Qu'est-ce que l'énergie renouvelable et comment ça marche ?

Vous êtes-vous demandé ce que signifie vraiment "énergie renouvelable" ? Les sources d'énergie renouvelables se trouvent littéralement dans la lumière du soleil, dans l'air, dans les profondeurs souterraines et dans nos océans. Ils font partie du tissu physique de la planète, ce qui signifie qu'ils sont constamment renouvelés naturellement. Ils ne peuvent tout simplement pas en manquer.

Ces sources d'énergie renouvelables sont souvent qualifiées d'"énergies alternatives", car elles sont considérées comme une alternative aux combustibles fossiles traditionnels tels que le pétrole et le charbon. Le fait qu'une source d'énergie soit renouvelable ne signifie pas qu'elle est à 100 % respectueuse de l'environnement. Les barrages, par exemple, exploitent la puissance de l'eau en mouvement, mais ils peuvent également nuire aux poissons et à la faune. Les éoliennes utilisent l'énergie du soleil pour produire de l'électricité propre, mais le processus de production a un impact sur l'environnement.

Tout bien considéré, cependant, les sources d'énergie alternatives ont une empreinte carbone beaucoup plus faible que les combustibles fossiles. C'est pourquoi les énergies renouvelables sont si importantes - elles sont notre billet pour un monde moins pollué. Même si nous n'étions pas confrontés à la menace du changement climatique, la réduction de la pollution est la base d'une bonne santé.

Et ce qui est bon pour l'environnement s'améliore économiquement pour les propriétaires et les entreprises. En particulier, l'énergie solaire et éolienne sont aujourd'hui moins chères que les combustibles fossiles dans de nombreuses régions du monde et le prix continue de baisser chaque année.

Alors, comment fonctionnent les énergies renouvelables ? Voici un aperçu de sept sources d'énergie propres qui peuvent être exploitées directement ou indirectement pour verdir notre monde et lutter contre le réchauffement climatique. Outre la géothermie et l'hydrogène, le soleil joue un rôle important dans chacune de ces énergies renouvelables.

 

Vert et propre : sources d'énergie renouvelables

Cinq types d'énergie alternative sont générés en utilisant un processus naturel, comme la lumière du soleil ou les vagues. Ce sont généralement les formes d'énergie les plus durables.

Énergie solaire

La lumière du soleil est une ressource renouvelable et son utilisation la plus directe est obtenue en captant l'énergie du soleil. Diverses technologies solaires sont utilisées pour convertir l'énergie et la lumière du soleil en chaleur : éclairage, eau chaude, électricité et (paradoxalement) systèmes de refroidissement pour les entreprises et l'industrie.

Les systèmes photovoltaïques (PV) utilisent des cellules solaires pour convertir la lumière du soleil en électricité. Les chauffe-eau solaires peuvent être utilisés pour chauffer les bâtiments en faisant circuler l'eau à travers des capteurs solaires plats. Des plats en miroir destinés à faire bouillir de l'eau dans un générateur de vapeur conventionnel peuvent produire de l'électricité en concentrant la chaleur du soleil. Les bâtiments commerciaux et industriels peuvent également utiliser l'énergie du soleil pour des besoins à grande échelle tels que la ventilation, le chauffage et la climatisation. Enfin, des conceptions architecturales réfléchies peuvent profiter passivement du soleil comme source de lumière pour le chauffage et la climatisation.

Les propriétaires, les entreprises et les agences gouvernementales peuvent profiter des avantages de l'énergie solaire de plusieurs manières : installez un système solaire pour la maison ou des panneaux solaires commerciaux ; construire ou rénover un bâtiment pour y intégrer des systèmes solaires d'eau chaude, de refroidissement ou de ventilation ; concevoir des structures à partir de zéro qui tirent parti des propriétés naturelles du soleil pour le chauffage et l'éclairage passifs.

 

Attraper le vent

Le vent peut être considéré comme une forme d'énergie solaire en raison du réchauffement et du refroidissement irréguliers de l'atmosphère qu'il provoque (ainsi que de la rotation de la Terre et d'autres facteurs topographiques). Le vent peut être capté par des éoliennes et converti en électricité. À plus petite échelle, les moulins à vent sont encore utilisés aujourd'hui pour pomper l'eau dans les fermes.

