Energia renovelabla
Leis energias renovelablas (var. energias renoveladeras) son de fònts d'energia que son renovalament naturau es pron rapid per que pòscan èsser consideradas coma inagotablas a l'escala de temps uman. Provènon de fenomèns naturaus ciclics ò constants liats au Soleu (energia solara, circulacion dei vents, cicle de l'aiga... etc.), a la Tèrra (geotermia... etc.) ò a de reaccions bioquimicas (fermentacion... etc.). De còps, de tecnologias nuclearas futuras (fusion termonucleara, reactor de neutrons rapids... etc.) son classadas entre leis energias renovelablas car permetrián de provesir a l'umanitat de fònts d'energia susceptiblas de durar au minimom plusors sègles.

La màger part deis energias renovelablas son conegudas dempuei la Preïstòria ò l'Antiquitat. Foguèron la fònt d'energia quasi unica de l'òme fins a la Revolucion Industriala e lo desvolopament de l'usatge dei combustibles fossils. Marginalizadas durant la màger part dau sègle XX, leis energias renovelablas conoisson una creissença importanta dempuei leis ans 2000 en causa dei limits mostrats per lo carbon e leis idrocarburs (dependéncia energetica, agotament progressiu dei ressorsas, pollucions... etc.).

Se lei combustibles fossils continuan uei d'assegurar mai de 80% dei besonhs energetics mondiaus, la part deis energias renovelablas es en creissença fòrta amb d'objectius ambiciós dins mai d'una region per metre en plaça de pargues fotovoltaïcs ò d'eolianas. De mai, de recèrcas importantas son en cors per assaiar de remplaçar leis idrocarburs dins lei domenis pus emetors de gas d'efiech de sèrra coma lo transpòrt automobil.

Istòria 

Se lo concèpte « d'energia renovelabla » es recent, lor utilizacion es relativament anciana car representèron la màger part dei fònts d'energia disponiblas de la Preïstòria a la Revolucion Industriala. D'efiech, l'usatge de la biomassa es mestrejat dempuei la domesticacion dau fuòc pendent la Preïstòria. Aqueu de la fòrça dei vents es atestat tre l'Antiquitat amb l'invencion de la vela. La poissança de l'aiga èra tanben coneguda durant aqueu periòde. Enfin, l'utilizacion dau raionament solar per secar de bricas èra frequenta en Mesopotamia e dins d'autrei regions. En revènge, se plusors energias non renovelablas foguèron egalament identificats durant l'Antiquitat ò l'Edat Mejana (carbon, petròli...), son ròtle demorèt marginau.

Lo desvolopament de la maquina de vapor durant la Revolucion Industriala transformèt fòrça aqueu quadre. D'efiech, inicièt un cicle de creissença de la produccion sensa precedents dins l'istòria umanas que necessita l'usatge massís d'energia a un còst feble. Lei combustibles fossils permetèron de respòndre a aqueu besonh gràcias a sa simplicitat de mesa en òbra. Au sègle XX, foguèron completats per lo nuclear dins lo domeni de la produccion d'electricitat. Franc de l'energia idraulica, leis energias renovelablas resistiguèron gaire a aqueleis evolucions e venguèron fòrça marginalas dins leis economias desvolopadas.

Pasmens, dempuei leis ans 1970-1980, aqueu recors a d'energias non renovelablas a mostrat de limits. Premier, au nivèu environamentau, lei combustibles fossils e nuclears engendran de pollucions importantas e grèvas (rescaufament climatic, accidents nuclears... etc.). D'autra part, la reparticion dei jaciments es pauc equilibrada e mai d'un país es dins la despendéncia d'un pichon grop de productors. En particular, es lo cas deis idrocarburs coma o demostrèron lei crisis petrolieras deis ans 1970. De questions existisson tanben a prepaus de la talha dei resèrvas encara disponiblas. Enfin, lo desvolopament de l'ecologia politica, principalament en causa deis efiechs de la pollucion sus la natura, a entraïnat l'aparicion d'una demanda mai e mai fòrta per una transicion energetica. Aquela idèa consistís a desvolopar la part d'energias renovelablas dins la produccion d'energia per i suprimir lei combustibles fossils. Ansin, dempuei la fin dau sègle XX, aqueleis energias son l'objècte de recèrcas importantas e de plans de construccion.

