Dossier : Quelles sont les différences entre les énergies fossiles et renouvelables ?

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Décryptages

Les énergies renouvelables

Les énergies renouvelables (hydraulique, solaire, éolien, géothermie et biomasse) se développent intensément partout dans le monde, portées par la nécessité de lutter contre le réchauffement climatique en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. 

Les énergies renouvelables se développent fortement partout dans le monde
Solaire et éolien sont les deux sources d’énergies renouvelables qui se sont le plus développées depuis 25 ans © THINKSTOCK

Qu’est-ce qu’une énergie renouvelable ?

Une énergie est dite renouvelable lorsqu'elle est produite par une source que la nature renouvelle en permanence, contrairement à une énergie dépendant de sources qui s’épuisent. Les énergies renouvelables sont très diverses mais elles proviennent toutes de deux sources naturelles principales :

  • le Soleil : il émet des rayonnements transformables en électricité ou en chaleur, il génère des zones de températures et de pression inégales à l’origine des vents, il engendre le cycle de l’eau, il permet la croissance des plantes et la génération de la biomasse ;
  • la Terre, dont la chaleur interne peut être récupérée à la surface.

L’énergie hydraulique des grands barrages est aujourd’hui la première des énergies renouvelables.

Le caractère renouvelable de ces énergies, leur faible émission de déchets, de rejets polluants et de gaz à effet de serre sont des avantages. Mais leur pouvoir énergétique, relativement disséminé, est beaucoup plus faible que celui des énergies non renouvelables fortement concentrées. Elles peuvent être - dans le cas du solaire et de l’éolien - « intermittentes » et difficilement stockables car immédiatement transformées en électricité, nécessitant alors l’apport ponctuel d’autres énergies. Leur mise en œuvre suppose aussi des investissements lourds, même si avec le temps elles deviennent de plus en plus compétitives face aux énergies fossiles.

Quels sont les différents types d’énergies renouvelables ?

Les plus hautes éoliennes atteignent 170 mètres

  • L’énergie hydraulique des grands barrages est aujourd’hui la première des énergies renouvelables. La Chine, le Brésil, le Canada, les États-Unis, et peut-être demain l’Afrique, sont les leaders du secteur.
  • L’énergie solaire est produite sous deux formes : le solaire photovoltaïque qui transforme le rayonnement lumineux du soleil en électricité grâce à des panneaux formés de cellules de semi-conducteurs et le solaire thermique qui capte la chaleur du soleil, qu'on utilise comme telle ou bien qu'on transforme en énergie mécanique, puis en électricité.
  • L’éolien, énergie du vent, a progressé, offshore et onshore, avec une technologie en amélioration régulière. Les plus hautes éoliennes atteignent 170 mètres, avec des rotors d’un diamètre de plus de 150 mètres !
  • Les différents types d’énergies marines qu'on utilise proviennent de la force des vagues, des courants et des marées, des différences de température des océans et de certaines caractéristiques du couple eau salée/eau douce (énergie osmotique). Elles sont encore à un stade précoce de développement.
  • La biomasse est constituée de toutes les matières organiques d'origine végétale (micro-algues incluses), animale, bactérienne ou fongique (champignons). Le bois a pendant des siècles constitué, via sa combustion, la principale source d’énergie avant d’être détrôné par le charbon puis le pétrole et le gaz. Mais il y a d’autres formes d’utilisation de la biomasse. La méthanisation produit du biogaz à partir de nos déchets ménagers ou agricoles. Le raffinage de la biomasse végétale permet la production de biocarburants.
  • La géothermie utilise la chaleur des aquifères du sous-sol, voire des roches sèches, captée à plus ou moins grande profondeur, pour alimenter des quartiers urbains, des bâtiments ou des usines, ou encore produire de l’électricité via des centrales. Certains pays dont les conditions géologiques sont favorables l’utilisent de façon massive, comme l’Islande ou les Philippines, deux pays volcaniques. La chaleur d’autres sources peut aussi être captée et utilisée dans des réseaux ou des processus industriels.
  • Le nucléaire n’est pas considéré comme une énergie renouvelable dans la mesure où il repose sur une matière première limitée, en tout cas à des coûts d’exploitation acceptables, l’uranium. La fusion nucléaire, si elle était réalisée à un stade industriel, fournirait en revanche une source d’énergie inépuisable.    

Quel est leur déploiement aujourd’hui ?

Toutes les énergies renouvelables font l’objet de développements, mais ne sont pas toutes au même stade de maturité.

Le défi de l’avion solaire Solar Impulse 2 se poursuit année après année.

L’essor du photovoltaïque dans le monde, rendu possible par la forte baisse du coût de production du kWh, est l’événement le plus spectaculaire des dix dernières années. L’Allemagne a longtemps mené la course mais les plus fortes capacités installées le sont aujourd’hui par la Chine et les États-Unis.

L’avenir de l’éolien est également assuré, même si le coût de l’électricité produite reste encore élevé, tout particulièrement pour les installations offshore. Des techniques géothermiques nouvelles sont également apparues.

D’autres en sont encore au stade d’expérimentation ou de recherches, comme les biocarburants de troisième génération fabriqués à partir des micro-algues ou les applications de l’hydrogène en tant que vecteur énergétique. Une possible « révolution de l’hydrogène » devient objet de débats mais ne sera possible que si l'on parvient à produire de l'hydrogène en grande quantité autrement qu'à partir des hydrocarbures.

À un niveau symbolique, le défi de l’avion solaire Solar Impulse 2 se poursuit année après année.

Quelle place dans le mix énergétique global ?

Si l’on excepte l’énergie hydraulique, produite depuis très longtemps et qui assure la production de quantités importantes d’électricité, les énergies renouvelables représentent aujourd’hui une très faible part du mix électrique mondial : moins de 5 %, l’hydraulique intervenant pour plus de 16 % et les fossiles pour plus des deux tiers.

Leur progression est forte mais il faudra encore beaucoup de temps pour qu’elles rivalisent en quantité avec les énergies traditionnelles, notamment fossiles. (Voir l’infographie de l’évolution du mix énergétique  dans le temps).  

Quel est l’impact sur la société ?

En permettant des productions plus décentralisées, au niveau des territoires et même de chaque foyer, en combinaison avec les progrès du numérique, les énergies renouvelables sont susceptibles d’apporter progressivement de profonds changements dans la société. Car l’énergie est partout dans la vie quotidienne et des gestes simples permettent de l’économiser.

Les enjeux de la transition automobile avec les véhicules hybrides et électriques, y compris ceux utilisant l’hydrogène, mais aussi les nouveaux usages de la voiture, sont considérables.

L’irruption du digital dans la domotique et les réseaux permet de gérer plus efficacement la production délocalisée et la distribution de l’électricité, en tenant mieux compte des besoins des consommateurs.