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LES ENERGIES RENOUVELABLES Dr Marwan JARKAS Plan de l’exposée : I - Définition

LES ENERGIES RENOUVELABLES Dr Marwan JARKAS Plan de l’exposée : I - Définition de l’énergie renouvelable II - Différentes types de l’énergie renouvelable 1. Energie éolienne 2. Energie solaire 3. Energie géothermique 4. Energie hydraulique 5. Energie de la biomasse III - Conclusion Une énergie renouvelable est une source d’énergie qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l’échelle de l’homme. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels réguliers ou constants provoqués par les astres, principalement le Soleil (rayonnement), mais aussi la Lune (marée) et la Terre (énergie géothermique). Aujourd'hui, on assimile souvent par abus de langage les énergies renouvelables aux énergies propres. I -Energie renouvelable ? II – Différentes types de l’énergie renouvelable Energie solaire Energie géothermique Energie de la biomasse Energie hydraulique Energie éolienne Energie éolienne Les éoliennes sont une forme très ancienne d’exploitation du vent. une importante évolution 1970-2000. les turbines à axe horizontal les turbines à axe vertical Principe de fonctionnement Une éolienne est constituée: • le rotor, avec des pales montées sur un moyeu ; • la transmission mécanique, qui transforme le mouvement de rotation du rotor en un mouvement utilisable par la charge ; • une génératrice électrique, qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique ; •un système d'orientation, qui oriente la nacelle face au vent ; • un système électrique, qui gère la connexion au réseau et le fonctionnement de l'éolienne 7 conservation de l’énergie mécanique : navire à voile, pour pomper l’eau, pour faire tourner la meule d’un moulin. transformation en énergie électrique : l’éolienne ou aérogénérateur directement relié au réseau ou de manière indépendante Elle peut être utilisée de deux manières : Energie solaire L’énergie solaire est utilisée sous deux forme: Chauffe eau Electricité Chauffe eau solaire: L’énergie solaire est principalement utilisée pour le chauffage de l’eau sanitaire et le chauffage de bâtiments. Le principe de fonctionnement: Le rayonnement solaire est reçu par un absorbeur qui a son tour chauffe soit un fluide caloporteur soit l’eau directement. Un vitrage est placé devant l’absorbeur, ainsi le rayonnement est « capturé » : en d’autres termes, c’est l’effet de serre. N.B. les apports solaires peuvent représenter entre 40 et 60% des besoins de chauffage et d’eau chaude naturelle. Centrale électrique thermique solaire : Déjà dans l’antiquité, les Grecs allumaient la flamme des Jeux olympiques à l’aide d’un miroir parabolique (skafia) Le principe de fonctionnement: Des miroirs orientables reflètent le rayonnement solaire et le concentre sur un réservoir de fluide. Le fluide chauffe et s’évapore entraînant la rotation d’une turbine et produisant ainsi de l'électricité. Fours solaires Température qui peut atteindre 3800°C puissance 1000kW (Pyrénées-Orientales) Puissance qui peut atteindre 150MW (Californie) Centrales électriques thermiques solaires (miroirs plans) Centrale électrique photovoltaïques: Les cellules photovoltaïques sont des panneaux qui captent le rayonnement solaire et le convertissent directement en courant continu. Découvert par Becquerel en 1839 exploitation industrielle en 1954 Le principe de fonctionnement: contact sur zone P contact sur zone N zone dopée P zone dopée N absorption des photons génération des porteurs semi-conducteur collecte des porteurs I 1 m² de cellules photovoltaïques délivre une puissance d'environ 100 à 200 W. Pour 2010 au Portugal à « Moura » (62MW) mais aussi en Allemagne (40MW). En France à la Réunion : 10 000 m² / 1,35MW En Allemagne, on trouvait une de plus grande centrale solaire photovoltaïque au monde qui produit 10 MW un réacteur nucléaire standard produit environ 1500 MW En Portugal, une centrale produit 11MW avec 52000 panneaux solaires. Energie géothermique La géothermie consiste à capter la chaleur contenue dans la croûte terrestre pour produire du chauffage ou de l’électricité. On caractérise 3 types d'énergie : 1. La géothermie à haute énergie. 2. La géothermie à basse énergie. 