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2 Les énergies renouvelables
L ’environnement Les énergies renouvelables

3 Sommaire Les énergies renouvelables La biomasse L ’énergie solaire
La géothermie L ’hydroélectricité L ’énergie éolienne

4 La biomasse Qu ’est-ce que la biomasse ? Le biocarburant
Comment utiliser la biomasse ?

5 Qu ’est-ce que la biomasse ?
En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière ou d ’atomes de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné, c ’est à dire la masse. Dans le domaine de l'énergie, le terme de biomasse regroupe l'ensemble des matières pouvant devenir des sources d'énergie. Ces matières organiques qui proviennent des plantes sont une forme de stockage de l'énergie solaire, captée et utilisée par les plantes grâce à la chlorophylle. Elles peuvent être utilisées soit directement (bois, énergie) soit après une méthanisation de la matière organique (biogaz) ou de nouvelles transformations chimiques (biocarburant). Elles peuvent aussi être utilisées pour le compostage. La biomasse est une énergie qui peut être polluante car la combustion du biocarburant et du bois dégage des gaz à effet de serre. La biomasse est une énergie renouvelable tant que sa consommation ne dépasse pas l'accroissement biologique. Certaines filières de la biomasse sont encore peu structurées.

6 Le biocarburant Carburant d’origine végétale, utilisé à l’état pur ou mélangé au pétrole ou au diesel. Il en existe trois grandes familles : l’éthanol, produit à partir de culture céréalières et sucrières (blé, canne à sucre, betterave…), le biodiesel, issu de graines oléagineuses (colza, tournesol ou soja) et le biogaz, fabriqué à partir de gaz de décharge et de déchets agricoles (pas encore envisageable à moyenne échelle).

7 Comment utiliser la biomasse ?
Globalement, on peut utiliser la biomasse de trois façons différentes : en la brûlant, en la faisant pourrir ou en la transformant chimiquement. La brûler, c'est s'en servir comme d'un combustible de chaudière. On utilise aussi bien des déchets de bois, de récoltes que certains déchets, comme les ordures ménagères, les déchets industriels banals ou certains résidus agricoles. En se décomposant, sous l'effet des bactéries, certains déchets putrescibles (comme certaines boues de stations d'épuration des eaux usées ou la fraction organique des déchets ménagers, les épluchures par exemple) produisent du biogaz. Ce mélange de gaz est en majorité composé de méthane, utilisable, une fois épuré, pour alimenter, lui aussi, des chaudières ou des véhicules fonctionnant au GNV (Gaz Naturel Véhicule). Enfin, certaines cultures, comme le colza, les betteraves ou certaines céréales, telles que le blé, peuvent être transformés en biocarburant. L'huile de colza transformée est un excellent substitut au gazole. Alors que la transformation chimique des céréales ou de la betterave peut fournir de l'ETBE, un additif qui, ajouté à l'essence, permet de réduire certaines émissions polluantes de nos voitures.

8 Énergie solaire Qu ’est-ce que l ’énergie solaire ?
Comment utiliser l ’énergie solaire ?

9 Qu ’est-ce que l ’énergie solaire ?
L'énergie solaire est transmise à la Terre à travers l'espace sous forme d'énergie, les photons et de rayonnement. L’énergie solaire peut être captée et transformée en chaleur ou en électricité grâce à des capteurs adaptés.

10 Comment utiliser l ’énergie solaire ?
Il existe deux types d'énergie solaire : le photovoltaïque et le solaire thermique. 1. L'effet photovoltaïque est simple dans son principe. Les panneaux solaires se composent de photopiles constituées de silicium, un matériau semi-conducteur qui abrite donc des électrons. Excités par les rayons du soleil, les électrons entrent en mouvement et produisent de l'électricité. L'énergie solaire photovoltaïque est surtout utilisée pour la fourniture d'électricité dans les sites isolés : électrification rurale et pompage de l'eau (50%), télécommunications et signalisation (40%), applications domestiques (10%). 2. À la différence du solaire photovoltaïque, le solaire thermique ne produit pas d'électricité mais de la chaleur. Grâce à de grands panneaux sombres dans lesquels circulent de l'eau, on récupère la chaleur du soleil pour chauffer l'eau. Cela permet notamment d'alimenter des chauffe-eau solaires.

