L’énergie est indispensable à la plupart des activités humaines. Elle est utilisée sous trois différentes formes finales : la chaleur pour l’industrie et le chauffage des locaux, la force motrice fixe pour produire l’électricité (éclairage, systèmes de refroidissement, électroménager, procédés industriels, etc.) et la force motrice mobile pour les transports. La plus grande partie de cette énergie (≈80 % à l’échelle mondiale) est issue des énergies non-renouvelables ; les énergies fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel) dont la formation remonte à des centaines de millions d’années, et l’énergie nucléaire, tributaire des ressources extractibles d’uranium. Outre la problématique de l’épuisement de ces ressources, leur rythme de prélèvement étant incomparablement plus rapide que celui de leur renouvellement, l’usage de ces énergies nous confronte à des risques insoutenables; réchauffement climatique et pollution environnementale (air, eau, sol) liées à l’extraction, au transport, à la transformation et à la combustion des énergies fossiles et radioactivité en ce qui concerne le nucléaire comme la récente catastrophe de Fukushima (mars 2011) l’a brutalement rappelé.

Les énergies renouvelables, issues de sources qui se renouvellent à court terme par elles-mêmes, offrent une alternative encore largement sous-exploitée et représentent un domaine phare de la transition énergétique et écologique. Ne générant pas d’émissions directes de gaz à effet de serre, elles sont indissociables des programmes de lutte contre le réchauffement climatique. La part d’électricité produite à partir des renouvelables et en nette progression en fonction des innovations technologiques, de l’intérêt croissant des producteurs et consommateurs d’électricité et de chaleur et des incitations publiques. On distingue les énergies du soleil, du vent, de l’eau, de la géothermie (chaleur interne de la Terre) et de la biomasse (énergie contenue sous forme de carbone dans les organismes vivants). Selon les caractéristiques géographiques et climatiques d’une région (ensoleillement, exposition, relief, etc.) l’une ou l’autre de ces énergies est plus abondante, il est alors indiqué de composer le mix énergétique le plus pertinent en fonction des ressources à disposition (p.ex. éolien et marémotrice pour les pays disposant de façades maritimes, etc.). Le développement technologique permet d’offrir une alternative toujours plus performante pour la production de chaleur et d’électricité, donc également pour alimenter des véhicules électriques (transports publics, voitures, scooters) mais pas encore de procurer une force motrice mobile viable, plusieurs projets étant en phase d’expérimentation (Solar Impulse, voiture solaire, etc.). Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE, 2015), les énergies renouvelables sont devenues la deuxième source de production électrique après le charbon.

L’énergie hydraulique est l’énergie renouvelable la plus exploitée et représente environ 17% de la production électrique mondiale (soit 2,4% de l’énergie mondiale). L’énergie cinétique liée au déplacement de l’eau en zone terrestre peut être exploitée directement au moyen d’installation au fil de l’eau (principe du moulin) ou par le moyen de barrages, la formation de lacs artificiels permettant le stockage et une distribution du courant électrique adaptée à la demande. Les barrages peuvent entraîner des conséquences néfastes en raison des zones inondées et de la perte de territoire habitable correspondante (déplacement de 1,8 millions de personnes lors de la construction du barrage des Trois-Gorges en Chine), de la réduction des débits des cours d’eau, des processus de sédimentation et de la stagnation de l’eau qui se répercutent en aval et perturbent la faune aquatique. Il est donc important que ces installations s’accompagnent d’études d’impact. De plus, les quantités importantes de béton et d’énergie nécessaires à leur construction entraînent des émissions indirectes (énergie grise) dont il faut tenir compte en terme de bilan énergétique. Celles-ci sont cependant compensées en quelques années grâce à l’absence d’émissions directes. Les énergies marines, quant à elles, bien que représentant une ressource gigantesque, sont encore peu exploitées. Des innovations technologiques sont en cours pour exploiter l’énergie marémotrice créée par les marées, l’énergie houlomotrice liée aux vagues ou encore l’énergie des courants marins grâce à des hydroliennes.

