Sciences

L’énergie de l’eau et du sol : hydraulique, marémotrice, géothermique

Dossier - L'énergie sous toutes ses formes
DossierClassé sous :énergie , physique , énergie humaine

-

L’énergie baigne notre monde, omniprésente dans notre quotidien et dans le débat public. Sans elle, pas un mouvement, pas de vie. Quelles énergies pour demain ? Quel impact sur le climat ? Quels défis techniques, quels risques ? Voici quelques éléments de réponse.

  
DossiersL'énergie sous toutes ses formes
 

Comme pour l'énergie éolienne, la plus grande partie des flux d'énergie renouvelable issus de l'eau et du sol est indirectement d'origine solaire. À l'échelle mondiale, ces flux d'énergie sont donc bien plus faibles que ceux qui proviennent directement du rayonnement solaire. Ils jouent pourtant un rôle important, puisqu'ils offrent une énergie solaire sous forme concentrée.

L'énergie hydrolique. © Angelo_Giordano, Pixabay, DP

L’énergie hydraulique

La production d'énergie hydraulique a commencé il y a bien longtemps avec le développement des moulins à eau. De nos jours, l'hydroélectricité est produite grâce à de vastes lacs artificiels équipés de gigantesques turbines. Elle s'est hissée au rang de première source d'énergie renouvelable dans le monde... et de loin ! La contribution de l'hydroélectricité à la production totale d'électricité mondiale était de 16 % en 2010, contre 10 % en Europe. Les possibilités de nouveaux développements hydroélectriques en Europe sont toutefois assez modestes.

Schéma en coupe d'un barrage hydroélectrique. A : réservoir, B : centrale électrique, C : turbine, D : générateur, E : vanne, F : conduite forcée, G : lignes haute tension, H : rivière. © Tomia, CC by 2.5

L'hydroélectricité présente de nombreux avantages. Elle est bon marché et n'émet pas de CO2. Elle permet une mise en service rapide et inclut son propre système de stockage si la centrale électrique est équipée d'un barrage. Elle peut donc facilement s'ajuster en fonction de la demande d'électricité, contrairement aux énergies éolienne et solaire. Hydroélectricité, énergie solaire et énergie éolienne sont donc des sources d'énergie complémentaires.

Elle a toutefois des inconvénients : l'impact sur l'environnement et sur les populations locales de la construction des barrages et des centrales électriques, mais aussi le risque de rupture du barrage en cas de tremblement de terre.

L'énergie des vagues (ou énergie houlomotrice) n'est rien d'autre que de l'énergie éolienne concentrée. Avec un potentiel total de 200 GW, elle a des perspectives de développement plus faibles que l'énergie hydraulique. Comme l'indique la carte suivante, les côtes ouest-européennes sont parmi les mieux loties du monde. Malgré de nombreux projets pilotes mettant en œuvre des technologies variées, elle en est toujours aujourd'hui à ses balbutiements.

L'énergie marémotrice a un potentiel bien plus faible que l'énergie des vagues. Elle est surtout intéressante là où la forme du littoral permet d'amplifier le différentiel de hauteur des marées. On peut mettre aussi à profit l'énergie thermique des mers, en utilisant le gradient de température entre les couches marines pour actionner une machine thermique.

L'osmose entre eau douce et eau de mer (aussi connue sous le nom d'électrodialyse inverse) pourrait permettre de produire des quantités modestes d'énergie. Des problèmes techniques liés à la technologie des membranes semi-perméables doivent encore être résolus.

La centrale électrique géothermique de Nesjavellir, en Islande. © Gretar Ívarsson, DP

Une énergie à fort potentiel mais non renouvelable

La géothermie utilise le flux de chaleur issu du centre de la Terre. Presque partout sur Terre, la température est environ 30 °C plus élevée à un kilomètre de profondeur qu'en surface. La géothermie présente un énorme potentiel. Elle n'est cependant pas réellement renouvelable, puisqu'elle utilise de la chaleur géothermique emmagasinée en profondeur au fil du temps. Les régions (principalement volcaniques) qui abritent des réservoirs à haute température ou des formations rocheuses chaudes et sèches peuvent être mises à profit pour produire de l'électricité. Mais la plupart des régions du monde peuvent exploiter les sources géothermiques pour le chauffage, en utilisant des pompes à chaleur si nécessaire. La technologie de forage peut s'inspirer de celles de l'industrie pétrolière.