Les Énergies Renouvelables

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Les Energies Renouvelables

Les nergies Renouvelables

Les nergies RenouvelablesAujourd'hui, la consommation d'nergie pose de nombreux problmes : la plupart des nergies utilises sont polluantes, et les plus utilises ne sont pas renouvelables l'chelle humaine (gaz, ptrole, charbon...) ; enfin elles sont la principale source d'mission de gaz effet de serre(GES) donc la principale cause du rchauffement globale. C'est ce dernier problme que nous allons nous intresser. Par la suite, nous tudierons les solutions envisages par l'homme afin de pallier au rchauffement climatique, plus prcisment les nergies renouvelables. Enfin nous essayerons de rpondre la question : le dveloppement des nergies renouvelables permettra-t-il d'enrayer le rchauffement climatique?

Comme le montre ces graphiques, l'homme est responsable de plus de 70% des missions de CO2 qui est le gaz contribuant le plus l'effet de serre malgr sont PRG de 1(potentiel de rchauffement global) du fait de sa non polarit, celui-ci peut rester jusque 200 ans dans l'atmosphre, c'est donc le gaz effet de serre le plus prsent dans l'atmosphre.Le rchauffement climatiqueLe rchauffement climatique ou rchauffement global est un phnomne naturel d'augmentation de la temprature des ocans et de l'atmosphre sur plusieurs annes via l'effet de serre.

L'effet de serre fonctionne de la faon suivante : lorsque les rayons solaires atteignent la Terre, une partie de ces rayons (~30%) est directement renvoye dans l'espace notamment par les nuages et par la calotte glaciaire (l'albdo dtermine quelle fraction des rayons solaires incidents sont renvoys).Une deuxime partie est absorb par l'atmosphre (~20%) et une troisime par la surface de la Terre (~50%).Les rayons absorb amnent alors de la chaleur la Terre que celle-ci renvoie sous forme de rayonnement infrarouge. Le rayonnement infrarouge ne retourne pas entirement vers l'espace, il est pig dans l'atmosphre par les GES, ce qui augmente la temprature de celle-ci et par consquent celle de la Terre.

Comme nous l'avons vu prcdemment, l'activit humaine renforce la teneur en GES de l'atmosphre. La production d'nergie requiert par exemple l'utilisation de combustibles fossiles hauteur de 80% au niveau mondial, ce qui entrane un dgagement important de GES en particulier de dioxyde de carbone.Or comme nous lavons vu prcdemment le CO2 joue un rle majeur dans le rchauffement climatique ; l'tude de carottes glaciaires a montr qu'il y a 10 000 ans le taux de CO2 dans l'atmosphre tait de 280ppm contre 360ppm aujourd'hui, soit une augmentation de presque 30% de la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphre. Les consquences de ce rchauffementA long terme, ce rchauffement aura des consquences dsastreuses :

La fonte des glaciers qui est une des manifestations les plus spectaculaires de ce rchauffement, elle fait monter constamment le niveau des mers et plusieurs les telles les Maldives et les Tuvalu seront bientt englouties par les eaux si cette fonte continue de s'accrotre. Cette fonte des glaces va de plus augmenter la temprature car l'albdo (Rr/Ri) de la Terre qui est aujourd'hui en moyenne de 0,39 va diminuer, ceci rsultera d'une plus grande absorption des rayons du soleil... De plus la fonte des perglisols (sol gel en permanence) est aussi inquitante, ceux-ci renfermant des quantits importantes de mthane qui est comme nous lavons vu un GES avec un PRG de 23 cest--dire 23 fois plus puissant que le CO2 bien que sa dure de sjour dans latmosphre ne soit que de 12 ans.Les continents, quant eux, risquent de sasscher peu peu, lAfrique est le premier continent touch et bientt leau douce dj rare sera quasi-inexistante. En Europe, les canicules comme celles de 2003 seront de plus en plus frquentes.Certaine espces ont de plus en plus de mal survivre comme par exemple les ours polaires (fonte des glaces), la biodiversit de notre plante est donc menace.Au contraire, certaines espces vont prolifrer comme les rats et les moustiques, or ces espces sont vecteurs de maladies(peste/paludisme) pour l'homme et l'on risque d'tre confront dans le futur des pidmies plus frquentes, voir des pandmies...Le rchauffement de lAtlantique tropical semble galement doper les ouragans comme Katrina en 2005.

Devant toutes ces menaces dont l'Homme a pris conscience qu'il en tait le responsable, celui-ci doit agir.Les nergies renouvelables propres sont une des rponses de l'Homme face ce problme.

Recul de glacier au Groenland (2001-2005)Les nergies renouvelablesIl existe 5 types d'nergies renouvelables : l'nergie solaire, l'nergie gothermique, l'nergie hydraulique, l'nergie olienne et la biomasse (combustion de matire organique tel que bois ou biocarburant... cette nergie est considre comme renouvelable tant que la quantit brle n'excde pas la quantit consomme; cependant nous ne nous intresseront pas cette nergie car elle n'est pas propre et met notamment des GES). Bien que n'tant pas une source d'nergie il est intressant de parler de l'hydrogne qui est un vecteur d'nergie (rservoir d'nergie, permettant de stocker et transporter cette nergie); il pourrait thermes remplacer les vecteurs d'nergies produits partir du ptrole comme l'essence, le krosne, le diesel... L'hydrogne pourra contribuer avec les nergies renouvelables la lutte contre le drglement climatique.

