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Même si nous n'avons pas encore vraiment maîtrisé la façon idéale d'exploiter et de distribuer les énergies renouvelables, une chose est sûre : elles constituent une meilleure alternative à long terme que les énergies non renouvelables.
- Ici, nous allons nous familiariser avec les ressources énergétiques renouvelables.
- Nous commencerons par décrire la signification des ressources énergétiques renouvelables.
- Nous verrons ensuite quelques exemples de ces ressources.
- Nous poursuivrons avec la liste des ressources renouvelables.
- Enfin, nous analyserons les avantages et les inconvénients des ressources énergétiques renouvelables.
Signification des ressources renouvelables
Lesressources énergétiques renouvelables sont celles qui peuvent se reconstituer ou se régénérer sur de courtes périodes.
Tout ce que nous consommons à un rythme plus rapide qu'il n'en faut pour se reconstituer naturellement devient insoutenable. L'énergie solaire, par exemple, est une ressource qui ne s'épuisera certainement pas au cours de notre vie.
Fig. 1 : L'utilisation de sel fondu et de la lumière du soleil pour produire de l'énergie. Une série de miroirs concentre la lumière du soleil vers une source unique : le sel, en le chauffant à des températures très élevées. Le sel reste ensuite chaud et émet de la chaleur pendant de longues périodes.
Les mêmes principes s'appliquent-ils aux autres sources d'énergie renouvelables ?
Toutes les ressources renouvelables sont légèrement différentes les unes des autres ou générées par des processus biotiques et abiotiques différents.
Lesressources non renouvelables, telles que les combustibles fossiles et les métaux radioactifs utilisés dans la fission nucléaire (par exemple l'uranium, le plutonium, le thorium), se reconstituent généralement après des ères géologiques (cent millions d'années ou plus).
Exemples de ressources renouvelables
Les autres ressources renouvelables comprennent l'énergie éolienne, l'énergie géothermique et l'eau, ainsi que des matériaux comme le bois ou des fibres végétales comme le bambou. L'énergie éolienne et l'énergie hydraulique peuvent être utilisées indéfiniment pour produire principalement de l'électricité et de l'énergie cinétique (basée sur le mouvement) (par exemple, les moulins à vent qui broient le grain).
Fig. 2 : L'image montre un concept art d'Oceanbird, le cargo éolien de Wallenius Marine. Ilexiste toutes sortes d'hybrides et de modèles, mais en général, les navires modernes assistés par le vent utilisent de grandes voiles qui peuvent être manœuvrées par un petit nombre de personnes ou même par une seule personne !
Nos techniques de récolte des ressources renouvelables doivent être suffisamment sûres pour ne pas entraîner leur réduction totale nette. Je vais t'expliquer comment cela peut se produire dans l'exemple ci-dessous.
L'eau salée et l'eau douce pourraient s'évaporer plus rapidement qu'elles ne se condensent et ne se précipitent sur la Terre. Comment cela se produit-il ? Le changement climatique et l'augmentation des températures déclenchent des processus d'évaporation plus importants. Il s'agit d'un exemple de réduction nette totale. Le terme net fait référence à ce qui reste après que d'autres processus ont eu lieu.
La plupart des ressources renouvelables disponibles dépendent des cycles planétaires . Toute activité qui affecte ces cycles (par exemple, le cycle de l'eau qui favorise la formation des nuages) affectera également notre capacité à exploiter les ressources renouvelables.
L'énergie éolienne ne risque pas de disparaître car elle est générée par l'effet de Coriolis - la rotation axiale de la Terre causée par les forces gravitationnelles qui font que les objets les plus flottants, comme l'eau et l'air, se déplacent d'une direction spécifique à une autre.
La durabilité des ressources énergétiques renouvelables
Le termedurable fait référence à une méthode, une activité ou un élément qui peut soutenir positivement les processus sociaux et écologiques de continuité au fil du temps. Une source d'énergie qui est durable n'est pas endommagée ou épuisée de façon permanente.
Les ressources renouvelables sont généralement considérées comme durables, tandis que les sources d'énergie non renouvelables sont considérées comme non durables. Il est important de se rappeler que ce n'est pas toujours vrai. Alors, pourquoi ?
Les énergies renouvelables peuvent être à la fois durables et non durables.
