La place des énergies renouvelables dans la production d’électricité

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Les énergies solaires passives

C’est l’utilisation directe de la lumière pour le chauffage. Cette énergie solaire passive a depuis longtemps été utilisée comme source d’énergie utilisée dans l’architecture. En effet, la façon la plus simple est de situer d’un bâtiment du côté du sud pour que le soleil puisse y briller et réchauffer le bâtiment. Les fenêtres qui font face au nord ne fait ne font que laisser sortir la chaleur du bâtiment : ils ne laissent pas à la chaleur d’y pénétrer la maison.

Les énergies mécaniques

Les énergies hydrauliques

L’énergie hydroélectrique ou l’hydroélectricité est une forme d’énergie obtenue par le mouvement de l’eau dans toutes ses formes : chute, court d’eau, courant marin, vagues. L’hydroélectricité est belle et bien une énergie renouvelable car elle est issue du cycle de l’eau continuellement reproduit grâce au rayonnement solaire.
Historiquement, La première énergie hydroélectrique est obtenue par l’utilisation d’un moulin à eau mais c’est à partir de la fin de XIX siècle que la première turbine fait son apparition grâce à Benoist de Fourneyron (1802-1867), cette turbine est tourné à partir de la puissance des chutes d’eau qui entraine un générateur électrique et puis qui engendre des électricités. Ce principe de l’énergie hydroélectrique peut se simplifier comme suit : les courants d’eau produisent une « énergie cinétique » qui est transformé en énergie mécanique par une turbine et cette énergie mécanique est transformée en énergie électrique par un alternateur. Les moyens les plus utilisés pour obtenir cette énergie cinétique sont soit par l’intermédiaire d’un grand centrale hydraulique c’est-à-dire qu’il faut installer un grand barrage à chute d’eau dans le volume d’eau stocké détermine le niveau d’énergie disponible.Soit par les petites centrales hydrauliques par la mise en place d’une petite turbine au sein de l’écoulement d’une rivière ou en transportant de l’eau avec des tuyaux jusqu’au turbine afin de produire de l’électricité .Donc, cela ne nécessite pas essentiellement la construction d’un barrage.
Ces deux types de centrale hydraulique se différencient selon leur dimension et leur potentielle. Pour la petite centrale hydraulique (PCH) c’est une installation de petites puissances dans on distingue, la pico-centrale : inférieur à 20 kW, la microcentrale : de 20 à 5OO KW, la mini-centrale : de 500 KW à 2 MW et t la petite centrale de 2 à 10 MW. Tandis que les grandes centrales hydrauliques (GCH) concernent les installations allons au-delà d’une puissance de 10 MW.
Parmi la bioénergie, l’hydroélectricité est la seule à être exploitée à grande échelle et cela dans tous les pays du monde. En effet en 2006, l’hydroélectricité représente 3137,3 TWh6 de la production mondiale d’électricité soit 89 % et seulement 11% pour les autres.

Les énergies éoliennes

L’énergie est également issue du vent produit continuellement sous l’action du rayonnement solaire. Il s’agit donc d’une bioénergie. Pendant l’antiquité l’énergie éolienne a été uniquement utilisée que pour la propulsion des bateaux. Puis elle a été utilisée afin de pomper l’eau et pour moudre le grain et cela à travers des moulins à vent équipés de pales en forme de voile. Mais c’est fut au Etats-Unis en 1887 qu’un certain Charles F. Brush (1849-1929) construit la toute première éoliennes qui produit de l’électricité. A ce moment-là cette éolienne n’a qu’une puissance de 12KW. Aujourd’hui, c’est la source d’énergie renouvelable qui connait la plus grande croissance dans le monde.
L’éolienne est conditionnée par le mouvement de vent. Donc pour avoir un rendement optimal, il faut que la vitesse de vent soit entre 50 Km/h et 90 Km/h. au-delà de cet intervalle les éoliennes ne peuvent plus tourner car cela endommagerait trop vite les mécanismes. Pour fonctionner normalement elle a besoin d’une vitesse de vent inférieur à 10 Km/h.
Sa fonctionnement est très simple, d’abord le vent fait tourner les pales de l’éoliennes qui elles même font tourner les générateur appelé aérogénérateur. Ensuite, l’énergie mécanique obtenue sera transformé par ce générateur en énergie électrique. Et enfin, cette électricité produite va être dirigée vers un réseau électrique ou des batteries de stockage.
Elle peut installer sur la terre, on l’appelle « éolien onshore » ou sur la mer, dans ce cas on l’appelle « éolien offshore ».

