TPE SUR LES ENERGIES ALTERNATIVES

« bassin -• J,.Cir' .:i~a nd1rec: marée haute LA GtonlEIMIE DE llAUll lNHGIE Certains sites exceptionnels, liés au volcanisme , fournissent une vapeur plus chaude, sous pression ; la production directe d'électricité est alors possible.

En Italie, la centrale géothermique de Valla Secolo, la plus importante au monde, fournit 120 MW.

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marée haute Lorsque ce genre de conditions sont réunies, la production d'électricité géothermique est très rentable : la ressource est entièrement renouvelable, non polluante, et sa disponibilité n'est pas aléatoire.

Les coûts d'installation et d'exploitation sont si réduits que le kWh produit par géothermie est moins cher que celui --pompage - -turbinage direct Lorsque la marée est suffisamment importante, l'usine fonctionne en mode double effet : le bassin est fermé pour la marée montante et ouvert lorsque les eaux sont hautes (1).

Le turbinage indirect a lieu de la même manière qu'en mode simple effet, mais lorsque le niveau du bassin rejoint celui de la haute mer, les turbines commencent à fonctionner en pompe (2), amenant ainsi le bassin à un niveau supérieur à celui de la mer.

Cette consommation d'énergie (pour le pompage) se fait aux heures creuses des besoins du réseau et est rentable : l'eau pompée n'a besoin d'être hissée que d'une faible hauteur puisque la marée est haute, mais lors de la vidange du bassin (3), à marée basse, le dénivelé correspond à la différence entre les niveaux des marées : l'eau fournit ainsi • en descendant • plus d'énergie qu'il n'en a fallu pour la pomper, en • montant •.

l'lNHGIE DES VAGUES L'énergie des vagues, qui provient en définitive du vent, est intarissable mais son exploitation demeure très délicate .

Si des recherches ont été effectuées, avec quelques résultats probants, aucune installation réellement industrielle n'a été tentée.

Le musée océanographique de Monaco possède toutefois une installation expérimentale qui contribue à son approvisionnement en eau de mer.

l'lNHGIE THEIMIQUE DES MEIS L'idée d'exploiter l'énergie thermique des mers revient à Arsène d' Arsonval (1851-1940) et a été expérimentée dans les années 1930 par le physicien français Georges Claude sur un cargo afin de fabriquer de la glace.

Les projets, nombreux, font appel à des technologies diverses, mais la différence de température entre la source froide (le fond) et la source chaude Oa surface) n'est, au mieux, que de 24 •c, et dans les mers tropicales seulement, ce qui freine les projets d'utilisation de l'énergie thermique des mers .

ÉNERGIE GÉOTHERMIQUE Comme nous le montrent de façon spectaculaire les éruptions volcaniques, les couches profondes de la planète produise nt une énerg ie calo rifique marée ba sse obtenu par combustion d'hydrocarbures fossiles .

Malheureusement, les sites permettant l'exploitation d'une eau très chaude à une profondeur raisonnable sont extrêmement rares, et la puissance géothermique mondiale installée n'est importante.

Le gradient de température de la croûte terrestre en fonction de la profondeur est en moyenne de 3 "C par 100 m, avec de notables différences en fonction de la structure locale du sol (à la jonction entre deux plaques tectoniques, le gradient peut atteindre 1 "C par m).

Les procédés de production d'énergie géothermique utilisent la chaleur des nappes d'eau souterraines, grace à des forages.

Selon la profondeur du forage et la température atteinte, on parte de géothermie de très basse, basse, moyenne ou haute énergie .

LA GlOTHEIMIE DE JUs IASSE lNHGIE Pompée à faible profondeur, d'où des coûts de forage réduits, l'eau utilisée se trouve à une température comprise entre 30 et 50 "C.

Cela permet de chauffer des serres, voire des logements si une source complémentaire est utilisée.