Lesressources renouvelables non durables comprennent les biocarburants produits à partir du défrichement d'habitats forestiers rares et l'eau utilisée dans les réservoirs souterrains qui affectent le niveau des nappes phréatiques (le niveau des eaux souterraines dont dépendent les espèces animales, végétales, etc.) L'utilisation non durable des ressources renouvelables peut en outre provoquer l'extinction d'espèces aquatiques migratrices telles que les esturgeons, les salmonidés et les dauphins de rivière.
D'autres organismes ont également besoin de ressources renouvelables pour survivre et se développer.
Le bois (bois d'œuvre) doit également être protégé contre la surexploitation, tout comme le bambou. En effet, les arbres n'ont pas tous la même vitesse de croissance. Une plantation de bois de pin peut être récoltée tous les 30 ans, alors que les chênes peuvent n'atteindre leur maturité qu'à 100 ans. S'ils sont récoltés plus tôt, ils n'auront pas le temps de produire des glands et ne se propageront donc pas pour assurer la survie de l'espèce !
Lesressources renouvelables durables comprennent l'énergie hydraulique, éolienne et solaire.
Les constructions humaines qui accompagnent les centrales hydroélectriques peuvent affecter la façon dont l'eau s'écoule et fonctionne, au point de la faire disparaître complètement. Comment ? Jette un coup d'œil à cette analyse du fleuve Mékong :
Les barrages hydroélectriques provoquent des sécheresses fluviales non naturelles et des conditions similaires aux inondations car ils détournent souvent l'eau autour de sections entières de rivières, ce qui les rend sèches ou pire. La construction en amont de barrages hydroélectriques peut intensifier considérablement les effets du changement climatique en modifiant le cycle naturel inondation-sécheresse du fleuve et en réduisant la quantité d'eau qui s'écoule dans le delta inférieur du Mékong.1
Liste des ressources renouvelables
Il existe une liste traditionnelle de ressources renouvelables qui peuvent généralement être exploitées grâce à l'utilisation de la technologie, et elle est vraiment très intéressante, notamment parce qu'elle doit être mise à jour tous les deux ans en raison de nouvelles découvertes. L'énergie élémentaire comprendra l'énergie solaire, géothermique, éolienne et hydraulique.
Fig. 3 : L'électricité produite au Royaume-Uni est devenue plus renouvelable dans les dernières années après les années 1990.
L'énergie solaire est la conversion de la lumière du soleil en électricité. Les technologies capables de récolter le rayonnement solaire le transforment généralement en électricité ou en chaleur, par exemple l'utilisation de panneaux PV (photovoltaïques) et de systèmes solaires thermiques, respectivement. L'énergie peut également être obtenue en orientant un bâtiment dans la direction où le soleil se lève (sud) et en utilisant des matériaux qui ont de bonnes propriétés d'absorption et de rétention thermique (c'est-à-dire antireflets, fig 1).
Les pompes à chaleur aérothermiques et géothermiques utilisent l'énergie thermique (chaleur) comme source d'énergie, bien qu'elles puissent également utiliser des sources non renouvelables pour fonctionner. Les panneaux photovoltaïques se présentent sous de multiples formes et tailles, même sous forme de cellules individuelles, et il existe des panneaux photovoltaïques transparents qui peuvent être placés dans les fenêtres. Les systèmes à miroir ou à lentille qui concentrent le rayonnement solaire en un seul point sont généralement appelés CSP (énergie solaire concentrée).
L'énergie hydraulique comprend l'énergie hydroélectrique (HEP), l'énergie des vagues et l'énergie marémotrice .
L'énergiehydroélectrique comprend généralement deux types de turbines : les turbines à faible hauteur pour les eaux peu profondes et les turbines hélicoïdales, qui sont les plus couramment utilisées dans le commerce, et qui sont toutes deux sélectionnées en fonction de la hauteur de l'eau et du volume d'écoulement. L'énergie houlomotrice et l'énergie marémotrice visent toutes deux à récolter l'énergie cinétique de l'eau pour des activités telles que la production d'électricité, le dessalement, etc. Leur emplacement diffère en ce sens que l'énergie des vagues peut être placée près de la surface des eaux où les courants et les vents forts créent des vagues, alors que l'énergie marémotrice nécessite des constructions supplémentaires pour l'énergie, comme un barrage, enfermant une zone de la mer, comme le font les lagunes marémotrices, ou des turbines marines dans les cours d'eau qui peuvent également utiliser les courants océaniques.
