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Lesénergiesrenouvelables

Lesénergiesrenouvelables

Dossier réalisé par des élèves de quatrième du collège Pierre Mendès-France à Morlaix

Sommaire

Les énergies renouvelables 1

Pourquoi demander à des élèves de quatrièmede mener une recherche sur ce thème? 3

Les scientifiques prévoient un réchauffement accru du climat 4

La température de la planète devrait se réchaufferde 1,5 à 6° C en 2100, affirment les scientifiques de l’IPCC 6

Les négociations en cours depuis Rio 7

L’ÉNERGIE HYDRAULIQUE 10L’histoire de l’énergie hydraulique 10

La science de l’hydraulique 10

L’exploitation 11

La production 12

Les barrages 12

Les différents types de barrages 13

L’énergie des marées et des vagues 15

LA GÉOTHERMIE 17HISTORIQUE 17

Energie Géothermique 18

Sources géothermiques 18

Moyens de productions 18

Les trois formes d’énergie géothermique19

La production géothermique mondiale: 20

LA BIOMASSE 21Introduction 21

Définition 21

Utilisation 23

Conclusion 24

Lexique 24

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE 25L’énergie éolienne, keskecé? 25

Les éoliennes à axe horizontal 26

Combiner une éolienne avec

Une autre source d’énergie 27

Sécurité 28

Les éoliennes et l’environnement 29

L’ÉNERGIE SOLAIRE 30Tout sur l’énergie solaire. 30

Constante solaire 30

La production d’électricité

à partir du rayonnement solaire. 30

Énergie solaire et milieu naturel 31

Stockage et exploitationde l’énergie solaire 31

Serre 30

Capteurs plans 32

Capteurs par concentration 33

Le four solaire d’Odeillo 34

Refroidissement solaire 35

Photopiles 36

Autres systèmes de stockage 37

Transports utilisant l’énergie solaire38

Production d’électricité 38

Pourquoi demander à des élèves de quatrièmede mener une recherche sur ce thème?

Ces recherches ont bien sûr un lien réel avec la matière enseignée, même si on ne peut dire précisémentavec le programme de quel niveau de classe le lien est le plus évident. Outre cet aspect scolaire, il mesemblait important d’attirer l’attention des adultes de demain sur des questions qui, à travers le réchauffe-ment de la planète, le traitement des déchets et la gestion intelligente des sources d’énergie seront l’enjeudes débats futurs.

Le réchauffement de la planète

On en parlait depuis longtemps. Un peu comme d’un serpent de mer, sans avoir trop de certitudes sur le faitqu’il existait ou non.

Les données étaient assez partielles voire partiales. Elles étaient souvent utilisées par des groupes depression agissant sous forme de lobbying, que ce soit en faveur de l’écologie ou en faveur de «la croissance»et d’une plus grande consommation d’énergie. Bien difficile dans ce cas, pour un grand nombre, de se faireune opinion sereine.

Les articles cités après cette introduction, tous tirés du Monde du 3/11/2000, (pages 2 à 6) montrent que lavérité devient incontournable et que le réchauffement de la planète est maintenant une certitude. Faut-il s’enréjouir, faut-il le craindre? Chacun peut réagir à sa convenance. À l’échelle de notre durée de vie, un ré-chauffement de 1 à 6°C, comme celui qui est prévu peut paraître bon à prendre en Bretagne. Si on réfléchità l’horizon 2100 et plus, la question se pose de savoir si l’on peut continuer à utiliser de plus en plusd’énergie (qui se transforme finalement en chaleur), sachant que cette consommation d’énergie s’accompa-gne d’une production de gaz à effet de serre (qui jouent en quelque sorte le rôle d’un couvercle sur unecasserole). Production de chaleur et gaz à effet de serre entraînant, bien sûr, la surchauffe du globe.

Si l’on refuse la perspective du réchauffement permanent, deux types de réponses peuvent être apportées:

- la réduction de la consommation d’énergie (première action à mettre en œuvre)

- le recours à des sources de production d’énergie renouvelables. (ce qu’il y a de mieux à faire étant sansdoute de combiner les deux)

C’est sur ce second point, qui s’intégrait davantage à un cours de physique que je vous ai demandé de fairedes recherches.

Énergie renouvelable et énergie fossile

Vous savez maintenant que vous avez accompli cette recherche ce qu’est une énergie renouvelable.

L’autre type d’énergie, fortement utilisée aujourd’hui, est celle que l’on obtient à partir des ressourcesnaturelles de l’écorce terrestre: le charbon et le pétrole en sont deux exemples. On la qualifie d’énergiefossile. Il est évident qu’un jour ou l’autre ces ressources seront épuisées. Ne serait-il pas, alors, plus judi-cieux de les réserver à certaines utilisations spécifiques pour lesquelles elles sont irremplaçables comme lachimie du plastique par exemple, et d’essayer de produire l’énergie électrique et la chaleur nécessaire à unevie confortable en partant de ressources inépuisables parce que renouvelables? De plus, l’utilisation de cesénergies fossiles s’accompagne d’une production de CO2 non négligeable que l’on retrouvera encore dansl’effet de serre…

Si on rajoutait deux exposés à ceux qui suivent, l’un consacré aux énergies fossiles, l’autre au nucléaire, cedossier aurait pu s’intituler:

Quelles sources d’énergie pour le mondedans lequel vous allez vivre?

J.N. Abaléo

La communauté internationale des climatologues soumet auxdécideurs un rapport plus pessimiste que précédemment surl’élévation prévisible de la température de la planète durant lesiècle à venir

En laissant filtrer publiquement leur Résumé pour les déci-deurs, les scientifiques réunis dans l’IPCC ont envoyé un mes-sage clair aux politiques qui tergiversent encore: le réchauffe-ment climatique n’est pas une lubie environnementale, c’est unphénomène physique concret qui dominera l’existence communedes humains pendant tout le siècle à venir. L’IPCC ex prime l’avisde la communauté internationale des climatologues.

Sa publication intervient alors que la Conférence de La Haye,

Les scientifiques prévoientun réchauffement accru du climat

dans moins de deux semaines, tentera d’empêcherl’échec du protocole de Rio par lequel, en décembre 1997,les pays industrialisés s’étaient engagés à limiter les émis-sions de gaz à effet de serre. Alors aussi que George W.Bush, éventuel président de la nation la plus polluantede la planète, a répété le 11 octobre, lors de son débattélévisé avec Al Gore qu’il ne pensait pas que «nous dis-posions de tous les faits nous permettant de prendre desdécisions».

AVANT-GOUT Le document de l’IPCC parle d’un ton assuré, parce

qu’en une dizaine d’années - son premier rapportdate de 1990 -, le travail scientifique s’est considé-rablement développé. L’information cruciale vient dureIèvement de plusieurs prévisions, et principalementde la fourchette d’élévation de la température, quipourrait être d’ici à 2100 de 1,5 à 6° C. Les rappor-teurs soulignent aussi avec assurance - «Il est pres-que certain »- que la moyenne d’élévation devraitêtre plus importante sur les continents que sur lesocéans. Ils estiment ainsi que l’Asie du Nord - c’est-à-dire la Chine devrait se réchauffer 40 % de plusque la moyenne: si l’on suit l’avis des scientifiques,cela signifie que le changement climatique n’est plusla seule affaire des «riches». La Chine, entre autres,doit réellement prendre en compte cette questiondans la définition de ses politiques économiques.

La grave sécheresse qui a affecté la région de Pé-kin une bonne partie de l’an 2000 donne aux maî-tres de la Cité interdite un avant-goût du problème.

Les experts sont en revanche prudents sur plu-sieurs points: il est prévu que l’élévation du niveaudes mers soit importante - près d’un demi-mètre-,mais une élévation rapide et beaucoup plus forte estexclue. Le débat scientifique sur le rôle du soleil estprécisément abordé, mais l’lPCC juge que les fac-teurs naturels (soleil et éruptions volcaniques) peu-vent être évalués à un cinquième du réchauffementtotal. Le rôle des nuages dans la nouvelle donne cli-matique est présenté comme une interrogation ma-jeure. Les experts ne s’engagent pas sur la questionde la multiplication des événements météorologiquesextrêmes: probable dans l’hémisphère Nord, aucunetendance n’est encore décelable dans les régionstropicales. Ils soulignent enfin que la reforestation,qui absorbe du gaz carbonique, ne pourra jouer qu’unrôle marginal dans la lutte contre l’effet de serre. Lemessage devra être entendu par les négociateursde La Haye: dans les dernières discussions prépa-ratoires, les Etats-Unis ont insisté pour que la forêtsoit pleinement prise en compte comme moyen delutter contre le changement climatique. Si l’on suitl’lPCC, il ne s’agit là que d’une échappatoire: la ré-ponse au défi qui est posé à l’humanité est un chan-gement de ses modes de consommation de l’éner-gie.

Hervé Kempf LE MONDEVENDREDI 3 NOVEMBRE 2000

L’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), ou GIEC (Groupeintergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat), a été créé, en 1988, par l’Organisa-tion mondiale de la météorologie et le Programme des Nations unies pour l’environnement.Réseau international de plusieurs centaines de scientifiques, il est chargé d’évaluer les con-naissances relatives aux risques de changement climatique.

Ces connaissances sont synthétisées dans d’épais «Rapports d’évaluation », dont deux ontété publiés en 1990 et 1995. Son troisième rapport sera publié en 2001. Il est introduit par un«Résumé pour les décideurs», dont un projet circule en ce moment dans la communautéscientifique et entre les gouvernements, avant d’être discuté en assemblée plénière, à Shan-ghai, en janvier 2001.

Les rapports de l’IPCC sont divisés en chapitres, rédigés par autant de groupes de spécia-listes. Ils sont corrigés par d’autres experts, avant adoption par l’assemblée plénière.