Elle est souvent réinjectée après avoir refroidi , mais peut aussi, lorsqu'elle est douce, arroser par exemple les serres qu'elle a préalablement chauffées.

La Mtllson ik hl rtltllo, à Paris, est chauffée selon ce principe.

LA GtonlEIMIE DE IASSE lNEIGIE l.'.eau utilisée est pompée entre 1 500 et 2 000 mètres et sa température est comprise entre 50 et 90 "C.

Elle est donc utilisable directement pour le chauffage.

Souvent très minérale, elle doit être réinjectée dans le sous-sol après usage .

Cela entraîne une augmentation des coûts d'exploitation mais offre J'avantage de maintenir constants la pression et Je débit du réservoir .

LA GlOTHHMIE DE MOYENNE lNEIGIE La géothermie de moyenne énergie utilise de l'eau sous forme de vapeur, à une température allant jusqu'à 150 •c.

Cette eau est utilisée pour le chauffage, mais peut aussi produire de l'électricité par l'intermédiaire d'un fluide entrant en ébullition à une température plus basse (ammoniac par exemple).

que de 6 000 MW (dont 45 % aux États­ Unis), alors que les possibilités sont estimées à 300 ooo MW .

Des expérimentations ont lieu, consistant à fissurer, par des explosions souterraines, les roches chaudes entre deux sondages judicieusement choisis, puis à injecter de l'eau par l'un des sondages pour en exploiter la vapeur de l'autre cOté.

Une station expérimentale fonctionne sur ce principe à Los Alamos, aux États-Unis, mais les résultats restent médiocres.

iNEIGIE D'OllGINE llOLOGIQUE La production d'énergie par des moyens biologiques est un secteur en plein essor, et toutes les possibilités offertes n'ont pas encore été étudiées .

Les deux principales voies explorées ont en commun de produire des hydrocarbures, c'est-à-dire des carburants proches des combustibles fossiles (gaz et pétrole) et ayant souvent la même utilisation.

• l.'.une de ces voies , la production de •biogaz• , utilise la fermentation et représente en outre une forme de valorisation et de récupération des déchets.

• L'autre exploite l'activité des végétaux (photosynthèse) puis la fermentation pour produire des carburants utilisables par exemple dans les véhicules individuels ; elle se heurte à la nécessité d'une adaptation du parc automobile existant, ce qui entraine une élévation du coût de revient Si le caractère calorifère du '-1B en décomposition est connu et utilisé depuis les débuts de l'agriculture, la production de gaz inflammable par la fermentation anaérobie (c'est-à-dire en l'absence d'oxygène) est une idée relativement récente .

Toutes sortes de déchets organiques Oisiers d'animaux, paille, résidus végétaux directs et résidus d'usines agroalimentaires ou de papeteries, résidus d'abattoirs, boues résultant de l'épuration biologique des eaux, ordures ménagères ...

) peuvent convenir à la production de biogaz.

Celui-ci consiste en un mélange riche en méthane, avec un peu de gaz carbonique et de vapeur d'eau.

Les parties soufrées de la matière organique utilisée se retrouvent tous sous forme d'hydrogène sulfuré, qui s'élimine facilement pour obtenir u n combustible proche du gaz de ville, distribuable sur les réseaux en place.

Du point de vue de la pollution, cette technique a l'avantage d 'utiliser comme matière première les déchets d'autres activités : plus qu'une énergie non polluante, c'est une énergie de recydage.

La fermentation ne supprime pas l'incinération finale des déchets, mais diminue le volume à incinérer et réduit très fortement la pollution due aux composés soufrés .

