Sources d'Énergies Alternatives

Énergies Renouvelables

Sur le long terme (en supposant le non-avènement de la fusion nucléaire), les énergies renouvelables sont les seuls espoirs pour l'humanité. Ce sont les seules sources d'énergie qui ne s'épuiseront pas et ainsi seront moins sujettes à mener à une guerre pour les ressources. Malheureusement les coûts de fabrication et les délais nécessaires pour leur développement sont des obstacles majeurs, tout comme l'inadéquation pour la plupart d'entre elles en tant que remplacement des carburants pour le transport l'agriculture.

Les chiffres « Présent » et « Potentiel » sont tirés du livre « Energy: a Guidebook » de Janet Ramage 1997. Les valeurs montrent la contribution présente (1997) et le potentiel maximum réaliste en hexajoules par année. Pour comparer, le pétrole contribue pour 135 EJ par année (1997), le gaz 79, le charbon 91 et le nucléaire 8. Ces valeurs sont représentées dans le graphique E4.

Les unités de coût sont également tirée du livre « Energy: a Guidebook » et sont données en pence (le livre original est anglais) par kilowattheure. Nous avons adapté ces chiffres un indice ayant pour base l'hydroélectrique (2,9 p/kWh) avec une valeur de 1. Pour voir les données d'origine à partir des quelles l'indice a été calculé, cliquer ici.

Comme les énergies fossiles, la biomasse est un carburant généré par la matière vivante. Mais, au contraire des énergies fossiles, la biomasse est définie comme un carburant créé à partir de plantes qui sont recyclées, replantées et utilisées à nouveau. Elle comprend le bois, la paille, les résidus de canne à sucre, l'enveloppe du riz, les eaux usées, la bouse séchées et aussi (bien que ça ne cadre pas vraiment avec la définition) les ordures ménagères. La biomasse est généralement utilisée pour de petites unités de production d'électricité, souvent pour une maison individuelle ou pour une famille.

En plus de la production d'électricité, la biomasse peut être utilisée comme carburant alternatif pour les transports comme l'éthanol. Malheureusement, si toute l'essence et le diesel devaient être remplacé par des biocarburants, il ne resterait que très peu de surfaces pour cultiver la nourriture. Avec une agriculture moderne tellement dépendante des hydrocarbures pour les engrais et pesticides, il serait difficile de produire suffisamment de biomasse une fois le pétrole et le gaz épuisés.

Un avantage est que tant que les produits utilisés repoussent, il n'y a pas de pollution par le dioxyde de carbone. Le principal désavantage est la faible teneur énergétique de la plupart des biocarburants comme montré dans le tableau E2.

L'utilisation de la force cinétique de l'eau pour produire de l'électricité va des turbines de petites tailles au long des rivières jusqu'au plus grands barrages (le plus grand étant Itaipu, sur la frontière entre le Brésil et le Paraguay avec une capacité de 12 GW, soit dix fois une usine à charbon ou nucléaire). Il y a certains avantages par rapport aux autres énergies renouvelables. L'un est la prévisibilité: peu de rivières s'assèchent complètement et elles ont tendance à couler plus fort en hiver quand la demande est forte. Un autres est le stockage: les barrages peuvent retenir l'eau et la libérer exactement quand il y en a besoin. Les désavantages sont qu'il faut un endroit adapté pour installer l'usine avec un courant d'eau pour produire l'électricité. Les coûts financiers et en énergie élevée, ainsi que les atteintes à l'environnement sont les problèmes majeurs des grandes usines hydroélectriqus.

Les fermes éoliennes représentent le meilleur espoir pour un remplacement substantiel des carburants fossiles (pour la production d'électricité). Le potentiel est bien plus grand et les coûts sont raisonnables. Le désavantage premier (à part les atteintes au paysage, ce qui est une question d'opinion) est que les vents ne sont pas fiables. Quand le vent est trop faible ou trop fort, les génératrices ne peuvent pas fonctionner. Ces fermes peuvent être implantées dans des régions où les vents sont plus fiables, mais rien n'est garanti pour autant et il nous faut d'autres formes d'électricité pour assurer la continuité.

La pollution visuelle et la variation des vents peuvent être résolus en installant ces fermes à différents endroits au large. Au Royaume-Uni, par exemple, il est peu probable que les vents soufflent avec la même intensité au nord de l'Ecosse, dans la Mer d'Irlande, dans la Mer du Nord ou dans la Manche en même temps. Au moins quelques-unes de ces fermes produiront de l'électricité. Malheureusement, être dépendant d'un tel réseau demanderait une multiplication des sites et engendrerait des dépenses élevées. Cette solution ne serait d'aucune utilité pour les petits pays ou ceux qui n'ont pas de côtes marines.

Néanmoins, l'éolien reste l'alternative ayant le moins d'obstacles techniques, environnementaux ou économiques.