Energias renovelablas principalas

Energia de la biomassa

Principi generau 

La biomassa es l'ensemble de la matèria que compausa la fauna e de la flòra d'un ecosistèma donat (plantas, bolets, animaus, bactèris... etc.). Contènon d'energia qu'es generalament un derivat mai ò mens dirècte de l'energia solara. L'extraccion d'una partida d'aquela energia caracteriza lei mecanismes de produccion d'energia a partir de la biomassa.

Conversions termoquimicas

La combustion 

Es possible d'utilizar dirèctament la biomassa coma combustible. Lo cas pus conegut es aqueu de la lenha energia qu'es encara fòrça utilizada. Per exemple, en Occitània, permet d'assegurar lo caufatge d'ostaus individuaus. Pasmens, d'autrei fònts de biomassa pòdon servir de combustible coma de residüs agricòlas ò agroalimentaris (nuclèus, palha... etc.).

Lo bilanç carbòni de la combustion de la biomassa es teoticament nul car lei compausats carbonats emes correspondon a aquelei absorbits durant la creissença dau teissut organic. En revènge, pòu engendrar de pollucions grèvas coma d'emissions d'oxids d'azòt ò de particulas finas.

La gasïficacion 

La gasificacion consistís a caufar a temperatura auta (600 a  °C) de curum vegetau. Intermediari entre la pirolisi e la combustion, aqueu procès permet d'obtenir un gas combustible, principalament fach de monoxid de carbòni e d'idrogèn, que pòu èsser utilizat dins d'installacions de caufatge collectiu ò dins de motors termics modificats. Dins aquò, lei rendiments son sovent febles car es necessari d'adurre una importanta quantitat d'energia per assegurar lo caufatge de la matèria. Istoricament, la gasificacion es donc subretot un procès utilizat dins de periòdes de penuria d'idrocarburs (III Reich, Sud-Africa durant l'apartheid... etc.).

Conversions bioquimicas

Lei fermentacions alcoolicas 

La fermentacion dei vegetaus es un procès permetent de produrre d'alcòls, principalament d'etanòl ò de metanòl. Necessita d'utilizar de levaduras per transformar de sucres contenguts dins de vegetaus sucrats en alcòl. Lei levaduras son sovent especificas, çò que permet de seleccionar l'alcòl fabricat. Es tanben possible d'utilizar de vegetaus non sucrats mai contenent de concentracions autas d'amidon per sintetizar de metanòl. Pasmens, aquò demanda de transformar l'amidon en sucre gràcias a una acidificacion dau mitan reaccionau qu'es fòrça costosa.

L'etanòl e lo metanòl ansin produch es utilizat per fabricar de biocarburants per addicion amb un carburant tradicionau coma l'esséncia eissida dau rafinatge dau petròli. Permet de redurre la pollucion car sa combustion es pus complèta mai lo rendiment dau motor demenís leugierament.

La fermentacion anaeròbia 

La fermentacion anaeròbia de curum pòu permetre la produccion d'un gas combustible fach de metan e de dioxid de carbòni. Aqueu procès es basat sus l'accion de bactèris que desgradan la matèria organica. Dins la natura, s'observa dins lei paluns ont es a l'origina dau « gas dei paluns ». Produtz tanben un compausat liquid e viscós, dich digestat, que pòu servir d'engrais.

Sa mesa en òbra necessita un feble a moderat (15 a 65 °C) segon lei bactèris adoptats. La talha deis installacions pòu permetre la transformacion de quantitats relativament feblas de curum. Per exemple, un tenement de 30 bovids ò de 500 pòrcs pòu fabricar una quantitat de gas sufisenta per assegurar lo caufatge de l'installacion. De mai, lo bilanç carbòni es teoricament neutre car lo dioxid de carbòni emés per la combustion dau metan es eissit de l'absorpcion de carbòni per lei teissuts organics formant lo curum descomposat.

