Quelles sont les énergies de demain ?

Thomas Gilbert - Mis à jour le 07/04/2022
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Le gaz russe, débat sur le nucléaire, réchauffement climatique… Quelles alternatives avons-nous ? Les énergies de demain sont au cœur de tous les débats. Tu te poses certainement la question, quelles seront les énergies du futur ? Nucléaire, renouvelable, est-ce de la science-fiction ?

Dans cet article, on t’éclaire sur les nouvelles énergies. On te présentera les énergies renouvelables à la mode et les plus prometteuses ! 😎

Prêt ? C’est parti ! 👊

Quelles sont les énergies renouvelables actuellement en place ♻️

Lumière, chauffage, transport, carburant… aujourd’hui on ne compte plus nos usages permis par l’énergie. L’électricité fait partie intégrante de notre quotidien, de notre confort. Avec le changement climatique, il devient urgent de revoir notre dépendance aux énergies fossiles polluantes pour s’orienter vers des sources dites “bas-carbone”, du moins c’est ce que recommande le dernier rapport du GIEC qui est plutôt alarmant…

Les énergies solaires 🌞

Un des premiers types d’énergie qui nous vient à l’esprit quand on parle d’énergie verte, c’est sans doute l’énergie solaire ! Depuis plusieurs années, on voit fleurir des panneaux solaires sur les toitures de nos maisons et des immeubles. Quand on parle de solaire, il faut bien différencier deux types d’application de cette énergie :

L’énergie photovoltaïque ⚡

C’est l’énergie électrique produite à partir de la lumière du soleil. Elle est créée à partir de panneaux photovoltaïques en silicium, un semi-conducteur qui, une fois exposé à la lumière, permet d’émettre un courant électrique !

L’énergie thermique 🔥

C’est l’énergie qui permet de produire de la chaleur à partir des rayons du soleil. Les panneaux thermiques sont conçus pour absorber les rayons du soleil pour chauffer un tube qui contient de l’eau. C’est une énergie qui permet de faire de l’eau chaude sanitaire dans une habitation, ou d’alimenter un système de chauffage !

En France, que ce soit sur le territoire métropolitain ou dans les Département et Région d’Outre-Mer (DROM) l’énergie solaire s’est beaucoup développée depuis le début des années 2010. Selon les chiffres du ministère de la Transition écologique, en 2021, la production d’électricité s’élève à 14,3 TWh, ça représente 3% du total de la production française. Certes, ce n’est pas grand-chose en pourcentage, mais c’est de l’électricité gratuite ! 🌞

👉 Depuis qu’on sait l’exploiter, l’énergie solaire a bénéficié de réduction des coûts de fabrication des panneaux photovoltaïques. Ils sont plus abordables, mais l’énergie solaire dépend surtout de la météo : en hiver les journées sont moins ensoleillées et durent moins longtemps, la production est alors moins élevée qu’en été et donc peu rentable.

La baisse des prix liée à la fabrication des panneaux solaires a permis à des régions isolées comme les DROM de développer l’autoconsommation photovoltaïque. Aujourd’hui, l’autoconsommation photovoltaïque en France s’élève à 116 GWh, de quoi fournir 20.000 foyers !

Le savais-tu ? 💡

L’autoconsommation correspond à la consommation directe de l’énergie produite par des particuliers sans passer par le réseau électrique national !

Dans les régions reculées qui n’ont pas accès aux réseaux électriques, plutôt que d’utiliser des générateurs dont l’essence polluante coûte cher en importation, les panneaux solaires sont à la fois une solution écologique, économique et durable !

L’énergie éolienne 🌬️

L’énergie éolienne est une source d’énergie écologique et non-émettrice de CO2 puisqu’elle ne dépend que du vent. Le mouvement du vent permet de fabriquer de l’électricité grâce aux éoliennes. Ce sont les héritières d’une technologie qui date du Moyen Âge, elles fonctionnent avec le même principe que les moulins à vent !

Elles sont équipées d’une hélice qui tourne lorsque les pales entrent en contact avec le vent. La différence, c’est qu’au lieu de faire tourner un moulin pour moudre du grain et produire de la farine, l’éolienne est équipée d’un alternateur qui génère de l’électricité lorsqu’il est en mouvement !

