Les énergies renouvelables sont des formes d'énergies dont la consommation ne provoque pas une diminution de la ressource à l'échelle humaine.
Parmi les sources d'énergies renouvelables, nous avons le Soleil, le cycle de l'eau (qui permet l'hydroélectricité), le vent (énergie éolienne), l'énergie des vagues (énergie houlomotrice), les courants sous-marins (énergie hydrolienne), la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes des océans (énergie thermique des mers), la diffusion ionique provoquée par l'arrivée d'eau douce dans l'eau salée de la mer (énergie osmotique), ou encore la chaleur interne de la Terre (géothermie), et le système Terre-Lune (qui engendre des mouvements d'eau à la surface des mers et océans qui permettent la génération d'énergie marémotrice).
Ce module généraliste offrir un panorama des solutions possibles en termes d'énergies renouvelables. Il développe les contextes dans lesquelles ces solutions sont applicables, les freins possibles et les paramètres sociaux, environnementaux et économiques à considérer.
1. La place des ENR dans la production d'énergie
Lorsque l’on parle d’énergies renouvelables, certains points sont toujours abordés :
- concernant les investissements : combien cela va-t-il coûter ?
- concernant les caractéristiques : quelle puissance installée pour quelle énergie fournie ?
- concernant le futur : comment vont évoluer les énergies renouvelables dans le mix énergétique ?
1.1 Indicateurs énergétiques
De nombreuses statistiques concernant la consommation d'énergie ou d'électricité sont corrigées du climat de manière à éliminer autant que possible l'effet imputable aux conditions climatiques. En effet la consommation d'énergie due au chauffage des locaux et, dans une moindre mesure, à la préparation d'eau chaude ainsi qu'à la fourniture de chaleur pour les procédés industriels, varie en fonction des conditions climatiques. En d'autres termes, on consomme plus d'énergie pour la production de chaleur lors des hivers froids que lors des hivers cléments. Cette correction climatique permet de mieux expliquer les variations de consommation en séparant les aléas de climat des aléas économiques ou des tendances de long terme.
a. Monde
Énergie primaire
Énergie primaire : Énergie n'ayant subi aucune conversion humaine
Consommation d'énergie finale
Énergie finale (ou livrée) : Énergie fournie aux consommateurs pour être convertie en énergie utile.
Électricité
En 2010, la production d'électricité dans le monde s'élevait à 21 431 TWh. Près de 19,7 % était d'origine renouvelable (soit 4 221 TWh) et seulement 3,7 % pour les énergies renouvelables hors hydraulique (793 TWh).
La répartition entre les différents types d'énergies renouvelables est la suivante (source Inventaire Observer'ER[7]) :
- géothermie : 0,3 % ;
- éolien : 1,6 % ;
- déchets : 0,2 ;
- biomasse : 1,2 % ;
- solaire : 0,2.
La production d'électricité d'origine hydraulique représente près de 83 % pour l'ensemble des énergies renouvelables.
|
Cependant, de 1998 à 2010, la production d'électricité d'origine renouvelable hors hydraulique a augmenté de manière importante. L'éolien est passé notamment de moins de 20 TWh à près 340 TWh sur cette période. Le solaire a vu son développement vraiment démarrer en 2007-2008.
|
Remarque : Récapitulatif : part des énergies renouvelables dans le monde en 2010
Type d'énergie
|
(%)
|
|---|---|
Énergie primaire
|
13,2
|
Énergie finale
|
16,7
|
Electricité
|
19,7
|
Complément : Comparaison entre différents types d'ENR dans la production d'énergie (données Monde pour 2010)
La contribution de plusieurs types d'énergies renouvelables est présentée dans le tableau ci-dessous :
Type d'ENR
|
Production primaire
|
Source
| |
|---|---|---|---|
Mtep*
|
TWh*
| ||
Biomasse
|
1 271,0
|
14 779,0
|
IAE[2]
|
Chaleur géothermique
|
10,4
|
121,7
|
Lund[11]
|
Chaleur solaire
|
16,9
|
196
|
SHC[12]
|
Électricité solaire (dont PV**)
|
2,9 (2,7)
|
33,2 (31,6)
|
Inventaire Observ'ER[7]
|
Électricité éolienne
|
29,7
|
344,8
|
Inventaire Observ'ER[7]
|
Électricité géothermique
|
5,8
|
67,2
| |
Électricité hydraulique
|
296,5
|
3 448,2
|
Inventaire Observ'ER[7]
|
Énergies marines
|
0,047
|
0,554
|
Inventaire Observ'ER[7]
|
* Facteur de conversion : 1 TWh correspond à 0,086 Mtep (source CEA[15]).