Autrei tipes de conversions bioquimicas 

D'autrei tipes de conversions bioquimicas existisson. La fermentacion acetonobutilica permet de tractar de jus sucrats ò contenent de concentracions autas de cellulòsa per obtenir una mescla d'acetona, d'etanòl e de butanòl que pòu èsser utilizada coma carburant. Pasmens, presenta encara de problemas en causa de son poder caloric feble e de son caractèr corrosiu per lei motors. Un autre procès es aqueu de la fabricacion de diester a partir d'òlis de còlza ò de vira-soleus. De motors diesel modificats pòdon utilizar aqueu carburant e certanei vilas l'an adoptat per alimentar de caudieras collectivas. Dins aquò, presenta tanben de problemas de corrosion e lo desvolopament dei culturas de còlza favoriza la destruccion dei seuvas dins mai d'una region.

Energia dei corrents

Principi generau 

Lei flux liats ai circulacions de l'aiga ò de l'aire terrèstre se caracterizan per la mesa en movement de massas importantas de fluid. Gràcias a de dispositius adaptats, es possible de captar una partida de l'energia cinetica d'aqueu desplaçament per l'utilizar dirèctament (molin d'aiga, molin de vent... etc.) ò per la convertir en energia electrica gràcias a una turbina.

Energia idraulica 

L'energia idraulica utiliza l'energia cinetica d'una massa d'aiga en movement. Relativament anciana, es uei utilizada per la produccion d'electricitat dins una centrala idroelectrica. Lo corrent d'aiga esplechat pòu èsser naturau (fluvi, marèia, cascada... etc.) ò artificiau. Dins aqueu segond cas, son generalament bastits una restanca e una canalizacion que permet d'alimentar una turbina situada en còntrabàs. Es tanben possible de cavar un canau per simular lo debit d'un riu. Lei turbinas utilizadas varian segon l'autor de la casuda d'aiga.

Lei centralas idroelectricas son un element important de la produccion d'electricitat dins lei país que dispausan d'una geografia e d'un clima favorables a sa construccion. D'efiech, lo procès es simple, son còst es feble e autoriza una soplesa. L'usina pòu ansin servir per assegurar la produccion de basa ò per completar la produccion quand un besonh es observat car son activacion es rapida. Pasmens, la bastida de restancas a un còst financier e environamentau non negligibles (destruccion d'una vau, efiechs sus lo debit, blocatge deis alluvions druds, obstacle per lei migracions de peis... etc.).

Energia eoliana 

L'energia eoliana utiliza l'energia cinetica dau vent. Coma l'energia idraulica, son usatge es conegut dempuei l'Antiquitat. Uei, se demòra utilizada per la propulsion de naviris, lei recèrcas regardan subretot la produccion d'electricitat gràcias a de dispositius, dichs eolianas, formats d'una eliça plaçada a la cima d'un mast. L'eliça entraïna lo movement d'un aisse que permet de produrre d'electricitat gràcias a un generator dich aerogenerator.

La poissança deis eolianas es proporcionala au diamètre de son retor. En 2021, lei pus grandas avián un rotor de 120 m de diamètre e un mast de 120 m per una poissança electrica de 6 MW. Per aumentar la produccion e facilitar la maintenença, plusors eolianas son generalament installadas dins un meteis endrech. Aquò constituís de pargues eolians que sa construccion pòu presentar de dificultats importantas per assemblar leis eolianas. De mai, son una fònt de nosenças sonòras fòrça importantas e degradan lo païsatge.

Energia solara

Principi generau 

L'energia solara designa lo raionament emés per lo Soleu. Au nivèu de la superficia de la Tèrra, après passatge de l'atmosfèra, a una intensitat mejana de  kWh/m2/an amb de variacions anant de 400 a  kWh/m2/an. Aquela energia pòu èsser utilizada d'un biais dirècte per produrre de calor ò d'electricitat. Pòu tanben èsser utilizada d'una maniera indirècta per favorizar la creissença dei vegetaus gràcias a la fotosintèsi.