La géothermie

Le mot vient du grec « geo » qui signifie terre et « thermos » qui désigne la chaleur. Par conséquent la géothermie est l’exploitation de la chaleur de la terre ou plus précisément la chaleur stockée dans le sous-sol. Les fluides qui se trouve dans les profondeurs de la terre sont exploitées en vue de créer des énergies thermique qui à son tour convertit en énergie électrique.
Elle est aussi dans la famille des énergies renouvelables car elle est perpétuellement réapprovisionner par la radioactivité des roches et la proximité de magma en dessous de la croute terrestre. Elle est donc inépuisable car elle dépend de la chaleur de la terre et du rayonnement solaire.
On classe toujours trois familles de géothermie, citons : la géothermie peu profonde à basse température, la géothermie profonde à haute température et enfin la géothermie très profonde à très haute températures.
 La géothermie peu profonde à basse température ou encore géothermie à très basse énergie L’utilisation des pompes à chaleur alimenté par la chaleur qui se trouve dans les croutes terrestres peuvent satisfaire les besoins en chauffage et de climatisation. La pompe à chaleur a besoin de l’utilisation de l’eau avec un glycol ou encore un fluide frigorigène. Mais l’utilisation de ce fluide frigorigène nécessite en générale 30 mètres de profondeur au-dessous du sol. Mais pour avoir de l’eau en glycol la profondeur doit être plus profonde c’est environ 80 à 120 mètres de profondeur. A ce stade la température est comprise entre 10°C et 30°C.
 La géothermie profonde à haute température ou géothermie à basse énergie.
Pour avoir de la géothermie profonde à haute température, il faut des forages plus profonds pour avoir de l’eau plus chaude. Le degré de l’eau désiré dépend donc de la profondeur qui est entre 1500 et 2500 mètres et évidement de la disponibilité de la ressource géothermique du site. La température de l’eau est environ 30°C à 100°C.
 La géothermie très profonde à très haute température ou géothermie à haute énergie.
Comme nous l’avons dit ci haut plus la profondeur dans la croute terrestre augmente, plus la température est élevée. Mais souvent la température dépend aussi de la région du globe considérée. Tout à fait, dans les régions sédimentaires la température est seulement de 3°C par 100 mètres alors qu’elle atteint jusqu’à 1000°C par mètres dans la région volcanique. L’énergie géothermique très profonde nécessite une profondeur d’environ 1500 mètre et la température doit être au-dessus de 150°C.

La biomasse ou énergie verte

La biomasse est le produit de la photosynthèse des végétaux. Grace à cette réaction photochimique les stocks d’énergie solaire et transformer en énergie chimique.
La biomasse en termes d’énergie désigne l’ensemble de la matière organique d’origine végétale, animale ou fongique pouvant devenir source d’énergie par combustion, après méthanisation ou après de nouvelles transformations chimiques. Elle peut être classée en 3 groupes:
 Le bois énergie.
L’énergie chimique du bois est libérée par combustion sous forme de chaleur et peut être utilisée directement pour le chauffage ou transformer en électricité.
En général, on ne coupe bas les bois, il suffit de récolter les déchets de bois provenant de la forêt ou des industries de bois afin de les brulées pour se chauffer ou pour générer de l’électricité. Pourtant cela peut amener à une déforestation massive ou à une surexploitation des forêts si c’est n’est pas bien contrôler.
 Le biogaz.
« Le Biogaz ou encore bio méthanisation est le résultat de la fermentation anaérobie (sans oxygène en milieu concentré) de matières organique »7. Il peut être utilisée comme alimentation d’un moteur afin d’obtenir de l’électricité ou tout simplement de l’utilisé pour avoir de la vapeur. Cette bioénergie est essentiellement issue du méthane et puisque le méthane est un gaz qui est très dangereux pour l’environnement sa captation avant qu’il échappe de l’atmosphère permet de minimiser les émissions de gaz à effet de serre.
 Les Agro carburants ou biocarburants.
Les Agro carburants sont des carburants produits à partir des matériaux organiques non fossiles, provenant de la biomasse et qui viennent en complément ou en substitution de combustibles fossiles. Il existe actuellement deux filières principales :
– La filière « huile et dérivés », comme l’huile végétale carburant ou le biodiesel ;
– La filière « alcool » comme le bioéthanol, à partir de sucres, d’amidon, de cellulose ou de lignine hydrolysées.

