TPE NUCLEAIRE

euhm ?

16 février 2008

III. Des solutions alternatives au nucléaire

   Il y a énormément de possibilités pour ne pas recourir à l'énergie nucléaire, cependant elles sont plus ou moins écologiques, efficaces, rentables. Ainsi existent les énergies renouvelables (des sources d’énergie considérées comme inépuisables à l’échelle humaine du temps, produites par des phénomènes naturels réguliers ou constants) comme les énergies géothermique, éolienne, solaire, hydroélectrique, et l'utilisation de la biomasse. D'autres ne sont pas renouvelables : ce sont les énergies fossiles (des énergies que l’on obtient à partir de roches résultant de la fossilisation d’êtres vivants, présentes en quantité limitée et ne se renouvelant pas. Leur combustion émet des gaz à effet de serre), telle la combustion de pétrole, de charbon, de houille et de gaz naturel. Nous allons dans un premier temps étudier ces différents procédés pour ensuite nous intéresser à leur utilisation dans chacun des deux pays.

1) Les moyens développés

  a) Les énergies renouvelables

geothermie- La géothermie désigne l'énergie issue de la croûte terrestre qui est convertie en chaleur, et a été découverte grâce à la science antique qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre. La température des roches augmente en moyenne de 1 °C tous les 30 mètres de profondeur : c'est cette variation que l'on appelle le gradient géothermique terrestre moyen. En certains points du globe, celui-ci est plus élevé et l'eau des précipitations qui traverse les roches s'échauffe de plus en plus en profondeur.
Il existe trois types de géothermie : peu profonde à basse température, profonde à haute température et très profonde à très haute température. La géothermie moyenne et haute température est la seule forme d’énergie géothermique permettant de produire de l’électricité: soit directement à partir de gisements de vapeur ou d’eau chaude ou après injection d’eau en profondeur et récupération de chaleur.
Les autres formes de géothermie, sont exploitées exclusivement pour le chauffage. A partir de 20 m de profondeur, la température du sous-sol est constante tout au long de l'année. Des capteurs enfouis dans le sol récupèrent cette énergie et la restituent à l'intérieur des bâtiments grâce à des planchers chauffant ou des ventilo-convecteurs.

eolienne- L'énergie éolienne est tirée de la force du vent grâce à un dispositif aérogénérateur comme une éolienne ou un moulin. Elle est utilisée de deux façons différentes : la conservation de l'énergie mécanique, qui utilise la force du vent afin de faire avancer un véhicule, de pomper de l'eau ou de faire tourner une meule d'un moulin, et la transformation de cette énergie en énergie électrique, celle-ci obtenue grâce à une éolienne couplée à un générateur électrique.
La puissance d'une éolienne terrestre peut aller jusqu'à 3 MW et varie de 4 à 6 MW pour les éoliennes en mer, mais une éolienne ne fonctionne que lorsqu'il y a du vent entre 15 et 90 km/h.
Une éolienne est composée d'un mât mesurant de 10 à 100 m, abritant les composants électriques et électroniques et permettant de placer le rotor à hauteur suffisante pour assurer sa mobilité grâce à un vent fort et régulier, d'un rotor relié à la nacelle par le moyeu et composé généralement de trois pales et du nez de l'éolienne, dont le rôle est d'être entraîné par la force du vent, d'une nacelle montée au sommet du mât incluant d'autres composants nécessaires au fonctionnement de l'engin. Dans le cas des éoliennes productrices d'électricité, un poste de livraison est placé près du parc éolien, permettant ainsi de relier le parc au réseau électrique.

solaire_photovol


- L'énergie solaire est l'énergie produite par le rayonnement du soleil, par voie directe ou indirecte via l'atmosphère. L'énergie solaire photovoltaïque est l'électricité générée grâce à une transformation du rayonnement solaire via des cellules photovoltaïques (des composants électroniques qui, lorsqu'ils sont exposés aux photons, produisent une tension électrique, qui est obtenue comme un courant continu de l'ordre de 0,5V). Une association de ces ensembles de cellules forment une installation solaire (chezphotolvoltaique un particulier) ou une centrale solaire photovoltaïque alimentant un réseau de distribution
électrique. Le solaire thermique consiste à utiliser la chaleur du rayonnement solaire et s'utilise de différentes façons : centrales solaires thermodynamiques, chauffe-eau et chauffages solaires, rafraîchissement solaire, cuisinières et sécheurs solaires.