Divers procédés offrent la possibilité de tirer des produits végétaux (maïs, colza , canne à sucre, betterave), voire de déchets organiques, des combustibles utilisables dans les moteurs à explosion de type diesel ou des chaudières .

les fe1111enfatio•S étllyllqH et IMthyliqH Le processus de fermentation alcoolique par des levures est d'usage très ancien.

il transforme des jus sucrés et produit de l'éthanol (alcool éthylique) ou du méthanol (alcool méthylique) selon la nature des micro­ organismes employés et des produits de départ Après épuration (élimination du gaz carbonique et des composés soufrés), éthanol et méthanol peuvent être utilisés comme carburants dans des moteurs adaptés En 1979, le gouvernement brésilien lança un programme de subvention à l'alcool de canne à sucre qui fut un échec.

en raison du coût élevé de l'éthanol produit (deux à trois fois plus cher que les produits pétroliers traditionnels) .

Mais Je Brésil a relancé l'idée de la canne à sucre, associée au colza et à un autre procédé de fabrication.

Les États-Unis produisent du biocarburant à partir de maïs, tandis qu'en France l'usage de carburants à base de betterave ou de colza est autorisé depuis 1988.

Le mélange d'essence et de biocarburants (10 à 20 % du totaO est une possibilité intéressante, permettant de diminuer la consommation d'essence.

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Ainsi, le Diester (appellation commeràale, acronyme de diesel et ester) est obtenu à partir du colza et du tournesol (ici une usln• ik fobtlcllfion de Diester) .

Mélangé au gazole au taux de 5 'lb, il peut être utilisé sans modification dans les moteurs diesel de faible puissance et dans les chaudières de chauffage central .

Pour les installations de grande puissance, le taux de mélange peut atteindre 50 'lb.

Ce carburant ne dégage pas de soufre lors de la combustion, et la quantité de fumées rejetées est réduite de moitié par rapport au gazole pur.

l'usage du Diester se répand en Europe ; le parc automobile municipal de plusieurs villes françaises utilise d'ores et déjà ce carburant Les alltres transfonnatiDllS ltloddmlq•es • La fermentation acétonobutylique transforme des jus sucrés ou riches en cellulose en un mélange d'acétone, d'éthanol et de butanol.

Le pouvoir calorifique de ce biogaz est peu élevé, et ses inconvénients ne manquent pas dans son emploi comme carburant moteur : départs à froid difficiles, importante corrosion due au méthanol qui, de plus, est toxique .

• L'éthyle tertiobutyléther est obtenu en ajoutant de l'isobutène à l'éthanol ; il remplace le plomb comme antidétonant dans l'essence sans plomb .

L'AVENIR DES ÉNERGIES ALTERNATIVES Il repose sur la menace d'épuisement des réserves d'hydrocarbures, les tensions géopolitiques induites par leur utilisation intensive et les problèmes de pollution que cette utilisation entraîne.

D'autre part, il est nécessaire de prendre en compte les risques liés à l'exploitation de l'énergie nucléaire et les problèmes du retraitement des déchets.

Enfin, le choix du développement des énergies alternatives autorise l'implantation d'unités de production plus petites et décentralisées, malgré un coût parfois supérieur et des problèmes de disponibilité et de régularité des ressources.

Toutefois, aucune source d'énergie alternative ne semblent réellement compétitive : les coûts d'installation ou d'exploitation se révèlent trop importants pour une disponibilité aléatoire.

En revanche, comme énergies d'appoint, les énergies alternatives sont d'ores et déjà opérationnelles .

• Elles permettent, lorsqu'elles sont disponibles, de réduire la consommation des combustibles fossiles dans des centrales classiques (même si elles ne permettent pas d'en diminuer la puissance installée).

• Elles présentent un grand intérêt dans des applications particulières, telles que le pompage de l'eau (qui est facilement stockable) grace à des éoliennes, la production d'eau chaude sanitaire ou le chauffage d'appoint de locaux (par capteurs thermiques d'énergie solaire à bas potentiel), ou enfin la réalisation de fours de traitement à très haute température, par focalisation d'énergie solaire rayonnée, grace à des jeux de miroir .

• Elles se révèlent irremplaçables lorsqu'il s'agit d'alimenter des logements, des fermes ou des chantiers isolés, loin de tout réseau é lectrique .. »