ÉNERGIES RENOUVELABLES

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Quelques notions sur l’énergie

Il est utile de rappeler quelques règles et principes concernant les échanges énergétiques et qui permettent de mieux comprendre la production ou l’utilisation des énergies renouvelables.

En premier lieu, cette production ne consiste pas en une création d’énergie proprement dite, ce qui serait physiquement impossible, mais en des transformations de celle-ci, c’est-à-dire en des conversions qui s’accompagnent de dissipations (pertes d’énergie utile). Les produits issus de ces transformations ne sont donc pas tous utiles ou utilisables. Par exemple, lors du freinage d’une voiture, les freins vont transformer l’énergie cinétique du véhicule en chaleur par frottement des plaquettes de frein sur les disques. Cette chaleur est dissipée dans l’air et ne peut être utilisée. On dira qu’elle est « perdue » même si ce n’est pas tout à fait exact puisqu’elle a contribué à augmenter de façon infime la température de l’air. Entre sa forme primaire (une tonne de bois de hêtre sec, du vent soufflant à 15 m/s pendant une heure, le rayonnement solaire reçu sur un plan d’un mètre carré durant une journée…) et sa forme finale (chauffage d’un logement, alimentation électrique d’un réfrigérateur, déplacement d’un véhicule…), l’énergie va donc subir une série de transformations au cours desquelles une partie de celle-ci sera « perdue » pour l’utilisateur (généralement sous forme de chaleur). À chacune de ces étapes correspondra un rendement de conversion (rapport de l’énergie sortante sur l’énergie entrante) et le rendement global sera le produit de tous ces rendements. L’énergie cinétique du vent (proportionnelle à la masse d’air et au carré de la vitesse du vent) soufflant sur les pales d’une éolienne va d’abord se transformer en énergie mécanique (rotation d’un axe sur lequel est relié un générateur électrique) puis en énergie électrique via ce générateur, et sera transportée (avec des pertes) jusqu’à un point d’utilisation. Ensuite, l’énergie utile dépendra de l’utilisation des kilowattheures (kWh) produits. Le rendement est très bon dans un moteur électrique (supérieur à 90 p. 100), mais il peut être très mauvais dans d’autres utilisations. Par exemple, une ampoule d’éclairage à incandescence produit environ 12 lumens par watt (l/W) alors qu’une ampoule LED fournira jusqu’à 110 l/W. Ces considérations permettent d’introduire les notions d’énergie primaire et d’énergie finale qui sont couramment rencontrées dans les statistiques sur la production d’énergie (généralement en énergie primaire) et sa consommation (en énergie finale). On utilise également la notion de consommation d’énergie primaire. En effet, toute la production n’est pas consommée (constitution de stocks) et, surtout, les pays consommateurs ne sont pas toujours des pays producteurs. Par exemple, en France, on consomme des produits pétroliers, du gaz naturel ou du charbon alors qu’on en produit très peu – de l’ordre d’un million de tonnes équivalent pétrole (Mtep) chaque année. La production française d’énergie concerne donc essentiellement le nucléaire et les énergies renouvelables. En termes de bilans, la notion de production d’énergie primaire sera le plus souvent rencontrée dans les statistiques mondiales alors qu’au niveau national c’est la consommation d’énergie primaire qui prévaudra.

La conversion entre énergie primaire et finale concerne tout particulièrement la production d’électricité par des centrales thermiques (dont les centrales nucléaires) et fait l’objet d’une convention car il serait impossible de calculer comment chaque kWh a été produit. Ainsi, en France, pour produire 1 kWh utile (énergie finale acheminée et facturée au client), on considère (en prenant en compte le rendement des centrales et les pertes liées au transport) qu’il a fallu 2,58 kWh d’énergie primaire pour les centrales électriques dites à flamme – utilisant du charbon, du pétrole, du gaz, du bois ou encore des déchets dans le cas des usines d’incinération d’ordures ménagères (UIOM) – et 3 kWh pour les centrales nucléaires. Toutes les autres formes d’énergie ont un coefficient de conversion de 1, y compris la production directe d’électricité par les énergies renouvelables (sauf la géothermie pour laquelle 1 kWh électrique produit est comptabilisé comme 10 kWh en énergie primaire, compte tenu du faible rendement de cette filière). Il est à noter que la consommation d’énergie primaire prend souvent en compte les produits [...]

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Consommation d’énergie primaire en France (métropole et départements ultramarins)

Consommation d’énergie primaire en France (métropole et départements ultramarins)
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Consommation d’énergie finale en France (métropole et départements ultramarins)

Consommation d’énergie finale en France (métropole et départements ultramarins)
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Production d’électricité en France (métropole et départements ultramarins)

Production d’électricité en France (métropole et départements ultramarins)
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Production d’énergies renouvelables en France (métropole et départements ultramarins)

Production d’énergies renouvelables en France (métropole et départements ultramarins)
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Écrit par :

  • : ancien directeur de la recherche et directeur scientifique adjoint de l'Agence de l'environnement de la maîtrise de l'énergie (ADEME)

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Pour citer l’article

Daniel CLÉMENT, « ÉNERGIES RENOUVELABLES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/energies-renouvelables/