** PV = Photovoltaïque
b. Union Européenne des 27
Consommation d'énergie primaire
En 2010, la consommation d'énergie primaire d'origine renouvelable s'élevait à 172,5 Mtep (à titre de comparaison, la consommation d'énergie primaire dans l'Union Européenne était de 1 690 Mtep en 2011, source BP[1]). Elle profite d'éléments :
- conjoncturels : la consommation d'énergie primaire d'énergie renouvelable a profité d'un hiver particulièrement froid et long qui a augmenté les besoins de chauffage. Elle profite aussi d'une bonne année sur le plan des précipitations, avec une production hydroélectrique en forte hausse par rapport à 2009 ;
- structurels : investissements programmés et réalisés dans les capacités de production (thermiques ou électriques), dans l'extension des réseaux électriques et de chaleur et dans le domaine de l'équipement en technologies énergies renouvelables des ménages, des collectivités et de l'industrie (appareils de chauffage au bois, pompes à chaleur, systèmes solaires).
Part de chaque énergie dans la consommation d'énergie primaire renouvelable de l'Union Européenne (en %)
Ainsi la part des énergies renouvelables dans la consommation d'énergie primaire a atteint en 2010 la part de 9,9 % (moyenne sur les 27 pays). Certains états comme la Suède atteignent déjà une part correspondant aux ENR de 36 %.
Près de 68 % d'entre elle provenait de la biomasse (comprenant la biomasse solide, le biogaz, la biomasse liquide et les déchets urbains renouvelables), et 2 % du solaire.
Part des sources d'énergies renouvelables dans le total de la consommation intérieure brute de l'Union Européenne en 2010 (en %)
Production d'électricité
Part de chaque énergie dans la production d'électricité renouvelable de l'Union Européenne (en %)
[5]
|
En 2010, une part de 19,8 % de la production d'électricité des pays de l'Union européenne était d'origine renouvelable (661,4 TWh ou 56,8 Mtep) ; l'hydroélectricité représentait 54,5 % de ce total, le solaire déjà 3,5 %.
Cela s'explique essentiellement par la croissance de quatre grandes filières de production d'électricité renouvelable. Premièrement, la contribution de la filière hydroélectrique est de nouveau en forte augmentation après une année 2009 très moyenne. La deuxième filière contributrice est la biomasse avec un gain de 16,1 TWh par rapport à 2009 (pour un total de 122,9 TWh). Ceci la place devant l'éolien, qui a produit en 2010, 15,9 TWh de plus qu'en 2009 (pour un total de 149 TWh) malgré une année peu venteuse en Allemagne (le plus bas niveau depuis 17 ans). On notera l'augmentation de la production d'électricité solaire qui atteint près de 9 TWh (pour un total de 23,1 TWh en 2010), portée par une augmentation sensible de la production en Allemagne, en Espagne et en Italie. La baisse importante des coûts d'installation des centrales photovoltaïques, en particulier ceux des centrales terrestres de forte puissance, a conduit à une véritable course à l'installation entre 2009 et 2010, profitant, dans certains cas, du manque d'adaptabilité des systèmes d'incitation en vigueur.
 Part des énergies renouvelables dans la consommation brute d'électricité des pays de l'Union Européenne en 2010 (en %) |
L'Autriche (avec 60,6 %) et la Suède (avec 54,7) sont les deux pays de l'Union Européenne dont la part des ENR dans dans la production d'électricité est la plus importante.