L’I.P.P.C.Un organisme intergouvernemental

Ce document a été traduit par Le Monde à partir de l’original en anglais, daté du 22octobre. Les intertitres en gras sont de l’IPCC. Les passages entre crochets sont du Monde.

Le troisième rapport du Groupe 1 de l’IPCC se fonde sur les rapports précédents et incor-pore de nouveaux résultats de recherche sur le climat effectués dans les cinq dernières années.Des centaines de scientifiques ont contribué à sa préparation et à son examen. Ce résumé pourles décideurs décrit l’état présent des connaissances sur le système climatique et fournit desestimations quant à son évolution future. (...)

La température de la planète devraitse réchauffer de 1,5 à 6o C en 2100,affirment les scientifiques de l’IPCC

La température moyenne de surface a augmenté depuis le milieudu XIXe siècle

La température moyenne de surface a augmenté de 0,60 C (avec une incertitudeen plus ou en moins de 0,2 oc) depuis 1860, la première date pour laquelle ondispose de données suffisantes pour des estimations globales. Cette valeur est en-viron 0,15 ~C plus élevée que dans le précédent rapport [de 1995], en grandepartie en raison des températures relativement élevées des années 1995-2000. (...)

De nouvelles analyses indiquent que le XXe siècle a probablement connu leréchauffement le plus important de tous les siècles de puis mille ans dans l’hémis-phère Nord. Il est probable que les années 1990 ont constitué la décennie la pluschaude du XX° siècle et 1998 I’année la plus chaude.

La couverture neigeuse et l’extension des glaces ont diminué

La surface de la couverture neigeuse a diminué d’environ 10% depuis la fin desannées 1960 et la période de glaciation des lacs et des rivières a diminué d’environdeux semaines dans l’hémisphère Nord pendant le XXe siècle.

Il y a eu un retrait général des glaciers de montagne dans les régions non-polai-res pendant le XXe siècle.

La superficie de glace de mer pendant le printemps et l’été a diminué de 10 à15% dans l’hémisphère Nord depuis les an nées 1950. Une diminution de l’épais-seur de la glace de 40 % en Arctique s’est probablement produite à la fin de l’étépendant les dernières décennies, ce déclin étant beaucoup plus prononcé pendantl’hiver.

Le niveau moyen des mers s’est élevé et le contenu enchaleur des océans s’est accru.

Les données sur les marées montrent que le niveau moyen des merss’est élevé de 10 cm à 20 cm pendant le XXe siècle. Il est très probableque cela est dû au moins en partie à l’expansion thermique de l’eau demer et à la perte de glace associée au réchauffement.

Le rythme d’élévation du niveau des mers pendant le XXe siècle a étéenviron dix fois plus important que pendant les derniers 3000 ans.

Des changements ont aussi affecté d’autres aspects importants du climat

Les précipitations ont augmenté de 0,5 à 1% par décennie pendant le XXe siècle sur laplupart des continents de moyenne et haute latitudes de l’hémisphère Nord. La pluie a diminuésur la plupart des terres intertropicales pendant le XXe siècle (-0,3 % par décennie), quoiqu’ily ait une reprise dans les dernières années. (...)

Il est probable qu’une augmentation moyenne des événements de précipitations extrêmess’est produite dans les latitudes moyennes et hautes de l’hémisphère Nord.

Les épisodes chauds du phénomène El Niño/Southern Oscillation (ENSO) ont été plus fré-quents, plus durables et plus intenses depuis le milieu des années 1970…

Quelques aspects importants du climatne semblent pas avoir changé.

La variation de l’extension des glaces de l’Antarctique, depuis qu’on l’observepar satellite, dans les années 1970, ne montre pas de tendance significative.

L’intensité et la fréquence des cyclones tropicaux et extra-tropicaux ne montrentpas de tendance claire, mais les données sont souvent rares et non pertinentes.

Les négociations en cours depuis Rioune réduction de 8 %, les Etats-Unis de 7 %, le Japon et leCanada de 6 %. La Russie, I’Ukraine et la Nouvelle-Zélandepeuvent se contenter de stabiliser leurs émissions, tandisque l’Australie (+ 8 %) et la Norvège (+ 1 %) peuvent aug-menter les leurs.• Depuis 1997, la négociation sur la mise en œuvre con-crète de ces objectifs n’avance guère. Europe et Etats-Uniss’opposent quant à la place du marché dans ces moyens,et les Etats-Unis insistent pour que les pays en développe-ment prennent des engagements chiffrés. Le Sénat desEtats-Unis refuse de ratifier le protocole de Kyoto. La confé-rence de La Haye ne s’annonce pas sous les meilleurs aus-pices.• Les pays développés ne parviennent pas à réduire leursémissions de gaz à effet de serre: entre 1990 et 2000, cesémissions ont au contraire crû de il % aux Etats-Unis, etn’ont pas diminué dans l’Union européenne.

Les émissions de gaz à effet de serre et d’aérosols par les activités humainescontinuent à altérer l’atmosphère d’une manière qui affecte le systèmeclimatique..

Depuis 1750, la concentration atmosphérique de gaz carbonique (CO2) s’est accrue d’untiers. La concentration actuelle n’a jamais été dépassée depuis quatre cent vingt mille ans etprobablement pas durant les vingt millions d’années passées. Le taux d’accroissement [decette concentration] n’a jamais été atteint depuis au moins les vingt mille dernières années.

Plus des deux tiers de l’accroissement du CO2 atmosphérique pendant les 20 dernières an-nées sont dus à la combustion de combustibles fossiles. Le reste est dû au changement d’utili-sation de l’espace, notamment à la déforestation et, à un moindre degré, à la production deciment.(...)

Le taux d’augmentation de la concentration de CO2 dans l’atmosphère a été d’environ 0,4%par an pendant les deux dernières décennies. (...)

La concentration de méthane (CH4) dans l’atmosphère a été multipliée par 2,5 depuis l750 etcontinue de s’accroître. (...)

L’augmentation calculée d’un tiers depuis 1750 de l’ozone troposphérique [dans la couchebasse de l’atmosphère], du fait des émissions de plusieurs gaz formateurs d’ozone, est estiméeavoir causé un effet radiatif [de réchauffe ment] significatif de 0,35 W/m2. (...)

• La fuite du rapport de l’IPCC intervient à deux semainesde la conférence de La Haye, qui a lieu du 13 au 24 novem-bre 2000. Les délégués de tous les pays du globe se retrou-veront pour discuter des moyens de lutter contre le change-ment climatique. • La convention de Rio sur les changements climatiques,signée en juin 1992 par la communauté internationale,compte parmi ses objectifs la stabilisation des émissionsde gaz à effet de serres.• En décembre 1997, le protocole de Kyoto a renforcé cetteconvention en adoptant des engagements précis pour lesnations qui ont commencé à s’industrialiser depuis cent cin-quante ans, et sont donc responsables de l’accumulationde ces gaz dans l’atmosphère. Elles doivent réduire globa-lement de 5 % en 2008-2012 leurs émissions de gaz à effetde serre par rapport au niveau de 1990. Ce chiffre n’est pasidentique pour tous les pays: l‘Union européenne a accepté

Les agents naturels ont contribué en petites quantités à l’augmentation de l’effetradiatif pendant le siècle passé

L’effet radiatif dû aux changements de l’énergie émise par le soleil depuis 1750 est estimé repré-senter un cinquième de celui qui est dû au CO2, principalement en raison d’une augmentation pen-dant le XXe siècle. Depuis les années 1970, les instruments satellitaires ont enregistré de petitesoscillations liées au cycle solaire de onze ans.

Des mécanismes expliquant l’amplification des effets du soleil sur le climat ont été proposés,mais ils manquent d’une base rigoureuse théorique ou d’observation.

Les aérosols [minuscules particules en suspension] stratosphériques [dans les couches hautes del’atmosphère] émis par les grandes éruptions volcaniques provoquent un effet radiatif négatif, quidure quelques années.

On estime que l’effet radiatif des deux facteurs naturels majeurs (variations solaires et aérosolsvolcaniques) a été négatif les deux dernières décennies - et peut-être les quatre dernières-, en con-traste avec l’effet positif des gaz à effet de serre.

La confiance dans la capacité desmodèles à prévoir les climats futurs aaugmenté

(...) La compréhension des processus climati-ques et leur représentation dans les modèles cli-matiques s’est améliorée, notamment en ce quiconcerne la vapeur d’eau, la dynamique de la glacede mer et le transport de chaleur dans l’océan. (...)

La plus grande incertitude dans la modélisa-tion du climat futur continue à résider dans l’ana-lyse du rôle des nuages et de leur interaction avecl’effet radiatif et les aérosols.

Les preuves d’une influence humaine sur le climat global sont plus fortesmaintenant qu’au moment du deuxième rapport de l’IPCC en 1995]

(...) Les simulations de la réponse au forçage [accroissement de l’effet de serre] naturelpris isolément, incluant la variabilité solaire et les éruptions volcaniques indiquent que leforçage naturel peut jouer un rôle dans le réchauffement observé pendant la première partiedu XXe siècle mais n’expliquent pas le réchauffement de sa deuxième partie. L’effet desgaz anthropiques émis par l’activité humaine] pendant les cinquante dernières années peutêtre identifié en dépit d’incertitudes sur les autres forçages. (...)

Il est probable que les concentrations croissantes de gaz anthropiques à effet de serre ontcontribué substantiellement au réchauffement observé depuis cinquante ans. Néanmoins.L’exactitude des estimations de I’importance du réchauffement anthropique (...) continue àêtre limitée par les incertitudes relatives aux estimations de variabilité interne, des facteursradiatifs naturels et anthropiques, en particulier pour ce qui est des aérosols, et quant à laréponse du climat à ces facteurs.

