Tout comprendre sur : les énergies renouvelables

L'énergie solaire, éolienne, hydroélectrique, la biomasse et la géothermie peuvent fournir de l'énergie sans produire les effets de réchauffement planétaire des combustibles fossiles.

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En 2002, la Californie a adopté un Renewable Portfolio Standard, une règlementation qui incite à la production d’énergies renouvelables. Son objectif principal est de faire en sorte que la moitié de la production d’énergie de l’État soit renouvelable d’ici 2030. De nombreux États ont depuis suivi son exemple. D'autres villes dans le monde affichent des objectifs tout aussi ambitieux, notamment Berlin, qui dispose de champs de panneaux photovoltaïques en périphérie de la ville et qui compte devenir neutre en carbone d'ici 2050.

PHOTOGRAPHIE DE Luca Locatelli, Nat Geo Image Collection

Dans toute discussion sur le changement climatique, les énergies renouvelables figurent généralement en tête de liste des changements que le monde peut mettre en œuvre pour éviter les pires effets de la hausse des températures. En effet, les sources d'énergie renouvelables telles que le solaire et l'éolien n'émettent pas de dioxyde de carbone ni d'autres gaz à effet de serre qui contribuent au réchauffement planétaire.

L'énergie propre a bien plus à offrir que le simple fait d'être « verte ». Ce secteur en pleine croissance crée des emplois, rend les réseaux électriques plus résilients, élargit l'accès à l'énergie dans les pays en développement et contribue à réduire les factures d'énergie. Tous ces facteurs ont contribué à une renaissance des énergies renouvelables ces dernières années, l'éolien et le solaire établissant de nouveaux records pour la production d'électricité.

Au cours des 150 dernières années environ, l'homme s'est largement appuyé sur le charbon, le pétrole et d'autres combustibles fossiles pour alimenter toutes sortes d'appareils, des ampoules électriques aux voitures en passant par les usines. Les combustibles fossiles sont présents dans presque tout ce que nous faisons et, par conséquent, les gaz à effet de serre émis par la combustion de ces combustibles ont atteint des niveaux historiquement élevés.

Comme les gaz à effet de serre piègent dans l'atmosphère la chaleur qui, autrement, s'échapperait dans l'espace, les températures moyennes à la surface augmentent. Le réchauffement planétaire est l'un des symptômes du changement climatique, terme que les scientifiques préfèrent désormais pour décrire les changements complexes qui affectent les systèmes météorologiques et climatiques de notre planète. Le changement climatique englobe non seulement l'augmentation des températures moyennes, mais aussi les phénomènes météorologiques extrêmes, la modification des populations et des habitats de la faune et de la flore sauvages, la montée des eaux et toute une série d'autres incidences.

Bien sûr, les énergies renouvelables - comme toute autre source d'énergie - ont leurs propres compromis et débats associés. L'un d'eux porte sur la définition de l'énergie renouvelable. À proprement parler, l'énergie renouvelable est exactement ce que l'on pourrait croire : elle est disponible en permanence ou, comme le dit l'Energy Information Administration américaine, « virtuellement inépuisable ». Mais « renouvelable » ne signifie pas nécessairement « durable », comme l'affirment souvent les opposants à l'éthanol à base de maïs ou aux grands barrages hydroélectriques. Elle n'englobe pas non plus les autres ressources à émissions faibles ou nulles qui ont leurs propres défenseurs, notamment l'efficacité énergétique et l'énergie nucléaire.

 

AUTRES TYPES DE SOURCES D'ÉNERGIE RENOUVELABLE

Énergie hydroélectrique : Pendant des siècles, les hommes ont exploité l'énergie des courants fluviaux en utilisant des barrages pour contrôler le débit de l'eau. L'hydroélectricité est de loin la plus grande source d'énergie renouvelable au monde. La Chine, le Brésil, le Canada, les États-Unis et la Russie sont les principaux producteurs d'hydroélectricité. Si l'hydroélectricité est théoriquement une source d'énergie propre, alimentée par la pluie et la neige, elle présente aussi plusieurs inconvénients.

Les grands barrages peuvent perturber les écosystèmes fluviaux et les communautés environnantes, nuir à la faune et déplacer les habitants. La production hydroélectrique est vulnérable à l'accumulation de limon, qui peut compromettre la capacité de production et endommager les équipements. La sécheresse peut également causer des problèmes. Dans l'ouest des États-Unis, les émissions de dioxide de carbone sur une période de 15 ans ont été supérieures de 100 mégatonnes à ce qu'elles auraient normalement dû être, selon une étude de 2018, car les services publiques se sont tournés vers le charbon et le gaz pour remplacer l'hydroélectricité perdue à cause de la sécheresse. Même l'hydroélectricité à pleine capacité présente ses propres problèmes d'émissions, car la matière organique en décomposition dans les réservoirs libère du méthane.

Les barrages ne sont pas le seul moyen d'utiliser l'eau comme source d'énergie. Les projets d'énergie marémotrice et houlomotrice dans le monde visent à capter les rythmes naturels des océans. Les projets d'énergie marine génèrent actuellement une puissance estimée à 500 mégawatts, soit moins d'un pour cent de toutes les énergies renouvelables, mais le potentiel est bien plus important. Des programmes comme le Scotland's Saltire Prize ont encouragé l'innovation dans ce domaine.

Flanquée d’éoliennes, cette digue protège des terres agricoles situées en quasi-totalité sous le niveau de la mer. Sans les digues et un pompage permanent, plus d’un quart du pays redeviendrait des marais ou serait englouti par la mer.