Le savais-tu ? 💡

Lorsque le soleil chauffe la surface de la Terre, la température est répartie de manière inégale. L’alternance du jour et de la nuit ainsi que la forme de la terre produisent donc des zones de températures et de pression atmosphérique différentes. C’est cette différence de pression et la rencontre entre l’air chaud et l’air froid qui provoque des mouvements d’air qu’on appelle le vent !

👉 En août 2015, l’Assemblée nationale a adopté la loi sur la transition énergétique pour la croissance verte. Cette loi fixe l’objectif d’atteindre 32 % d’énergies renouvelables dans la production totale d’électricité française à l’horizon 2030. Pour te donner un peu de perspective, fin 2021, on évaluait la part des énergies renouvelables à 26,6% ! On a presque atteint l’objectif fixé par l’Europe qui est de 27% pour les pays membres.

Les énergies renouvelables ont participé à hauteur de 26,6 % à la couverture de la consommation d’électricité de France métropolitaine au cours du troisième trimestre 2021

Communiqué de Presse du Syndicat des Énergies Renouvelables (SER)

Même si on arrive à augmenter la part des énergies renouvelables en France, la succession de plusieurs crises a fait grimper les coûts d’installation, ce qui ralentit beaucoup le développement de l’énergie éolienne sur le territoire, elle ne représente que 3% de la production électrique totale en France.

En plus de cela, les éoliennes font régulièrement l’objet de polémiques. Beaucoup de personnes s’opposent à leur installation que ce soit sur terre ou en mer. On leur reproche de détruire les paysages et de générer énormément de nuisances sonores chez les personnes qui vivent à proximité. 😵

🚨 Depuis juin 2021, les maires et les préfets ont le pouvoir de s’opposer à l’installation d’une éolienne sur leur territoire grâce à un droit de veto. Le développement de l’éolien sera d’autant plus compliqué dans les prochaines années… 

Concernant l’éolien en mer, si on prend en compte la globalité des territoires maritimes sous la juridiction de la France, on arrive à presque 11 millions de km² ! En terme d’échelle, c’est 30 fois la distance qui nous sépare de la lune, c’est énorme ! 😱

La différence avec les éoliennes en mer, c’est qu’elles sont posées sur le fond marin ou alors qu’elles sont flottantes. C’est donc une technologie plus coûteuse que celle qu’on voit sur terre. Leur avantage est qu’elles bénéficient d’un vent beaucoup plus fréquent et plus fort, elles ont en conséquence un meilleur rendement !

👉 De ce fait, elles sont conçues beaucoup plus grandes, et il n’y a pas de voisinage pour se plaindre du bruit, sauf si on prend en compte les perturbations que ça engendre pour la faune marine. 😕

L’énergie hydraulique 🌊

Dans le mix énergétique français d’aujourd’hui, 13% de l’électricité est générée avec des barrages grâce à l’énergie cinétique de l’eau !

L’hydroélectricité, c’est la 2ème source de production d’électricité et la 1ère parmi les énergies renouvelables du pays ! En 2022, on compte un peu plus de 2 300 installations réparties sur le territoire français.

Ces barrages sont tous de tailles et de puissances différentes qui varient selon leur emplacement. Le principe est simple, on retient un cours d’eau en formant un bassin et on laisse s’écouler l’eau avec une forte pression sur une turbine. Lorsqu’elle tourne, la turbine entraîne avec elle un alternateur qui produit de l’électricité. C’est le même principe qu’un alternateur sur une roue de vélo qui allume une lumière lorsque la roue tourne ! 

Le savais-tu ? 💡

Les barrages ne sont pas tout roses ! Leur fonctionnement nécessite un lac “de retenue” à l’origine de la pression de l’eau. Pour ce faire, il faut inonder toute la zone en amont du barrage, parfois il peut y avoir des habitations ou des terres agricoles qui ne seront plus exploitables.

Le flux continu des rivières permet le transport de minéraux et d’éléments organiques qui rendent les terres fertiles et permettent d’avoir des eaux de bonne qualité. Les barrages empêchent cet écoulement naturel. Cela provoque un déséquilibre de l’écosystème en favorisant la prolifération des algues et l’accumulation de métaux lourds comme le mercure qui peuvent contaminer l’eau retenue et la rendre inutilisable.