La composition de l’atmosphère continuera à changer pendant leXXle siècle

(...) A la fin du siècle, les modèles prévoient des concentrations de CO2 situéesentre 540 et 970 ppm [parties par million] (à comparer avec une concentrationavant la révolution industrielle de 280 ppm, et avec une concentration actuelled’environ 367 ppm). ( • •)

La séquestration du carbone par le changement de l’utilisation des terres pour-rait influencer la concentration atmosphérique de C02. Cependant, même si tout lecarbone émis jusqu’à présent par le changement de l’utilisation des terres pouvaitêtre repris par la biosphère terrestre (c’est-à-dire par la reforestation), la concen-tration de CO2 serait réduite de seulement 40 à 70 ppm. (...)

Les scénarios projettent une augmentation de la températureglobale et du niveau de la mer

(...) L’accroissement moyen de la température de surface est estimé devoir êtrede 1,5 à 60C de 1990 à 2100. Cette augmentation serait sans précédent dans les dixmille dernières années. L’éventail d’augmentation présenté dans le deuxième rap-port était de 1 à 3,5 oc (...). La différence est principalement due à la réductionprévue des émissions de dioxyde de soufre. (...)

Il est presque certain que toutes les surfaces terrestres se réchaufferont plusrapidement que la moyenne, particulièrement celles situées à haute latitude ensaison froide. Le plus notable est le réchauffement des régions au nord de l’Amé-rique du Nord et dans l’Asie du Nord et du centre, 40 % au-dessus du changementmoyen. En revanche, le réchauffement serait inférieur à la moyenne en Asie duSud et du Sud-Est pendant l’été et au sud de l’Amérique du Sud en hiver.

Dans l’hémisphère Nord, la couverture neigeuse et l’extension de la glace demer devraient continuer à diminuer.

Les glaciers et les calottes glaciaires (à l’exception de la ban quise du Groen-land et de l’Antarctique) continueront leur retrait généralisé pendant le XXle siè-cle. (...) Une perte majeure de glace [de l’Antarctique] et une élévation accéléréedu niveau des mers sont maintenant jugées comme très peu probables au XXIesiècle.

Une élévation du niveau des mers de 0,14 à 0,80m est prévue entre 1990 et2100, avec une va leur centrale de 0,47 m, ce qui est deux à quatre fois le tauxobservé pendant le XXe siècle. (...)

L’histoire de l’énergie hydrauliqueDans l’Antiquité, I’énergie hydraulique était déjà utilisée par les Grecs et les Ro-

mains qui moulaient le blé à la roue hydraulique. Mais, la profusion d’esclaves bonmarché et de bêtes de somme ralentit la propagation de cette source d’énergie jus-qu’au XIIe siècle. Au Moyen Age, on mit au point de grandes roues à eau en boisavec une puissance de sortie maximale de 50 ch. L’énergie hydraulique moderne doitson développement à John Smeaton, ingénieur britannique des travaux publics: il futà l’origine de la première grande turbine hydraulique en fonte.

La science de l’hydrauliqueLes turbines ne sont qu’une solution parmi beaucoup d’autres pour

utiliser l’énergie de l’eau. La science qui traite des lois régissant l’écou-lement des liquides s’appelle l’hydraulique, bien que pour des raisonsdiverses (comme la corrosion) la plupart des systèmes hydrauliquesutilisent l’huile plutôt que l’eau. Un des engins les plus communs estla presse hydraulique qui peut développer des forces considérables parl’action d’une pompe qui refoule un liquide dans un cylindre obturépar un piston. On peut ainsi atteindre des forces de 40000 tonnes. Laplupart des engins lourds et mobiles, tels que les portes de fermeture etles canons de marine, sont manoeuvrés par des systèmes hydrauliquesfonctionnant avec un mélange d’eau et de glycérine.

énergie hydraulique:

énergie produite parune chute d’eau entredeux niveaux, l’un étantplus élevé que l’autre.

hydroélectricité

Le premier site hydro-électrique fut construit en1880 à Northumberland.La renaissance de l’éner-gie hydraulique accom-pagna l’invention du gé-nérateur électrique, amé-lioration de la turbine hy-draulique, ainsi quel’augmentation de la de-mande en électricité àl’aube du xxe siècle.

L’énergie hydraulique

L’exploitationCette énergie est fournie par des roues à eau ou des turbines hydrauliques. Source d’énergie renou-

velable, on peut l’utiliser dès que l’eau atteint un volume suffisant et un débit régulier. L’exploitationde cette énergie nécessite aujourd’hui des installations de grande taille, comprenant des lacs de ré-serve, des barrages, des canaux de dérivation et l’installation de grandes turbines, ainsi que des systè-mes de production d’énergie électrique.

Le développement de l’énergie hydroélectrique exige d’importants capitaux. Ainsi, cette sourced’énergie est souvent peu rentable pour une région où le charbon ou le pétrole est bon marché, mêmesi le coût du combustible d’une centrale électrique à vapeur est supérieur au coût de fonctionnementd’une installation hydroélectrique. Cependant, les préoccupations écologiques actuelles accroissentl’intérêt pour les sources d’énergie renouvelables.

Contrairement aux centrales de type réservoir, qui ont besoin d’une importante retenue d’eau, lesusines hydroélectriques dites ~c au fil de l’eau» peuvent fonctionner dès que la hauteur de chute et ledébit constant sont suffisamment importants. C’est par exemple le cas du projet américano-canadiende la centrale hydroélectrique des chutes du Niagara.

La productionLa répartition des modes de production de l’énergie électrique a également évo-

lué: en 1950, près des deux tiers de l’électricité étaient issus de sources thermi-ques classiques (pétrole, gaz, charbon) et un tiers de sources hydroélectriques; en1990, les sources thermiques étaient toujours à l’origine des deux tiers de l’élec-tricité mondiale. Depuis, la croissance de l’énergie nucléaire a ralenti dans cer-tains pays pour des problèmes de sécurité et de traitement des déchets, notam-ment aux Etats-Unis.

Au début des années 1990, le Canada et lesEtats-Unis étaient les premiers producteursd’énergie hydroélectrique dans le monde. Au Ca-nada, 62% de l’énergie électrique est de sourcehydroélectrique. Dans le monde, l’énergie hy-draulique représente environ un quart de l’éner-gie totale produite et prend une part de plus enplus importante. C’est la principale sourced’énergie électrique pour un grand nombre depays tels que la Norvège (99% de son énergieélectrique), la République démocratique duCongo (97%) et le Brésil (96%). La centraled’Itaipu sur le fleuve Parana entre le Brésil et leParaguay, inaugurée en 1982, a la plus grandecapacité de production du monde. Parmi les plusgrandes installations, on peut également citer lebarrage de Grand Coulée aux Etats-Unis.

La France, dont l’énergie électrique est d’ori-gine thermique, hydraulique et surtout nucléaire,possède environ 80 centrales hydrauliques, si-tuées pour la plupart dans les Alpes, sur le Rhinet sur le Rhône. Certains pays ont construit descentrales hydroélectriques de petite taille. Dansde nombreuses régions de Chine, de tels barrages constituent la source principalede l’énergie électrique. D’autres pays en développement utilisent également detelles installations, fournissant ainsi un emploi à une importante main d’oeuvredisponible.

Les barragesOuvrage artificiel disposé en travers d’un cours d’eau pour stopper son écou-

lement, créer une retenue ou élever le niveau de l’eau en amont. Plusieurs ob-jectifs conduisent à la construction d’un barrage:

- concentrer la pente naturelle d’une rivière dans un site donné, rendant ainsipossible la production d’électricité à partir de l’énergie potentielle de l’eau (éner-gie hydroélectrique)

- stocker, puis amener l’eau des rivières vers des canaux et des systèmes d’ir-rigation

- augmenter la profondeur des rivières pour la navigation- contrôler le débit de l’eau pendant les périodes de sécheresse et de crue- créer des lacs artificiels destinés aux loisirs. De nombreux barrages cumu-

lent plusieurs de ces fonctions.

Les barrages et l’Histoire… Le premier barrage connu fut construit en Égypte, vers 4000 av. J.-C., pour faire

dévier le Nil afin de créer un site pour la ville de Memphis. De nombreux barrages enterre furent bâtis durant I’Antiquité (notamment par les Babyloniens), pour formerdes systèmes d’irrigation élaborés, qui permirent de rendre fertiles des régions jus-que-là improductives et d’alimenter en eau d’importantes populations.

L’Homme eut ensuite l’idée d’utiliser l’énergie des cours d’eau au moyen de mou-lins ou de machines à eau.

Barrages-voûtesLe barrage-voûte emploie les mêmes principes de struc-

ture que le pont en arche. La voûte s’incurve vers le courantd’eau et la charge d’eau principale est répartie le long dubarrage, mais surtout vers les parois latérales de la valléeétroite ou du canyon dans lesquels

de tels barrages sont construits. A la courbure en plans’ajoute parfois une courbure verticale, le barrage étant alorsappelé barrage-coupole. La courbure des barrages-voûtesétait initialement circulaire, mais les outils informatiques(modélisation mathématique) ont permis de concevoir denouvelles formes, comme les spirales logarithmiques, pro-posées par les ingénieurs de l’EDF. Dans des conditions fa-vorables, les barrages-voûtes contiennent moins de béton queles barrages-poids et leur stabilité est obtenue plutôt par leurforme que par leur masse propre.

Les différents types de barragesIl existe des barrages en maçonnerie ou en béton et des barrages en matériaux meubles. Les premiers

appartiennent à au moins l’une des catégories suivantes: les barrages-poids (ouvrages de masse impor-tante dont le poids s’oppose à la poussée de l’eau du lac), les barrages-voûtes (incurvés sur les flans de lavallée), les barrages à contreforts (constitués de murs triangulaires parallèles au lit du cours d’eau), et lesbarrages mobiles, de hauteur modérée. Les trois premiers types, généralement en béton, nécessitent desfondations rocheuses de qualité. Ce sont des barrages-réservoirs: ils servent généralement à accumuler uncertain volume d’eau pour l’irrigation, la lutte contre les crues ou la production de force motrice.