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- L'énergie hydroélectrique provient de l'énergie hydraulique et de l'énergie marémotrice.
La première est obtenue lors d'un déplacement ou d'une accumulation d'un fluide comme l'eau. Elle s'utilise pour faire tourner la roue d'un moulin ou d'une noria, ou est transformée en énergie hydroélectrique dans une centrale du même nom.
La deuxième est issue du mouvement créé par les marées et peut être captée sous forme d'énergie potentielle (technique utilisée dans les usines marémotrices) ou sous forme d'énergie cinétique grâce aux turbines et aux hydroliennes. Elle est utilisée dans les régions qui connaissent un fort mouvement maritime, comme la Baie du Mont Saint-Michel, mais elle fragilise l'environnement par ses aménagements importants, ce qui explique qu'elle soit peut exploitée.
baragePlusieurs installations permettent de produire de l'électricité grâce à l'utilisation de l'eau.
Ainsi les centrales gravitaires désignent les centrales dites au fil de l'eau, qui sont principalement placées en plaine pour utiliser le débit naturel des fleuves tels le Rhin ou le Rhône et sont très peu coûteuses, les éclusées, elles, sont situées sur des lacs plus importants de moyenne montagne permettant ainsi une modulation journalière ou hebdomadaire de la consommation, et les lacs en haute montagne, qui sont les réservoirs les plus importants, permettant un stockage saisonnier de l'eau et une modulation de la production pour subvenir aux pics de besoin en électricité.
Les stations de transfert d'énergie par pompage quant à elles sont capables de stocker, en pompant, l'énergie produite par d'autres types de centrales. Elles possèdent 2 bassins, un inférieur et un supérieur, entre lesquels sont placés une machine hydraulique réversible (capable d'être une pompe et de se transformer en turbine, et vice versa) et une partie électrique qui peut être en mode moteur ou en mode alternateur. Ainsi, on peut faire s'écouler l'eau du bassin supérieur à l'inférieur pour actionner la turbine, ou pompé l'eau dans le sens inverse. Dans les deux cas de l'énergie est transformée en électricité. Ce type de centrales est très utile pour pallier aux diminutions d'autres moyens de production, comme les éoliennes pendant les chutes de vent.

La biomasse regroupe l'ensemble des matières organiques pouvant être sources d'énergie, provenant des plantes grâce au captage de l'énergie solaire par la chlorophylle. Le pouvoir calorifique de la cette matière peut servir à produire de l'électricité grâce à des procédés thermiques (pyrolyse, gazéification ou encore combustion directe) ou biochimiques (digestion anaérobie ou méthanisation).
Théoriquement le bilan de dioxyde de carbone (CO2) est nul car la combustion de ces matières organiques en libère mais une certaine quantité avait déjà été absorbée par la plante lors de sa croissance. Cependant, cette énergie est potentiellement polluante lorsqu'elle est mal utilisée; pour ne pas obtenir de bilan en gazbiomasse carbonique défavorable il faut veiller à ce que toute
l'énergie qu'il a fallu utiliser pour extraire le combustible de la biomasse soit lui aussi d'origine biomasse. De plus, il faut être vigilant à ne pas libérer d'autre gaz à effet de serre pendant l'extraction, comme le méthane (CH4), gaz ayant un impact écologique 180 fois plus important que le CO2.
La biomasse est une énergie renouvelable tant que la planète pourra faire croître des plantes et faire prospérer le règne animal.
Il existe deux types de biomasses : la biomasse ligneuse et fermentescible. La première est constituée du bois, de la bagasse ou encore de la paille, et est généralement utilisée dans des combustions. La deuxième est constituée entre autres des lisiers et autres déchets, qui sont premièrement transformés en biogaz grâce à des micro-organismes, gaz qui ensuite est brûlé dans des groupes électrogènes spécifiques.

  b) Les énergies fossiles

cenrale_thermique- Une centrale thermique à flammes produit de l'électricité grâce à la chaleur tirée de la combustion de matières fossiles tels le charbon, le fioul et le gaz. Dans une centrale à charbon, celui-ci est broyé et pulvérisé en poudre, dans une centrale au fioul, le combustible est injecté en très fines gouttelettes.
Ainsi, le combustible se consume dans une chaudière tapissée de tubes à l'intérieur desquels circule de l'eau, qui sera chauffée lors de la combustion et qui se transformera en vapeur. Celle-ci est ensuite propulsée vers une turbine et un alternateur, et c'est en faisant tourner cette turbine que l'électricité est produite puis injectée sur le réseau. Une fois passée par la turbine, la vapeur arrive au condenseur, dans lequel circule de l'eau froide, et redevient liquide. L'eau repart ensuite vers la chaudière, et recommence son cycle.