Complément : Comparaison entre différents types d'ENR dans la production d'énergie (données UE pour 2010)
Type d'ENR
|
Production d'énergie
| |
|---|---|---|
Mtep
|
TWh
| |
Biomasse solide
|
80,12
|
931,63
|
|
6,0
|
69,90
|
Biogaz
|
10,95
|
127,32
|
|
2,60
|
30,34
|
Biocarburants
|
13,96
|
162,32
|
Déchets urbains renouvelables
|
7,97
|
92,68
|
Chaleur solaire / Solaire thermique
|
1,424
|
16,55
|
Chaleur géothermique
|
0,67
|
7,80
|
Pompes à chaleur géothermiques
|
2,05
|
23,83
|
Électricité éolienne
|
12,8
|
149
|
Électricité photovoltaïque
|
1,93
|
22,49
|
Électricité hydraulique (petite hydraulique)
|
3,93
|
45,77
|
Électricité géothermique
|
0,48
|
5,62
|
c. France
Définition :
La diversité des formes d'énergies regroupées sous l'appellation ENR conduit à distinguer trois agrégats d'énergies considérées comme primaires dans les statistiques du Service de l'observation et des statistiques ( SoES[1]) :
- EnRt : énergies renouvelables thermiques, c'est-à-dire bois-énergie (bois et sous-produits du bois), résidus agricoles et agroalimentaires, solaire thermique, géothermie, pompes à chaleur (PAC), déchets urbains renouvelables, biogaz, biocarburants ;
- EnRé : énergies renouvelables électriques, c'est-à-dire électricité hydraulique (une fois déduites les consommations des pompages qui, en période de faible demande électrique, remontent de l'eau dans les barrages pour pouvoir la turbiner ultérieurement), éolien, photovoltaïque ;
- EnRt et déchets : énergies renouvelables thermiques et déchets urbains non renouvelables valorisés sous forme d'énergie. Cet agrégat fait l'objet d'une colonne spécifique dans le bilan de l'énergie. Il regroupe toutes les énergies autres que charbon, pétrole, gaz et électricité.
Énergie primaire
La consommation primaire d'énergie s'élève à 266,4 Mtep en 2011, en données corrigées des variations climatiques. La consommation primaire de pétrole atteint 82,6 Mtep. Les EnRt et déchets se hissent à 17,1 Mtep. L'électricité primaire consolide sa place centrale dans le mix énergétique (44 %). La consommation de charbon s'effondre en 2011 (- 14,2 %) passant pour la première fois sous la barre des 10 Mtep. L'énergie primaire consommée pour transformer et distribuer l'énergie, utilisée par exemple dans les centrales nucléaires et thermiques, progresse moins vite qu'en 2010, dans le sillage du léger ralentissement qui a affecté ces deux productions.
|
La figure ci-contre présente l'évolution de la consommation d'énergie primaire en France de 1973 à 2011.
|
En 2011, le mix énergétique primaire de la France (figure ci-dessous) repose pour moitié sur des énergies fossiles importées : le pétrole (31,0 %), le gaz (15,0 %) et le charbon (3,7 %). Les ENR représentent quant à elles 7,9 % (21,1 Mtep).
Répartition de la consommation d'énergie primaire en 2011 (données corrigées des variations climatiques)
Complément : Énergie primaire produite en France
La France produit sur son territoire une partie de l'énergie primaire qu'elle utilise. Entre 2010 et 2011, la production nationale a très légèrement augmenté, atteignant un nouveau record à près de 139 Mtep. Le taux d'indépendance énergétique, calculé (ratio E primaire produite en France / E primaire totale) se redresse ainsi pour la deuxième année consécutive, à 53,5 %.
La France est riche en ressources énergétiques renouvelables : avec la première forêt d'Europe occidentale et un fort potentiel hydraulique, éolien et géothermique, elle est en 2010 le second producteur et le second consommateur d'énergies renouvelables d'Europe (Source SoES[7]).
L'ensemble des énergies renouvelables produisait près de 19,5 Mtep en 2011. La forte baisse de 2011, qui marque un retour en arrière, est à relativiser car elle est essentiellement de nature conjoncturelle, liée à deux circonstances climatiques particulièrement défavorables : effondrement de l'hydraulicité (rapport du débit, d'un cours d'eau ou d'un barrage, à son débit mensuel ou annuel, comparé à sa moyenne interannuelle) liée à la sécheresse et baisse significative des consommations de bois des ménages liée à un hiver clément.