Barrages en bétonBarrages-poids

Les barrages-poids modernes sont de solidesstructures en béton à profil triangulaire, épaissies àleur base et affinées vers le haut. Vus du dessus, ilssont rectilignes ou légèrement incurvés, ce qui per-met de réduire leur volume, et donc leur prix. Lecôté en amont est pratiquement vertical. La stabi-lité et la résistance à la pression de tels barragessont assurées par leur propre poids, qui les empê-che de basculer ou de glisser sur leur base. Il s’agitdu type de barrage le plus stable et qui nécessite lemoins de maintenance.

Barrages à contreforts

Un barrage à contreforts comporte un voiled’étanchéité s’appuyant sur des piliers réguliè-rement espacés. Il est formé d’un mur en amont,ou plate-forme, appelé masque plan amont, quisupporte l’eau retenue. L’édifice est équipéd’une série de renforts, ou murs triangulairesverticaux, construits pour supporter la plate-forme et transmettre la poussée de l’eau à lafondation. Le voile d’étanchéité est générale-ment très incliné vers l’aval, pour que le poidsde l’eau plaque le barrage contre le terrain quile supporte. Le poids de l’eau retenue par lebarrage permet ainsi de compenser sa «!légè-reté!~>. Ces barrages sont parfois appelés bar-rages-poids creux.

Barrages mobiles

Également appelés barrages à niveau constant, les barra-ges mobiles ont une hauteur limitée et sont généralementédifiés à l’aval du cours des rivières, là où la pente est fai-ble. Ils sont munis d’une bouchure - partie mobile permet-tant de réguler le niveau amont - comportant des vannesmétalliques.

La partie fixe correspond à un radier (revêtement) étan-che. En réglant l’ouverture des vannes, on peut maintenir un niveau d’eau constant à l’amont. On peututiliser ce type de barrage dans l’aménagement des estuaires et des deltas.

Barrages en matériaux meublesBarrage en terre

Il existe des barrages en terre homogène, en général constitués d’unmassif en terre compactée, et des barrages à profil zoné. Les barragesen terre homogène - levées et digues - sont les structures les plus cou-ramment utilisées pour retenir l’eau. Ils sont construits avec des maté-riaux naturels collectés à proximité du barrage (terre argileuse, roche,pierre).

Barrages en enrochements

Les barrages en enrochement- gros blocs de roche - peuvent êtreconstitués uniquement d’un matériau imperméable, tel que l’argile. Ilspeuvent également avoir un noyau central imperméable vertical ou in-cliné, compris entre des massifs d’appui (à l’aval) ou de protection (àl’amont). Ces massifs peuvent être faits de matériaux plus perméa-bles, tels que le gravier sableux. Sur la face en contact avec l’eau, ondispose parfois un tapis d’étanchéité souple, ou «masque», réalisé avecdes produits bitumineux, qui s’adapte bien à la surface à couvrir et àun éventuel tassement du barrage.

L’énergie des marées et des vaguesLes marées sont dues à

l’attraction que la lune et lesoleil exercent sur les eauxdes océans. Les variationsde niveaux qui en résultentpeuvent permettre de fairetourner les turbines montéesdans de grands barrages quibloquent, par exemple, unestuaire. Malheureusement,il existe peu de sites dans lemonde ou la marée soit suf-fisamment forte.

La premièreinstallationd’énergie marémotrice a étéLe barrage de la Rance(France) dont la photogra-phie aérienne figure ci-con-tre. Il en existe une autre auCanada et un projetbienavancé, ou une usine enconstruction, en Chine.

La houle, les marées oules courants marins produi-sent aussi de 1' énergie. Lacentrale de la Rance fonc-tionne grâce aux mouve-ments des marées. A maréemontante, les turbines sontentraînées par l’eau quivient de la mer vers les ter-res. A marée descendante,c’est le contraire, et les pa-les des turbines changent d’orientation. L’usine produit chaque année environ 550 millions de kWh,I’équivalent de ce que consomment, en un an, les 200 000 ménages de Rennes.

Dans les années 1980, d’autres projets ont été lancés àtravers le monde. Parmi les plus originaux, des systèmesflottants à la surface de l’eau, testés par les Anglais. A l’in-térieur, des turbines génèrent de l’électricité grâce à la pres-sion des vagues et des courants. En fait, la plupart de cessystèmes, fragiles face aux colères de la mer, et jugés moinsrentables que les autres formes d’énergies renouvelables,n’ont pas abouti. Mais les recherches sont en bonne vole.

«emprunté» à Science et Vie

également «emprunté» à Science et vie

Nouvelleréalisation pourproduire del’énergieélectrique enutilisant la forcedes vagues qui sebrisent sur lacôte.

Toujous enGrande Bretagne!

Moulin à eauMoulin à roue hydraulique horizontale. Ce moulin à eau est équipé d’une voute et de

turbine

Moulin à maréeA la marée montante, I’eau s’engouffre par les deux ouvertures suivant la disposition des

butées et des charnières.

Science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre. La géothermietente d’intégrer les données géophysiques, géochimiques et géologiques dans les modèles, afinde reproduire et de comprendre la mécanique thermique de la croûte terrestre. Son applicationpratique principale est la recherche de concentrations naturelles d’eau chaudes utilisées pourproduire de l’électricité, comme moyen de chauffage ou comme source de chaleur dans cer-tains procédés industriels.

1 HISTORIQUELes sources chaudes sont utilisées depuis l’Antiquité pour leurs vertus thérapeutiques ou

comme moyen de détente. Les premiers immigrants d’Islande transportaient l’eau des sour-ces chaudes naturelles jusqu’à leurs abris à l’aide de conduits de bois. L’utilisation rationnelledes sources d’eau chaude naturelle n’apparut que plus tard.

Le premier réseau connu de distribution de chaleur géothermique se situe en France à Chau-des-Aigues (Cantal); Un manuscrit datant de 1334 fait allusion à une distribution d’eau chaudenaturelle dans les maisons de ce bourg. C’est d’ailleurs la source naturelle la plus chauded’Europe (82°c). Dès cette époque, la distribution de l’eau chaude s’effectua à l’aide à l’aidede tuyaux de bois de pin, creusés dans leur longueur à l’aide d’une longue tarière et embatésles uns dans les autres.

En 1827, François Larderel, Français émigré en Italie, remplaça le bois de chauffage par lavapeur naturelle. Celle-ci étant insuffisante, Larderel entreprit en 1833 le premier forage géo-thermique pour obtenir davantage de vapeur à une température supérieure. Les travaux deLarderel furent poursuivis par le prince Conti en Toscane: en 1904, il alluma cinq ampoulesélectriques au moyen d’une dynamo entraînée par turbine à vapeur géothermique.

La géothermie

Un des captages de vapeur de la centrale géothermique de Larderello en Italie

2 Energie Géothermique:

2.1 sources géothermiques: La température augmente eu fur

et à mesure que l’on enfonce dans lesol terrestre, exception faite des quel-ques dizaines de mètres qui subissentdes contraintes extérieures périodi-ques( rayonnement solaire par exem-ple ). A l’exception des sources ther-males naturelles, le flux géothermi-que est beaucoup trop faible à la sur-face de la terre par diffusion dans desmilieux géologiques particuliers, parles mouvements de convection dumagma lorsque celui-ci effleure lasurface, et par la circulation de d’eauchauffée en profondeur, et remontantpar une cheminée restée perméabledans le plan d’une faille. L’eauchaude qui atteint la surface terres-tre apparaît sous la forme de sourceschaudes, de geysers et de fumerol-les. La puissance géothermique de laterre est estimée à plus de 30 mil-liards de kilowatts par an.

2.2 moyens de productions: La crise pétrolière des années 1970 suscita d’im-

portantes recherches en géothermie. Certaines sour-ces géothermiques connurent un développement opé-rationnel (utilisation des aquifères profonds, emploides pompes à chaleur sur nappe). D’autres font en-core l’objet de recherches en amont, comme l’extrac-tion de la chaleur des roches compactes profondes etde celle des volcans.

Dans les centrales électriques, la production devapeur à partir des fluides naturellement chauds, quiexistent dans les systèmes géothermiques, est une al-ternative à la production de vapeur sous pression pro-duite en brûlant les énergies, les forages sont réalisésà des profondeurs pouvant dépasser 300 m, atteignantdes concentrations d’eau et de vapeur chauffées pardes magmas situés encore plus en profondeur. La va-peur est purifiée à la tête du puits avant d’être trans-portée par de grandes canalisations isolées jusqu’auxturbines.

Principe d’un chauffage utilisant la chaleur du sol

La plus grande centrale électrique construite au début des années 1990, et utilisant l’énergie géothermi-que, se trouve aux Etats-Unis, dans le nord-est de la Californie. Cette centrale, appelée The Geysers, avaitune capacité de production d’environ 1400 MW, assez pour satisfaire la plus grande partie de la demandeen électricité de la ville de San Francisco, située à 170 KM au sud. Toutefois, sa production diminuechaque année.

Une nouvelle technique pour exploiter l’énergie géothermique a été testée au Nouveau-Mexique: ils’agit de forer dans la roche chaude et sèche située au dessus d’un système volcanique au repos, enfracturant la roche compacte pour qu’un liquide puisse y circuler, et en injectant de l’eau qui revient sousforme de vapeur surchauffée. Selon ce principe, le prototype de Los Alamos fut construit en 1992 auNouveau Mexique. Il constitue un échangeur thermique souterrain à 3600 m de profondeur, récupérantune eau à 180°C en sortie, avec une production de 4MW. Des problèmes liés aux pompes ont compromisce projet. Cette technique ainsi que les études pour l’exploitations de l’énergie volcanique, font toujoursl’objet de recherches poussées.