Le biogaz 🐄

Ce qu’on appelle le biogaz est constitué essentiellement de méthane, un gaz à effet de serre plus important que le dioxyde de Carbone, le fameux CO2. Lors de sa combustion, le méthane produit justement du CO2, mais dont l’effet de serre est moins important.

On mesure l’impact de l’effet de serre d’un gaz avec une unité appelée PRG, le Potentiel de Réchauffement Global qu’on mesure sur un siècle. Aujourd’hui, les scientifiques s’accordent pour dire que le méthane à un PRG 23 fois supérieur au CO2. Alors quel est l’intérêt pour le réchauffement climatique si ça émet du CO2 dans tous les cas ?  

💡 Le biogaz fonctionne à l’inverse du gaz naturel ou « gaz fossile » qui lui est directement extrait dans la nature sans qu’on absorbe de CO2 avant de l’utiliser. En résumé, le biogaz, réutilise le carbone tandis que les énergies fossiles en produisent.

Quand on utilise du biogaz, on n’augmente pas l’effet de serre si la quantité de CO2 produite  par la combustion a été absorbée au préalable par les végétaux qu’on utilise pour faire ce biogaz. C’est ce qu’on appelle le « cycle court du carbone » !

Le principe fonctionne sur un cycle. Pour produire du biogaz, on utilise des végétaux en fin de vie qu’on fait fermenter, c’est la méthanisation. Au cours de leur vie, ils font de la photosynthèse, c’est-à-dire qu’ils produisent de l’oxygène à partir de la lumière du soleil et en absorbant du CO2.

Les grands groupes agro-alimentaires se frottent les mains à l’idée de pouvoir valoriser leurs déchets à un niveau industriel, le souci, c’est que le digestat (les matières organiques qui restent après la méthanisation) est réutilisé comme un engrais dans les exploitations agricoles à la place des pesticides.

D’après le journal écologique Reporterre, les fermes en agriculture biologique refusent d’utiliser ce digestat, parce que la matière organique qu’elle contient provient d’élevages intensifs et concentre des pesticides et antibiotiques qui pourraient contaminer les sols, les nappes phréatiques ainsi que les produits agricoles. Pas top… 

Les énergies renouvelables du futur ? 🛸

L’hydrogène, une révolution ? 🌍

Quand on parle d’hydrogène, on pense aux énergies de demain, mais l’hydrogène est déjà utilisé dans notre industrie ! Il permet de fabriquer de l’ammoniac pour les engrais et les explosifs, on l’utilise aussi pour raffiner le pétrole et dans la sidérurgie pour transformer le minerai de fer en acier. Son utilisation ne pollue pas, mais sa production émet pas mal de CO2 !

Aujourd’hui, l’industrie produit de l’hydrogène avec des énergies fossiles. En 2019, l’hydrogène était responsable de 2% des émissions de gaz à effet de serre dans le monde, soit l’équivalent des émissions de la Grande-Bretagne sur un an ! C’est peu à l’échelle de la planète, mais on est encore loin d’atteindre les 0% !

👉 Avant de l’utiliser, il faut donc d’abord réussir à le produire en grande quantité sans émission de CO2 ! Il existe déjà une solution qui fonctionne : l’électrolyse  !

C’est un procédé chimique qui consiste à envoyer un courant électrique dans un ‘électrolyseur’, une sorte de pile qu’on plonge dans l’eau. Les molécules d’eau H2O sont composées de deux atomes d’Hydrogène et d’un atome d’Oxygène, le courant électrique permet de les séparer, on obtient alors du Dihydrogène, (H₂ ) et le processus rejette un atome d’Oxygène (O₂). C’est pas mal comme déchet l’oxygène non ? 😇

Tu l’auras sans doute compris, pour produire de l’hydrogène vert, il faut pouvoir alimenter l’électrolyse avec une électricité verte, si elle est issue d’une centrale à charbon hyper polluante ça n’a aucun intérêt ! C’est un gros effort qu’on va devoir fournir puisque pour le moment, la production d’hydrogène vert ne représente que 1% de la production mondiale.

