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Histoire de l'électricité au Québec ; notions de base ; énergies hydraulique, éolienne, solaire, nucléaire ; transport et distribution.

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Alimentées par des combustibles fossiles, les centrales thermiques sont plus coûteuses et plus polluantes à exploiter que les installations hydroélectriques.

Malgré leur faible contribution à la production totale d'électricité d'Hydro-Québec, elles jouent un rôle très important dans la fourniture de l'énergie de base et de l'énergie de pointe. De plus, elles peuvent desservir des régions isolées comme les Îles-de-la-Madeleine.

Rôle du thermique à Hydro-Québec
Certaines centrales thermiques fonctionnent en permanence pour satisfaire la demande de base (énergie de base). C'est le cas des centrales diesels. La turbine à gaz Bécancour ne fonctionne qu'occasionnellement, lorsque la demande est très forte et que la production d'hydroélectricité est insuffisante.

Diesel

Centrale des Îles-de-la-Madeleine

Les centrales à moteurs diesels sont situées principalement en région éloignée. Elles desservent en majeure partie des communautés isolées dans le Nunavik, sur la Basse-Côte-Nord et en Haute-Mauricie. Les centrales diesels alimentent ainsi des réseaux de distribution autonomes. La centrale ci-contre, la plus importante centrale diesel d'Hydro-Québec, est située aux Îles-de-la-Madeleine.

Ce type de centrale ne comporte pas de turbine ; l'énergie mécanique créée par le moteur diesel (A) entraîne directement l'alternateur (B).

Gaz naturel et mazout léger

Centrale de Bécancour

Les centrales à turbines à gaz utilisent habituellement comme combustible le mazout léger ou le gaz naturel. Elles portent ce nom parce que c'est le gaz de la combustion qui actionne la turbine. Elles servent uniquement à la production d'énergie de pointe en raison de leurs coûts d'exploitation élevés découlant de la forte consommation d'un combustible qui est relativement cher. Ces centrales ont l'avantage de pouvoir être mises en marche et arrêtées en quelques minutes seulement, alors que les autres types de centrales thermiques ont besoin de délais plus longs.

L'alternateur (A) d'une centrale à turbines à gaz est entraîné par une turbine (B) constituée d'une roue à ailettes. C'est la poussée exercée sur les ailettes par la détente d'un mélange gazeux (C) qui fait tourner la turbine. On obtient le mélange gazeux en faisant brûler du mazout léger (D) en présence d'air comprimé.

© Hydro-Québec, 1996-2019. Tous droits réservés.

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Centrales thermiques classiques | Hydro-Québec

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Alimentées par des combustibles fossiles, les centrales thermiques sont plus coûteuses et plus polluantes à exploiter que les installations hydroélectriques. Malgré leur faible contribution à la production totale d'électricité d'Hydro-Québec, elles jouent un rôle très important dans la fourniture de l'énergie de base et de l'énergie de pointe.

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Photo : Shutterstock.com

Contrairement aux énergies renouvelables, les énergies non renouvelables sont issues de sources dont les stocks s'épuisent, car ils se renouvellent moins vite qu'on ne les consomme.
Les énergies non renouvelables, comment ça marche ?

Parmi ces sources d'énergie, on retrouve les combustibles fossiles.

Ils sont le résultat de la méthanisation issue de la putréfaction d'animaux et végétaux dans le sol. Cette matière organique riche en carbone, enfouie sous terre depuis parfois des millions d'années, se décompose dans un sol totalement dénué d'oxygène. Le processus est donc très lent, et trop long pour se renouveler à échelle humaine. C'est pourquoi on parle d'énergies non renouvelables.

En se consumant, les énergies fossiles émettent du CO2. Cela contribue à amplifier l' effet de serre, provoquant un réchauffement climatique général à la surface de la planète et représentant un réel danger pour la vie qu'elle abrite.

Quelles sont les sources d'énergies non renouvelables ?

Aujourd'hui, les sources d'énergie primaire sont les plus utilisées dans le monde. Il s'agit principalement du pétrole, du charbon, du gaz naturel et du nucléaire.

Le pétrole

Le pétrole, principalement composé d'hydrocarbures, est l'une des plus anciennes énergies fossiles utilisée par l'Homme. Il fournit l'ensemble des carburants liquides tels que l'essence, le fioul, le gasoil ou le kérosène, et entre dans la composition d'une multitude de matériaux communs tels que les plastiques, les cosmétiques, les détergents ou encore les lubrifiants.

Cependant, de l'extraction à la consommation, en passant par la transformation et le transport, l'or noir présente certains dangers environnementaux. Par exemple, les risques de marées noires sont très présents, et leurs conséquences écologiques catastrophiques : elles détruisent la faune et la flore, polluent les sols, l'eau et l'air et sont nocives également pour l'homme, qui se baigne et se nourrit d'animaux marins.
D'un point de vue socio-économique, partout dans le monde les actions des multinationales pétrolières appauvrissent des régions entières et détruisent leurs écosystèmes.

En 2015, il représentait 31,7% de l'énergie primaire consommée dans le monde.

Le charbon

Le charbon est une roche fossile issue de la biomasse, majoritairement composée de carbone, mais aussi de d'hydrogène, de souffre et d'oxygène.

Il est principalement utilisé pour la production d'électricité, mais aussi pour l'alimentation des chaudières industrielles et du chauffage domestique, ainsi qu'en sidérurgie ou encore dans la fabrication de caoutchouc synthétique. Il peut être brûlé, coké ou gazéifié.

Il se stocke et se transporte facilement, ce qui en fait le combustible fossile le moins cher à exploiter.

En revanche, son extraction et son exploitation sont très nocives pour l'Homme. En effet, les mineurs sont exposés à des agents nocifs en respirant sa poussière et des gaz toxiques, dont ils contractent des maladies grave, mais également aux risques d'éboulements des mines. Et c'est sans compter les risques d'inondation, d'incendie ou d'explosion...
De plus, cette exploitation minière perturbe l'environnement et détruit l'habitat de nombre d'animaux sauvages.

Enfin, la combustion du charbon libère des toxines telles que l'arsenic, le mercure ou le plomb, causant diverses maladies respiratoires chez les hommes comme chez les animaux.

En 2015, il représentait 28,1% de la consommation mondiale d'énergie primaire.

Le gaz naturel

Naturellement présent sous forme gazeuse dans les roches poreuses, le gaz naturel est un combustible fossile principalement composé d'hydrocarbures extrait par forage.

Il est utilisé en tant que combustible industriel et domestique grâce à son haut pouvoir calorifique, mais aussi comme matière première dans l'industrie pour la production d'ammoniac, de méthanol ou encore d'hydrogène.

Fort combustible, le gaz représente de multiples risques d'incendie, d'explosion ou encore d'intoxications et brûlures, autant lors de son extraction, du transport et du stockage que de sa distribution. Mais ce n'est pas tout : lors de l'extraction de certains gaz par fracturation hydraulique, on ajoute des produits chimiques dans des millions de litres d'eau par puits. L'eau contaminée se déverse en grande partie dans les nappes phréatiques, polluant ainsi les sources d'eau dite potable.

Il était en 2015 la troisième source d'énergie thermique la plus consommée, représentant 21,6% de l'énergie primaire utilisée dans le monde.

Le nucléaire

L'énergie nucléaire est l'énergie libérée lors des réactions de fissions ou de fusion des atomes d'uranium.

C'est une énergie considérée à tort comme " propre ", car même si elle émet peu de CO2 par rapport aux autre énergies fossiles, sa production et l'extraction d'uranium polluent considérablement, contaminant notamment les terres et les rivières. De plus, si le risque d'accidents de centrales nucléaires est rare, il est bien présent, et les conséquences en sont désastreuses, comme ce fut le cas à Fukushima en 2011. La radioactivité contamine tous les écosystèmes ; nappes phréatiques, rivières, océans, terres et atmosphère. Les conséquences de l'irradiation sur la santé sont épouvantables : troubles mentaux, troubles de la croissance, malformations, brûlures, leucémie, cancers... et bien sûr, la mort.

Enfin, le minerais d'uranium est présent en de trop petites quantités dans le sol pour lui permettre de se renouveler suffisamment rapidement à échelle humaine.

Les énergies non renouvelables en France

En 2015, le pétrole représentait 45,7% de l'énergie totale consommée dans le pays, contre 20,1% pour le gaz naturel, 19% pour le nucléaire et 2,4% pour le charbon.

Actuellement, le nucléaire représente 78% de la consommation électrique du pays.

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Contrairement aux énergies renouvelables, les énergies non renouvelables sont issues de sources dont les stocks s'épuisent, car ils se renouvellent moins vite qu'on ne les consomme. Parmi ces sources d'énergie, on retrouve les combustibles fossiles. Ils sont le résultat de la méthanisation issue de la putréfaction d'animaux et végétaux dans le sol.

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On a besoin d’énergie pour éclairer et chauffer nos maisons, alimenter nos voitures et cuisiner nos aliments. Mais d’où provient toute cette énergie ? Apprends tout sur les sources d’énergie dans ce film animé BrainPOP !

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Histoire de l'électricité au Québec ; notions de base ; énergies hydraulique, éolienne, solaire, nucléaire ; transport et distribution.

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La roue de ce moulin a fourni en énergie la forge de Farga Rossell (Andorre) au cours de la seconde moitié du XIX e siècle. © Raymond355, cc by 2.0

L'énergie hydraulique est une énergie renouvelable très faiblement émettrice de gaz à effet de serre. Cette source d' énergie renouvelable exploite les mouvements de l'eau actionnés par le Soleil et la gravité à travers le cycle de l'eau, les marées et les courants marins.

Qu'elles utilisent les chutes d'eau naturelles (cascades) ou artificielles (barrages hydroélectriques), le débit des cours d'eau ou les courants marins (marée, circulation thermohaline circulation thermohaline, etc.), les centrales hydrauliques produisent de l'énergie mécanique convertie la plupart du temps en électricité (hydroélectricité).

Attestés dès l'Antiquité, les moulins à eau ont exploité cette énergie pour pomper l'eau, moudre le grain ou encore actionner des marteaux-pilons. Leurs héritières modernes, les centrales hydroélectriques, fournissent une électricité renouvelable en produisant peu de gaz à effet de serre (sauf dans le cas des régions tropicales, où la dégradation de matière organique produirait du méthane).

L'exploitation de l'énergie hydraulique a toutefois certains inconvénients, notamment en matière de continuité des cours d'eau. En effet, la création d'un barrage représente un obstacle pour la navigation, la migration des espèces aquatiques et le transfert de sédiments.

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Définition | Énergie hydraulique | Futura Planète

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L'énergie hydraulique est une énergie renouvelable très faiblement émettrice de gaz à effet de serre. Cette source d'énergie renouvelable exploite les mouvements de l'eau actionnés par le Soleil...

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Combustibles fossiles - BrainPOP Français

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Qu'est-ce qui fait marcher les voitures ? Les combustibles fossiles ! Qu'est- ce qui allume ton barbecue et ta cuisinière à gaz ? Les combustibles fossiles ! Qu'est-ce qui est fait de plantes et d'animaux morts ? Tiens, ce sont les combustibles fossiles et ils sont montrés ici !

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Libère l'impressionnant pouvoir de l'atome !

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Par Stéphan Dussault

Photo: iStockphoto

Dans la petite ville de Sarnia, située à trois heures de route de Toronto et à une heure de Detroit, l'industrie pétrolière est florissante, si on peut s'exprimer ainsi. Une vingtaine de raffineries et d'entreprises pétrochimiques y brassent des affaires depuis belle lurette. Mais depuis octobre 2010, Sarnia est devenue la ville des extrêmes en matière d'énergie. On vient d'y terminer la mise en place du deuxième parc solaire en importance au monde.

Le fabricant First Solar a vissé 1,3 million de panneaux solaires au sol sur près de 10 km ². Selon lui, la puissance de 80 mégawatts (MW) comblera les besoins d'environ 13 000 maisons. À 75 km de là, à Chatham-Kent, la firme coréenne Samsung prévoit poursuivre la plantation de centaines d'éoliennes le long du lac Érié. Ce chapelet de turbines totalisera une puissance de 270 MW et pourra approvisionner environ 60 000 maisons.

Les simples résidants ne sont pas en reste. Plusieurs milliers d'Ontariens ont fait installer des panneaux solaires sur le toit de leur maison. Et ce ne serait qu'un début.

L'argent motive

Mais d'où vient cette soudaine urgence? D'abord de politiciens provinciaux qui ont promis de libérer l'Ontario de sa vingtaine de centrales au charbon, principale source de pollution de la province. Aujourd'hui, il n'en reste que huit, que le gouvernement s'est engagé à fermer d'ici à 2014. Des fermetures louables, mais qui représentent des milliers de MW d'électricité perdus qu'il faut générer autrement.

Ainsi, entreprises et citoyens ontariens se ruent depuis deux ans sur la production d'énergies renouvelables. Pourquoi? Parce que c'est payant! En 2009, leur gouvernement a mis en place l'une des politiques d'aide financière les plus généreuses sur la planète. En résumé, vous payez l'achat et l'installation de vos coûteux panneaux solaires, puis le gouvernement s'engage à racheter à prix fort votre production. Par exemple, vous déboursez 20 000 $ pour la vingtaine de panneaux solaires placés sur le toit. L'énergie produite est automatiquement renvoyée au réseau électrique ontarien, qui vous paie un stratosphérique 80 ¢ le kilowattheure (kWh), soit presque 10 fois le tarif en vigueur. Et le prix de rachat est garanti pendant 20 ans. Cette politique énergétique, appelée en anglais feed-in tariff, ou tarification incitative, s'est fait connaître en Allemagne à partir de 2000 et serait aujourd'hui en place dans une soixantaine de régions du monde.

Étant donné que le résidant vend l'électricité beaucoup plus cher que celle qu'il achète, il ne paie à peu près plus d'électricité, et ce même s'il en consomme davantage qu'il n'en produit. Yves Poissant, de Ressources naturelles Canada, grand spécialiste en énergie solaire, a fait le calcul pour nous ; les ventes d'électricité font que les panneaux sont remboursés en huit ans, alors qu'ils ont une durée de vie de plus de 25 ans. C'est pourquoi M. Poissant considère l'achat de panneaux solaires non plus comme une dépense, mais comme un investissement! Le même principe s'applique aux entreprises qui veulent profiter des offres généreuses de l'Ontario. Le tarif de rachat varie selon le type de projet, mais pour le parc solaire de Sarnia, le gouvernement paie 44 ¢/kWh, alors que pour le parc éolien de Chatham-Kent, c'est 13,5 ¢.

Une économie verte

Dans tous les cas, les entreprises ont investi des sommes colossales. À Sarnia, le duo First Solar et Enbridge a déboursé autour de 400 millions de dollars juste pour produire et installer les panneaux. Dans le cas du consortium coréen mené par Samsung, il s'agit d'une somme globale de pas moins de sept milliards, qui inclut l'érection de deux usines de production d'éoliennes. Samsung s'est aussi engagée à livrer une puissance de 2 500 MW dans les prochaines années, assez pour faire face à la demande d'électricité d'environ 600 000 foyers ontariens.

Le gouvernement ontarien a lui aussi pris des engagements très coûteux pour les 20 prochaines années. Il s'attend à les compenser en créant une économie verte. Car pour accorder la tarification incitative, il impose que 60 % des éoliennes et des panneaux solaires soient Made in Ontario. Des entreprises ont donc dû déplacer leur production, ce qui a créé des situations cocasses. Canadian Solar, dont la vaste majorité des usines sont en Chine pour diminuer les coûts, a dû délocaliser en Ontario et ouvrir une usine de 500 employés à Guelph!

D'autres situations brisent davantage le cœur. La montréalaise Centennial Solar s'est résignée à transférer la production de son usine de Saint-Laurent à Kingston pour satisfaire aux règles ontariennes. "C'est dommage, mais c'est là qu'est le marché, c'est là qu'est mon futur", constate son directeur général, Sam Myles.

Le Québec pointé du doigt

"Les politiques ontariennes sont environnementales, mais ce sont aussi des mesures pour créer une nouvelle base industrielle. Québec devrait s'en inspirer", dit Steven Guilbeault, coordonnateur général adjoint d'Équiterre. Au Québec, l'éolien prend une place croissante dans le paysage. Malgré cela, la puissance jusqu'ici installée de 658 MW est presque trois fois moins importante qu'en Ontario. Et avec ses 800 MW, même la vilaine polluante Alberta fait mieux, selon les données de l'Association canadienne d'énergie éolienne.

Le solaire? Presque inexistant ici. Yves Poissant est l'un des 17 Québécois dont les panneaux solaires sont branchés au réseau d'Hydro-Québec. En Ontario, il estime qu'ils seront autour de 20 000 d'ici à trois ans. Ce grand défenseur de l'énergie solaire ne critique toutefois pas la tiédeur du Québec. "Contrairement au Québec, le réseau électrique ontarien n'est pas saturé en hiver, puisque la majorité des maisons sont chauffées au gaz naturel. En Ontario, c'est pendant qu'on climatise qu'il y a un problème. Or, le solaire est plus efficace l'été, entre autres parce qu'il n'y a pas de neige sur les panneaux. C'est pourquoi l'éolien se justifie mieux au Québec."

En plus, Québec n'a pas de centrales au charbon à fermer. "Justement, ces temps-ci on parle beaucoup de gaz de schiste et peu d'énergie verte, rétorque Benoît Perron, dirigeant de l'organisme Énergie solaire Québec. Dans les années 1960, le Québec a fait le pari de l'hydroélectricité pendant que l'Ontario faisait celui du nucléaire. Mais aujourd'hui, les rôles sont inversés. L'Ontario fait le pari des énergies vertes pendant que le Québec est à la traîne." En août 2009, la ministre des Ressources naturelles et de la Faune, Nathalie Normandeau, annonçait pourtant la création d'un comité d'experts pour la conseiller en matière d'énergies renouvelables. Présidé par Steven Guilbeault et entre autres composé de Benoît Perron, le comité a rendu son rapport à la ministre en novembre 2010. Rapport auquel, au moment de mettre sous presse, on ne pouvait toujours pas accéder.

Éolien
01 États-Unis 71 200
02 Allemagne 37 800
03 Espagne 36 600
04 Chine 27 800
05 Inde 18 000
11 Canada 3 800

Solaire
01 Espagne 6 932
02 Allemagne 6 200
03 Japon 2 900
04 États-Unis 2 400
05 Italie 750
12 Canada 57

Hydroélectricité
01 Chine 565 900
02 Brésil 386 200
03 Canada 367 000
04 États-Unis 297 600
05 Norvège 127 100

En gigawattheures (milliards de wattheures) en 2009.
Source: Observ'ER.
Deux projets impressionnants en Ontario

L'an dernier, Ikea Canada a investi 4,6 millions de dollars pour installer un total de 3 790 panneaux solaires sur ses trois magasins de la région torontoise. L'ensemble devrait générer 960 000 kilowattheure (kWh) par an. Il s'agit du plus important projet solaire pour un détaillant canadien. En plus d'être bons pour l'image d'Ikea, ces panneaux seront payants. Grâce à la mise en place d'un généreux programme incitatif, le gouvernement provincial s'est engagé à acheter toute cette électricité verte au coût de 71,3 ¢/kWh pour les 20 prochaines années. Ainsi, Ikea va vendre pour près de 685 000 $ d'électricité cette année! Faites le calcul; grâce à ces entrées de fond, le coût d'achat des panneaux solaires est remboursé dans moins de sept ans. Après, il s'agit de plus d'un demi-million de profits par an.

Quand on parle d'un champ de panneaux solaires, c'est à ça qu'on fait référence! Nous sommes ici à Sarnia, en Ontario, à trois heures de Toronto. Pas moins de 1,3 millions de panneaux solaires ont été installés en octobre 2010. Avec une puissance de 80 mégawatts (MW), soit assez pour combler les besoins annuels de 13 000 maisons selon le fabricant, il s'agissait du plus important parc solaire au monde au moment au moment de sa construction. Depuis, un projet allemand a créé un parc de... 81 MW!

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Par Stéphan Dussault Photo: iStockphoto Dans la petite ville de Sarnia, située à trois heures de route de Toronto et à une heure de Detroit, l'industrie pétrolière est florissante, si on peut s'exprimer ainsi. Une vingtaine de raffineries et d'entreprises pétrochimiques y brassent des affaires depuis belle lurette.

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Le vent provient d'un réchauffement inégal de la surface de la Terre qui crée des zones de températures et de pressions différentes : les anticyclones et les dépressions. La pression cherchant naturellement à se rééquilibrer, des masses d'air se déplacent depuis les anticyclones vers les zones de dépression. Plus la dépression est importante, plus le vent est fort.

Cette force, l'homme l'a utilisée depuis longtemps pour pousser ses bateaux ou actionner des moulins. Aujourd'hui, grâce aux éoliennes, il la transforme en électricité.

Vitesse du vent et surface balayée

Quelques principes régissent la conception des éoliennes :

la énergétique que peut fournir une éolienne est proportionnelle à la vitesse du vent. Il convient donc de chercher un vent constant et fort, en hauteur, afin d'éviter toute perturbation due aux obstacles naturels (relief, végétation) ou artificiels (bâtiments...), et des espaces dégagés. C'est pourquoi on construit des éoliennes de grande taille (parfois plus de 120 mètres de haut) et on recherche des espaces libres, en pleine mer par exemple avec l'éolien (voir l'article " L'avenir de l'énergie éolienne ") ;

90 km/h : vitesse maximale du vent que peut supporter une éolienne

la puissance est proportionnelle à la surface balayée par les pales. La longueur des pales va de 15 à plus de 60 mètres. Le rotor peut ainsi atteindre un diamètre de près de 120 mètres qui couvrirait entièrement un terrain de football.​

Mât, rotor et nacelle

Les éoliennes se composent de trois pièces principales :

le : son rôle est de supporter les autres éléments (nacelle et rotor). Généralement fait de métal, il est fixé sur une fondation de béton arrimée au sol par de longs pieux. Les éoliennes en mer sont installées dans les fonds marins selon le même principe ;

le rotor : son rôle consiste à transformer l' (mouvements) du vent en énergie mécanique. Il se compose du nez et de l'hélice, elle-même formée de trois pales (plus rarement deux). Les pales dérivent des technologies de l'aéronautique et sont fabriquées à l'aide de matériaux composites (polyester renforcé de fibre de verre et / ou fibre de carbone) à la fois légers, rigides et résistants ;

la nacelle : située en haut du mât, derrière le rotor, elle abrite le générateur produisant l'électricité à partir de la force mécanique du rotor en mouvement. Le transport de l'énergie jusqu'au sol est assuré par des câbles électriques descendant à l'intérieur du mât de l'éolienne. La (capacité de production électrique) dans une nacelle peut atteindre 5 mégawatts.

Le diamètre de l'hélice d'une éolienne géante peut couvrir entièrement un terrain de football.

Les éoliennes sont par ailleurs dotées d'un système qui permet :

d'orienter le rotor de l'éolienne perpendiculairement à la direction du vent de façon à capter le maximum de sa force motrice ;

de modifier l'angle d'incidence des pales par rapport au vent afin de maximiser la récupération d'énergie.

Grâce à ce système de supervision et de contrôle, l'éolienne peut être arrêtée automatiquement et très rapidement en cas de nécessité. La sécurité du fonctionnement est ainsi assurée en continu.

L'éolienne, une centrale électrique miniature

Pour démarrer, une éolienne a besoin d'une vitesse de vent minimale, de l'ordre de 10-15 kilomètres/heure. Mais l'éolienne a aussi une limite supérieure : 90 kilomètres/heure, parfois plus sur certains modèles récents. Cette limite répond à des objectifs de sécurité mais aussi de rentabilité : en tournant très vite, les pièces s'usent et se fragilisent alors que la production d'électricité ne connaît qu'un gain minime.

La vitesse de rotation du rotor (de 12 à 15 tours/minute) doit être augmentée par un système mécanique interne, le multiplicateur, qui permet d'atteindre environ 1 500 tours/minute, vitesse nécessaire au bon fonctionnement de l'alternateur.

Des convertisseurs électroniques de puissance ajustent la fréquence du courant produit par l'éolienne à celle du réseau électrique auquel elle est raccordée (50 hertz en Europe), tout en permettant au rotor de l'éolienne de tourner à vitesse variable en fonction du vent.

Le raccordement au réseau La tension de l'électricité produite par l'alternateur - de l'ordre de 600 à 1 000 volts - est élevée à travers un transformateur de puissance, situé dans la nacelle ou à l'intérieur du mât, jusqu'à un niveau de 20 000 ou 30 000 volts. Un tel niveau permet de véhiculer l'électricité jusqu'au point de raccordement au réseau électrique. Pour les centrales éoliennes de 10-15 mégawatts de capacité, le niveau de tension de raccordement est, en France, généralement de 20 000 volts. Pour les centrales de capacité plus importante, le niveau de tension de raccordement peut aller de 60 000 à 90 000 volts, voire 225 000 volts.

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Le vent provient d'un réchauffement inégal de la surface de la Terre qui crée des zones de températures et de pressions différentes : les anticyclones et les dépressions. La pression cherchant naturellement à se rééquilibrer, des masses d'air se déplacent depuis les anticyclones vers les zones de dépression.

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Le soleil

Le Soleil est une fantastique boule de feu qui brûle depuis 4,55 milliards d'années. Elle est si grande et si chaude que, même si nous en sommes très éloignés, nous bénéficions encore de sa chaleur et de sa lumière. Imagine plutôt : le Soleil est 1'300'000 fois plus gros que la Terre, et la chaleur dans son cœur peut atteindre 15 millions de degrés ! Heureusement, 150 millions de kilomètres nous séparent de cette formidable source d'énergie, et notre atmosphère nous protège de la puissance de ses rayons.

Un peu d'histoire

Il y a très longtemps que l'Humanité a compris comment se servir du Soleil pour allumer un feu. Grâce à des miroirs, on peut concentrer en un point la puissance des rayons solaires. La chaleur devient alors si intense sur ce point que le feu démarre. C'est comme cela que, dans l'Antiquité, les Grecs allumaient la flamme olympique.

Au 17 e siècle, un ingénieur français réussit à faire fonctionner une pompe grâce à de l'air chauffé par le Soleil. Deux cents ans plus tard, un physicien parisien découvre l'effet photovoltaïque : il est désormais possible de transformer la lumière du Soleil en électricité. Mais il faudra attendre un siècle encore pour que cette technologie fasse de réels progrès : c'est en cherchant à conquérir l'espace que les scientifiques ont le plus investi dans la maîtrise de l'énergie solaire.

Utilisation et installations

L'utilisation de l'énergie solaire passe par ses deux composantes principales : sa chaleur et sa luminosité.

LES PANNEAUX SOLAIRES THERMIQUES

La chaleur du Soleil peut être utilisée de manière directe pour chauffer un réservoir d'eau, sécher du linge (évaporation) ou tempérer les parois d'une maison. C'est le principe utilisé par les panneaux solaires thermiques qui sont placés sur les toits ou les façades des maisons. En transitant par les panneaux solaires, l'eau est réchauffée par le Soleil, puis utilisée sur place, pour le chauffage ou l'eau sanitaire du bâtiment.

En Suisse, le potentiel est immense. Imagine plutôt : si tous les toits étaient équipés, l'énergie solaire couvrirait l'ensemble des besoins thermiques des ménages suisses.

LES CENTRALES SOLAIRES THERMODYNAMIQUES

Ces grandes installations sont équipées d'immenses miroirs paraboliques, sphériques ou plats, qui suivent la course du soleil pendant la journée. Ils permettent de concentrer les rayons pour chauffer un liquide qui restera chaud même après le coucher du Soleil, de l'huile par exemple. C'est une manière de stocker l'énergie qui servira à chauffer l'eau, dont la vapeur fera tourner des turbines pour produire de l'électricité.

Ce type d'installation est assez nouveau. En Europe, il en existe en Espagne, en Belgique, en France ou encore en Suède.

LES PANNEAUX SOLAIRES PHOTOVOLTAÏQUES

La lumière du Soleil peut être utilisée pour produire de l'électricité. On utilise pour cela des panneaux composés de cellules électroniques qui réagissent aux rayons du Soleil. On parle alors d'énergie solaire photovoltaïque. Ces installations sont de plus en plus répandues dans le monde.

En Suisse romande, les parcs solaires photovoltaïques sont souvent installés sur des toits de bâtiments. Par exemple, à Gimel (Vaud), celui du Collège du Marais en a été́ entièrement recouvert. Reliée au réseau électrique, cette installation permet d'assurer la consommation électrique moyenne de 20 familles.

En images
Centrale solaire Thémis (France) - Photo : David66, wikipedia
Si tous les toits étaient équipés, l'énergie solaire couvrirait l'ensemble des besoins thermiques des ménages suisses.

Panneaux solaires thermiques - Photo : Romande Energie

Pour le moment, en Europe, il existe des centrales solaires thermodynamiques en Espagne, en Belgique, en France ou encore en Suède.

En Suisse romande, les parcs solaires photovoltaïques sont souvent installés sur des toits de bâtiments.

Panneaux solaires photovoltaïques sur le toit du Collège Kratzer. Photo: Ville de Vevey

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Le Soleil est une fantastique boule de feu qui brûle depuis 4,55 milliards d'années. Elle est si grande et si chaude que, même si nous en sommes très éloignés, nous bénéficions encore de sa chaleur et de sa lumière.

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Le Soleil est notre source d'énergie par excellence. C'est lui qui fournit l'énergie qui rend possible la vie sur Terre . Nous lui devons aussi un héritage bien utile sous la forme de réserves de pétrole , de gaz naturel et de charbon .
Il suffirait de capter une minuscule fraction de l' solaire pour approvisionner en énergie l'humanité tout entière. En l'absence de , quand le soleil et haut dans le ciel, chaque mètre carré reçoit 1 kW, soit l'équivalent d'un chauffage électrique standard.

Pour de nombreuses applications , c'est le flux d'énergie solaire moyen net qui importe. Il prend en compte l'influence des nuages et de la nuit et varie beaucoup au fil des . La moyenne européenne est de 125 W/m ², ce qui est l'équivalent en énergie d'environ 100 litres de pétrole par mètre carré et par an ! Comment capter cette manne d' ?

La photosynthèse et la nature

La nature a développé un système efficace, qui inclut le stockage : la . Serait-ce une solution viable d'approvisionnement énergétique ? Pour satisfaire la consommation actuelle d'énergie de la France en cultivant des plantes de façon renouvelable, il faudrait mettre en culture la totalité du pays ! Il ne faut donc pas trop attendre des agrocarburants . Le problème de la photosynthèse , c'est son faible rendement : seule une petite partie du flux d'énergie solaire est exploitée (moins de 1 % dans nos pays). Les cellules photovoltaïques sont bien plus efficaces, et elles ne concurrencent pas la production alimentaire.

Capteurs solaires et usage passif

La meilleure façon d'utiliser l'énergie solaire est aussi la plus simple : mettre à profit directement la du soleil. Une retient presque 80 % du flux de chaleur incident. Le principe des capteurs solaires thermiques est simple : une plaque noire à température ambiante absorbe presque tout le rayonnement solaire . Si on les utilise pour chauffer de l'eau, ils peuvent tirer parti du flux solaire intense durant les mois d'été. Pour le chauffage, il faut leur associer un stockage sur le long terme. C'est envisageable dans le cas de grandes unités d'habitation, comme un lotissement ou un immeuble de bureaux. Une unité d'appoint s'impose, alimentée par exemple au gaz naturel.

Des systèmes de stockage chimique sont en cours de développement. Ils ne présentent pas de pertes thermiques d'une saison sur l'autre.

Les cellules photovoltaïques, une énergie lumineuse

Les cellules photovoltaïques convertissent directement le rayonnement solaire incident en électricité. Le rendement des cellules actuelles (à base de ) atteint 25 % en laboratoire et 14 à 20 % pour les modèles commerciaux. Pour améliorer le rendement, on peut combiner différents matériaux dont la sensibilité à la est différente : la transmise par une couche pourra être absorbée par la suivante. On parle de cellules multijonctions. Un rendement record de 44,7 % a été atteint en 2013 par une équipe de recherche franco-allemande comprenant le CEA, avec une nouvelle structure de cellule solaire à quatre jonctions. De nombreux autres développements sont en cours.

Les cellules solaires sont bien plus efficaces que la photosynthèse, mais de grandes surfaces restent nécessaires pour une production substantielle d'électricité. Pour produire l'équivalent d'une centrale conventionnelle (1.000 MW), il faudrait en France une surface nette de 53 km ² de cellules solaires avec un rendement (optimiste) de 15 % !

Concentrer la puissance solaire

Dans les régions les plus ensoleillées de la planète, l'énergie solaire thermodynamique par concentration est une bonne alternative aux panneaux photovoltaïques . Plusieurs centrales pilotes produisant de l'électricité ont déjà été construites aux États-Unis et en Espagne, par exemple. Leur rendement va de 15 à 30 %.

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L'énergie solaire, une source alternative et inépuisable

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Le Soleil est notre source d'énergie par excellence. C'est lui qui fournit l'énergie qui rend possible la vie sur Terre . Nous lui devons aussi un héritage bien utile sous la forme de réserves de pétrole , de gaz naturel et de charbon .

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Une énergie est une dont les réserves se sont constituées voilà très longtemps, il y a des millions d'années, par décomposition sédimentaire de matériaux organiques. Des réserves, en d'autres mots, composées principalement de carbone. Et des réserves non renouvelables, car elles ne peuvent être reconstituées qu'à des échelles de temps géologiques.

Les débuts de notre consommation massive d'énergies fossiles remontent à quelque 200 ans et à l'ère de la Révolution industrielle . Le succès a été bâti sur une bonne maîtrise technologique, un rendement moyen intéressant, une disponibilité tout au long de l'année et un stockage et un transport relativement aisés. Et ce n'est que plus tard que nous nous sommes alertés quant au fait que les ressources fossiles sont limitées -- disponibles en quantités finies, leurs réserves s'épuisent au fur et à mesure de leur exploitation, contrairement aux énergies renouvelables -- et que leur combustion est très polluante et génératrice de gaz à effet de serre . Pourtant, selon l'Agence internationale de l'énergie, les énergies fossiles devraient encore dominer les mix énergétiques pour quelques années au moins.

La formation des énergies fossiles

Rappelons que les processus de formation des combustibles fossiles sont lents. Le charbon se forme suite à l'enfouissement et à la décomposition de végétaux dans des bassins sédimentaires bassins sédimentaires. Les premiers charbons exploitables se sont formés il y a 360 millions d'années.

Le pétrole et le gaz naturel sont des hydrocarbures dont la formation débute par une accumulation de matière organique dans les sédiments de milieux calmes et peu oxygénés. Puis interviennent des bactéries et des variations de température. Pour pouvoir être utile, le pétrole brut doit subir des opérations de raffinage .

Notez enfin que l' 235 ( ²³⁵U), utilisé dans les réacteurs nucléaires , s'est formé lors des supernovae qui ont précédé la formation du Système solaire . Il y a très longtemps donc. Pour autant, il ne saurait être qualifié de fossile, car il est dépourvu de carbone. Il s'agit simplement d'un combustible non renouvelable.

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Définition | Énergie fossile | Futura Planète

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Une énergie fossile est une énergie dont les réserves se sont constituées voilà très longtemps, il y a des millions d'années, par décomposition sédimentaire de matériaux organiques. Des réserves,...

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L'énergie éolienne énergie éolienne n'est rien d'autre que de l'énergie solaire déguisée. C'est soleil, en chauffant de manière hétérogène la surface terrestre, qui donne naissance au vent vent. Conséquence immédiate : le potentiel global de l'énergie éolienne est bien moindre que celui de l'énergie solaire. Malgré tout, le potentiel de l'énergie éolienne est loin d'être négligeable.
Pour choisir le meilleur emplacement pour une éolienne, il faut connaître la vitesse moyenne locale du vent. La figure ci-dessous représente la carte des en France à une altitude de 50 m. On constate de grandes disparités : un moulin à vent situé dans le Centre produira jusqu'à huit fois moins de puissance qu'un moulin similaire situé en Languedoc-Roussillon. Vu la grande variabilité de la vitesse du vent, la puissance moyenne délivrée par une éolienne ne représente que 20 à 30 % de sa puissance nominale.

Un grand nombre d' éoliennes installées dans un endroit venteux peuvent rivaliser avec une centrale électrique, pourvu que les soient suffisamment espacées. En optimisant la disposition d'une ferme éolienne, on atteint des puissances totales de 1 à 3 MW/km ². C'est bien inférieur au rendement surfacique des cellules photovoltaïques cellules photovoltaïques, mais légèrement supérieur à celui des plantes par photosynthèse. Sans oublier que l'énergie éolienne est une énergie mécanique et qu'elle peut donc être convertie en énergie électrique avec très peu de pertes. Il faut environ 1.000 grandes éoliennes de 3 MW de puissance nominale, avec un rotor de 80 à 90 mètres de diamètre, pour remplacer une centrale conventionnelle de 1.000 MW en régime continu.

L'utilité des masses d'air pour une énergie renouvelable

Le déploiement de l' énergie éolienne est très variable d'un pays à l'autre, même si les capacités sont en croissance rapide un peu partout en Europe. En 2012, par exemple, la puissance installée cumulée totale était de 31,3 GW en Allemagne, 22,8 GW en Espagne, 8,4 GW au Royaume-Uni et 7,6 GW en France, pour un total européen de 106 GW contre 75 GW en 2009. Rappelons que ces chiffres correspondent à la puissance nominale. La puissance délivrée, en moyenne annuelle, est à peu près trois à cinq fois inférieure et dépend, entre autres, des conditions de vent au cours de l'année. En 2012, l'Union européenne a produit 6 % de son électricité grâce au vent.

Les fluctuations de la puissance éolienne nécessitent l'utilisation de générateurs électriques d'appoint à réponse rapide pour pallier une baisse de production. Une partie des économies de carburants fossiles et d' promises par les éoliennes s'en trouve annulée.

L'énergie éolienne a d'autres inconvénients, tels que le bruit et ses effets indésirables sur la faune.

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L'énergie éolienne : énergie du vent et du Soleil

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L'énergie éolienne n'est rien d'autre que de l'énergie solaire déguisée. C'est soleil, en chauffant de manière hétérogène la surface terrestre, qui donne naissance au vent. Conséquence immédiate :...

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Le soleil est une source d'énergie presque inépuisable. Découvre comment on l'utilise pour produire de l'électricité !

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Découvre comment l'air peut être transformé en électricité et pourquoi l'énergie éolienne c'est trop cool !

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Le vent

Au fait, d'où vient le vent?

Le vent, c'est de l'air qui se déplace à cause des différences de température et de dans l'atmosphère. En effet, l'air chaud est plus léger que l'air froid. C'est pourquoi, quand le Soleil chauffe la mer ou le sol, l'air qui se trouve juste au-dessus se réchauffe, s'allège, et monte, en poussant l'air froid qui est plus haut. L'air froid, plus lourd, descend et vient remplacer l'air chaud, puis il se réchauffe à son tour, et ainsi de suite.

En plus, comme la Terre est ronde, le Soleil ne distribue pas la chaleur partout de façon égale, et celle-ci n'est pas absorbée de la même manière par la mer ou par le sol. Toutes ces différences font que les masses d'air se déplacent verticalement et horizontalement.

Il existe des sites plus ou moins venteux, selon leur emplacement et leur dégagement, mais aussi selon leur incidence sur la pression de l'air. Par exemple, les crêtes de montagne et le bord de mer connaissent des vents plutôt violents : dans ces endroits, il y a en effet peu d'obstacles naturels ou de bâtiments pour retenir le vent

Un peu d'histoire

Depuis des milliers d'années, la force du vent a permis à l'Humanité de faire des choses extraordinaires.

Par exemple, il y a plus de 3'000 ans, elle a permis à des populations parties du sud de l'Asie dans des pirogues à voile d'aller peupler des îles éparpillées dans l'immensité de l'Océan Pacifique !

Au 5 e siècle avant Jésus-Christ, les civilisations grecques et égyptiennes se servaient des premières éoliennes - des moulins à vent - pour moudre du grain et pomper l'eau des puits.

Et c'est en 1866, avec l'invention de la dynamo (ou machine dynamoélectrique) - un générateur qui permet de transformer l'énergie mécanique en électricité - que naît la possibilité de produire de l'électricité par la force du vent ! C'est ainsi qu'en 1888, un scientifique américain réalise la première turbine éolienne capable de produire de l'électricité !

Utilisation et installations
LES LOISIRS À VOILE

Tendre un grand morceau de tissu et laisser le vent s'engouffrer à l'intérieur : c'est le principe de la navigation à la voile, mais aussi du parapente, du char à voile, ou du kitesurf. Aujourd'hui, c'est surtout lors d'activités de loisir que l'on utilise l'énergie éolienne pour se déplacer.

La Suisse est une région de lacs et de montagnes, où l'on pratique beaucoup la voile et le parapente.
LES MOULINS À VENT

Lorsque le vent passe à travers une hélice, elle se met à tourner. Ce mouvement mécanique entraîne la rotation d'une ou plusieurs autres roues qui, elles-mêmes, font bouger des outils. C'est ainsi qu'autrefois les moulins écrasaient les céréales, ou qu'ils actionnaient des pompes à eau.

Dans certaines régions d'Europe, comme la Hollande et le Portugal, les moulins ont été modernisés au fil du temps mais sont toujours en activité, selon un fonctionnement inchangé depuis des siècles.

Les éoliennes fonctionnent sur le même principe que les moulins. Le vent fait tourner les pales (les bras) placées au sommet d'un mât. Ce mouvement entraîne la rotation d'un axe central (le rotor) relié à un générateur. L'énergie mécanique du vent est ainsi transformée en électricité.

Les éoliennes sont généralement placées dans des zones dégagées et venteuses. On appelle " parc éolien " un site regroupant plusieurs éoliennes.

Certaines personnes trouvent que ces installations gâchent le paysage et font du bruit. D'autres, au contraire, estiment que ces moulins modernes ont quelque chose d'élégant et sont surtout très utiles pour produire de l'électricité d'origine renouvelable ! Et toi, qu'en penses-tu ?

En images

Chaque année, en juin, tu peux voir plus de 500 voiliers lors de la régate du Bol d'or.
Moulins à vent, Hollande - Photo : SergiyN , Shutterstock
Certaines régions d'Europe, comme la Hollande et le Portugal, ont gardé une forte tradition de moulins à vent.

Les éoliennes permettent de produire de l'électricité.

É olienne - Photo : BGSmith , Shutterstock

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Au fait, d'où vient le vent? Le vent, c'est de l'air qui se déplace à cause des différences de température et de dans l'atmosphère. En effet, l'air chaud est plus léger que l'air froid. C'est pourquoi, quand le Soleil chauffe la mer ou le sol, l'air qui se trouve juste au-dessus se réchauffe, s'allège, et monte, en poussant l'air froid qui est plus haut.

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La Suisse compte une dizaine de centrales de géothermie de moyenne profondeur, uniquement utilisées pour le chauffage. Mais plusieurs projets de géothermie profonde et de moyenne profondeur sont en cours.