Conversions de temperatura bassa

Lei sèrras 

Lo raionament solar es en partida absorbit e convertit en calor per totei leis objèctes qu'o recebon. Lei sèrras son d'installacions que permèton d'esplechar aquela proprietat per caufar una zòna agricòla. Au contrari d'una idèa frequenta, permèton pas de capturar la calor car lo veire es transparent ai rais dau Soleu : a donc pauc d'efiech sus lo raionament. En revènge, permet de fabricar de cubèrts e de muralhas que blocan lei pèrdas de calor per conveccion sensa redurre l'intensitat dau raionament qu'arriba ai vegetaus. Aquò permet de recòltas pus precòças ò pus tardivas ò de cultivar d'espècias normalament adaptadas a un clima pus caud. Pasmens, un sistèma de caudiera es sovent installat per assegurar un complement de calor se lei condicions meteorologias son desfavorablas.

Lei captors solars 

Lei captors solars permèton de captar lo raionament solar per caufar d'aiga domestic. N'existís dos tipes principaus. Lo premier es lo « captor solar plan » qu'es compausat d'una caissa negra, destinada a maximizar l'absorpcion dei rais solars, d'una placa de veire, permetent lo passatge dau raionament, e de conduchs d'aiga. La temperatura de l'aiga passa rarament 80 °C mai aquò es sufisent per lei besonhs d'un ostau individuau. Lei « captors de concentracion » son organizats a l'entorn d'una superficia reflectritz cilindrica que concentra lei rais sus lo conduch transportant lo fluid caloportaire. Fòrça eficaç, aqueu sistèma pòu agantar una temperatura de 150 °C. Son utilizats per caufar d'installacions importantas (sèrras, bastiments publics...) ò per d'aplicacions industrialas.

Conversions de temperatura auta 

Lo forn solar es un dispositiu  concebut per concentrar una quantitat importanta de raionament solar dins un espaci determinat. Per aquò, es generalament format de miraus orientables per melhorar lo captatge de la lutz e reglar la temperatura au fogau. La talha de l'ensemble es fòrça variabla. Pòu èsser reducha per de forns destinats a la cosina mai pòu cubrir plusors desenaus de mètres carrats per leis installations industrialas. Dins aqueu darrier domeni, lo forn solar es un mejan per obtenir de temperaturas fòrça autas (mai de  °C). En revènge, la complexitat de l'installacion aumenta car es necessari d'installar d'autreis ensembles de miraus per aumentar lo raionament recebut ò assegurar un foncionament durant tota la jornada.

La centrala solara termodinamica es una mescla entre lo forn solar e lo captor solar cilindric. Permet de caufar un fluid caloportaire a de temperaturas autas. Puei, aqueu fluid es utilizat per caufar d'aiga e produrre de vapor qu'es dirigida vèrs una turbina de produccion d'electricitat.

Conversion fotovoltaïca 

La conversion fotovoltaïca designa la transformacion dirècta dau raionament solar en energia electrica per una fotopila. Son foncionament es basat sus l'efiech fotovoltaïc que depinta la capacitat d'un materiau semiconductor de produrre un corrent electric quand es tocat per de fotons. Lei panèus pus eficaç son fachs de silici monocristallin ò policristallin mai presentan de problemas importants de reciclatge de sei materiaus semiconductors. Ansin, d'autrei materiaus son en cors de desvolopament coma lo silici amòrf ò de compausats organics. Pasmens, lor rendiment ò lor durada de vida son feblas.

Leis aplicacions dei fotopilas son nombrosas car pòdon èsser installadas dins mai d'un endrech. Per exemple, un panèu solar unic pòu assegurar au mens una partida de l'alimentacion electrica d'un bastiment (edifici isolat, ostau individuau...). D'installacions pus importants son utilizadas per alimentar d'industrias ò per formar de centralas electricas solaras.

Energia geotermica

Principi generau 

Lo principi generau de la geotermia es d'esplechar lei proprietats dei jaç d'aiga presas dins la crosta a de prefondors situats entre 500 e  m. En causa de la calor intèrna de la Tèrra, aquelei jaç an sovent de temperaturas interessantas per d'aplicacions domesticas ò industrialas (caufatge, produccion de vapor...). Un avantatge important d'aqueu metòde es l'independéncia a respècte dei condicions climaticas. Pasmens, lei regions volcanicas son geologicament pus favorablas car facilitan la cèrca de jaç d'aiga cauda sosterranha.