Les avantages et les inconvenants des énergies renouvelables

Bien que les EnR se présentent comme alternative aux énergies fossiles dans la production d’électricité, elles ont comme même plusieurs avantages et certains inconvénients qu’il faut prendre en compte.

Les avantages des sources renouvelables

Plusieurs avantages découlent de l’utilisation des sources renouvelables mais parmi eux on peut citer qu’elles permettent une électrification des zones isolées ou rurales mais surtout qu’elles permettent une indépendance énergétique. D’autres avantages sont aussi liés à chaque type d’énergie renouvelable mais les détails sont présentés à l’annexe.

Pour l’électrification des zones isolées ou rurales

Le taux d’accès à l’électrification des zones rurales sont encore très faible surtout dans les pays en développement. La faible densité et la dispersion de la population dans des zones isolées deviennent une entrave majeure car elles empêchent le développement des infrastructures d’électricité trop onéreux. Les grandeurs du réseau sont aussi un problème à surmonter. Dans ce cas le recours à l’électrification par les énergies renouvelables devient très bénéfique car elles ne nécessitent pas de raccordement au réseau de distribution c’est-à-dire qu’elles permettent d’accorder un réseau électrique à des zones isolés sans dépendre du réseau électrique national.

Indépendance énergétique

Un pays est indépendant énergétiquement lorsqu’il est peut satisfaire à lui tout seul la demande d’énergie dans sa territoire. Cette indépendance énergétique n’est pas atteinte si on ne fait pas recours à des énergies renouvelables surtout pour les pays importateurs de pétrole. L’instabilité des prix du pétrole engendre souvent une augmentation du coût de l’énergie.
C’est pourquoi, bon nombre de pays se sont mis au défi d’atteindre leur indépendance énergétique ou du moins de diminuer leur importation d’énergie fossile. Et pour réaliser ce projet, les énergies renouvelables sont une optique incontournable.

Les inconvénients des énergies renouvelables

L’utilisation des sources renouvelables présente plusieurs privilèges d’ordre économique et social. De plus, on peut espérer que d’ici 10 à 20 ans ces énergies permettent de satisfaire la demande d’énergie mondiale. Pourtant, elles représentent aussi des contraintes environnementales mais surtout économiques. Voyons maintenant ces contraintes selon le type d’énergie renouvelable :

Le Solaire

Une des grandes faiblesses de l’énergie solaire est qu’elle n’est disponible que le jour. Donc, durant la nuit, ils nécessitent des moyens de stockage proportionnels à l’énergie produite, ce qui, dans le cas des grandes installations comme les centrales solaires nécessitent des investissements en plus. En effet, sa production est irrégulière qui dépend de la saison et non en fonction des besoins énergétiques des consommateurs. De même la puissance souhaitée est en fonction du nombre de panneaux. On générale la durée de fabrication des panneaux solaire est limité de 20 à 30 ans. Les cellules photovoltaïques ont aussi des rendements assez faible d’environ 10 à 20% cela signifie que seulement 10 à 20% du rayonnement solaire capté par les panneaux sont convertis en énergie.

Le Concept de « Transition énergétique »

Comme nous avons montré ci-dessus, la production d’électricité d’aujourd’hui est basée sur les énergies fossiles et vue leur prix qui ne cessent de s’augmenter et leur réserves qui ne cessent de tomber et surtout vue leur effet néfaste sur l’environnement, il faut trouver une solution rapide afin de remplacer ou d’au moins diminuer l’utilisation de ces énergies fossiles d’où l’intérêt d’une « transition énergétique ».
La transition énergétique se résulte par le passage du système énergétique actuel qui dépend des énergies fossiles vers un bouquet énergétique basé principalement sur des énergies renouvelables. Elle a donc pour ambition de progresser vers un système de production énergétique moins centralisé c’est-à-dire de plus en plus indépendant des ressources non renouvelables mais aussi de diminuer progressivement la consommation d’énergie non renouvelable d’aujourd’hui. Autrement dit, la transition énergétique est une évolution caractérisée par l’abandon des énergies dites carbonées (pétrole, gaz naturel, charbon) ou très technologiques et centralisées (nucléaire) au profit des énergies propres, sûres et décentralisées comme le solaire, l’éolien, l’hydroélectricité, la géothermie ou encore la biomasse.
Mais comme toute chose, l’application de ce concept présente aussi des avantages et des inconvénients