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Plongez dans le monde fascinant des énergies ! Les Explorateurs de l'Énergie, c'est un site au contenu didactique mais aussi un concours pour les classes de 7P et 8P de Suisse Romande.

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Aussi appelée énergie atomique, l'énergie nucléaire utilise l' uranium, un métal radioactif, comme combustible pour produire de l'électricité. Cela fait près de 100 ans que l'Humanité a découvert la radioactivité, et moins de 70 ans qu'elle s'en sert pour produire de l'électricité.

L'URANIUM ET LA RADIOACTIVITÉ

L' uranium est la matière première des centrales nucléaires. Il s'agit d'un métal, que l'on trouve dans certaines roches, et qui a la particularité d'être radioactif. Cela signifie que le noyau de ses atomes est instable et a tendance à se désintégrer. Ce phénomène naturel, même s'il se déroule à une échelle si petite qu'on ne peut même pas le voir au microscope, libère une très grande quantité d'énergie.

Mais au fait, sais-tu ce qu'est un atome? Pour faire simple, disons que c'est un minuscule constituant de la matière. Tout ce qui existe est formé d'innombrables atomes liés les uns aux autres. Chaque atome a un noyau, composé de particules plus petites encore.

L'énergie nucléaire (du latin nucleus, "le noyau"), ou "énergie atomique" est libérée lorsque les noyaux des atomes se cassent. On parle de "fission nucléaire". C'est ce phénomène que l'on utilise dans un réacteur nucléaire.

Mais l'énergie contenue dans certaines matières peut aussi être libérée lorsque les noyaux de leurs atomes fusionnent. On parle alors de "fusion nucléaire". À l'heure actuelle, on ne sait pas reproduire ce phénomène pour le rendre utilisable. En revanche, on sait que l'énergie produite dans ces conditions est bien plus puissante que la fission, car c'est la fusion nucléaire qui fait brûler les étoiles comme notre soleil !

Un peu d'histoire

L'Humanité maîtrise l'énergie nucléaire depuis moins de 100 ans. Mais les recherches sur la radioactivité ont commencé à la fin du 19 e siècle. Tu as sans doute entendu parler de Pierre et Marie Curie. Et aussi, d'Albert Einstein. Ces grands scientifiques ont permis de mieux comprendre le phénomène de la radioactivité.

L'énergie nucléaire a d'abord été utilisée dans le cadre militaire. En 1945, les États-Unis mettent fin à la Seconde Guerre mondiale en lâchant deux bombes atomiques sur les villes japonaises d'Hiroshima et Nagasaki : une tragédie humaine sans précédent.

A partir des années 1950, l'énergie nucléaire est utilisée pour produire de l'électricité.
En 1986, un très grave accident se produit dans la centrale nucléaire de Tchernobyl, en Ukraine (ex-URSS). Le grand public réalise alors le danger potentiel que représente cette énergie. En 2011, l'accident qui touche la centrale de Fukushima, au Japon, marque aussi les esprits.

Utilisation et installations
LES MINES D'URANIUM
Les roches qui contiennent du minerai d'uranium sont extraites du sous-sol terrestre dans des mines d' uranium . Mais pour pouvoir être utilisé comme source d'énergie, l'uranium doit d'abord être transformé en usine, pour en faire une sorte de concentré appelé "yellowcake" ("gâteau jaune" en anglais).

LES CENTRALES NUCLÉAIRES
Ce concentré d'uranium, le " yellowcake ", est acheminé dans les centrales. Il est alors enfermé, de manière hermétique, dans le réacteur nucléaire. C'est celui-ci qui va provoquer la désintégration des noyaux atomiques d'uranium. Ce processus dégage une formidable énergie sous forme de chaleur, qui sert à faire bouillir de l'eau. La vapeur fait tourner une turbine qui produit de l'électricité.

D'ailleurs, la fumée que l'on voit s'élever au-dessus des grandes cheminées rondes des centrales... ce n'est pas du CO ₂ ou de la pollution, mais justement de la vapeur d'eau. La seule atteinte directe à l'environnement, c'est que l'eau qui sert à refroidir les installations retourne chaude dans la nature. Cela peut perturber les végétaux et les animaux.

Aujourd'hui, il existe 450 centrales nucléaires réparties dans 31 pays. Ensemble, elles produisent environ 11% de l'énergie consommée dans le monde. Les pays qui produisent le plus d'énergie nucléaire sont les États-Unis, avec 98 réacteurs, et la France, qui en compte 58. Dans le monde, 55 centrales nucléaires sont en cours de construction, dont 12 en Chine. Notons au passage que, depuis sa découverte, le principe de la radioactivité a trouvé des applications très utile dans la médecine ! Les rayons X, par exemple, permettent de faire des photographies des parties dures à l'intérieur du corps.
LES DÉCHETS RADIOACTIFS
Une fois que l'uranium a été utilisé, il reste une matière qui ne peut plus alimenter le réacteur, mais qui est radioactive. Ainsi, en sortant des centrales, ces déchets nucléaires passent par une usine de traitement, où ils sont triés en fonction de leur degré de radioactivité. Puis ils sont stockés ou enterrés le plus profondément possible, dans des conteneurs hermétiques.

Le savais-tu ?

En 1905, Albert Einstein énonce, sans le savoir encore, la formule qui permet de mesurer l'énergie contenue dans une matière donnée. L'équation est fameuse: E=mc ² ! Elle signifie que l'énergie (E) est égale à la masse (m) multipliée par la vitesse de la lumière au carré (c ²).

En images

Les centrales nucléaires sont reconnaissables à leurs grosses cheminées qui recrachent de la vapeur.

Centrale nucléaire (extérieur) - Photo : FooTToo , Shutterstock

L'utilisation de l'énergie nucléaire nécessite de grandes précautions.

Centrale nucléaire (intérieur) - Photo : Marcin Balcerzak , Shutterstock

Les déchets nucléaires constituent un important problème. En Suisse, les déchets sont stockés à proximité des centrales, dans des entrepôts. Il existe également un centre d'entreposage temporaire de déchets radioactifs à Würenlingen (AG).

Déchets nucléaires - Photo : bioraven , Shutterstock

Aujourd'hui en Suisse

Notre pays compte cinq réacteurs en activité, situés dans quatre centrales: à Gösgen (SO), Mühleberg (BE), Beznau et Leibstadt (AG). La seule installation nucléaire en Suisse romande est un petit réacteur de recherche installé à l'EPFL (Lausanne).

Avantages

Grande puissance

Pas d'émission de CO₂

Disponible toute l'année

Pas cher à produire

Installation de moyenne durée (40 ans)

Désavantages

Rendement faible (30%)

Conséquences en cas d'accident (radioactivité)

Problème de gestion des déchets nucléaires

Coûts d'installation, d'entretien et de démantèlement (lorsque les centrales sont trop vieilles)

Ressources en uranium limitées

OBJECTIF 0% !

L'énergie nucléaire représente plus d'un tiers de la production d'électricité dans notre pays. Suite à l'accident de Fukushima, la Suisse a annoncé que ses cinq centrales nucléaires ne seront pas remplacées à la fin de leur durée d'exploitation.

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Aussi appelée énergie atomique, l'énergie nucléaire utilise l' uranium, un métal radioactif, comme combustible pour produire de l'électricité. Cela fait près de 100 ans que l'Humanité a découvert la radioactivité, et moins de 70 ans qu'elle s'en sert pour produire de l'électricité. L' uranium est la matière première des centrales nucléaires.

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La chaleur naturellement présente dans le sous-sol de notre planète représente une formidable source d'énergie. Plus on creuse profondément, plus on atteint des températures élevées.

La géothermie utilise cette chaleur pour le chauffage et la production d'électricité.

LA GÉOTHERMIE

Sais-tu qu'à environ 30 kilomètres sous tes pieds, il fait une température de 1'000 degrés ? L'origine de cette chaleur est double. Dans une petite mesure, elle vient du Soleil qui réchauffe la surface de la Terre. Mais c'est principalement le cœur de notre planète, le magma, qui est brûlant et chauffe la croûte terrestre. Le noyau de notre planète produit ainsi en permanence une quantité de chaleur inimaginable.

La preuve ? Dans les régions thermales, l'eau naturellement chaude issue des sources souterraines atteint jusqu'à 30°C, et parfois plus. Tu t'es même peut-être déjà baigné dans cette eau, par exemple aux bains thermaux de Lavey, d'Yverdon-les-Bains ou de Saillon.

Plus loin de chez nous, en cas d'éruption volcanique, le magma jaillit des profondeurs de la Terre. La lave, cette roche brûlante et liquide que crache le volcan, c'est du magma qui remonte à la surface.

Un peu d'histoire

Toujours très appréciés, les bains thermaux font la joie des femmes et des hommes depuis plus de 20'000 ans ! Les vestiges retrouvés sur le site de Niisato au Japon indique que l'eau thermale était utilisée pour se chauffer, cuire des aliments ou tout simplement se baigner. A Pompéi (en Italie), il est encore possible de visiter les bains romains vieux de 2'000 ans.

Utilisation et installations

Il existe trois types d'installations géothermiques qui servent toutes au chauffage. Seules les centrales de géothermie profonde permettent également de produire de l'électricité.

LES POMPES À CHALEUR

Les pompes à chaleur utilisent la géothermie de surface pour le chauffage. Elles captent la chaleur souterraine peu profonde, où la température reste inférieure à 30°C. On utilise cette géothermie dite " à basse température ", pour chauffer des maisons et de grands bâtiments. C'est la technique la plus fréquemment utilisée en Suisse. Les puits installés peuvent aller de 80 à 400 mètres de profondeur.

Dans le puits, une sonde verticale en forme de U envoie un liquide sous terre. Ce liquide est ensuite pompé pour être remonté à la surface. Sa température est alors de 10 à 20°C. Cette chaleur va ensuite être valorisée par une pompe à chaleur qui va élever sa température. Cela permet de chauffer de l'eau pour toute la maison : radiateurs, douches, robinets.

LES INSTALLATIONS HYDROTHERMALES

Il existe des sources d'eau naturellement chaude sur tous les continents et même au fond des mers. Pour les atteindre, on utilise des installations dites hydrothermales. Si les gisements se situent à moins de 3'000 mètres, on parle de géothermie de moyenne profondeur. L'eau souterraine atteint alors 50-70°C et est utilisée pour le chauffage. La géothermie profonde permet pour sa part d'atteindre des sources situées à -3000 et -5000 mètres, où l'eau atteint des températures supérieures à 100°C. Surchauffée ou sous forme de vapeur, cette eau jaillit avec assez de pression pour alimenter une turbine, ce qui permet de produire de l'électricité !

Sur la Côte, entre Aubonne et Nyon (VD), le projet EnergeÔ vise à valoriser la chaleur du sous-sol en pompant de l'eau souterraine retenue dans des roches naturellement fissurées (aquifères). Ces sources se situent entre 2'200 et 5'000 mètres de profondeur. Dans un premier temps, vers le village de Vinzel, les forages de géothermie de moyenne profondeur devraient permettre d'alimenter environ 1'500 ménages via un chauffage à distance. Dans un second temps, des forages de géothermie profonde pourraient permettre de remonter de l'eau à plus de 100°C. Dans la centrale géothermique, cette eau plus que bouillante serait utilisée pour actionner des turbines et ainsi produire ainsi de l'électricité.

LES INSTALLATIONS PÉTROTHERMALES

S'il n'y a pas de source thermale, il est tout de même possible de profiter de la chaleur du sous-sol, avec les installations pétrothermales de géothermie profonde. Les tours de forages creusent des puits de 3 à 5 kilomètres de profondeur, afin d'installer des sondes qui traversent de la roche à très haute température. On y envoie ensuite du liquide qui, au contact de ces roches naturellement surchauffées, remonte à plus de 100°C. Ce liquide est alors utilisé pour le chauffage et la production d'électricité.

Un projet développé à Glovelier (commune de Haute-Sorne, JU) vise à utiliser la chaleur des roches situées entre 4'000 et 5'000 mètres de profondeur. L'eau envoyée sous terre pourra être remontée naturellement chauffée à 150°C. L'objectif est de produire de l'électricité pour plus de 6'000 ménages.

Le savais-tu ?

La croûte terrestre, la couche solide de la Terre sur laquelle nous vivons, n'a pas partout la même épaisseur. Sur les continents, on estime que cette épaisseur est d'une trentaine de kilomètres en moyenne, mais elle peut atteindre 70 kilomètres par endroit. Par contre, sous les océans, elle ne mesure qu'entre 5 et 10 kilomètres.

En images

Il existe trois types d'installations géothermiques.

Installation d'une pompe à chaleur.

Installation d'une sonde géothermique - Photo : Steve Heap , Shutterstock

Site du projet de géothermie de Lavey-les-Bains.

Exemple d'une centrale géothermique.

Centrale géothermique de Nesjavellir en Islande - Photo : Gretar Ívarsson, Wikipedia

Aujourd'hui en Suisse

Actuellement (2017), huit centrales de géothermie de moyenne profondeur sont en fonction en Suisse. Ces centrales sont uniquement utilisées pour le chauffage. Mais une dizaine de projets de géothermie profonde et de moyenne profondeur sont en cours d'élaboration.

Avantages

Énergie renouvelable

Énergie constante (24h/24)

Indépendante de la météo

Pas d'émission de CO₂

Installation de longue durée (40-60 ans)

Peu d'impact sur la nature

Désavantages

Pas possible partout

Si peu profonde :
- Utilisation locale
- Peu de production électrique

Si profonde :
- Risque lié aux forages
- Rendement électrique faible (5-15%)

5 kilomètres !

C'est la profondeur jusqu'à laquelle les forages géothermiques peuvent aller pour récupérer la chaleur du cœur de la Terre. Mais le trou le plus profond jamais creusé par l'Homme atteint 12 kilomètres !

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La chaleur naturellement présente dans le sous-sol de notre planète représente une formidable source d'énergie. Plus on creuse profondément, plus on atteint des températures élevées. La géothermie utilise cette chaleur pour le chauffage et la production d'électricité. Sais-tu qu'à environ 30 kilomètres sous tes pieds, il fait une température de 1'000 degrés ?

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Depuis l'aube de l'humanité, l'Homme a toujours su tirer parti de la géothermie, cette énergie dont geysers, sources chaudes et éruptions volcaniques lui manifestaient l'existence. Cependant, la...

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Les réponses à vos questions sur l'énergie éolienne

Bien que l'éolien gagne en popularité dans de nombreux pays depuis plusieurs dizaines d'années, son entrée dans les réseaux électriques canadiens est relativement récente. C'est pourquoi il est normal de se poser des questions. En tant qu'industrie responsable, nous entendons offrir à la population canadienne les données les plus récentes sur l'énergie éolienne.

La page " Les faits " contient des renseignements et des ressources concernant différents sujets présentant un intérêt particulier pour les Canadiens, soit le fonctionnement des éoliennes, la santé, la communauté, l'abordabilité, ainsi que l'environnement et la faune.

Une réussite canadienne

Le Canada est doté de ressources éoliennes exceptionnelles, et presque toutes ses provinces et tous ses territoires en font usage.

Suivant la tendance mondiale, l'énergie éolienne est la filière de production d'électricité la plus mise en service au Canada depuis plus de dix ans.

En 2018, l'énergie éolienne a répondu à environ 6 % de la demande en électricité du pays. Dans certaines provinces, ce pourcentage est plus élevé : 28 % à l'Île-du-Prince-Édouard, 12 % en Nouvelle-Écosse, 8 % en Ontario, et 7 % en Alberta et au Nouveau-Brunswick.

Par ailleurs, cette énergie ne fait pas qu'éclairer nos maisons et faire fonctionner nos usines; elle offre d'importantes retombées économiques et sociales pour les collectivités locales et les communautés autochtones du Canada.

En plus d'améliorer la qualité de l'air et de contribuer à la lutte contre les changements climatiques, elle est à l'origine de nouvelles sources de revenus, d'emplois et de partenariats pour les collectivités d'accueil.

L'histoire de l'énergie éolienne au Canada est une raison de se réjouir; faisons maintenant place à un nouveau chapitre!
Pour en savoir plus sur l'avenir de l'éolien au Canada

Le saviez-vous?

Hydroélectricité Canada, l'Association des industries solaires du Canada, l'Association canadienne de l'énergie éolienne et Marine Renewables Canada se sont joints à Énergie propre Canada pour former le Conseil canadien sur l'électricité renouvelable. Au moyen d'activités de recherche, de collaboration et de communication, celui-ci cherche à favoriser le dialogue autour d'une utilisation accrue des abondantes sources d'électricité renouvelables du Canada.

Le Projet Trottier pour l'avenir énergétique aborde les changements que nous pouvons faire dès aujourd'hui pour bâtir un avenir énergétique durable et sobre en carbone au Canada, tout en tenant compte des questions économiques, sociales et environnementales.

À l'international, une initiative de recherche énergétique conjointe, le Deep Decarbonization Pathways Project, tente de comprendre comment chaque pays peut adopter une économie sobre en carbone.

Fonctionnement d'une éolienne

Les éoliennes fonctionnent de la même façon que les avions. Le vent ne pousse pas les pales de l'éolienne; il glisse sur leur surface. C'est la différence de pression entre les surfaces supérieure et inférieure qui génère la poussée et actionne le rotor.

Lorsque les pales tournent, l'énergie cinétique du vent est transformée en énergie mécanique. Un arbre d'entraînement transmet cette énergie à une génératrice située dans la nacelle de l'éolienne. Le courant produit se déplace dans des câbles souterrains jusqu'à la sous-station, où il est converti à une tension supérieure pour le grand réseau électrique. De là, il est transmis au distributeur d'électricité, puis aux consommateurs.

Les pales commencent habituellement à tourner lorsque le vent atteint une vitesse d'environ 12 km/h et s'arrêtent lorsque le vent souffle trop fort, autour de 88 km/h. Dans cette plage de vitesses, les éoliennes produisent de l'électricité 70 à 90 % du temps. La puissance générée varie en fonction de la vitesse du vent.

Le saviez-vous?

Les parcs éoliens ont une longévité initiale de 25 ans ou plus, et les éoliennes modernes nécessitent relativement peu d'entretien comparativement aux autres méthodes de production, comme l'énergie nucléaire.

En fin de vie, les éoliennes profitent d'un vent de jeunesse : on remplace l'équipement par de nouvelles technologies. Un parc éolien ainsi rééquipé gagne de 20 à 25 ans en longévité.

Ressources

Selon le récent rapport de REN21 intitulé Renewables 2019 Global Status Report, en 2018, 181 GW de puissance renouvelable a été mise en service au total et 11 millions de personnes ont été employées par le secteur des énergies renouvelables dans le monde.

Une étude intitulée Energy Technology Perspectives 2017, publiée en juin 2017 par l'Agence internationale de l'énergie prévoit que la production d'électricité renouvelable augmentera de 36 % entre 2015 et 2021, ce qui représenterait la croissance mondiale la plus rapide parmi toutes les sources d'électricité. La puissance éolienne terrestre doublera presque durant cette période. Cette prévision repose en partie sur les bas prix record accordés dans le cadre des contrats d'énergie éolienne annoncés en 2016. L'étude montre clairement que la croissance de l'éolien, ainsi que celle des autres sources d'énergie propre, est nécessaire à l'atteinte des objectifs de l'Accord de Paris sur les changements climatiques.

Le site REsource de l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) donne un accès rapide et gratuit à la plus grande quantité de renseignements et de données à jour sur les énergies renouvelables. Il permet de consulter facilement des données propres à chaque pays, de créer des tableaux et des graphiques personnalisés et de comparer différents pays à l'aide de paramètres tels que l'utilisation ou le déploiement d'énergie non polluante. De plus, REsource est une mine de renseignements sur l'énergie renouvelable : statistiques du marché, potentiel, politiques, finances, coûts, avantages, innovation, information, etc.

Hydro-Québec propose une démonstration du fonctionnement des éoliennes et de leur couplage avec les barrages hydroélectriques.

En Ontario, des organismes comme la SIERE et le ministère de l'Énergie s'intéressent à la question de l'intégration économique et durable de l'énergie éolienne.

L'éolien en Ontario : suivez la production éolienne en temps réel!

Portrait à l'intention des décideurs - Intégration de l'éolien au réseau électrique.

Energy Systems Integration Group (ESIG; anciennement UVIG) tient un répertoire de ressources portant sur la conception, l'opération et la maintenance de réseaux électriques intégrés. Parmi les articles d'intérêt, citons Energy Systems Integration: The Next Step Toward Sustainable Energy (mai 2018) et Comparison of Ancillary Services from Conventional and Renewable Plants (avril 2018)

L'Étude pancanadienne sur l'intégration de l'énergie éolienne de CanWEA évalue les aspects opérationnels et économiques associés à l'intégration de grandes quantités d'énergie éolienne dans le réseau électrique du Canada.

Electric Utilities and Wind Power : fiche de renseignements utiles de l'American Wind Energy Association.

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L'éolien : une solution viable - Canadian Wind Energy Association

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Les réponses à vos questions sur l'énergie éolienne Bien que l'éolien gagne en popularité dans de nombreux pays depuis plusieurs dizaines d'années, son entrée dans les réseaux électriques canadiens est relativement récente. C'est pourquoi il est normal de se poser des questions. En tant qu'industrie responsable, nous entendons offrir à la population canadienne les données ...

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KEZAKO: Comment fabrique-t-on de l'électricité?

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1) Comment fonctionne votre technologie de production d’électricité?

Il faut expliquer en détails comment votre technologie de production d’électricité fonctionne.  Il faut pour ce faire utiliser le vocabulaire scientifique approprié (i.e. transformation d’énergie, courant électrique, turbine, alternateur, renouvelable, non-renouvelable, etc...)

2) Quels sont les avantages de ce type de production électrique?

Il faut expliquer comment ce type d’énergie électrique a des conséquences favorables sur les facteurs suivants : social, économique, politique, environnemental, culturel, éthique, etc…en supportant chaque idée avec des faits ou des statistiques.

3) Quels sont les désavantages de ce type de production d’énergie électrique?

Il faut expliquer comment ce type d’énergie électrique a des conséquences défavorables sur les facteurs suivants : social, économique, politique, environnemental, culturel, éthique, etc...en supportant chaque idée avec des faits ou des statistiques.

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La mer

Notre planète est en majeure partie recouverte d'eau : les mers et les océans représentent 70% de la surface du globe. Or, toute cette eau est loin d'être tranquille. La mer est traversée de mouvements puissants, dus aux vents, aux courants marins et à la marée. Et qui dit mouvement, dit énergie !

Le problème, c'est que la mer est une puissance difficile à maîtriser. De plus, son eau est salée, et le sel est très corrosif (il ronge les installations). C'est pourquoi, à ce jour, les énergies marines n'ont pas encore démontré tout leur potentiel.

Un peu d'histoire

Comme beaucoup d'énergies renouvelables, celle de la mer semble avoir été exploitée depuis l'Antiquité. Mais on trouve surtout des restes de moulins à marée qui datent du Moyen-Âge.

Utilisation et installations

Comme la Suisse n'a pas d'océan, tu ne verras pas d'installation de ce type dans nos régions. Par contre, tu peux en observer en France.

LES USINES MARÉMOTRICES

Comme les moulins à marées d'hier, les usines marémotrices utilisent le mouvement de la marée pour actionner des turbines. Elles sont installées à l'endroit où un fleuve se jette dans la mer et ressemblent aux centrales hydrauliques au fil de l'eau. La différence, c'est que l'eau peut traverser ces installations dans les deux sens : à marée haute, elle remonte dans les turbines, et à marée basse, elle redescend en direction de la mer. La marée est un phénomène sur lequel on peut compter quel que soit le temps qu'il fait : tous les jours, la mer monte, puis redescend.

L'une des plus grandes et des plus anciennes usines marémotrices se trouve en France, près de Saint-Malo. Installée depuis 1966 dans l'estuaire de la Rance, elle est large de 750 mètres et produit l'équivalent de 3,5% de la consommation électrique de la Bretagne.

LES HYDROLIENNES

Les hydroliennes sont de grandes hélices sous-marines qui fonctionnent comme des éoliennes. Elles tournent grâce aux courants marins, qui sont un peu comme du vent sous la mer. Ces courants font bouger d'immenses quantités d'eau sur de très grandes distances. Ils sont principalement provoqués par le vent, les différences de température, de densité et de salinité de l'eau, ainsi que par une force que l'on appelle "inertie". Comme il existe des régions particulièrement venteuses sur les continents, il y a des régions sous-marines où les courants sont plus forts et réguliers.

L'emplacement des hydroliennes doit être assez profond pour que les bateaux ne les touchent pas et il est nécessaire de les entretenir régulièrement pour éviter que des algues ou du sable ne bloquent leur mouvement.

LES AUTRES INSTALLATIONS MARINES

Lorsque la mer est agitée en surface, elle produit des vagues et de la houle. Or, ces mouvements peuvent être utilisés pour fabriquer de l'électricité grâce aux installations houlomotrices qui ressemblent à de longs serpents de mer flottants.

Il est aussi possible d'exploiter la différence de température entre les eaux de surface et les eaux profondes, en utilisant le même principe que la géothermie. On appelle cela l' énergie thermique des mers.

Enfin, une dernière technique, encore expérimentale, consiste à utiliser la différence de teneur en sel entre l'eau de mer et l'eau douce pour produire de l'électricité. On parle alors d' énergie osmotique.

LES ÉOLIENNES OFFSHORE (EN MER)

Les parcs éoliens situés en mer présentent l'avantage d'être mieux exposés aux vents. La plupart des pays européens qui ont un bord de mer prévoient d'ailleurs d'en installer ces prochaines années. Aujourd'hui, le plus grand parc éolien du monde se situe au large de l'estuaire de la Tamise... mais si ces éoliennes ont les pieds dans la mer, c'est bien l'énergie du vent qui les fait tourner !

En images

Installées dans les estuaires, tout près de la mer, les usines marémotrices ressemblent à des ponts.

Usine marémotrice de Rance (F) - Photo : Dani73, Wikipédia

Les hydroliennes sont comme de petites éoliennes placées au fond de l'eau.

Les parcs éoliens marins, parfois appelés " fermes éoliennes ", sont installés au large, là où les vents sont forts et réguliers. Cela ressemble à un parc éolien terrestre, avec plusieurs éoliennes... mais en pleine mer !

Eoliennes off shore - Photo: Bojangles, Shutterstock

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Notre planète est en majeure partie recouverte d'eau : les mers et les océans représentent 70% de la surface du globe. Or, toute cette eau est loin d'être tranquille. La mer est traversée de mouvements puissants, dus aux vents, aux courants marins et à la marée. Et qui dit mouvement, dit énergie !

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Biomasse

On entend par biomasse des matériaux combustibles qui résultent de la décomposition de cellules vivantes. Il est possible de produire un gaz, par exemple le méthane, à partir de ces substances, ou de les brûler pour produire de la chaleur.

Au Québec, il existe de grandes quantités de tourbe qu'il pourrait être rentable un jour d'exploiter à des fins énergétiques.

Installations énergétiques à la biomasse

Centrales thermiques à la biomasse

Matières végétales

Déchets organiques d'origine agricole

Résidus de bois

Résidus organiques des usines d'épuration des eaux

Tourbe

Centrales au biogaz méthaniseurs

Gaz produits naturellement, notamment dans des sites d'enfouissement de déchets

Énergie solaire photovoltaïque : cas particulier du Québec

Le marché mondial de l'énergie solaire photovoltaïque est en plein essor en raison d'une réduction des coûts des panneaux solaires et des onduleurs. Mais au Québec, le principal frein à l'utilisation massive de panneaux solaires est un investissement initial important pour des économies annuelles faibles. En fait, le coût de l'électricité au Québec est si bas que les économies réalisées ne permettent pas de récupérer l'investissement initial avant environ 30 ans.

Qu'elle soit produite sous forme de chaleur ou d'électricité, l'énergie solaire est indéniablement plus verte que l'énergie tirée des combustibles fossiles. Mais comment l'empreinte environnementale de l'électricité produite par des panneaux solaires en contexte d'autoproduction se compare-t-elle à l'énergie du réseau d'Hydro-Québec ?

L'autoproduction d'électricité à l'aide de panneaux solaires vous intéresse ? Renseignez-vous avant d'investir !

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Électricité | Technologies émergentes | Hydro-Québec

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On entend par biomasse des matériaux combustibles qui résultent de la décomposition de cellules vivantes. Il est possible de produire un gaz, par exemple le méthane, à partir de ces substances, ou de les brûler pour produire de la chaleur. Au Québec, il existe de grandes quantités de tourbe qu'il pourrait être rentable un jour d'exploiter à des fins énergétiques.

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Comme pour l'énergie éolienne , la plus grande partie des flux d'énergie renouvelable issus de l'eau et du sol est indirectement d'origine solaire. À l'échelle mondiale, ces flux d'énergie sont donc bien plus faibles que ceux qui proviennent directement du rayonnement solaire . Ils jouent pourtant un rôle important, puisqu'ils offrent une énergie solaire sous forme concentrée.
L'énergie hydraulique

La production d' a commencé il y a bien longtemps avec le développement des moulins à eau. De nos jours, l' hydroélectricité est produite grâce à de vastes lacs artificiels équipés de gigantesques turbines. Elle s'est hissée au rang de première source d'énergie renouvelable dans le monde... et de loin ! La contribution de l'hydroélectricité à la production totale d'électricité mondiale était de 16 % en 2010, contre 10 % en Europe. Les possibilités de nouveaux développements hydroélectriques en Europe sont toutefois assez modestes.

L'hydroélectricité présente de nombreux avantages. Elle est bon marché et n'émet pas de CO ₂. Elle permet une mise en service rapide et inclut son propre système de stockage si la centrale électrique est équipée d'un . Elle peut donc facilement s'ajuster en fonction de la demande d'électricité, contrairement aux énergies éolienne et solaire. Hydroélectricité, énergie solaire et énergie éolienne sont donc des sources d'énergie complémentaires.

Elle a toutefois des inconvénients : l'impact sur l'environnement et sur les populations locales de la construction des barrages et des centrales électriques, mais aussi le risque de rupture du barrage en cas de tremblement de terre .

L'énergie des (ou ) n'est rien d'autre que de l'énergie éolienne concentrée. Avec un potentiel total de 200 GW, elle a des perspectives de développement plus faibles que l' énergie hydraulique . Comme l'indique la carte suivante, les côtes ouest-européennes sont parmi les mieux loties du monde. Malgré de nombreux projets pilotes mettant en œuvre des technologies variées, elle en est toujours aujourd'hui à ses balbutiements.

L' énergie marémotrice a un potentiel bien plus faible que l'énergie des vagues. Elle est surtout intéressante là où la forme du littoral permet d'amplifier le différentiel de hauteur des . On peut mettre aussi à profit l' énergie thermique des mers , en utilisant le de température entre les couches marines pour actionner une machine thermique.

L' entre et eau de mer (aussi connue sous le nom d'électrodialyse inverse) pourrait permettre de produire des quantités modestes d'énergie. Des problèmes techniques liés à la technologie des membranes semi-perméables doivent encore être résolus.

Une énergie à fort potentiel mais non renouvelable

La utilise le flux de issu du centre de la Terre. Presque partout sur Terre, la température est environ 30 °C plus élevée à un kilomètre de profondeur qu'en surface. La géothermie présente un énorme potentiel. Elle n'est cependant pas réellement renouvelable, puisqu'elle utilise de la chaleur géothermique emmagasinée en profondeur au fil du temps. Les régions (principalement volcaniques) qui abritent des réservoirs à haute température ou des formations rocheuses chaudes et sèches peuvent être mises à profit pour produire de l'électricité. Mais la plupart des régions du monde peuvent exploiter les sources géothermiques pour le chauffage, en utilisant des pompes à chaleur si nécessaire. La technologie de forage peut s'inspirer de celles de l'industrie pétrolière.

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L'énergie de l'eau et du sol : hydraulique, marémotrice, géothermique

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Comme pour l'énergie éolienne , la plus grande partie des flux d'énergie renouvelable issus de l'eau et du sol est indirectement d'origine solaire. À l'échelle mondiale, ces flux d'énergie sont donc bien plus faibles que ceux qui proviennent directement du rayonnement solaire . Ils jouent pourtant un rôle important, puisqu'ils offrent une énergie solaire sous forme concentrée.

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La fission nucléaire et la fusion nucléaire produisent toutes deux de l'énergie . Leur cycle de fonctionnement n'émet pas de CO₂. Pour autant, elles posent les questions du risque technologique et d'une possible mauvaise utilisation du combustible , qui méritent d'être regardées avec attention...
L'énergie issue de la fission nucléaire

La technologie nucléaire utilisée actuellement partout sur se base sur la fission. Elle utilise les noyaux les plus massifs, dont les sont légèrement " trop lourds " par rapport à ceux des de intermédiaire. La différence est très petite (moins de 1 % par nucléon) mais elle correspond à une énergie gigantesque, que l'on cherche à exploiter. Les 435 en service dans le monde en 2014 utilisent ce principe pour produire de l'électricité. Plus précisément, ils ne produisent pas directement de l'électricité mais de la . Cette chaleur est ensuite utilisée pour entraîner une turbine à vapeur qui, à son tour, alimente un grand générateur . La spécificité du nucléaire réside donc dans la première étape : produire de la chaleur à partir de réactions nucléaires .

L'énergie nucléaire fournit 13 % de la production mondiale d'électricité (données 2011), soit environ 5 % de la consommation totale d'énergie. En France, elle assure 76 % de la production électrique.

Sous sa forme actuelle, l' est basée sur la fission de l', plus précisément de son le plus rare (l'uranium 235). Les réserves actuelles d'uranium permettraient d'alimenter la filière en combustible pendant environ 100 ans, au niveau de prix et de technologie actuel. Cette serait sensiblement allongée si on prenait en compte les réserves d'uranium plus coûteux. Si on exploitait également l'isotope d'uranium le plus abondant (l'uranium 238), la durée possible d'exploitation augmenterait au moins d'un facteur 100. Pour autant, ce n'est possible qu'avec les surgénérateurs qui sont capables de convertir l'uranium 238 en .

Le coût d'investissement d'une centrale nucléaire est élevé (plusieurs milliards d'euros), mais les coûts d'exploitation sont bas. Les centrales nucléaires sont principalement adaptées pour fournir la " charge de base " d'électricité, pas pour répondre à des fluctuations rapides de la demande.

Les avantages de la fission nucléaire sont de diminuer la dépendance aux pays producteurs de et de , d'être intéressante sur le plan économique et de ne pas émettre de CO ₂. La fission a l'inconvénient de permettre de mauvaises utilisations de l'énergie nucléaire (la prolifération). L' et le plutonium 239 (qui est produit automatiquement en petites quantités quand un réacteur fonctionne) peuvent servir à la confection d'une bombe nucléaire. Ceci dit, cela nécessite de produire de l'uranium nettement plus enrichi que celui qu'on trouve dans un réacteur, ou bien d'extraire le plutonium 239 du combustible nucléaire usagé.

Même si les réacteurs nucléaires modernes obéissent à tous les critères de sécurité, des majeurs peuvent se produire en cas de panne du système de refroidissement. C'est principalement à cause de la chaleur résiduelle qui est produite même après l'arrêt du réacteur, comme l'a montré la catastrophe de Fukushima en 2011. Des réacteurs à sécurité intrinsèque sont en cours de développement, mais ils ne seront pas disponibles avant 2020.

Le traitement des déchets nucléaires reste un problème à résoudre, même si les quantités de déchets restent faibles : ils peuvent être stockés sans danger dans des mines de sel, d' ou de . Les inconvénients de l'énergie nucléaire doivent être soigneusement mis en balance avec l'effet des carburants sur le changement climatique .

La fusion nucléaire : quels avantages ?

La ne pourra pas contribuer à la production mondiale d'énergie avant 2050. Elle est toujours en phase expérimentale. Mais si sa faisabilité technique et économique est démontrée, son potentiel est énorme puisqu'elle utilise un carburant disponible pendant des milliards d'années. Un litre d'eau ordinaire contient suffisamment de deutérium pour produire l'équivalent en énergie de 200 litres de pétrole. Le combustible des réacteurs de fusion est abondant et disponible. Les réacteurs de fusion prendront sans doute la forme de grandes installations, comparables aux réacteurs de fission actuels produisant 1.500 MW d'électricité. Les problèmes liés au traitement des déchets seront probablement bien moindres pour les réacteurs de fusion que pour les réacteurs de fission actuels. Des accidents importants semblent peu probables avec la fusion.

De nombreuses nations sont aujourd'hui impliquées en totale collaboration dans la recherche sur la fusion. Le réacteur expérimental est le fruit de la coopération entre de nombreux pays : Chine, Corée du Sud, États-Unis, Europe, Inde, Japon et Russie.

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L'énergie nucléaire : le fonctionnement d'une centrale

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La fission nucléaire et la fusion nucléaire produisent toutes deux de l'énergie . Leur cycle de fonctionnement n'émet pas de CO2. Pour autant, elles posent les questions du risque technologique et d'une possible mauvaise utilisation du combustible , qui méritent d'être regardées avec attention... La technologie nucléaire utilisée actuellement partout sur se base sur la fission.

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La figure suivante nous montre qu'un grand nombre de pays industrialisés comme le Royaume-Uni, le Japon, l'Allemagne, la France, les Pays-Bas et la Russie consomment 2,5 à 3 fois plus d' par habitant que la moyenne mondiale (il y a même un facteur 5 pour les États-Unis et le Canada). On comprend donc que la consommation énergétique mondiale serait multipliée instantanément par près de trois si chaque personne sur avait accès au même confort énergétique que nous.

Au-delà d'un certain niveau de consommation énergétique, le augmente en moyenne moins vite, comme d'autres indicateurs de développement. Cela doit nous inciter à revenir à un niveau de consommation raisonnable qui garantit un niveau de confort élevé tout en limitant le .

L'énergie produite et consommée en France en quelques chiffres clés

La consommation d'énergie en France correspond à environ 5,5 kW par habitant en continu, soit l'équivalent de 15 litres de par jour. D'où provient toute cette énergie ? Les sources d'énergie de la France sont représentées sur le diagramme suivant pour l'année 2012. Même si la proportion d' dans la production d'électricité est très élevée en France (76 %), la part des carburants reste importante quand on regarde le bilan des approvisionnements en énergie : gaz naturel , pétrole et totalisent 50 % de notre besoin en tonnes d'équivalent pétrole. Contrairement à d'autres pays développés, nous utilisons en revanche peu de carburants fossiles pour produire notre électricité.

Comment l'énergie est-elle utilisée ? Voici la ventilation approximative par secteur d'activité en France en 2012.

La plus grande partie de notre consommation sert à chauffer les habitations et les bureaux. L' isolation des habitations et des bureaux doit donc être le premier axe stratégique pour augmenter notre performance énergétique. Après le chauffage, la production d'électricité représente un quart de la consommation totale d'énergie. Pour fixer les ordres de grandeur , les chemins de consomment 1,5 % de notre électricité totale, à peu près la même chose que l'éclairage des routes et des lieux publics.

Notre bouquet de carburants, le mix énergétique électrique, a significativement évolué ces dernières décennies. La première source pour la production électrique reste l'énergie nucléaire. De ce fait, la part des combustibles fossiles reste faible par rapport à nos voisins. La place de l' hydroélectricité est importante et relativement stable. L'éolien et le solaire on fait leur apparition dans les années 2000 avec une contribution autour de 4 % seulement, en forte croissance. Parmi les plus petits contributeurs, on trouve les autres énergies renouvelables : usines de traitement des ordures, , géothermie , , etc.

Quelle consommation énergétique dans le monde ?

La consommation énergétique mondiale était de 533 x 10 ¹⁸ J en 2010. Pour une population de 6,8 milliards d'habitants, cela correspond à 78 GJ par personne et par an. Un Européen moyen en consomme 2,5 fois plus. La plus grande partie (80 %) provient de carburants fossiles.

La figure qui suit montre l'évolution de la contribution de chaque source d'énergie au cours des deux derniers siècles.

Les réserves de carburants fossiles

Les réserves mondiales de et de gaz naturel sont comparables. Mais comme on consomme plus rapidement le pétrole que le gaz, il sera épuisé plus tôt : sans doute dans un demi-siècle en supposant que la consommation mondiale d'énergie reste à son niveau actuel. En comparaison, il nous resterait à peu près deux siècles de charbon.

Il faut probablement ajouter à ces réserves les grands stocks de . Il s'agit de gaz étroitement piégé dans le schiste à des profondeurs de 1,5 à 5 km et composé principalement de méthane. La technologie d'exploitation des gaz de schiste est encore en développement. Elle repose sur des techniques d'extraction dont les conséquences environnementales sont discutées.

Pendant de nombreux siècles, la population mondiale a survécu sans consommer de carburants fossiles -- jusqu'au début de la révolution industrielle.

L'humanité est actuellement en train de consommer en quelques centaines d'années la totalité d'un stock de qu'il a fallu plusieurs centaines de millions d'années à la nature pour constituer. Nous vivons une parenthèse enchantée de l'aventure humaine : l'ère des carburants fossiles, qui restera une période très courte dans l'histoire de l'humanité.

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La figure suivante nous montre qu'un grand nombre de pays industrialisés comme le Royaume-Uni, le Japon, l'Allemagne, la France, les Pays-Bas et la Russie consomment 2,5 à 3 fois plus d' par habitant que la moyenne mondiale (il y a même un facteur 5 pour les États-Unis et le Canada).

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La biomasse est la première source d'énergie à avoir été exploitée par les hommes, et longtemps elle a été la plus importante. Ce n'est qu'avec la révolution industrielle et les hydrocarbures (charbon, pétrole) qu'elle a perdu de son importance dans les pays industrialisés. Cependant, en tant que source d'énergie renouvelable et neutre en carbone, la biomasse est l'objet d'un regain d'intérêt.

La première forme d'exploitation de la biomasse est tout simplement l'activité physique. La transformation des aliments en énergie musculaire a longtemps été l'une des principales sources d'énergie des économies, du moins jusqu'à l'industrialisation. De nos jours et dans les sociétés industrialisées, cette forme d'énergie n'est utilisée à des fins utilitaires que pour les modes de locomotion douce telles que la marche ou le vélo.

En plus d'avoir amélioré les performances de l'énergie musculaire, la technologie a aussi permis de développer d'autres formes d'exploitation de la biomasse, plus artificielles. Ces filières technologiques sont la combustion, la gazéification et la production de biocarburant.

La combustion est la technique la plus simple et la plus ancienne de conversion de la biomasse en énergie. Cette transformation du bois (renommée à l'occasion bois-énergie) et des déchets agricoles, industriels et domestiques d'origine végétale produit en effet de la chaleur (et de la lumière). La chaleur ainsi produite est utilisée pour la cuisson, le chauffage, la production d'eau chaude et la production d'électricité. Les applications des technologies de la combustion vont du simple feu de bois aux chaudières et centrales à haut rendement et à cogénération.