Tipes de geotermia 

Segon la natura dau jaç e sa prefondor, se destrian plusors tipes de geotermia de complexitat creissenta. La pus aisada es la geotermia d'energia fòrça bassa qu'esplecha de jaç pauc prefonds. Lo foratge es aisat de realizar e pauc costós. Pasmens, la temperatura es febla (30 a 50 °C) e permet unicament una utilizacion coma caufatge segondari per d'installacions coma de sèrras ò de bastiments publics.

La geotermia d'energia bassa es una tecnica pus complèxa que s'interessa a de jaç situats entre  e  m. La temperatura de sortida de l'aiga i es pus importanta (50 a 90 °C), çò que permet una utilizacion dirècta dins de sistèmas de caufatge. Après utilizacion, leis aigas son tornadas injectar dins lo jaç per mantenir sa pression e perseguir son esplecha.

Lei jaç d'energia mejana son situadas entre  e  m de prefondor. Sa temperatura de sortida es compresa entre 90 e 150 °C. Son utilizadas per lo caufatge mai una utilizacion per la produccion d'electricitat es teoricament possibla en utilizant un caloportaire intermediari amb un ponch d'ebulicion fòrça feble. Dins aquò, la produccion d'electricitat es pus eficaça amb la geotermia d'energia auta, presenta dins lei zònas volcanicas, que permet d'accedir a de jaç aguent de temperaturas fòrça autas (fins a 350 °C). D'efiech, dins aqueu cas, es possible de formar de flux de vapor pron poderós per alimentar un generator.

Energias renovelablas en cors de desvolopament

Energia termonucleara 

Lei projèctes de desvolopament de la fusion termonucleara intran teoricament pas totalament dins la definicion d'una energia renovelabla car consuman de matèrias premieras que se reconstituisson fòrça lentament. Dins aquò, la durada d'utilizacion fòrça longa d'aqueu procès avans agotament d'aquelei ressorsas, estimada a un milleni, entraïna sovent son classament entre leis energias renovelablas. Son principi de basa es d'utilizar la calor liberada per de reaccions de fusion termonucleara entre lo deutèri e lo triti per caufar d'aiga que sèrv a alimentar una turbina.

Pasmens, a l'ora d'ara, l'utilizacion de la fusion es impossibla en causa de problemas tecnics importants. Lo pus seriós es la necessitat d'agantar de temperaturas fòrça autas, de l'òrdre de  °C, que necessitan la creacion de plasmas que son mantenguts en plaça per de bobinas supraconductritz gigantas. Per estudiar aquelei questions, un important projècte internacionau foguèt conclut dins lo corrent deis ans 2000. Destinat a bastir un reactor experimentau, dich ITER, sus lo site occitan de Cadaracha, recampa 35 país e es dotat d'un budget de 19 miliards d'èuros. Leis assais iniciaus son prevists en 2025.

Reactors nuclears de neutrons rapids 

Lei reactors de neutrons rapids son una familha de reactors nuclears. Son basats sus l'utilizacion de neutrons rapids, es a dire de neutrons non moderats per d'elements de grafit ò de resèrvas d'aiga. En teoria, permèton d'esplechar d'isotòps radioactius non fissibles dins lei reactors tradicionaus coma l'urani-238. Coma la fusion termonucleara, aquela fònt d'energia es tecnicament pas renovelabla. Pasmens, lei jaciments d'urani coneguts en 2021 permetrián de l'utilizar durant au mens  ans dins un país coma França. Aquò entraïna donc de còps son classament dins leis energias renovelablas.

Lo principi de basa d'aquelei reactors es d'utilizar de neutrons amb una energia cinetica auta. Permèton d'entraïnar la fission de totei lei nuclèus pesucs, compres aquelei que son pas normalament fissibles. L'objectiu es ansin de permetre l'adopcion de combustibles nuclears fachs d'urani-238 ò de tòri. Pasmens, aquelei reactors presentan de problemas de seguretat pus importants que lei reactors ordinaris. En particular, dins mai d'un reactor experimentau, la preséncia de fluids caloportaires a basa de sòdi entraïnèt d'incendis. Ansin, en 2021, solament tres reactors de neutrons rapids èran en foncionament e uech èran definitivament arrestats.

