 3  Brésil  Italie  Espagne  États-Unis . 4  Chine  Mexique  Danemark  Inde . 5  Russie  Indonésie  Inde  Australie .En 2007, les énergies renouvelables représentaient 9,6 % du total de la "production" dénergie primaire
  12. 12. commercialisée aux États-Unis, le nucléaire 11,7 %29. En 2008, les États-Unis occupent le premierrang mondial pour les investissements dans les énergies renouvelables (24 milliards de dollars)30Capacité installée totale des énergies renouvelables dans les pays leadersLʼAlgérie a lancé, le 3 février 201131, son Programme national de développement des énergiesnouvelles et renouvelables et de lefficacité énergétique 32. Ce programme, qui sétale sur la périodeallant de 2011 à 2013, ambitionne de produire 22.000 MW délectricité à partir du solaire et de léoliendont 10.000 MW destinés à lexportation 33.Perceptions, appropriation par le publicLes EnR semblent de plus en plus faire consensus.En France, en 2010, 97 % des français se déclaraient favorables au développement des EnR34avecune préférence pour le solaire (61 % contre 68 % en 2009), lʼéolien (53 % contre 43 % en 2009),devant lhydraulique (20 %) et la géothermie (20 %). Lacceptabilité générale a augmenté (74 % despersonnes interrogées en 2010 plébiscitent lʼinstallation déoliennes sur le territoire (-3 points parrapport à 2009)), mais des critères desthétique sont cités par 67 % des répondants et des craintes denuisances sonores (59 %) comme frein à leur développement, sauf si elles sont situées à plus de 1 kmdu domicile. Utiliser son domicile pour produire de lélectricité à partir de sources renouvelables sembleintéressant pour 44 % des personnes interrogées et très intéressant pour 28 % dentre elles. En 2010,grâce notamment aux aides publiques, le solaire a gagné +13 % et les pompes à chaleur (+5 %).Lacceptabilité générale EnR est en hausse, 75 % des Français étant favorables à leur installation.Cependant, lADEME enregistre une baisse du dʼacceptabilité pour les projets installés « sur son toit »,linstallation des équipements étant jugé trop compliquée pour le particulier (pour 44 % desrépondants, +8 % par rapport à 2009) et encore initialement trop coûteuse (pour 45 % des répondants,soit +11 % par rapport à 2009) ou avec un temps de retour sur investissement trop long. Le principe dutiers-investisseur peine à se développer pour les petits projets en France, et la baisse des couts derachats de lélectrifié photovoltaïque a probablement contribué à freiner ce secteur, en fortdéveloppement dans dautres pays.Organisations professionnelles et associationsUn projet dagence Internationale pour les Énergies Renouvelables (IRENA) fait lobjet dune réunionpréparatoire 26 janvier 2009 à Bonn (conférence pour la fondation de lAgence). Début janvier 2009,80 États avaient déjà annoncé leur présence35.Évolution et tendancesUne nette tendance à la réorientation vers les énergies renouvelables est constatée depuis la fin duxxe siècle, probablement en réponse à un début de raréfaction du pétrole, aux impacts climatiques etsanitaires négatifs des énergies carbonées, à la dangerosité et au coût du nucléaire et à la difficulté detraiter ses déchets ou à son manque dacceptabilité après les grands accidents de Tchernobyl etFukushima.Des prospectivistes, tel Jeremy Rifkin, annoncent pour le début du xxie siècle une possible « troisièmerévolution industrielle » issue de la convergence du secteur de lénergie et de celui de linformatique. Silon développe des systèmes de stockage des énergies irrégulières (via lhydrogène ou les véhiculesélectriques utilisés comme accumulateurs mobiles), cette convergence autorise la mise en commun etle partage de millions de sources distribuées dénergie (solaire, éolienne, marine, géothermique,hydroélectrique, issue de la biomasse et des déchets, etc.). Jeremy Rifkin estime que cette révolution
  13. 13. est urgente ; elle doit être mise en œuvre avant 2050 et largement entamée en 2020 si lhumanité veutrépondre aux défis du changement climatique, à la crise du pétrole, aux crises économique etécologiques36.

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