Biogaz et biocarburant, plus pratiques que le bois-énergie

Les technologies qui transforment la biomasse solide en biomasse gazeuse (biogaz) ou liquide (biocarburant) représentent un avantage significatif car biogaz et biocarburant sont plus faciles à utiliser.

Par exemple, la gazéification, c'est-à-dire la transformation de la biomasse solide en gaz (biogaz), assure une nette amélioration de la cuisson : une cuisinière à biogaz nécessite une quantité de biomasse primaire inférieure de 50 à 90% par rapport à une cuisinière à bois.

La gazéification est souvent employée pour valoriser les déchets organiques par voie biochimique. La matière organique solide est transformée de la sorte en gaz par des bactéries. Ces gaz, du méthane le plus souvent, renferment de 20 à 40% de l'énergie contenue initialement dans la biomasse solide. Actuellement, les scientifiques et ingénieurs tentent d'utiliser cette voie biochimique pour produire du dihydrogène (H ₂).

Une autre voie, thermochimique, transforme la biomasse à haute température et en présence de réactifs gazeux (vapeur d'eau, oxygène) en gaz synthétique (syngaz) composé de dihydrogène, de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrocarbures gazeux. Ce syngaz est lui-même un carburant, mais il peut être aussi utilisé pour produire des biocarburants.

Les biocarburants sont une réponse aux problématiques des transports vis-à-vis de la dépendance à un pétrole en quantités limitées et des émissions de CO ₂. Sous forme liquide, la biomasse peut en effet alimenter les véhicules à moteur à explosion grâce à une simple adaptation des moteurs et systèmes de distribution de carburant actuels.

La production de biocarburant se concentre au sein de trois filières dites de première génération. La filière utilise les huiles végétales, brutes ou transformées en diester, pour alimenter les moteurs diesels. La filière alcool transforme par fermentation les sucres des végétaux en alcool, essentiellement de l' éthanol, qui peut être ensuite transformé en ETBE. La filière gaz converti biogaz et syngaz en hydrocarbures liquides.

La production de biocarburant de seconde génération, c'est-à-dire à partir des parties non-alimentaires des plantes, d' algues et ou de déchets organiques, est encore en cours de développement.

La biomasse, énergie renouvelable au fort potentiel et neutre vis-à-vis du climat, semble donc être l'une des solutions à la transition d'un développement basé sur les énergies fossiles à un développement plus durable. Elle pourrait ainsi jouer un rôle important dans le développement de modes de transport plus verts grâce à la production de biocarburant de seconde génération et d'hydrogène d'origine biologique.

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Comment utiliser la biomasse pour produire de l'énergie ?

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La biomasse est la première source d'énergie à avoir été exploitée par les hommes, et longtemps elle a été la plus importante. Ce n'est qu'avec la révolution industrielle et les hydrocarbures...

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On appelle "biomasse" les matières issues des végétaux et des animaux. Le bois est une matière organique et, lorsqu'il brûle, il dégage de l'énergie sous forme de chaleur. La biomasse peut servir à chauffer les maisons ; elle peut être transformée en carburant et même alimenter des centrales qui produisent de l' électricité.

LES MATIÈRES ORGANIQUES

Les différentes sortes de biomasse sont classées en deux familles: la biomasse sèche et la biomasse humide.
Le bois (biomasse sèche)
Depuis que l'Humanité maîtrise le feu, elle utilise du bois pour se chauffer ou cuisiner. Aujourd'hui, la technique a évolué mais le principe reste le même: la biomasse sèche est brûlée dans des chaudières. On parle d' énergie-bois. Dans certains pays, comme en Tanzanie ou au Népal, elle couvre 80% des besoins en chauffage.

Le fumier (biomasse humide)
Les excréments d'animaux mélangés à de la litière sont aussi une forme de biomasse. Tout comme les boues sanitaires, issues de nos toilettes ! Les gaz de fermentation qui se dégagent de ces matières sont utilisés pour se chauffer ou produire de l'électricité. On parle de biogaz.

Les plantes (biomasse humide)
Les déchets végétaux qui forment le compost, comme les épluchures de cuisine ou les rebuts du jardinage, peuvent aussi servir à produire du biogaz. Il est même possible de produire de l'énergie à partir de la plupart de nos déchets biodégradables : les épluchures de cuisine (compost) et des jardins, les boues sanitaires (WC, douches), les déchets agricoles ou issus de l'industrie agroalimentaire...

Certaines plantes peuvent être transformées en carburant pour faire tourner le moteur des véhicules, utilisé à la place (ou mélangé à) de l'essence. Par exemple, la betterave ou la canne à sucre, les graines de tournesol ou les cacahuètes, produisent des biocarburants.

Un peu d'histoire

Les biocarburants ne sont pas une nouveauté. Les premiers moteurs de voiture fonctionnaient en brûlant de l'éthanol, une sorte d'alcool. Rudolf Diesel, lorsqu'il inventa le moteur qui porte son nom, utilisait de l'huile de cacahuètes! Pendant les deux Guerres mondiales, les biocarburants étaient aussi utilisés à la place de l'essence et du gazole, alors difficiles à trouver.

Utilisation et installations

On utilise la biomasse de trois manières: l'énergie-bois, le biogaz et les biocarburants.

L'ÉNERGIE-BOIS (BIOMASSE SÈCHE)

L'énergie-bois peut être utilisée dans la chaudière d'une maison individuelle, mais aussi par une centrale électrique. Comment ça marche? Des résidus de bois ou des déchets secs sont brûlés pour chauffer de l'eau, qui se transforme en vapeur . La vapeur fait tourner une turbine qui produit de l'électricité. La fumée qui se dégage du feu passe à travers des filtres pour éviter qu'elle ne pollue l'air. Et la vapeur qui traverse la turbine se condense et redevient de l'eau.

LE BIOGAZ (BIOMASSE HUMIDE)

En Suisse romande, la plus grande centrale de biomasse sèche est à Rueyres, dans le Gros-de-Vaud. Enerbois (c'est son nom) est située à côté d'une scierie qui transforme le bois de la région. Pour produire de l'électricité, la centrale utilise une partie des déchets de bois provenant de la scierie, comme les écorces ou les copeaux. Et pour fabriquer des pellets de chauffage (des granulés de bois compressés), l'installation recycle la sciure. Enerbois produit assez d'électricité pour alimenter 8'000 familles et assez de pellets pour chauffer 5'000 maisons.

As-tu déjà mis ton nez dans un bac à compost? L'odeur désagréable que tu sens, ce sont les gaz qui se dégagent des matières organiques lorsqu'elles se décomposent. Ce processus naturel s'appelle la fermentation. Les centrales de biomasse humide sont des usines équipées de silos ou de grandes cuves qui ne laissent pas entrer l'air, pour justement favoriser la fermentation. Dans de grandes installations appelées "digesteurs", on récupère ces biogaz. Ensuite on les brûle pour produire de la chaleur ou de l'électricité.
LES BIOCARBURANTS (BIOMASSE HUMIDE)
Ces installations sont souvent situées dans des zones agricoles. Elles valorisent le fumier, le purin et d'autres déchets issus de l'agriculture. Puis, ce qui ne s'est pas transformé en gaz et qui reste au fond des cuves (les résidus) est utilisé comme engrais pour fertiliser les champs.

Il existe deux sortes de biocarburants : le biocarburant essence (éthanol), et le biocarburant diesel. Ils peuvent être utilisés dans les moteurs des véhicules, seuls ou mélangés à des carburants fossiles (pétrole).

L'éthanol est une sorte d'alcool produit à base de plantes riches en sucre ou en amidon, comme la betterave, la canne à sucre, le maïs, la pomme de terre ou le blé. Une première étape consiste à faire fermenter ces sucres. Le "jus" issu de cette fermentation est ensuite distillé pour devenir de l'éthanol.

Le biocarburant diesel, lui, est fabriqué à base de plantes riches en huile, comme les fleurs de colza ou de tournesol, le soja ou les cacahuètes. Les graines sont pressées pour en extraire l'huile qui est ensuite transformée et raffinée pour être utilisée dans un moteur diesel.

Le savais-tu ?

La recherche développe aujourd'hui des biocarburants à base... d'algues !

En images

Grandes chaudières utilisées pour produire de l'électricité à partir de biomasse sèche.

Centrale d'Enerbois, Rueyres - Photo : Romande Energie

Silos permettant de produire du biogaz ou des biocarburants par fermentation de la biomasse.

Production de biogaz - Photo : manfredxy , Shutterstock

Aujourd'hui en Suisse

Les centrales de biomasse se sont multipliées ces dix derrières années mais elles ne produisent qu'une petite part de l'électricité suisse (moins de 1%). La Suisse compte actuellement une centaine d'installations de biogaz, dont un peu moins d'un quart se trouve en Suisse romande (2018).

Avantages

Énergie renouvelable

Disponible toute l'année

Technologie bien maîtrisée

Valorisation des déchets

Désavantages

Installation à durée limitée (20-30 ans)

Ressources limitées (s'il y a surexploitation)

La culture à but énergétique est parfois préférée aux objectifs alimentaires

Le chauffage à bois dégage du CO₂ dans l'atmosphère (microparticules)

5%

Selon l'association Biomasse Suisse, la biomasse pourrait couvrir, à terme, 5% des besoins de la Suisse en chauffage, et 4,5% des besoins en électricité.

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On appelle "biomasse" les matières issues des végétaux et des animaux. Le bois est une matière organique et, lorsqu'il brûle, il dégage de l'énergie sous forme de chaleur. La biomasse peut servir à chauffer les maisons ; elle peut être transformée en carburant et même alimenter des centrales qui produisent de l' électricité.

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version textuelle

Sources de la biomasse

On peut avoir accès à des sources de la biomasse pour la transformation en énergie de celles-ci à partir des matières et des résidus agricoles, des eaux usées, des déchets urbains solides, des restes animaux, des résidus industriels, ainsi que des produits et des résidus forestiers.

Le Canada possède de vastes sources de biomasse renouvelables et les moyens de les utiliser pour produire de l'énergie et des matériaux propres. Notre approvisionnement en résidus de biomasse pouvant être convertis en bioénergie provient de nos industries forestière et agricole ainsi que de déchets urbains.

La biomasse peut être convertie en vecteurs énergétiques solides, liquides ou gazeux, ce qui se traduit par une vaste gamme d'applications de la bioénergie. Elle peut en effet subir une combustion directe et fournir de la chaleur ou de l'électricité ou une conversion biochimique, catalytique ou thermique et produire des combustibles liquides (par exemple de l'éthanol et du combustible diesel renouvelable). Elle peut aussi être traitée par digestion ou gazéification afin de produire des combustibles gazeux, ainsi que par pyrolyse afin d'obtenir des huiles de pyrolyse et des produits chimiques de grande valeur.

Techniques de conversion de la biomasse en énergie

À CanmetÉNERGIE, nous analysons la viabilité de techniques de pointe afin d'accroître l'utilisation de la bioénergie. Nous encourageons aussi la mise au point de techniques propres et efficaces et favorisons l'élaboration de nouveaux débouchés sur les marchés existants. Parmi les principales techniques de conversion de la biomasse en énergie qui font l'objet d'études dans nos installations, on retrouve les techniques de conversion thermique et thermochimique et celle de conversion biologique et biochimique.

Techniques de conversion thermique et thermochimique

Combustion - conversion de résidus d'exploitations forestières et agricoles, ainsi que de déchets urbains, en chaleur et en électricité, dans des conditions sans danger pour l'environnement

Gazéification - conversion de résidus d'exploitations forestières et agricoles, ainsi que de déchets urbains, en gaz de synthèse

Pyrolyse - conversion de résidus d'exploitations forestières et agricoles en bio huiles et en produits à valeur ajoutée

Traitement thermique et catalytique - conversion d'une gamme d'huiles végétales vierges et usées, de tallöl, de graisses usées et de graisses animales, en combustibles diesel renouvelables et en bases essence de carburant diesel

Techniques de conversion biologique et biochimique

Fermentation - conversion de l'amidon et de la cellulose composant la biomasse en bio éthanol

Digestion anaérobie - conversion du fumier, de résidus de traitement des aliments et de déchets urbains en biogaz riche en méthane

Pour plus d'information ayant trait à nos travaux sur les sources de biomasse, veuillez consulter la section Publications.

Article connexe
Une exploitation agricole de la vallée de l'Outaouais produit sa propre chaleur

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Le Canada possède de vastes sources de biomasse renouvelables et les moyens de les utiliser pour produire de l'énergie et des matériaux propres. Notre approvisionnement en résidus de biomasse pouvant être convertis en bioénergie provient de nos industries forestière et agricole ainsi que de déchets urbains.

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La production d'électricité à partir de l'énergie éolienne est l'une des méthodes qui connaît la croissance la plus rapide dans le monde. L'énergie cinétique de l'air en mouvement est transformée en électricité par des éoliennes qui sont installées à des endroits où les conditions météorologiques sont les plus propices. Les éoliennes peuvent être utilisées individuellement, mais elles sont souvent regroupées pour former des " parcs éoliens " ou des " centrales éoliennes ". L'électricité produite à partir des parcs éoliens peut servir à répondre à des besoins locaux ou à alimenter un réseau de distribution d'électricité desservant des résidences et des commerces qui sont plus éloignés. L'énergie dérivée du vent peut également être transformée en hydrogène et utilisée sous forme de carburant dans les transports ou emmagasinée en vue de la production ultérieure d'électricité. L'utilisation de cette forme d'énergie permet de réduire les effets de la production d'électricité sur l'environnement, parce qu'elle ne nécessite aucun combustible et ne produit aucun polluant ni gaz à effet de serre.

CanmetÉNERGIE encourage la recherche dans le domaine de la technologie de l'énergie éolienne en mettant à la disposition de ses partenaires un soutier financier et une expertise technique. Nous assurons également un soutien aux centres nationaux de technologie éolienne tels que l'Institut de l'énergie éolienne du Canada (IEEC) . Nos domaines actuels de recherche sont : la conception novatrice de composantes d'éoliennes tels que les génératrices, les assises et les tours; l'installation de matériel d'essai pour les parcs éoliens en mer; l'évaluation de la performance des éoliennes et des instruments dans des conditions hivernales rigoureuses; ainsi que l'évaluation des implications de l'intégration de l'énergie éolienne au réseau actuel de distribution d'électricité. Par ailleurs, nous supervisons des études pilotes, telles que l'application de la technologie autonome de jumelage de l'énergie éolienne, de l'hydrogène et du diese l pour des endroits éloignés vers lesquels l'acheminement de diesel représente des coûts élevés et des possibilités de perturbations. Quand l'énergie éolienne peut être utilisée et emmagasinée, il est possible de réduire la dépendance à la production de diesel, et les collectivités qui ne sont pas reliées à un réseau de distribution d'électricité peuvent ainsi réaliser des économies et devenir plus autonomes.

En raison de sa géographie, le Canada se prête parfaitement à l'exploitation à grande échelle de l'énergie éolienne et pourrait en tirer de grands avantages, notamment des économies d'énergie à l'échelle du réseau et des réductions d'émissions de gaz à effet de serre et de contaminants atmosphériques (y compris les SO X, NO X et le mercure). À titre d'exemple, une simple installation de 6 éoliennes d'une capacité de 65 kW à Terre Neuve pourrait produire environ 1 million de kWh d'électricité par année et réduire d'environ 750 tonnes les rejets de CO ₂. Cependant, il est nécessaire de poursuivre l'amélioration continue des technologies pour parvenir à incorporer de grandes quantités d'énergie éolienne, améliorer l'efficacité des éoliennes et prolonger leur durée de vie, et atténuer les problèmes d'interconnexion. Les travaux que nous menons en collaboration avec des organismes internationaux favorisent une mise en commun de l'expertise mondiale en recherche et développement et permettent de faire progresser certains des aspects de la filière éolienne. En soutenant la croissance de l'expertise nationale dans le domaine de l'énergie éolienne et le développement des technologies particulièrement adaptées à l'environnement du Canada, nous pouvons en retirer de grands avantages sur le plan commercial, économique, énergétique, sociétal et environnemental.

Pour obtenir de plus amples renseignements sur la recherche dans le domaine de l'énergie éolienne, consultez nos publications, téléchargez nos outils logiciels de modélisation, ou contactez-nous.

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La production d'électricité à partir de l'énergie éolienne est l'une des méthodes qui connaît la croissance la plus rapide dans le monde. L'énergie cinétique de l'air en mouvement est transformée en électricité par des éoliennes qui sont installées à des endroits où les conditions météorologiques sont les plus propices.

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Au Canada, environ 70 % de l'énergie totale utilisée est destinée au chauffage résidentiel, commercial et institutionnel. Non seulement le Canada a un très grand potentiel d'utilisation de l'énergie solaire, mais il peut également compter sur d'excellentes ressources d'énergie solaire. Depuis 2007, des capteurs solaires ont été installés sur une superficie estimée de 544 000 m ². Il s'agit principalement de capteurs de plastique non vitrés pour le chauffage de l'eau de piscine (71 %) et de capteurs solaires perforés et non vitrés pour le chauffage de l'air d'immeubles commerciaux (26 %), qui produisent une alimentation énergétique d'environ 627 000 GJ et évitent 38 000 tonnes de rejets de CO ₂ par année.

Le Canada est premier au monde dans le développement et la commercialisation de capteurs solaires à air. CanmetÉNERGIE s'emploie à faire progresser le développement des technologies solaires thermiques principalement dans les domaines suivants :

Les systèmes de chauffage à basse température (inférieure à 60 °C) destinés aux secteurs résidentiel, commercial et industriel qui présentent un grand potentiel de marché à court et à moyen terme

Le soutien à la mise au point et l'essai de nouveaux produits, l'élaboration de normes, l'évaluation de technologies, l'étude de marché, la démonstration de nouvelles technologies et la surveillance de la performance en collaboration avec l'industrie, des organismes de recherche et d'autres partenaires gouvernementaux et de financement

Le soutien technique au programme écoÉNERGIE pour le chauffage renouvelable, qui offre des incitatifs financiers aux acheteurs de systèmes de chauffage solaire de l'air et de l'eau

L'appui au Centre national d'essais d'équipements solaires du Canada, situé à Mississauga, en Ontario, qui dispense des services d'essai et de certification d'équipements solaires toute l'année grâce à son simulateur intérieur d'énergie solaire de 200 kW

L'étude de faisabilité quant à la concentration de la production d'énergie à partir de capteurs solaires pour des régions de l'ouest du Canada qui bénéficient d'un ensoleillement fort et direct en été (conditions semblables à celles qui prévalent dans le sud de l'Espagne)

Recherche et développement de technologies solaires thermiques à CanmetÉNERGIE

Parmi les applications pratiques issues des activités de recherche et de développement (R-D) de CanmetÉNERGIE figurent les suivantes :

L'amélioration de la rentabilité des chauffe-eau solaires résidentiels et des systèmes de chauffage solaire de l'air à l'intérieur de bâtiments commerciaux

L'accroissement de l'utilisation de l'énergie solaire pour le chauffage de locaux par stockage saisonnier tant à l'échelle d'une collectivité qu'à celle d'une maison unifamiliale

La mise au point de systèmes de climatisation à l'énergie solaire pour les secteurs commercial et institutionnel

La première démonstration technologique du stockage saisonnier de l'énergie solaire à l'échelle d'une collectivité en Amérique du Nord (communauté solaire Drake Landing (CSDL)) et la première technologie dans le monde capable de répondre à plus de 90 % des besoins énergétiques pour le chauffage de locaux à partir de l'énergie solaire (ce projet fait appel à la fois au stockage saisonnier et à court terme de l'énergie solaire et illustre bien la façon dont les collectivités peuvent accroître leur utilisation de l'énergie solaire dans l'avenir)

Un logiciel, téléchargeable sans frais, pour la modélisation de la performance des capteurs solaires pour le chauffage de l'eau de piscine, les résidences, les immeubles et les chauffe-eau

L'élaboration de normes d'essai et de certification pour les technologies novatrices à l'échelle nationale et internationale

À titre d'exemple, voici quelques unes des réalisations importantes issues des activités de recherche et de développement des technologies solaires thermiques à CanmetÉNERGIE, qui sont des produits maintenant disponibles sur le marché et dont les ventes connaissent une croissance annuelle de plus de 20 % :

Développement du capteur solaire à plaque perforée (SolarwallMC) - les ventes représentent maintenant environ 30 % du marché des capteurs solaires au Canada et ce système de chauffage de l'air à l'énergie solaire a été installé dans 40 pays, y compris sur le site des Jeux olympiques en Chine

Développement du chauffe-eau solaire à faible écoulement pour résidence - nous avons également participé au développement et à la commercialisation du chauffe eau solaire canadien à faible écoulement, que beaucoup considèrent comme le système de chauffage de l'eau à l'énergie solaire le plus rentable au monde

Pour obtenir de plus amples renseignements sur la recherche dans le domaine de l'énergie solaire thermique, consultez nos publications, téléchargez nos outils logiciels de modélisation, ou contactez-nous.

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Au Canada, environ 70 % de l'énergie totale utilisée est destinée au chauffage résidentiel, commercial et institutionnel. Non seulement le Canada a un très grand potentiel d'utilisation de l'énergie solaire, mais il peut également compter sur d'excellentes ressources d'énergie solaire. Depuis 2007, des capteurs solaires ont été installés sur une superficie estimée de 544 000 m 2.

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Tout ce qui est mouvement constitue de l'énergie. Les marées, les vagues de l'océan et le courant des rivières de partout dans le monde recèlent de l'énergie cinétique et potentielle que l'on peut utiliser pour faire fonctionner des turbines et produire de l'électricité, réduisant ainsi notre dépendance à l'égard des combustibles fossiles. On peut même profiter des différences de salinité (teneur en sels) et de température qui caractérisent les étendues d'eau pour susciter des forces dynamiques aptes à produire de l'électricité.

Ces différentes formes d'énergie marine renouvelable sont disponibles tant que les marées continuent de monter et de descendre, et que les rivières et les fleuves continuent de couler.

Un aperçu du secteur

Le secteur canadien de l'énergie marine est très semblable au pays lui-même et à sa population en général, c'est-à-dire qu'il présente un caractère régional et relativement restreint. Pourtant, les réalisations dont il est l'objet suscitent l'intérêt partout dans le monde. Les Canadiens derrière certaines innovations obtiennent de grands succès dans des domaines tels que la technologie de l'énergie marine à grande échelle et le déploiement au large des côtes.

Voici un aperçu de la situation en ce qui concerne le potentiel du Canada en matière d'énergie marine, dégagé des études préliminaires sur les ressources :

Énergie marémotrice

L'énergie marémotrice est obtenue par le mouvement des marées qui se forme sous l'influence de la gravité du Soleil et de la Lune. Elle peut adopter deux formes : le courant des marées et l'amplitude des marées. Le Canada ne dispose actuellement d'aucune installation pour extraire l'énergie de l'amplitude des marées en raison des coûts d'investissement élevés et des préoccupations concernant l'environnement.

Toutefois, le Canada s'efforce d'obtenir de l'énergie à partir du courant des marées. En effet, le courant des marées présente un caractère de fiabilité et de prévision, dégageant ainsi un fort potentiel pour le fonctionnement des turbines et la production d'électricité. Quelque 190 emplacements favorables à l'exploitation du courant des marées ont été répertoriés au large des côtes canadiennes offrant une capacité totale estimée à 42 000 mégawatts (MW) (total d'énergie marémotrice moyenne par année), ce qui représente plus de 63 p. 100 de la consommation totale du pays en une année. Le territoire du Nunavut dispose de la plus grande réserve du pays en ressources marémotrices, tandis que la province de Colombie-Britannique possède le plus grand nombre d'emplacements avec un potentiel de production d'au moins 1 MW.

Ce n'est pas toute cette énergie potentielle qui peut être transformée en électricité disponible sans répercussions effectives sur les marées et sur le courant des marées. Toutefois, l'énergie marémotrice est susceptible d'être mise à l'échelle, c'est-à-dire qu'elle peut être produite au départ avec une seule turbine et, au fil du temps, avec plusieurs autres turbines. L'énergie tirée du courant des marées est une autre option renouvelable qui ne produit pas d'émissions et présente une forte densité de puissance.

Version textuelle

Figure 1

Deux images qui montrent à quoi pourraient ressembler une turbine à énergie marémotrice ou une turbine à énergie au fil de l'eau. La première est à axe vertical autour duquel les pales tournent. La génératrice se trouve sous les pales. La deuxième est à axe horizontal avec trois pales qui tournent autour (appareil semblable à une éolienne).

Version textuelle

Figure 2

Carte géographique du Canada indiquant les endroits propices à l'exploitation de l'énergie marémotrice. Les principaux points à remarquer sur la carte sont les suivants : les ressources les plus importantes en énergie marémotrice du Canada se retrouvent dans le nord du pays, dans le nord du Québec (à la baie d'Hudson) et au Labrador. Ces endroits pourraient représenter jusqu'à 2 780 MW d'énergie en moyenne. Un autre endroit particulièrement propice se trouve entre la Nouvelle-Écosse et le Nouveau-Brunswick, soit autour de la baie de Fundy, avec des possibilités atteignant de 1 436 à 2 780 MW d'énergie. On a déterminé, le long des côtes de la Colombie-Britannique, des endroits offrant des possibilités de petite à moyenne envergure, soit de 2 MW à 1 436 MW.

Énergie tirée des vagues

L'énergie tirée des vagues constitue une forme concentrée d'énergie solaire. En effet, les vagues de l'océan se forment à la suite du réchauffement de la surface des eaux par le soleil. Le mouvement des vagues peut servir à alimenter les turbines ou d'autres systèmes de cueillette de l'énergie en vue de produire de l'électricité.

Les eaux qui baignent la côte atlantique et la côte pacifique sont riches d'énergie fournie par les vagues. Les eaux au large de la côte pacifique recèlent un potentiel approximatif de 37 000 MW par année, ce qui équivaut à plus de 55 p. 100 de la consommation annuelle d'électricité au Canada. La capacité potentielle au large de la côte atlantique est encore plus imposante avec 146 500 MW, soit plus du double de la demande en électricité. Comme dans le cas de l'énergie marémotrice, il n'est pas possible d'exploiter toute l'énergie tirée des vagues pour en faire de l'électricité à consommer en raison de facteurs socioéconomiques, de l'environnement hostile des océans, des pertes dans la transformation de l'électricité et des coûts élevés.

Version textuelle

Figure 3

Deux images qui montrent à quoi pourraient ressembler des convertisseurs d'énergie tirée des vagues. L'appareil à la gauche flotte tout en étant relié par des liens d'ancrage au fond de l'eau. L'appareil de droite est fixé directement au fond de l'eau. Les deux appareils fonctionnent en flottant à la surface ou près de la surface de l'eau. Ils suivent les hauts et les bas des vagues.

Figure 4

Flux énergétique moyen produit chaque année par les vagues sur la côte pacifique

Version textuelle

Figure 4

Niveau moyen de capacités annuelles d'énergie tirée des vagues le long de la côte ouest de la Colombie-Britannique. Loin au large des côtes de l'île de Vancouver et des îles de la Reine-Charlotte, on a déterminé des capacités d'environ 54 kW/m. Plus près des côtes, il s'agit de capacités se situant entre 45 kW/m (autour des îles de la Reine-Charlotte) et 32 kW/m (près de l'île de Vancouver).

Figure 5

Flux énergétique moyen produit chaque année par les vagues sur la côte atlantique

Version textuelle

Figure 5

Niveau moyen de capacités annuelles d'énergie tirée des vagues le long de la côte est du Canada, soit autour de la Nouvelle-Écosse et du Labrador (?). Loin au large des côtes, les capacités d'énergie tirée des vagues peuvent atteindre un sommet de 43 kW/m. Près des côtes de Nouvelle-Écosse, le flux de l'énergie tirée des vagues tourne autour de 10 kW/m. Près des côtes du Labrador, le flux maximum de l'énergie tirée des vagues est de 24 kW/m.

Énergie hydrocinétique tirée du courant des rivières et des fleuves

La production d'énergie hydrocinétique fluviale consiste à extraire l'énergie cinétique du courant des rivières et des fleuves. Cette technologie ressemble à celle de l'énergie marémotrice si ce n'est que les rivières ne coulent que dans un seul sens et que l'énergie hydrocinétique est disponible en tout temps, tant que l'eau circule. Le potentiel théorique hydrocinétique au Canada est estimé à 340 gigawatts (GW). La Colombie-Britannique, le Québec et les Territoires du Nord-Ouest affichent le potentiel le plus intéressant.

Pour de plus amples renseignements sur l'énergie marine renouvelable, consultez le Centre des connaissances où vous pourrez parcourir nos publications.

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Tout ce qui est mouvement constitue de l'énergie. Les marées, les vagues de l'océan et le courant des rivières de partout dans le monde recèlent de l'énergie cinétique et potentielle que l'on peut utiliser pour faire fonctionner des turbines et produire de l'électricité, réduisant ainsi notre dépendance à l'égard des combustibles fossiles.

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Le Canada est le deuxième plus grand producteur mondial d'uranium, comptant pour 15 % de la production mondiale en 2012. De plus, le Canada compte sur les plus importants dépôts d'uranium à forte teneur au monde, dont la teneur en uranium peut atteindre jusqu'à 20 p. 100, ce qui est 100 fois supérieur à la moyenne mondiale.

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Le Canada est le deuxième plus grand producteur mondial d'uranium, comptant pour 15 % de la production mondiale en 2012. De plus, le Canada compte sur les plus importants dépôts d'uranium à forte teneur au monde, dont la teneur en uranium peut atteindre jusqu'à 20 p.

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Les ressources en pétrole, en gaz naturel et en charbon font du Canada l'un des grands pôles mondiaux de l'énergie pour l'investissement et le développement continus. Cependant, ces ressources sont soumises à de nouvelles exigences visant à atténuer les émissions de gaz à effet de serre (GES) et à gérer les impacts des changements climatiques.

Devant cette perspective inquiétante, les gouvernements du Canada prennent des mesures. Ainsi, le gouvernement fédéral a fixé un objectif national qui consiste à réduire les émissions de 20 % par rapport aux niveaux actuels d'ici 2020, et de 60 à 70 % d'ici 2050. Certaines des cibles proposées constituent un défi de taille pour un pays qui tire 77 % de son énergie primaire des combustibles fossiles et dont les richesses viennent en grande partie de la production et de l'exportation des combustibles fossiles. Le défi est de concilier une réduction des émissions de GES avec le maintien de la croissance économique.

Charbon propre, captage et stockage du carbone, gazéification, projets, optimisation des systèmes de combustion, évaluation des émissions des combustibles, recherche.

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Les ressources en pétrole, en gaz naturel et en charbon font du Canada l'un des grands pôles mondiaux de l'énergie pour l'investissement et le développement continus. Cependant, ces ressources sont soumises à de nouvelles exigences visant à atténuer les émissions de gaz à effet de serre (GES) et à gérer les impacts des changements climatiques.

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Les panneaux solaires photovoltaïques permettent de transformer un toit en usine électrique. Grâce à cette technologie, la lumière devient courant électrique.

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Le potentiel des hydroliennes

Les déplacements des eaux des océans - en partie provoqués par les marées - offrent une force motrice considérable. Si les vitesses sont relativement faibles (10 à 20 km/h), les débits et la densité de l'eau (en comparaison avec ceux de l'air) de ces mouvements constituent des atouts indéniables.

En Europe, le potentiel hydrolien est estimé entre 18 et 35 TWh/an (environ 8 % de la consommation annuelle d'énergie des logements en France). Le Royaume-Uni, la France et la Norvège sont les pays les mieux situés pour profiter de ce potentiel.

Les avantages et inconvénients de cette source d'énergie

L'énergie des courants marins est régulière, inépuisable, et ne génère pas, après installation, d'émissions de gaz à effet de serrePhénomène naturel permettant un accroissement de la température de l'atmosphère d'une planète grâce à la présence de certains gaz... . En revanche, elle présente plusieurs inconvénients :

la des matériaux et des systèmes de suspension par l'eau de mer ;

l'inquiétude des pêcheurs au chalut, qui estiment que les hydroliennes utilisent l'espace en compétition avec les zones de pêche ;

le coût très élevé de l'installation et de la maintenance des hydroliennes.

Les expérimentations d'hydroliennes en cours

Les expérimentations en cours concernent l'utilisation d'hydroliennes sous-marines, de grandes hélices ou turbines fixées en batterie sur les fonds marins ou flottant en position intermédiaire entre deux eaux. Un câble à courant continu apporte la production jusqu'à un poste de transformation électrique situé sur la terre ferme et raccordé au réseau de distribution.

© IDE

Des parcs de démonstration sont en cours de développement, en Norvège, en Ecosse, en Irlande du Nord, etc.

Exploiter 1/1000 du potentiel du Gulf Stream pourrait couvrir en théorie 1/3 de la consommation d'électricité de la Floride.

En Norvège, l'installation d'un dispositif par l'entreprise Hammerfest date de septembre 2003. A titre d'exemple, ce dispositif est installé à 50 mètres de profondeur, avec des courants d'une vitesse de 1,8 m/s (6,5 km/h). Des turbines d'un diamètre de 20 mètres assurent une de 300 kW.

En France, le site de Paimpol-Bréhat² a été retenu en 2008. La est prévue entre 1,5 et 2 MW, pour une production attendue de 3 GWh/an. Après de nombreuses études in situ, une mise en service du parc de démonstration est prévue à partir de l'été 2015, avec deux turbines construites à Cherbourg et Brest.

En Floride, après plusieurs projets avortés, dont l'un entamé dès les années 1980, un centre de recherche³ a été créé en 2006. Il développe actuellement un parc d'hydroliennes composé de turbines de 20 kW. Chacune comprend une hélice de trois pales d'un diamètre de 3 mètres, reliée à une barge flottante ancrée à l'aide d'un câble. Le débit du courant océanique circulant à 8 kilomètres des côtes de Floride (le ), atteint de 30 à 130 millions de mètres-cubes par seconde et sa vitesse 1,5 m/s, soit 5,4 km/h. En exploitant 1/1000e de ce potentiel, il serait théoriquement possible de couvrir 35 % des besoins électriques de la Floride.

Sources :

(1) Etude Inter-Mines (p. 51)

(2) Projet Paimpol-Bréhat - EDF

(3) Southeast National Marine Renewable Energy (SNMREC)

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Les déplacements des eaux des océans - en partie provoqués par les marées - offrent une force motrice considérable. Si les vitesses sont relativement faibles (10 à 20 km/h), les débits et la densité de l'eau (en comparaison avec ceux de l'air) de ces mouvements constituent des atouts indéniables.

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1. L'infiltration d'eau

De l'eau de pluie ou de mer s'infiltre dans les fractures de la croûte terrestre pour constituer un réservoir dans le sous-sol, appelé nappe aquifère, à haute température, de 150 à 350 °C.

2. Le pompage de l'eau

Grâce à un forage dans le sous-sol, l'eau chaude est pompée jusqu'à la surface. Pendant sa remontée, elle perd de sa pression et se transforme en vapeur.

3. La production d'électricité

La pression de cette vapeur fait tourner une turbine qui fait à son tour fonctionner un alternateur. Grâce à l'énergie fournie par la turbine, l'alternateur produit un courant électrique alternatif.

4. L'adaptation de la tension

Un transformateur élève la tension du courant électrique produit par l'alternateur pour qu'il puisse être plus facilement transporté dans les lignes à haute tension.

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Le fonctionnement d'une centrale géothermique

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De l'eau de pluie ou de mer s'infiltre dans les fractures de la croûte terrestre pour constituer un réservoir dans le sous-sol, appelé nappe aquifère, à haute température, de 150 à 350 °C. Grâce à un forage dans le sous-sol, l'eau chaude est pompée jusqu'à la surface.

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​L'électricité est la forme d'énergie la plus utilisée par l'homme. Les formes naturelles d'électricité, par exemple la foudre, sont toutefois difficiles, voire impossibles, à utiliser pour combler nos besoins énergétiques. Ainsi, il nous faut transformer les diverses manifestations naturelles de l'énergie afin de produire l'électricité dont nous avons besoin. Pour ce faire, plusieurs moyens ont été développés. En voici quelques-uns accompagnés des ressources naturelles qu'ils transforment.

Système de production d'énergie électrique Ressource énergétique

Centrale thermique

Hydrocarbures et biomasse

Centrale nucléaire

Éléments radioactifs

Centrale hydroélectrique

Eau (courants des rivières)

Centrale géothermique

Géothermie (chaleur du sol)

Panneau photovoltaïque

Rayonnement solaire (lumière et chaleur)

Le choix d'un système de production d'électricité dépend principalement de la disponibilité des ressources énergétiques. Par exemple, de par l'importance de son réseau hydrographique, le Québec produit la majorité de son électricité au moyen de centrales hydroélectriques. Le choix du système peut aussi dépendre de l' impact environnemental des différentes ressources énergétiques.

Fonctionnement d'une centrale thermique classique

Les centrales thermiques fonctionnent traditionnellement à l'aide de combustibles fossiles, principalement le charbon. Toutefois, étant donné la forte production de gaz à effet de serre et de polluants divers, on privilégie maintenant les centrales thermiques fonctionnant à l'aide des énergies de la biomasse.

1. Une chambre à combustion (18) est alimentée en air (24) et en combustible (charbon ou autre). Pour faciliter la combustion et augmenter le rendement de la centrale, on pulvérise les combustibles solides (16) alors qu'on vaporise en fines gouttelettes les combustibles liquides dans la chambre à combustion.

2. Des canalisations d'eau (19) passent dans la chambre à combustion. Sous l'effet de la chaleur, l'eau se transforme en vapeur dans les tuyaux.

3. La vapeur sous haute pression est acheminée dans une turbine (6), et en provoque le mouvement de rotation.

4. Cette turbine est liée à un alternateur (5) qui, lorsqu'il est mis en rotation, produit de l'électricité.

5. Lorsque la vapeur sort de la turbine, elle est dirigée vers un condensateur (8) pour la transformer en eau. Cette eau est ensuite refroidie en passant dans un bassin ou dans un cours d'eau. Elle peut alors être réintroduite dans le générateur de vapeur et recommencer le cycle.

2. Pompe de la tour de refroidissement

11. Turbine à vapeur (corps haute pression)

20. Ventilateur d'air primaire

6. Turbine à vapeur(corps basse pression)

15. Trémie à charbon

24. Réchauffeur d'air

9. Turbine à vapeur (corps moyenne pression)

18. Trémie à mâchefers

27. Cheminée

Fonctionnement d'une centrale nucléaire

Une centrale nucléaire fonctionne essentiellement sous le même principe qu'une centrale thermique, c'est-à-dire qu'une production de chaleur transforme de l'eau en vapeur afin d'actionner une turbine. La différence majeure réside dans la présence du réacteur nucléaire au lieu d'une chambre à combustion.

1. De l'uranium (matière nucléaire fissile) est introduit dans la cuve du réacteur nucléaire. La fission de ces atomes est contrôlée afin de produire une chaleur constante.

2. Un premier circuit d'eau sous pression (en jaune), actionné par une pompe, passe dans le réacteur et y absorbe de la chaleur. Grâce à la pression élevée, l'eau peut atteindre des températures de 300°C tout en restant liquide.

3. Le circuit d'eau sous pression entre en contact avec le générateur de vapeur (en bleu) où plusieurs canalisations s'ouvrent. Sous l'effet de la chaleur, l'eau contenue dans le générateur de vapeur s'évapore dans le tuyau supérieur.

4. La vapeur sous haute pression, en circulant dans la canalisation, entraîne la rotation d'une turbine.

5. La turbine est liée à un alternateur qui, par un mouvement de rotation, transformera cette énergie mécanique en électricité.

6. Après son passage dans la turbine, la vapeur se retrouve dans un second échangeur de chaleur (en vert). Cet échangeur de chaleur contient de l'eau fraîche provenant directement d'un cours d'eau ou de la mer. Ainsi, la vapeur redevient liquide au contact de cette eau fraîche et est pompée vers le réacteur.

7. L'eau du second échangeur de chaleur, maintenant chaude, est pompée vers une tour de refroidissement avant d'être retournée dans l'environnement.

Il est à noter que la matière nucléaire, lorsqu'elle ne permet plus de générer une chaleur suffisante au fonctionnement de la centrale, est retirée et remplacée par de nouveaux atomes. Toutefois, les solides retirés émettent toujours des radiations. Ils doivent donc être stockés dans un bassin d'eau en attendant leur enfouissement.

Fonctionnement d'une éolienne

Une éolienne produit de l'électricité à partir de la force du vent. Ainsi, le vent (énergie éolienne) actionne les pales d'une hélice (énergie mécanique) qui met alors en mouvement un générateur (énergie électrique). Une éolienne seule produit peu d'électricité; c'est pourquoi on installe généralement plusieurs éoliennes à un même endroit pour former un parc éolien.

1. Le vent est capté à l'aide des pales de l'éolienne. Celles-ci sont profilées de façon à transformer la force du vent en un mouvement de rotation du rotor.

2. Le mouvement du rotor entraîne un axe, le moyeu, lié à un multiplicateur, lui-même lié au générateur. Ce générateur, en tournant, produit un courant électrique.

3. L'armoire de couplage au réseau électrique, située à la base du mât, contient un transformateur qui transforme le courant électrique produit par l'éolienne en vue de son transport par les lignes à haute tension.

Un vent d'environ 15 km/h est suffisant pour actionner une éolienne et produire de l'électricité. Pour des questions de sécurité, on bloque les pales et le rotor lorsque le vent dépasse 90 km/h.

Fonctionnement d'un panneau photovoltaïque

Les panneaux photovoltaïques sont constitués de matériaux semi-conducteurs, c'est-à-dire de matériaux qui se comportent à la fois comme isolant et comme conducteur. Ces matériaux peuvent se charger, positivement ou négativement, ou encore conduire le courant. Ce sont surtout les éléments métalloïdes qui possèdent cette propriété. C'est entre autre pourquoi le silicium (Si) est le principal constituant des panneaux photovoltaïques.

1. L'énergie lumineuse qui arrive à la surface d'un panneau photovoltaïque excite les atomes du matériau semi-conducteur.

2. Les atomes excités perdent des électrons par un phénomène nommé effet photoélectrique.

3. Les électrons, alors libres, circulent dans les matériaux en suivant la polarité du circuit. Ainsi, un courant électrique est créé.

4. L'éclairement continu d'un panneau photovoltaïque permet de créer un courant continu pouvant servir à alimenter un petit appareil électrique ou à recharger une batterie par exemple.

Fonctionnement d'une centrale géothermique

Une centrale géothermique produit de l'électricité grâce à la chaleur du manteau terrestre. Selon un fonctionnement semblable aux autres types de centrales, cette chaleur est transformée en vapeur d'eau afin d'actionner une turbine et un alternateur.

1. De l'eau de pluie, ou de mer, s'infiltre dans les anfractuosités (espaces creux) de la croûte terrestre et forme un réservoir souterrain: une nappe phréatique (aussi nommé nappe aquifère). Lorsque ce réservoir est à proximité du manteau de la Terre, ou d'une zone magmatique, la température de l'eau s'y élève de 150 à 350°C.

