Formation FE. L es énergies renouvelables

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Claire Grondin
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1 Formation FE EDU FEEDU L es énergies renouvelables

2 L 'utilisation des énergies renouvelables En complément de la maîtrise de l'énergie, l'utilisation des EnR est une des solutions qui peuvent être utilisées pour remédier aux nombreux problèmes liés à la production et à la consommation d'énergie. Une énergie renouvelable est une énergie qui n'est pas diminué par son utilisation. L'utilisation des énergies renouvelables n'est pas récente : elles ont été utilisées par l'homme depuis toujours : - la source d'eau chaude pour se chauffer (géothermie); - le soleil pour se chauffer en construisant des maisons adaptées (solaire); - la force musculaire humaine ou animale, le feu pour se chauffer (biomasse); - les cours d'eau pour se déplacer ou pour déplacer des charges et, plus tard, les moulins à eau pour moudre le grain (hydraulique); - le vent pour se déplacer ou pour moudre le grain (éolien).

3 Une ou plusieurs énergies renouvelables? La principale source d'énergie renouvelable est le soleil : Il nous fournit chaque année environ fois la consommation énergétique de notre planète. Le soleil est à l'origine de la plupart des énergies renouvelables : - énergie solaire, convertible en chaleur ou en électricité; - énergie éolienne; - énergie hydraulique (cycle de l'eau); - énergie de la biomasse (photosynthèse, cycle du carbone); - énergie marémotrice (variations alternatives du soleil et de la lune). Seule la géothermie n'est pas issue du soleil...

4 L 'énergie solaire Elle peut être utilisée pour deux usages distincts : la production de chaleur et la production d'électricité. Le rayonnement infrarouge peut-être capté (effet de serre) puis absorbé (effet de corps noir) et enfin guidé (fluide caloporteur) pour chauffer une habitation (serre agricole, architecture solaire passif, capteurs solaire thermique). La concentration de la lumière sur un point permet également de produire de la chaleur (cuisinière solaire). La lumière peut être électrique grâce au fusion des photovoltaïque).. convertie en énergie silicium, issu de la sables (capteur Un second procédé consiste à concentrer le rayonnement infrarouge sur un point pour chauffer un liquide. Sous l'action de la chaleur, le liquide se transforme en vapeur qui entraîne une turbine pour produire de l'électricité (centrale solaire thermodynamique).

5 L e solaire thermique Capteur plan vitré Coupe de capteur Système Solaire Combiné Parabole solaire

6 L e solaire photovoltaïque Apport solaire en France : de 1200 à 1800 kwh/m² par an. Plusieurs technologies de capteurs photovoltaïque existent, avec des rendements de l'ordre de 8 % à 20 %. 10m² de panneaux PV peuvent produire 1100kWh, soit de 30 à 50 % de la consommation spécifique d'une famille (hors chauffage). Pour l'alimentation en électricité des sites isolés, les capteurs PV sont reliés à des batteries, qui permettent le stockage de l'énergie pour une utilisation ultérieure. Les panneaux PV peuvent également produire de l'électricité pour une habitation déjà raccordée au réseau. La production PV peut être consommée et le restant sera fourni par le réseau ou la totalité de la production peut être revendu.

7 L e solaire photovoltaïque Schéma d'une installation photovoltaïque raccordée au réseau Maison équipée de capteurs PV

8 L es centrales thermodynamiques Capteur Haute Température Capteur Stirling

9 L 'énergie éolienne La masse de l'eau en mouvement contient une énergie qui peut être utilisée et transformée en énergie mécanique. Elle a servi pour plusieurs utilisations distinctes : Puiser de l'eau (éolienne de pompage) Pomper de l'eau (moulin à vent pour les polders aux Pays-Bas) Moudre du grain (moulin à vent) Se déplacer (bateau à voile). Actuellement, le vent est principalement utilisé pour produire de l'électricité. La nature de l'énergie éolienne se prête tout naturellement à une production décentralisée. Les sites d'exploitation privilégiés sont les hauts-plateaux, les vallées canalisant le vent ou la mer (sites off-shore).

