Mercredi 16 septembre 2009 à 17:21

Ecologie, Changement climatique

     Aujourd’hui je vais continuer ma revue rapide des énergies renouvelables, sauf le nucléaire qui fera l’objet du prochain article sérieux.
    Nous allons donc examiner successivement l’hydraulique, la géothermie, l’éolien et le solaire.

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/BarragedeBimont1.jpg            L’hydraulique :

    Je pense que vous savez tous (et certain(e)s d’entre vous en ont sans doute visité) ce qu’est une centrale hydraulique : un grand barrage sur un cours d’eau qui retient l’eau de façon à créer une différence de niveau de plusieurs mètres, voire dizaines de mètres. De grosses tuyauteries font descendre l’eau jusqu’en bas du barrage et la force et la vitesse acquises par l’eau entraînent des turbines liées à des alternateurs qui produisent de l’électricité.
    En France les barrages sont surtout construits dans les régions montagneuses en s’appuyant sur les rives rocheuses et ce sont des murs de béton imposants, mais relativement minces (quelques dizaines de mètres). Mais certains barrages comme le barrage d'Assouan sur le Nil en Egypte que l’on visite toujours quand on va dans ce pays, et certains barrages chinois sont des masses imposantes de pierres et de terre, (avec en général des pieux d’ancrage en béton) qui font plusieurs centaines de mètres de large et qui arrêtent l’eau par leur masse énorme.
     La grande hydraulique est particulièrement rentable. C’est la première énergie à développer dans un pays pour produire de l’électricité lorsqu’on en a la possibilité.Cependant l’hydraulique ne couvrait en 2006 que 16 % de la production électrique dans le monde.
    En France cette  source  d’énergie  a  pendant  longtemps  pu  satisfaire  une  grande  part  de  nos besoins (en 1960, 56% de l’électricité était d’origine hydraulique). Il a fallu la compléter par d’autres sources car la demande a fortement augmenté et il n’y avait plus de sites disponibles.  Actuellement l’hydraulique couvre 17 % des besoins et le nucléaire 78 %, de telle sorte que les centrales thermiques sont peu nombreuses en France (5 % de la production), et ne fonctionnent qu’en cas de forte demande électrique, et c’est la raison pour laquelle nos rejets de CO2 sont faibles.

    D’autres possibilités concernent l’hydraulique liée à la mer.
Les moulins à marée se voient souvent en Bretagne et une “usine marémotrice” fonctionne dans l’estuaire de la Rance.
    C’est actuellement peu répandu, mais utiliser l’énergie des marées et des courants devrait faire son chemin.
    A plus long terme on pourrait utiliser l’énergie thermique des océans : j’ai montré dans mes articles sur le climat que les océans sont  un vaste capteur et un immense réservoir d'énergie solaire, qui est stockée sous forme de chaleur dans les couches d'eau de surface. Les courants marins entraînent cette eau vers les hautes latitudes où elle se refroidit et coule vers le fond , puis, après un long voyage plusieurs fois séculaire dans les profondeurs, elle remonte lentement vers la surface. Ce phénomène de circulation explique pourquoi la température de l'eau décroît avec la profondeur même en zone tropicale où la température de l'eau peut dépasser 28° en surface alors qu'à 1000 mètres de profondeur elle reste uniformément voisine de 4°C.
    On a émis l’idée d’installer des méga-pompes à chaleur utilisant cette différence de température afin de récupérer une partie de cette énergie. Mais cette réflexion n’a pour l’instant donné lieu à aucun projet récent. Le problème est qu’avec seulement 20° C d’écart entre l’eau chaude et l’eau froide, on se trouve en limite de fonctionnement technique, et le rendement énergétique serait très faible (2 %) pour des investissements énormes.
    Mais on peut faire des progrès techniques.!
 

http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/geothermiecentrale.png             La géothermie :

    La géothermie recouvre plusieurs technique différentes
    D’abord la captations de sources chaudes à haute température réchauffées par la chaleur issue des magmas du centre de la terre : geysers, sources
    Quand on creuse profondément sous terre, par exemple une mine ou un forage, on s’aperçoit que la température augmente peu à peu, en moyenne de 3°C par 100 mètres. C’est ce qu’on appelle le gradient géothermique.
L’eau contenue dans les roches-réservoir du sous-sol est donc de l’eau chaude. Et elle est d’autant plus chaude que le réservoir est plus profond.
    Selon la température de l’eau captée (voire même de vapeur) on l’utilise pour le chauffage urbain ou pour la production d’électricité.
    Toutefois ce n’est pas forcément une énergie renouvelable car une exploitation trop intense risque de tarir la source d’eau et donc le transport de chaleur.

    Une utilisation différente consiste à utiliser un réseau de tuyaux enterrés sous deux mètres de terre dans un jerdin et qui est de ce fait à une température constante et d’utiliser une pompe à chaleur qui va utiliser cette source froide pour tirer de l’énergie.
    C’est un procédé intéressant , relativement peu onéreux, mais d’un rendement faible.