PHOTOGRAPHIE DE © George Steinmetz

L’ÉOLIEN : L'exploitation du vent comme source d'énergie a commencé il y a plus de 7 000 ans. Aujourd'hui, les éoliennes générant de l'électricité prolifèrent dans le monde entier, et la Chine, les États-Unis et l'Allemagne sont les principaux producteurs d'énergie éolienne. Entre 2001 et 2017, la capacité éolienne cumulée dans le monde a été multipliée par plus de 22, passant de 23 900 mw à plus de 539 000 mégawatts.

Certaines personnes peuvent s'opposer à l'apparence des éoliennes à l'horizon et à leur bruit, mais l'énergie éolienne, dont les prix sont en baisse, s'avère une ressource trop précieuse pour être niée. Alors que la plupart de l'énergie éolienne provient d'éoliennes terrestres, des projets offshore apparaissent également, principalement au Royaume-Uni et en Allemagne. Le premier parc éolien offshore américain a ouvert ses portes en 2016 à Rhode Island, et d'autres projets offshore prennent de l'ampleur. Un autre problème des éoliennes est qu'elles représentent un danger pour les oiseaux et les chauves-souris, tuant des centaines de milliers d'entre eux chaque année, pas autant que les collisions avec les vitres et d'autres menaces comme la perte d'habitat et les espèces envahissantes, mais suffisamment pour que les ingénieurs travaillent sur des solutions pour les rendre plus sûres pour la faune volante.

 

LE SOLAIRE : Des toits des maisons aux fermes à grande échelle, l'énergie solaire est en train de remodeler les marchés de l'énergie dans le monde entier. Au cours de la décennie 2007-2017, la capacité énergétique totale installée dans le monde à partir de panneaux photovoltaïques a augmenté de 4 300 pour cent.

Outre les panneaux solaires, qui convertissent la lumière du soleil en électricité, les centrales solaires à concentration (CSP) utilisent des miroirs pour concentrer la chaleur du soleil et en tirer de l'énergie thermique. La Chine, le Japon et les États-Unis mènent la transformation solaire, mais le solaire a encore un long chemin à parcourir, ne représentant qu'environ deux pourcents de l'électricité totale produite aux États-Unis en 2017. L'énergie solaire thermique est également utilisée dans le monde entier pour la production d'eau chaude, le chauffage et le refroidissement.

LA BIOMASSE : L'énergie de la biomasse comprend les biocarburants tels que l'éthanol et le biodiesel, le bois et les déchets de bois, le biogaz provenant des décharges et les déchets solides municipaux. Comme l'énergie solaire, la biomasse est une source d'énergie flexible, capable d'alimenter les véhicules, de chauffer les bâtiments et de produire de l'électricité. Mais la biomasse peut soulever des questions épineuses.

Les détracteurs de l'éthanol à base de maïs, par exemple, affirment qu'il entre en concurrence avec le marché alimentaire du maïs et qu'il soutient les mêmes pratiques agricoles néfastes qui ont entraîné la prolifération d'algues toxiques et d'autres risques environnementaux. De même, des débats ont émergé sur la question de savoir si c'est une bonne idée d'expédier des granulés de bois des forêts américaines vers l'Europe afin qu'ils puissent être brûlés pour l'électricité. Pendant ce temps, les scientifiques et les entreprises travaillent sur des moyens de convertir plus efficacement les tiges de maïs, les boues d'épuration et d'autres sources de biomasse en énergie, dans le but d'extraire de la valeur de matériaux qui seraient autrement gaspillés.

 

LA GÉOTHERMIE : Utilisée depuis des milliers d'années dans certains pays pour la cuisine et le chauffage, l'énergie géothermique provient de la chaleur interne de la Terre.  À grande échelle, des réservoirs souterrains de vapeur et d'eau chaude peuvent être exploités à travers des puits pouvant aller jusqu'à un kilomètre et demi de profondeur pour produire de l'électricité. À plus petite échelle, certains bâtiments sont équipés de pompes à chaleur géothermiques qui utilisent des différences de température à plusieurs pieds sous terre pour le chauffage et le refroidissement. Contrairement à l'énergie solaire et éolienne, l'énergie géothermique est toujours disponible, mais elle a des effets secondaires qui doivent être gérés, comme l'odeur d'œuf pourri qui peut accompagner le sulfure d'hydrogène qu'elle libère.

 

COMMENT STIMULER LES ÉNERGIES RENOUVELABLES

Les villes, les États et les gouvernements fédéraux du monde entier mettent en place des politiques visant à accroître les énergies renouvelables. Au moins 29 États américains ont établi des normes en matière de portefeuille d'énergies renouvelables, c'est-à-dire des politiques qui imposent un certain pourcentage d'énergie provenant de sources renouvelables. Plus de 100 villes dans le monde se targuent aujourd'hui d'avoir au moins 70 % d'énergie renouvelable, et d'autres encore s'engagent à atteindre 100 %. Parmi les autres politiques susceptibles d'encourager la croissance des énergies renouvelables figurent la tarification du carbone, les normes d'économie de carburant et les normes d'efficacité des bâtiments. Les entreprises font également la différence, en achetant des quantités record d'énergie renouvelable en 2018.

Vous vous demandez si votre État pourrait un jour être alimenté à 100 % par des énergies renouvelables ? Peu importe où vous vivez, le scientifique Mark Jacobson pense que c'est possible. Cette vision est exposée ici, et si son analyse n'est pas exempte de critiques, elle met en évidence une réalité avec laquelle le monde doit désormais compter. Même sans changement climatique, les combustibles fossiles sont une ressource limitée, et si nous voulons que notre bail sur la planète soit renouvelé, notre énergie devra être renouvelable.

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.

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