Des systèmes de production d'énergie éolienne de qualité commerciale sont disponibles pour répondre aux besoins en énergie renouvelable de nombreuses organisations.

Plusieurs éoliennes peuvent produire de l'électricité pour compléter une alimentation électrique existante. Lorsque le vent souffle, la puissance générée par le système compense le besoin en électricité fournie par le service public.

Les parcs éoliens à grande échelle génèrent de l'électricité qui peut être achetée sur le marché de gros de l'électricité, soit cintraitable ou par le biais d'une procédure d'appel d'offres.

 

Géothermie : puissance de la terre

L'énergie géothermique est extraite de la chaleur de la terre. Cette chaleur peut être extraite près de la surface ou à partir de roches chauffées et de réservoirs d'eau chaude situés à des kilomètres sous nos pieds.

Les centrales géothermiques utilisent ces sources de chaleur pour produire de l'électricité. À une échelle beaucoup plus petite, un système de pompe à chaleur géothermique peut utiliser la température constante du sol à seulement 3 mètres sous la surface pour fournir de la chaleur à un bâtiment voisin en hiver ou pour aider à le refroidir en été.

L'énergie géothermique peut faire partie d'une solution énergétique commerciale à grande échelle ou peut faire partie d'une pratique durable au niveau local. L'utilisation directe de l'énergie géothermique peut inclure le chauffage d'immeubles de bureaux ou d'usines ; aider à faire pousser des plantes de serre; chauffer l'eau dans les fermes piscicoles; et aider à divers processus industriels (par exemple, la pasteurisation du lait).

Des roues hydrauliques à l'hydroélectricité

L'hydroélectricité n'est pas une nouvelle invention, bien que les roues hydrauliques autrefois utilisées pour alimenter les moulins à farine et les scieries de l'Amérique primitive fonctionnent désormais en grande partie comme des sites historiques et des musées.

Aujourd'hui, l'énergie cinétique des rivières qui coulent est collectée d'une manière complètement différente et convertie en hydroélectricité. Le type d'hydroélectricité probablement le plus connu est généré par un système de construction de barrages pour stocker l'eau dans un réservoir qui, lorsqu'il est libéré, s'écoule à travers des turbines pour produire de l'électricité.

C'est ce qu'on appelle "l'hydroélectricité à accumulation par pompage", où l'eau circule entre les réservoirs inférieur et supérieur pour contrôler la production d'électricité entre les périodes de demande faible et de pointe.

Un autre type, appelé "hydroélectricité au fil de l'eau", dirige une partie du débit de la rivière à travers un canal et ne nécessite pas de barrage. Les centrales hydroélectriques peuvent varier en taille, allant de projets massifs comme le barrage Hoover à des microsystèmes hydroélectriques.

L'utilisation directe de l'hydroélectricité dépend bien sûr de la situation géographique. En supposant qu'une ressource fluviale fiable soit accessible et disponible, des micro-centrales hydroélectriques peuvent être construites pour fournir de l'électricité aux fermes et aux ranchs ou aux petites communes.

Les petites villes peuvent exploiter l'énergie des voies navigables locales en construisant des systèmes hydroélectriques de taille moyenne.

L'énergie de l'océan

Deux types d'énergie peuvent être produits par l'océan : l'énergie thermique provenant de la chaleur du soleil et l'énergie mécanique provenant du mouvement des marées et des vagues.

L'énergie thermique de l'océan peut être convertie en électricité à l'aide de quelques systèmes différents qui reposent sur des températures chaudes de l'eau de surface. "L'énergie mécanique de l'océan" tire parti du flux et du reflux des marées provoqués par la rotation de la Terre et l'influence gravitationnelle de la Lune. L'énergie des vagues poussées par le vent peut également être convertie et utilisée pour réduire les coûts d'électricité.

Il existe également des technologies moins développées qui utilisent les courants océaniques, les vents océaniques et les gradients de salinité comme sources de conversion d'énergie.

L'eau froide de l'océan provenant des profondeurs sous la surface peut être utilisée pour refroidir les bâtiments (produisant souvent de l'eau dessalée comme sous-produit), et les communautés côtières peuvent utiliser les méthodes pour exploiter l'énergie naturelle de l'océan décrite ci-dessus pour alimenter les municipalités. - et besoins énergétiques.