2. L'eau chaude, sous pression dans le sous-sol, est pompée jusqu'en surface à l'aide d'un forage. Pendant sa remontée, sa pression diminue ce qui engendre sa transformation en vapeur.

3. La pression de cette vapeur d'eau faire tourner une turbine située dans la centrale géothermique.

4. La turbine actionne à son tour un alternateur qui produira un courant électrique alternatif lors de sa rotation.

Fonctionnement d'une centrale hydroélectrique (barrage hydroélectrique)

Une centrale hydroélectrique produit de l'énergie à partir du mouvement de l'eau, soit son énergie cinétique. Ce type de centrale implique de nombreuses transformations d'énergie. Par exemple, l'eau contenue dans le réservoir possède une importante énergie potentielle qui sera transformé en énergie cinétique dans la conduite forcée. Cette énergie cinétique engendrera la rotation d'une turbine et, conséquemment, d'un alternateur qui produira de l'énergie électrique.

1. Le barrage s'oppose à l'écoulement naturel de l'eau. L'eau s'accumule et un réservoir (A) se constitue, ce qui a pour fonction d'accumuler un important volume d'eau possédant assez d'énergie potentielle pour faire tourner rapidement les turbines (C).

2. Une fois le réservoir rempli à la capacité désirée, des vannes (E) sont ouvertes pour permettre à l'eau de s'engouffrer dans une canalisation nommée conduite forcée (F). Cette conduite forcée dirige l'eau vers la centrale hydroélectrique située en aval.

3. À la sortie de la conduite, dans la centrale (B), la force de l'eau actionne la rotation de la turbine (C).

4. La rotation de la turbine (C) entraîne à son tour le fonctionnement de l'alternateur (D), ce qui produit un courant électrique qui pourra être distribué par le réseau électrique.

Diverses fiches de la section Univers matériel peuvent compléter l'information retrouvée dans cette fiche:
* L'énergie
* Les formes d'énergie

Certaines notions expliquées dans la section Terre et Espace de la bibliothèque virtuelle peuvent te fournir des informations supplémentaires sur le thème de l'énergie:
* Les manifestations naturelles de l'énergie
* Les ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables
* Les impacts de l'exploitation des ressources énergétiques

# data[].attributes.attachment_link.title
Les moyens technologiques pour produire de l'électricité

# data[].attributes.attachment_link.description
​L'électricité est la forme d'énergie la plus utilisée par l'homme. Les formes naturelles d'électricité, par exemple la foudre, sont toutefois difficiles, voire impossibles, à utiliser pour combler nos besoins énergétiques. Ainsi, il nous faut transformer les diverses manifestations naturelles de l'énergie afin de produire l'électricité dont nous avons besoin.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
​L'électricité est la forme d'énergie la plus utilisée par l'homme. Les formes naturelles d'électricité, par exemple la foudre, sont toutefois difficiles, voire impossibles, à utiliser pour combler nos besoins énergétiques. Ainsi, il nous faut transformer les diverses manifestations naturelles de l'énergie afin de produire l'électricité dont nous avons besoin. Pour ce faire, plusieurs moyens ont été développés. En voici quelques-uns accompagnés des ressources naturelles qu'ils transforment.

Système de production d'énergie électrique Ressource énergétique

Centrale thermique

Hydrocarbures et biomasse

Centrale nucléaire

Éléments radioactifs

Centrale hydroélectrique

Eau (courants des rivières)

Centrale géothermique

Géothermie (chaleur du sol)

Panneau photovoltaïque

Rayonnement solaire (lumière et chaleur)

Le choix d'un système de production d'électricité dépend principalement de la disponibilité des ressources énergétiques. Par exemple, de par l'importance de son réseau hydrographique, le Québec produit la majorité de son électricité au moyen de centrales hydroélectriques. Le choix du système peut aussi dépendre de l' impact environnemental des différentes ressources énergétiques.

Fonctionnement d'une centrale thermique classique

Les centrales thermiques fonctionnent traditionnellement à l'aide de combustibles fossiles, principalement le charbon. Toutefois, étant donné la forte production de gaz à effet de serre et de polluants divers, on privilégie maintenant les centrales thermiques fonctionnant à l'aide des énergies de la biomasse.

1. Une chambre à combustion (18) est alimentée en air (24) et en combustible (charbon ou autre). Pour faciliter la combustion et augmenter le rendement de la centrale, on pulvérise les combustibles solides (16) alors qu'on vaporise en fines gouttelettes les combustibles liquides dans la chambre à combustion.

2. Des canalisations d'eau (19) passent dans la chambre à combustion. Sous l'effet de la chaleur, l'eau se transforme en vapeur dans les tuyaux.

3. La vapeur sous haute pression est acheminée dans une turbine (6), et en provoque le mouvement de rotation.

4. Cette turbine est liée à un alternateur (5) qui, lorsqu'il est mis en rotation, produit de l'électricité.

5. Lorsque la vapeur sort de la turbine, elle est dirigée vers un condensateur (8) pour la transformer en eau. Cette eau est ensuite refroidie en passant dans un bassin ou dans un cours d'eau. Elle peut alors être réintroduite dans le générateur de vapeur et recommencer le cycle.

2. Pompe de la tour de refroidissement

11. Turbine à vapeur (corps haute pression)

20. Ventilateur d'air primaire

6. Turbine à vapeur(corps basse pression)

15. Trémie à charbon

24. Réchauffeur d'air

9. Turbine à vapeur (corps moyenne pression)

18. Trémie à mâchefers

27. Cheminée

Fonctionnement d'une centrale nucléaire

Une centrale nucléaire fonctionne essentiellement sous le même principe qu'une centrale thermique, c'est-à-dire qu'une production de chaleur transforme de l'eau en vapeur afin d'actionner une turbine. La différence majeure réside dans la présence du réacteur nucléaire au lieu d'une chambre à combustion.

1. De l'uranium (matière nucléaire fissile) est introduit dans la cuve du réacteur nucléaire. La fission de ces atomes est contrôlée afin de produire une chaleur constante.

2. Un premier circuit d'eau sous pression (en jaune), actionné par une pompe, passe dans le réacteur et y absorbe de la chaleur. Grâce à la pression élevée, l'eau peut atteindre des températures de 300°C tout en restant liquide.

3. Le circuit d'eau sous pression entre en contact avec le générateur de vapeur (en bleu) où plusieurs canalisations s'ouvrent. Sous l'effet de la chaleur, l'eau contenue dans le générateur de vapeur s'évapore dans le tuyau supérieur.

4. La vapeur sous haute pression, en circulant dans la canalisation, entraîne la rotation d'une turbine.

5. La turbine est liée à un alternateur qui, par un mouvement de rotation, transformera cette énergie mécanique en électricité.

6. Après son passage dans la turbine, la vapeur se retrouve dans un second échangeur de chaleur (en vert). Cet échangeur de chaleur contient de l'eau fraîche provenant directement d'un cours d'eau ou de la mer. Ainsi, la vapeur redevient liquide au contact de cette eau fraîche et est pompée vers le réacteur.

7. L'eau du second échangeur de chaleur, maintenant chaude, est pompée vers une tour de refroidissement avant d'être retournée dans l'environnement.

Il est à noter que la matière nucléaire, lorsqu'elle ne permet plus de générer une chaleur suffisante au fonctionnement de la centrale, est retirée et remplacée par de nouveaux atomes. Toutefois, les solides retirés émettent toujours des radiations. Ils doivent donc être stockés dans un bassin d'eau en attendant leur enfouissement.

Fonctionnement d'une éolienne

Une éolienne produit de l'électricité à partir de la force du vent. Ainsi, le vent (énergie éolienne) actionne les pales d'une hélice (énergie mécanique) qui met alors en mouvement un générateur (énergie électrique). Une éolienne seule produit peu d'électricité; c'est pourquoi on installe généralement plusieurs éoliennes à un même endroit pour former un parc éolien.

1. Le vent est capté à l'aide des pales de l'éolienne. Celles-ci sont profilées de façon à transformer la force du vent en un mouvement de rotation du rotor.

2. Le mouvement du rotor entraîne un axe, le moyeu, lié à un multiplicateur, lui-même lié au générateur. Ce générateur, en tournant, produit un courant électrique.

3. L'armoire de couplage au réseau électrique, située à la base du mât, contient un transformateur qui transforme le courant électrique produit par l'éolienne en vue de son transport par les lignes à haute tension.

Un vent d'environ 15 km/h est suffisant pour actionner une éolienne et produire de l'électricité. Pour des questions de sécurité, on bloque les pales et le rotor lorsque le vent dépasse 90 km/h.

Fonctionnement d'un panneau photovoltaïque

Les panneaux photovoltaïques sont constitués de matériaux semi-conducteurs, c'est-à-dire de matériaux qui se comportent à la fois comme isolant et comme conducteur. Ces matériaux peuvent se charger, positivement ou négativement, ou encore conduire le courant. Ce sont surtout les éléments métalloïdes qui possèdent cette propriété. C'est entre autre pourquoi le silicium (Si) est le principal constituant des panneaux photovoltaïques.

1. L'énergie lumineuse qui arrive à la surface d'un panneau photovoltaïque excite les atomes du matériau semi-conducteur.

2. Les atomes excités perdent des électrons par un phénomène nommé effet photoélectrique.

3. Les électrons, alors libres, circulent dans les matériaux en suivant la polarité du circuit. Ainsi, un courant électrique est créé.

4. L'éclairement continu d'un panneau photovoltaïque permet de créer un courant continu pouvant servir à alimenter un petit appareil électrique ou à recharger une batterie par exemple.

Fonctionnement d'une centrale géothermique

Une centrale géothermique produit de l'électricité grâce à la chaleur du manteau terrestre. Selon un fonctionnement semblable aux autres types de centrales, cette chaleur est transformée en vapeur d'eau afin d'actionner une turbine et un alternateur.

1. De l'eau de pluie, ou de mer, s'infiltre dans les anfractuosités (espaces creux) de la croûte terrestre et forme un réservoir souterrain: une nappe phréatique (aussi nommé nappe aquifère). Lorsque ce réservoir est à proximité du manteau de la Terre, ou d'une zone magmatique, la température de l'eau s'y élève de 150 à 350°C.

2. L'eau chaude, sous pression dans le sous-sol, est pompée jusqu'en surface à l'aide d'un forage. Pendant sa remontée, sa pression diminue ce qui engendre sa transformation en vapeur.

3. La pression de cette vapeur d'eau faire tourner une turbine située dans la centrale géothermique.

4. La turbine actionne à son tour un alternateur qui produira un courant électrique alternatif lors de sa rotation.

Fonctionnement d'une centrale hydroélectrique (barrage hydroélectrique)

Une centrale hydroélectrique produit de l'énergie à partir du mouvement de l'eau, soit son énergie cinétique. Ce type de centrale implique de nombreuses transformations d'énergie. Par exemple, l'eau contenue dans le réservoir possède une importante énergie potentielle qui sera transformé en énergie cinétique dans la conduite forcée. Cette énergie cinétique engendrera la rotation d'une turbine et, conséquemment, d'un alternateur qui produira de l'énergie électrique.

1. Le barrage s'oppose à l'écoulement naturel de l'eau. L'eau s'accumule et un réservoir (A) se constitue, ce qui a pour fonction d'accumuler un important volume d'eau possédant assez d'énergie potentielle pour faire tourner rapidement les turbines (C).

2. Une fois le réservoir rempli à la capacité désirée, des vannes (E) sont ouvertes pour permettre à l'eau de s'engouffrer dans une canalisation nommée conduite forcée (F). Cette conduite forcée dirige l'eau vers la centrale hydroélectrique située en aval.

3. À la sortie de la conduite, dans la centrale (B), la force de l'eau actionne la rotation de la turbine (C).

4. La rotation de la turbine (C) entraîne à son tour le fonctionnement de l'alternateur (D), ce qui produit un courant électrique qui pourra être distribué par le réseau électrique.

Diverses fiches de la section Univers matériel peuvent compléter l'information retrouvée dans cette fiche:
* L'énergie
* Les formes d'énergie

Certaines notions expliquées dans la section Terre et Espace de la bibliothèque virtuelle peuvent te fournir des informations supplémentaires sur le thème de l'énergie:
* Les manifestations naturelles de l'énergie
* Les ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables
* Les impacts de l'exploitation des ressources énergétiques

# data[].attributes.attachment_link.title
Les moyens technologiques pour produire de l'électricité

# data[].attributes.attachment_link.description
​L'électricité est la forme d'énergie la plus utilisée par l'homme. Les formes naturelles d'électricité, par exemple la foudre, sont toutefois difficiles, voire impossibles, à utiliser pour combler nos besoins énergétiques. Ainsi, il nous faut transformer les diverses manifestations naturelles de l'énergie afin de produire l'électricité dont nous avons besoin.

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​L'électricité est la forme d'énergie la plus utilisée par l'homme. Les formes naturelles d'électricité, par exemple la foudre, sont toutefois difficiles, voire impossibles, à utiliser pour combler nos besoins énergétiques. Ainsi, il nous faut transformer les diverses manifestations naturelles de l'énergie afin de produire l'électricité dont nous avons besoin. Pour ce faire, plusieurs moyens ont été développés. En voici quelques-uns accompagnés des ressources naturelles qu'ils transforment.

Système de production d'énergie électrique Ressource énergétique

Centrale thermique

Hydrocarbures et biomasse

Centrale nucléaire

Éléments radioactifs

Centrale hydroélectrique

Eau (courants des rivières)

Centrale géothermique

Géothermie (chaleur du sol)

Panneau photovoltaïque

Rayonnement solaire (lumière et chaleur)

Le choix d'un système de production d'électricité dépend principalement de la disponibilité des ressources énergétiques. Par exemple, de par l'importance de son réseau hydrographique, le Québec produit la majorité de son électricité au moyen de centrales hydroélectriques. Le choix du système peut aussi dépendre de l' impact environnemental des différentes ressources énergétiques.

Fonctionnement d'une centrale thermique classique

Les centrales thermiques fonctionnent traditionnellement à l'aide de combustibles fossiles, principalement le charbon. Toutefois, étant donné la forte production de gaz à effet de serre et de polluants divers, on privilégie maintenant les centrales thermiques fonctionnant à l'aide des énergies de la biomasse.

1. Une chambre à combustion (18) est alimentée en air (24) et en combustible (charbon ou autre). Pour faciliter la combustion et augmenter le rendement de la centrale, on pulvérise les combustibles solides (16) alors qu'on vaporise en fines gouttelettes les combustibles liquides dans la chambre à combustion.

2. Des canalisations d'eau (19) passent dans la chambre à combustion. Sous l'effet de la chaleur, l'eau se transforme en vapeur dans les tuyaux.

3. La vapeur sous haute pression est acheminée dans une turbine (6), et en provoque le mouvement de rotation.

4. Cette turbine est liée à un alternateur (5) qui, lorsqu'il est mis en rotation, produit de l'électricité.

5. Lorsque la vapeur sort de la turbine, elle est dirigée vers un condensateur (8) pour la transformer en eau. Cette eau est ensuite refroidie en passant dans un bassin ou dans un cours d'eau. Elle peut alors être réintroduite dans le générateur de vapeur et recommencer le cycle.

2. Pompe de la tour de refroidissement

11. Turbine à vapeur (corps haute pression)

20. Ventilateur d'air primaire

6. Turbine à vapeur(corps basse pression)

15. Trémie à charbon

24. Réchauffeur d'air

9. Turbine à vapeur (corps moyenne pression)

18. Trémie à mâchefers

27. Cheminée

Fonctionnement d'une centrale nucléaire

Une centrale nucléaire fonctionne essentiellement sous le même principe qu'une centrale thermique, c'est-à-dire qu'une production de chaleur transforme de l'eau en vapeur afin d'actionner une turbine. La différence majeure réside dans la présence du réacteur nucléaire au lieu d'une chambre à combustion.

1. De l'uranium (matière nucléaire fissile) est introduit dans la cuve du réacteur nucléaire. La fission de ces atomes est contrôlée afin de produire une chaleur constante.

2. Un premier circuit d'eau sous pression (en jaune), actionné par une pompe, passe dans le réacteur et y absorbe de la chaleur. Grâce à la pression élevée, l'eau peut atteindre des températures de 300°C tout en restant liquide.

3. Le circuit d'eau sous pression entre en contact avec le générateur de vapeur (en bleu) où plusieurs canalisations s'ouvrent. Sous l'effet de la chaleur, l'eau contenue dans le générateur de vapeur s'évapore dans le tuyau supérieur.

4. La vapeur sous haute pression, en circulant dans la canalisation, entraîne la rotation d'une turbine.

5. La turbine est liée à un alternateur qui, par un mouvement de rotation, transformera cette énergie mécanique en électricité.

6. Après son passage dans la turbine, la vapeur se retrouve dans un second échangeur de chaleur (en vert). Cet échangeur de chaleur contient de l'eau fraîche provenant directement d'un cours d'eau ou de la mer. Ainsi, la vapeur redevient liquide au contact de cette eau fraîche et est pompée vers le réacteur.

7. L'eau du second échangeur de chaleur, maintenant chaude, est pompée vers une tour de refroidissement avant d'être retournée dans l'environnement.

Il est à noter que la matière nucléaire, lorsqu'elle ne permet plus de générer une chaleur suffisante au fonctionnement de la centrale, est retirée et remplacée par de nouveaux atomes. Toutefois, les solides retirés émettent toujours des radiations. Ils doivent donc être stockés dans un bassin d'eau en attendant leur enfouissement.

Fonctionnement d'une éolienne

Une éolienne produit de l'électricité à partir de la force du vent. Ainsi, le vent (énergie éolienne) actionne les pales d'une hélice (énergie mécanique) qui met alors en mouvement un générateur (énergie électrique). Une éolienne seule produit peu d'électricité; c'est pourquoi on installe généralement plusieurs éoliennes à un même endroit pour former un parc éolien.

1. Le vent est capté à l'aide des pales de l'éolienne. Celles-ci sont profilées de façon à transformer la force du vent en un mouvement de rotation du rotor.

2. Le mouvement du rotor entraîne un axe, le moyeu, lié à un multiplicateur, lui-même lié au générateur. Ce générateur, en tournant, produit un courant électrique.

3. L'armoire de couplage au réseau électrique, située à la base du mât, contient un transformateur qui transforme le courant électrique produit par l'éolienne en vue de son transport par les lignes à haute tension.

Un vent d'environ 15 km/h est suffisant pour actionner une éolienne et produire de l'électricité. Pour des questions de sécurité, on bloque les pales et le rotor lorsque le vent dépasse 90 km/h.

Fonctionnement d'un panneau photovoltaïque

Les panneaux photovoltaïques sont constitués de matériaux semi-conducteurs, c'est-à-dire de matériaux qui se comportent à la fois comme isolant et comme conducteur. Ces matériaux peuvent se charger, positivement ou négativement, ou encore conduire le courant. Ce sont surtout les éléments métalloïdes qui possèdent cette propriété. C'est entre autre pourquoi le silicium (Si) est le principal constituant des panneaux photovoltaïques.

1. L'énergie lumineuse qui arrive à la surface d'un panneau photovoltaïque excite les atomes du matériau semi-conducteur.

2. Les atomes excités perdent des électrons par un phénomène nommé effet photoélectrique.

3. Les électrons, alors libres, circulent dans les matériaux en suivant la polarité du circuit. Ainsi, un courant électrique est créé.

4. L'éclairement continu d'un panneau photovoltaïque permet de créer un courant continu pouvant servir à alimenter un petit appareil électrique ou à recharger une batterie par exemple.

Fonctionnement d'une centrale géothermique

Une centrale géothermique produit de l'électricité grâce à la chaleur du manteau terrestre. Selon un fonctionnement semblable aux autres types de centrales, cette chaleur est transformée en vapeur d'eau afin d'actionner une turbine et un alternateur.

1. De l'eau de pluie, ou de mer, s'infiltre dans les anfractuosités (espaces creux) de la croûte terrestre et forme un réservoir souterrain: une nappe phréatique (aussi nommé nappe aquifère). Lorsque ce réservoir est à proximité du manteau de la Terre, ou d'une zone magmatique, la température de l'eau s'y élève de 150 à 350°C.

2. L'eau chaude, sous pression dans le sous-sol, est pompée jusqu'en surface à l'aide d'un forage. Pendant sa remontée, sa pression diminue ce qui engendre sa transformation en vapeur.

3. La pression de cette vapeur d'eau faire tourner une turbine située dans la centrale géothermique.

4. La turbine actionne à son tour un alternateur qui produira un courant électrique alternatif lors de sa rotation.

Fonctionnement d'une centrale hydroélectrique (barrage hydroélectrique)

Une centrale hydroélectrique produit de l'énergie à partir du mouvement de l'eau, soit son énergie cinétique. Ce type de centrale implique de nombreuses transformations d'énergie. Par exemple, l'eau contenue dans le réservoir possède une importante énergie potentielle qui sera transformé en énergie cinétique dans la conduite forcée. Cette énergie cinétique engendrera la rotation d'une turbine et, conséquemment, d'un alternateur qui produira de l'énergie électrique.

1. Le barrage s'oppose à l'écoulement naturel de l'eau. L'eau s'accumule et un réservoir (A) se constitue, ce qui a pour fonction d'accumuler un important volume d'eau possédant assez d'énergie potentielle pour faire tourner rapidement les turbines (C).

2. Une fois le réservoir rempli à la capacité désirée, des vannes (E) sont ouvertes pour permettre à l'eau de s'engouffrer dans une canalisation nommée conduite forcée (F). Cette conduite forcée dirige l'eau vers la centrale hydroélectrique située en aval.

3. À la sortie de la conduite, dans la centrale (B), la force de l'eau actionne la rotation de la turbine (C).

4. La rotation de la turbine (C) entraîne à son tour le fonctionnement de l'alternateur (D), ce qui produit un courant électrique qui pourra être distribué par le réseau électrique.

Diverses fiches de la section Univers matériel peuvent compléter l'information retrouvée dans cette fiche:
* L'énergie
* Les formes d'énergie

Certaines notions expliquées dans la section Terre et Espace de la bibliothèque virtuelle peuvent te fournir des informations supplémentaires sur le thème de l'énergie:
* Les manifestations naturelles de l'énergie
* Les ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables
* Les impacts de l'exploitation des ressources énergétiques

# data[].attributes.attachment_link.title
Les moyens technologiques pour produire de l'électricité

# data[].attributes.attachment_link.description
​L'électricité est la forme d'énergie la plus utilisée par l'homme. Les formes naturelles d'électricité, par exemple la foudre, sont toutefois difficiles, voire impossibles, à utiliser pour combler nos besoins énergétiques. Ainsi, il nous faut transformer les diverses manifestations naturelles de l'énergie afin de produire l'électricité dont nous avons besoin.

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​L'électricité est la forme d'énergie la plus utilisée par l'homme. Les formes naturelles d'électricité, par exemple la foudre, sont toutefois difficiles, voire impossibles, à utiliser pour combler nos besoins énergétiques. Ainsi, il nous faut transformer les diverses manifestations naturelles de l'énergie afin de produire l'électricité dont nous avons besoin. Pour ce faire, plusieurs moyens ont été développés. En voici quelques-uns accompagnés des ressources naturelles qu'ils transforment.

Système de production d'énergie électrique Ressource énergétique

Centrale thermique

Hydrocarbures et biomasse

Centrale nucléaire

Éléments radioactifs

Centrale hydroélectrique

Eau (courants des rivières)

Centrale géothermique

Géothermie (chaleur du sol)

Panneau photovoltaïque

Rayonnement solaire (lumière et chaleur)

Le choix d'un système de production d'électricité dépend principalement de la disponibilité des ressources énergétiques. Par exemple, de par l'importance de son réseau hydrographique, le Québec produit la majorité de son électricité au moyen de centrales hydroélectriques. Le choix du système peut aussi dépendre de l' impact environnemental des différentes ressources énergétiques.

Fonctionnement d'une centrale thermique classique

Les centrales thermiques fonctionnent traditionnellement à l'aide de combustibles fossiles, principalement le charbon. Toutefois, étant donné la forte production de gaz à effet de serre et de polluants divers, on privilégie maintenant les centrales thermiques fonctionnant à l'aide des énergies de la biomasse.

1. Une chambre à combustion (18) est alimentée en air (24) et en combustible (charbon ou autre). Pour faciliter la combustion et augmenter le rendement de la centrale, on pulvérise les combustibles solides (16) alors qu'on vaporise en fines gouttelettes les combustibles liquides dans la chambre à combustion.

2. Des canalisations d'eau (19) passent dans la chambre à combustion. Sous l'effet de la chaleur, l'eau se transforme en vapeur dans les tuyaux.

3. La vapeur sous haute pression est acheminée dans une turbine (6), et en provoque le mouvement de rotation.

4. Cette turbine est liée à un alternateur (5) qui, lorsqu'il est mis en rotation, produit de l'électricité.

5. Lorsque la vapeur sort de la turbine, elle est dirigée vers un condensateur (8) pour la transformer en eau. Cette eau est ensuite refroidie en passant dans un bassin ou dans un cours d'eau. Elle peut alors être réintroduite dans le générateur de vapeur et recommencer le cycle.

2. Pompe de la tour de refroidissement

11. Turbine à vapeur (corps haute pression)

20. Ventilateur d'air primaire

6. Turbine à vapeur(corps basse pression)

15. Trémie à charbon

24. Réchauffeur d'air

9. Turbine à vapeur (corps moyenne pression)

18. Trémie à mâchefers

27. Cheminée

Fonctionnement d'une centrale nucléaire

Une centrale nucléaire fonctionne essentiellement sous le même principe qu'une centrale thermique, c'est-à-dire qu'une production de chaleur transforme de l'eau en vapeur afin d'actionner une turbine. La différence majeure réside dans la présence du réacteur nucléaire au lieu d'une chambre à combustion.

1. De l'uranium (matière nucléaire fissile) est introduit dans la cuve du réacteur nucléaire. La fission de ces atomes est contrôlée afin de produire une chaleur constante.

2. Un premier circuit d'eau sous pression (en jaune), actionné par une pompe, passe dans le réacteur et y absorbe de la chaleur. Grâce à la pression élevée, l'eau peut atteindre des températures de 300°C tout en restant liquide.

3. Le circuit d'eau sous pression entre en contact avec le générateur de vapeur (en bleu) où plusieurs canalisations s'ouvrent. Sous l'effet de la chaleur, l'eau contenue dans le générateur de vapeur s'évapore dans le tuyau supérieur.

4. La vapeur sous haute pression, en circulant dans la canalisation, entraîne la rotation d'une turbine.

5. La turbine est liée à un alternateur qui, par un mouvement de rotation, transformera cette énergie mécanique en électricité.

6. Après son passage dans la turbine, la vapeur se retrouve dans un second échangeur de chaleur (en vert). Cet échangeur de chaleur contient de l'eau fraîche provenant directement d'un cours d'eau ou de la mer. Ainsi, la vapeur redevient liquide au contact de cette eau fraîche et est pompée vers le réacteur.

7. L'eau du second échangeur de chaleur, maintenant chaude, est pompée vers une tour de refroidissement avant d'être retournée dans l'environnement.

Il est à noter que la matière nucléaire, lorsqu'elle ne permet plus de générer une chaleur suffisante au fonctionnement de la centrale, est retirée et remplacée par de nouveaux atomes. Toutefois, les solides retirés émettent toujours des radiations. Ils doivent donc être stockés dans un bassin d'eau en attendant leur enfouissement.

Fonctionnement d'une éolienne

Une éolienne produit de l'électricité à partir de la force du vent. Ainsi, le vent (énergie éolienne) actionne les pales d'une hélice (énergie mécanique) qui met alors en mouvement un générateur (énergie électrique). Une éolienne seule produit peu d'électricité; c'est pourquoi on installe généralement plusieurs éoliennes à un même endroit pour former un parc éolien.

1. Le vent est capté à l'aide des pales de l'éolienne. Celles-ci sont profilées de façon à transformer la force du vent en un mouvement de rotation du rotor.

2. Le mouvement du rotor entraîne un axe, le moyeu, lié à un multiplicateur, lui-même lié au générateur. Ce générateur, en tournant, produit un courant électrique.

3. L'armoire de couplage au réseau électrique, située à la base du mât, contient un transformateur qui transforme le courant électrique produit par l'éolienne en vue de son transport par les lignes à haute tension.

Un vent d'environ 15 km/h est suffisant pour actionner une éolienne et produire de l'électricité. Pour des questions de sécurité, on bloque les pales et le rotor lorsque le vent dépasse 90 km/h.

Fonctionnement d'un panneau photovoltaïque

Les panneaux photovoltaïques sont constitués de matériaux semi-conducteurs, c'est-à-dire de matériaux qui se comportent à la fois comme isolant et comme conducteur. Ces matériaux peuvent se charger, positivement ou négativement, ou encore conduire le courant. Ce sont surtout les éléments métalloïdes qui possèdent cette propriété. C'est entre autre pourquoi le silicium (Si) est le principal constituant des panneaux photovoltaïques.

1. L'énergie lumineuse qui arrive à la surface d'un panneau photovoltaïque excite les atomes du matériau semi-conducteur.

2. Les atomes excités perdent des électrons par un phénomène nommé effet photoélectrique.

3. Les électrons, alors libres, circulent dans les matériaux en suivant la polarité du circuit. Ainsi, un courant électrique est créé.

4. L'éclairement continu d'un panneau photovoltaïque permet de créer un courant continu pouvant servir à alimenter un petit appareil électrique ou à recharger une batterie par exemple.

Fonctionnement d'une centrale géothermique

Une centrale géothermique produit de l'électricité grâce à la chaleur du manteau terrestre. Selon un fonctionnement semblable aux autres types de centrales, cette chaleur est transformée en vapeur d'eau afin d'actionner une turbine et un alternateur.

1. De l'eau de pluie, ou de mer, s'infiltre dans les anfractuosités (espaces creux) de la croûte terrestre et forme un réservoir souterrain: une nappe phréatique (aussi nommé nappe aquifère). Lorsque ce réservoir est à proximité du manteau de la Terre, ou d'une zone magmatique, la température de l'eau s'y élève de 150 à 350°C.

2. L'eau chaude, sous pression dans le sous-sol, est pompée jusqu'en surface à l'aide d'un forage. Pendant sa remontée, sa pression diminue ce qui engendre sa transformation en vapeur.

3. La pression de cette vapeur d'eau faire tourner une turbine située dans la centrale géothermique.

4. La turbine actionne à son tour un alternateur qui produira un courant électrique alternatif lors de sa rotation.

Fonctionnement d'une centrale hydroélectrique (barrage hydroélectrique)

Une centrale hydroélectrique produit de l'énergie à partir du mouvement de l'eau, soit son énergie cinétique. Ce type de centrale implique de nombreuses transformations d'énergie. Par exemple, l'eau contenue dans le réservoir possède une importante énergie potentielle qui sera transformé en énergie cinétique dans la conduite forcée. Cette énergie cinétique engendrera la rotation d'une turbine et, conséquemment, d'un alternateur qui produira de l'énergie électrique.

1. Le barrage s'oppose à l'écoulement naturel de l'eau. L'eau s'accumule et un réservoir (A) se constitue, ce qui a pour fonction d'accumuler un important volume d'eau possédant assez d'énergie potentielle pour faire tourner rapidement les turbines (C).

2. Une fois le réservoir rempli à la capacité désirée, des vannes (E) sont ouvertes pour permettre à l'eau de s'engouffrer dans une canalisation nommée conduite forcée (F). Cette conduite forcée dirige l'eau vers la centrale hydroélectrique située en aval.

3. À la sortie de la conduite, dans la centrale (B), la force de l'eau actionne la rotation de la turbine (C).

4. La rotation de la turbine (C) entraîne à son tour le fonctionnement de l'alternateur (D), ce qui produit un courant électrique qui pourra être distribué par le réseau électrique.

Diverses fiches de la section Univers matériel peuvent compléter l'information retrouvée dans cette fiche:
* L'énergie
* Les formes d'énergie

Certaines notions expliquées dans la section Terre et Espace de la bibliothèque virtuelle peuvent te fournir des informations supplémentaires sur le thème de l'énergie:
* Les manifestations naturelles de l'énergie
* Les ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables
* Les impacts de l'exploitation des ressources énergétiques

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Les moyens technologiques pour produire de l'électricité

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​L'électricité est la forme d'énergie la plus utilisée par l'homme. Les formes naturelles d'électricité, par exemple la foudre, sont toutefois difficiles, voire impossibles, à utiliser pour combler nos besoins énergétiques. Ainsi, il nous faut transformer les diverses manifestations naturelles de l'énergie afin de produire l'électricité dont nous avons besoin.

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​L'électricité est la forme d'énergie la plus utilisée par l'homme. Les formes naturelles d'électricité, par exemple la foudre, sont toutefois difficiles, voire impossibles, à utiliser pour combler nos besoins énergétiques. Ainsi, il nous faut transformer les diverses manifestations naturelles de l'énergie afin de produire l'électricité dont nous avons besoin. Pour ce faire, plusieurs moyens ont été développés. En voici quelques-uns accompagnés des ressources naturelles qu'ils transforment.

Système de production d'énergie électrique Ressource énergétique

Centrale thermique

Hydrocarbures et biomasse

Centrale nucléaire

Éléments radioactifs

Centrale hydroélectrique

Eau (courants des rivières)

Centrale géothermique

Géothermie (chaleur du sol)

Panneau photovoltaïque

Rayonnement solaire (lumière et chaleur)

Le choix d'un système de production d'électricité dépend principalement de la disponibilité des ressources énergétiques. Par exemple, de par l'importance de son réseau hydrographique, le Québec produit la majorité de son électricité au moyen de centrales hydroélectriques. Le choix du système peut aussi dépendre de l' impact environnemental des différentes ressources énergétiques.

Fonctionnement d'une centrale thermique classique

Les centrales thermiques fonctionnent traditionnellement à l'aide de combustibles fossiles, principalement le charbon. Toutefois, étant donné la forte production de gaz à effet de serre et de polluants divers, on privilégie maintenant les centrales thermiques fonctionnant à l'aide des énergies de la biomasse.

1. Une chambre à combustion (18) est alimentée en air (24) et en combustible (charbon ou autre). Pour faciliter la combustion et augmenter le rendement de la centrale, on pulvérise les combustibles solides (16) alors qu'on vaporise en fines gouttelettes les combustibles liquides dans la chambre à combustion.

2. Des canalisations d'eau (19) passent dans la chambre à combustion. Sous l'effet de la chaleur, l'eau se transforme en vapeur dans les tuyaux.

3. La vapeur sous haute pression est acheminée dans une turbine (6), et en provoque le mouvement de rotation.

4. Cette turbine est liée à un alternateur (5) qui, lorsqu'il est mis en rotation, produit de l'électricité.

5. Lorsque la vapeur sort de la turbine, elle est dirigée vers un condensateur (8) pour la transformer en eau. Cette eau est ensuite refroidie en passant dans un bassin ou dans un cours d'eau. Elle peut alors être réintroduite dans le générateur de vapeur et recommencer le cycle.

2. Pompe de la tour de refroidissement

11. Turbine à vapeur (corps haute pression)

20. Ventilateur d'air primaire

6. Turbine à vapeur(corps basse pression)

15. Trémie à charbon

24. Réchauffeur d'air

9. Turbine à vapeur (corps moyenne pression)

18. Trémie à mâchefers

27. Cheminée

Fonctionnement d'une centrale nucléaire

Une centrale nucléaire fonctionne essentiellement sous le même principe qu'une centrale thermique, c'est-à-dire qu'une production de chaleur transforme de l'eau en vapeur afin d'actionner une turbine. La différence majeure réside dans la présence du réacteur nucléaire au lieu d'une chambre à combustion.

1. De l'uranium (matière nucléaire fissile) est introduit dans la cuve du réacteur nucléaire. La fission de ces atomes est contrôlée afin de produire une chaleur constante.

2. Un premier circuit d'eau sous pression (en jaune), actionné par une pompe, passe dans le réacteur et y absorbe de la chaleur. Grâce à la pression élevée, l'eau peut atteindre des températures de 300°C tout en restant liquide.

3. Le circuit d'eau sous pression entre en contact avec le générateur de vapeur (en bleu) où plusieurs canalisations s'ouvrent. Sous l'effet de la chaleur, l'eau contenue dans le générateur de vapeur s'évapore dans le tuyau supérieur.

4. La vapeur sous haute pression, en circulant dans la canalisation, entraîne la rotation d'une turbine.

5. La turbine est liée à un alternateur qui, par un mouvement de rotation, transformera cette énergie mécanique en électricité.

6. Après son passage dans la turbine, la vapeur se retrouve dans un second échangeur de chaleur (en vert). Cet échangeur de chaleur contient de l'eau fraîche provenant directement d'un cours d'eau ou de la mer. Ainsi, la vapeur redevient liquide au contact de cette eau fraîche et est pompée vers le réacteur.

7. L'eau du second échangeur de chaleur, maintenant chaude, est pompée vers une tour de refroidissement avant d'être retournée dans l'environnement.

Il est à noter que la matière nucléaire, lorsqu'elle ne permet plus de générer une chaleur suffisante au fonctionnement de la centrale, est retirée et remplacée par de nouveaux atomes. Toutefois, les solides retirés émettent toujours des radiations. Ils doivent donc être stockés dans un bassin d'eau en attendant leur enfouissement.

Fonctionnement d'une éolienne

Une éolienne produit de l'électricité à partir de la force du vent. Ainsi, le vent (énergie éolienne) actionne les pales d'une hélice (énergie mécanique) qui met alors en mouvement un générateur (énergie électrique). Une éolienne seule produit peu d'électricité; c'est pourquoi on installe généralement plusieurs éoliennes à un même endroit pour former un parc éolien.

1. Le vent est capté à l'aide des pales de l'éolienne. Celles-ci sont profilées de façon à transformer la force du vent en un mouvement de rotation du rotor.

2. Le mouvement du rotor entraîne un axe, le moyeu, lié à un multiplicateur, lui-même lié au générateur. Ce générateur, en tournant, produit un courant électrique.

3. L'armoire de couplage au réseau électrique, située à la base du mât, contient un transformateur qui transforme le courant électrique produit par l'éolienne en vue de son transport par les lignes à haute tension.

Un vent d'environ 15 km/h est suffisant pour actionner une éolienne et produire de l'électricité. Pour des questions de sécurité, on bloque les pales et le rotor lorsque le vent dépasse 90 km/h.

Fonctionnement d'un panneau photovoltaïque

Les panneaux photovoltaïques sont constitués de matériaux semi-conducteurs, c'est-à-dire de matériaux qui se comportent à la fois comme isolant et comme conducteur. Ces matériaux peuvent se charger, positivement ou négativement, ou encore conduire le courant. Ce sont surtout les éléments métalloïdes qui possèdent cette propriété. C'est entre autre pourquoi le silicium (Si) est le principal constituant des panneaux photovoltaïques.

1. L'énergie lumineuse qui arrive à la surface d'un panneau photovoltaïque excite les atomes du matériau semi-conducteur.

2. Les atomes excités perdent des électrons par un phénomène nommé effet photoélectrique.

3. Les électrons, alors libres, circulent dans les matériaux en suivant la polarité du circuit. Ainsi, un courant électrique est créé.

4. L'éclairement continu d'un panneau photovoltaïque permet de créer un courant continu pouvant servir à alimenter un petit appareil électrique ou à recharger une batterie par exemple.

Fonctionnement d'une centrale géothermique

Une centrale géothermique produit de l'électricité grâce à la chaleur du manteau terrestre. Selon un fonctionnement semblable aux autres types de centrales, cette chaleur est transformée en vapeur d'eau afin d'actionner une turbine et un alternateur.

1. De l'eau de pluie, ou de mer, s'infiltre dans les anfractuosités (espaces creux) de la croûte terrestre et forme un réservoir souterrain: une nappe phréatique (aussi nommé nappe aquifère). Lorsque ce réservoir est à proximité du manteau de la Terre, ou d'une zone magmatique, la température de l'eau s'y élève de 150 à 350°C.

2. L'eau chaude, sous pression dans le sous-sol, est pompée jusqu'en surface à l'aide d'un forage. Pendant sa remontée, sa pression diminue ce qui engendre sa transformation en vapeur.

3. La pression de cette vapeur d'eau faire tourner une turbine située dans la centrale géothermique.

4. La turbine actionne à son tour un alternateur qui produira un courant électrique alternatif lors de sa rotation.

Fonctionnement d'une centrale hydroélectrique (barrage hydroélectrique)

Une centrale hydroélectrique produit de l'énergie à partir du mouvement de l'eau, soit son énergie cinétique. Ce type de centrale implique de nombreuses transformations d'énergie. Par exemple, l'eau contenue dans le réservoir possède une importante énergie potentielle qui sera transformé en énergie cinétique dans la conduite forcée. Cette énergie cinétique engendrera la rotation d'une turbine et, conséquemment, d'un alternateur qui produira de l'énergie électrique.

1. Le barrage s'oppose à l'écoulement naturel de l'eau. L'eau s'accumule et un réservoir (A) se constitue, ce qui a pour fonction d'accumuler un important volume d'eau possédant assez d'énergie potentielle pour faire tourner rapidement les turbines (C).

2. Une fois le réservoir rempli à la capacité désirée, des vannes (E) sont ouvertes pour permettre à l'eau de s'engouffrer dans une canalisation nommée conduite forcée (F). Cette conduite forcée dirige l'eau vers la centrale hydroélectrique située en aval.

3. À la sortie de la conduite, dans la centrale (B), la force de l'eau actionne la rotation de la turbine (C).

4. La rotation de la turbine (C) entraîne à son tour le fonctionnement de l'alternateur (D), ce qui produit un courant électrique qui pourra être distribué par le réseau électrique.

Diverses fiches de la section Univers matériel peuvent compléter l'information retrouvée dans cette fiche:
* L'énergie
* Les formes d'énergie

Certaines notions expliquées dans la section Terre et Espace de la bibliothèque virtuelle peuvent te fournir des informations supplémentaires sur le thème de l'énergie:
* Les manifestations naturelles de l'énergie
* Les ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables
* Les impacts de l'exploitation des ressources énergétiques

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Les moyens technologiques pour produire de l'électricité

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​L'électricité est la forme d'énergie la plus utilisée par l'homme. Les formes naturelles d'électricité, par exemple la foudre, sont toutefois difficiles, voire impossibles, à utiliser pour combler nos besoins énergétiques. Ainsi, il nous faut transformer les diverses manifestations naturelles de l'énergie afin de produire l'électricité dont nous avons besoin.

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Définition d'une hydrolienne

Une énergie qui repose sur la force des courants

Une hydrolienne est une structure qui utilise l'énergie cinétique des marées et des courants marins pour créer une énergie mécanique qui est ensuite transformée en électricité. Elle permet d'exploiter la force de l'eau des mers, des océans ou des fleuves, qui est inépuisable, renouvelable et régulière.

Une ressource fiable et prévisible

L'hydrolienne peut être comparée à une éolienne, qui utilise la force des vents. Mais contrairement à l'intensité des vents qui n'est pas prévisible longtemps à l'avance, la force des marées et des courants peut quant à elle être déterminée de manière fiable et précise.