Les énergies renouvelables thermiques (hors déchets non renouvelables valorisés à des fins de production d'énergie) ont enregistré pour 2011 une baisse significative (- 10,2 %), atteignant 14,3 Mtep. En effet, avec les températures douces, la production de bois-énergie est repassée sous la barre des 9 Mtep, contre plus de 10 en 2010, année froide. Les biocarburants sont revenus à leur niveau de 2008, diminuant de 8,9 %.
Le tableau ci-contre retrace l'évolution des productions primaires de chaque filière renouvelable sur les trois dernières années et le graphique permet de situer le poids de chacune d'entre elles en 2011.
 Production d'énergie primaire par filière renouvelable en France |
En 2011, le bois-énergie représentait 46 % de la production d'énergie primaire en France ; le photovoltaïque avec le solaire thermique 1,2 % .
|
Consommation d'énergie finale
La consommation finale d'énergie en 2011 dépasse à peine 168 Mtep, alors qu'elle oscillait autour de 175 Mtep dans la première moitié des années 2000. La consommation d'énergie finale à fin énergétique est stable : en données corrigées des variations climatiques, elle s'établit à près de 156 Mtep depuis trois ans. L'apparente stabilité résulte de mouvements contrastés. Malgré la hausse du prix des carburants, la consommation énergétique des transports a augmenté de 1,5 %, et atteint 50 Mtep – presque autant que la consommation d'énergie résidentielle, dont la croissance a été plus limitée (+ 0,6 %).
Les ENR représentent 14,3 Mtep (soit 9,2 % du total).
| 
La consommation énergétique finale par forme d'énergie et la répartition de la consommation énergétique finale par forme d'énergie
|
Les données détaillées pour chaque type d'ENR sont présentées dans le tableau ci-contre.
|
Électricité
La production totale brute d'électricité comprend la production primaire (nucléaire, hydraulique, éolienne, photovoltaïque) et la production thermique classique. La production primaire brute s'élève à 507 TWh en 2011, soit un niveau relativement stable par rapport à 2010 (+ 0,1 %).
La production d'électricité est assurée à 79 % par le nucléaire en 2011 (442 TWh). La production d'électricité nucléaire augmente de 3,6 Mtep entre 2010 et 2011. Hormis la production pétrolière, très faible en France (moins de 2 Mtep), les autres productions primaires fléchissent. C'est le cas des énergies renouvelables, entraînées par la forte baisse des énergies thermiques (- 10,2 %) comme de la production hydraulique renouvelable (- 27 %) qui s'établit à 46 TWh. Cette dernière a pâti de la sécheresse que subit la France depuis près de deux années hydrologiques. La progression maintenue de la production éolienne (+ 23 %, à 1,1 Mtep soit 12,2 TWh) qui fournit 2,2 % de la production électrique française, et du photovoltaïque électrique qui fait plus que tripler mais reste marginal (0,4 % soit 2 TWh en métropole), ne peuvent compenser sa chute. Le parc photovoltaïque a été multiplié par 2,5 depuis fin 2010.
Au total, la production d'électricité d'origine renouvelable (11,5 % de l'ensemble), quelle qu'en soit l'origine, régresse de 17 % à 64,8 TWh, principalement du fait de la moindre production hydraulique.
La part de l'éolien et du photovoltaïque dans la production d'électricité brute se situe à 2,5 % en 2011.
Part de l'électricité d'origine renouvelable dans la consommation intérieure brute d'électricité
|
La part de l'électricité d'origine renouvelable dans la consommation intérieure brute d'électricité se situe à 12,8 % en 2011.
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Complément : Les chiffres clés des ENR en France
Chiffres clés des énergies renouvelables[14]
En France (métropole + DOM), les augmentations significatives des productions électriques renouvelables, des biocarburants et de la plupart des productions thermiques renouvelables, enregistrées sur les années récentes en données réelles, rendent compte des progrès déjà réalisés pour l'atteinte des divers objectifs tant nationaux qu'européens et notamment celui de 23 % d'EnR dans la consommation finale brute en 2020 (directive EnR 2009/28/CE).