11 La Géothermie Les principaux usages thermiques Les pompes à chaleur
Industrie Pisciculture Agriculture Piscine et thermalisme Les avantages Les limites Les différentes étapes pour utiliser cette énergie La géothermie est-elle écologique, renouvelable et est-elle partout ?

12 Les principaux usages thermiques :
La Géothermie C’est un type d'énergie utilisant la chaleur interne de la Terre qui consiste à capter la chaleur de la croûte terrestre pour produire du chauffage ou de l’électricité. Les principaux usages thermiques : Le problème principal de la géothermie est qu ’il s ’agit d ’une énergie qui se transporte très peu voir pas du tout car son transport de l’eau chaude dans les canalisations coûte cher et les pertes (en chaleur notamment) sont très importantes. Pompes à chaleur : Les pompes à chaleur peuvent être utilisées pour chauffer ou pour rafraîchir les maisons ou les bureaux: Un circuit où circule un fluide frigorigène. À l’état liquide, il récupère la chaleur de l’eau chaude de la nappe et se transforme ainsi en gaz. Comprimé, puis détendu, il retrouve son état liquide et cède alors sa chaleur au circuit de chauffage du bâtiment. L’été, le système peut s’inverser et “pomper” la chaleur du bâtiment pour la restituer à la nappe. Industrie : L’eau chaude peut être utilisée dans de nombreux domaines : lavage de la laine, séchage de produits industriels, fabrication de pâte à papier, extraction de minerais, malterie, brasserie…

13 La Géothermie (suite) Les avantages : Les limites :
Pisciculture : Un échangeur de chaleur est utilisé pour maintenir l’eau des bassins d’élevage à une température constante. Agriculture : L’eau permet directement ou indirectement de chauffer des serres horticoles. Piscines et thermalisme : Le chauffage de l’eau des piscines et des bains des stations thermales par des sources d’eau chaude est très répandu dans le monde. Les avantages : C’est une source d’énergie gratuite, renouvelable et dont l’exploitation ne coûte pas cher. Les installations qui utilisent la géothermie ne polluent pas l’atmosphère. Les limites : C’est une énergie qui se transporte difficilement, elle doit donc être utilisée sur place. Les investissements pour pomper l’eau chaude peuvent parfois être importants. Cependant, aujourd’hui, les contraintes techniques liées à la recherche et à l’exploitation de la chaleur de la Terre sont bien maîtrisées.

14 Les différentes étapes pour produire cette énergie
La géothermie basse énergie s’appuie, elle, sur des aquifères à des températures comprises entre 30° et 100°C. On l’exploite dans des réseaux de chaleur pour le chauffage urbain ou dans le cadre de procédés industriels, par exemple. La géothermie moyenne énergie et haute énergie (jusqu’à 250°C) est utilisée pour produire de l’électricité, au moyen de turbines. Elle est régulière, avec une disponibilité moyenne de 80 %, et non - polluante. Et elle a atteint un niveau de maturité technique et commerciale qui lui permet de rivaliser sans complexe avec les autres énergies renouvelables. Les principales étapes pour pouvoir utiliser l’énergie de la Terre, sous forme de chaleur ou d’électricité sont les suivantes : 1 - En premier lieu: Il faut vérifier l’existence et la localisation de l’énergie disponible dans le sous-sol, qu’elle soit contenue dans les terrains ou dans l’eau des aquifères, puis déterminer ses caractéristiques afin d’en estimer le potentiel énergétique. Les techniques de reconnaissance des ressources géothermales sont différentes selon le lieu où elle se situe. On peut également réaliser des forages de reconnaissance spécifiques. 2 - Ensuite et dans tous les cas Il faut vérifier la bonne adéquation de cette ressource avec les besoins énergétiques nécessaires soit pour la production d’électricité, soit pour le chauffage d’une maison individuelle, de logements collectifs, d’un hôpital…

