TPE : L'Hydroélectricité

Enzo CALLERI

 

Pour commencer cette partie du TPE, il faut avant tout définir les énergies renouvelables.

Depuis 10 ans, on voit une hausse des prix des énergies tel que le pétrole, à cause d'une forte demande de pays émergents. L'épuisement  prévisible des réserves mondiales pose la question du remplacement des énergies actuelles par des énergies de substitution.
De plus, Les diverses changements climatiques tel que la hausse tes températures et la dégradation de la qualité de l'air ont conduit les pays de la communauté internationale à une prise de conscience sans précédent sur l'impact des activités humaines sur l'environnement.

Entré en vigueur depuis février 2005, le Protocole de Kyoto qui est un véritable programme international de réduction des émissions de gaz à effet de serre  vise à diversifier les énergies utilisées en développant les énergies renouvelables.
Donc, l'énergie gagne un enjeu économique important,  en ce qui concerne sa production et son utilisation.
Ainsi, les énergies renouvelables, en plus d avoir un impact quasi nul sur l'environnement, ne consomment pas d’énergies fossiles bien trop lentes a se régénérer.

Aujourd'hui, les énergies renouvelables représentent 18 % de la production mondiale d'électricité
La production électrique renouvelable provient principalement de l’hydraulique (90%).

I) Définition d une énergie renouvelable

Les énergies renouvelables sont des sources d'énergies qui ont la particularité de se renouveler, sur une échelle humaine de temps; elles sont de fait quasi-inépuisables. Nous verrons plus en détail ce concept. Les énergies renouvelables pour la plupart sont le résultat de phénomènes naturels réguliers ou constants.

Une source d'énergie est renouvelable, quand le fait d'en consommer ne limite pas sa consommation dans le futur et n'endommage pas l'environnement.

Nous pouvons donc dire que ce qui fait qu’une énergie est renouvelable est relatif à la vitesse à laquelle la source de l’énergie se régénère par rapport a la vitesse à laquelle elle est consommée
Nous allons prendre lexemple du bois.
Le bois est-t'il une énergie renouvelable ?
Ainsi, si l’on abat moins d arbres qu’il n'en pousse, et que le forêt continue a jouer son rôle écologique vital, le bois peut être considéré comme une énergie renouvelable.
On peut donc en conclure que le comportement des consommateurs joue un rôle dans la définition d'une énergie renouvelable.

Énergies dans le monde
Voici un tableau récapitulatif des consommations d'énergie dans le monde.

Source : IEA

PAYS	renouvelable	hydraulique	charbon	pétrole	gaz	nucléaire
Canada	4,3 %	12,1 %	12,2 %	34,7 %	28,9 %	7,9 %
Etats-Unis	4,1 %	1,2 %	23,6 %	38,9 %	22,8 %	8,5 %
Mexique	8,8 %	1,4 %	4,5 %	62,3 %	21,3 %	1,6 %
Pérou	30,3 %	8,2 %	3,0 %	56,1 %	3,3 %	-
Argentine	4,9 %	3,7 %	1,2 %	42,3 %	44,7 %	3,1 %
France	4,4 %	2,2 %	6,4 %	35,5 %	12,8 %	39,8 %
Russie	2,0 %	2,3 %	16,3 %	21,3 %	53,3 %	4,7 %
Allemagne	1,3 %	0,4 %	24,3 %	40,6 %	21,1 %	12,2 %
Suède	15,0 %	12,1 %	5,1 %	30,5 %	1,3 %	36,2 %
Grèce	4,1 %	1,2 %	33,3 %	58,8 %	2,7 %	-
Algérie	0,4 %	0,2 %	1,7 %	27,5 %	70,1 %	-
Maroc	4,5 %	1,6 %	27,0 %	66,6 %	0,3 %	-
Congo	85,8 %	3,5 %	1,7 %	9,1 %	-	-
Afrique du Sud	10,8 %	0,1 %	73,7 %	11,1 %	1,0 %	3,2 %
Éthiopie	93,2 %	0,8 %	-	6,0 %	-	-
Chine	20,3 %	1,7 %	56,9 %	18,8 %	1,9 %	0,4 %
Inde	40,1 %	1,5 %	33,7 %	19,0 %	4,1 %	0,6 %
Thaïlande	19,4 %	0,6 %	10,1 %	49,8 %	20,0 %	-
Japon	2,0 %	1,6 %	16,6 %	51,1 %	11,7 %	17,0 %
Indonésie	38,7 %	0,7 %	7,7 %	32,5 %	20,4 %	-
Australie	2,2 %	1,3 %	43,1 %	33,6 %	16,9 %	-