Les fluides géothermiques sont également utilisés pour chauffer des groupes de bâtiments à Budapest,à Paris (Maison de la radio), en Islande, à Reykjavík et dans bien d’autres villes.

2.3 Les trois formes d’énergie géothermique

Le principe de la géothermie consiste à extraire l’énergie contenue dans le sol pour l’utiliser sousforme de chauffage ou d’électricité. On distingue quatre type de géothermie; la haute, la moyenne, labasse et la très basse énergie.

La géothermie haute énergie (150°C-320°C)

Elle n’est exploitable que dans des région géologiques particulières présentant par exemple une con-vection magmatique qui réchauffe les réservoir d’eau superficiels. Elle est généralement utilisée dans desrégions volcaniques comme aux Philippines, en Indonésie, en Amérique du Nord ou encore en Guade-loupe. En 1995, la capacité de production dans le monde était d’environ 5800 MW dont 46 % aux Etats-Unis et 15 % aux Philippines.

La géothermie moyenne énergie

(90°C-150°C)

Elle correspond à l’exploitation de la chaleurdes nappes profondes dans des régions géologi-ques présentant un gradient de température nonparticulier comme dans le cas précédent. Aprèsforage, on injecte dans le sol un fluidecaloporteur, tel que le Fréon ou l’ammoniac, quiest chauffé et ramené à la surface ou on l’utilisepour chauffer des bâtiments, produire de l’eauchaude sanitaire. Le principe est identique à ce-lui d’une machine frigorifique fonctionnant àl’envers. Ces installations ne sont généralementpas économiques. On trouve par exemple de telsdispositifs en France, dans l’ex-URSS, en Indo-nésie et dans bien d’autres pays.

La géothermie basse énergie(50°C-90°C)

Beaucoup plus répandue que les pré-cédentes, elles en diffèrent toutefois parla profondeur beaucoup plus faible de lasource géothermique (de O à 1000 m).Le forage est donc plus rapide et moinscoûteux. De plus, il n’est pas toujours né-cessaire de réinjecter le fluidecaloporteur, l’installation est donc moinscomplexe.

2.4 La production géothermique mondiale: Dans le monde entier, la capacité de production des installations géothermiques était d’environ 5800

MW en 1995, et on prévoit qu’elle sera de 10000 MW en l’an 2000. Les Etats-Unis sont les premiersproducteurs d’énergie géothermique, avec 2817 MW en 1995, suivis par les Philippines (119OMW), leMexique (753 MW), l’Italie (630 MW), le Japon (414 MW) et l’Indonésie.

Un exemple d’énergie géothermique non maîtrisée à ce jour: le volcanisme

LA BIOMASSE

1 - INTRODUCTION

C’est dans les pays scandinaves, dans les années 70, au moment de la flambée du prix du pétrolequ’on a commencé à mettre au point des systèmes de production d’énergie qui utilisaient la bio-masse.

La technologie a fait son entrée au Canada au début des années 80.

Actuellement, de nombreuses petites entreprises et institutions utilisent ce système.

2 - DEFINITION DE LA BIOMASSE

La biomasse est constituée par la masse de matières végétales et animales qui vivent en équilibre surune surface donnée de la terre.

La biomasse est formée de l’ensemble des organismes vivants sur les continents et dans les océans,qu’ils soient des micro-organismes, des plantes ou des animaux. Cependant, son exploitation énergéti-que concerne principalement les plantes et les arbres. Grâce à la photosynthèse, mettant en jeu les molé-cules de chlorophylle, les plantes utilisent l’énergie solaire pour recomposer l’eau qu’elles contiennentdans leurs cellules et le gaz carbonique de l’atmosphère en matières végétales.

On parle de la biomasse comme d’une source d’énergie quand on utilise ces matières ou leurs sousproduits (bois, paille, fumier, herbe…) pour fournir de l’énergie.

La ressource peut aussi provenir de cultures énergétiques spécifiques. Dans le cas du bois, on peut ainsicréer des taillis à courte rotation dont la plantation, la récolte (tous les trois à cinq ans) et le conditionne-ment seront complètement mécanisés. Les rendements dépendent du climat, de la qualité des sols, desespèces (peupliers, saule...), des apports en eau et en engrais. Pour les pays tempérés, le rendementmoyen annuel est de dix tonnes de matière sèche par hectare, avec des maximums de 20 t/ha, soit uneressource brute d’environ 3,6 à 7,2 tep/ha. En comparaison, une forêt tropicale produit en moyenne 20 t/ha/an de matière sèche, avec des maximums de 35 t/ha/an. Les plantes peuvent aussi faire l’objet decultures énergétiques: plantes amylacées riches en amidon (blé, topinambour...), plantes saccharifèresriches en sucres (canne à sucre, betterave...), plantes oléagineuses et protéo-oléagineuses (tournesol,colza, soja...). Ces cultures à usage énergétique contribuent à la réduction du déficit financier des exploi-tations agricoles européennes sur les 15 p. 100 des terres arables qui ont dû être mises en jachères depuis1992. Mais elles doivent s’accompagner de pratiques culturales soutenables en optimisant les apports eneau, en engrais et en produits phytosanitaires, de façon à ne pas réduire à néant les avantagesenvironnementaux par des impacts négatifs sur les ressources naturelles (sols, nappes phréatiques, diver-sité biologique).

3 - UTILISATION DE LA BIOMASSE

Dans la majorité des pays du Tiers-monde, le bois, les déchets des cultures (paille par exemple) et lepurin des animaux constituent 40 % des sources d’énergie utilisées pour le chauffage ou la cuisson desaliments.

En Afrique, l’huile de tournesol est utilisée comme combustible pour les tracteurs.

Au Brésil, on fabrique du biocarburant en mélangeant à de l’essence du méthanol produit grâce aumélange de plantes riches en amidon et en sucre (betterave, canne à sucre, etc.).

Dans une société de consommation, qui augmente sans cesse le tonnage des ordures ménagères, unevalorisation énergétique des déchets ménagers et agricoles est un enjeu qu’il faut prendre au sérieux:réduire le tonnage des déchets et produire de l’énergie!

Les différentes ressources de biomasse à usage énergétique peuvent être transformées en produitsénergétiques: chaleur (pouvant elle-même être transformée en électricité), combustibles solides (pla-quettes et granulés de bois, charbon de bois), combustibles liquides (biocarburants), combustibles ga-zeux (biogaz), par différents procédés:

La combustion directe

La pyrolyse

La gazéification

La digestion anaérobie

La fermentation

Description d’un système de chauffage utilisant la biomasse

Un système de chauffage est généralement installé dans une chaufferie. Le système est constitué prin-cipalement d’un système automatisé de combustion de la biomasse, d’un système de chauffage au fioul.

Ce système de chauffage à la biomasse est aussi appelé minicentrale de chauffage. Elle peut êtreconnecté à un réseau de distribution de l’énergie thermique (chaleur) et à des installations d’alimenta-tion en combustion ligneux.

Fermentation et production de biogaz

Le biogaz est un mélange de plusieurs gaz (méthane, hydrogène, gaz carbonique).

Une usine à biogaz « nettoie » le biogaz du gaz carbonique et de l’hydrogène sulfuréqu’il peut contenir pour garder le méthane qui peut être diffusé dans le réseau GDF.

Le biogaz est généralement produit dans les décharges et les stations d’épuration d’eau,là où il y a fermentation..

Le gisement français de biogaz n’est pas très exploité.

Les débris végétaux et animaux, enfermés dans un lieu clos, à l’abris de l’air fermen-tent (exemple de l’herbe dans un sac plastique). Cette fermentation entraîne une éléva-tion de la température et produit ensuite un dégagement gazeux qui contient du mé-thane (combustible). Un digesteur permet donc de récupérer à la fois un peu de chaleuret un gaz combustible. De plus, en sortie de digesteur, les déchets qui y avaient étéintroduits sont plus rapidement utilisables comme amendement en agriculture. Ils res-semblent à du compost.

4 - Sources d’Energie possibles

A) Utilisation de la biomasse par la biochimie

Les biogaz sont obtenus par un dégagement de gaz (par exemple les feux follets).Ces gaz ont en moyenne un pouvoir énergétique (beaucoup de calories) :

1 La fermentation méthanique permet la création de méthanol.2 Les biocarburants sont créés à partir de biomasse riche en sucres (ou en amidon)3 Le butanol est extrait généralement des produits comme du papier, betterave,

etc, et est associé au méthanol afin de former du carburant.

B) Utilisation de la biomasse par la thermochimie

1 La combustion directe utilise les produits de l’agriculture ou les déchets.2 La carbonisation permet d’obtenir par exemple du charbon de bois en chauffant

celui-ci.3 La gazéification permet de produire du gaz à partir des déchets végétaux, ou

d’ordures ménagères. Ce gaz est souvent de mauvaise qualité.

5 - CONCLUSION

A) IMPACTS ECONOMIQUES

Le rôle de la biomasse dans l’économie de la planète continue d’augmenter.

Mais les usages en sont si multiples qu’ils peuvent entrer en concurrence les uns avec lesautres.

En outre, la biomasse n’est pas récoltable dans sa totalité.Aussi les espoirs ne sont pas sans contradictions.

B) IMPACTS ECOLOGIQUES

Avec peu de matière rejetable, on arrive à produire une forte énergie.

Les écologistes sont contents car les exploitations forestières visent l’utilisation des arbresabattus et le renouvellement des stocks d’arbres productifs.

C) IMPACTS SOCIAUX

Toutes les personnes qui utilisent la biomasse sont ravis car cela augmente les emplois et ilséconomisent.