Le tableau ci-dessus retrace pour la France entière les principaux indicateurs de suivi de ces divers objectifs pour les trois années 2005 (année de référence de la directive EnR), 2010 et 2011.
1.2. Les perspectives de développement des filières énergies renouvelables
Des politiques publiques volontaristes
L'Union Européenne avec le paquet climat-énergie, a mis en place en 2008 une politique commune de l'énergie plus soutenable et durable, afin de lutter contre le changement climatique. Le paquet climat-énergie a pour objectif de permettre la réalisation de l'objectif « 20-20-20 » ou « 3x20 » visant à :
- faire passer la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique européen à 20 % ;
- réduire les émissions de CO2 des pays de l'Union de 20 % ;
- accroître l'efficacité énergétique de 20 % d'ici à 2020.
En parallèle et pour faciliter sa mise en œuvre, le Parlement européen souhaite 2 aussi développer un réseau cohérent et décentralisé de sources et de moyens de transports d'énergies renouvelables, qui pourrait notamment être une base d'une « troisième révolution industrielle ».
En France le Grenelle de l'Environnement a défini trois priorités que sont la lutte contre le réchauffement climatique, la protection de la biodiversité et la réduction des pollutions. L'utilisation des énergies renouvelables sera encouragée selon des objectifs chiffrés à atteindre (tableau ci-dessous).
Les objectifs à atteindre [1]
Les énergies renouvelables sont bien reparties sur l'ensemble du globe
Chaque région du globe dispose de ressources en énergies renouvelables (contrairement aux ressources d'origine fossile). Par exemple, l'Amérique du Sud dispose de ressources importantes en bois. L'Asie a un bon gisement solaire. En Europe, l'énergie hydraulique est très présente.
Potentiel global par filière ENR selon les grandes régions du monde [2]
Quelles sources pour quels produits énergétiques finaux ?
La plupart des énergies renouvelables permettent de produire de l'électricité. Cependant pour ce qui est de la production de carburants liquides, seules la biomasse et le biométhane peuvent se substituer aux ressources d'origine fossile, alors que le prix de ces derniers ne cesse d'augmenter, avec en perspective la fin programmée de leur réserves...
Quelles sources pour quels produits énergétiques finaux ? [3]
Capacité de production des énergies renouvelables
Ce tableau recense les capacité de production des énergies renouvelables dans le Monde, en Europe et en France pour l'année 2011.
| Type d'ENR | Monde | Union Européenne à 27 | France |
| -2011 | (2011, sauf mention) | (2011, sauf mention) | |
| Capacité de production | Capacité de production | Capacité de production | |
| Production d'électricité (GWélec) | |||
| Biomasse | 72 | 26 | - |
| Géothermie | 11,2 | 0,9 | - |
| Hydraulique | 970 | 120 | - |
| Petite Hydraulique | - | 13,1 | 2 |
| Énergies marines | 0,527 | 0,2 | |
| Photovoltaïque | 70 | 51 | - |
| Solaire thermique à concentration (CSP) | 1,8 | 1,1 | |
| Éolien | 238 | 94 | 6,67 |
| Production de chaleur (GWth) | |||
| Biomasse | 290 | 64 | - |
| Géothermie | 58 | 12,6 | 2 |
| Solaire thermique | 232 | 25,14 | 1,66 |
| Biocarburants (milliards de litres/an) | |||
| *(milliards de tonnes/an) | |||
| Biodiesel | 21,4 | 9,2 | 2,12* |
| Éthanol | 86,1 | 4,3 | 0,71* |
Comparaison des puissances potentielles d'outils de production d'électricité
- éolienne (aérogénérateur) : de 0,05 MW à quelques MW ;
- centrale solaire photovoltaïque et thermodynamique : de 0,1 à quelques dizaines de MW ;
- centrale hydroélectrique : de quelques MW à 3 000 MW ;
- réacteur nucléaire : de 900 à 1 300 MW ;
- centrale thermique à flamme : de 1200 à 720 MW.
(Sources : UVED)
D'autres articles sur l'énergie ICI