 

II) Exemples concrets d'énergies renouvelables actuellement utilisées

 A) L'énergie éolienne

L’énergie éolienne se distingue en deux types:

La petite éolienne:

La "petite éolienne", ou éolien individuel appelé aussi  éolien domestique, est constituée d'éoliennes de petites et moyennes puissances, de 100 watts à 20 kilowatts, montées sur des mâts de 10 à 35 mètres, qui peuvent être raccordées au réseau électrique ou bien autonomes en sites isolés. L'utilisation du petit éolien est de produire de l'électricité  et alimenter des appareils électriques (pompes, éclairage, ...) de la façon la plus économique et durable possible, principalement en milieu rural. La petite éolienne est également utilisée sur les bateaux pour leur fournir de l'électricité vitale. Pour qu'une éolienne comme celle-ci soit  rentable, le vent doit être à la fois fréquent et puissant.

L'énergie éolienne

Ce qui distingue l’énergie éolienne de la petite éolienne est la puissance qui s'avère être de plus en plus importante grâce aux progrès de la technologie dans le domaine. La puissance des aérogénérateurs qui équipent ces machines est passée de 30kw à 275kw en 10 ans.

Voici comment fonctionne une éolienne:

• Un mât place le rotor à une hauteur suffisante pour permettre son mouvement et pouvoir "capter" des vents plus hauts et plus réguliers. Le mât abrite généralement une partie des composants électriques et électroniques.
• Le rotor est composé de plusieurs pales et du nez de l'éolienne. Il est entraîné par l'énergie du vent, et peut être couplé directement à une pompe ou plus généralement à un générateur électrique. Le rotor est relié à la nacelle par le moyeu.
• Une nacelle montée au sommet du mât, abrite les composants mécaniques, pneumatiques, certains composants électriques et électroniques, nécessaires au fonctionnement de la machine.
• Dans le cas des éoliennes produisant de l'électricité, un poste de livraison est situé à proximité du parc éolien.

 

L'Éolien dans l’Union européenne

14 000 MW sont produits dans le monde à partir de l’énergie éolienne. L’Europe assure 70% de la production mondiale d’énergie éolienne. La France arrive au 13ème rang mondial avec 23 MW produits.

Voici un tableau récapitulatif de la puissance éolienne installée dans l’Union européenne, en MW :

Source EurObserv’ER

PAYS	1998	1999	2000
Allemagne	2 875	4 445	5 432
Danemark	1 450	1 742	2 281
Espagne	834	1 530	2 235
Pays-Bas	363	410	444
Grande-Bretagne	334	356	391
Italie	180	286	350
Suède	150	220	231
Reste de l’UE	241	343	566
Total UE	6 427	9 332	11 930

 

B) L’énergie solaire

 

L'énergie solaire est l'énergie obtenue grâce au rayonnement du soleil directement ou de manière plus diffuse à travers l'atmosphère.
Grâce à diverses méthodes, cette énergie peut être transformée en une autre forme d'énergie plus utile pour l'activité humaine : en chaleur, en électricité ou en biomasse. L'expression « énergie solaire » est souvent employée pour désigner l'électricité ou la chaleur obtenue à partir de cette dernière.
Les panneaux solaires ou capteurs solaires sont des dispositifs qui ont pour but de récupérer une partie du rayonnement solaire pour produire de l’énergie.
De nos jours, il existe deux types de capteurs pour cette énergie :

• Les capteurs solaires, appelés aussi  panneaux solaires thermiques, qui utilisent directement la chaleur du rayonnement solaire.
• Les modules photovoltaïques, appelés aussi panneaux solaires photovoltaïques, qui utilisent la lumière pour produire de l’électricité.

