Malgré des besoins énergétiques croissants, la plupart des énergies utilisées aujourd’hui ne sont pas inépuisables. Face aux risques de pénurie des énergies fossiles, ces dernières années ont été marquées par l’émergence de nouvelles énergies, renouvelables. Encore sous-exploitées, mais pleines d’avenir, elles ne représentent aujourd’hui que 20 % de la consommation d’électricité dans le monde, avec un objectif de 32 % à 2030.
Quels enjeux ?
Issues d’éléments naturels, les énergies renouvelables sont considérées comme inépuisables à notre échelle. Elles font opposition aux énergies non renouvelables : les énergies fossiles comme le charbon ou le pétrole, et l’énergie nucléaire, produite à partir de l’uranium. Les énergies renouvelables présentent de nombreux avantages, réduisant les émissions et n’engendrant que très peu de déchets, tout en participant à une gestion plus intelligente des ressources disponibles.
Il existe aujourd’hui cinq grands types d’énergies renouvelables : l’énergie solaire, l’énergie hydraulique, l’énergie éolienne, la géothermie et la biomasse.
Le soleil : énergie photovoltaïque et thermodynamique
L’énergie solaire photovoltaïque utilise le rayonnement solaire pour produire de l’énergie électrique, grâce à des panneaux ou des centrales solaires. Construits avec des matériaux photosensibles, ils sont capables de transformer les rayons solaires en électricité. L’énergie produite est alors stockée sous forme de batteries, ou en électricité directement injectée dans le réseau.
La production d’électricité n’est pas la seule utilisation de l’énergie solaire, qui peut aussi être utilisée pour ses propriétés thermodynamiques. Dans ce cas, un fluide est chauffé et peut par la suite alimenter un chauffage ou un chauffe-eau.
Cette source d’énergie possède cependant un inconvénient : sa disponibilité est intermittente dans la journée, et soumise aux conditions météorologiques.
Le vent : les éoliennes
Le principe d’une éolienne est simple : couplée à un générateur, celle-ci va produire de l’énergie électrique grâce au vent qui va faire tourner les pales. Si les éoliennes terrestres sont très utilisées, les éoliennes en mer ont le vent en poupe. Construites loin des côtes, ces éoliennes sont raccordées au réseau grâce à un câble sous-marin. Elles bénéficient de vents bien plus importants qui leur assurent un meilleur rendement, permettant de compenser les coûts d’installation plus importants.
Si aujourd’hui, une éolienne offshore de 6 MW permet d’alimenter un village de 5 000 habitants, certaines approchent des 9 MW, notamment en Écosse. Des projets de bien plus grandes envergures sont en cours, assurant un bel avenir à l’énergie éolienne. Par exemple, l’éolienne Haliade-X de General Electric devrait voir le jour en 2021. Avec une puissance de 21 MW, elle devrait pouvoir alimenter pas moins de 16 000 foyers.
Tout comme l’énergie solaire, la disponibilité des éoliennes est intermittente et le vent doit être suffisant, généralement supérieur à 14 km/h pour être transformé en énergie électrique.
L’eau : l’énergie hydraulique
Actuellement première source de production d’électricité renouvelable, l’exploitation de l’énergie hydraulique est particulièrement bien développée en France.
La terre : géothermie
Même si la production géothermique est encore très limitée, elle continue sa croissance observée depuis quelques années. Cette énergie est aujourd’hui principalement utilisée sous forme de chaleur (pour l’alimentation de pompes à chaleur), et en très faible quantité sous forme d’électricité.
Les déchets organiques : biomasse et biogaz
Tout comme l’énergie géothermique, la biomasse sert majoritairement à produire de la chaleur, mais aussi de l’électricité. Celle-ci est obtenue grâce à la combustion des déchets. Quant au biogaz, il est issu de la fermentation, et permet à la fois de produire de l’électricité (35 %), et de la chaleur (65 %).
Des coûts de production en baisse constante et des énergies en croissance
Même si les énergies renouvelables sont encore relativement chères, la tendance est à la baisse. Cela vient par exemple de la réduction des coûts de matériel, mais aussi de processus de production plus performants. À titre d’exemple, le prix de l’éolien terrestre a diminué de plus de 40 % en seulement 25 ans.
2019 a été marquée par une forte croissance de la filière éolienne, avec une augmentation de près de 30 % par rapport à 2018, aussi rendue possible grâce à des vents plus importants. En deuxième position, la filiale solaire a vu sa production augmenter de plus de 7 %
Un des défis de demain : l’évolution du réseau électrique
Le développement des énergies renouvelables invite à repenser le réseau électrique afin de l’adapter aux enjeux de demain. À terme les « smart grids », aussi appelés réseaux électriques intelligents permettront d’ajuster les flux entre les fournisseurs et les consommateurs, tout en facilitant l’intégration des sources renouvelables. Mais ces réseaux demandent d’importants investissements économiques, ainsi que l’implication de nombreux acteurs.