Installation de l'hydrolienne

L'hydrolienne a la particularité de ne pas exiger de travaux importants pour l'installer. En effet, placée sur une barge flottante, elle est conduite vers le point où elle sera placée. Fixées au sol grâce à des socles de plusieurs centaines de tonnes, ces hydroliennes restent stables et résistent à la force des courants marins. La turbine hydraulique est totalement immergée, les pales sont orientées en direction des courants marins.

Les câbles qui permettent de transporter le courant électrique vers la terre sont quant à eux positionnés au fond des océans.

En effet, les flux naturels des courants marins et des marées sont constants. En France, les nombreux fleuves, les mers et l'océan sont hypothétiquement utilisables pour exploiter l'énergie marine. Cela offre un large potentiel à ce type d'électricité renouvelable.

Deux types d'hydroliennes

Les hydroliennes sont des générateurs, il en existe trois types :

Sousmarine

À flots

Semiimmergée, utilisée pour les rivières

La première est disposée sur les fonds marins, tandis que la turbine de la seconde capte le courant marin en flottaison. Ces deux structures sont exploitées selon la zone où est placée l'hydrolienne. Dans les endroits de faible profondeur, les hydroliennes vont être installées sur les fonds marins.

La différence avec une usine marémotrice

Une usine marémotrice utilise elle aussi la force des marées pour produire de l'électricité. Cependant, elle nécessite la mise en place d'un barrage en hauteur, qui va occuper la largeur d'un fleuve, comme c'est le cas de l'usine marémotrice de la Rance. En ce qui concerne une hydrolienne, seule la turbine est immergée. Ainsi, le dispositif occupe un minimum d'espace au fond d'un fleuve ou dans la mer, n'empêchant pas la navigation et les déplacements des espèces marines.

Principe de fonctionnement

La structure de l'hydrolienne

Immergée dans l'eau, la turbine hydraulique se compose d'un alternateur et d'une turbine. Cette dernière est munie d'une partie mobile, le rotor muni de pales, et d'une partie fixe, le stator. La turbine est reliée à un convertisseur qui transforme le courant variable en courant continu. Ce courant est ensuite acheminé vers la centrale hydrolienne, située sur la rive la plus proche, qui va l'élever pour qu'il soit transportable à travers les lignes à haute tension.

Installation de l'hydrolienne

L'hydrolienne a la particularité de ne pas exiger de travaux importants pour l'installer. En effet, placée sur une barge flottante, elle est conduite vers le point où elle sera placée. Fixées au sol grâce à des socles de plusieurs centaines de tonnes, ces hydroliennes restent stables et résistent à la force des courants marins. La turbine hydraulique est totalement immergée, les pales sont orientées en direction des courants marins.

Les câbles qui permettent de transporter le courant électrique vers la terre sont quant à eux positionnés au fond des océans.

Le fonctionnement de l'hydrolienne

Grâce à la force des courants marins et à l'énergie cinétique de l'eau, les pales du rotor vont entrer en mouvement et faire tourner le rotor. L'interaction des électroaimants du rotor et des bobines de cuivre du stator va générer un courant mécanique qui va ensuite être envoyé vers l'alternateur. Ce dernier va le transformer en courant électrique.

L'acheminement de l'électricité

L'acheminement du courant électrique se fait grâce aux câbles sous-marins. Une fois le courant élevé, il peut ensuite être injecté dans le réseau électrique. Cette électricité 100 % verte permet d'augmenter la part des énergies renouvelables sur le mix énergétique français.

Les avantages et les inconvénients

Une énergie verte et renouvelable

L'énergie hydrolienne présente de nombreux avantages. Elle est tout d'abord verte et non polluante. En effet, son fonctionnement n'émet aucun CO2 et ne génère aucun déchet. Renouvelable, elle est inépuisable et la puissance électrique produite peut être calculée à l'avance grâce à la connaissance de la force des courants marins.

Une puissance énergétique supérieure à l'éolien

Pour produire la même puissance électrique qu'une éolienne, l'hydrolienne nécessite une installation plus petite. En effet, la masse volumique de l'eau est jusqu'à 800 fois plus importante que celle de l'air. Cela explique la taille réduite des pales des hydroliennes, en comparaison à celles fixées sur les éoliennes.

Un potentiel électrique intéressant

L'énergie cinétique des courants marins est un atout considérable pour produire de l'électricité. En Europe et en France, il a été estimé que le potentiel hydrolien permettrait de remplacer de nombreux réacteurs nucléaires. Ceci offre de belles perspectives pour cette électricité verte. De plus, cela résoudrait les inconvénients majeurs du nucléaire, comme le traitement des déchets radioactifs ou encore le vieillissement des réacteurs.

Une utilisation qui a des conséquences

L'exploitation d'une hydrolienne a quelques inconvénients. Tout d'abord, cela peut perturber l'environnement aquatique. En effet, les espèces marines peuvent être blessées par les pales. Elles peuvent aussi être perturbées par les turbulences aquatiques générées par la rotation des pales de la turbine. Cependant, de nouvelles hydroliennes voient le jour, comme la génératrice StreamWings qui utilise des hydrofoils oscillants. Ces derniers ne tournent pas, ils ont un mouvement oscillant, que l'on pourrait comparer aux nageoires caudales des poissons.

La maintenance de l'hydrolienne

Un autre inconvénient concerne directement la structure de l'hydrolienne. En effet, le sel présent naturellement dans l'eau est très corrosif pour les éléments immergés dans l'eau. Une maintenance régulière est donc indispensable, ce qui oblige à mettre l'hydrolienne à l'arrêt et à appliquer une protection anticorrosive.

De plus, le développement des algues sur les parties immergées exige l'utilisation d'une peinture anti-salissures, appelée un antifouling. Cette peinture contient des biocides qui peuvent être toxiques pour la faune et la flore aquatique.

L'énergie hydrolienne en chiffres

La France, un pays européen au fort potentiel

Selon les estimations du Réseau de Transport d'Électricité (RTE), la France se classe seconde en termes de ressources marémotrices en Europe. Ce qui signifie que ses côtes et ses fleuves pourraient accueillir de nombreuses hydroliennes.

La Manche et les côtes Atlantique comptent 3 sites au potentiel très intéressant : le raz Blanchard, le raz de Barfleur, dans le Cotentin, et le passage de Fromveur, en Bretagne. Ces 3 zones à forts courants marins représentent un espoir futur pour l'installation d'hydroliennes. De nombreux projets ont été abandonnés en raison de la topographie de ce littoral protégé.

La proximité de la centrale nucléaire de La Hague avec le raz de Barfleur nécessite également de nombreuses études, qui laissent les projets en suspens dans ce secteur.

Le chiffre de la capacité exploitable

Selon le fournisseur historique d'électricité, EDF, la France pourrait exploiter 2,5 GW (gigawatts) d'énergie hydrolienne. Cela correspond à l'électricité qui est produite par 2 à 3 réacteurs nucléaires. Ce chiffre encourageant laisse entrevoir une alternative à la dépendance nucléaire de la France.

Le parc hydrolien de Paimpol-Bréhat

En France, la première ferme hydrolienne, dont l'électricité a été réinjectée dans le réseau d'électricité, est celle de Paimpol-Bréhat, en Bretagne. Deux hydroliennes d'un diamètre de 16 mètres ont été immergées à 35 mètres de profondeur pour l'une et 40 mètres pour l'autre.

Ces deux structures permettent de créer 1 MW d'électricité, qui est ensuite redistribuée dans le réseau électrique de la région. Cette ferme hydrolienne est un exemple sur lequel s'appuyer pour installer de nouveaux parcs au large des côtes françaises.

En France, les énergies vertes, dont l'hydrolienne, ont un bel avenir devant elles. Le fort potentiel des côtes et des fleuves français laisse envisager un développement important dans le futur. À l'heure actuelle, il est tout à fait possible de consommer une électricité 100 % verte. Chez Total Direct Energie, nous vous proposons l'Offre Verte, dont l'électricité est issue du solaire et de l'éolien.

2 % moins chère que les tarifs règlementés, cette offre va vous permettre non seulement d'utiliser une énergie renouvelable, mais aussi de faire des économies. Pour savoir quelles économies supplémentaires vous pourriez envisager, n'hésitez pas à utiliser notre simulateur de consommation. Simple et rapide, il vous permettra de faire le point sur votre consommation et sur vos dépenses.

Vous savez désormais quel est le principe d'une hydrolienne et comment ce type d'installation fonctionne. Performant et non polluant, ce générateur d'électricité a plus d'un avantage, que la France a les moyens d'exploiter. L'avenir de l'hydrolien est donc tout tracé.
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Principe et fonctionnement de l'hydrolienne - Total Direct Energie

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Définition d'une hydrolienne Une énergie qui repose sur la force des courants Une hydrolienne est une structure qui utilise l'énergie cinétique des marées et des courants marins pour créer une énergie mécanique qui est ensuite transformée en électricité. Elle permet d'exploiter la force de l'eau des mers, des océans ou des fleuves, qui est inépuisable, renouvelable et régulière.

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Première énergie renouvelable exploitée en France, l'énergie biomasse est issue de la fermentation, la combustion ou la synthèse chimique de matières organiques. Voici tout ce qu'il faut savoir à son sujet, de sa définition à son fonctionnement, en passant par les chiffres clés à connaître.

Sommaire :

Tout comme l'énergie éolienne ou l'énergie hydraulique, l'énergie biomasse est une source d'énergie renouvelable incontournable en France. Il s'agit d'ailleurs de la forme d'énergie la plus ancienne utilisée par l'homme depuis la découverte du feu à l'époque de la préhistoire.

Au fil des siècles, les techniques se sont perfectionnées pour que cette dernière permette de fabriquer non seulement de la chaleur, mais aussi de l'électricité et du carburant, grâce à la combustion de matières diverses, qu'il s'agisse de déchets végétaux agricoles ou industriels.

L'énergie biomasse, en quelques mots

La biomasse correspond à la part biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l'agriculture, y compris les substances végétales et animales issues de la terre et de la mer, de la sylviculture et des industries connexes, ainsi que de la part biodégradable des déchets industriels et ménagers.
L'énergie biomasse correspond à l'énergie produite à partir de ses déchets et après combustion, fermentation ou encore synthèse chimique.

À l'heure actuelle, c'est le bois énergie qui constitue de loin la première source d'énergie pour le secteur. Les principales formes de l'énergie biomasse sont le chauffage domestique (alimenté au bois), la combustion de bois et de déchets dans des centrales produisant de l'électricité et/ou de la chaleur, et enfin les biocarburants utilisés pour le transport (éthanol ou biodiesel).

Aussi, depuis quelques années, la biomasse, sous la forme de biomatériaux faits à base de végétaux ou de bois et de ses dérivés, s'impose de plus en plus comme matière première pour fabriquer des plastiques, des solvants pour la peinture ou encore divers matériaux qui s'invitent dans votre foyer. Et cela va jusqu'aux sacs que vous trouvez dans vos supermarchés ! Vous le voyez donc, la biomasse fait partie intégrante de votre quotidien. En France, on estime que l'énergie biomasse représente actuellement plus de 55 % de la production finale, ce qui fait d'elle la principale source d'énergie renouvelable sur le territoire.

Avantages et inconvénients de l'énergie biomasse

Les avantages de l'énergie biomasse sont nombreux. Au niveau global, la biomasse, qui aide à la gestion des déchets solides, peut réduire la dépendance du pays au pétrole ou au gaz en étant transformée en différentes sources d'énergie. Pour les particuliers, un atout principal : sa rentabilité. Elle est également disponible partout et renouvelable à l'infini à condition d'être utilisée de façon raisonnable. En Europe, le bois énergie compte en effet parmi les ressources les moins chères et les plus abondantes.

Miser sur l'énergie biomasse, c'est aussi participer à la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre, dans la mesure où le CO2 rejeté dans l'atmosphère par la combustion des bioénergies correspond en théorie à la quantité de CO2 absorbée par les végétaux lors de leur croissance.

Le principal inconvénient de la biomasse est le rendement énergétique qui au final, est relativement limité. Un recours intensif à ce genre d'énergie entraînerait des impacts négatifs sur l'environnement, tels que des phénomènes de déforestation, d'érosion ou encore de pollution des sols. C'est notamment la production de biocarburant qui inquiète certains experts, car elle nécessite une surface de terre cultivable considérable pour un rendement plutôt faible.

Trois procédés différents de valorisation de la biomasse
En fonction de son utilisation, le fonctionnement de l'énergie biomasse dépend de trois procédés principaux de valorisation de la biomasse :

la voie sèche ;

la voie humide ;

la production de biocarburants.

La voie sèche regroupe les procédés de combustion, gazéification et pyrolyse.

La combustion, qui est le procédé le plus fréquent pour valoriser la biomasse, consiste à brûler des déchets (bois, déchets des industries de transformation du bois et végétaux agricoles) dans des usines d'incinération et à se servir de la vapeur d'eau dégagée pour mettre en mouvement une turbine reliée à un alternateur et ainsi produire de l'électricité. La vapeur peut aussi être utilisée pour produire de l'énergie mécanique ou pour circuler directement dans les réseaux de chauffage urbain.

Dans le cas de la gazéification et de la pyrolyse, plus rares, les combustibles exploités sont les mêmes, mais le processus de fonctionnement est différent. Pour la gazéification, on créer une réaction entre le carbone, issu de la biomasse, et des gaz réactants, afin d'aboutir à la création d'un gaz combustible qui est ensuite brûlé dans un moteur à combustion pour la production d'énergie mécanique ou d'électricité. Pour la pyrolyse, le but est de décomposer la matière carbonée sous l'action de la chaleur et de produire un solide (charbon), un liquide (huile pyrolytique) ou un gaz combustible.

La voie humide de son côté, suggère un passage par la méthanisation, qui repose sur la dégradation de la matière organique (déchets ménagers, fumier, lisier d'animaux, papiers et cartons, boues des stations d'épuration) par des bactéries et qui débouche sur un mélange de gaz baptisé " biogaz ", composé de biométhane et de dioxyde de carbone.

Le grand avantage de ce procédé est qu'il permet de créer un équivalent du gaz naturel fossile, qui peut être transformé en électricité et/ou en chaleur.

La production de biocarburant enfin, se concentre principalement autour de trois filières dites de première génération : la filière huile qui utilise directement les huiles végétales, brutes ou transformées en diester pour alimenter les moteurs diesels, la filière alcool qui transforme par fermentation les sucres des végétaux en alcool qui peut être ensuite transformé en additif pour carburant, et la filière gaz, qui convertit biogaz et syngaz en hydrocarbures liquides.

Des biocarburants de deuxième et troisième génération commencent également à se développer sur le marché de la biomasse, en étant produits à partir de résidus non alimentaires de plantes (paille, algues) et d'huile à base de microalgues.

Quel entretien et quelle durée de vie ?

Dans le cas où vous voudriez vous-même investir dans l'énergie biomasse, sachez que cette méthode de chauffage est possible à l'échelle de votre foyer. Il vous faut pour cela vous équiper d'une " chaudière biomasse ", qui vous permettra de chauffer l'ensemble de votre habitation à partir de bois et de produits dérivés. En brûlant, ces matériaux vont produire des calories diffusées dans le circuit de chauffage et/ou du ballon d'eau chaude, tout en ne générant qu'une très faible quantité de cendres et des fumées très propres. La durée de vie de ce genre d'équipement peut aller de 20 à 25 ans environ, voire davantage si vous assurez un bon entretien de l'installation. Au quotidien, il est recommandé de vider le cendrier une fois par semaine et de procéder à une révision annuelle de votre chaudière. Attention, cette opération, qui implique un nettoyage, une vérification de tous les raccordements, de l'étanchéité et de la sécurité, est obligatoire depuis la promulgation d'une loi en 2009.

La puissance de la biomasse

Au niveau mondial, la biomasse couvre près de 12 % des besoins mondiaux en énergie, selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), soit plus de 90,2 GW d'énergie. Dans le détail, elle fournit environ 1,5 % de l'électricité mondiale et 4 % des carburants routiers.

Et notez que deux tiers de la consommation mondiale d'énergie issue de la biomasse sont consacrés à la cuisine et au chauffage dans les pays en voie de développement. Preuve que cette énergie trouve aisément sa place dans la vie quotidienne des particuliers !

D'ailleurs, le Syndicat des énergies renouvelables (SER) rapporte que, d'ici 2020, l'amélioration des appareils de chauffage au bois domestique devrait permettre d'équiper 9 millions de logements en France contre près de 6 millions aujourd'hui avec une consommation de combustible égale (7,4 Mtep). En effet, près de 4 millions d'appareils anciens seront remplacés par des appareils modernes peu consommateurs de bois.

De son côté, la Programmation pluriannuelle de l'énergie (PPE) estime que le nombre de logements chauffés au bois en 2023 pourrait dépasser les 10 millions, grâce à l'amélioration de l'efficacité énergétique des appareils et de l'isolation des logements. Par ailleurs, les biocarburants de première génération (éthanol et biodiesel) devraient représenter jusqu'à 4 Mtep en 2020, soit environ 10 % d'incorporation à cet horizon. Enfin, l'objectif de production d'électricité à partir d'énergie biomasse inscrite dans la PPE est une puissance électrique comprise entre 790 et 1040 MW d'ici 2023.

Une consommation verte qui peut aller au-delà du chauffage

Si vous souhaitez aujourd'hui miser sur les énergies renouvelables pour satisfaire les besoins en gaz et en électricité de votre foyer, vous pouvez vous engager en adoptant plus qu'une chaudière biomasse, qui vous fera déjà économiser 30 à 60 % par rapport à un chauffage traditionnel. Total Direct Energie vous propose par exemple une offre verte garantissant que, pour chaque kWh consommé, une quantité équivalente d'électricité verte est injectée sur le réseau électrique.
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L'énergie biomasse : définition, fonctionnement et chiffres clés - Total Direct Energie

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Première énergie renouvelable exploitée en France, l'énergie biomasse est issue de la fermentation, la combustion ou la synthèse chimique de matières organiques. Voici tout ce qu'il faut savoir à son sujet, de sa définition à son fonctionnement, en passant par les chiffres clés à connaître.

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L' électricité peut se produire de différentes façons. Vous connaissez sûrement l' électricité produite grâce au vent à l'aide des éoliennes ou encore l' électricité produite grâce au soleil à l'aide des panneaux photovoltaïques, mais connaissez-vous la géothermie ? Cette méthode renouvelable de production d' électricité grâce à la chaleur de la terre a déjà fait ses preuves. Chez Total Direct Energie, nous vous donnons les clés pour comprendre la production d' électricité par géothermie et nous vous indiquons en quoi elle diffère de la production de chaleur, possible pour votre habitation.

Quel est le principe de la géothermie ?

Le principe de la géothermie est relativement simple en théorie. La Terre a pour propriété de maintenir un certain niveau de chaleur en profondeur. Le principe de la géothermie consiste à se servir de cette énergie pour la transformer en consommable comme de l' électricité.

La chaleur qui se trouve dans la terre est produite grâce à la radioactivité des roches qui composent une des structures internes du globe terrestre. Le soleil joue également un rôle de réchauffement du globe, permettant ainsi aux terres françaises d'avoir une température moyenne située entre 10 et 14 ° C.

Ensuite, la température du sol se réchauffe sur les bases de 3,3 °C tous les 100 mètres. Ainsi, la température de la terre à quelque 3 000 mètres de profondeur peut approcher les 100 °C.

Grâce à cette donnée physique et géologique, nous disposons, en temps réel et constamment, d'une chaleur sous nos pieds. Cette source d'énergie est donc renouvelable et durable à condition de l'exploiter correctement, ce qui explique aujourd'hui l'essor de la géothermie.

À quel moment la géothermie peut-elle produire de l'électricité ?

En général, le principe de la géothermie permet de produire de la chaleur pour chauffer des habitations ou des immeubles notamment grâce à l'utilisation de pompes à chaleur. Néanmoins, dans certaines régions du globe, le flux de chaleur primaire est tellement élevé (à plus de 200 °C) qu'il est possible de produire de l'électricité comme c'est le cas avec des panneaux photovoltaïques. Cette chaleur supérieure à d'autres endroits du globe s'explique notamment par des remontées de magma qui, ce faisant, réchauffent les roches autour.

Pour en arriver à la production d' électricité, ce phénomène est exploité par des centrales basées sur deux méthodes distinctes : la géothermie naturelle et la géothermie stimulée.

Les 350 centrales de production de géothermie naturelle présentes dans le monde produisent suffisamment d'électricité pour alimenter environ 60 millions de personnes.

Qu'est-ce que la géothermie naturelle ?

La méthode de géothermie naturelle consiste à exploiter directement l'eau chaude présente dans le sous-sol à haute température. En revanche, cette méthode ne pourra être mise en place que sur certains endroits du globe présentant des caractéristiques techniques bien précises.

En effet, dans les zones volcaniques concernées par cette méthodologie, la chaleur qui est contenue au centre de la Terre va progressivement remonter et réchauffer au passage de très grandes poches d'eau. L'eau qui se situe dans le sous-sol terrestre est alors présente soit sous forme liquide, soit sous forme de vapeur. C'est cette vapeur qui sera intéressante dans la mécanique de production d' électricité puisqu'elle va permettre de faire tourner une turbine qui produira, grâce à un alternateur, de l' électricité.

La centrale installée sera ainsi constituée d'un puits, tel qu'un puits canadien par exemple, qui permettra de capter la vapeur, de séparateurs basse et haute pression et de la turbine et de l'alternateur qui alimenteront le réseau électrique. Par ailleurs, ces centrales devront également être équipées d'un système de refroidissement de l'eau qui pourra ensuite être rejetée dans des zones dédiées. L'investissement dans une telle centrale est donc relativement coûteux mais le rendement énergétique est très intéressant du fait notamment de l'absence de combustible.

Qu'est-ce que la géothermie stimulée ?

Partant du constat que seules certaines zones étaient propices à la mise en place d'une géothermie naturelle, des inventeurs ont développé le système de géothermie stimulée qui permet d'infiltrer de l'eau dans le sous-sol terrestre pour que ce dernier puisse la réchauffer et produire suffisamment de vapeur pour faire tourner une turbine.

Concrètement, la centrale va se composer d'un puits central qui sera chargé de faire descendre l'eau au sein de la roche terrestre. L'eau circulera ensuite entre les fractures de la roche et se réchauffera ainsi de façon importante.

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Produire de l'électricité grâce à la géothermie - Total Direct Energie

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L' électricité peut se produire de différentes façons. Vous connaissez sûrement l' électricité produite grâce au vent à l'aide des éoliennes ou encore l' électricité produite grâce au soleil à l'aide des panneaux photovoltaïques, mais connaissez-vous la géothermie ? Cette méthode renouvelable de production d' électricité grâce à la chaleur de la terre a déjà fait ses preuves.

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Notre dossier sur l'énergie éolienne - Total Direct Energie

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L'énergie nucléaire fournit environ 15 % des besoins électrique du pays.

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Qu'est-ce que l'énergie hydrolienne ?

C'est l'énergie cinétique du courant des mers, des marées, des rivières ou des fleuves, utilisée pour produire de l'électricité.

L'hydrolienne permet de transformer l'énergie de l'eau -comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

Il existe trois grands types d'hydroliennes :

l'hydrolienne à axe vertical,

l'hydrolienne à axe horizontal,

l'hydrolienne à aile oscillante.

Modèle d'hydrolienne à axe horizontal

Pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne, consulter la fiche technique intégrale [PDF 601 Ko]

État de la situation

À l'heure actuelle, les hydroliennes en mer font l'objet d'un développement important en raison de la qualité de la ressource (profondeur et vitesse du courant) - leur puissance nominale peut atteindre 1 MW et plus. Les hydroliennes en rivière et en fleuve (profondeur moindre) sont nécessairement de plus petit calibre - leur puissance nominale dépasse rarement 400 kW, même dans un courant extrême de 4,5 m/s.

Au Québec, la filière hydrolienne est rendue à l'étape de l'expérimentation ou de la précommercialisation. En septembre 2010, un premier prototype industriel a été raccordé au réseau d'Hydro-Québec. L'hydrolienne de RER Hydro était immergée dans le Saint-Laurent, à la hauteur du Vieux-Port de Montréal. D'une capacité prévue de 100 kW, elle a injecté de l'électricité dans le réseau d'Hydro-Québec de 2010 à 2013.

Potentiel hydrolien

En théorie, le potentiel hydrolien mondial du courant des marées et des océans, près des côtes, se situe à 7 800 TWh/an. C'est l'équivalent de quelque 40 % de la production d'électricité mondiale en 2013. Le potentiel hydrolien du courant des marées seulement représente de 10 à 15 % du total. Distribuée de façon inégale sur la Terre, la ressource dépend notamment de la morphologie sous-marine locale (bathymétrie), près des côtes.
Hydroliennes en rivière
Le potentiel du Canada est estimé à 15 000 MW. Celui du Québec, qui reçoit environ 35 % du ruissellement annuel de tout le territoire canadien, serait proportionnellement de 5 250 MW. Compte tenu de la faisabilité technique (10-15 %), il se situerait entre 525 MW et 788 MW.
Hydroliennes en mer

Selon le Centre d'hydraulique canadien du Conseil national de recherches Canada, le Canada possède 190 sites d'une capacité théorique supérieure à 1 MW. Son potentiel s'élève à 42 000 MW.

Le Québec aurait un potentiel théorique de 4 288 MW (38 TWh/an), dont seulement une partie (10-15 %) serait réalisable sur le plan technique. Il est à noter que la ressource se trouve à plus de 97 % près de la côte de la baie d'Ungava, une région très éloignée du réseau d'Hydro-Québec et des grands centres de consommation.

Rendement et coûts

Hydroliennes en rivière - Les bonnes conditions d'exploitation (profondeur > 6 m et vitesse du courant > 2 m/s) sont rarement réunies. En outre, bien que leur rendement de conversion énergétique soit de 30 à 40 %, leur taux de captage de l'énergie cinétique totale d'un cours d'eau n'atteint au plus que 15 %, car une importante quantité d'eau est déviée autour des hydroliennes. Une fois que la filière sera parvenue à maturité, le coût estimé de l'électricité produite par une hydrolienne en rivière serait supérieur à 15 ¢/kWh.

Hydroliennes en mer - Les rendements de conversion énergétique sont identiques à ceux des hydroliennes en rivière, mais les machines sont généralement beaucoup plus grosses et génèrent des puissances électriques qui se mesurent en mégawatts. La filière étant jeune, les coûts d'investissement sont élevés pour le moment et diffèrent selon les promoteurs. Une fois que la filière sera parvenue à maturité, le coût de production brut sera supérieur à 11 ¢/kWh et le coût d'installation variera entre 3 000 $ et 5 000 $/kW, selon une majorité de promoteurs. Les coûts estimés de l'hydrolienne en mer sont comparables à ceux de l'éolienne en mer. Un jour, la filière hydrolienne pourrait faire l'objet d'une légère baisse de coûts, bénéficiant des avancées technologiques de la filière éolienne dans le domaine du raccordement sous-marin.

Avantages et inconvénients

Production plus prévisible que celle de l'éolien.

Pas d'ouvrage de retenue et peu ou pas d'ouvrage de génie civil.

Présence discrète, voire invisible, en raison de l'immersion quasi totale des composants de l'hydrolienne.

Exploitation de la turbine en conditions hivernales possiblement problématique. Pour optimiser la production d'énergie sur une année, il faudrait tenir compte des variations locales des niveaux d'eau - un enjeu complexe.

Développement durable

Puisqu'il existe actuellement très peu d'hydroliennes en exploitation dans le monde, les enjeux de développement durable ne sont pas encore bien documentés. Voici les principaux impacts potentiels :

Modification du courant, effet de sillage et de masquage du bruit.

Modification de la dynamique sédimentaire pouvant affecter le régime estuarien touché.

Modification des substrats, du transport et des dépôts de sédiments - variable selon le type d'ancrage et de câble sous-marin.

Modification d'habitats, dont ceux des organismes benthiques.

Modification de la végétation pouvant affecter la faune aquatique.

Interférence avec la circulation et la migration de certaines espèces aquatiques, en raison notamment des champs électromagnétiques émanant des câbles électriques.

Risques de blessure et de mortalité des animaux en cas de contact avec des appareils en mouvement.

Nuisance sonore pendant la construction et l'exploitation.

Conflits possibles avec les activités de navigation, de pêche, de plaisance, etc.

Zéro émission de gaz à effet de serre et de contaminants atmosphériques lors de l'exploitation.

Faible empreinte environnementale durant le cycle de vie.

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne :

Types d'hydroliennes

Potentiel hydrolien du Canada

Scénarios envisagés

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie osmotique ?

C'est l'énergie tirée de la différence de salinité entre l'eau de mer et l'eau douce, utilisée pour produire de l'électricité.

Lorsqu'on sépare de l'eau douce et de l'eau salée avec une membrane semi-perméable, l'eau douce migre par osmose vers l'eau salée, ce qui augmente la pression du côté de l'eau salée. La pression osmotique couplée au débit de perméation (vitesse d'écoulement) fait tourner une turbine hydraulique.
Pour en savoir plus sur l'énergie osmotique, consulter la fiche technique intégrale [PDF 1,2 Mo]

Prototype de centrale osmotique de Statkraft, en Norvège, © Statkraft

État de la situation

La filière osmotique est rendue à l'étape du prototype et de la démonstration. Chef de file mondial dans le domaine de l'énergie osmotique, Statkraft a testé sur la période 2009-2013 un prototype de centrale osmotique dans le fjord d'Oslo, en Norvège.

Entre février 2012 et décembre 2013, Statkraft et Hydro-Québec ont réalisé en partenariat des travaux de R-D dans le domaine de l'énergie osmotique. Elles ont cherché surtout à développer des techniques de prétraitement de l'eau, à mesurer l'impact de la qualité de l'eau sur la performance des membranes et à évaluer les impacts du procédé sur le plan du développement durable.

Potentiel osmotique

Au Canada, les embouchures des grandes rivières offrent un potentiel de développement osmotique considérable à long terme.

Au Québec, des études (2011) de l'Institut de recherche d'Hydro-Québec ont situé à 1 860 MW le potentiel osmotique exploitable pour les 30 grandes rivières débouchant dans un milieu salé. Quatorze d'entre elles (1 060 MW) se jettent dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Le défi qui se pose aujourd'hui : produire de l'énergie osmotique à un coût compétitif à l'horizon 2020.

Rendement et coûts

Statkraft a prévu, une fois que la technologie serait rendue à maturité, que le coût de production brut s'établirait entre 7 ¢ et 14¢/kWh. Le coût net devrait tenir compte d'un rendement des centrales de 60 à 75 %.

Avantages et inconvénients

Production prévisible et continue.

Flexibilité pour de petites ou de grandes installations.

Concept évolutif ou modulaire (module de membrane ajouté au besoin), permettant d'augmenter la puissance installée.

Production d'énergie près des centres de consommation, limitant les besoins de transport d'électricité.

Potentiel intéressant de sites d'implantation.

Technologie proche et complémentaire de celle de la filière hydroélectrique. Les centrales osmotiques peuvent être implantées sur des rivières déjà aménagées.

Risque élevé d'encrassement et de dégradation graduelle des membranes semi-perméables, nécessitant un prétraitement poussé de l'eau douce et un remplacement périodique (5-7 ans) des membranes.

Développement durable

Les impacts environnementaux et sociaux de l'exploitation et de l'entretien d'une centrale osmotique sont pour le moment mal connus. Cependant, ils s'apparentent en partie à ceux d'une usine de traitement de l'eau (avec membrane), qui eux sont bien documentés :

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie osmotique :

Fonctionnement d'une centrale osmotique

Potentiel osmotique du Canada

Prototype de Statkraft

Recherches dans le monde

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie solaire photovoltaïque ?

C'est l'énergie récupérée et transformée directement en électricité à partir de la lumière du soleil au moyen de capteurs photovoltaïques.

La cellule photovoltaïque solaire - un dispositif utilisant l'effet photovoltaïque - permet de convertir directement le rayonnement solaire en énergie électrique. Un système photovoltaïque consiste en un ensemble de cellules montées sur un module qui sont reliés en série, en parallèle ou de façon combinée.

Les technologies photovoltaïques existantes ont atteint différents degrés de développement. Outre le photovoltaïque, plusieurs autres techniques sont utilisées pour produire de l'énergie solaire.
Pour en savoir plus sur l'énergie solaire, consulter la fiche technique intégrale [PDF 1,1 Mo]

État de la situation dans le monde

L'industrie photovoltaïque mondiale a progressé considérablement depuis une décennie. Sa capacité installée est passée de 1,8 GW à plus de 400 GW durant la période 2001-2017. Cela représente une augmentation annuelle moyenne de près de 38 %.

En 2017, sur une base similaire à celle de 2016, cette industrie a de nouveau battu plusieurs records et poursuivi son expansion mondiale, atteignant presque le seuil des 100 GW en nouvelles installations.

En 2017, les systèmes photovoltaïques affichaient une production de près de 500 TWh, soit environ 2,1 % de la demande totale en électricité à l'échelle planétaire.

Les systèmes photovoltaïques raccordés à un réseau électrique occupent environ 95 % du marché actuel et les systèmes hors réseau, environ 5 %.

Qu'en est-il au Québec ?

Bien que peu répandue, la filière solaire photovoltaïque décentralisée existe bel et bien au Québec. On compte actuellement plus de 500 autoproducteurs d'énergie solaire photovoltaïque.

Quant à la production centralisée à grande échelle, le plan d'action de la politique énergétique du gouvernement du Québec prévoit la mise en œuvre d'un projet de développement solaire. Hydro-Québec pourra ainsi proposer un portefeuille de projets diversifié en offrant la souplesse nécessaire pour répondre à l'évolution des besoins et du contexte énergétique.

Potentiel solaire photovoltaïque : une ressource intermittente

La ressource solaire est relativement prévisible quand on parle de production annuelle. Par contre, lorsqu'il s'agit de la production à une période donnée, elle dépend fortement de l'heure de la journée, des conditions climatiques, de la présence de nuages et de la saison.

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La production d'énergie solaire étant en soi intermittente, l'autoproducteur doit utiliser des dispositifs de stockage ou être relié au réseau d'Hydro-Québec - en bénéficiant de l'option de mesurage net - pour être alimenté en électricité de manière continue.

La ressource solaire est peu, voire pas du tout disponible en période de pointe hivernale au Québec, le matin et le soir. En conséquence, la production d'une centrale solaire à grande échelle, généralement maximale en été et à midi, est peu adaptée au profil de charge du Québec, particulièrement dans le nord.

L'insolation journalière varie selon la région du Canada. Dans le sud du Québec où se concentre la grande majorité de la population, le potentiel solaire est supérieur à celui de l'Allemagne et similaire à celui du Japon, pays qui figurent néanmoins parmi les chefs de file du marché mondial de l'énergie solaire photovoltaïque.

Rendement, facteurs d'utilisation et coûts

Au cours de la dernière décennie, les rendements moyens des modules commerciaux à base de silicium cristallin ont augmenté d'environ 12 % pour atteindre une plage variant entre 17 % et 17,5 %.

Toutes les technologies photovoltaïques commerciales sont plus efficaces lorsqu'il fait froid, et la puissance peut augmenter jusqu'à 30 % sous une même insolation entre les saisons d'été et d'hiver.

Le facteur d'utilisation annuel varie aussi d'une région à l'autre selon la quantité de rayonnement solaire : environ 15 % en moyenne au Canada et de 25 à 30 % dans les sites les plus intéressants aux États-Unis. La performance des systèmes solaires dépend du climat, mais principalement de la puissance du rayonnement solaire disponible au sol et de l'efficacité de conversion de la technologie photovoltaïque utilisée.

Le principal frein à l'essor de la filière solaire photovoltaïque demeure les coûts d'investissement. Au cours de la dernière décennie, une industrie a vu le jour par suite d'incitatifs généreux en faveur du développement, notamment de systèmes raccordés à un réseau électrique. Cependant, ces dernières années, on a constaté une importante baisse des coûts et la disparition progressive de ces incitatifs. En fait, en 2018, dans plusieurs régions du monde où la ressource solaire est abondante et l'électricité du réseau local, coûteuse, la production d'électricité d'origine photovoltaïque s'avère compétitive.

Cas particulier du Québec

En 2018 au Québec, les coûts d'investissement d'un petit système photovoltaïque décentralisé pour un particulier raccordé à un réseau sont encore largement supérieurs à ceux de l'électricité issue du réseau d'Hydro-Québec. Pourquoi ? En raison du très faible coût du kilowattheure.

Avantages et inconvénients

Avantages

Peu d'entretien, faible coût d'exploitation

Longue durée de vie (de 20 à 30 ans)

Disponibilité de la ressource solaire stable d'une année à l'autre

Grand potentiel de lieux d'installation (bâtiments, pare-soleil de stationnements, espaces ouverts, etc.)

Optimisation de la production avec l'utilisation d'un système de stockage d'énergie (ce qui se traduit par contre par une augmentation des coûts)

Peu de pièces en mouvement, voire aucune, ce qui limite le bruit, les inconvénients visuels et l'entretien

Concept évolutif ou modulaire (ajout de modules au besoin selon l'espace disponible), ce qui permet d'augmenter la puissance installée : dimensions variables

Inconvénients

Production nulle la nuit et variable le jour, parfois difficile à prévoir selon l'heure, les conditions climatiques et la saison

Système au sol exigeant un grand espace

Légère dégradation annuelle de la performance au fil du temps

Aspects environnementaux

Voici les principales caractéristiques environnementales des grandes installations photovoltaïques au sol :

Emprise importante mais inférieure aux autres sources d'énergie renouvelable ou traditionnelle

Impact visuel limité en fonction du site: nombre de modules, dimensions, couleur et brillance

Aucun impact sonore

Très faible utilisation d'eau à des fins de nettoyage (systèmes au sol)

Augmentation des risques de dégradation du sol dans les zones arides essentiellement

Impact sur les habitats naturels, fragmentation du territoire et perturbation de la faune

Peu d'impact direct sur la biodiversité dans le cas des centrales photovoltaïques intégrées dans les milieux bâtis

Conflits possibles avec d'autres activités : terres agricoles, routes et chemins d'accès, espaces boisés et bâtis (impact sur la valeur foncière)

Très faible utilisation d'éléments toxiques lors de la fabrication

Aucune émission de gaz à effet de serre et de contaminants atmosphériques en cours d'exploitation

Faible empreinte environnementale durant le cycle de vie

Qu'est-ce que l'énergie de la biomasse ?

C'est l'énergie tirée de la matière organique d'origine végétale ou animale, utilisée notamment pour produire de l'électricité.

Au Québec, la biomasse ayant un fort potentiel énergétique se répartit en trois catégories : forestière, agroalimentaire et urbaine. La biomasse forestière, la ressource la plus répandue, présente encore un bon potentiel de développement pour ce qui est des résidus de coupe.

Il existe divers procédés de valorisation énergétique de la biomasse, selon la catégorie de la ressource et l'usage recherché. Au Québec, la combustion de la biomasse solide est une pratique largement utilisée ; la biométhanisation et la gazéification seraient intéressantes à développer.

Entreposage de biomasse forestière

Pour en savoir plus sur l'énergie de la biomasse, consulter la fiche technique intégrale [PDF 639 Ko]

État de la situation

Selon le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, la part de la biomasse dans la production mondiale d'énergie primaire (n'ayant subi aucune transformation) en 2008 s'élève à 10,2 %. D'après l'Agence internationale de l'énergie, c'est la filière d'énergie renouvelable qui progressera le plus à l'horizon 2030. Elle pourrait même fournir 30 % de l'énergie consommée dans le monde d'ici 2050.

Au Canada, environ 4,4 % de l'énergie primaire consommée provient de la biomasse. Il s'agit néanmoins de la deuxième source d'énergie renouvelable, après l'énergie hydraulique.

Au Québec, la biomasse forestière est la catégorie de matière organique le plus souvent valorisée, en raison de la grande disponibilité de la ressource et de la maturité du procédé utilisé.

Potentiel de la biomasse

En 2009, la biomasse exploitée dans le monde représente une énergie primaire de 27,5 EJ/an (7 639 TWh/an). Elle sert surtout à produire de la chaleur, mais génère néanmoins 158 TWh/an d'électricité. Le Canada occupe le 7 e rang parmi les 20 pays dont la production d'énergie primaire et d'électricité à partir de la biomasse forestière est la plus élevée dans le monde.

En 2011, au Québec, le potentiel de la biomasse forestière, agroalimenaire et urbaine est estimé à 19,5 millions de tonnes de matière sèche. Cela représente une énergie thermique brute de 334 PJ/an (93 TWh/an). Au total, 42 % de cette énergie est déjà mise en valeur. La biomasse forestière est la catégorie la plus valorisée où seuls les résidus de coupe recèlent toujours un important potentiel à exploiter. Quant à la biomasse agroalimentaire et urbaine, elle ne fait pas encore l'objet d'une valorisation énergétique intensive, à l'exception des huiles de friture.

Rendement et coûts

Dans une centrale de cogénération (électricité et vapeur) à la biomasse forestière, de 30 à 35 % de l'énergie de la biomasse solide (cycle vapeur) peut être convertie en électricité. En utilisant à diverses fins la chaleur produite, le rendement total peut dépasser 80 %.

Sur la période 1999-2009 au Québec, les coûts d'investissement de la biomasse forestière sont beaucoup moins élevés et plus stables que ceux du mazout. Par ailleurs, le coût des équipements requis pour cette technologie est légèrement supérieur aux coûts des technologies comparables utilisant des énergies fossiles. La raison : la densité énergétique de la biomasse étant moindre que celle des combustibles fossiles, il faut, pour produire un même volume d'électricité, de plus grandes quantités de matière et donc des équipements plus imposants.

La valorisation de la biomasse agroalimentaire et urbaine serait intéressante notamment sur le plan des coûts d'enfouissement évités surtout qu'ils ont beaucoup augmenté ces dernières années.

Avantages et inconvénients

Développement durable

Voici les principaux enjeux associés à la production d'électricité à partir de la biomasse forestière :

Valorisation de déchets de bois industriels qui autrement seraient enfouis.

Perte de biodiversité et appauvrissement des sols, si une quantité insuffisante de résidus de coupe sont laissés sur place.

Émission de contaminants atmosphériques lors de la combustion et du transport de la biomasse (augmentation du transport routier pour les résidus de coupe).

Impacts reliés à l'entreposage de la biomasse : lixiviation de contaminants, nuisances visuelle et olfactive.

Production de résidus ultimes (par exemple, cendres de bois) parfois difficiles à valoriser, en raison de la présence de métaux.

Note : Il n'est pas question ici des enjeux associés à la production, à partir de la biomasse agroalimentaire et urbaine, de biocarburants destinés au secteur des transports.

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne :

Catégories de biomasse au Québec

Procédés de valorisation énergétique

Exploitation de la biomasse forestière

Potentiel de la biomasse du Québec

Comparaison des prix de la biomasse forestière et du mazout au Québec

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire, l'économie régionale et l'acceptabilité sociale

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie de la petite éolienne ?