15 Forage à proximité de l'usine géothermale de Krafla en Islande
L'évaluation des ressources passe par une phase de reconnaissance, qui vise à délimiter les zones apparaissant à priori les plus favorables. Pour définir plus précisément les caractéristiques de la ressource, il est généralement fait appel aux disciplines suivantes : la géologie, l'hydrogéologie, la géochimie, la géophysique. La géologie permet dans la phase de reconnaissance de définir le contexte, la lithologie, la succession et l'âge des couches et les structures tectoniques. Les investigations hydrogéologiques permettent d'évaluer la ressource d'un point de vue quantitatif et qualitatif. Forage à proximité de l'usine géothermale de Krafla en Islande Les analyses géochimiques permettent de caractériser la composition chimique du fluide. La géophysique, consiste à enregistrer dans le sous-sol un certain nombre de données physiques et à les interpréter en termes géologiques.

16 La géothermie est écologique
                                                                         Une exploitation géothermique produit peu de rejets. La quantité moyenne de CO2 émise dans l'atmosphère par les centrales géo-thermo-électriques dans le monde est de 55 g/kWh, alors qu'une centrale au gaz naturel en produit 10 fois plus. C’est donc une énergie propre qui ne participe pas à la dégradation du climat comme le font les énergies fossiles. La géothermie est renouvelable Contrairement aux réserves fossiles, la géothermie ne se vide pas de son réservoir au fur et à mesure que l'on s'en sert. Le vecteur, de l'eau piégée ou transitant dans le sous-sol, se renouvelle soit naturellement par le ruissellement des eaux de surface, soit par l’option technologique de l’injection artificielle. Quant à la chaleur, elle est contenue dans la roche qui représente 90% ou plus du gisement. La géothermie est partout A la différence des énergies fossiles les plus utilisées aujourd'hui, ces réserves ne sont pas situées dans quelques sites particuliers, éventuellement désertiques ou au fond des mers. La chaleur du sous-sol est présente sur tous les continents, offerte à tous les hommes. Evidemment, selon la structure des formations géologiques ou la composition des roches, cette énergie sera plus ou moins facile à extraire, mais les technologies existent aujourd'hui pour permettre un développement planétaire de la géothermie.

17 L ’énergie hydroélectrique
Généralité Les différents types d ’équipement Les principaux avantages

18 L'énergie hydroélectrique
. Parmi les énergies, la filière hydraulique comprend les grands barrages, les usines marémotrices, les petites centrales au fil de l’eau et les moulins à eau. L’hydroélectricité fait partie des 5 familles des énergies renouvelables avec le solaire, l’éolien, la biomasse et la géothermie. L’hydroélectricité est la deuxième source d’énergie renouvelable dans le monde. Le principe général est simple : il s'agit de récupérer la force vive de l'eau lorsqu'elle est sous pression. Pour cela, on construit une centrale hydraulique qui comporte plusieurs éléments: - Le barrage qui permet de retenir l'eau et de la stocker en quantité importante. Barrage de Grandval Il faut ensuite transformer cette masse d'eau inerte en force vive. L'eau est donc canalisée dans des conduites forcées, gros tuyaux fixés sur la pente. Ceux-ci acheminent l'eau sous pression sur les aubes ou ailettes d'une roue tournant sur un axe appelé turbine. La turbine actionne alors un alternateur qui produit un courant électrique. L'énergie ainsi obtenue mécaniquement à partir de l'eau est appelée hydroélectricité. Barrage de Grandval Turbine