Les énergies solaire et éolienne sont en pleine expansion. Il s’agit d’énergies renouvelables intermittentes. En effet, la nébulosité et l’alternance jour/nuit déterminent l’exposition aux rayonnements solaires tout comme la vitesse et la force du vent varient en fonction des conditions météorologiques. Ainsi, la difficulté principale de l’exploitation de ces énergies réside dans la capacité de stockage. Concernant le solaire, on distingue l’énergie photovoltaïque, qui transforme l’énergie contenue dans le rayonnement solaire en électricité, de l’énergie thermique qui transforme ce même rayonnement en chaleur. Les éoliennes, grâce à la force du vent produisent uniquement de l’électricité. Leur infrastructure relativement simple facilite l’apparition de parcs éoliens importants assurant une production importante. La connexion au réseau électrique peut constituer un obstacle dans le cas où ces parcs seraient établis dans des zones très reculées. Les questions de l’extraction très polluante des terres rares nécessaires aux batteries de stockage de l’énergie solaire et éolienne, de l’épuisement des ressources en lithium ainsi que de l’énergie indirecte nécessaire à la production et à l’installation des éoliennes et des panneaux solaires doivent être prises en compte pour établir le bilan écologique de ces technologies. Cependant, celui-ci devient rapidement positif de par l’absence totale d’émissions directes.

La géothermie est une énergie renouvelable provenant de la chaleur contenue dans la croûte terrestre. On distingue la géothermie peu profonde (max 10m), dont l’origine est l’absorption du rayonnement solaire et sa conversion en infrarouge dans les premiers mètres du sol, de la géothermie profonde à haute température, provenant du magma des couches internes de la terre. Il est relativement simple de récupérer l’énergie thermique de la première grâce à une pompe à chaleur afin de chauffer des bâtiments et de fournir de l’eau chaude. La deuxième peut fournir tant de l’énergie thermique à grande échelle qu’être convertie en électricité. Dans ce cas, la fracturation hydraulique à laquelle il faut recourir comporte des risques environnementaux et sismiques. L’avantage de la géothermie par rapport aux autres énergies renouvelables est de ne pas dépendre des conditions atmosphériques et de procurer une énergie continue. Les régions se trouvant à proximité de zones d’affleurement du magma (Islande) profitent d’ores et déjà des conditions idéales pour exploiter la géothermie.

La biomasse en tant que source d’énergie (à ne pas confondre avec la biomasse en tant que masse totale d’organismes vivants) est produite par la combustion ou la méthanisation de matières organiques biodégradables afin de fournir chaleur, carburant ou électricité :

Le bois en tant que source de chauffage et comme combustible pour cuisiner est utilisé depuis la domestication du feu. Si, dans un pays disposant d’une gestion durable de la forêt, il offre une alternative intéressante, il comporte un risque de surexploitation de la ressource dans les régions à forte pression démographique et qui dépendent encore largement de l’approvisionnement direct dans les forêts. La question des particules fines et de la pollution de l’air doit aussi être prise en compte, ce pourquoi il n’est pas une solution généralisable en zone urbaine.

La première génération de biocarburants, les agrocarburants, sont produits soit à partir de plantes oléagineuses (colza, soja) pour produire du biodiesel, soit à partir de plantes à haute teneur en glucides afin de produire de l’éthanol (canne à sure, maïs). Cette première génération induit la conversion en ressource énergétique d’une production agricole à vocation alimentaire, ce qui entraîne une hausse du prix des aliments de base (huiles alimentaires, céréales). C’est une des raisons pour laquelle une deuxième génération de biocarburants s’est développée à partir de déchets végétaux agricoles (paille, feuilles, coques) et de l’industrie du bois, du papier, de l’agroalimentaire, etc. Depuis quelques années, on parle d’une troisième génération soit la conversion énergétique de microalgues, ces processus étant encore expérimantaux.