C'est l'énergie cinétique du vent qui, au moyen d'un générateur de petit calibre (300 kW et moins), est transformée en électricité.

Il existe principalement deux types de petites éoliennes :

l'éolienne à axe horizontal,

l'éolienne à axe vertical.

Pour en savoir plus, consultez la fiche technique intégrale sur l'énergie de la petite éolienne [PDF 1,3 Mo]

État de la situation

Dans le monde, après un ralentissement en 2013, la filière éolienne a continué de se développer en 2014 avec 52 GW de nouvelle puissance installée, un sommet. Elle totalisait 370 GW à la fin de l'année.

La grande éolienne domine le marché - il s'agit d'éoliennes reliées à un réseau électrique et exploitées par des sociétés spécialisées. Les efforts de développement sont concentrés aujourd'hui dans la fabrication de machines de plus de 2 MW, conçues pour s'intégrer à des réseaux, et cette tendance va en s'amplifiant.

Quant à la petite éolienne (< 100 kW), beaucoup moins répandue, elle est détenue par de petits producteurs. Elle affichait en 2013 une puissance installée de 755 MW, avec 870 000 machines, en hausse de 12 % par rapport à 2012. La Chine détient plus de 41 % de ces installations, les États-Unis en possèdent 30 % et le Royaume-Uni en compte 15 %. En général, la puissance installée des petites éoliennes tend à augmenter, mais de peu, étant passée de 0,66 kW en 2010 à 0,85 kW en 2013.

Soutenue par des stratégies gouvernementales, l'industrie de la grande éolienne a connu un essor important au Québec depuis dix ans. Pour sa part, la petite éolienne est quasi absente.

Potentiel éolien

La ressource éolienne est très disponible et largement distribuée dans le monde, et plusieurs études ont démontré qu'elle pourrait fournir plusieurs fois la demande mondiale. Toutefois, des contraintes de toutes sortes en limitent les possibilités de développement, et les prévisions de marché demeurent les meilleurs indicateurs du potentiel réel d'implantation.

En 2013, l'Agence internationale de l'énergie prévoyait que la puissance installée de la filière éolienne s'élèverait à 611 GW en 2020 et à 1 684 GW en 2050. Les prévisions ont déjà été dépassées pour l'année 2014. Élargissant le spectre, le Global Wind Energy Council annonce une puissance installée de 801 GW en 2020 et de 4 042 GW en 2050. Pour ce qui est de la petite éolienne, la World Wind Energy Association pense que la puissance installée sera d'environ 2 GW en 2020, signifiant ainsi que la part de marché de cette filière demeurera minime.

Au Québec, le régime des vents est favorable, ce qui en fait l'une des régions les plus avantagées d'Amérique du Nord. Malgré l'intérêt qu'elle suscite, la petite éolienne reste peu exploitée en raison des conditions de marché peu propices.

Rendement et coûts

En théorie, les éoliennes peuvent transformer en électricité au plus 59 % de l'énergie cinétique du vent. En pratique, leur performance moyenne est moindre. À cet égard, la petite éolienne, désavantagée par rapport à la grande éolienne, ne fait jamais l'objet d'innovations technologiques importantes, ni d'investissements pour son développement. Le facteur d'utilisation annuel se situe en moyenne entre 15 et 25 %.

Le coût de production de la petite éolienne est difficile à établir, parce que le prix des équipements varie beaucoup. En outre, il dépend d'une variable importante : la qualité des vents au site de l'installation. Par ailleurs, les petites éoliennes ne sont pas toujours certifiées en raison de la capacité financière limitée de plusieurs des fabricants. Ainsi, sans base de comparaison, il est donc impossible au moment de l'achat de faire un choix technologique éclairé et d'obtenir l'assurance de la performance recherchée. Dans l'état actuel des choses, il est bien difficile de connaître le coût de l'électricité ainsi produite (¢/ kWh). Aujourd'hui, rien ne laisse croire que la petite éolienne raccordée au réseau électrique pourrait à court terme devenir économiquement viable au Québec, compte tenu des conditions de marché existantes. Il reste que, hors réseau, elle se prête avantageusement à une foule d'usages.

Avantages et inconvénients

Coûts souvent avantageux en milieu isolé, loin du réseau électrique.

En milieu isolé, utilisation avec d'autres moyens de production, comme une génératrice diesel.

Indépendance énergétique - autoproduction à des fins résidentielles, institutionnelles et agricoles ou pour de petites communautés et de petites entreprises.

Production variable et souvent faible ou nulle, surtout avec une seule éolienne installée, et difficile à prévoir avec des moyens limités.

Développement durable

Qu'est-ce que l'énergie géothermique ?

C'est l'énergie récupérée à partir de la chaleur des couches profondes de la terre, utilisée pour produire de l'électricité.

La géothermie permet de transformer l'énergie calorifique des formations rocheuses - comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

Il existe quatre grands types de centrales géothermiques :

centrale géothermique à vapeur sèche

centrale géothermique à vapeur humide

centrale géothermique hydrothermale

centrale de géothermie profonde stimulée SGS

Pour en savoir plus sur l'énergie géothermique, consulter la fiche technique intégrale [PDF 870 Ko]

État de la situation

Aujourd'hui, plus de 50 pays (États-Unis, Islande, Mexique, etc.) utilisent l'énergie géothermique profonde sous forme de vapeur ou d'eau surchauffée pour produire de l'électricité. En 2015, la puissance installée mondiale était de 12,6 GW avec une production d'énergie de 73,5 TWh.

La filière de la géothermie profonde est en développement partout sur la planète. En 2020, la puissance installée mondiale devrait atteindre 21,4 GW (investissements publics et privés). Il existe dans le monde différents types de technologies, mais il reste à relever plusieurs défis techniques.

Au Canada, le bassin sédimentaire de l'Ouest canadien fait l'objet d'une attention particulière pour son potentiel d'énergie géothermique. En Colombie-Britannique (Meager Creek), dans les Territoires du Nord-Ouest (Fort Liard) et en Saskatchewan (Estevan, projet DEEP), les projets de géothermie hydrothermale - l'exploitation de la chaleur de l'eau chaude présente naturellement dans le sous-sol - sont rendus à l'étape de l'étude technoéconomique. En Alberta, une analyse du potentiel de géother-mie profonde a été menée. En 2016, le pays ne possédait encore aucune centrale géothermique.

Dans l'est du Canada, les progrès technologiques des dernières années en matière de forage pour accéder aux fluides géothermaux, de création et de gestion de réservoirs géothermiques à plusieurs kilomètres sous terre, etc. laissent présager une exploitation à moyen ou à long terme de l'énergie thermique à de très grandes profondeurs.

Au Québec, le potentiel de la géothermie profonde à partir de la roche chaude a été évalué. Toutefois, aucun projet de prospection, de démonstration ou d'exploitation industrielle n'est prévu à moyen ou à long terme.

Potentiel de la géothermie profonde

Les États-Unis sont les premiers du monde pour la production d'électricité à partir de la vapeur géothermique. En 2015, leur puissance installée était de 3,45 GW et leur production d'énergie, de 16,6 TWh. En 2020, leur puissance installée pourrait s'élever à 5,6 GW.

Dans l'est des États-Unis, le potentiel de production d'énergie électrique à partir de roches chaudes profondes est estimé à 500 GW, soit l'équivalent du total de la puissance installée actuelle du pays.

Au Québec, l'environnement géologique est constitué de formations rocheuses pouvant atteindre plusieurs milliers de mètres de profondeur. Dans le sud-est du Québec, des centrales géothermiques pourraient être alimentées par des réservoirs situés à plus de 6 ou 7 km sous terre sur une superficie couvrant de 10 à 15 % du territoire. Les températures des réservoirs avoisineraient les 150 °C, et la puissance installée pourrait être de 2 à 5 MW par site de production.

Rendement et coûts

Les coûts d'investissement d'une centrale géothermique du type SGS (système géothermique stimulé), y compris le forage et la stimulation hydraulique, s'élèveraient à au moins 10 000 $/kW. Et le coût de l'électricité produite varierait entre 22 ¢ et 32 ¢/kWh, voire davantage.

Une fois la technologie rendue à maturité, les coûts d'investissement seraient d'au moins 6 000 $/kW. Et le coût de l'électricité produite varierait entre 10 ¢ et 15 ¢/kWh, voire davantage.

Le rendement de conversion énergétique est de l'ordre de 10 à 15 %, selon la température du fluide géothermal et le cycle thermodynamique de conversion de chaleur en électricité (cycle de puissance) employé. Cependant, à moyen et à long terme, en utilisant de nouveaux fluides géothermaux et des cycles de puissance plus performants, il pourrait atteindre et même dépasser les 25 %.

Avantages et inconvénients

Développement durable

# data[].attributes.attachment_link.title
Les énergies renouvelables : état des connaissances | Hydro-Québec

# data[].attributes.attachment_link.description
C'est l'énergie cinétique du courant des mers, des marées, des rivières ou des fleuves, utilisée pour produire de l'électricité. L'hydrolienne permet de transformer l'énergie de l'eau -comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

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Le rôle de la turbine est de transformer l'énergie de l'eau, de la vapeur ou du vent en énergie mécanique, de manière à faire tourner un alternateur. L'alternateur, à son tour, transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. Dans le cas des centrales hydroélectriques, on appelle groupe turbine-alternateur la turbine et l'alternateur qui fonctionnent ensemble.

La turbine tourne à cause du mouvement de l'eau.

L'eau parvient au groupe turbine-alternateur par la conduite forcée qui l'achemine à la bâche spirale (conduit en colimaçon). Elle fait tourner les aubes et se dirige ensuite vers l'axe de la turbine pour s'écouler dans l'aspirateur situé en dessous. L'énergie mécanique produite par la puissante pression exercée par l'eau sur la turbine est transmise à l'alternateur qui la transforme en énergie électrique.

Entraîné par la turbine, l'alternateur génère un courant alternatif.

L'alternateur, relié à la turbine par l'arbre de couche, est formé d'une partie mobile, appelée rotor, et d'une partie fixe, appelée stator. La paroi externe du rotor est composée d'électroaimants, tandis que la paroi interne du stator consiste en un enroulement de barres de cuivre. Lorsque le rotor tourne dans le stator, les électrons présents dans les barres de cuivre " vibrent ". Le mouvement des électrons crée un courant électrique, un peu comme dans l'expérience de Faraday, réalisée en 1831 et portant sur l'induction électromagnétique, mais à très grande échelle.

Mise en place d'une turbine Kaplan

Les turbines ont une vitesse de rotation constante.

Il est impératif que tous les groupes turbines-alternateurs d'un réseau soient rigoureusement synchronisés, c'est-à-dire qu'ils maintiennent très exactement leur vitesse de rotation. Pourquoi ? Afin de produire une énergie électrique de qualité. Les appareils qui consomment de l'électricité sont conçus en fonction d'un courant alternatif dont la fréquence est précise. Cette fréquence dépend de la vitesse de rotation du groupe, c'est-à-dire du nombre de fois par seconde que les aimants du rotor passent devant les barres de métal conductrices du stator. Cette fréquence s'exprime en cycles par seconde ou hertz (Hz), du nom du physicien allemand Heinrich Hertz, qui démontra l'existence des ondes radio.

En Amérique du Nord, le cycle normalisé du courant alternatif est de 60 fois par seconde, tandis qu'en Europe, il est de 50 fois par seconde. Cela signifie qu'une horloge dont le moteur est conçu pour tourner à 60 Hz prendrait du retard si elle était branchée dans une prise européenne, car elle fonctionnerait plus lentement.

Rotors des turbines à La Grande-3
À la centrale La Grande-3, les rotors sont constitués de 32 paires d'électroaimants. Ils doivent donc faire 112,5 tours par minute pour fournir un courant alternatif de 60 Hz.

Voici le calcul qu'ont fait les ingénieurs :

32 paires d'électroaimants × 112,5 tours par minute
=
3 600 tours par minute ou 60 tours par seconde (60 Hz)

# data[].attributes.attachment_link.description
Le rôle de la turbine est de transformer l'énergie de l'eau, de la vapeur ou du vent en énergie mécanique, de manière à faire tourner un alternateur. L'alternateur, à son tour, transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. Dans le cas des centrales hydroélectriques, on appelle groupe turbine-alternateur la turbine et l'alternateur qui fonctionnent ensemble.

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Qu'est-ce que l'énergie hydrolienne ?

C'est l'énergie cinétique du courant des mers, des marées, des rivières ou des fleuves, utilisée pour produire de l'électricité.

L'hydrolienne permet de transformer l'énergie de l'eau -comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

Il existe trois grands types d'hydroliennes :

l'hydrolienne à axe vertical,

l'hydrolienne à axe horizontal,

l'hydrolienne à aile oscillante.

Modèle d'hydrolienne à axe horizontal

Pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne, consulter la fiche technique intégrale [PDF 601 Ko]

État de la situation

À l'heure actuelle, les hydroliennes en mer font l'objet d'un développement important en raison de la qualité de la ressource (profondeur et vitesse du courant) - leur puissance nominale peut atteindre 1 MW et plus. Les hydroliennes en rivière et en fleuve (profondeur moindre) sont nécessairement de plus petit calibre - leur puissance nominale dépasse rarement 400 kW, même dans un courant extrême de 4,5 m/s.

Au Québec, la filière hydrolienne est rendue à l'étape de l'expérimentation ou de la précommercialisation. En septembre 2010, un premier prototype industriel a été raccordé au réseau d'Hydro-Québec. L'hydrolienne de RER Hydro était immergée dans le Saint-Laurent, à la hauteur du Vieux-Port de Montréal. D'une capacité prévue de 100 kW, elle a injecté de l'électricité dans le réseau d'Hydro-Québec de 2010 à 2013.

Potentiel hydrolien

En théorie, le potentiel hydrolien mondial du courant des marées et des océans, près des côtes, se situe à 7 800 TWh/an. C'est l'équivalent de quelque 40 % de la production d'électricité mondiale en 2013. Le potentiel hydrolien du courant des marées seulement représente de 10 à 15 % du total. Distribuée de façon inégale sur la Terre, la ressource dépend notamment de la morphologie sous-marine locale (bathymétrie), près des côtes.
Hydroliennes en rivière
Le potentiel du Canada est estimé à 15 000 MW. Celui du Québec, qui reçoit environ 35 % du ruissellement annuel de tout le territoire canadien, serait proportionnellement de 5 250 MW. Compte tenu de la faisabilité technique (10-15 %), il se situerait entre 525 MW et 788 MW.
Hydroliennes en mer

Selon le Centre d'hydraulique canadien du Conseil national de recherches Canada, le Canada possède 190 sites d'une capacité théorique supérieure à 1 MW. Son potentiel s'élève à 42 000 MW.

Le Québec aurait un potentiel théorique de 4 288 MW (38 TWh/an), dont seulement une partie (10-15 %) serait réalisable sur le plan technique. Il est à noter que la ressource se trouve à plus de 97 % près de la côte de la baie d'Ungava, une région très éloignée du réseau d'Hydro-Québec et des grands centres de consommation.

Rendement et coûts

Hydroliennes en rivière - Les bonnes conditions d'exploitation (profondeur > 6 m et vitesse du courant > 2 m/s) sont rarement réunies. En outre, bien que leur rendement de conversion énergétique soit de 30 à 40 %, leur taux de captage de l'énergie cinétique totale d'un cours d'eau n'atteint au plus que 15 %, car une importante quantité d'eau est déviée autour des hydroliennes. Une fois que la filière sera parvenue à maturité, le coût estimé de l'électricité produite par une hydrolienne en rivière serait supérieur à 15 ¢/kWh.

Hydroliennes en mer - Les rendements de conversion énergétique sont identiques à ceux des hydroliennes en rivière, mais les machines sont généralement beaucoup plus grosses et génèrent des puissances électriques qui se mesurent en mégawatts. La filière étant jeune, les coûts d'investissement sont élevés pour le moment et diffèrent selon les promoteurs. Une fois que la filière sera parvenue à maturité, le coût de production brut sera supérieur à 11 ¢/kWh et le coût d'installation variera entre 3 000 $ et 5 000 $/kW, selon une majorité de promoteurs. Les coûts estimés de l'hydrolienne en mer sont comparables à ceux de l'éolienne en mer. Un jour, la filière hydrolienne pourrait faire l'objet d'une légère baisse de coûts, bénéficiant des avancées technologiques de la filière éolienne dans le domaine du raccordement sous-marin.

Avantages et inconvénients

Production plus prévisible que celle de l'éolien.

Pas d'ouvrage de retenue et peu ou pas d'ouvrage de génie civil.

Présence discrète, voire invisible, en raison de l'immersion quasi totale des composants de l'hydrolienne.

Exploitation de la turbine en conditions hivernales possiblement problématique. Pour optimiser la production d'énergie sur une année, il faudrait tenir compte des variations locales des niveaux d'eau - un enjeu complexe.

Développement durable

Puisqu'il existe actuellement très peu d'hydroliennes en exploitation dans le monde, les enjeux de développement durable ne sont pas encore bien documentés. Voici les principaux impacts potentiels :

Modification du courant, effet de sillage et de masquage du bruit.

Modification de la dynamique sédimentaire pouvant affecter le régime estuarien touché.

Modification des substrats, du transport et des dépôts de sédiments - variable selon le type d'ancrage et de câble sous-marin.

Modification d'habitats, dont ceux des organismes benthiques.

Modification de la végétation pouvant affecter la faune aquatique.

Interférence avec la circulation et la migration de certaines espèces aquatiques, en raison notamment des champs électromagnétiques émanant des câbles électriques.

Risques de blessure et de mortalité des animaux en cas de contact avec des appareils en mouvement.

Nuisance sonore pendant la construction et l'exploitation.

Conflits possibles avec les activités de navigation, de pêche, de plaisance, etc.

Zéro émission de gaz à effet de serre et de contaminants atmosphériques lors de l'exploitation.

Faible empreinte environnementale durant le cycle de vie.

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne :

Types d'hydroliennes

Potentiel hydrolien du Canada

Scénarios envisagés

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie osmotique ?

C'est l'énergie tirée de la différence de salinité entre l'eau de mer et l'eau douce, utilisée pour produire de l'électricité.

Lorsqu'on sépare de l'eau douce et de l'eau salée avec une membrane semi-perméable, l'eau douce migre par osmose vers l'eau salée, ce qui augmente la pression du côté de l'eau salée. La pression osmotique couplée au débit de perméation (vitesse d'écoulement) fait tourner une turbine hydraulique.
Pour en savoir plus sur l'énergie osmotique, consulter la fiche technique intégrale [PDF 1,2 Mo]

Prototype de centrale osmotique de Statkraft, en Norvège, © Statkraft

État de la situation

La filière osmotique est rendue à l'étape du prototype et de la démonstration. Chef de file mondial dans le domaine de l'énergie osmotique, Statkraft a testé sur la période 2009-2013 un prototype de centrale osmotique dans le fjord d'Oslo, en Norvège.

Entre février 2012 et décembre 2013, Statkraft et Hydro-Québec ont réalisé en partenariat des travaux de R-D dans le domaine de l'énergie osmotique. Elles ont cherché surtout à développer des techniques de prétraitement de l'eau, à mesurer l'impact de la qualité de l'eau sur la performance des membranes et à évaluer les impacts du procédé sur le plan du développement durable.

Potentiel osmotique

Au Canada, les embouchures des grandes rivières offrent un potentiel de développement osmotique considérable à long terme.

Au Québec, des études (2011) de l'Institut de recherche d'Hydro-Québec ont situé à 1 860 MW le potentiel osmotique exploitable pour les 30 grandes rivières débouchant dans un milieu salé. Quatorze d'entre elles (1 060 MW) se jettent dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Le défi qui se pose aujourd'hui : produire de l'énergie osmotique à un coût compétitif à l'horizon 2020.

Rendement et coûts

Statkraft a prévu, une fois que la technologie serait rendue à maturité, que le coût de production brut s'établirait entre 7 ¢ et 14¢/kWh. Le coût net devrait tenir compte d'un rendement des centrales de 60 à 75 %.

Avantages et inconvénients

Production prévisible et continue.

Flexibilité pour de petites ou de grandes installations.

Concept évolutif ou modulaire (module de membrane ajouté au besoin), permettant d'augmenter la puissance installée.

Production d'énergie près des centres de consommation, limitant les besoins de transport d'électricité.

Potentiel intéressant de sites d'implantation.

Technologie proche et complémentaire de celle de la filière hydroélectrique. Les centrales osmotiques peuvent être implantées sur des rivières déjà aménagées.

Risque élevé d'encrassement et de dégradation graduelle des membranes semi-perméables, nécessitant un prétraitement poussé de l'eau douce et un remplacement périodique (5-7 ans) des membranes.

Développement durable

Les impacts environnementaux et sociaux de l'exploitation et de l'entretien d'une centrale osmotique sont pour le moment mal connus. Cependant, ils s'apparentent en partie à ceux d'une usine de traitement de l'eau (avec membrane), qui eux sont bien documentés :

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie osmotique :

Fonctionnement d'une centrale osmotique

Potentiel osmotique du Canada

Prototype de Statkraft

Recherches dans le monde

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie solaire photovoltaïque ?

C'est l'énergie récupérée et transformée directement en électricité à partir de la lumière du soleil au moyen de capteurs photovoltaïques.

La cellule photovoltaïque solaire - un dispositif utilisant l'effet photovoltaïque - permet de convertir directement le rayonnement solaire en énergie électrique. Un système photovoltaïque consiste en un ensemble de cellules montées sur un module qui sont reliés en série, en parallèle ou de façon combinée.

Les technologies photovoltaïques existantes ont atteint différents degrés de développement. Outre le photovoltaïque, plusieurs autres techniques sont utilisées pour produire de l'énergie solaire.
Pour en savoir plus sur l'énergie solaire, consulter la fiche technique intégrale [PDF 1,1 Mo]

État de la situation dans le monde

L'industrie photovoltaïque mondiale a progressé considérablement depuis une décennie. Sa capacité installée est passée de 1,8 GW à plus de 400 GW durant la période 2001-2017. Cela représente une augmentation annuelle moyenne de près de 38 %.

En 2017, sur une base similaire à celle de 2016, cette industrie a de nouveau battu plusieurs records et poursuivi son expansion mondiale, atteignant presque le seuil des 100 GW en nouvelles installations.

En 2017, les systèmes photovoltaïques affichaient une production de près de 500 TWh, soit environ 2,1 % de la demande totale en électricité à l'échelle planétaire.

Les systèmes photovoltaïques raccordés à un réseau électrique occupent environ 95 % du marché actuel et les systèmes hors réseau, environ 5 %.

Qu'en est-il au Québec ?

Bien que peu répandue, la filière solaire photovoltaïque décentralisée existe bel et bien au Québec. On compte actuellement plus de 500 autoproducteurs d'énergie solaire photovoltaïque.

Quant à la production centralisée à grande échelle, le plan d'action de la politique énergétique du gouvernement du Québec prévoit la mise en œuvre d'un projet de développement solaire. Hydro-Québec pourra ainsi proposer un portefeuille de projets diversifié en offrant la souplesse nécessaire pour répondre à l'évolution des besoins et du contexte énergétique.

Potentiel solaire photovoltaïque : une ressource intermittente

La ressource solaire est relativement prévisible quand on parle de production annuelle. Par contre, lorsqu'il s'agit de la production à une période donnée, elle dépend fortement de l'heure de la journée, des conditions climatiques, de la présence de nuages et de la saison.

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La production d'énergie solaire étant en soi intermittente, l'autoproducteur doit utiliser des dispositifs de stockage ou être relié au réseau d'Hydro-Québec - en bénéficiant de l'option de mesurage net - pour être alimenté en électricité de manière continue.

La ressource solaire est peu, voire pas du tout disponible en période de pointe hivernale au Québec, le matin et le soir. En conséquence, la production d'une centrale solaire à grande échelle, généralement maximale en été et à midi, est peu adaptée au profil de charge du Québec, particulièrement dans le nord.

L'insolation journalière varie selon la région du Canada. Dans le sud du Québec où se concentre la grande majorité de la population, le potentiel solaire est supérieur à celui de l'Allemagne et similaire à celui du Japon, pays qui figurent néanmoins parmi les chefs de file du marché mondial de l'énergie solaire photovoltaïque.

Rendement, facteurs d'utilisation et coûts

Au cours de la dernière décennie, les rendements moyens des modules commerciaux à base de silicium cristallin ont augmenté d'environ 12 % pour atteindre une plage variant entre 17 % et 17,5 %.

Toutes les technologies photovoltaïques commerciales sont plus efficaces lorsqu'il fait froid, et la puissance peut augmenter jusqu'à 30 % sous une même insolation entre les saisons d'été et d'hiver.

Le facteur d'utilisation annuel varie aussi d'une région à l'autre selon la quantité de rayonnement solaire : environ 15 % en moyenne au Canada et de 25 à 30 % dans les sites les plus intéressants aux États-Unis. La performance des systèmes solaires dépend du climat, mais principalement de la puissance du rayonnement solaire disponible au sol et de l'efficacité de conversion de la technologie photovoltaïque utilisée.

Le principal frein à l'essor de la filière solaire photovoltaïque demeure les coûts d'investissement. Au cours de la dernière décennie, une industrie a vu le jour par suite d'incitatifs généreux en faveur du développement, notamment de systèmes raccordés à un réseau électrique. Cependant, ces dernières années, on a constaté une importante baisse des coûts et la disparition progressive de ces incitatifs. En fait, en 2018, dans plusieurs régions du monde où la ressource solaire est abondante et l'électricité du réseau local, coûteuse, la production d'électricité d'origine photovoltaïque s'avère compétitive.

Cas particulier du Québec

En 2018 au Québec, les coûts d'investissement d'un petit système photovoltaïque décentralisé pour un particulier raccordé à un réseau sont encore largement supérieurs à ceux de l'électricité issue du réseau d'Hydro-Québec. Pourquoi ? En raison du très faible coût du kilowattheure.

Avantages et inconvénients

Avantages

Peu d'entretien, faible coût d'exploitation

Longue durée de vie (de 20 à 30 ans)

Disponibilité de la ressource solaire stable d'une année à l'autre

Grand potentiel de lieux d'installation (bâtiments, pare-soleil de stationnements, espaces ouverts, etc.)

Optimisation de la production avec l'utilisation d'un système de stockage d'énergie (ce qui se traduit par contre par une augmentation des coûts)

Peu de pièces en mouvement, voire aucune, ce qui limite le bruit, les inconvénients visuels et l'entretien

Concept évolutif ou modulaire (ajout de modules au besoin selon l'espace disponible), ce qui permet d'augmenter la puissance installée : dimensions variables

Inconvénients

Production nulle la nuit et variable le jour, parfois difficile à prévoir selon l'heure, les conditions climatiques et la saison

Système au sol exigeant un grand espace

Légère dégradation annuelle de la performance au fil du temps

Aspects environnementaux

Voici les principales caractéristiques environnementales des grandes installations photovoltaïques au sol :

Emprise importante mais inférieure aux autres sources d'énergie renouvelable ou traditionnelle

Impact visuel limité en fonction du site: nombre de modules, dimensions, couleur et brillance

Aucun impact sonore

Très faible utilisation d'eau à des fins de nettoyage (systèmes au sol)

Augmentation des risques de dégradation du sol dans les zones arides essentiellement

Impact sur les habitats naturels, fragmentation du territoire et perturbation de la faune

Peu d'impact direct sur la biodiversité dans le cas des centrales photovoltaïques intégrées dans les milieux bâtis

Conflits possibles avec d'autres activités : terres agricoles, routes et chemins d'accès, espaces boisés et bâtis (impact sur la valeur foncière)

Très faible utilisation d'éléments toxiques lors de la fabrication

Aucune émission de gaz à effet de serre et de contaminants atmosphériques en cours d'exploitation

Faible empreinte environnementale durant le cycle de vie

Qu'est-ce que l'énergie de la biomasse ?

C'est l'énergie tirée de la matière organique d'origine végétale ou animale, utilisée notamment pour produire de l'électricité.

Au Québec, la biomasse ayant un fort potentiel énergétique se répartit en trois catégories : forestière, agroalimentaire et urbaine. La biomasse forestière, la ressource la plus répandue, présente encore un bon potentiel de développement pour ce qui est des résidus de coupe.

Il existe divers procédés de valorisation énergétique de la biomasse, selon la catégorie de la ressource et l'usage recherché. Au Québec, la combustion de la biomasse solide est une pratique largement utilisée ; la biométhanisation et la gazéification seraient intéressantes à développer.

Entreposage de biomasse forestière

Pour en savoir plus sur l'énergie de la biomasse, consulter la fiche technique intégrale [PDF 639 Ko]

État de la situation

Selon le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, la part de la biomasse dans la production mondiale d'énergie primaire (n'ayant subi aucune transformation) en 2008 s'élève à 10,2 %. D'après l'Agence internationale de l'énergie, c'est la filière d'énergie renouvelable qui progressera le plus à l'horizon 2030. Elle pourrait même fournir 30 % de l'énergie consommée dans le monde d'ici 2050.

Au Canada, environ 4,4 % de l'énergie primaire consommée provient de la biomasse. Il s'agit néanmoins de la deuxième source d'énergie renouvelable, après l'énergie hydraulique.

Au Québec, la biomasse forestière est la catégorie de matière organique le plus souvent valorisée, en raison de la grande disponibilité de la ressource et de la maturité du procédé utilisé.

Potentiel de la biomasse

En 2009, la biomasse exploitée dans le monde représente une énergie primaire de 27,5 EJ/an (7 639 TWh/an). Elle sert surtout à produire de la chaleur, mais génère néanmoins 158 TWh/an d'électricité. Le Canada occupe le 7 e rang parmi les 20 pays dont la production d'énergie primaire et d'électricité à partir de la biomasse forestière est la plus élevée dans le monde.

En 2011, au Québec, le potentiel de la biomasse forestière, agroalimenaire et urbaine est estimé à 19,5 millions de tonnes de matière sèche. Cela représente une énergie thermique brute de 334 PJ/an (93 TWh/an). Au total, 42 % de cette énergie est déjà mise en valeur. La biomasse forestière est la catégorie la plus valorisée où seuls les résidus de coupe recèlent toujours un important potentiel à exploiter. Quant à la biomasse agroalimentaire et urbaine, elle ne fait pas encore l'objet d'une valorisation énergétique intensive, à l'exception des huiles de friture.

Rendement et coûts

Dans une centrale de cogénération (électricité et vapeur) à la biomasse forestière, de 30 à 35 % de l'énergie de la biomasse solide (cycle vapeur) peut être convertie en électricité. En utilisant à diverses fins la chaleur produite, le rendement total peut dépasser 80 %.

Sur la période 1999-2009 au Québec, les coûts d'investissement de la biomasse forestière sont beaucoup moins élevés et plus stables que ceux du mazout. Par ailleurs, le coût des équipements requis pour cette technologie est légèrement supérieur aux coûts des technologies comparables utilisant des énergies fossiles. La raison : la densité énergétique de la biomasse étant moindre que celle des combustibles fossiles, il faut, pour produire un même volume d'électricité, de plus grandes quantités de matière et donc des équipements plus imposants.

La valorisation de la biomasse agroalimentaire et urbaine serait intéressante notamment sur le plan des coûts d'enfouissement évités surtout qu'ils ont beaucoup augmenté ces dernières années.

Avantages et inconvénients

Développement durable

Voici les principaux enjeux associés à la production d'électricité à partir de la biomasse forestière :

Valorisation de déchets de bois industriels qui autrement seraient enfouis.

Perte de biodiversité et appauvrissement des sols, si une quantité insuffisante de résidus de coupe sont laissés sur place.

Émission de contaminants atmosphériques lors de la combustion et du transport de la biomasse (augmentation du transport routier pour les résidus de coupe).

Impacts reliés à l'entreposage de la biomasse : lixiviation de contaminants, nuisances visuelle et olfactive.

Production de résidus ultimes (par exemple, cendres de bois) parfois difficiles à valoriser, en raison de la présence de métaux.

Note : Il n'est pas question ici des enjeux associés à la production, à partir de la biomasse agroalimentaire et urbaine, de biocarburants destinés au secteur des transports.

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne :

Catégories de biomasse au Québec

Procédés de valorisation énergétique

Exploitation de la biomasse forestière

Potentiel de la biomasse du Québec

Comparaison des prix de la biomasse forestière et du mazout au Québec

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire, l'économie régionale et l'acceptabilité sociale

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie de la petite éolienne ?

C'est l'énergie cinétique du vent qui, au moyen d'un générateur de petit calibre (300 kW et moins), est transformée en électricité.

Il existe principalement deux types de petites éoliennes :

l'éolienne à axe horizontal,

l'éolienne à axe vertical.

Pour en savoir plus, consultez la fiche technique intégrale sur l'énergie de la petite éolienne [PDF 1,3 Mo]

État de la situation

Dans le monde, après un ralentissement en 2013, la filière éolienne a continué de se développer en 2014 avec 52 GW de nouvelle puissance installée, un sommet. Elle totalisait 370 GW à la fin de l'année.

La grande éolienne domine le marché - il s'agit d'éoliennes reliées à un réseau électrique et exploitées par des sociétés spécialisées. Les efforts de développement sont concentrés aujourd'hui dans la fabrication de machines de plus de 2 MW, conçues pour s'intégrer à des réseaux, et cette tendance va en s'amplifiant.

Quant à la petite éolienne (< 100 kW), beaucoup moins répandue, elle est détenue par de petits producteurs. Elle affichait en 2013 une puissance installée de 755 MW, avec 870 000 machines, en hausse de 12 % par rapport à 2012. La Chine détient plus de 41 % de ces installations, les États-Unis en possèdent 30 % et le Royaume-Uni en compte 15 %. En général, la puissance installée des petites éoliennes tend à augmenter, mais de peu, étant passée de 0,66 kW en 2010 à 0,85 kW en 2013.

Soutenue par des stratégies gouvernementales, l'industrie de la grande éolienne a connu un essor important au Québec depuis dix ans. Pour sa part, la petite éolienne est quasi absente.

Potentiel éolien

La ressource éolienne est très disponible et largement distribuée dans le monde, et plusieurs études ont démontré qu'elle pourrait fournir plusieurs fois la demande mondiale. Toutefois, des contraintes de toutes sortes en limitent les possibilités de développement, et les prévisions de marché demeurent les meilleurs indicateurs du potentiel réel d'implantation.

En 2013, l'Agence internationale de l'énergie prévoyait que la puissance installée de la filière éolienne s'élèverait à 611 GW en 2020 et à 1 684 GW en 2050. Les prévisions ont déjà été dépassées pour l'année 2014. Élargissant le spectre, le Global Wind Energy Council annonce une puissance installée de 801 GW en 2020 et de 4 042 GW en 2050. Pour ce qui est de la petite éolienne, la World Wind Energy Association pense que la puissance installée sera d'environ 2 GW en 2020, signifiant ainsi que la part de marché de cette filière demeurera minime.

Au Québec, le régime des vents est favorable, ce qui en fait l'une des régions les plus avantagées d'Amérique du Nord. Malgré l'intérêt qu'elle suscite, la petite éolienne reste peu exploitée en raison des conditions de marché peu propices.

Rendement et coûts

En théorie, les éoliennes peuvent transformer en électricité au plus 59 % de l'énergie cinétique du vent. En pratique, leur performance moyenne est moindre. À cet égard, la petite éolienne, désavantagée par rapport à la grande éolienne, ne fait jamais l'objet d'innovations technologiques importantes, ni d'investissements pour son développement. Le facteur d'utilisation annuel se situe en moyenne entre 15 et 25 %.

Le coût de production de la petite éolienne est difficile à établir, parce que le prix des équipements varie beaucoup. En outre, il dépend d'une variable importante : la qualité des vents au site de l'installation. Par ailleurs, les petites éoliennes ne sont pas toujours certifiées en raison de la capacité financière limitée de plusieurs des fabricants. Ainsi, sans base de comparaison, il est donc impossible au moment de l'achat de faire un choix technologique éclairé et d'obtenir l'assurance de la performance recherchée. Dans l'état actuel des choses, il est bien difficile de connaître le coût de l'électricité ainsi produite (¢/ kWh). Aujourd'hui, rien ne laisse croire que la petite éolienne raccordée au réseau électrique pourrait à court terme devenir économiquement viable au Québec, compte tenu des conditions de marché existantes. Il reste que, hors réseau, elle se prête avantageusement à une foule d'usages.

Avantages et inconvénients

Coûts souvent avantageux en milieu isolé, loin du réseau électrique.

En milieu isolé, utilisation avec d'autres moyens de production, comme une génératrice diesel.

Indépendance énergétique - autoproduction à des fins résidentielles, institutionnelles et agricoles ou pour de petites communautés et de petites entreprises.

Production variable et souvent faible ou nulle, surtout avec une seule éolienne installée, et difficile à prévoir avec des moyens limités.

Développement durable

Qu'est-ce que l'énergie géothermique ?

C'est l'énergie récupérée à partir de la chaleur des couches profondes de la terre, utilisée pour produire de l'électricité.

La géothermie permet de transformer l'énergie calorifique des formations rocheuses - comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

Il existe quatre grands types de centrales géothermiques :

centrale géothermique à vapeur sèche

centrale géothermique à vapeur humide

centrale géothermique hydrothermale

centrale de géothermie profonde stimulée SGS

Pour en savoir plus sur l'énergie géothermique, consulter la fiche technique intégrale [PDF 870 Ko]

État de la situation

Aujourd'hui, plus de 50 pays (États-Unis, Islande, Mexique, etc.) utilisent l'énergie géothermique profonde sous forme de vapeur ou d'eau surchauffée pour produire de l'électricité. En 2015, la puissance installée mondiale était de 12,6 GW avec une production d'énergie de 73,5 TWh.

La filière de la géothermie profonde est en développement partout sur la planète. En 2020, la puissance installée mondiale devrait atteindre 21,4 GW (investissements publics et privés). Il existe dans le monde différents types de technologies, mais il reste à relever plusieurs défis techniques.

Au Canada, le bassin sédimentaire de l'Ouest canadien fait l'objet d'une attention particulière pour son potentiel d'énergie géothermique. En Colombie-Britannique (Meager Creek), dans les Territoires du Nord-Ouest (Fort Liard) et en Saskatchewan (Estevan, projet DEEP), les projets de géothermie hydrothermale - l'exploitation de la chaleur de l'eau chaude présente naturellement dans le sous-sol - sont rendus à l'étape de l'étude technoéconomique. En Alberta, une analyse du potentiel de géother-mie profonde a été menée. En 2016, le pays ne possédait encore aucune centrale géothermique.

Dans l'est du Canada, les progrès technologiques des dernières années en matière de forage pour accéder aux fluides géothermaux, de création et de gestion de réservoirs géothermiques à plusieurs kilomètres sous terre, etc. laissent présager une exploitation à moyen ou à long terme de l'énergie thermique à de très grandes profondeurs.

Au Québec, le potentiel de la géothermie profonde à partir de la roche chaude a été évalué. Toutefois, aucun projet de prospection, de démonstration ou d'exploitation industrielle n'est prévu à moyen ou à long terme.

Potentiel de la géothermie profonde

Les États-Unis sont les premiers du monde pour la production d'électricité à partir de la vapeur géothermique. En 2015, leur puissance installée était de 3,45 GW et leur production d'énergie, de 16,6 TWh. En 2020, leur puissance installée pourrait s'élever à 5,6 GW.

Dans l'est des États-Unis, le potentiel de production d'énergie électrique à partir de roches chaudes profondes est estimé à 500 GW, soit l'équivalent du total de la puissance installée actuelle du pays.

Au Québec, l'environnement géologique est constitué de formations rocheuses pouvant atteindre plusieurs milliers de mètres de profondeur. Dans le sud-est du Québec, des centrales géothermiques pourraient être alimentées par des réservoirs situés à plus de 6 ou 7 km sous terre sur une superficie couvrant de 10 à 15 % du territoire. Les températures des réservoirs avoisineraient les 150 °C, et la puissance installée pourrait être de 2 à 5 MW par site de production.

Rendement et coûts

Les coûts d'investissement d'une centrale géothermique du type SGS (système géothermique stimulé), y compris le forage et la stimulation hydraulique, s'élèveraient à au moins 10 000 $/kW. Et le coût de l'électricité produite varierait entre 22 ¢ et 32 ¢/kWh, voire davantage.

Une fois la technologie rendue à maturité, les coûts d'investissement seraient d'au moins 6 000 $/kW. Et le coût de l'électricité produite varierait entre 10 ¢ et 15 ¢/kWh, voire davantage.

Le rendement de conversion énergétique est de l'ordre de 10 à 15 %, selon la température du fluide géothermal et le cycle thermodynamique de conversion de chaleur en électricité (cycle de puissance) employé. Cependant, à moyen et à long terme, en utilisant de nouveaux fluides géothermaux et des cycles de puissance plus performants, il pourrait atteindre et même dépasser les 25 %.

Avantages et inconvénients

Développement durable

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Les énergies renouvelables : état des connaissances | Hydro-Québec

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C'est l'énergie cinétique du courant des mers, des marées, des rivières ou des fleuves, utilisée pour produire de l'électricité. L'hydrolienne permet de transformer l'énergie de l'eau -comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

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Qu'est-ce que l'énergie hydrolienne ?

C'est l'énergie cinétique du courant des mers, des marées, des rivières ou des fleuves, utilisée pour produire de l'électricité.

L'hydrolienne permet de transformer l'énergie de l'eau -comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

Il existe trois grands types d'hydroliennes :

l'hydrolienne à axe vertical,

l'hydrolienne à axe horizontal,

l'hydrolienne à aile oscillante.

Modèle d'hydrolienne à axe horizontal

Pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne, consulter la fiche technique intégrale [PDF 601 Ko]

État de la situation

À l'heure actuelle, les hydroliennes en mer font l'objet d'un développement important en raison de la qualité de la ressource (profondeur et vitesse du courant) - leur puissance nominale peut atteindre 1 MW et plus. Les hydroliennes en rivière et en fleuve (profondeur moindre) sont nécessairement de plus petit calibre - leur puissance nominale dépasse rarement 400 kW, même dans un courant extrême de 4,5 m/s.

Au Québec, la filière hydrolienne est rendue à l'étape de l'expérimentation ou de la précommercialisation. En septembre 2010, un premier prototype industriel a été raccordé au réseau d'Hydro-Québec. L'hydrolienne de RER Hydro était immergée dans le Saint-Laurent, à la hauteur du Vieux-Port de Montréal. D'une capacité prévue de 100 kW, elle a injecté de l'électricité dans le réseau d'Hydro-Québec de 2010 à 2013.