L'énergie marine est une source évolutive de production d'énergie alternative, et avec plus de 70 % de la surface de notre planète couverte par l'océan, l'avenir semble prometteur, selon les régions et les directives réglementaires.

Autres sources d'énergie alternatives

Ces deux types d'énergie renouvelable doivent être produits par des moyens mécaniques plutôt que par un processus naturel.

La bioénergie est un type d'énergie renouvelable extraite de la biomasse pour générer de la chaleur et de l'électricité ou pour produire des carburants liquides tels que l'éthanol et le biodiesel pour le transport.

La biomasse fait référence à toute la matière organique dérivée de plantes récemment vivantesou des animaux. Bien que la bioénergie génère à peu près autant de dioxyde de carbone que les combustibles fossiles, les plantes de remplacement sont cultivées sous forme de biomasse pour éliminer une quantité égale de CO2 de l'atmosphère, laissant l'impact environnemental relativement neutre.

Il existe plusieurs systèmes utilisés pour générer ce type d'électricité, allant de la combustion directe de la biomasse à la capture et à l'utilisation du gaz méthane produit par la décomposition naturelle de la matière organique.

Comment la bioénergie est-elle utilisée ? Les entreprises ou les organisations qui transportent des marchandises ou des personnes peuvent convertir leur flotte en véhicules utilisant des biocarburants tels que l'éthanol ou le biodiesel.

Bus électrique

Les installations de production peuvent être équipées pour brûler directement la biomasse afin de produire de la vapeur qui est capturée par une turbine pour produire de l'électricité.

Dans certains cas, ce processus peut servir à la fois à alimenter et à chauffer l'installation. Par exemple, les papeteries peuvent utiliser les déchets de bois pour produire de l'électricité et de la vapeur pour le chauffage. Les fermes peuvent convertir les déchets du bétail en électricité à l'aide de petits systèmes modulaires.

Les villes peuvent exploiter le gaz méthane créé par la digestion anaérobie des déchets organiques dans les décharges et l'utiliser comme combustible pour la production d'électricité.

Hydrogène : haute énergie / faible pollution

L'hydrogène est l'élément le plus simple (composé d'un proton et d'un électron) et le plus abondant dans l'univers, mais il n'existe pas naturellement sous forme de gaz sur Terre. Au lieu de cela, on le trouve dans les composés organiques (hydrocarbures tels que l'essence, le gaz naturel, le méthanol et le propane) et l'eau (H2O). L'hydrogène peut également être produit dans certaines conditions par certaines algues et bactéries qui utilisent la lumière du soleil comme source d'énergie.

L'hydrogène est riche en énergie, mais produit peu ou pas de pollution lorsqu'il est brûlé. L'hydrogène liquide est utilisé depuis les années 1950 pour lancer des navettes spatiales et autres fusées en orbite. Les piles à combustible à hydrogène convertissent l'énergie chimique potentielle de l'hydrogène en électricité, avec de l'eau pure et de la chaleur comme seuls sous-produits.

Cependant, la commercialisation de ces piles à combustible en tant que source pratique d'énergie verte sera probablement limitée jusqu'à ce que les coûts baissent et que la durabilité s'améliore. La quasi-totalité de l'hydrogène utilisé est utilisée dans l'industrie pour raffiner le pétrole, traiter les métaux, produire des engrais et transformer des aliments. De plus, les piles à combustible à hydrogène sont utilisées comme source d'énergie où les atomes d'hydrogène et d'oxygène sont combinés pour générer de l'électricité.

Il existe également quelques centaines de véhicules à hydrogène actuellement en circulation, un nombre qui pourrait augmenter à mesure que les coûts de production des piles à combustible baissent et que le nombre de stations-service augmente. D'autres applications pratiques pour ce type d'énergie renouvelable comprennent les grandes piles à combustible qui fournissent une alimentation de secours aux bâtiments et aux endroits éloignés, les véhicules à moteur électrique alimentés par des piles à combustible à hydrogène et les navires marins alimentés par des piles à combustible à hydrogène.