10 L 'énergie éolienne Eolienne La masse l'eau de en

11 L 'énergie hydraulique La masse de l'eau en mouvement contient une énergie qui peut être utilisée et transformée en énergie mécanique. La force motrice de l'eau est utilisée depuis longtemps. Elle a servi à de multiples usages : Puiser de l'eau (norias) Moudre du grain ou presser de l'huile (moulins) Couper du bois (scierie) Forger du métal (forges) Aujourd'hui, la force de l'eau est principalement utilisé pour produire de l'électricité. Les grands barrages permettent la création de lacs et de réserves artificielles. Malheureusement, ces grands ouvrages modifient considérablement les écosystèmes fluviaux. Les micro-centrales permettent d'utiliser des sites plus nombreux et d'avoir une production plus locale (ce qui diminuent les pertes en lignes).

12 L 'énergie hydraulique Barrage Moulin à eau Norias

13 L 'énergie de la biomasse La biomasse désigne la masse des organismes vivants : végétaux, animaux, décomposeurs (micro-organismes). On considère que chaque année, ce sont 20 milliards de tonnes matière organique qui sont produite sur l'ensemble du globe. L'énergie correspondante représente 10 fois la consommation mondiale. La biomasse est issue principalement de : La forêt, L'agriculture et l'élevage, La mer, les lacs... Utilisations de la biomasse : Se chauffer (bois de chauffage, céréales) Fertiliser les sols (compost, engrais) Produire du carburant ou de l'électricité (biocarburants, biogaz)

L 'énergie de la biomasse Le biogaz est issu de la décomposition de matières organiques : du bois mort, un compost ou du lisier de cochon dégagent naturellement du

Il existe deux manières de produire des biocarburants : Les plantes alcooligènes (betteraves, cannes à sucre.

14 L 'énergie de la biomasse Le biogaz est issu de la décomposition de matières organiques : du bois mort, un compost ou du lisier de cochon dégagent naturellement du biogaz (méthane). Le méthane peut être utilisé comme carburant ou bien être brûlé pour produire de l'électricité. Il existe deux manières de produire des biocarburants : Les plantes alcooligènes (betteraves, cannes à sucre...) donnent du bio-éthanol qui peut être mélangé (voire se substituer) à l'essence d'origine pétrolière. Les plantes oléagineuses (colza, tournesol...) donnent du diester, qui peut être mélangé au gasoil, ou même le remplacer entièrement en modifiant des éléments du véhicule.

L'utilisation de la géothermie est très ancienne (thermes romains). Actuellement, l'eau est pompée dans des nappes à grande profondeur.

15 L 'énergie de la géothermie C'est l'utilisation de la chaleur naturelle du sol, ou plus précisément de la chaleur emmagasinée par les nappes d'eau souterraines : Soit à haute température (de 230 C à 250 C), Soit à basse température (environ 80 C). L'utilisation de la géothermie est très ancienne (thermes romains). Actuellement, l'eau est pompée dans des nappes à grande profondeur. Les eaux sont puisées afin d'en extraire la chaleur dans un échangeur thermique puis réinjectés dans la nappe de façon à ne pas l'assécher et à y maintenir une pression suffisante.

L 'énergie de la géothermie Ce système permet d'alimenter en chauffage de grands ensembles : cité de Creil (4000 logements), cité de Melun (2000 logements), cité de

16 L 'énergie de la géothermie Ce système permet d'alimenter en chauffage de grands ensembles : cité de Creil (4000 logements), cité de Melun (2000 logements), cité de Strasbourg (5000 logements). Dans le cas de sources à haute température, une production électrique peut être envisagée (centrale de la Bouillante en Guadeloupe). Geyser islandais

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