Potentiel hydrolien

En théorie, le potentiel hydrolien mondial du courant des marées et des océans, près des côtes, se situe à 7 800 TWh/an. C'est l'équivalent de quelque 40 % de la production d'électricité mondiale en 2013. Le potentiel hydrolien du courant des marées seulement représente de 10 à 15 % du total. Distribuée de façon inégale sur la Terre, la ressource dépend notamment de la morphologie sous-marine locale (bathymétrie), près des côtes.
Hydroliennes en rivière
Le potentiel du Canada est estimé à 15 000 MW. Celui du Québec, qui reçoit environ 35 % du ruissellement annuel de tout le territoire canadien, serait proportionnellement de 5 250 MW. Compte tenu de la faisabilité technique (10-15 %), il se situerait entre 525 MW et 788 MW.
Hydroliennes en mer

Selon le Centre d'hydraulique canadien du Conseil national de recherches Canada, le Canada possède 190 sites d'une capacité théorique supérieure à 1 MW. Son potentiel s'élève à 42 000 MW.

Le Québec aurait un potentiel théorique de 4 288 MW (38 TWh/an), dont seulement une partie (10-15 %) serait réalisable sur le plan technique. Il est à noter que la ressource se trouve à plus de 97 % près de la côte de la baie d'Ungava, une région très éloignée du réseau d'Hydro-Québec et des grands centres de consommation.

Rendement et coûts

Hydroliennes en rivière - Les bonnes conditions d'exploitation (profondeur > 6 m et vitesse du courant > 2 m/s) sont rarement réunies. En outre, bien que leur rendement de conversion énergétique soit de 30 à 40 %, leur taux de captage de l'énergie cinétique totale d'un cours d'eau n'atteint au plus que 15 %, car une importante quantité d'eau est déviée autour des hydroliennes. Une fois que la filière sera parvenue à maturité, le coût estimé de l'électricité produite par une hydrolienne en rivière serait supérieur à 15 ¢/kWh.

Hydroliennes en mer - Les rendements de conversion énergétique sont identiques à ceux des hydroliennes en rivière, mais les machines sont généralement beaucoup plus grosses et génèrent des puissances électriques qui se mesurent en mégawatts. La filière étant jeune, les coûts d'investissement sont élevés pour le moment et diffèrent selon les promoteurs. Une fois que la filière sera parvenue à maturité, le coût de production brut sera supérieur à 11 ¢/kWh et le coût d'installation variera entre 3 000 $ et 5 000 $/kW, selon une majorité de promoteurs. Les coûts estimés de l'hydrolienne en mer sont comparables à ceux de l'éolienne en mer. Un jour, la filière hydrolienne pourrait faire l'objet d'une légère baisse de coûts, bénéficiant des avancées technologiques de la filière éolienne dans le domaine du raccordement sous-marin.

Avantages et inconvénients

Production plus prévisible que celle de l'éolien.

Pas d'ouvrage de retenue et peu ou pas d'ouvrage de génie civil.

Présence discrète, voire invisible, en raison de l'immersion quasi totale des composants de l'hydrolienne.

Exploitation de la turbine en conditions hivernales possiblement problématique. Pour optimiser la production d'énergie sur une année, il faudrait tenir compte des variations locales des niveaux d'eau - un enjeu complexe.

Développement durable

Puisqu'il existe actuellement très peu d'hydroliennes en exploitation dans le monde, les enjeux de développement durable ne sont pas encore bien documentés. Voici les principaux impacts potentiels :

Modification du courant, effet de sillage et de masquage du bruit.

Modification de la dynamique sédimentaire pouvant affecter le régime estuarien touché.

Modification des substrats, du transport et des dépôts de sédiments - variable selon le type d'ancrage et de câble sous-marin.

Modification d'habitats, dont ceux des organismes benthiques.

Modification de la végétation pouvant affecter la faune aquatique.

Interférence avec la circulation et la migration de certaines espèces aquatiques, en raison notamment des champs électromagnétiques émanant des câbles électriques.

Risques de blessure et de mortalité des animaux en cas de contact avec des appareils en mouvement.

Nuisance sonore pendant la construction et l'exploitation.

Conflits possibles avec les activités de navigation, de pêche, de plaisance, etc.

Zéro émission de gaz à effet de serre et de contaminants atmosphériques lors de l'exploitation.

Faible empreinte environnementale durant le cycle de vie.

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne :

Types d'hydroliennes

Potentiel hydrolien du Canada

Scénarios envisagés

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie osmotique ?

C'est l'énergie tirée de la différence de salinité entre l'eau de mer et l'eau douce, utilisée pour produire de l'électricité.

Lorsqu'on sépare de l'eau douce et de l'eau salée avec une membrane semi-perméable, l'eau douce migre par osmose vers l'eau salée, ce qui augmente la pression du côté de l'eau salée. La pression osmotique couplée au débit de perméation (vitesse d'écoulement) fait tourner une turbine hydraulique.
Pour en savoir plus sur l'énergie osmotique, consulter la fiche technique intégrale [PDF 1,2 Mo]

Prototype de centrale osmotique de Statkraft, en Norvège, © Statkraft

État de la situation

La filière osmotique est rendue à l'étape du prototype et de la démonstration. Chef de file mondial dans le domaine de l'énergie osmotique, Statkraft a testé sur la période 2009-2013 un prototype de centrale osmotique dans le fjord d'Oslo, en Norvège.

Entre février 2012 et décembre 2013, Statkraft et Hydro-Québec ont réalisé en partenariat des travaux de R-D dans le domaine de l'énergie osmotique. Elles ont cherché surtout à développer des techniques de prétraitement de l'eau, à mesurer l'impact de la qualité de l'eau sur la performance des membranes et à évaluer les impacts du procédé sur le plan du développement durable.

Potentiel osmotique

Au Canada, les embouchures des grandes rivières offrent un potentiel de développement osmotique considérable à long terme.

Au Québec, des études (2011) de l'Institut de recherche d'Hydro-Québec ont situé à 1 860 MW le potentiel osmotique exploitable pour les 30 grandes rivières débouchant dans un milieu salé. Quatorze d'entre elles (1 060 MW) se jettent dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Le défi qui se pose aujourd'hui : produire de l'énergie osmotique à un coût compétitif à l'horizon 2020.

Rendement et coûts

Statkraft a prévu, une fois que la technologie serait rendue à maturité, que le coût de production brut s'établirait entre 7 ¢ et 14¢/kWh. Le coût net devrait tenir compte d'un rendement des centrales de 60 à 75 %.

Avantages et inconvénients

Production prévisible et continue.

Flexibilité pour de petites ou de grandes installations.

Concept évolutif ou modulaire (module de membrane ajouté au besoin), permettant d'augmenter la puissance installée.

Production d'énergie près des centres de consommation, limitant les besoins de transport d'électricité.

Potentiel intéressant de sites d'implantation.

Technologie proche et complémentaire de celle de la filière hydroélectrique. Les centrales osmotiques peuvent être implantées sur des rivières déjà aménagées.

Risque élevé d'encrassement et de dégradation graduelle des membranes semi-perméables, nécessitant un prétraitement poussé de l'eau douce et un remplacement périodique (5-7 ans) des membranes.

Développement durable

Les impacts environnementaux et sociaux de l'exploitation et de l'entretien d'une centrale osmotique sont pour le moment mal connus. Cependant, ils s'apparentent en partie à ceux d'une usine de traitement de l'eau (avec membrane), qui eux sont bien documentés :

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie osmotique :

Fonctionnement d'une centrale osmotique

Potentiel osmotique du Canada

Prototype de Statkraft

Recherches dans le monde

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie solaire photovoltaïque ?

C'est l'énergie récupérée et transformée directement en électricité à partir de la lumière du soleil au moyen de capteurs photovoltaïques.

La cellule photovoltaïque solaire - un dispositif utilisant l'effet photovoltaïque - permet de convertir directement le rayonnement solaire en énergie électrique. Un système photovoltaïque consiste en un ensemble de cellules montées sur un module qui sont reliés en série, en parallèle ou de façon combinée.

Les technologies photovoltaïques existantes ont atteint différents degrés de développement. Outre le photovoltaïque, plusieurs autres techniques sont utilisées pour produire de l'énergie solaire.
Pour en savoir plus sur l'énergie solaire, consulter la fiche technique intégrale [PDF 1,1 Mo]

État de la situation dans le monde

L'industrie photovoltaïque mondiale a progressé considérablement depuis une décennie. Sa capacité installée est passée de 1,8 GW à plus de 400 GW durant la période 2001-2017. Cela représente une augmentation annuelle moyenne de près de 38 %.

En 2017, sur une base similaire à celle de 2016, cette industrie a de nouveau battu plusieurs records et poursuivi son expansion mondiale, atteignant presque le seuil des 100 GW en nouvelles installations.

En 2017, les systèmes photovoltaïques affichaient une production de près de 500 TWh, soit environ 2,1 % de la demande totale en électricité à l'échelle planétaire.

Les systèmes photovoltaïques raccordés à un réseau électrique occupent environ 95 % du marché actuel et les systèmes hors réseau, environ 5 %.

Qu'en est-il au Québec ?

Bien que peu répandue, la filière solaire photovoltaïque décentralisée existe bel et bien au Québec. On compte actuellement plus de 500 autoproducteurs d'énergie solaire photovoltaïque.

Quant à la production centralisée à grande échelle, le plan d'action de la politique énergétique du gouvernement du Québec prévoit la mise en œuvre d'un projet de développement solaire. Hydro-Québec pourra ainsi proposer un portefeuille de projets diversifié en offrant la souplesse nécessaire pour répondre à l'évolution des besoins et du contexte énergétique.

Potentiel solaire photovoltaïque : une ressource intermittente

La ressource solaire est relativement prévisible quand on parle de production annuelle. Par contre, lorsqu'il s'agit de la production à une période donnée, elle dépend fortement de l'heure de la journée, des conditions climatiques, de la présence de nuages et de la saison.

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La production d'énergie solaire étant en soi intermittente, l'autoproducteur doit utiliser des dispositifs de stockage ou être relié au réseau d'Hydro-Québec - en bénéficiant de l'option de mesurage net - pour être alimenté en électricité de manière continue.

La ressource solaire est peu, voire pas du tout disponible en période de pointe hivernale au Québec, le matin et le soir. En conséquence, la production d'une centrale solaire à grande échelle, généralement maximale en été et à midi, est peu adaptée au profil de charge du Québec, particulièrement dans le nord.

L'insolation journalière varie selon la région du Canada. Dans le sud du Québec où se concentre la grande majorité de la population, le potentiel solaire est supérieur à celui de l'Allemagne et similaire à celui du Japon, pays qui figurent néanmoins parmi les chefs de file du marché mondial de l'énergie solaire photovoltaïque.

Rendement, facteurs d'utilisation et coûts

Au cours de la dernière décennie, les rendements moyens des modules commerciaux à base de silicium cristallin ont augmenté d'environ 12 % pour atteindre une plage variant entre 17 % et 17,5 %.

Toutes les technologies photovoltaïques commerciales sont plus efficaces lorsqu'il fait froid, et la puissance peut augmenter jusqu'à 30 % sous une même insolation entre les saisons d'été et d'hiver.

Le facteur d'utilisation annuel varie aussi d'une région à l'autre selon la quantité de rayonnement solaire : environ 15 % en moyenne au Canada et de 25 à 30 % dans les sites les plus intéressants aux États-Unis. La performance des systèmes solaires dépend du climat, mais principalement de la puissance du rayonnement solaire disponible au sol et de l'efficacité de conversion de la technologie photovoltaïque utilisée.

Le principal frein à l'essor de la filière solaire photovoltaïque demeure les coûts d'investissement. Au cours de la dernière décennie, une industrie a vu le jour par suite d'incitatifs généreux en faveur du développement, notamment de systèmes raccordés à un réseau électrique. Cependant, ces dernières années, on a constaté une importante baisse des coûts et la disparition progressive de ces incitatifs. En fait, en 2018, dans plusieurs régions du monde où la ressource solaire est abondante et l'électricité du réseau local, coûteuse, la production d'électricité d'origine photovoltaïque s'avère compétitive.

Cas particulier du Québec

En 2018 au Québec, les coûts d'investissement d'un petit système photovoltaïque décentralisé pour un particulier raccordé à un réseau sont encore largement supérieurs à ceux de l'électricité issue du réseau d'Hydro-Québec. Pourquoi ? En raison du très faible coût du kilowattheure.

Avantages et inconvénients

Avantages

Peu d'entretien, faible coût d'exploitation

Longue durée de vie (de 20 à 30 ans)

Disponibilité de la ressource solaire stable d'une année à l'autre

Grand potentiel de lieux d'installation (bâtiments, pare-soleil de stationnements, espaces ouverts, etc.)

Optimisation de la production avec l'utilisation d'un système de stockage d'énergie (ce qui se traduit par contre par une augmentation des coûts)

Peu de pièces en mouvement, voire aucune, ce qui limite le bruit, les inconvénients visuels et l'entretien

Concept évolutif ou modulaire (ajout de modules au besoin selon l'espace disponible), ce qui permet d'augmenter la puissance installée : dimensions variables

Inconvénients

Production nulle la nuit et variable le jour, parfois difficile à prévoir selon l'heure, les conditions climatiques et la saison

Système au sol exigeant un grand espace

Légère dégradation annuelle de la performance au fil du temps

Aspects environnementaux

Voici les principales caractéristiques environnementales des grandes installations photovoltaïques au sol :

Emprise importante mais inférieure aux autres sources d'énergie renouvelable ou traditionnelle

Impact visuel limité en fonction du site: nombre de modules, dimensions, couleur et brillance

Aucun impact sonore

Très faible utilisation d'eau à des fins de nettoyage (systèmes au sol)

Augmentation des risques de dégradation du sol dans les zones arides essentiellement

Impact sur les habitats naturels, fragmentation du territoire et perturbation de la faune

Peu d'impact direct sur la biodiversité dans le cas des centrales photovoltaïques intégrées dans les milieux bâtis

Conflits possibles avec d'autres activités : terres agricoles, routes et chemins d'accès, espaces boisés et bâtis (impact sur la valeur foncière)

Très faible utilisation d'éléments toxiques lors de la fabrication

Aucune émission de gaz à effet de serre et de contaminants atmosphériques en cours d'exploitation

Faible empreinte environnementale durant le cycle de vie

Qu'est-ce que l'énergie de la biomasse ?

C'est l'énergie tirée de la matière organique d'origine végétale ou animale, utilisée notamment pour produire de l'électricité.

Au Québec, la biomasse ayant un fort potentiel énergétique se répartit en trois catégories : forestière, agroalimentaire et urbaine. La biomasse forestière, la ressource la plus répandue, présente encore un bon potentiel de développement pour ce qui est des résidus de coupe.

Il existe divers procédés de valorisation énergétique de la biomasse, selon la catégorie de la ressource et l'usage recherché. Au Québec, la combustion de la biomasse solide est une pratique largement utilisée ; la biométhanisation et la gazéification seraient intéressantes à développer.

Entreposage de biomasse forestière

Pour en savoir plus sur l'énergie de la biomasse, consulter la fiche technique intégrale [PDF 639 Ko]

État de la situation

Selon le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, la part de la biomasse dans la production mondiale d'énergie primaire (n'ayant subi aucune transformation) en 2008 s'élève à 10,2 %. D'après l'Agence internationale de l'énergie, c'est la filière d'énergie renouvelable qui progressera le plus à l'horizon 2030. Elle pourrait même fournir 30 % de l'énergie consommée dans le monde d'ici 2050.

Au Canada, environ 4,4 % de l'énergie primaire consommée provient de la biomasse. Il s'agit néanmoins de la deuxième source d'énergie renouvelable, après l'énergie hydraulique.

Au Québec, la biomasse forestière est la catégorie de matière organique le plus souvent valorisée, en raison de la grande disponibilité de la ressource et de la maturité du procédé utilisé.

Potentiel de la biomasse

En 2009, la biomasse exploitée dans le monde représente une énergie primaire de 27,5 EJ/an (7 639 TWh/an). Elle sert surtout à produire de la chaleur, mais génère néanmoins 158 TWh/an d'électricité. Le Canada occupe le 7 e rang parmi les 20 pays dont la production d'énergie primaire et d'électricité à partir de la biomasse forestière est la plus élevée dans le monde.

En 2011, au Québec, le potentiel de la biomasse forestière, agroalimenaire et urbaine est estimé à 19,5 millions de tonnes de matière sèche. Cela représente une énergie thermique brute de 334 PJ/an (93 TWh/an). Au total, 42 % de cette énergie est déjà mise en valeur. La biomasse forestière est la catégorie la plus valorisée où seuls les résidus de coupe recèlent toujours un important potentiel à exploiter. Quant à la biomasse agroalimentaire et urbaine, elle ne fait pas encore l'objet d'une valorisation énergétique intensive, à l'exception des huiles de friture.

Rendement et coûts

Dans une centrale de cogénération (électricité et vapeur) à la biomasse forestière, de 30 à 35 % de l'énergie de la biomasse solide (cycle vapeur) peut être convertie en électricité. En utilisant à diverses fins la chaleur produite, le rendement total peut dépasser 80 %.

Sur la période 1999-2009 au Québec, les coûts d'investissement de la biomasse forestière sont beaucoup moins élevés et plus stables que ceux du mazout. Par ailleurs, le coût des équipements requis pour cette technologie est légèrement supérieur aux coûts des technologies comparables utilisant des énergies fossiles. La raison : la densité énergétique de la biomasse étant moindre que celle des combustibles fossiles, il faut, pour produire un même volume d'électricité, de plus grandes quantités de matière et donc des équipements plus imposants.

La valorisation de la biomasse agroalimentaire et urbaine serait intéressante notamment sur le plan des coûts d'enfouissement évités surtout qu'ils ont beaucoup augmenté ces dernières années.

Avantages et inconvénients

Développement durable

Voici les principaux enjeux associés à la production d'électricité à partir de la biomasse forestière :

Valorisation de déchets de bois industriels qui autrement seraient enfouis.

Perte de biodiversité et appauvrissement des sols, si une quantité insuffisante de résidus de coupe sont laissés sur place.

Émission de contaminants atmosphériques lors de la combustion et du transport de la biomasse (augmentation du transport routier pour les résidus de coupe).

Impacts reliés à l'entreposage de la biomasse : lixiviation de contaminants, nuisances visuelle et olfactive.

Production de résidus ultimes (par exemple, cendres de bois) parfois difficiles à valoriser, en raison de la présence de métaux.

Note : Il n'est pas question ici des enjeux associés à la production, à partir de la biomasse agroalimentaire et urbaine, de biocarburants destinés au secteur des transports.

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne :

Catégories de biomasse au Québec

Procédés de valorisation énergétique

Exploitation de la biomasse forestière

Potentiel de la biomasse du Québec

Comparaison des prix de la biomasse forestière et du mazout au Québec

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire, l'économie régionale et l'acceptabilité sociale

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie de la petite éolienne ?

C'est l'énergie cinétique du vent qui, au moyen d'un générateur de petit calibre (300 kW et moins), est transformée en électricité.

Il existe principalement deux types de petites éoliennes :

l'éolienne à axe horizontal,

l'éolienne à axe vertical.

Pour en savoir plus, consultez la fiche technique intégrale sur l'énergie de la petite éolienne [PDF 1,3 Mo]

État de la situation

Dans le monde, après un ralentissement en 2013, la filière éolienne a continué de se développer en 2014 avec 52 GW de nouvelle puissance installée, un sommet. Elle totalisait 370 GW à la fin de l'année.

La grande éolienne domine le marché - il s'agit d'éoliennes reliées à un réseau électrique et exploitées par des sociétés spécialisées. Les efforts de développement sont concentrés aujourd'hui dans la fabrication de machines de plus de 2 MW, conçues pour s'intégrer à des réseaux, et cette tendance va en s'amplifiant.

Quant à la petite éolienne (< 100 kW), beaucoup moins répandue, elle est détenue par de petits producteurs. Elle affichait en 2013 une puissance installée de 755 MW, avec 870 000 machines, en hausse de 12 % par rapport à 2012. La Chine détient plus de 41 % de ces installations, les États-Unis en possèdent 30 % et le Royaume-Uni en compte 15 %. En général, la puissance installée des petites éoliennes tend à augmenter, mais de peu, étant passée de 0,66 kW en 2010 à 0,85 kW en 2013.

Soutenue par des stratégies gouvernementales, l'industrie de la grande éolienne a connu un essor important au Québec depuis dix ans. Pour sa part, la petite éolienne est quasi absente.

Potentiel éolien

La ressource éolienne est très disponible et largement distribuée dans le monde, et plusieurs études ont démontré qu'elle pourrait fournir plusieurs fois la demande mondiale. Toutefois, des contraintes de toutes sortes en limitent les possibilités de développement, et les prévisions de marché demeurent les meilleurs indicateurs du potentiel réel d'implantation.

En 2013, l'Agence internationale de l'énergie prévoyait que la puissance installée de la filière éolienne s'élèverait à 611 GW en 2020 et à 1 684 GW en 2050. Les prévisions ont déjà été dépassées pour l'année 2014. Élargissant le spectre, le Global Wind Energy Council annonce une puissance installée de 801 GW en 2020 et de 4 042 GW en 2050. Pour ce qui est de la petite éolienne, la World Wind Energy Association pense que la puissance installée sera d'environ 2 GW en 2020, signifiant ainsi que la part de marché de cette filière demeurera minime.

Au Québec, le régime des vents est favorable, ce qui en fait l'une des régions les plus avantagées d'Amérique du Nord. Malgré l'intérêt qu'elle suscite, la petite éolienne reste peu exploitée en raison des conditions de marché peu propices.

Rendement et coûts

En théorie, les éoliennes peuvent transformer en électricité au plus 59 % de l'énergie cinétique du vent. En pratique, leur performance moyenne est moindre. À cet égard, la petite éolienne, désavantagée par rapport à la grande éolienne, ne fait jamais l'objet d'innovations technologiques importantes, ni d'investissements pour son développement. Le facteur d'utilisation annuel se situe en moyenne entre 15 et 25 %.

Le coût de production de la petite éolienne est difficile à établir, parce que le prix des équipements varie beaucoup. En outre, il dépend d'une variable importante : la qualité des vents au site de l'installation. Par ailleurs, les petites éoliennes ne sont pas toujours certifiées en raison de la capacité financière limitée de plusieurs des fabricants. Ainsi, sans base de comparaison, il est donc impossible au moment de l'achat de faire un choix technologique éclairé et d'obtenir l'assurance de la performance recherchée. Dans l'état actuel des choses, il est bien difficile de connaître le coût de l'électricité ainsi produite (¢/ kWh). Aujourd'hui, rien ne laisse croire que la petite éolienne raccordée au réseau électrique pourrait à court terme devenir économiquement viable au Québec, compte tenu des conditions de marché existantes. Il reste que, hors réseau, elle se prête avantageusement à une foule d'usages.

Avantages et inconvénients

Coûts souvent avantageux en milieu isolé, loin du réseau électrique.

En milieu isolé, utilisation avec d'autres moyens de production, comme une génératrice diesel.

Indépendance énergétique - autoproduction à des fins résidentielles, institutionnelles et agricoles ou pour de petites communautés et de petites entreprises.

Production variable et souvent faible ou nulle, surtout avec une seule éolienne installée, et difficile à prévoir avec des moyens limités.

Développement durable

Qu'est-ce que l'énergie géothermique ?

C'est l'énergie récupérée à partir de la chaleur des couches profondes de la terre, utilisée pour produire de l'électricité.

La géothermie permet de transformer l'énergie calorifique des formations rocheuses - comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

Il existe quatre grands types de centrales géothermiques :

centrale géothermique à vapeur sèche

centrale géothermique à vapeur humide

centrale géothermique hydrothermale

centrale de géothermie profonde stimulée SGS

Pour en savoir plus sur l'énergie géothermique, consulter la fiche technique intégrale [PDF 870 Ko]

État de la situation

Aujourd'hui, plus de 50 pays (États-Unis, Islande, Mexique, etc.) utilisent l'énergie géothermique profonde sous forme de vapeur ou d'eau surchauffée pour produire de l'électricité. En 2015, la puissance installée mondiale était de 12,6 GW avec une production d'énergie de 73,5 TWh.

La filière de la géothermie profonde est en développement partout sur la planète. En 2020, la puissance installée mondiale devrait atteindre 21,4 GW (investissements publics et privés). Il existe dans le monde différents types de technologies, mais il reste à relever plusieurs défis techniques.

Au Canada, le bassin sédimentaire de l'Ouest canadien fait l'objet d'une attention particulière pour son potentiel d'énergie géothermique. En Colombie-Britannique (Meager Creek), dans les Territoires du Nord-Ouest (Fort Liard) et en Saskatchewan (Estevan, projet DEEP), les projets de géothermie hydrothermale - l'exploitation de la chaleur de l'eau chaude présente naturellement dans le sous-sol - sont rendus à l'étape de l'étude technoéconomique. En Alberta, une analyse du potentiel de géother-mie profonde a été menée. En 2016, le pays ne possédait encore aucune centrale géothermique.

Dans l'est du Canada, les progrès technologiques des dernières années en matière de forage pour accéder aux fluides géothermaux, de création et de gestion de réservoirs géothermiques à plusieurs kilomètres sous terre, etc. laissent présager une exploitation à moyen ou à long terme de l'énergie thermique à de très grandes profondeurs.

Au Québec, le potentiel de la géothermie profonde à partir de la roche chaude a été évalué. Toutefois, aucun projet de prospection, de démonstration ou d'exploitation industrielle n'est prévu à moyen ou à long terme.

Potentiel de la géothermie profonde

Les États-Unis sont les premiers du monde pour la production d'électricité à partir de la vapeur géothermique. En 2015, leur puissance installée était de 3,45 GW et leur production d'énergie, de 16,6 TWh. En 2020, leur puissance installée pourrait s'élever à 5,6 GW.

Dans l'est des États-Unis, le potentiel de production d'énergie électrique à partir de roches chaudes profondes est estimé à 500 GW, soit l'équivalent du total de la puissance installée actuelle du pays.

Au Québec, l'environnement géologique est constitué de formations rocheuses pouvant atteindre plusieurs milliers de mètres de profondeur. Dans le sud-est du Québec, des centrales géothermiques pourraient être alimentées par des réservoirs situés à plus de 6 ou 7 km sous terre sur une superficie couvrant de 10 à 15 % du territoire. Les températures des réservoirs avoisineraient les 150 °C, et la puissance installée pourrait être de 2 à 5 MW par site de production.

Rendement et coûts

Les coûts d'investissement d'une centrale géothermique du type SGS (système géothermique stimulé), y compris le forage et la stimulation hydraulique, s'élèveraient à au moins 10 000 $/kW. Et le coût de l'électricité produite varierait entre 22 ¢ et 32 ¢/kWh, voire davantage.

Une fois la technologie rendue à maturité, les coûts d'investissement seraient d'au moins 6 000 $/kW. Et le coût de l'électricité produite varierait entre 10 ¢ et 15 ¢/kWh, voire davantage.

Le rendement de conversion énergétique est de l'ordre de 10 à 15 %, selon la température du fluide géothermal et le cycle thermodynamique de conversion de chaleur en électricité (cycle de puissance) employé. Cependant, à moyen et à long terme, en utilisant de nouveaux fluides géothermaux et des cycles de puissance plus performants, il pourrait atteindre et même dépasser les 25 %.

Avantages et inconvénients

Développement durable

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Les énergies renouvelables : état des connaissances | Hydro-Québec

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C'est l'énergie cinétique du courant des mers, des marées, des rivières ou des fleuves, utilisée pour produire de l'électricité. L'hydrolienne permet de transformer l'énergie de l'eau -comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

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Qu'est-ce que l'énergie hydrolienne ?

C'est l'énergie cinétique du courant des mers, des marées, des rivières ou des fleuves, utilisée pour produire de l'électricité.

L'hydrolienne permet de transformer l'énergie de l'eau -comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

Il existe trois grands types d'hydroliennes :

l'hydrolienne à axe vertical,

l'hydrolienne à axe horizontal,

l'hydrolienne à aile oscillante.

Modèle d'hydrolienne à axe horizontal

Pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne, consulter la fiche technique intégrale [PDF 601 Ko]

État de la situation

À l'heure actuelle, les hydroliennes en mer font l'objet d'un développement important en raison de la qualité de la ressource (profondeur et vitesse du courant) - leur puissance nominale peut atteindre 1 MW et plus. Les hydroliennes en rivière et en fleuve (profondeur moindre) sont nécessairement de plus petit calibre - leur puissance nominale dépasse rarement 400 kW, même dans un courant extrême de 4,5 m/s.

Au Québec, la filière hydrolienne est rendue à l'étape de l'expérimentation ou de la précommercialisation. En septembre 2010, un premier prototype industriel a été raccordé au réseau d'Hydro-Québec. L'hydrolienne de RER Hydro était immergée dans le Saint-Laurent, à la hauteur du Vieux-Port de Montréal. D'une capacité prévue de 100 kW, elle a injecté de l'électricité dans le réseau d'Hydro-Québec de 2010 à 2013.

Potentiel hydrolien

En théorie, le potentiel hydrolien mondial du courant des marées et des océans, près des côtes, se situe à 7 800 TWh/an. C'est l'équivalent de quelque 40 % de la production d'électricité mondiale en 2013. Le potentiel hydrolien du courant des marées seulement représente de 10 à 15 % du total. Distribuée de façon inégale sur la Terre, la ressource dépend notamment de la morphologie sous-marine locale (bathymétrie), près des côtes.
Hydroliennes en rivière
Le potentiel du Canada est estimé à 15 000 MW. Celui du Québec, qui reçoit environ 35 % du ruissellement annuel de tout le territoire canadien, serait proportionnellement de 5 250 MW. Compte tenu de la faisabilité technique (10-15 %), il se situerait entre 525 MW et 788 MW.
Hydroliennes en mer

Selon le Centre d'hydraulique canadien du Conseil national de recherches Canada, le Canada possède 190 sites d'une capacité théorique supérieure à 1 MW. Son potentiel s'élève à 42 000 MW.

Le Québec aurait un potentiel théorique de 4 288 MW (38 TWh/an), dont seulement une partie (10-15 %) serait réalisable sur le plan technique. Il est à noter que la ressource se trouve à plus de 97 % près de la côte de la baie d'Ungava, une région très éloignée du réseau d'Hydro-Québec et des grands centres de consommation.

Rendement et coûts

Hydroliennes en rivière - Les bonnes conditions d'exploitation (profondeur > 6 m et vitesse du courant > 2 m/s) sont rarement réunies. En outre, bien que leur rendement de conversion énergétique soit de 30 à 40 %, leur taux de captage de l'énergie cinétique totale d'un cours d'eau n'atteint au plus que 15 %, car une importante quantité d'eau est déviée autour des hydroliennes. Une fois que la filière sera parvenue à maturité, le coût estimé de l'électricité produite par une hydrolienne en rivière serait supérieur à 15 ¢/kWh.

Hydroliennes en mer - Les rendements de conversion énergétique sont identiques à ceux des hydroliennes en rivière, mais les machines sont généralement beaucoup plus grosses et génèrent des puissances électriques qui se mesurent en mégawatts. La filière étant jeune, les coûts d'investissement sont élevés pour le moment et diffèrent selon les promoteurs. Une fois que la filière sera parvenue à maturité, le coût de production brut sera supérieur à 11 ¢/kWh et le coût d'installation variera entre 3 000 $ et 5 000 $/kW, selon une majorité de promoteurs. Les coûts estimés de l'hydrolienne en mer sont comparables à ceux de l'éolienne en mer. Un jour, la filière hydrolienne pourrait faire l'objet d'une légère baisse de coûts, bénéficiant des avancées technologiques de la filière éolienne dans le domaine du raccordement sous-marin.

Avantages et inconvénients

Production plus prévisible que celle de l'éolien.

Pas d'ouvrage de retenue et peu ou pas d'ouvrage de génie civil.

Présence discrète, voire invisible, en raison de l'immersion quasi totale des composants de l'hydrolienne.

Exploitation de la turbine en conditions hivernales possiblement problématique. Pour optimiser la production d'énergie sur une année, il faudrait tenir compte des variations locales des niveaux d'eau - un enjeu complexe.

Développement durable

Puisqu'il existe actuellement très peu d'hydroliennes en exploitation dans le monde, les enjeux de développement durable ne sont pas encore bien documentés. Voici les principaux impacts potentiels :

Modification du courant, effet de sillage et de masquage du bruit.

Modification de la dynamique sédimentaire pouvant affecter le régime estuarien touché.

Modification des substrats, du transport et des dépôts de sédiments - variable selon le type d'ancrage et de câble sous-marin.

Modification d'habitats, dont ceux des organismes benthiques.

Modification de la végétation pouvant affecter la faune aquatique.

Interférence avec la circulation et la migration de certaines espèces aquatiques, en raison notamment des champs électromagnétiques émanant des câbles électriques.

Risques de blessure et de mortalité des animaux en cas de contact avec des appareils en mouvement.

Nuisance sonore pendant la construction et l'exploitation.

Conflits possibles avec les activités de navigation, de pêche, de plaisance, etc.

Zéro émission de gaz à effet de serre et de contaminants atmosphériques lors de l'exploitation.

Faible empreinte environnementale durant le cycle de vie.

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne :

Types d'hydroliennes

Potentiel hydrolien du Canada

Scénarios envisagés

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie osmotique ?

C'est l'énergie tirée de la différence de salinité entre l'eau de mer et l'eau douce, utilisée pour produire de l'électricité.

Lorsqu'on sépare de l'eau douce et de l'eau salée avec une membrane semi-perméable, l'eau douce migre par osmose vers l'eau salée, ce qui augmente la pression du côté de l'eau salée. La pression osmotique couplée au débit de perméation (vitesse d'écoulement) fait tourner une turbine hydraulique.
Pour en savoir plus sur l'énergie osmotique, consulter la fiche technique intégrale [PDF 1,2 Mo]

Prototype de centrale osmotique de Statkraft, en Norvège, © Statkraft

État de la situation

La filière osmotique est rendue à l'étape du prototype et de la démonstration. Chef de file mondial dans le domaine de l'énergie osmotique, Statkraft a testé sur la période 2009-2013 un prototype de centrale osmotique dans le fjord d'Oslo, en Norvège.

Entre février 2012 et décembre 2013, Statkraft et Hydro-Québec ont réalisé en partenariat des travaux de R-D dans le domaine de l'énergie osmotique. Elles ont cherché surtout à développer des techniques de prétraitement de l'eau, à mesurer l'impact de la qualité de l'eau sur la performance des membranes et à évaluer les impacts du procédé sur le plan du développement durable.

Potentiel osmotique

Au Canada, les embouchures des grandes rivières offrent un potentiel de développement osmotique considérable à long terme.

Au Québec, des études (2011) de l'Institut de recherche d'Hydro-Québec ont situé à 1 860 MW le potentiel osmotique exploitable pour les 30 grandes rivières débouchant dans un milieu salé. Quatorze d'entre elles (1 060 MW) se jettent dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Le défi qui se pose aujourd'hui : produire de l'énergie osmotique à un coût compétitif à l'horizon 2020.

Rendement et coûts

Statkraft a prévu, une fois que la technologie serait rendue à maturité, que le coût de production brut s'établirait entre 7 ¢ et 14¢/kWh. Le coût net devrait tenir compte d'un rendement des centrales de 60 à 75 %.

Avantages et inconvénients

Production prévisible et continue.

Flexibilité pour de petites ou de grandes installations.

Concept évolutif ou modulaire (module de membrane ajouté au besoin), permettant d'augmenter la puissance installée.

Production d'énergie près des centres de consommation, limitant les besoins de transport d'électricité.

Potentiel intéressant de sites d'implantation.

Technologie proche et complémentaire de celle de la filière hydroélectrique. Les centrales osmotiques peuvent être implantées sur des rivières déjà aménagées.

Risque élevé d'encrassement et de dégradation graduelle des membranes semi-perméables, nécessitant un prétraitement poussé de l'eau douce et un remplacement périodique (5-7 ans) des membranes.

Développement durable

Les impacts environnementaux et sociaux de l'exploitation et de l'entretien d'une centrale osmotique sont pour le moment mal connus. Cependant, ils s'apparentent en partie à ceux d'une usine de traitement de l'eau (avec membrane), qui eux sont bien documentés :

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie osmotique :

Fonctionnement d'une centrale osmotique

Potentiel osmotique du Canada

Prototype de Statkraft

Recherches dans le monde

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie solaire photovoltaïque ?

C'est l'énergie récupérée et transformée directement en électricité à partir de la lumière du soleil au moyen de capteurs photovoltaïques.

La cellule photovoltaïque solaire - un dispositif utilisant l'effet photovoltaïque - permet de convertir directement le rayonnement solaire en énergie électrique. Un système photovoltaïque consiste en un ensemble de cellules montées sur un module qui sont reliés en série, en parallèle ou de façon combinée.

Les technologies photovoltaïques existantes ont atteint différents degrés de développement. Outre le photovoltaïque, plusieurs autres techniques sont utilisées pour produire de l'énergie solaire.
Pour en savoir plus sur l'énergie solaire, consulter la fiche technique intégrale [PDF 1,1 Mo]

État de la situation dans le monde

L'industrie photovoltaïque mondiale a progressé considérablement depuis une décennie. Sa capacité installée est passée de 1,8 GW à plus de 400 GW durant la période 2001-2017. Cela représente une augmentation annuelle moyenne de près de 38 %.

En 2017, sur une base similaire à celle de 2016, cette industrie a de nouveau battu plusieurs records et poursuivi son expansion mondiale, atteignant presque le seuil des 100 GW en nouvelles installations.

En 2017, les systèmes photovoltaïques affichaient une production de près de 500 TWh, soit environ 2,1 % de la demande totale en électricité à l'échelle planétaire.

Les systèmes photovoltaïques raccordés à un réseau électrique occupent environ 95 % du marché actuel et les systèmes hors réseau, environ 5 %.

Qu'en est-il au Québec ?

Bien que peu répandue, la filière solaire photovoltaïque décentralisée existe bel et bien au Québec. On compte actuellement plus de 500 autoproducteurs d'énergie solaire photovoltaïque.

Quant à la production centralisée à grande échelle, le plan d'action de la politique énergétique du gouvernement du Québec prévoit la mise en œuvre d'un projet de développement solaire. Hydro-Québec pourra ainsi proposer un portefeuille de projets diversifié en offrant la souplesse nécessaire pour répondre à l'évolution des besoins et du contexte énergétique.

Potentiel solaire photovoltaïque : une ressource intermittente

La ressource solaire est relativement prévisible quand on parle de production annuelle. Par contre, lorsqu'il s'agit de la production à une période donnée, elle dépend fortement de l'heure de la journée, des conditions climatiques, de la présence de nuages et de la saison.

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La production d'énergie solaire étant en soi intermittente, l'autoproducteur doit utiliser des dispositifs de stockage ou être relié au réseau d'Hydro-Québec - en bénéficiant de l'option de mesurage net - pour être alimenté en électricité de manière continue.

La ressource solaire est peu, voire pas du tout disponible en période de pointe hivernale au Québec, le matin et le soir. En conséquence, la production d'une centrale solaire à grande échelle, généralement maximale en été et à midi, est peu adaptée au profil de charge du Québec, particulièrement dans le nord.

L'insolation journalière varie selon la région du Canada. Dans le sud du Québec où se concentre la grande majorité de la population, le potentiel solaire est supérieur à celui de l'Allemagne et similaire à celui du Japon, pays qui figurent néanmoins parmi les chefs de file du marché mondial de l'énergie solaire photovoltaïque.

Rendement, facteurs d'utilisation et coûts

Au cours de la dernière décennie, les rendements moyens des modules commerciaux à base de silicium cristallin ont augmenté d'environ 12 % pour atteindre une plage variant entre 17 % et 17,5 %.

Toutes les technologies photovoltaïques commerciales sont plus efficaces lorsqu'il fait froid, et la puissance peut augmenter jusqu'à 30 % sous une même insolation entre les saisons d'été et d'hiver.

Le facteur d'utilisation annuel varie aussi d'une région à l'autre selon la quantité de rayonnement solaire : environ 15 % en moyenne au Canada et de 25 à 30 % dans les sites les plus intéressants aux États-Unis. La performance des systèmes solaires dépend du climat, mais principalement de la puissance du rayonnement solaire disponible au sol et de l'efficacité de conversion de la technologie photovoltaïque utilisée.

Le principal frein à l'essor de la filière solaire photovoltaïque demeure les coûts d'investissement. Au cours de la dernière décennie, une industrie a vu le jour par suite d'incitatifs généreux en faveur du développement, notamment de systèmes raccordés à un réseau électrique. Cependant, ces dernières années, on a constaté une importante baisse des coûts et la disparition progressive de ces incitatifs. En fait, en 2018, dans plusieurs régions du monde où la ressource solaire est abondante et l'électricité du réseau local, coûteuse, la production d'électricité d'origine photovoltaïque s'avère compétitive.

Cas particulier du Québec

En 2018 au Québec, les coûts d'investissement d'un petit système photovoltaïque décentralisé pour un particulier raccordé à un réseau sont encore largement supérieurs à ceux de l'électricité issue du réseau d'Hydro-Québec. Pourquoi ? En raison du très faible coût du kilowattheure.

Avantages et inconvénients

Avantages

Peu d'entretien, faible coût d'exploitation

Longue durée de vie (de 20 à 30 ans)

Disponibilité de la ressource solaire stable d'une année à l'autre

Grand potentiel de lieux d'installation (bâtiments, pare-soleil de stationnements, espaces ouverts, etc.)

Optimisation de la production avec l'utilisation d'un système de stockage d'énergie (ce qui se traduit par contre par une augmentation des coûts)

Peu de pièces en mouvement, voire aucune, ce qui limite le bruit, les inconvénients visuels et l'entretien

Concept évolutif ou modulaire (ajout de modules au besoin selon l'espace disponible), ce qui permet d'augmenter la puissance installée : dimensions variables

Inconvénients

Production nulle la nuit et variable le jour, parfois difficile à prévoir selon l'heure, les conditions climatiques et la saison

Système au sol exigeant un grand espace

Légère dégradation annuelle de la performance au fil du temps

Aspects environnementaux

Voici les principales caractéristiques environnementales des grandes installations photovoltaïques au sol :

Emprise importante mais inférieure aux autres sources d'énergie renouvelable ou traditionnelle

Impact visuel limité en fonction du site: nombre de modules, dimensions, couleur et brillance

Aucun impact sonore

Très faible utilisation d'eau à des fins de nettoyage (systèmes au sol)

Augmentation des risques de dégradation du sol dans les zones arides essentiellement

Impact sur les habitats naturels, fragmentation du territoire et perturbation de la faune

Peu d'impact direct sur la biodiversité dans le cas des centrales photovoltaïques intégrées dans les milieux bâtis

Conflits possibles avec d'autres activités : terres agricoles, routes et chemins d'accès, espaces boisés et bâtis (impact sur la valeur foncière)

Très faible utilisation d'éléments toxiques lors de la fabrication

Aucune émission de gaz à effet de serre et de contaminants atmosphériques en cours d'exploitation

Faible empreinte environnementale durant le cycle de vie

Qu'est-ce que l'énergie de la biomasse ?