L'énergie des océans se présente sous deux formes principales: l'énergie marémotrice, où la montée et la décente des marées entraîne des turbines pour produire de l'électricité, et la houle, où la force des vagues est transmise à un générateur. Le grand avantage de ces sources est leur fiabilité, en ce sens que nous connaissons précisément le régime des marées (quoique les régions avec peu de marées, comme la Méditerranée, n'en profiteront pas beaucoup).

L'énergie marémotrice peut être comparée à l'hydroélectrique: un barrage retient la marée haute, et la laisse ensuite s'échapper au travers d'une turbine pour fournir du courant, ou alors la marée peut s'écouler constamment à travers une turbine au gré de montées et descentes. La première version fournit une puissance intense de courte duré, et la seconde de longues périodes de faible puissance. L'énergie des vagues peut être similaire à la marémotrice en ce que les vagues forcent une colonne d'air à travers une turbine; ou elle put utiliser un flotteur suivant les mouvements de la houle pour produire de l'électricité.

Le principal désavantage est le manque d'endroit pour construire de grandes usines. Les régions comme l'estuaire Severn sont rares, et la construction de barrages peut créer d'énormes problèmes environnementaux. De petites unités pourraient, par exemple, être construites au pied des turbines éoliennes au large. Le potentiel de l'énergie des océans reste faible.

L'intérieur de la Terre est incroyablement chaud et en certains endroits du monde, cette chaleur rejoint pratiquement la surface, ou même la traverse sous forme de geysers ou de sources d'eau chaudes. C'est le principe de l'énergie géothermique, utiliser cette chaleur pour faire tourner des turbines. Cela ne concerne malheureusement que très peu de sites et le potentiel, à l'image de l'énergie des océans, est très fiable.

L'énergie solaire se présente sous deux formes: basée sur la chaleur, où le soleil est utilisé pour chauffer un liquide pour produire soit de la chaleur soit de l'électricité, et le photovoltaïque (PV) pour convertir la lumière directement en courant électrique avec des cellules solaires familières comme on en trouve sur les calculettes.

L'un des problèmes pour ces deux systèmes est que le soleil, tout comme le vent, est imprévisible, à moins d'installer les capteurs dans le désert. Les coûts liés à la couverture de grandes surfaces de désert avec les collecteurs et le transport de l'électricité vers le consommateur sont considérables. Et de plus l'Europe ne dispose que de peu de déserts. L'ensoleillement à également tendance à être le plus faible quand vous en avez le plus besoin. En Angleterre, un mètre carré (horizontal) reçoit environ 900 kWh d'énergie par an. Si un ménage moyen consomme 20.000 kWh, même avec des panneaux à haut rendement, il faudrait couvrir 100 mètres carrés pour couvrir nos besoins énergétiques. Et n'oubliez pas les batteries. (données tirées de « Energy: a Guidebook »).

Le principal désavantage des PV, compare aux autres formes d'énergies de substitutions, est leur coût. Bien que les coûts de production baisseront sans doute, leur niveau actuel ne pousse pas les politiciens et industriels à les voir comme une réponse. La matière première, le silicium, est le deuxième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (comme souvent relevé) mais de le produire à partir du minerai demande une grande quantité d'énergie. L'efficacité des cellules solaires n'est pas bonne, progressant de 6% en 1980 à 13% aujourd'hui. Il faut invertir beaucoup d'énergie pour en produire un peu. Parfait pour les calculettes, mais inadapté pour une forte demande (d'où les prix élevés cités ci-dessus).

Sur une petite échelle, la mise en place de capteurs solaires sur les toits pour le chauffage de l'eau contribuera efficacement à répondre aux besoins individuels en énergie. Chauffer toute l'eau n'est pas envisageable (dans les pays tempérés du moins), mais le pré-chauffage (à 35°C environ) peut certainement être envisagé et contribuera ainsi à réduire la consommation des autres énergies.

Le Futur

Les énergies renouvelables souffrent, tout comme le nucléaire, d'un besoin énorme en investissement et en énergie pour être développées à un niveau raisonnable pour le remplacement, et comme elles ne produisent que de la chaleur et de l'électricité, ne sont pas adaptées (sauf en ce qui concerne la biomasse) pour produire des engrais et des matières plastiques. Avec suffisamment de temps et de volonté, nous pourrons développer des systèmes éoliens, solaires, marémoteurs ou géothermiques pour remplacer la production d'électricité par des hydrocarbures. Bien sûr, le temps est ce qui nous manque désespérément.

Néanmoins, les énergies renouvelables sont le seul futur envisageable à long terme pour nos besoins énergétiques. Si l'humanité s'effondre et que nous retournions vers des communautés plus petites et indépendantes, l'utilisation de petites unités de production d'énergie alternatives et la biomasse est ce qui nous attend de mieux..

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