    La géothermie est sûrement une solution à long terme très prometteuse car l’énergie stockée dans la planête sous forme de chaleur est inépuisable.
    Là encore il faut faire des progrès technologiques.


http://lancien.cowblog.fr/images/ClimatEnergie/eoliennes2.jpg
       Le vent : l’éolien :

    L’éolien est une énergie très chère au plan de l’investissement. Il faut 8 fois plus de béton et 12 fois plus d’acier par KWh éolien produit que par KWh nucléaire. Elle est également chère au plan du fonctionnement et en particulier en France, comme chacun aimerait que les éoliennes aillent faire du bruit chez le voisin, les terrains où elles sont construites ont été loués ou achetés à prix d’or.
    Le principal problème de l’éolien est l’intermittence, car on ne sait pas stocker de grandes quantités d’énergie électrique. Il doit la plupart du temps être complété par une centrale thermique démarrant rapidement si on veut l’utiliser comme source d’énergie de base et non comme complément.
    En Allemagne, où il n’y a qu’un seul régime de vent, les rendements sont faibles : environ 15% en 2003.  Dans un pays qui a des
centrales  thermiques, comme le Danemark par  exemple, l’éolien  est  intéressant  car  lorsqu’il y  a  du vent il permet d’arrêter les centrales thermiques et donc de réduire les émissions de CO2. Par contre,
    En France il y a 3 régimes de vent si bien qu’il y a de fortes chances pour qu’il y ait du vent quelque partmais l’intérêt de l’éolien intÅrÜt  est  très limité. Si l’on remplaçait  une  centrale  nucléaire,  qui n’émet  pas  de CO2 en fonctionnement,  par  des éoliennes,  il faudrait compléter  celles-ci  par des  centrales  à  gaz  pour  les  jours  où  il  n’y  a  pas  de  vent, lesquelles émettent  du  CO2  , et au  total  on  serait  plus  polluant. En France les éoliennes ne sont ni rentables ni écologiques et c'est une erreur de les développer !
     L’éolien  off-shore, (en mer) quoique  plus cher que l’éolien terrestre devrait aussi se développer dans le futur. Il peut être interessant dans des îles où il ne sera pas possible d’installer du nucléaire ni de l’hydrolique et où le régime de vent est plus constant.

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            Le solaire

    Le  solaire  est  une  énergie  d’avenir, mais très coûteuse pour le moment.  En  effet le  soleil brillera  encore  5 milliards  d’années  avant  que notre  planète  ne disparaisse. 
    On distingue deux types de capteurs solaires :

    - Le solaire photovoltaïque, dans lequel une cellule semi-conductrice photosensible produit de l’électricité par effet photoélectrique et donc ce n’est pas la chaleur mais la lumière solaire qui est utilisée. L’énergie reçue est d’environ 1kw/m2 de panneau, mais le rendement est de l’ordre de 15%, de telle sorte que pour une puissance crête de 1kw il faut compter 10m2 de panneaux solaires.
     Un usage domestique sera intéressant quand les coûts auront diminués car les retours d'investissements sont actuellement prohibitifs, même avec les aides prévues.
    Le courant généré est continu mais on peut le rendre alternatif par un onduleur pour le transporter dans un réseau.
    Si on conçoit, lorsque le coût sera plus faible, une utilisation sous forme de centrale , les surfaces nécessaires limiteront leur puissance.
    Une centrale qui sera mise en service au Canada en 2010, a une puissance de 40 Mw comporte  1 million de modules, et occupe 350 hectares ! A titre de comparaison les centrales nucléaires de 4ème génération auront une puissance de l’ordre du Gw  ce qui nécessiterait une surface de plus de 7000 hectares.
     Le prix actuel du kwh solaire est plus de 10 fois celui de l’électricité nucléaire.
    On espère que les recherches sur les couches minces feront baisser le prix des capteurs.

    - Le solaire thermique : des tuyaux remplis d’un liquide sont exposés au soleil qui chauffe le liquide qui est envoyé dans un échangeur et l’utilisation est différente selon la température du liquide caloporteur.   
    Le  solaire  thermique  à  basse  température  est utilisable edans les habitations, surtout maisons individuelles (chauffe-eau  solaires
éventuellement associés à un plancher chauffant). Cette technique est bien au point mais insuffisamment développée en France.
    Le solaire thermodynamique (à haute température) est intéressant dans les pays chauds et produit  actuellement  environ  autant  d’électricité  que  le  solaire  photovoltaïque.  Sa technique est beaucoup plus délicate car les températures des éléments engendrent des contraintes importantes.

   
Demain je publierai quelques photos pour nous reposer et je parlerai ensuite du nucléaire dans les deux articles suivants..
Par Paskale le Jeudi 17 septembre 2009 à 19:23
Le changement climatique...La désertification, la sécheresse et le désespoir, c'est ce qu'il nous réserve; Donc un défi majeur!
Par juliehihan le Lundi 19 octobre 2009 à 20:29
bah ca alors! si tu l'avais mis avant,mon exposé de l'année dernière était déjà tout fait! mais merci quand même car tu m'avais bien aidé, sans ton aide il serait toujours pas fait à l'heure qu'il est!!!!
et bravo papi pour tout tes articles, ils sont très intéressants... je pense pas a regarder régulièrement, mais quand je passe sur ton blog, j'ai plein de lecture qui m'attend!
 

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