Dans les deux cas, ces panneaux mesurent près d'1m² et sont de forme rectangulaire. Ils peuvent être disposés en série, pour recouvrir une surface plus ou moins étendue.

Solaire thermique dans l’Union européenne
Surfaces de capteurs solaires thermiques installés dans l’Union européenne, en milliers de m2 :

Source EurObserv’ER

PAYS	1998	1999
Allemagne	2 630	3 100
Grèce	2 493	2 650
Autriche	1 884	2 042
France	654,6	674
Espagne	341	360
Danemark	294	311
Italie	250	268
Pays-Bas	206,5	234,2
Portugal	215	223
Grande-Bretagne	207	216
Suède	150	160
Finlande	90	91
Belgique	18	21
Irlande	1,5	1,6
Luxembourg	1	1,1
Total UE	9 435,6	10 352,9

 

C) la Géothermie

La géothermie, a pour but d'étudier les phénomènes thermiques du globe terrestre et la technique visant à l'exploiter. Donc, la géothermie est aussi l'énergie géothermique issue de l'énergie de la Terre qui est ainsi convertie en chaleur.

On distingue trois types de géothermie :

• la géothermie peu profonde et basse température

  ,
• la géothermie profonde à haute température

  .
• la géothermie très profonde à très haute température.

  

Ces trois types de géothermie prélèvent la chaleur contenue dans le sol.
L'énergie géothermique est exploitée dans des réseaux de chauffage et d'eau chaude depuis des milliers d'années en Chine, dans la Rome antique et dans le bassin méditerranéen.

 

III) Energies non renouvelables

Pour donner plus de précision, nous allons montrer quelques énergies non renouvelables.
Les combustibles fossiles représentent la principale source d'énergie non renouvelable, comme par exemple:

-Le charbon 

-le pétrole

-Le gaz naturel ou nucléaire (uranium, plutonium)

Ils sont, pour la plupart, issus de gisements qui finiront par être épuisés à plus ou moins longue échéance. L'échéance dépend principalement du rythme de consommation, mais aussi des progrès techniques et scientifiques.
Cela dit, selon les experts de l'industrie nucléaire, diverses solutions pourraient faire devenir cette énergie une énergie renouvelable, notamment en réutilisant les déchets, ou, en trouvant des isotopes.
Il se pourrait, si l'on parvient un jour à maîtriser la fusion nucléaire que cette énergie devienne une énergie éternelle, de durée supérieure à celle du Soleil et, en raison des « combustibles » (des isotopes de l'hydrogène) étant présents en quantité illimitée, à l'échelle humaine, dans l'eau des océans.
Ce qui nous montre bien que toutes les énergies renouvelables n'ont pas encore été trouvées et que ce domaine représente bien l'avenir de L'homme et la nature.

Pour conclure:

        Le soleil, l’eau, le vent, le bois sont autant de ressources naturelles capables de produire de l’énergie. Grâce aux technologies développées par les hommes et leur faible impact sur l’environnement, cela fait des énergies renouvelables l’avenir face aux problèmes liés aux gaz à effet de serre, et à l'épuisement des ressources fossiles.
 Les énergies renouvelables peuvent également apporter de l’électricité aux personnes isolées sur terre. Ces atouts, alliés à des technologies de plus en plus performantes, font de la recherche en matière d énergie renouvelable un investissement de plus en plus conséquent chez les plus grands fournisseurs d'énergie. La consommation d’énergie ne cesse d’augmenter.
Il est désormais temps de se pencher sur l'énergie renouvelable la plus utilisée en France (90%): l'hydroélectricité.