LEXIQUE

(par ordre d’apparition)

Photosynthèse Chez les plantes vertes et certaines bactéries, processus de fabrication dematière organique à partir de l’eau et du gaz carbonique de l’atmosphère,utilisant la lumière solaire comme source d’énergie et qui produit un déga-gement d’oxygène

Biocarburant Carburant obtenu à partir de végétaux (céréales, canne à sucre, etc)Méthane (méthanol) Gaz incolore, il se dégage de matières en décomposition et constitue le gaz

des marais (feux follets)Biochimie Etude des substances chimiques des réactions chimiques des organismes

vivantsButane (Butanol) Gaz que l’on emploie, liquéfié sous faible pression, comme combustibleThermochimie Domaine de la chimie qui étudie les quantités de chaleur mises en jeu par

les réactions chimiquesCarbonisation Transformation d’un corps en charbonGazéification Transformation de produits carbonés en gaz combustiblesLigneux De la nature du boisHydrogène Gaz extrêmement léger

L’énergie éolienne, keskecé?Une éolienne, c’est un mât et une hélice qui permettent de transformer l’énergie cinétique du vent

en une énergie cinétique de rotation utilisable pour bien des applications (puiser de l’eau, moudredu grain, production d’électricité à petite ou grande échelle...). En ce qui nous concerne, un alterna-teur se charge de convertir cette énergie cinétique de rotation en énergie électrique.

Ca a l’air bien compliqué mais en réalité c’est très simple: le vent souffle, l’hélice tourne et sonaxe entraîne un alternateur qui produit de l’électricité. En fait il existe différents types d’éoliennes:de l’éolienne du Far-West servant à pourvoir un ranch du Minnesota en eau, au moulin à ventpermettant au meunier de fabriquer sa farine, jusqu’à la dernière évolution de ce type de machine:l’éolienne à axe verticale qui assure une production d’électricité indépendamment de la direction duvent.

Depuis ces dernières années, l’énergie éolienne fait l’objet de recherches de plus en plus impor-tantes car leur efficacité a encore une grande marge de progression devant elle. D’après des chiffresde 1990, l’énergie éolienne aux Etats-Unis, avec les technologies actuelles, pourrait produire jus-qu’à 27% de la consommation électrique. De plus, les éoliennes disposent d’un avenir prometteurdans les pays en voie de développement car cette technologie leur est plus accessible.

La France pour sa part est présente dans ce secteur notamment grâce à EDF-GDF qui joue un rôleimportant pour l’étude de sites à travers le monde (parc éolien de 50 MW de Tétouan au Maroc, parexemple).

Le développement de ce type de production d’énergie, très récent et extrêmement propre, estsubventionné par de nombreux gouvernements et l’on voit fleurir, en Hollande, en Irlande, au Dane-mark et plus généralement dans les pays du nord de l’Europe (plus sensibles aux questions se rap-portant à l’environnement), bon nombre d’hélices qui permettent de produire de l’électricité tantpour les compagnies nationales, que pour des particuliers trop isolés afin qu’ils jouissent du confortdu progrès, pour peu que le site soit assez venté. Car c’est bien de cela dont il s’agit...

L’énergie éolienneL’énergie éolienne

Champ d’éoliennes à axe horizontal (désert de Mohave, en Californie

Beaucoup de gens s’imaginent que plus il y a de pales, plus l’éolienne « récolte » du vent. Mais non.C’est la surface balayée par l’hélice qui compte. Ainsi deux grandes pales feront tout à fait aussi bien quetrois pales. Les gens trouvent les tripales plus « élégantes».

Mais le plus étonnant, ce sont ces fameuses éoliennes à une seule pale, que fabrique avec succès unetrès sérieuse entreprise italienne. C’est même une entre-prise française, ATV, qui construit ces ailes curieuses.

Il faut d’abord lever bien haut l’éolienne pour qu’ellepuisse profiter au maximum des vents. Ceci nécessite unetour toujours élevée par rapport à la taille de l’éolienneproprement dite. Une petite éolienne va être installée à 18mètres de hauteur, c’est-à-dire au moins aussi haut que lesommet des poteaux électriques. Une grande éoliennes’élèvera à plus de 30 mètres.

Lorsqu’il se met à souffler, le vent exerce un système deforces sur l’hélice qui, alors, se met à tourner. Les palesconstituent ensemble le rotor.

Les éoliennes modernes, comme celle qui figure ci-des-sous, sont dites à axe horizontal: leur axe de rotation estparallèle au sol.

Il existe d’autres sortes d’éoliennes, mais elles sont plusrares : ce sont les éoliennes à axe vertical, comme celle deCap-Chat , au Québec. (ci contre)

Les éoliennes à axe horizontalMalgré son apparente légèreté, la nacelle contient tout

l’équipement pour produire l’énergie. Pour les grandes éo-liennes, elle pèse très lourd : plus de 30 tonnes. Sa taille estcelle d’une mini-fourgonnette. Elle contient plusieurs piè-ces d’équipement dont la génératrice ou l’alternateur, quiest la plus importante.

L’efficacité maximum de l’éolienne est obtenue lorsquel’hélice est face au vent, donc perpendiculaire. Sur les peti-tes éoliennes, c’est une girouette qui force la nacelle à res-ter dans l’axe du vent.

Il n’existe pas de telles girouettes sur les grandes éolien-nes, pour deux raisons: la nacelle a tendance à osciller con-tinuellement, ce qui use son axe vertical; le poids considé-rable des grandes éoliennes exigerait une girouette énorme.

Ces éoliennes se trouvent donc télécommandées par unepetite girouette/anémomètre située sur ou à côté de l’éo-lienne. C’est ce petit dispositif qui ordonne à la grande na-celle de s’orienter vers une autre direction lorsqu’elle dé-tecte que le vent a tourné. Tant que le vent est stable, venantdu sud-ouest par exemple, l’orientation de l’éolienne nechangera pas.

Les éoliennes modernes n’ont que deux ou trois pales, car ce sont des pièces très coûteuses. On préfèreen mettre moins, mais les prendre plus longues. Ce qui compte pour obtenir de la puissance, c’est lasurface balayée par les pales. Chacune d’elles peut ainsi peser 5 tonnes et être aussi longue qu’un grandcamion-remorque !

Ainsi, le diamètre d’un rotor atteindra souvent la hauteur de la tour : parfois plus de 40 mètres.

Les éoliennes sont installées individuellement : pour alimenter une maison ou un village, par exemple,et parfois même jusque dans la mer. Mais on les regroupe souvent en grand nombre. Situées dans unendroit très bien exposé aux vents, près d’une ligne à haute tension, elles deviennent alors une véritablecentrale éolienne électrique. C’est ce qu’on appelle un parc d’éoliennes.

On peut cependant exploiter la force du vent selon différents principes aérodynamiques. Georges Darrieusest un inventeur français qui a développé le concept de l’éolienne à axe vertical . Malgré de remarquablesavantages, ce type d’éoliennes est maintenant moins utilisé. Comme le vent est un fluide, on peut aussiappliquer des principes issus de l’hydrodynamique pour fabriquer une éolienne à turbine . Mais danstous ces cas, ce sont les rendements réels, la solidité et évidemment le coût qui constituent les véritablesfacteurs pour développer un produit de série.

La carte des vents en Europele plus venté en bleu-violet, puis orangé, jaune, vert…

SécuritéFinalement, la sécurité et la fiabilité sont sans doute l’exigence et l’enjeu primordiaux pour

tous ceux qui veulent acquérir ou installer des éoliennes, quelle que soit leur taille. Malgré lesaméliorations technologiques, l’éolienne reste une machine très exposée aux intempéries (glace,foudre, pluie et vents violents) et les risques de bris hantent encore de nos jours les exploitants.La durée de vie d’une éolienne doit atteindre au moins 20 ans pour être rentable. Son entretienétant compliqué et coûteux, on comprendra que la lutte entre les fabricants sera encore long-temps féroce pour proposer des machines toujours plus solides, éprouvées et performantes.

Les pales d’une hélice tournant entre 35 et 45 tours/minute, peuvent facilement être perçuescomme une structure dangereuse. En fait, il y a peu de chance d’avoir des dégâts ou des mortssuite à une cassure ou une fragmentation de l’hélice. Les dangers peuvent aussi être minimisésen éloignant les turbines des zones résidentielles, mais surtout en effectuant des contrôlessérieux lors de la construction des turbines. Jusqu’à présent, ils ont prouvé leur efficacité dansla prévention des accidents.

Les bonnes vielles éoliennes multipales virent lentement mais grincent. Presque toutes lesautres petites éoliennes tournent très vite (plus de 250 tours/minute) et peuvent siffler ou fairedu bruit par bon vent. Elles n’ont pas de boîte de vitesses et leur hélice est branchée directe-ment sur un alternateur.

Elles sont souvent fabriquées par des bricoleurs ou des artisans. Mais alors attention, ellesrisquent d’exploser à tout moment. Car beaucoup d’entre eux ne se méfient pas des contraintesénormes que subit une éolienne : vibrations, coups, vitesse trop grande, déséquilibre. Nousvous conseillons, avant d’acheter quoi que ce soit, de consulter un catalogue de fabricantssérieux.

Ces types d’éoliennes peuvent avoir 2, 3, 5 pales ou davantage. Il y a toujours une bonneraison. Plus on a de pales et plus l’éolienne peut produire dans des vents faibles. Par contre, cetype de rotor ne fonctionne pas bien par vents forts. Ce n’est pas le nombre de pales qui compte.

Les éoliennes qui dépassent 20 kW deviennent souvent si lourdes que l’hélice est plutôt àl’arrière de l’éolienne. Ce sont des éoliennes « sous le vent ». Elles n’ont pas de dérive et cesont les pales qui, en créant une traînée, amènent l’éolienne dans la direction du vent.