Pilas de combustible 

Una pila de combustible es un dispositiu que permet de generar un corrent electric gràcias a una reaccion d'oxidoreduccion entre un combustible reductor e un oxidant. N'existís dos tipes principaus qu'utilizan siá lo diidrogèn siá lo metanòl coma combustible. La fabricacion dau premier es mestrejat dempuei leis ans 1950 car divèrsei modèls foguèron concebuts per de programas especiaus ò per de sosmarins. Pasmens, son pas adaptats a una produccion de massa.

Existís dos tipes principaus de pila de combustible, respectivament basats sus lo diidrogèn e lo metanòl que son de substàncias relativament aisadas de produrre. Lei trabalhs actuaus s'interessan fòrça a la possibilitat de leis adaptar a la propulsion automobila. D'efiech, la pila de diidrogèn emet unicament d'aiga e la pila de metanòl engendra unicament dau dioxid de carbòni coma gas d"efiech de sèrra, çò qu'es un progrès a respècte dei motors d'explosion. Dins aquò, se turtan encara a de problemas de pes, de seguretat e de rendiment.

Energia marina 

Se l'esplecha de l'energia idraulica es ben mestrejada, l'aiga podriá servir de fònts d'energia segon d'autrei procès en cors de desvolopament. Una premiera pista es l'energia osmotica engendrada per la diferéncia de potenciau electric entre dos volums d'aiga de salinitat diferenta separats per una membrana semipermeabla. Leis estuaris, luòc de rescòntre entre massas d'aiga doça e salada, serián leis endrechs ont installar de centralas osmoticas. Pasmens, per aquò, de trabalhs de recèrca importants son encara necessaris per concebre lei membranas.

Una segonda pista consistís a esplechar la diferéncia de temperaturas entre la superficia e lo fons de la mar. D'efiech, aqueu gradient es susceptible de permetre lo foncionament d'un motor. Una experiéncia, dirigida per lo fisician francés Georges Claude (1870-1960), aguèt luòc en 1933 sus un naviri modificat per produrre  tonas jornadieras de glaç. Dins aquò, lo projècte mau capitèt en causa de problemas tecnics. De mai, aquela fònt d'energia es unicament utilisabla dins lei mars caudas

Utilizacions 

En 2021, leis energias renovelablas son principalament utilizadas per produrre d'electricitat. Aquò permet d'absorbir una partida de la creissença dei besonhs mondiaus d'energia. Pasmens, en despiech d'un desvolopament important, la part deis energias renovelablas dins l'ensemble dei fònts d'energia utilizada per l'umanitat demòra febla. Aquela de l'energia idraulica es constanta, a l'entorn de 7%, dempuei leis ans 1990. Leis autreis energias renovelablas (solara, geotermia... etc.) son en progression amb una evolucion de 1% en 1994 a 5% en 2019. Asnin, s'aqueu percentatge es desenant superior a aqueu de l'energia nucleara, èra encara ben inferior a la part tenguda per lei combustibles fossils qu'asseguravan mai de 80% de la demanda energetica mondiala.

Annèxas

Liames intèrnes 

 Biomassa.
 Centrala electrica.
 Combustible fossil.
 Combustion
 Efiech fotovoltaïc.
 Electricitat.
 Energia.
 Energia eoliana.
 Energia idraulica.
 Energia nucleara.
 Energia solara.
 Fermentacion.
 Gas d'efiech de sèrra.
 Geotermia.
 ITER.
 Pila de combustible.
 Pollucion.
 Rescaufament climatic

Bibliografia 

 (en) Martin Kaltschmitt, Wolfgang Streicher, Andreas Wiese (ed): Renewable energy. Technology, economics and environment, Springer, 2007.
 (en) Janet L. Sawin, Freyr Sverrisson et al., Renewables 2014 : Global status report, REN21, 2014.
 (fr) Jacques Vernier, Les énergies renouvelables, Presses universitaires de France, coll. « Que sais-je ? », 2005, 3 edicion.
 (fr) Batailles pour l'énergie, Manière de voir, n°115, febrier-març de 2011.

Nòtas e referéncias 

ecologia