L'énergie éolienne est traditionnellement associée aux voiliers (navires assistés par le vent) qui existent encore aujourd'hui (Fig. 3). Les éoliennes verticales et horizontales fournissent généralement de l'électricité ou l'énergie physique nécessaire pour broyer des matériaux, comme le faisaient autrefois les moulins à vent.
Les éoliennes à axe horizontal (HAWT) ont des pales parallèles au courant du vent, et les éoliennes à axe vertical (VAWT) ont des pales perpendiculaires au courant du vent.2 La puissance et l'entretien sont des facteurs qui influencent le choix d'une éolienne.
L'énergie géothermique est unique en ce sens qu'elle provient du sous-sol de la Terre, des processus magmatiques actifs.
L'énergie géothermique peut être à très haute température, mais la technologie à basse température préfère un fluide souterrain de 150 °C maximum, qui peut ensuite être utilisé pour chauffer plusieurs immeubles ou maisons d'habitation, des pêcheries ou des processusindustriels3.
Lesbiocarburants sont une ressource énergétique "renouvelable" intéressante parce qu'ils n'ont parfois pas été renouvelables, en raison de l'élimination des habitats de la faune et de la flore au profit de monocultures de plantes adaptées à la production de biocarburants.
Les biocarburants proviennent le plus souvent de la biomasse végétale et peuvent être produits par :
- Les digesteurs anaérobies (micro-organismes confinés dans de grandes chambres) sous forme de chaleur et de gaz sous pression ou même de liquide (biogaz - dioxyde de carbone et méthane).
- Les cultures intentionnelles qui fermentent rapidement et produisent un carburant à base d'alcool (éthanol), comme la canne à sucre.
- Les matières qui se décomposent rapidement, comme les algues, qui produisent de grandes quantités d'hydrogène.
Cela fait un moment que nous rêvons de la fusion nucléaire. Le fait qu'elle puisse être obtenue à partir de ce qui se trouve être le gaz le plus abondant de l'univers - l'hydrogène - est une bonne chose. Un tokamak est un réacteur à fusion nucléaire encore au stade expérimental qui vise à recréer la fusion nucléaire sur Terre.4
Utilisations des ressources renouvelables
De nombreuses ressources renouvelables sont essentielles à la vie sur Terre. Certaines ressources renouvelables peuvent offrir une alternative plus durable aux combustibles fossiles limités. Elles présentent également quelques inconvénients, tels que leur caractère intermittent et leur coût initial élevé, mais offrent une solution prometteuse pour l'avenir de notre planète.
Avantages des ressources renouvelables
Résumons quelques-uns des avantages des ressources renouvelables :
- Elles sont abondantes et existent sous de nombreuses formes.
- L'énergie éolienne, solaire et hydroélectrique a tendance à être plus rentable que l'extraction du pétrole et du gaz, qui nécessite raffineries et des plates-formes spéciales.
- Les énergies renouvelables sont en constante évolution, ce qui signifie que nous trouvons sans cesse de nouveaux moyens de les produire.
- Les combustibles fossiles sont également associés à des problèmes de santé en raison des gaz à effet de serre et des polluants toxiques qu'ils dégagent. Les sources d'énergie renouvelables ont tendance à être moins polluantes, bien que cela dépende toujours de l'installation dans laquelle la technologie qui exploite l'énergie renouvelable est fabriquée et des normes et spécifications environnementales qui sont suivies.
- Il s'agit d'un domaine en constante évolution, ce qui signifie que le prix des énergies renouvelables continuera à baisser.
La technologie qui exploite efficacement les sources d'énergie renouvelable peut être difficile à mettre au point, mais elle peut fonctionner de façon plus indépendante et plus durable.
Le gaz et l'énergie thermique peuvent tous deux être comprimés dans des chambres et stockés pour une utilisation ultérieure. Elles sont toutes deux considérées comme de nouvelles méthodes de stockage de l'énergie. Cela aide à la production de piles à combustible à hydrogène, de batteries rechargeables ou à la conversion de l'énergie excédentaire (systèmes de conversion de l'électricité en gaz) dans ce que l'on appelle "l'économie de l'hydrogène". Dans une économie de l'hydrogène, l'hydrogène produit à partir de ressources renouvelables peut être pompé dans des conduites de gaz et mélangé à d'autres gaz combustibles pour produire de la chaleur !