Nous allons tudier en dtail deux types d'nergies renouvelables : l'nergie solaire et l'nergie gothermique, afin de voir ce que donne ces nergies en pratique.

Panneau photovoltaquePompe chaleur (gothermie)olienneBarrage hydrauliqueL'nergie solaireIl existe 2 types dnergie solaire :1. L'nergie solaire photovoltaque L'nergie solaire photovoltaque est une forme d'nergie renouvelable permettant de produire de l'lectricit par transformation d'une partie du rayonnement solaire grce une cellule photovoltaque. Plusieurs cellules sont ncessaires pour produire une quantit consquente dnergie, cest pour cela quelles sont regroupes en module; les installations de ce type, pour tre rentable, mme pour le particulier demandent plusieurs modules.

Installation photovoltaque dans une maison :

Une cellule photovoltaque est compose dun semi-conducteur gnralement base de silicium, lors que ceux-ci sont exposs des photons(lumire) qui ont une certaine longueur donde, donc une certaine nergie, ceux-ci transmettent leur nergie aux lectrons ainsi une tension continue est gnre(~0.5V par cellule). Le courant produit tant continu, il est ncessaire de possder un onduleur afin de transformer ce courant en un courant alternatif qui pourra tre utilis par le rseau.

Centrale photovoltaque :En moyenne un mtre carr de panneau produit environ 3 kWh en Europe et jusqu environ 6 kWh par jour entre les tropiques (variation en fonction de la saison et du panneau utilis).Un mnage moyen consomme en moyenne 3 000 kWh tout au long de lanne. (hors chauffage)

Centrale solaire "Bavaria Solarpark" en Allemagne ; actuellement le plus grand parc dEurope avec 250 000m de panneaux.Une centrale solaire photovoltaque produit lheure actuelle de 120 MWh pour les plus petites 12GWh par an pour les plus grandes comme Solarpark en Allemagne.(plus de 100 fois moins quune centrale nuclaire moyenne)L'nergie solaire2. nergie solaire thermiqueOn dsigne par nergie solaire thermique la transformation du rayonnement solaire en nergie thermique. La production de cette nergie peut tre soit utilise directement (pour chauffer un btiment par exemple) o indirectement (comme la production de vapeur d'eau pour entraner des alternateurs et ainsi obtenir une nergie lectrique).Principe de fonctionnement :La chaleur est rcupre grce un fluide (mlange eau/antigel ou air) caloporteur, qui s'chauffe en circulant dans un absorbeur plac sous un vitrage. Celui-ci laisse pntrer la lumire solaire et minimise les pertes par rayonnement infrarouge de l'absorbeur en utilisant l'effet de serre. Ce vitrage permet en outre de limiter les changes de chaleur avec l'atmosphre.

Panneau solaire thermiqueCe systme de panneau solaire thermique se combine avec une chaudire classique auxiliaire qui sert dappoint . Cela permet de chauffer son eau hauteur denviron 50-70%.

Fonctionnement :Le Capteur solaire thermique (1) a pour rle de recevoir le rayonnement solaire et dchauffer le fluide circulant lintrieur.(le fluide atteint une T de 80)Le circuit primaire (2) transporte la chaleur. Ce circuit contient de leau additionne dantigel qui schauffe en passant dans les tubes du capteur et se dirige vers un ballon de stockage.Lchangeur thermique (3) cde les calories solaires leau sanitaire. Le liquide primaire, refroidi, repart vers le capteur (4), o il est chauff nouveau tant que lensoleillement le permetLe ballon solaire (5) constitue la rserve deau sanitaire. Leau chaude soutire est immdiatement remplace par de leau froide du rseau (6), rchauffe son tour par le liquide du circuit primaire.La circulation du liquide primaire est assure par une pompe lectrique (7). Un dispositif de rgulation (8) met en marche la pompe lorsque la sonde du capteur (9) est plus chaude que celle du ballon (10).

Enfin, lorsque lapport solaire ne suffit pas, un dispositif dappoint prend le relais. Il peut sagir dune rsistance (appoint lectrique) ou dun serpentin (11) (appoint hydraulique) raccord une chaudire.Principe de fonctionnement dune installation solaire thermique chez un particulier.L'nergie solaireCentrale solaire thermique :

Les centrales solaires thermiques fonctionnent de la mme manire que les installations prsentent chez certains particuliers prcdemment dcrites, sauf quil sagit de faire converger plus de lumire vers un point pour permettre de chauffer un fluide caloporteur atteindre des temprature allant de 400 1000C, afin que leau atteigne sa temprature dbullition se transformant ainsi en vapeur qui entraine ainsi un alternateur qui convertit l