19 Alternateur On distingue deux types d’équipements hydroélectriques :
La petite hydroélectrique dont les équipements, d’une puissance inférieure à 10MW, sont principalement installés directement sur de petites ou moyennes rivières. L’absence de barrages, et donc des risques et des destructions écologiques qui y sont associés, classe ces petites centrales sans conteste dans la catégorie des énergies renouvelables et leur permet de bénéficier de ce fait d’incitations fiscales. La France compte environ 1700 de ces petites centrales.      Les grands barrages dont on dénombre 272 exemplaires dans l’hexagone avec une production annuelle moyenne d’environ 63TWh. A l’inverse de la petite hydroélectrique, l’hydroélectricité de forte puissance ne devrait plus connaître de développement significatif, les sites potentiellement exploitables ayant presque tous été utilisés. Avec une capacité de 70 TWh en année moyenne (ou une capacité installée de 25GW), l’hydroélectricité est la deuxième source de production d’électricité en France dont elle représente un peu moins de 15%. Alternateur Les systèmes hydroélectriques ont les avantages généraux suivants : l'énergie hydroélectrique est une source d'énergie électrique continuellement renouvelable l'énergie hydroélectrique est non polluante, aucune chaleur ni aucun gaz nocif ne son émis les petites centrales hydroélectriques ne modifient ni la qualité, ni la ressource, ni le régime de l'eau l'énergie hydroélectrique est économiquement très compétitive : ses coûts en combustible sont nuls et ses coûts de fonctionnement sont faibles la technologie de l'énergie hydroélectrique est une technologie éprouvée offrant un fonctionnement fiable et souple

20 L ’énergie éolienne Introduction
Comment « fabrique t-on l ’énergie éolienne » ? Quels en sont les avantages ? Où en est cette énergies aujourd'hui ?

21 « Fabrication » de l ’énergie éolienne
L'énergie éolienne est l’énergies du vent et plus spécifiquement, l'énergie tirée du vent au moyen d'un dispositif comme une éolienne ou un moulin à vent. « Fabrication » de l ’énergie éolienne L'énergie éolienne peut être utilisée de deux manières : Conservation de l'énergie mécanique: le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule (navire à voile ou char à voile), pour pomper de l'eau (moulins de Majorque, éoliennes de pompage pour irriguer ou abreuver le bétail) ou pour faire tourner la meule d'un moulin. Transformation en énergie électrique: l'éolienne est couplée à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif. Le générateur est relié à un réseau électrique ou bien fonctionne de manière autonome avec un générateur d'appoint (par exemple un groupe électrogène) et/ou un parc de batteries ou un autre dispositif de stockage d’énergies.

22 L ’énergie éolienne aujourd'hui
Avantages Le rendement énergétique (la puissance développée) des éoliennes est fonction de la vitesse du vent au cube. Ainsi les éoliennes actuellement commercialisées ont besoin d'un vent dans la gamme de 11 à 90 km/h (3 à 25 m/s). Les futures éoliennes, dont les premiers prototypes sont mis en service courant 2006, acceptent des vents de moins de 4 à plus de 200 km/h La montée du prix des énergies fossiles a rendu les recherches dans le domaine de l’éolien plus attractives pour les investisseurs. La technologie actuellement la plus utilisé pour capter l’énergie éolienne consiste à placer au bout d’un axe horizontal des pales formant une hélice. L’éolien urbain est un concept qui suppose que l'on peut installer et exploiter des éoliennes en milieu urbain. L'éolienne urbaine recherche des turbines éoliennes compactes capables de proposer une production d'électricité décentralisée, qui s'affranchirait du transport et des pertes générées. L'énergie éolienne est aussi utilisée pour fournir de l'énergie à des sites isolés, par exemple pour produire de l'électricité dans les îles, pour le pompage de l'eau dans des champs, ou encore pour alimenter en électricité des voiliers, des phares et des balises. Ces éoliennes de petite puissance sont dites appartenir au petit éolien, par opposition au grand éolien ou à l'éolien industriel.