Le freinage d’une éolienne est un des organes les plus importants car lorsqu’elle s’emballepar grand vent, elle risque de se détruire très rapidement. En général les petites éoliennes sontfreinées automatiquement en sortant le rotor du « lit du vent », c’est-à-dire en l’inclinant soitsur le dos, soit en repliant la dérive de l’éolienne ce qui force le rotor à s’éloigner de la direc-tion du vent. On n’arrête pas vraiment ces éoliennes, on les ralentit pour les protéger.

Combiner une éolienneavec une autre source d’énergie

Hélas, le vent ne souffle pas toujours et il n’est pas nécessairement là pour faire tourner votreéolienne au moment où vous en avez besoin ! On prévoit donc souvent un autre système deproduction d’électricité qui vous garantira une sécurité énergétique plus permanente. Souvent,ce deuxième dispositif est plus coûteux, bruyant ou polluant, et on ne l’utilisera qu’en dehorsdes périodes de vent. Ce double système est appelé couplage. Le relais est pris par une petitegénératrice à essence ou diesel, ou par un panneau solaire. On peut aussi installer un méca-nisme qui détecte automatiquement le meilleur moment pour basculer d’un dispositif à l’autre.

On utilise parfois aussi des batteries pour stocker l’énergie ou pour ensuite transformer leurcourant continu en un courant alternatif de bonne qualité. Car il est compliqué et cher devouloir alimenter vos appareils électroniques ou les machines tournantes avec le courant d’uneéolienne, qui varie malheureusement continuellement avec les bourrasques de vent. L’appareilchargé de créer ce courant s’appelle un onduleur.

Les éoliennes et l’environnementLes effets des fermes éoliennes sur l’environnement local doivent être considérés très

attentivement lors de leur planification. En général, les impacts peuvent être surmontéspar des solutions techniques et esthétiques, qui n’affectent pas la viabilité des projets.Cependant, il est important de faire des évaluations pour prévoir les impacts potentiels,afin que des mesures appropriées puissent être prises quand c’est nécessaire. A uneéchelle régionale, des études mettant en relation les potentialités du vent avec les va-leurs environnementales permettent d’identifier les régions privilégiées pour l’implan-tation de fermes éoliennes et celles où leur développement serait préjudiciable pourl’environnement.

L’analyse des sites est généralement entreprise sous la forme d’une évaluation del’impact environnemental. La proposition est alors adaptée afin de minimiser les dom-mages environnementaux, ou rejetée si l’adaptation est insuffisante. De cette façon, ledéveloppement des fermes d’aérogénérateurs peut être favorisé tout en réduisant leursnuisances; ainsi l’énergie éolienne restera une énergie douce.

PARTIE 1 : Tout sur l’énergie solaire.Constante solaire.

Énergie solaire et milieu naturel.

Stockage et exploitation de l’énergie solaire.

Chauffe-eau solaire.

Maison solaire.

Capteurs solaires plans.

Chauffage solaire passif.

Solaire, énergie, énergie produite par le Soleil à la suite deréactions de fusions nucléaires, source de la plupart des éner-gies disponibles sur Terre et exploitable pour la productiond’électricité. L’énergie solaire se propage dans l’espace sousforme de «grains», ou quanta d’énergie, les photons; elle estsans cesse renouvelée.

Constante solaireEn 1837, le physicien français Claude Pouillet introduisit la notion de constante solaire. Il remar-

qua que la puissance du rayonnement solaire, mesurée sur le bord extérieur de l’atmosphère terres-tre, est pratiquement invariable lorsque la Terre est à une distance moyenne du soleil. Cette cons-tante est égale à 1 350 W/m+ et fluctue d’environ 0,2% tous les trente ans. L’intensité de l’énergiesolaire réellement disponible à la surface de la Terre est inférieure à la constante solaire en raisonde l’absorption et de la dispersion de cette énergie, due à l’interaction des photons avec l’atmos-phère, les nuages ou encore les fumées produites par la pollution.

La puissance solaire disponible en tout point de la Terre dépend également du jour, de l’heure etde la latitude du point de réception. De plus, la quantité d’énergie solaire captée est fonction del’orientation du récepteur.

L’énergie solairePARTIE 2 : La production d’électricité

à partir du rayonnement solaire.Centrale solaire à tour, centrale THEK, et

photopile.

Principe d’une centrale solaire à tour, d’unecentrale thek, et de la photopile.

Production d’électricité.

Le four solaire d’Odeillo.

Transports à énergie solaire.

Quelques illustrations.

Tout sur l’énergie solaire.

La production d’électricité à partir du rayon-nement solaire.

L’énergie solaire et le milieu naturelLe Soleil rayonne sur la Terre une puissance de 16.1015kWh par an, dans toutes les longueurs

d’onde du spectre de la lumière visible. L’énergie lumineuse issue du Soleil est à la base de lamajeure partie des formes d’énergie disponibles : énergies chimique, thermique, hydraulique,électrique. Par exemple, les combustibles fossiles, tels que le charbon, le gaz naturel ou lepétrole, ont été formés à la suite d’un stockage d’énergie solaire par des organismes, sur unelongue période. En fait, l’énergie nucléaire est la seule à ne pas provenir de l’énergie solaire.

Cette dernière est indispensable pour maintenir sur Terre les conditions lumineuses et thermi-ques nécessaires à la vie. Par exemple, la photosynthèse utilise cette énergie pour fournir auxplantes chlorophylliennes de la matière organique. Soixante pour cent de l’énergie solaire quiatteint la Terre est réfléchie par l’atmosphère ; 11% est réfléchie par le sol et la végétation ; 16%entretient, par évaporation, le cycle de l’eau, qui produit la pluie, les eaux de montagne et derivière.

Stockage et exploitation de l’énergie solaireDu fait de sa nature et de sa puissance très variable à la surface de la Terre en un point donné,

il est difficile d’exploiter ou de stocker l’énergie solaire sans la transformer au préalable. Pourcela, on utilise l’effet de serre, les capteurs solaires, les fours solaires, le refroidissement solaireet les photopiles. Dans les procédés thermiques, la puissance solaire sert à chauffer un gaz ou unliquide, qui est ensuite stocké ou distribué. Dans les dispositifs photovoltaïques, elle est directe-ment convertie en énergie électrique sans mécanismes intermédiaires.

Serre

La méthode la plus simple pour exploiter l’énergie solaire passe par la serre utilisée en agri-culture. Dans une serre, le sol de couleur foncée absorbe toutes les radiations du spectre lumi-neux, ce qui provoque son échauffement. La vitre transparente qui recouvre la serre laisse pas-ser le rayonnement solaire, mais piège le rayonnement calorifique qui se dégage du sol. Cephénomène, appelé effet de serre, est également mis à profit pour réaliser des habitations solai-res munies d’une véranda. Le stockage de cette énergie calorifique se fait alors au moyen depierres ou de réservoirs d’eau, qui restituent lentement la chaleur.

Le sol chauffe et émet un rayonnement infra-rouge, invisible pour l’oeil humain

Le vere ne se laisse pas traverser par le rayonnement infra-rouge. Celui-ci est donc “piégé” et contribue à surchauffer l’intérieur de la serre.

La couleur noire peut avoir un intérêt…

Capteurs solaires

Il existe deux principaux types de capteurs solaires : les capteurs plans et les capteurs par concentration.

Capteurs plans

Les capteurs ab-sorbent le rayonne-ment solaire aumoyen d’une pla-que peinte en noir etmunie de fins con-duits destinés aufluide caloporteur.Lorsqu’il traverseles conduits, satempérature (li-quide ou air) aug-mente en raison dutransfert de la cha-leur reçue par laplaque absorbante.L’énergie transmiseau fluide caloporteur est le rendement instantané du capteur. Comme une serre, les capteurs plans sontmunis d’un vitrage transparent, qui piège le rayonnement calorifique s’échappant de la plaque absor-bante. Ils peuvent chauffer les fluides caloporteurs à des températures légèrement supérieures à 80°C,avec un rendement variant entre 40 et 80%.

Les capteurs plans sont surtout utilisés dans la production d’eau chaude sanitaire. Les capteurs fixes àusage domestique sont généralement installés sur le toit des habitations. Dans l’hémisphère Nord, ils sontorientés vers le sud, et dans l’hémisphère Sud, vers le nord. L’efficacité des capteurs dépend de l’angle

qu’ils forment avec le plan ho-rizontal. Leur inclination opti-male varie selon la latitude del’installation. Le fluide utilisédans le système de chauffagesolaire est l’air ou un liquide(eau ou mélange eau-antigel);le stockage thermique s’effec-tue généralement dans un ac-cumulateur à pierre ou un ré-servoir d’eau bien isolé.

Batterie de capteurs solaires à Arcachon

Capteurs par concentration

Les capteurs plans ne peuvent généralement pas porter les fluides caloporteurs à très haute tempéra-ture. En revanche, il est possible d’utiliser des capteurs par concentration, mais ils sont plus complexes etplus onéreux. Il s’agit de réflecteurs en demi-cercle qui renvoient et concentrent l’énergie solaire sur untuyau où circule un fluide caloporteur.

Cette concentration entraîne une augmentation de l’intensité, et lestempératures obtenues sur le récepteur (appelé cible) peuvent attein-dre plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de degrés Celsius. Pourêtre efficaces, les concentrateurs doivent se déplacer pour suivre lacourse apparente du Soleil. De telles installations servent notammenten Arabie Saoudite, pour la désalinisation de l’eau de mer par évapora-tion.