C'est l'énergie tirée de la matière organique d'origine végétale ou animale, utilisée notamment pour produire de l'électricité.

Au Québec, la biomasse ayant un fort potentiel énergétique se répartit en trois catégories : forestière, agroalimentaire et urbaine. La biomasse forestière, la ressource la plus répandue, présente encore un bon potentiel de développement pour ce qui est des résidus de coupe.

Il existe divers procédés de valorisation énergétique de la biomasse, selon la catégorie de la ressource et l'usage recherché. Au Québec, la combustion de la biomasse solide est une pratique largement utilisée ; la biométhanisation et la gazéification seraient intéressantes à développer.

Entreposage de biomasse forestière

Pour en savoir plus sur l'énergie de la biomasse, consulter la fiche technique intégrale [PDF 639 Ko]

État de la situation

Selon le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, la part de la biomasse dans la production mondiale d'énergie primaire (n'ayant subi aucune transformation) en 2008 s'élève à 10,2 %. D'après l'Agence internationale de l'énergie, c'est la filière d'énergie renouvelable qui progressera le plus à l'horizon 2030. Elle pourrait même fournir 30 % de l'énergie consommée dans le monde d'ici 2050.

Au Canada, environ 4,4 % de l'énergie primaire consommée provient de la biomasse. Il s'agit néanmoins de la deuxième source d'énergie renouvelable, après l'énergie hydraulique.

Au Québec, la biomasse forestière est la catégorie de matière organique le plus souvent valorisée, en raison de la grande disponibilité de la ressource et de la maturité du procédé utilisé.

Potentiel de la biomasse

En 2009, la biomasse exploitée dans le monde représente une énergie primaire de 27,5 EJ/an (7 639 TWh/an). Elle sert surtout à produire de la chaleur, mais génère néanmoins 158 TWh/an d'électricité. Le Canada occupe le 7 e rang parmi les 20 pays dont la production d'énergie primaire et d'électricité à partir de la biomasse forestière est la plus élevée dans le monde.

En 2011, au Québec, le potentiel de la biomasse forestière, agroalimenaire et urbaine est estimé à 19,5 millions de tonnes de matière sèche. Cela représente une énergie thermique brute de 334 PJ/an (93 TWh/an). Au total, 42 % de cette énergie est déjà mise en valeur. La biomasse forestière est la catégorie la plus valorisée où seuls les résidus de coupe recèlent toujours un important potentiel à exploiter. Quant à la biomasse agroalimentaire et urbaine, elle ne fait pas encore l'objet d'une valorisation énergétique intensive, à l'exception des huiles de friture.

Rendement et coûts

Dans une centrale de cogénération (électricité et vapeur) à la biomasse forestière, de 30 à 35 % de l'énergie de la biomasse solide (cycle vapeur) peut être convertie en électricité. En utilisant à diverses fins la chaleur produite, le rendement total peut dépasser 80 %.

Sur la période 1999-2009 au Québec, les coûts d'investissement de la biomasse forestière sont beaucoup moins élevés et plus stables que ceux du mazout. Par ailleurs, le coût des équipements requis pour cette technologie est légèrement supérieur aux coûts des technologies comparables utilisant des énergies fossiles. La raison : la densité énergétique de la biomasse étant moindre que celle des combustibles fossiles, il faut, pour produire un même volume d'électricité, de plus grandes quantités de matière et donc des équipements plus imposants.

La valorisation de la biomasse agroalimentaire et urbaine serait intéressante notamment sur le plan des coûts d'enfouissement évités surtout qu'ils ont beaucoup augmenté ces dernières années.

Avantages et inconvénients

Développement durable

Voici les principaux enjeux associés à la production d'électricité à partir de la biomasse forestière :

Valorisation de déchets de bois industriels qui autrement seraient enfouis.

Perte de biodiversité et appauvrissement des sols, si une quantité insuffisante de résidus de coupe sont laissés sur place.

Émission de contaminants atmosphériques lors de la combustion et du transport de la biomasse (augmentation du transport routier pour les résidus de coupe).

Impacts reliés à l'entreposage de la biomasse : lixiviation de contaminants, nuisances visuelle et olfactive.

Production de résidus ultimes (par exemple, cendres de bois) parfois difficiles à valoriser, en raison de la présence de métaux.

Note : Il n'est pas question ici des enjeux associés à la production, à partir de la biomasse agroalimentaire et urbaine, de biocarburants destinés au secteur des transports.

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l'énergie hydrolienne :

Catégories de biomasse au Québec

Procédés de valorisation énergétique

Exploitation de la biomasse forestière

Potentiel de la biomasse du Québec

Comparaison des prix de la biomasse forestière et du mazout au Québec

Changements climatiques et la qualité de l'air

Analyse du cycle de vie

Écosystèmes et biodiversité

Santé et qualité de vie

Aménagement du territoire, l'économie régionale et l'acceptabilité sociale

Économie régionale

Acceptabilité sociale

Qu'est-ce que l'énergie de la petite éolienne ?

C'est l'énergie cinétique du vent qui, au moyen d'un générateur de petit calibre (300 kW et moins), est transformée en électricité.

Il existe principalement deux types de petites éoliennes :

l'éolienne à axe horizontal,

l'éolienne à axe vertical.

Pour en savoir plus, consultez la fiche technique intégrale sur l'énergie de la petite éolienne [PDF 1,3 Mo]

État de la situation

Dans le monde, après un ralentissement en 2013, la filière éolienne a continué de se développer en 2014 avec 52 GW de nouvelle puissance installée, un sommet. Elle totalisait 370 GW à la fin de l'année.

La grande éolienne domine le marché - il s'agit d'éoliennes reliées à un réseau électrique et exploitées par des sociétés spécialisées. Les efforts de développement sont concentrés aujourd'hui dans la fabrication de machines de plus de 2 MW, conçues pour s'intégrer à des réseaux, et cette tendance va en s'amplifiant.

Quant à la petite éolienne (< 100 kW), beaucoup moins répandue, elle est détenue par de petits producteurs. Elle affichait en 2013 une puissance installée de 755 MW, avec 870 000 machines, en hausse de 12 % par rapport à 2012. La Chine détient plus de 41 % de ces installations, les États-Unis en possèdent 30 % et le Royaume-Uni en compte 15 %. En général, la puissance installée des petites éoliennes tend à augmenter, mais de peu, étant passée de 0,66 kW en 2010 à 0,85 kW en 2013.

Soutenue par des stratégies gouvernementales, l'industrie de la grande éolienne a connu un essor important au Québec depuis dix ans. Pour sa part, la petite éolienne est quasi absente.

Potentiel éolien

La ressource éolienne est très disponible et largement distribuée dans le monde, et plusieurs études ont démontré qu'elle pourrait fournir plusieurs fois la demande mondiale. Toutefois, des contraintes de toutes sortes en limitent les possibilités de développement, et les prévisions de marché demeurent les meilleurs indicateurs du potentiel réel d'implantation.

En 2013, l'Agence internationale de l'énergie prévoyait que la puissance installée de la filière éolienne s'élèverait à 611 GW en 2020 et à 1 684 GW en 2050. Les prévisions ont déjà été dépassées pour l'année 2014. Élargissant le spectre, le Global Wind Energy Council annonce une puissance installée de 801 GW en 2020 et de 4 042 GW en 2050. Pour ce qui est de la petite éolienne, la World Wind Energy Association pense que la puissance installée sera d'environ 2 GW en 2020, signifiant ainsi que la part de marché de cette filière demeurera minime.

Au Québec, le régime des vents est favorable, ce qui en fait l'une des régions les plus avantagées d'Amérique du Nord. Malgré l'intérêt qu'elle suscite, la petite éolienne reste peu exploitée en raison des conditions de marché peu propices.

Rendement et coûts

En théorie, les éoliennes peuvent transformer en électricité au plus 59 % de l'énergie cinétique du vent. En pratique, leur performance moyenne est moindre. À cet égard, la petite éolienne, désavantagée par rapport à la grande éolienne, ne fait jamais l'objet d'innovations technologiques importantes, ni d'investissements pour son développement. Le facteur d'utilisation annuel se situe en moyenne entre 15 et 25 %.

Le coût de production de la petite éolienne est difficile à établir, parce que le prix des équipements varie beaucoup. En outre, il dépend d'une variable importante : la qualité des vents au site de l'installation. Par ailleurs, les petites éoliennes ne sont pas toujours certifiées en raison de la capacité financière limitée de plusieurs des fabricants. Ainsi, sans base de comparaison, il est donc impossible au moment de l'achat de faire un choix technologique éclairé et d'obtenir l'assurance de la performance recherchée. Dans l'état actuel des choses, il est bien difficile de connaître le coût de l'électricité ainsi produite (¢/ kWh). Aujourd'hui, rien ne laisse croire que la petite éolienne raccordée au réseau électrique pourrait à court terme devenir économiquement viable au Québec, compte tenu des conditions de marché existantes. Il reste que, hors réseau, elle se prête avantageusement à une foule d'usages.

Avantages et inconvénients

Coûts souvent avantageux en milieu isolé, loin du réseau électrique.

En milieu isolé, utilisation avec d'autres moyens de production, comme une génératrice diesel.

Indépendance énergétique - autoproduction à des fins résidentielles, institutionnelles et agricoles ou pour de petites communautés et de petites entreprises.

Production variable et souvent faible ou nulle, surtout avec une seule éolienne installée, et difficile à prévoir avec des moyens limités.

Développement durable

Qu'est-ce que l'énergie géothermique ?

C'est l'énergie récupérée à partir de la chaleur des couches profondes de la terre, utilisée pour produire de l'électricité.

La géothermie permet de transformer l'énergie calorifique des formations rocheuses - comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

Il existe quatre grands types de centrales géothermiques :

centrale géothermique à vapeur sèche

centrale géothermique à vapeur humide

centrale géothermique hydrothermale

centrale de géothermie profonde stimulée SGS

Pour en savoir plus sur l'énergie géothermique, consulter la fiche technique intégrale [PDF 870 Ko]

État de la situation

Aujourd'hui, plus de 50 pays (États-Unis, Islande, Mexique, etc.) utilisent l'énergie géothermique profonde sous forme de vapeur ou d'eau surchauffée pour produire de l'électricité. En 2015, la puissance installée mondiale était de 12,6 GW avec une production d'énergie de 73,5 TWh.

La filière de la géothermie profonde est en développement partout sur la planète. En 2020, la puissance installée mondiale devrait atteindre 21,4 GW (investissements publics et privés). Il existe dans le monde différents types de technologies, mais il reste à relever plusieurs défis techniques.

Au Canada, le bassin sédimentaire de l'Ouest canadien fait l'objet d'une attention particulière pour son potentiel d'énergie géothermique. En Colombie-Britannique (Meager Creek), dans les Territoires du Nord-Ouest (Fort Liard) et en Saskatchewan (Estevan, projet DEEP), les projets de géothermie hydrothermale - l'exploitation de la chaleur de l'eau chaude présente naturellement dans le sous-sol - sont rendus à l'étape de l'étude technoéconomique. En Alberta, une analyse du potentiel de géother-mie profonde a été menée. En 2016, le pays ne possédait encore aucune centrale géothermique.

Dans l'est du Canada, les progrès technologiques des dernières années en matière de forage pour accéder aux fluides géothermaux, de création et de gestion de réservoirs géothermiques à plusieurs kilomètres sous terre, etc. laissent présager une exploitation à moyen ou à long terme de l'énergie thermique à de très grandes profondeurs.

Au Québec, le potentiel de la géothermie profonde à partir de la roche chaude a été évalué. Toutefois, aucun projet de prospection, de démonstration ou d'exploitation industrielle n'est prévu à moyen ou à long terme.

Potentiel de la géothermie profonde

Les États-Unis sont les premiers du monde pour la production d'électricité à partir de la vapeur géothermique. En 2015, leur puissance installée était de 3,45 GW et leur production d'énergie, de 16,6 TWh. En 2020, leur puissance installée pourrait s'élever à 5,6 GW.

Dans l'est des États-Unis, le potentiel de production d'énergie électrique à partir de roches chaudes profondes est estimé à 500 GW, soit l'équivalent du total de la puissance installée actuelle du pays.

Au Québec, l'environnement géologique est constitué de formations rocheuses pouvant atteindre plusieurs milliers de mètres de profondeur. Dans le sud-est du Québec, des centrales géothermiques pourraient être alimentées par des réservoirs situés à plus de 6 ou 7 km sous terre sur une superficie couvrant de 10 à 15 % du territoire. Les températures des réservoirs avoisineraient les 150 °C, et la puissance installée pourrait être de 2 à 5 MW par site de production.

Rendement et coûts

Les coûts d'investissement d'une centrale géothermique du type SGS (système géothermique stimulé), y compris le forage et la stimulation hydraulique, s'élèveraient à au moins 10 000 $/kW. Et le coût de l'électricité produite varierait entre 22 ¢ et 32 ¢/kWh, voire davantage.

Une fois la technologie rendue à maturité, les coûts d'investissement seraient d'au moins 6 000 $/kW. Et le coût de l'électricité produite varierait entre 10 ¢ et 15 ¢/kWh, voire davantage.

Le rendement de conversion énergétique est de l'ordre de 10 à 15 %, selon la température du fluide géothermal et le cycle thermodynamique de conversion de chaleur en électricité (cycle de puissance) employé. Cependant, à moyen et à long terme, en utilisant de nouveaux fluides géothermaux et des cycles de puissance plus performants, il pourrait atteindre et même dépasser les 25 %.

Avantages et inconvénients

Développement durable

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Les énergies renouvelables : état des connaissances | Hydro-Québec

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C'est l'énergie cinétique du courant des mers, des marées, des rivières ou des fleuves, utilisée pour produire de l'électricité. L'hydrolienne permet de transformer l'énergie de l'eau -comme le fait l'éolienne avec l'énergie du vent - en énergie mécanique, qui sera transformée elle-même en énergie électrique.

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Les éoliennes produisent une énergie renouvelable, idéale pour lutter contre le réchauffement climatique et la pollution. Cependant, il est essentiel de connaître également les inconvénients des éoliennes

L'énergie éolienne fait partie des énergies renouvelables dont l'Homme dispose naturellement sur Terre. Elle est inépuisable et son rendement élevé. Elle se développe de plus en plus en France ces dernières années; mais si l'on connait déjà ses avantages, la technologie présente aussi quelques points faibles.

L'énergie éolienne est variable

Les éoliennes produisent une énergie variable dans le temps. C'est notamment le cas de celles à axe de rotation horizontal, qui sont des éoliennes qui ne peuvent exploiter tous les vents : elle s'arrêtent lorsqu'il n'y en a pas assez ou, au contraire, lorsqu'il y en a trop. L'énergie éolienne doit donc être utilisée en complément d'une autre source d'énergie.

Les champs d'éoliennes ne sont pas esthétiques

Beaucoup d'habitants reprochent aux champs d'éoliennes d'être inesthétiques et de ne pas s'intégrer dans le paysage. Des efforts considérables sont donc faits, afin de concevoir un design réduisant leur impact visuel.

Inconvénients des éoliennes : les nuisances sonores

Les éoliennes produisent deux types de nuisances sonores. La première est due au sifflement produit lors du passage de l'air dans les hélices, et la deuxième au grincement engendré par la rotation des différents éléments mécaniques. Afin de pallier ce type de nuisances, il est donc recommandé de ne pas installer d'éoliennes à moins de 300 m des habitations.

Des interférences avec les ondes

Les éoliennes, principalement celles de première génération, peuvent interférer avec les ondes électromagnétiques (radio, télévision, télécommunications). Dans certaines régions, il est donc nécessaire d'installer des récepteurs ou des transmetteurs afin de renforcer ces signaux.

Les pales d'éoliennes représentent un danger pour les oiseaux

Les oiseaux ne distinguent pas les pales d'éoliennes lorsqu'elles sont en rotation, et entrent en collision avec ces dernières. Les éoliennes ne doivent donc pas être installées dans les couloirs de migration des oiseaux ni dans les régions où il y a des espèces menacées où, le cas échéant, un système lumineux doit être mis en place.

Pense-bête : afin d'atténuer les principaux inconvénients des éoliennes, il est essentiel de bien étudier leur lieu d'installation mais aussi leur mode de fonctionnement et leur design.

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Que sont les inconvénients des éoliennes ?

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Les éoliennes produisent une énergie renouvelable, idéale pour lutter contre le réchauffement climatique et la pollution. Cependant, il est essentiel de connaître également les inconvénients des éoliennes L'énergie éolienne fait partie des énergies renouvelables dont l'Homme dispose naturellement sur Terre. Elle est inépuisable et son rendement élevé.

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L'énergie hydraulique désigne l'énergie que les centrales hydrauliques arrivent à produire à partir de la force de l'eau. Basée sur le principe du barrage qui par sa construction va réussir à capter l'ensemble de la force produite par l'eau, l' énergie hydraulique ou hydroélectricité a des avantages certains, mais également quelques inconvénients comme notamment celui du coût de la construction d'une centrale. Dans cet article, nous exposons les avantages et inconvénients de l'énergie hydraulique, basée sur une ressource durable, ainsi que sa part dans le mix énergétique français.

Le principe de fonctionnement de l' énergie hydraulique est basé sur des techniques ancestrales qui remontent aux origines de l'histoire de l'électricité. En effet, le moulin à eau de jadis fonctionnait sur le principe de se servir de la force intrinsèque de l'eau pour faire tourner des hélices et produire, grâce à ce mouvement une énergie exploitable.

Les centrales hydrauliques d'aujourd'hui sont construites sur le même système consistant à capter la force de l'eau pour faire tourner une turbine, qui elle-même entraîne un générateur électrique produisant de l'électricité injectable sur le réseau.

La force de l'eau est une force importante, également exploitée par l'énergie houlomotrice. Cette force peut être générée par le courant naturel de l'eau, les marées, les vagues ou encore une chute d'eau importante comme c'est le cas dans les reliefs montagneux. Il s'agit donc d'une énergie cinétique liée au mouvement de l'eau, mouvement sans cesse reproduit.

En se basant sur un sous-jacent naturel comme l'eau de nos rivières et de nos océans, l' énergie hydraulique se base sur un sous-jacent renouvelable et durable. L' énergie hydraulique est donc à ce jour l' énergie renouvelable la plus utilisée en France, pays qui dispose par ailleurs de prédispositions géographiques favorables à l'hydraulique à l'instar des reliefs montagneux importants des Alpes. Aujourd'hui, l'hydroélectricité représente environ 12 % du mix énergétique français, soit plus que le solaire, l'éolien et les autres énergies en cours de désuétude réunis (charbon, fioul...). Au niveau mondial, cette énergie renouvelable représente 16 % du mix énergétique, soit une part significative.

Une énergie entièrement maîtrisée

Grâce à des années d'expérience acquises à transformer la puissance de l'eau en énergie, l'être humain a parfaitement appris à maîtriser ce sous-jacent et les différentes façons de le transformer. Cette énergie est propre, car nous savons aujourd'hui la produire, au sein de centrales hydroélectriques sans rejeter quoi que ce soit de nocif dans la nature. À ce jour, il s'agit donc de l'énergie la plus propre connue pour produire de l'électricité à grande ampleur.

Des rendements intéressants

Cette énergie est basée sur des constructions importantes capables de produire des quantités élevées d'énergie. Les rendements d'une centrale sont donc importants d'autant que ces centrales sont souvent placées dans des endroits intéressants au niveau géographique avec des reliefs de terrain permettant des chutes d'eau importantes.

Une flexibilité de la production

Le système des barrages permet de pouvoir facilement régler l'intensité du débit d'eau et la production d'énergie finale. L'énergie hydrauliqueest donc parfaitement flexible et il est relativement aisé pour les centrales de pouvoir s'adapter aux besoins du réseau en décidant d'ouvrir plus ou moins le barrage mis en place.

Par le fait qu'elle n'utilise aucun carburant de type fossile ou nucléaire, l' énergie hydraulique est une des énergies les plus sûres en termes de production. Aucun risque d'explosion n'existe au sein de ces centrales et le coût de la sécurité de ces centrales est nettement plus faible que celui d'une centrale nucléaire par exemple.

Des investissements lourds

L'investissement dans une centrale hydraulique est lourd en termes de montant. En effet, la construction d'un barrage d'envergure sûr et durable nécessite des coûts de génie civil importants. À ce jour, 447 barrages ( source) sont exploités en France pour une production d'hydroélectricité, dont certains figurent parmi les plus grands barrages du monde.

Des impacts environnementaux à la construction

La construction d'une centrale destinée à produire de l'énergie hydraulique peut avoir un effet indésirable pour l'environnement dans lequel elle est implantée. En effet, construire un barrage en plein milieu d'un cours d'eau nécessite une intervention humaine importante qui trouble l'écosystème naturel. Par ailleurs, la centrale hydraulique nécessite de construire des réseaux de lignes électriques à proximité de la production. Ces constructions peuvent avoir un impact au niveau du paysage et du coût global de l'installation, intégrant les nouvelles routes à construire et les poteaux de soutien des fils électriques.

Le sous-jacent de l' énergie hydraulique étant l'eau, il est clair qu'une éventuelle sécheresse peut avoir des impacts fortement négatifs sur l'ensemble de la production. Ainsi, même si cette énergie est particulièrement maîtrisable, il n'en demeure pas moins que le risque de sécheresse est peu planifiable et que ce dernier peut engendrer un arrêt total de la production d'énergie et perturber de manière importante le réseau énergétique du pays.

La nécessité d'avoir un terrain propice

L' énergie hydraulique se base sur la nécessité d'avoir du relief pour que l'intensité de l'eau soit importante. De fait, cette production d'énergie nécessite de se situer sur des reliefs de type montagneux où les cours d'eau peuvent avoir des chutes importantes et où les courants maritimes sont particulièrement forts. La plupart des endroits exploitables par l' énergie hydraulique ont déjà été équipés. La possibilité d'augmenter de manière forte la part de l' énergie hydraulique dans le mix énergétique français et mondial est donc peu probable dans les années à venir, limitant ainsi le potentiel de cette énergie propre.

Certains fournisseurs d'électricité, à l'image de Total Direct Energie, intégrés de l' énergie hydraulique dans les Kwh fournis au consommateur, proposant ainsi une énergie responsable et renouvelable.

Grâce à son offre 100 % verte et responsable, Total Direct Energie garantit d'assurer un approvisionnement responsable de son électricité vendue, incluant une part non négligeable d'énergie hydraulique dans le mix énergétique des offres. En optant pour ces formules, vous privilégiez ainsi une énergie propre, responsable et durable.

Découvrez notre offre énergie Verte

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Énergie hydraulique : avantages et inconvénients - Total Direct Energie

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L'énergie hydraulique désigne l'énergie que les centrales hydrauliques arrivent à produire à partir de la force de l'eau. Basée sur le principe du barrage qui par sa construction va réussir à capter l'ensemble de la force produite par l'eau, l' énergie hydraulique ou hydroélectricité a des avantages certains, mais également quelques inconvénients comme notamment celui du coût de la construction d'une centrale.

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Les sources d'énergies renouvelables, malgré leur récente popularité, sont encore très loin derrière : l'hydroélectricité fournit environ 7 % de nos besoins énergétiques, alors que le solaire, l'éolien et l'énergie géothermique peinent encore à s'imposer.

L'influence de la Chine et de l'Inde est aujourd'hui non négligeable : près de 90 % de la hausse de la demande mondiale en 2012 provient de ces deux pays. Les besoins en charbon de la Chine sont presque aussi grands que ceux de tous les autres pays du monde réunis.

En somme, les besoins énergétiques de la planète ont crû de 1,8 % en 2012, mais la croissance annuelle des émissions de gaz à effet de serre provenant de ce secteur est moins forte que durant les années 2000. Une tendance? Seul l'avenir nous le dira.

RENOUVELABLES
L'ÉNERGIE SOLAIRE
Le potentiel de cette énergie est énorme : en une heure, la quantité d'énergie solaire qui atteint la surface de la Terre équivaut à la consommation de la population mondiale pendant un an! Toutefois, ce type d'énergie reste largement inexploité.

De grandes centrales existent tout de même. La plus grande est celle d'Agua Caliente, en Arizona, qui peut alimenter 100 000 foyers. Celle de Sarnia, en Ontario, est la plus grande au Canada. Elle peut répondre aux besoins annuels d'environ 10 000 personnes.

Mécanismes de production

Les panneaux thermodynamiques convertissent directement la lumière du soleil pour faire chauffer de l'eau. Ils sont généralement utilisés dans des installations domestiques, mais certains pays, comme l'Algérie, comptent bientôt utiliser cette technologie à une échelle industrielle.

Les panneaux solaires photovoltaïques, eux, peuvent convertir la lumière du soleil directement en électricité et sont généralement conçus à partir de silicium rigide. Toutefois, depuis quelques années, des panneaux flexibles peuvent maintenant recouvrir des surfaces courbes comme les autobus. Des ingénieurs ont même développé des panneaux imprimables sur du plastique.

Consommation actuelle

L'énergie solaire représente moins de 0,3 % de la production mondiale d'électricité, suffisamment pour alimenter 29 millions de foyers. Il s'agit toutefois d'une forme d'énergie en pleine croissance (+58 % en 2012).

La majorité de l'énergie solaire installée dans le monde se trouve en Allemagne (33 % du total mondial), en Italie (16 %), au Japon (7 %) et aux États-Unis (6 %). La Chine est toutefois depuis 2008 le plus grand producteur de cellules photovoltaïques utilisées pour les panneaux.

Avantages et inconvénients

Les panneaux photovoltaïques ne requièrent pas la construction d'importantes infrastructures. Ces panneaux, une fois construits, n'émettent pas non plus de gaz à effet de serre. L'énergie solaire est aussi, en théorie, inépuisable.

Ce marché est toutefois freiné par la pénurie de certains métaux entrant dans la composition de ces panneaux : silicium et certaines terres rares (ensemble de 17 métaux aux propriétés physiques et chimiques proches, utilisés de plus en plus dans l'industrie de pointe).

Cette énergie est encore relativement chère par rapport aux sources d'énergie traditionnelles.

L'ÉNERGIE ÉOLIENNE
L'énergie éolienne est en théorie exploitable partout sur Terre, mais il existe de grandes variations en matière de force et de régularité des vents.

Le potentiel de cette énergie serait toutefois loin d'être atteint, selon le Global Wind Energy Council : couvrir un espace équivalent à une fois et demie la superficie de l'Inde suffirait à répondre aux besoins mondiaux d'électricité.

Mécanisme de production

La puissance d'une éolienne est proportionnelle à la surface balayée par ses pales. L'énergie recueillie sert à faire tourner un rotor : cette rotation permet la création d'électricité.

Toutefois, la vitesse du vent est déterminante pour le bon fonctionnement de ces appareils. Pour pouvoir actionner le rotor, un apport minimal de vent est nécessaire, de l'ordre de 10 km/h à 15 km/h. Cela explique la hauteur des éoliennes : les vents en altitude sont généralement plus puissants que ceux au niveau du sol.

Consommation actuelle

Cette technologie est relativement nouvelle. Le premier champ d'éoliennes connu est celui de Cowley Ridge, aux États-Unis, mis en service en 1993. Bien qu'il s'agisse d'une technologie en pleine expansion (+18,9 % en 2012), l'énergie éolienne représente environ 2 % de la production mondiale d'énergie.

Les principaux pays producteurs d'énergie éolienne sont la Chine et les États-Unis, suivis de l'Allemagne et de l'Espagne. Au Danemark, environ 35 % de la production totale d'électricité provient de cette source. À l'inverse, malgré son énorme potentiel, le continent africain ne produit même pas 1 % de l'énergie éolienne mondiale.

Avantages et inconvénients

L'énergie éolienne est une énergie renouvelable qui émet très peu de gaz à effet de serre. Les émissions se limitent à la conception des pièces, à leur transport et à la déforestation nécessaire pour leur installation.

Toutefois, cette technologie a des impacts sur le paysage : une éolienne moyenne fait 80 mètres de haut. De plus, ces machines émettent un bruit aussi fort qu'un chant d'oiseau sur une distance de 300 mètres. Également, elles peuvent entraîner la mort de certaines espèces d'oiseaux et de chauves-souris.
L'ÉNERGIE GÉOTHERMIQUE
L'énergie géothermique utilise la chaleur provenant des entrailles de la Terre. En raison de la pression et du fait qu'à certains endroits le manteau de la Terre se rapproche de la surface terrestre, on observe une hausse d'environ 3 °C tous les 100 mètres. Assez pour chauffer une maison l'hiver!

Mécanisme de production

L'énergie géothermique est surtout utilisée à des fins résidentielles. Un puits est alors creusé dans le sol à environ 100 mètres de profondeur et, au moyen d'une pompe, la chaleur contenue est récupérée et directement utilisée.

Certaines centrales à grande échelle existent aussi. On injecte alors de l'eau froide dans un puits central jusqu'à une profondeur de 5000 mètres. L'eau circule dans les fractures de la roche, se réchauffe, puis est extraite par d'autres puits. La vapeur résultante alimente une turbine qui produit de l'électricité.

Il est également possible de s'approvisionner directement à des sources chaudes et de capter leur chaleur sans transformation pour alimenter les systèmes de chauffage. La région de Reykjavik, en Islande, est majoritairement chauffée grâce à cette technique.

Consommation actuelle

L'énergie géothermique est encore très négligeable. Elle représente environ 0,3 % de la production mondiale.

La majorité de l'énergie géothermique est produite en Asie du Sud-Est et en Amérique du Nord, avec comme chefs de file les États-Unis (environ 30 % du total mondial), les Philippines (18 %), l'Indonésie (11 %) et le Mexique (7 %). L'Islande est toutefois le seul pays du monde à dépendre principalement de cette ressource : environ 70 % de son énergie est géothermique.

Avantages et inconvénients

L'énergie géothermique est en théorie inépuisable et ne dégage pas de gaz à effet de serre, si on exclut les travaux entourant le forage du puits et l'énergie servant à alimenter la pompe. Elle ne dépend pas non plus des conditions climatiques; l'apport d'énergie est continu.

Toutefois, l'installation de cette technologie est encore chère (plus de 15 000 $ par habitation au Québec) et ne peut pas se faire partout.

Seules les régions géologiquement actives (comme les Rocheuses canadiennes ou les zones volcaniques) peuvent produire de l'électricité de manière vraiment rentable, ce qui diminue le potentiel d'expansion de cette source d'énergie.

L'hydroélectricité est omniprésente au Québec, où on utilise la force de nos nombreux cours d'eau.

Le potentiel d'expansion de cette énergie est toutefois presque atteint dans les pays développés : environ 90 % des rivières à grand potentiel sont déjà utilisées à cette fin.
L'énergie hydraulique émerge toutefois en Asie depuis quelques années.

Mécanismes de production

Il existe deux types de centrales hydroélectriques. Le premier type est au fil de l'eau, ce qui signifie qu'aucun réservoir n'est créé. La turbine est simplement installée au niveau d'un segment de rivière. Dans cette optique, c'est le courant naturel de l'eau qui fait tourner la turbine.

Le deuxième type de centrale inclut la création d'un réservoir. L'eau contenue dans celui-ci peut donc être régulée, tout comme la production.

Consommation actuelle

L'hydroélectricité correspond à environ 7 % de la production mondiale d'électricité, ce qui en fait (de très loin) l'énergie dite renouvelable la plus utilisée. Sa consommation est dominée par la Chine (environ 20 % du total mondial), suivi du Brésil (environ 15 %) et du Canada (environ 10 %).

L'hydroélectricité fournit aussi 99 % de l'électricité en Norvège. Au Québec, ce pourcentage atteint plus de 95%.

Avantages et inconvénients

L'hydroélectricité est une énergie renouvelable, mais pas pour autant 100 % verte. Le barrage d'un cours d'eau provoque en effet l'inondation d'étendues de terres, obligeant parfois le déplacement des populations locales.

Pour la construction du barrage des Trois-Gorges, le plus gros barrage du monde situé en Chine, plus d'un million de personnes ont ainsi dû être déplacées.

Cette submersion des terres entraîne également le dégagement de grandes quantités de CO2 et de mercure par la décomposition des zones forestières inondées.

Ces installations coupent également les cours d'eau en deux, rendant difficile le déplacement des espèces aquatiques. Elles entravent aussi parfois de grands corridors de migration.

Le charbon est un vestige de plantes fossilisées puis compressées. Il en existe trois principales catégories exploitables :

le lignite, de moindre qualité, utilisé pour le chauffage et la production d'électricité

l'anthracite, de meilleure qualité, utilisé principalement pour alimenter les centrales thermiques

la houille, de qualité intermédiaire, utilisée tant dans les centrales thermiques que pour le chauffage.

Mécanisme de production

L'extraction du charbon est réalisée dans des mines souterraines ou à ciel ouvert. Après l'extraction, il faut parfois nettoyer le charbon. On l'immerge dans un liquide composé d'eau et de particules magnétisées. Le charbon flotte, alors que les éléments minéraux migrent vers le fond.

Le charbon peut ensuite être brûlé pour le chauffage ou pour alimenter une turbine qui produira de l'électricité, au sein de centrales thermiques.

Consommation actuelle

Le charbon est une des ressources naturelles les plus exploitées. Il répond à près du tiers de la demande énergétique mondiale. Il représente 44% des émissions de gaz carbonique dans le secteur de l'énergie. Sa consommation est toujours en expansion, surtout dans les pays en développement. Au point où sa part dans la production d'électricité dépassera probablement le pétrole d'ici 2017.

Les plus importantes réserves connues se trouvent aux États-Unis, en Russie, en Chine et en Inde. Le plus grand producteur et consommateur mondial de cette ressource est toutefois la Chine. À lui seul, ce pays - qui produit 80 % de son électricité grâce au charbon - consommera l'an prochain plus de charbon que tous les autres pays réunis.

Avantages et inconvénients

Le charbon est une ressource relativement facile à exploiter et à transporter. Il nécessite également peu ou pas de transformation. Il s'agit de l'énergie la moins chère connue par unité de chaleur produite.

Cette ressource génère cependant énormément de gaz à effet de serre et peut causer de graves problèmes respiratoires à long terme. Elle produit aussi un gaz explosif, responsable des fameux coups de grisou. Ces explosions minières feraient environ 6000 morts par an en Chine, selon les chiffres officiels gouvernementaux.

LE NUCLÉAIRE

Utiliser le nucléaire, c'est faire exploser une bombe de manière contrôlée. Cela comporte certains risques, comme l'a démontré l'histoire, mais le contrôle de cette ressource offre de grandes possibilités. Un seul gramme d'uranium - l'élément le plus utilisé dans les centrales actuelles - peut fournir autant de chaleur que trois tonnes de charbon ou deux tonnes de pétrole! L'explosion d'un kilogramme de cet élément a tout de même déjà détruit Hiroshima en 1945.

Mécanisme de production

Les centrales nucléaires utilisent la chaleur libérée par l'uranium afin de faire chauffer de l'eau et d'obtenir de la vapeur. Cette vapeur, sous pression, permet ensuite de faire tourner une turbine et de produire de l'électricité. Le principe général est donc le même que pour les centrales thermiques au charbon, au pétrole ou au gaz.

Des centrales au thorium, un autre élément radioactif, sont aussi à l'étude. Ses réserves mondiales sont plus importantes et les déchets rejetés par ce type de centrales seraient beaucoup plus faciles à traiter.

Consommation actuelle

L'énergie nucléaire fournit environ 5 % de la demande mondiale. En janvier 2013, 437 réacteurs fonctionnaient dans 31 pays. Les principaux pays producteurs d'uranium sous sa forme brute sont le Canada, le Kazakhstan et l'Australie. Pour la production d'électricité, les États-Unis sont cependant en première place, suivis de la France. Cette dernière dépend du nucléaire pour assurer environ les trois quarts de sa consommation d'énergie.

Le nucléaire connaît cependant un déclin important. Il atteint aujourd'hui sa plus petite part dans la production mondiale d'électricité depuis 1984. Ce déclin peut être expliqué en grande partie par la décision du gouvernement japonais, ancien grand producteur, de renoncer progressivement au nucléaire, dans la foulée de la catastrophe de Fukushima en mars 2011. Plusieurs pays d'Europe ont aussi récemment renoncé à la ressource nucléaire (Italie, Allemagne, Belgique et Suisse).

Avantages et inconvénients

Les centrales nucléaires n'émettent pas de grandes quantités de gaz à effet de serre. La fumée que l'on voit sortir de leurs cheminées n'est que de la vapeur d'eau.

De grandes quantités d'énergie sont cependant nécessaires pour extraire l'uranium, le transporter et l'enrichir ainsi que pour construire une centrale, ce qui peut prendre près de 20 ans.

L'exploitation de cette ressource comporte également des risques environnementaux importants : nous n'avons qu'à penser aux dégâts causés par l'explosion de la centrale de Tchernobyl en 1986.

La gestion des déchets nucléaires est également épineuse : ces derniers demeurent dangereux pendant des milliers d'années et doivent être isolés tout ce temps!

Le pétrole provient de la décomposition de la matière organique à travers les temps géologiques. Il peut être séparé en deux types, selon les conditions entourant sa formation :

le pétrole conventionnel, liquide et directement extractible, comme celui trouvé au Texas

le pétrole non conventionnel, plus difficile à exploiter, comme le pétrole de schiste et des sables bitumineux.

Mécanismes de production

Le pétrole conventionnel est normalement pompé grâce à des puits. Il est ensuite acheminé par tuyaux jusqu'à son lieu d'entreposage.

L'extraction du pétrole des sables bitumineux se fait par dilution à l'eau chaude. Il doit ensuite être transformé en pétrole conventionnel, soit en le mélangeant avec des hydrocarbures plus légers, comme du gaz naturel, ou en le transformant chimiquement.

Pour le pétrole de schiste, un puits est creusé jusqu'à la couche géologique jugée intéressante. Celle-ci est ensuite fracturée. Puis on y injecte de petites billes de porcelaine, afin de garder ses fractures ouvertes. Le pétrole peut donc s'échapper et être puisé.

Consommation actuelle

Les différentes formes de pétrole représentent la plus grande part de la demande mondiale d'énergie, soit plus de 33 %. Sa consommation est aujourd'hui en pleine expansion dans les pays en voie de développement, mais en léger déclin dans les pays de l'OCDE (-1,3 % en 2012).

Les réserves connues de pétrole conventionnel représentent 173 millions de millions de tonnes. Ce chiffre peut paraître énorme, mais au rythme actuel, ces réserves seront épuisées d'ici 50 ans.

Toutefois, on assiste actuellement à une explosion du pétrole non conventionnel, principalement en Amérique du Nord (les sables bitumineux de l'Alberta et le pétrole de schiste du centre-nord des États-Unis). Cette production accélérée pourrait avoir un impact majeur sur l'avenir de la ressource pétrolière.

Avantages et inconvénients

La combustion du pétrole libère du gaz carbonique, mais aussi un certain nombre de contaminants comme le dioxyde de soufre, responsable des pluies acides et du smog, le plomb, certains hydrocarbures pouvant avoir un impact sur le réchauffement plus grand que le CO2 et plusieurs particules complexes cancérigènes. L'extraction du pétrole non conventionnel demande aussi de grandes quantités d'énergie et environ cinq litres d'eau par litre de pétrole.

Le pétrole conventionnel est cependant relativement facile à extraire, à transporter et à stocker. Il peut aussi être transformé en divers composés tels que le plastique. Ses réseaux de distribution sont également bien établis à l'échelle mondiale, ce qui n'est pas encore le cas des énergies renouvelables.
GAZ NATUREL
Le gaz naturel est un combustible présent naturellement dans certaines roches poreuses et est issu de la dégradation d'anciens organismes vivants. Il en existe plusieurs formes, mais la plupart du temps, il est composé d'environ 95 % de méthane, un puissant gaz à effet de serre.

Mécanisme de production

Le gaz naturel et le pétrole brut sont souvent associés et extraits simultanément. Lors de l'exploitation du pétrole conventionnel à l'aide de puits, une fraction pompée, pouvant atteindre 20 %, est composée d'hydrocarbures gazeux, dont le gaz naturel. Ce gaz est souvent liquéfié par la suite pour en faciliter le transport.

Le gaz de schiste, lui, est extrait à même les fractures de la roche. De la même manière que pour le pétrole de schiste, un puits est creusé jusqu'à la formation géologique où se trouve la ressource. Ces formations sont ensuite fracturées grâce à l'injection d'eau sous pression, puis des petites billes y sont insérées afin de garder ses fractures ouvertes. Le gaz peut donc s'échapper et être puisé.

Le gaz ainsi recueilli peut ensuite être utilisé directement pour le chauffage. Il peut, comme pour le charbon ou le pétrole, servir à alimenter des centrales thermiques.

Consommation actuelle

Le gaz naturel représentait 23,9 % de l'énergie consommée en 2012. Il s'agit de la troisième source d'énergie la plus utilisée dans le monde après le pétrole et le charbon.
On en trouve dans plus de 100 pays. Les principales réserves connues sont en Russie et en Iran. Le plus grand producteur mondial de cette ressource est cependant les États-Unis, avec environ 25 % du marché mondial. Le Canada, lui, possède 1 % des réserves planétaires; assez pour combler ses besoins énergétiques pendant environ 80 ans.

Comme il est difficile de transporter le gaz naturel, les principaux producteurs de cette énergie en sont souvent aussi de grands consommateurs. Les États-Unis, la Russie et l'Iran consommaient 40 % de la production mondiale en 2012. Le Canada se place au 6e rang, avec environ 2 %.

Avantages et inconvénients

Le gaz naturel est le combustible fossile dont la combustion est la plus propre. Il produit 30 % moins de gaz à effet de serre que le pétrole et 60 % moins que le charbon.

En plus d'être peu coûteux à exploiter, le gaz naturel a un rendement énergétique (quantité d'énergie produite par kilogramme) supérieur à ceux du pétrole et du charbon.

Toutefois, son exploitation peut être très polluante. Les fuites lors de l'exploitation du gaz de schiste peuvent représenter jusqu'à 4 % de la production du gisement. Le résultat? Un type d'exploitation émettant autant de gaz à effet de serre que la combustion du charbon. Cette technique demande également d'énormes quantités d'eau, lesquelles peuvent ensuite contaminer les nappes phréatiques.

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Les sources d'énergies renouvelables, malgré leur récente popularité, sont encore très loin derrière : l'hydroélectricité fournit environ 7 % de nos besoins énergétiques, alors que le solaire, l'éolien et l'énergie géothermique peinent encore à s'imposer. L'influence de la Chine et de l'Inde est aujourd'hui non négligeable : près de 90 % de la hausse de la demande mondiale en 2012 provient de ces deux pays.

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Laissez-nous raconter : L’histoire crochie | Radio-Canada Première

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Laissez-nous raconter : L'histoire crochie | ICI Radio-Canada.ca Première

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Notre histoire collective a été écrite d'un point de vue eurocentriste et colonialiste. Ici, les Premiers Peuples reprennent le bâton de parole pour raconter leur vision de l'histoire. La poétesse innue Marie-Andrée Gill redresse 11 mots lourds de sens pour nos peuples afin de réconcilier le passé et le présent.