Le biogaz est issu de la fermentation de matières organiques, telles que les déchets verts ou les boues d’épuration. Comme les biocarburants de deuxième génération, il offre un moyen de valorisation de déchets organiques très intéressant tout en participant ainsi à l’économie circulaire. Cependant, à l’instar du gaz naturel, étant composé essentiellement de méthane (CH4), il est un puissant gaz à effet de serre. C’est pourquoi les installations de recyclage du biogaz pour le chauffage ou la production d’électricité (immeuble, quartier, industrie, ferme) ne doivent pas permettre de fuites dans l’atmosphère.

Il est considéré que le bilan carbone de la biomasse est neutre car elle est autoproduite grâce à la photosynthèse. Cependant cette neutralité dépend de la source organique exploitée : si la biomasse repose sur la valorisation de déchets organiques, son bilan est effectivement neutre alors que si elle repose sur l’exploitation directe de biomasse solide (le bois) ou sur les agrocarburants qui impliquent des procédés agricoles intensifs, dans le contexte actuel de hausse très rapide des émissions de CO2 et face à la nécessité de la réduire, le bilan moins efficace à court terme que d’autres énergies renouvelables.

N’oublions pas la chaleur de l’environnement qui désigne l’énergie thermique exploitée par les pompes à chaleur (PAC). Celle-ci peut provenir de l’air, de l’eau (eaux d’épuration, nappes phréatiques et eaux de surface) et du sol (géothermie peu profonde et profonde). La PAC « pompe » littéralement des calories dans le milieu extérieur pour le restituer à l’intérieur du bâtiment, se faisant elle refroidit l’extérieur pour réchauffer l’intérieur. Cela nécessite l’usage d’un compresseur électrique et un circuit rempli de gaz (CO2, propane ou gaz synthétique comme dans un frigo) qui passe de l’état gazeux à l’état liquide en fonction de la pression. Ce système doit donc être totalement hermétique afin d’éviter des fuites. La plupart des gaz synthétiques étant toxiques et parmi les plus puissants gaz à effet de serre (HFC, PFC) nous en déconseillons l’usage. Le rendement des PAC peut être très variable, il est donc également conseillé de choisir la formule la plus adaptée aux conditions climatiques du lieu (attention aux températures très basses en hiver) et la formule garantissant la meilleure efficience énergétique. Selon les cas, il peut être nécessaire de coupler une PAC avec une chaudière, à bois ou à gaz (le mazout étant évidemment contre-indiqué pour réduire son empreinte énergétique !). Le tandem avec l’énergie solaire peut également être la solution. L’association d’une PAC avec des panneaux thermiques nécessitant une attention particulière à la météo de la part des propriétaires, les panneaux photovoltaïques ou hybrides sont souvent plus indiqués.

Dans un contexte mondial de forte croissance de la consommation énergétique, le développement de ces énergies ne nous dispensent pas de maximiser l’efficience énergétique, qui est l’autre pilier de la transition énergétique, et d’adopter un comportement plus sobre. Enfin, relevons que la transition énergétique implique le recours systématique à un mix optimal d’énergies renouvelables, issues d’installations modestes à l’échelle du bâtiment, du quartier ou de la ville à l’instar des petites éoliennes urbaines. Cela implique un processus déjà en cours de décentralisation, d’autonomisation et d’autoproduction de l’énergie électrique et thermique.

Sources :

http://www.negawatt.org

http://www.energies-renouvelables.org/energies_renouvelables.asp

http://www.energie-environnement.ch


L'avis des experts :

1.1 Durabilité environnementale
Variable selon le cas
1.2 Durabilité sociale
Variable selon le cas
2. Potentiel de déploiement
Duplicable, global
3. Visée économique
A but lucratif
4.1. L’évolution de conscience
Participe
4.2. Changement de comportement individuel
Induit
5. La dynamique du changement
Rupture
6. La participation
Inclusif
7. Effet rebond
Fort
8.1 Impact carbone
Fort
8.2 Impact biodiversité
Faible
8.3 Impact énergie grise
Fort

16 Initiatives de 'Energies renouvelables' :