À lire aussi

Si les enjeux climatiques sont importants pour toi, on te recommande notre article sur les formations vertes et les métiers d’avenir qui te permette d’agir pour l’environnement ! 🌳

Un moyen de stocker l’énergie 🔋

Avec l’hydrogène, on a eu l’idée de stocker l’électricité sous forme de gaz quand elle est produite en excès. Par exemple, avec des panneaux solaires en été, on a tendance à produire plus d’énergie que nécessaire, des batteries classiques ne peuvent pas stocker l’électricité en surplus sur le long terme.

👉 En convertissant l’énergie solaire sous forme d’hydrogène, on résout le problème ! On peut la conserver plus facilement et plus longtemps pour la réutiliser plus tard, comme en hiver ou le soleil est moins présent et où les journées sont plus courtes, c’est une méthode qui porte le nom de « Power to Gaz » !

Pour en apprendre plus sur les dessous de l’Hydrogène et les enjeux autour de sa production décarbonée, on te recommande un épisode du podcast “Le feu au lac” fait par Ouest France qui traite du sujet :

L’énergie nucléaire, la solution ? 🧐

À l’échelle de son territoire, la France dispose de peu de ressources énergétiques fossiles comme le gaz, le pétrole ou le charbon. En raison de l’augmentation des prix après le célèbre choc pétrolier des années 70, la France a choisi de se tourner vers l’énergie nucléaire pour assurer son approvisionnement en électricité et d’être moins dépendante des importations.

À l’heure actuelle, la France compte 18 centrales en activité pour un total de 56 réacteurs nucléaires. Grâce au développement de l’énergie nucléaire depuis 1945, aujourd’hui la France peut générer jusqu’à 71% de son électricité annuelle.  

La radioactivité et ses applications ont été découvertes par des scientifiques français, mais sous l’occupation de la Seconde Guerre mondiale, les recherches ont été déplacées en Angleterre et aux États-Unis où sont nés les premiers réacteurs et la bombe atomique.

👉 Grâce à cette capacité de production, la France génère plus d’énergie qu’elle n’en consomme, ce qui permet de l’exporter à nos voisins européens et nous classe premier exportateur en Europe !

Le savais-tu ? 💡

Un réacteur de troisième génération, dit « EPR » (European pressurized Reactor), est en construction à Flamanville dans la Manche. Il permettra d’obtenir un niveau de sécurité plus élevé et un rendement de production électrique supérieur à tous les réacteurs. Son lancement était programmé pour 2012, mais en raison de problèmes techniques et de sécurité, on a repoussé la date en 2023.

👉 L’énergie nucléaire provient de la chaleur émise par des matériaux radioactifs. On peut ainsi transformer de l’eau en vapeur pour faire tourner une turbine qui génère de l’électricité. L’avantage, c’est que le nucléaire ne rejette pas de CO2, c’est pour ça qu’on dit que c’est une énergie propre.

En revanche, l’exploitation de l’énergie nucléaire produit des déchets radioactifs. Quand les combustibles sont en fin de vie, on ne peut pas simplement les jeter à la poubelle puisqu’ils sont dangereux pour l’homme et l’environnement. 😕

Le savais-tu ? 💡

Dans la nature, on trouve toutes sortes d’atomes. Certains ne changent pas, ils sont stables. À l’inverse, d’autres sont instables. Ils possèdent trop d’énergie, ce qui les oblige à se désintégrer en devenant d’autres atomes. Cette transformation libère de l’énergie sous la forme de rayons invisibles à l’œil nu. C’est la radioactivité !

En raison de leur nature, on a choisi d’enfouir sous terre les déchets radioactifs pour les maintenir à l’écart de la population. Un des problèmes réside donc autour de la gestion des déchets, puisque pour la plupart, ils resteront radioactifs pendant des milliers d’années ! Oui, oui, des milliers !

L’autre problème est lié au danger constant qui plane autour de son exploitation ! Après les accidents des centrales de Tchernobyl en 1986 et de Fukushima en 2011.

Beaucoup de personnes sont opposées à l’énergie nucléaire, les centrales sont des cibles stratégiques pour les potentiels ennemis de la France !

Aujourd’hui, la question nucléaire fait beaucoup débat. Grâce à elle, nous sommes capables d’être autonomes en énergie à 70%, mais la question des déchets et du danger inquiète la population. Il faut rajouter à ça le fait que nos centrales sont toutes âgées de plus de 40 ans, elle nécessite un entretien régulier pour garantir leur fonctionnement et notre sécurité.

