Energies renouvelables : les panneaux solaires sont-ils verts ?

Le sujet de la transition énergétique est souvent traité, mais comment savoir quelle énergie est bonne pour la planète et laquelle ne l'est pas ? Comment savoir à quelles données se fier et auxquelles ne pas se fier ? C'est ce à quoi nous tentons de répondre aujourd'hui.

 

Qu’est-ce que l’énergie verte ?

La crise écologique et le réchauffement climatique poussent à la transition énergétique; en d’autres termes du passage des énergies fossiles aux énergies renouvelables.

Mais avant toute chose, quelle est la définition des énergies renouvelables ?

Selon la définition du dictionnaire Larousse, les énergies renouvelables sont des « formes d'énergie s’appuyant sur des ressources inépuisables (le Soleil, le vent, les mouvements de l’eau, la chaleur terrestre) ou se renouvelant rapidement à l’échelle humaine (cultures, forêts), par opposition aux sources d’énergie fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon, uranium), dont les stocks sont limités et non renouvelables à l’échelle humaine. »

En ce sens, la transition des énergies grises aux énergies vertes comprend l’utilisation non plus de pétrole, gaz, charbon et uranium mais la production d’énergie grâce à des ressources en quantité illimitée soit la terre (biomasse), l’eau (hydroélectricité, énergie marémotrice), le vent (énergie éolienne).

Le passage à ce type de ressources présente des avantages écologiques non négligeables et permettent sur le long terme un développement durable de nos économies, sans compromis sur la production et sans limitation.

 

Le but de la transition énergétique, comme expliqué dans cet article, est de réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère et prévenir ainsi le réchauffement climatique de ces rejets de gaz carboniques dans la couche d’ozone.

Cette transition écologique est permise par l’utilisation d’énergies vertes. Ces énergies renouvelables tirent leur production de ressources naturelles et lors du processus de production, ces ressources produisent moins de CO2 que les énergies fossiles.

 


A titre d’exemple

Pour 1 kWh produit de charbon, il est émis 0,99 kg de CO² dans l’atmosphère. Pour 1 kWh produit de pétrole, 0,86 kg de CO² émis et pour 1 kWh de gaz, 0,5kg de CO² émis. Les Enr (énergies renouvelables) visent des émissions nettement inférieures à celles-ci.


 

 

II. Quelles sont les énergies vertes aujourd’hui disponibles ?

Terre : la biomasse et la géothermie

A l’école, vous souvenez vous de cette expérience durant laquelle vous allumiez une ampoule grâce à un citron ? Eh bien le principe de l’énergie biomasse est le même.


Quelle définition ?

La biomasse désigne l’ensemble des matières organiques (d’origine végétale ou animale) pouvant être valorisée comme source d’énergie. Cette énergie est considérée comme énergie renouvelable car le carbone émis lors de sa combustion a été précédemment capturé par les végétaux ou animaux dont il provient.


Aujourd’hui en Europe, 50% de la production d’énergie renouvelable est produite à partir de biomasse. En 2018, l’énergie biomasse a produit 581 TWh d’électricité.

Cette énergie verte est moins chère que les autres types d’énergies : en 2019, son prix était de 58 €/MWh, ce qui équivaut à 0.058c€/kWh.

Cependant, l’aspect écologique de cette énergie est à relativiser : l’empreinte carbone de la production d’énergie à partie de biomasse doit prendre en compte les mesures d’abattage de l’arbre, son transport et sa combustion.

Selon le GIEC, le rapport entre le moment où un arbre est coupé (le processus de photosynthèse est stoppé) et le moment où un autre arbre est planté et arrive à maturité pour reprendre la photosynthèse n’est pas rentable et dans ce cas-là, utiliser la biomasse émet plus de CO² qu’elle n’en fait économiser.

 

Une autre méthode de production est la géothermie.


Quelle définition ?

Ce principe consiste à utiliser l’eau chaude des nappes aquifères. En effet, à leur arriver à la surface, la vapeur produite fait tourner des turbines lesquelles génèrent de l’électricité.


Cette méthode est cependant plus efficace pour le chauffage et son application à l’électricité est plus complexe car seule la géothermie profonde présente les caractéristiques thermodynamiques qui le permettent (ces nappes se trouvent à 2500m de profondeur et chauffent de 150 à 250 degrés).

De plus, selon l’ADEME cette énergie produit 45 gCO2e/kg (0,045 kg de CO2 émis pour 1 kWh produit) avec un coût de production à 65 euros/MWh.

Cependant, cette estimation ne tient pas compte du coût de forage très important et du fait qu’elle n’est valorisable que dans certaines parties volcaniques du globe.

 

Eau : l’hydraulique, l’énergie marémotrice, houlomotrice

L’hydroélectricité exploite le mouvement de l’eau (chute d’eau, courants de rivières etc.) et le convertit en électricité.


Comment ça marche ?

Grâce à sa force, le courant met en mouvement une turbine qui créé de l’électricité. Une fois produite, l’électricité est envoyée et distribuée par des lignes de transports.


La production hydroélectrique est une très vieille source d’énergie et peu produire énormément d’électricité à des coûts compétitifs.