2) Leur utilisation en France

  En France, 85,4 % de l’électricité est fournie par le groupe Electricité De France (EDF), qui fournit ainsi en 490,8 TWh en 2006 sur une production une production nationale nette d’électricité de 574,5 TWh : 78,1 % sont produits par le nucléaire, 10,6 % par le thermique, 11,1 % par les énergies hydraulique, éolienne et photovoltaïque.

ressources

  Une Loi de programme n° 2005-781 du 13 juillet 2005 pose les directions de politique énergétique, fixant ainsi deux objectifs : le premier étant de faire des économies d’énergie, la deuxième étant de développer une offre diversifiée s'approvisionnant principalement sur les modes de production d’énergie n’émettant pas de gaz à effet de serre, et ainsi limiter la dépendance du pays aux matières fossiles. Ainsi, le pays devrait, entre autres, diminuer l’intensité énergétique de 2 % par an jusqu’à 2015 puis de 2,5 % entre 2015 et 2030, produire 10 % de l’énergie via les énergies renouvelables avant la fin 2010, développer la recherche sur les énergies renouvelables. Le Grenelle de l’environnement de l’été 2007 donne une nouvelle impulsion à cette politique, certaines propositions de ce débat ayant été retenues par le gouvernement.

  Afin de remplir les engagements européens et d’atteindre les objectifs français, le pays a lancé en 2003/2004 des appels d’offre ayant pour but d’inciter la production d’énergie grâce à la biomasse et à l’éolien. Ainsi, en 2005, 14 projets biomasse et un projet biogaz avaient donné suite.

_oliennes  Le potentiel éolien français est très conséquent grâce à un littoral large et bien exposé. Cependant, en 2007, le pays a une longueur de retard sur cette énergie mal exploitée malgré une hausse de production d’énergie éolienne depuis 2005.

On peut expliquer ce retard par le blocage de nombreux projets de fermes éoliennes dû, majoritairement, à la protection des paysages maritimes et au non esthétisme des structures. En 2007, un projet offshore de 21 éoliennes a été déposé à la Commission de Régulation de l’Energie en Seine-Maritime, sept fermes éoliennes en Bourgogne, Centre, Haute-Normandie, Languedoc-Roussillon, Midi-Pyrénées et Picardie.

   Les particuliers français sont de plus en plus nombreux à équiper leurs toits en panneaux photovoltaïques, aidés par des subventions nationales et l’énergie qu’ils ne consommeraient pas étant rachetée par EDF. La centrale photovoltaïque de Chambéry ouverte en 2005 est depuis 2006 accompagnée par une installation réunionnaise, la France battant ainsi son propre record de production d’énergie solaire.

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  La géothermie est classée à la troisième place des énergies renouvelables produites, après la biomasse et l’hydraulique. En peu de temps, la géothermie a été valorisée, grâce à la disparition de problèmes tels la corrosion et la faible rentabilité et à l’apparition des pompes à chaleur et de la cogénération.

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  L’hydroélectricité étant déjà bien développée, on peut tout de même l’améliorer, en diminuant l’impact environnemental sur la faune des cours d’eau, en prévoyant le débit des ressources, en suivant l’état des sédiments, et en couplant cette énergie avec l’éolien ou le solaire, via des installations hybrides.

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  Les centrales thermiques sont réparties sur 28 unités de production. La production d’électricité doit être en permanence adaptée, car celle-ci ne peut pas être stockée. Les centrales sont donc mises en marche pour répondre à la demande, comme par exemple lors des pics de consommation. Cinq régions (Lorraine, PACA, Haute Normandie, Nord Pas-de-Calais, Pays de la Loire) assurent principalement 75% de la production.

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3) Leur utilisation en Allemagne

  En Allemagne, la production d’électricité nationale est majoritairement fournie par le groupe Energie Online (E.ON), mais aussi par le groupe RWE. En 2006, le nucléaire couvre 26 % des besoins allemands, le charbon 25 %, la houille 22 %, le gaz naturel 11 % et les énergies renouvelables 10 %.