Avantages et inconvénients de la transition énergétique

La transition énergétique a pour avantage de conduire vers une indépendance énergétique et de diminuer l’importation des énergies non renouvelable comme le pétrole en favorisant l’application des énergies renouvelables donc grâce cette transition énergétique l’application il n’y a plus des risques de pénuries d’énergie, voire à une crise énergétique, comme les deux chocs pétroliers en 1973 et 1979, grâce à des sources d’énergie pratiquement illimitées.
Les inconvénients de la transition énergétique sont reliés aux inconvénients des sources renouvelables. Car si production d’énergie éolienne, solaire mais même l’hydraulique, dépendent du climat, les centrales issues de ces énergies renouvelables est donc moins performantes que celle des centrales conventionnelles. Donc, pour couvrir les besoins, il faudrait diversifier les types de centrale, assurer une large répartition géographique des installations et perfectionner les techniques de stockage. De ce faite, la transition énergétique requiert des fonds d’investissement colossaux mais aussi une politique énergétique précise et continue du fait que les travaux de construction des centrales pour approvisionner tout un pays, peuvent dépasser un mandat présidentiel.

La transition énergétique dans le monde

Dans cette sous-section nous allons voire le cas des pays Européens plus précisément l’Allemagne et l’Espagne.

La transition énergétique Allemande

L’Allemagne a commencé à changer sa politique énergétique après l’accident nucléaire de Fukushima. Ils ont adopté une politique de transition énergétique en abandonnant la nucléaire et les combustibles fossiles au profit des énergies renouvelables surtout le solaire et l’éolienne. Face à ce renouvellement, l’Allemagne a aujourd’hui une production d’électricité d’origine renouvelable dépassant ceux des énergies nucléaires.
Toute à fait, la part de l’électricité renouvelable en Allemagne est passée de 6% à 25%11 au cours des 10 dernières années. Les énergies solaires et éoliennes couvrent aujourd’hui presque la moitié de la demande en électricité du pays.

La transition énergétique en Espagne

En Espagne les ressources fossiles sont moins abondante, en particulier l’hydrocarbure liquides et gazeux. Mais heureusement, les conditions climatiques à l’utilisation des énergies renouvelables y sont très favorables. De ce fait, voulant surmonter son handicap et valoriser ses ressources d’énergies primaires, l’Espagne a aussi entrepris d’effectuer sa transition énergétique.
Durant l’année 2013. Selon les chiffres du Gestionnaire du Réseau de Transport d’Electricité (RTE), l’énergie éolienne a fourni 21,1 % de la production d’électricité devant le nucléaire qui lui est de 20%. Pendant cette même période, les énergies renouvelables ont fourni 42,2% de la demande soit 10,5% de plus que l’année précédente. Le photovoltaïque a contribué à hauteur de 3,1%. Mais le poids élevé des énergies vertes s’explique par la bonne performance de l’hydraulique avec 14,4% de la production.

Table des matières

Partie I : Etudes théoriques des énergies renouvelables
Chapitre 1: Notions générales sur les énergies renouvelables
Section 1 : Les 5 grandes familles des énergies renouvelables
Section 2 : Les avantages et les inconvénients des énergies renouvelables
Chapitre 2 : La place des énergies renouvelables dans la production d’électricité
Section 1 : La dépendance à l’énergie fossile
Section 2 : Le concept de transition énergétique
Section 3 : La production et la consommation mondiale d’électricité
Partie II : Madagascar face aux problèmes d’approvisionnements en énergie électrique
Chapitre 1 : Situation de l’énergie à Madagascar
Section 1 : Les principales sources d’énergies à Madagascar
Section 2 : Le marché des énergies à Madagascar
Chapitre 2 : Les impacts des énergies renouvelables dans la production d’électricité à Madagascar
Section 1 : La situation des énergies renouvelables à Madagascar
Section 2 : Les avantages et les contraintes de l’exploitation des énergies renouvelables sur l’électrification
Section 3 : Les possibilités d’action
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE

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