En 2018, la production hydroélectrique mondiale s’élevait à 4200 TWh ce qui représente16% de la production électrique totale. Selon l’Agence internationale pour les énergies renouvelables, le coût global moyen (pondéré selon la complexité du site) de l’hydroélectricité est de 42,50€/MWh en 2018, soit 0,0425c€/kWh.

De plus, selon l’ADEME, le bilan carbone de l’hydroélectricité est de 6g CO2e (soit 0,06 kg de CO2 émis pour 1 kWh d’électricité produit).

Malheureusement, ce type d’installation nécessite d’avoir des forts courants à disposition ainsi que des coûts d’investissement conséquents. Cette énergie renouvelable n’est donc pas à portée de main de tous.

L’énergie marémotrice est aujourd’hui une des sources marines les plus développées.


Comment ça fonctionne ?

Les usines marémotrices utilisent la différence de niveau de l’océan entre la marée haute et la marée basse. Leur fonctionnement est similaire à celui des barrages : à marée montante, l’eau remplit un bassin, qui accumule ainsi l’énergie potentielle. Lorsque la marée redescend, l’eau du bassin est libérée, entraînant des turbines qui produisent alors l’électricité.


Au total, on compte 6 usines marémotrices dans le monde, dont une en France dans l’estuaire de la Rance installée dans les années 1960. Elle a une puissance installée de 240 MW.

L’énergie houlomotrice fonctionne de la même manière en utilisant cette fois le mouvement des vagues pour générer de l’électricité. Ce type d’installation est peu développé à l’heure actuelle et des prototypes sont à l’essai au large des côtes portugaises et écossaises sans solution industrielle viable pour le moment.

 

Vent : l’éolien

Le principe d’une éolienne est simple : il s’agit de transformer l’énergie cinétique du vent en énergie électrique.


Quelle est le fonctionnement ?

C’est-à-dire que nous utilisons le mouvement et la force du vent pour faire tourner les hélices de l’éolienne lesquelles génèrent de l’électricité – sur le même principe que la turbine dans le barrage.


La taille d’une éolienne est variable ainsi que le nombre d’éoliennes installées. Les éoliennes marines sont plus grandes : 5 MW en moyenne contre 2 MW pur des installations terrestres. 

Le facteur de charge moyen d’une éolienne est de 23% pour l’éolien terrestre et entre 30 et 40% pour l’éolien maritime. Ce qui signifie que pour 1 MW installé, cette puissance ne sera délivrée que 23% du temps (terrestre) ou entre 30 et 40% du temps (maritime).

En effet, la production d’énergie dans ce type d’énergie dépend directement de la météo : Y aura-t-il du vent tout le temps ? En 2018, le coût de l’énergie éolienne terrestre était de 51 euros/MWh et de 115 euros/MWh pour l’éolien offshore.

Malheureusement ce type d’installation n’est pas accessible à l’échelle individuelle mais uniquement à de large échelle.

Soleil : les panneaux solaires

Une solution viable pour des particuliers et des professionnels est l’installation de panneaux solaires. Bien sûr comme pour l’éolien, la production dépend de la zone géographique et de la présence ou non de soleil à l’endroit où vous souhaitez installer vos panneaux. Pour savoir si vous êtes éligibles, faites le test grâce à un simulateur gratuit.

 

 

III. Comment fonctionne un panneau solaire ? Pourquoi choisir l’énergie solaire ?

Le fonctionnement est le suivant : le panneau photovoltaïque transfère l’énergie des photons de la lumière solaire aux électrons des matériaux semi-conducteurs, tels que le silicium, qui les composent et produit ainsi un courant électrique continu.

Le prix de l’électricité produite par une centrale solaire d’une puissance de plusieurs mégawatts est passé de 276 euros/MWh en 2010 à 52,10 euros/MWh en juin 2018 auquel il convient d’ajouter comme pour les parcs éoliens, les coûts associés aux infrastructures de stockage et de transport.

Alors, cette méthode est-elle vraiment écologique ? D'un point de vu scientifique, d'énormes progrès ont été faits et les matériaux aujourd'hui utilisés sont garantis 25 ans. De plus, à leur fin de vie, des bornes de recyclage ont été mises en place en France.

D'un point de vue économique, cette méthode est la meilleure compte tenu de l'investissement de départ et des ressources à disposition : tout le monde ne dispose pas d'une mer pour profiter de l'énergie eolienne offshore ni de terres pouvant supporter ce genre d'installation. Il en va de même pour les barrages. Cependant, beaucoup plus de particuliers possèdent une petite surface ainsi que de rayons de soleil, pouvant ainsi se permettre la pose de panneaux solaires.

 

IV. Les points clés à retenir

 

 

Biomasse

Géothermie

Hydroélectricité

Eolien

Solaire

Coût monétaire

58 €/MWh

65

€/MWh

42,50

€/MWh

51 - 115 €/MWh

52,10 €/MWh

Coût écologique

35

gCO2e/kg

38 gCO2e/kg

13

gCO2e/kg

10 - 9 gCO2e/kg

32

gCO2/kg

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