La révolution du nucléaire : la fusion ⚛️

Une des possibles solutions pour remplacer l’énergie nucléaire actuelle, c’est la fusion ! Nos centrales actuelle fonctionnent sur le principe de la “fission de l’atome”, c’est le principe de casser un atome en deux pour émettre une grande quantité d’énergie et de chaleur. À l’inverse, la fusion nucléaire, c’est le fait de combiner deux atomes pour en former un nouveau, c’est “la fusion de l’atome” !

Pour faire cette réaction, on utilise des atomes légers, le deutérium et le tritium. Où est-ce qu’on les trouve ? Dans l’eau de mer ! Eh oui Jamy, pour opérer une fusion nucléaire, le carburant nécessaire, c’est de l’eau de mer, ça tombe bien parce qu’on en a un paquet ! 

L’autre avantage, c’est le niveau d’énergie généré par la fusion qui est estimé 4 fois supérieur à la fission ! En plus de ça, la réaction n’émet ni CO2, ni déchet radioactif, elle ne génère que de l’hélium, un gaz qu’on utilise aussi dans l’industrie. Jusqu’ici, c’est tout bénef ! Alors pourquoi on ne s’y met pas tout de suite ?

La fusion, comment ça marche ? 🤔

Le souci, c’est qu’on ne sait pas encore le faire. Du moins, on n’arrive pas à maintenir la réaction suffisamment longtemps pour que ça marche. Pour faire une fusion, il faut qu’on arrive à créer un plasma avec une température de plus de 100 millions de degrés, c’est un état de la matière qui n’est ni gazeux, ni liquide, ni solide. Le soleil par exemple, c’est du plasma et il brille grâce à la fusion !

Pour créer ce plasma, on génère un champ magnétique dans un aimant gigantesque alimenté en électricité, appelé « tokamak ». Le plasma permet aux atomes de voyager à très grande vitesse pour qu’ils entrent en collision et fusionnent. En principe il faut simplement arriver à maintenir un plasma suffisamment longtemps pour que la fusion s’opère et qu’on arrive à produire plus d’électricité qu’on en a utilisé pour créer le plasma, comme ça on a du courant à l’infini ou presque ! 😉

Si le projet ITER t’intéresse, on te recommande ce reportage du youtubeur Mr.Bidouille où il visite le chantier du projet et t’explique plus en détails sont fonctionnement !

Depuis plusieurs décennies, des groupes de scientifiques dans le monde entier travaillent sur la fusion. En France, dans les Bouches-du-Rhône, on héberge un projet international financé par l’Europe, la Chine, l’Inde, le Japon, la Corée, la Russie et les États-Unis.

Les chefs d’états après la signature du projet ITER en 2006| Wikipédia

Vue d’artiste du plasma contenu dans un Tokamak | wikipédia

Le bâtiment en construction en 2016 qui héberge le réacteur | Projet ITER

C’est le plus gros chantier jamais conçu par l’homme ! Le projet ITER (Réacteur thermonucléaire expérimental international) a pour objectif de construire le plus grand « tokamak » jamais conçu, une machine qui doit démontrer que la fusion peut être utilisée comme source d’énergie à grande échelle pour produire de l’électricité sans émettre de CO2.

Le projet a débuté en 1985 et doit commencer les premières expériences en 2025. ITER ne produira pas d’énergie pour le réseau électrique, il s’agit simplement d’un prototype qui, s’il fonctionne, sera reproduit pour intégrer le réseau. Cette nouvelle énergie permettrait de répondre aux enjeux climatiques autour de la réduction des émissions de CO2, mais les progrès de la recherche ne sont pas assez rapides pour rattraper le calendrier du réchauffement climatique qui s’accélère de jour en jour.

Ressource Bonus ✨

Voici une ressource très intéressante mise en place par RTE, le Réseau de Transport de l’Électricité, qui te permet de consulter en direct la production électrique en France en fonction du type d’énergie utilisé ! Tu peux ainsi constater l’évolution de la part des énergies renouvelables ou l’écrasante majorité du nucléaire dans le mix énergétique français ! 

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