La recharge intelligente est également devenue extrêmement populaire, notamment grâce aux voitures électriques. Cela signifie que les gens connectent leur voiture à un réseau électrique afin d'obtenir de l'énergie. La "charge" inversée, où la voiture redonne de l'énergie au réseau, est actuellement à l'étude (systèmes "véhicule-réseau").
Inconvénients des ressources renouvelables
Comparons maintenant les inconvénients des ressources renouvelables :
- Beaucoup de ressources renouvelables dépendent de l'endroit où elles se trouvent, par exemple les panneaux solaires ont besoin de la lumière du soleil.
- Il faut créer des réseaux de distribution pour utiliser l'énergie obtenue à partir des ressources renouvelables, ce qui nécessite souvent l'utilisation de combustibles fossiles.
- Des capacités de stockage sont nécessaires pour garantir l'accès à l'énergie 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.
- Dans de nombreux cas, les énergies renouvelables dépendent des combustibles fossiles et les biocarburants rejettent encore des polluants lorsqu'ils sont brûlés.
- Certaines formes d'énergie renouvelable prennent beaucoup de place.
- Les sources d'énergie renouvelables sont connues pour être intermittentes et fluctuer en fonction des saisons, des cycles jour/nuit (24h) ou d'autres facteurs.
La technologie de transport et de stockage est encore en cours de développement, et les ressources énergétiques renouvelables ne sont pas encore aussi fiables en termes de production d'énergie que les combustibles fossiles ; il est toutefois important de se rappeler que les sources d'énergie renouvelables progressent constamment.
Nous espérons que tu en sais maintenant plus sur les ressources renouvelables ainsi que sur certains de leurs avantages et inconvénients.
Ressources renouvelables - Points essentiels à retenir
- Les ressources énergétiques renouvelables sont importantes en raison du besoin urgent de sources qui n'émettent pas de gaz à effet de serre ou de polluants toxiques qui aggravent encore le changement climatique ou posent d'importants problèmes de santé publique.
- La fusion nucléaire, comme celle du soleil, pourrait être considérée comme la ressource énergétique renouvelable par excellence, car elle est la moins susceptible de s'éteindre et constitue la base de toutes les chaînes trophiques dans la nature.
- L'énergie éolienne tend à être la ressource renouvelable la plus utilisée, tandis que l'énergie marémotrice reste la plus sous-représentée.
- Les ressources énergétiques renouvelables, ou notre accès à ces ressources et les méthodes de récolte, peuvent être considérablement améliorées, par exemple en développant de meilleures piles à combustible.
- Certaines ressources énergétiques renouvelables ne sont pas nécessairement durables. Par exemple, l'emplacement de certaines turbines et de certains barrages hydroélectriques est néfaste pour la faune et la flore et a entraîné de nombreuses extinctions.
Références
- Barrages hydroélectriques, sécheresse des rivières et effets sur la santé, sciencedirect, 2021, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212096321000097. Consulté le 02/09.22
- Différence entre une éolienne à axe horizontal et une éolienne à axe vertical, S. Khillar, 2019, http://www.differencebetween.net/technology/difference-between-horizontal-and-vertical-axis-wind-turbine/. Consulté le 05.09.2022
- Ressources à basse température et coproduites, energy.gov, 2022, https://www.energy.gov/eere/geothermal/low-temperature-coproduced-resources. Consulté le 05.09.22
- Énergie de fusion nucléaire, world-nuclear, 2021, https://world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/nuclear-fusion-power.aspx. Consulté le 05.09.22
- Fig. 1 : Tour à sels fondus de 50 MW à hami (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:50_MW_molten-salt_power_tower_in_hami.jpg) par Csp.guru (pas de page d'auteur), sous licence CC BY-SA 4.0.
- Fig. 2 : Concept de navire Oceanbird de Wallenius Marine (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wallenius_Marine%27s_Oceanbird_ship_concept.jpg) par Wallenius Marine (pas de page d'auteur), sous licence CC BY-SA 4.0.
- Fig. 3 : Hannah Ritchie, Max Roser et Pablo Rosado (2022) - "Énergie". Publié en ligne sur le site OurWorldInData.org. Récupérée de : " https://ourworldindata.org/energy " [Ressource en ligne]
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