Comprendre les énergies renouvelables
Les énergies renouvelables jouent un rôle crucial dans la transition énergétique et l’avenir durable. Mais de quoi parle-t-on exactement ? Par définition, ce sont des sources d’énergie inépuisables à l’échelle humaine, issues de processus naturels récurrents. Elles sont essentielles pour réduire les gaz à effet de serre (GES) et lutter contre le changement climatique. Ces énergies représentent une solution prometteuse pour notre résilience énergétique. De plus en plus d’entreprises s’attaquent à ce défi, comme c’est le cas par exemple du groupe dolfines.
Différents types d’énergies renouvelables
Énergie solaire
Photovoltaïque
L’énergie photovoltaïque transforme directement la lumière solaire en électricité via l’effet photoélectrique. Les panneaux solaires photovoltaïques, souvent installés sur les toits, sont une solution courante pour produire de l’électricité verte à domicile. En 2022, la capacité mondiale installée de photovoltaïque a dépassé les 700 GW. Une maison avec 20 m² de panneaux peut produire environ 3 000 kWh par an.
Solaire thermique
Le solaire thermique capture la chaleur du soleil pour chauffer un fluide. Les chauffe-eau solaires et les centrales solaires thermiques concentrées (CSP) en sont des exemples. En 2021, la production mondiale de CSP a atteint 6 GW, avec des centrales comme Noor Ouarzazate au Maroc d’une capacité de 580 MW.
Énergie éolienne
Éoliennes terrestres
Les éoliennes terrestres, ou onshore, captent l’énergie cinétique du vent pour produire de l’électricité. En 2020, leurs installations mondiales ont atteint plus de 600 GW. Une éolienne de 2 MW produit environ 4 000 MWh par an.
Éoliennes offshore
Implantées en mer, les éoliennes offshore tirent parti de vents plus constants et plus forts. La capacité mondiale d’éoliennes offshore a atteint 35 GW en 2020. Le parc éolien Hornsea Project One au Royaume-Uni fait partie des grandes installations.
Énergie hydroélectrique
Types de systèmes
Outre les grands barrages, il existe des systèmes au fil de l’eau et des installations de pompage-turbinage. L’hydroélectricité représente environ 16% de la production mondiale d’électricité avec une capacité installée de plus de 1 300 GW en 2020.
Énergie géothermique
Géothermie haute et basse énergie
La géothermie utilise la chaleur terrestre pour produire électricité ou chaleur. En 2020, la capacité mondiale installée pour la géothermie électrique était de 13.9 GW, produisant environ 94 TWh par an. En Islande, environ 90% des foyers sont chauffés grâce à cette énergie.
Systèmes géothermiques améliorés (EGS)
Les EGS exploitent la chaleur des sous-sols, même dans des conditions géologiques moins favorables. Ces systèmes peuvent produire entre 2 MW et 20 MW d’électricité en continu.
Énergies marines
Technologies variées
La production d’énergie marine regroupe des technologies telles que les hydroliennes, les systèmes utilisant les vagues et la température des océans. Le projet MeyGen en Écosse vise à produire 400 MW.
Bioénergie
Voies de conversion
La bioénergie implique la combustion directe de biomasse, sa transformation thermique ou biologique (méthanisation). En 2020, la capacité mondiale de bioénergie était de 121 GW.
Fonctionnement de l’énergie solaire
Mécanisme de l’énergie photovoltaïque
L’effet photoélectrique
Les photons du soleil libèrent des électrons, générant un courant électrique. Une cellule photovoltaïque typique convertit environ 15-20% de la lumière en électricité.
Structure d’une cellule photovoltaïque
Composée de semi-conducteurs comme le silicium, une cellule produit du courant quand la lumière solaire la touche, générant des paires électron-trou. En 2020, les cellules en silicium mono-cristallin représentaient 60% du marché.
Modules et systèmes photovoltaïques
Les cellules sont regroupées en modules et en systèmes complets, englobant onduleurs, régulateurs de charge, et batteries. Une installation de 3 kW peut produire environ 3 000 kWh par an.
Progrès technologiques
Les innovations incluent les cellules bifaciales, les panneaux flexibles, et les systèmes PV intégrés aux bâtiments. Les panneaux bifaciaux peuvent augmenter la production de 10 à 20%.
Mécanisme de l’énergie solaire thermique
Chauffe-eau solaires
Ces systèmes utilisent des capteurs pour absorber la chaleur solaire, qui est ensuite transmise à un fluide caloporteur. Un chauffe-eau solaire peut couvrir 50 à 70% des besoins en eau chaude d’un foyer.
Centrales solaires thermiques (CSP)
Les centrales CSP concentrent la lumière solaire pour produire de la chaleur, générant de la vapeur pour produire de l’électricité via une turbine. La centrale Ivanpah aux États-Unis peut produire de l’électricité pour environ 140 000 foyers.
Stockage thermique
Le stockage de la chaleur prolonge la production d’électricité après le coucher du soleil. Un système de stockage thermique peut prolonger la production de 5 à 10 heures.
Comment produire son propre électricité verte ?
Voyons comment vous pouvez produire votre propre électricité chez vous.
Panneaux photovoltaïques (PV)
Installation et maintenance
Les panneaux photovoltaïques sont faciles à installer, surtout sur des toits exposés au sud. La maintenance se limite à un nettoyage et une inspection périodiques. Le coût d’une installation pour une maison est de 6 000 à 10 000 € pour 3 kW, avec un retour sur investissement en 7 à 10 ans.
Éoliennes domestiques
Choix et installation
Une éolienne domestique est intéressante dans une zone venteuse. Ces modèles sont conçus pour être installés dans les jardins ou sur les toits. Une éolienne de 5 kW peut produire environ 10 000 kWh par an.
Micro-hydroélectricité
Systèmes et installation
Avec un cours d’eau à proximité, la micro-hydroélectricité est une solution idéale. Une micro-centrale de 5 kW produit environ 40 000 kWh par an. Le coût d’installation varie de 20 000 à 100 000 €.
Installations de biomasse
Les installations de biomasse produisent de l’énergie à partir de matières organiques. Elles sont intéressantes pour une auto-consommation énergétique en milieu rural. Une chaudière à granulés de bois de 20 kW peut chauffer une maison de 150 m².