3. La géothermie à très basse énergie. c’est une application suivant la profondeur, a chaque fois que l’on descend de 100 m sous terre, on gagne 2 à 3°C en moyenne La géothermie à haute énergie : la température élevée du gisement (entre 80°C et 300°C) permettant la production d'électricité. La géothermie à basse énergie : La température de l'eau entre 30°C et 100°C. Cette technologie est utilisée principalement pour le chauffage urbain collectif par réseau de chaleur. La géothermie à très basse énergie : la température est comprise entre 10 °C et 30 °C. Cette technologie est appliquée au chauffage et la climatisation avec la pompe à chaleur géothermique Energie hydraulique L'énergie hydraulique est l’énergie mise en jeu lors du déplacement ou de l'accumulation d'un fluide incompressible telle que l'eau douce ou l'eau de mer. Ce déplacement va produire un travail mécanique qui est utilisé directement ou converti sous forme d'électricité. Hydrolienne Marémotrice Barrage Hydrolienne Les sortes d’ hydroliennes anglais de SeaGen ont une capacité de 1,2MW Les courants marins représentent une énergie fabuleuse qui contrairement aux vents sont constants et prévisibles Un projet à la côte nord du Portugal a une capacité totale de 2,25 MW A partir de 2010, EDF mettra à l'eau la première turbine expérimental hydrolienne de 4 à 6MW. Marémotrice: Les 24 turbines de l’usine marémotrice de la Rance-France produisent environ 500 GWh/an L’usine marémotrice de la Rance est une centrale électrique tirant son énergie de la force de la marée. Barrages hydrauliques: 1/5 des besoins en énergie totaux de la terre sont couvert par l'énergie hydraulique. Elle est produite dans le monde entier par environ 45.000 barrages. La construction en Chine de la plus grande centrale électrique au monde. La Barrage des Trois Gorges qui produira environ 18'200 mégawatts. Les centrales de basse chute : moins de 40m avec un débit important. Elles produisent sans interruption Les différents types de centrales Les centrales de moyenne chute : 30 à 300 m, elles utilisent les réserves d'eau accumulées sur des courtes périodes Les centrales de haute chute : chutes supérieur à 300 m Leur rapidité de démarrage permet de répondre aux consommations, Energie de la biomasse Dans le domaine de l’énergie , le terme de biomasse regroupe l'ensemble des matières organiques pouvant devenir des sources d'énergie. Comprend trois familles principales : Les bois énergie ou biomasse solide Le biogaz ou La méthanisation Les biocarburants Les bois énergie ou biomasse solide: 1 mètre cube, pour un contenu énergétique de 1 500 à 2 000 kWh. Les granules de bois sont le combustible au rendement le plus élevé de la gamme (Viessmann) Le bois peut être considéré comme une énergie renouvelable tant que le volume prélevé ne dépasse pas l’accroissement naturel de la forêt. Les biocarburants: Un biocarburant est un carburant produit à partir de matériaux organiques Les trois principales catégories sont : Huile végétale carburant Bioéthanol Huile de palme Huile de tournesol Huile de colza etc… Le recyclage des huiles de friture et d'autres résidus gras Huile végétale carburant: Dès 1891, Rudolph Diesel, convaincu que l'huile végétale est utilisable au même titre que le pétrole et le charbon. Peut être mélanger avec le diesel. Fabriquer à partir du saccharose (betterave, canne a sucre… ) ou de l’amidon (blé, mais…) par fermentation. Bioéthanol: Biogaz ou Méthanisation: La méthanisation est un procédé biologique de transformation de la matière organique en biogaz, par l’action de bactéries en absence de l’oxygène: on parle de «digestion anaérobie». Matières premières: • Déchets organiques des communes: les poubelles des ménages • Déchets organiques industriels: agro-alimentaire, abattoirs… • Déchets agricoles: lisier, fumier et les résidus de récolte… • Sous-produits de processus industriels: glycérine… La matière restante est utilisée comme des Amendements organiques pour l’agriculture. 1 tonne de … m3 de biogaz Equivalent en litre de fioul KWh électrique Lisier 16 11 30 Fumier 60 35 100 Paille 220 120 350 Graisse 450 350 1000 Conclusion Les énergies renouvelables nous proposent de multiples façons de produire de l'énergie. Elles donnent aussi plusieurs avantages : • Plus les sources sont variées, plus l'indépendance énergétique est assurée. • Décentralisation qui privilégie des petites unités de production locales. • Facilité d’installer, d’utiliser et de combiner plusieurs sources en même temps. • Pas d'émission de CO2 Pour les plus parts des méthodes. • Coût au kWh fixe, faible et stable. • L'investissement et le rendement sont prévisibles à long terme. Il ne faut oublier que Les énergies renouvelables comportent plusieurs inconvénients: • Investissement important. • L’installation doit s'intégrer dans l'environnement. • Variabilité de la production de l'éolien qui dépend d'un vent aléatoire. • Projets de longue durée. • Le stockage de l'électricité. Il ne faut pas oublier qu’il faut commencer par l’optimisation des consommations, ceci se réalise par une conception architecturale bioclimatique accompagnée par des équipements ménagers économes. Une fois les consommations diminuées (mais pas le confort), on peut envisager d’investir dans des systèmes de production d’énergie LES ENERGIES RENOUVELABLES Dr Marwan JARKAS uploads/Geographie/ renouvlables.pdf