  La loi allemande sur les énergies renouvelables de 2000 (Erneuerbare-Energien-Gesetz) prévoit le renforcement de l’aménagement des énergies renouvelables, la protection du climat et fixe des législations sur les énergies fossiles comme le pétrole, le gaz ou le charbon et sur l’importation d’énergie de l’extérieur de L’Union européenne.

BIOMASSe  En Allemagne, le bois (vieux bois, bois de récupération, sciures …) est la matière la plus utilisée pour la production d’électricité grâce à la biomasse solide, grâce aux subventions très intéressantes proposées aux industriels. Durant les dernières années, le nombre de chaufferies fonctionnant aux granulés de bois a fortement augmenté en Outre-Rhin. Ainsi la production de granulés devra dépasser le million de tonnes en 2007. Cette progression fut possible grâce aux nombreux investissements de la part des fabricants qui entraînèrent une avancée technologique importante.

    En 2005, l’Allemagne a investi près de 25 millions d’euros pour l’amélioration de la production géothermique. On dénombre plus de 88 milles pompes à chaleur vendues en 2006. L’année suivante, cette ressource peu coûteuse et propre a continué d’être fortement mise en avant auprès des consommateurs. La production d’énergie électrique et de chaleur par géothermie rencontre un vif engouement depuis déjà nombre d’années chez nos voisins. En mai 2007 a par ailleurs débuté la construction de la toute première centrale géothermique allemande à Landau. Elle produit depuis le mois d’octobre l’équivalent en électricité d’environ six milles foyers. D’autres projets de ce genre sont en cours de développement.



barrage 
  Après l’éolien, l’énergie hydraulique est la deuxième énergie renouvelable, et elle continue de progresser, grâce à la modernisation et à la réhabilitation des installations. Fin 2006, on comptait près de 7 500 centrales hydro-électriques sur le territoire, ce chiffre devant encore augmenter d’après le Ministère fédéral de l’environnement allemand. 

 

  Pendant longtemps, l’Allemagne a possédait le plus grand marché éolien du monde. En effet, les producteurs allemands ont le mérite d’être au premier rang mondial de la fabrication d’éoliennes : 37 % des éoliennes du monde étant allemandes, d’après l’Institut allemand de l’énergie éolienne. En 2006, 1 208 éoliennes ont été installées sur le territoire allemand, ce qui permet au pays de rester premier mondiale dans ce domaine.

PHOTOVOLTAIQUe  Le solaire thermique est de plus en plus privilégié par les particuliers allemands, ainsi plus d’un million d’aménagements solaire thermique sont installés sur les toits. L’Association allemande de l’industrie solaire évalue que durant les cinq prochaines années, le pays dépensera plus de dix milliards d’euros pour l’aménagement en solaire thermique. A ce jour, 800 millions de mètres carrés couvrent les toitures, majoritairement utilisés pour la production d’eau chaude sanitaire et le chauffage chez les particuliers. On observe également une augmentation des grandes installations sur les immeubles, les hôtels, les hôpitaux, les maisons de retraite ou encore les foyers. Les technologies de l’énergie solaire thermique sont de plus en plus sophistiquées, malgré un temps de rentabilisation plus long, elles permettent ensuite de produire de l’énergie quasi-gratuite pour plusieurs années.

  Le charbon est envisagé comme le seul moyen capable de pallier à l’arrêt de la production d’électricité nucléaire. Ainsi, l’Allemagne développe de nouvelles centrales au charbon qui seront beaucoup plus écologique qu’actuellement. D’ailleurs la construction d’une telle centrale est prévue par le groupe RDW, le plus grand producteur d’électricité en Allemagne, à Essen. Cette centrale dernière génération ne aura l’énorme avantage de ne pas émettre de dioxyde de carbone.

  Nous pouvons donc conclure que chacun des deux pays utilise ces procédés alternatifs à des échelles différentes en fonction de leurs ressources, de leurs besoins et de la rentabilité ainsi que de l'aspect écologique. Ici, le côté géographique joue un rôle important pour deux territoires de conditions climatiques contrastées, de sous-sols de nature différente ainsi que d'accès à la mer plus ou moins limité. Mais cet aspect est encore renforcé par la nécessité plus ou moins marquée des deux voisins pour répondre à la demande d'énergie de la population.

Posté par Elodie_Fanny à 15:05 - 3. Les solutions alternatives au nucléaire. - Permalien [#]