Le générateur THEK (voir illustration) est une variante du capteur àconcentration (puissance thermique 20 à 30 kW). Les rayons du soleil,réfléchis par un miroir parabolique se concentrent sur la chaudière, quiproduit ainsi de la vapeur. La température de la chaudière atteint plu-sieurs centaines de degrés.

ensemble de pcellules photovoltaïques sur le toit d’une maison

Le four solaire d’Odeillo

Les concentrateurs à haute température peuvent servir de fours solaires. Le plus grand d’entre eux,situé à Odeillo (voir photo), près de Mont-Louis dans les Pyrénées-Orientales, est muni de 9 600 réflec-teurs plans et orientables, appelés héliostats. Ces derniers couvrent une surface totale d’environ 1 860m2. Ils concentrent l’énergie solaire sur un four placé en haut d’une tour ; on peut alors obtenir destempératures allant jusqu’à 4 000°C. Grâce à de tels fours, il est possible de mener des recherchesnécessitant des températures élevées et exemptes de polluants. Le four peut également être remplacé parune chaudière. La vapeur produite peut être utilisée dans le cycle traditionnel d’une centrale thermiquepour produire de l’électricité.

Le, four solaire d’Odeillo, dans les Pyrénées, est le plus puissant du monde. La température atteintepermet de fondre des matériaux, de tester les revêtements d’engins spatiaux ou de simuler les conditionsde rentrée des fusées dans l’atmosphère.

Refroidissement solaireLe refroidissement solaire peut être obtenu en utilisant de l’énergie solaire comme source de chaleur

dans un cycle de refroidissement par absorption. Le générateur de ces systèmes requiert une source dechaleur. Comme ces dispositifs nécessitent des températures de plus de 150°C, les capteurs par concen-tration sont plus adaptés que les capteurs plans à ces cycles thermiques.

A la différence du chauffage solaire actif, qui requiert un équipement spécifique (système de stockage,fluide colporteur, etc.), le chauffage passif utilise les éléments structuraux d’une habitation pour capterl’énergie solaire. Ainsi, cette maison est pourvue d’une véranda convenablement orientée. L’hiver, l’énergiesolaire chauffe le mur en pierre. La chaleur dégagée par le mur est piégée par le vitrage transparent de lavéranda. L’été, des stores ou des volets occultent le vitrage.

Dans cette maison solaire au Nouveau-Mexique (États-Unis), un capteur plan (en bas, à droite) inter-cepte l’énergie solaire afin de chauffer l’eau, pompée par une éolienne. L’eau est alors stockée dans degrandes citernes situées sur le côté de la maison.

La technologie du chauffe-eau solaire, accessible à un coût modéré, nécessite des températures del’ordre de 60 ou de 70°C et des capteurs plans simples. L’économie apportée par ce moyen de chauffage,qui est néanmoins accompagné d’un chauffage d’appoint, est importante. Les chauffe-eau solaires sont

répandus dans certainspays assez ensoleillés,tels que le Japon, L’Israëlet l’Australie. Depuis lesannées 1980, la Francecommence à s’intéresserà cette technologie.

Les capteurs plans sontfixés sur le toit. Le dis-positif de chauffage estmunis de deux circuitsd’eau qui se rejoignentau sein du ballon de stoc-kage: celui de l’eau(caloporteur) qui s’é-chauffe dans le capteursolaire et celui de l’eau àusage domestique.

PhotopilesLes systèmes de transformation précédents ne permettent pas de transporter l’énergie solaire sur

de grandes distances. Pour cela, on convertit cette énergie en électricité, plus facile à transporter,grâce à des dispositifs photovoltaïques. Les cellules solaires, ou photopiles, sont formées d’unecouche d’un matériau semi-conducteur-silicium amorphe, polycristallin ou monocristallin, arséniurede gallium ou matériau en «couches minces» et d’une jonction semi-conductrice. Le silicium est leplus employé ; cependant, l’arséniure de gallium offre les meilleures performances, mais restebeaucoup plus onéreux. Les photopiles utilisent l’effet photovoltaïque : un photon incident exciteun électron situé dans la bande de conduction du semi-conducteur. Une photopile est caractériséepar trois paramètres : le courant de court-circuit, c’est-à-dire l’intensité du courant traversant laphotopile lorsque ses bornes sont reliées l’une à l’autre ; la tension mesurée en circuit ouvert ; lerendement, rapport de la puissance maximale fournie par la photopile sur la puissance solairereçue.

En laboratoire, on obtient des photopiles à plus de 24% de rendement. Si la puissance solaire àterre est de 1000 W/m 1 m+ de ces photopiles fournit 240 W. Toutefois, elles restent trop onéreusespour être commercialisées. Elles sont utilisées principalement pour l’alimentation électrique dessatellites dans l’espace. Actuellement, lesphotopiles les moins coûteuses à produiresont constituées de silicium amorphe. Bienque de très faible rendement, 6 à 8%, el-les sont suffisantes pour de nombreusesapplications peu gourmande en énergie,comme les calculatrices, les montres élec-troniques ou encore les ampoules fluores-centes à faible consommation électrique.

Les photopiles commerciales au siliciumpolycristallin, voire monocristallin, attei-gnent un rendement de 12 à 16%. On lesemploie, par exemple, pour la signalisa-tion lumineuse dans des sites d’accès dif-ficile, comme le balisage des aéroports demontagne ou pour les bouées en pleinemer. Depuis 1996, des photopiles alimen-tent également tous les téléphones de se-cours des autoroutes de l’est de la France,permettant ainsi l’économie de milliers dekilomètres de fils électriques. Pour mesu-rer les progrès des photopiles, tous lesdeux ans, une course de voitures recou-vertes de cellules solaires est organisée enAustralie. Ces véhicules, n’utilisant quel’énergie pour se mouvoir et dont les plusperformants atteignent une vitesse depointe de 140 km/h, sont aussi coûteuxqu’une Formule 1. En novembre 1996, levainqueur a parcouru les 3 000 km de cetteépreuve en quatre jours, à la moyenne re-cord de 89 km/h.

Autres systèmes de stockageL’intensité de l’énergie solaire reçue à terre peut varier dans des proportions considérables selon

les conditions climatiques. L’excédent d’énergie produit en période de faible demande doit doncêtre stocké pour répondre aux besoins en cas de manque d’énergie solaire. Outre les simples systè-mes de stockage d’eau ou d’accumulateurs à pierre, il est possible d’utiliser des dispositifs pluscompacts, utilisant les caractéristiques de changement de phase des sels eutectiques (sels dont lafusion s’effectue à faible température), notamment pour les applications de refroidissement. Desbatteries peuvent également être utilisées pour stocker l’énergie électrique produite par les systè-mes photoélectriques. Un concept plus vaste consisterait à fournir l’excédent d’électricité aux ré-seaux existants et à utiliser ces réseaux comme des sources complémentaires lorsque l’énergiesolaire est insuffisante. Toutefois, le coût et la fiabilité d’un tel projet limitent cette possibilité.

La chaleur solaire peut élever la température d’une chaudière si on la concentre par des moyensoptiques, produisant ainsi de la vapeur qui actionne une turbine. Divers prototypes étaient en coursde réalisation en France : en particulier la centrale THEMIS, d’une puissance de 2MWe, qui devaitêtre implantée à Targassonne (Pyrénées Orientales), ou encore la centrale de 100 kWe en Corse.Ces techniques intéressent certains pays en voie de développement dépourvus de réseau électriqueinterconnecté pour l’alimentation de bourgades isolées. Le principe d’une centrale solaire à tour(voir illustration) du type THEMIS est le suivant : une batterie de miroirs orientables concentre lesrayons du soleil sur une chaudière située au sommet d’une tour de 80 mètres de hauteur ; l’utilisa-tion de l’énergie solaire dans une centrale à tour nécessite une installation de grande surface (3hectares pour THEMIS à Targassonne).

Production d’électricitéL’énergie solaire que la Terre reçoit en deux semaines équivaut à celle de toutes les réserves de

charbon, pétrole et gaz naturel qu’elle a contenues. Si nous parvenions à transformer une petitepartie de cette énergie solaire en électricité, nous aurions un moyen permettant de commencer àsatisfaire nos besoins futurs d’énergie. Une expérience réalisée à Albuquerque (Nouveau-Mexique,États-Unis) montre une façon de transformer l’énergie des rayons solaires en électricité. Des ran-gées de centaines de miroirs réfléchissent ces rayons vers un collecteur unique, placé sur une tourhaute de 60 mètres. L’eau qui circule dans le collecteur est transformée par la chaleur en vapeur àhaute pression. Elle peut servir à faire tourner des turbines et génératrices pour produire de l’électri-cité. Mais les miroirs doivent être orientés pour suivre la course du Soleil, et le système ne s’est pasrévélé économiquement valable jusqu’à présent. D’autres systèmes similaires, appelés fours solai-res, n’ont pas été des réussites au point de vue économique.

Quant aux cellules solaires, ou photovoltaïques (voir dans la 1ère partie), elles ne transformentqu’environ 10% de l’énergie qu’elles reçoivent, et elles sont chères à fabriquer.

Transports utilisant l’énergie solaireL’énergie solaire peut être utilisée pour actionner des véhicules : des cellules fournissent l’élec-

tricité, qui fait tourner un moteur entraînant le véhicule. Diverses voitures à énergie solaire ontété réalisées, mais toutes souffrent du fait que les cellules solaires ne sont pas très efficaces. Lavoiture doit être petite et très légère, et ne peut transporter ordinairement qu’une seule personne.Les voitures solaires roulent lentement, mais peuvent couvrir de grandes distances. Elles nefonctionnent bien que dans les régions où il y a beaucoup de lumière intense. Si un nuage passedevant le Soleil, la voiture s’arrête! Des avions volant à l’énergie solaire ont aussi été réalisés.Mais leur utilisation est encore plus délicate que celle des voitures solaires, car ces avions ontbesoin d’un supplément d’énergie pour pouvoir décoller

Un des premiers essais de voiture solaire, celui-ci était Israêlien

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