Différence entre énergies fossiles et renouvelables

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Quelles sont les différences entre les énergies fossiles et renouvelables ?

 

Sommaire: Quelles sont les différences entre les énergies fossiles et renouvelables ?

• Introduction
• Les énergies fossiles
• Les énergies renouvelables

 

 

 

Introduction

Indispensables aux activités humaines, les énergies se classent toutes - hormis le nucléaire - en deux catégories : celles qui ne peuvent être reconstituées qu'à l'échelle des temps géologiques (charbon, pétrole, gaz) et celles dont la nature renouvelle en permanence les sources (solaire, éolien, biomasse, géothermie, etc). Les premières sont dites fossiles, les secondes renouvelables. Quels sont leur place dans le mix énergétique mondial, leurs avantages et leurs inconvénients, leurs perspectives de développement ? 

 

Les énergies fossiles

Les énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) restent indispensables pour assurer les transports, la production d’électricité, le chauffage, le fonctionnement des usines... Mais elles sont la cause principale des émissions de CO₂ et leurs réserves, même si elles sont encore vastes, ne sont pas inépuisables, contrairement aux énergies renouvelables.  

 L'exploitation du pétrole et du gaz "offshore", c'est-à-dire en pleine mer, connaît un essor important depuis le début du siècle © THINKSTOCK

Qu’est-ce qu’une énergie fossile ?

On appelle « énergie fossile » l’énergie produite par la combustion du charbon, du pétrole ou du gaz naturel. Ces combustibles, riches en carbone et hydrogène, sont issus de la transformation de matières organiques enfouies dans le sol pendant des millions d’années (d'où le terme "fossiles"). Ce sont des énergies non renouvelables puisqu’une fois utilisées, elles ne peuvent être reconstituées qu'à l'échelle des temps géologiques.
On appelle hydrocarbures des composés chimiques dont les molécules sont constituées d'atomes de carbone et d'hydrogène. Ce sont les principaux constituants du pétrole brut et du gaz naturel, ainsi que des produits pétroliers issus des raffineries.

Comment leurs gisements se sont-ils formés ?

Le charbon : l’enfouissement rapide d'arbres et de débris végétaux au sein de certains bassins sédimentaires provoque la lente et progressive formation du charbon, avec des passages successifs par la tourbe, le lignite, la houille et enfin l’anthracite, qui est du carbone presque pur. La plupart des charbons exploitables se sont formés au Carbonifère (il y a 360 à 300 millions d'années) ou plus récemment, à l'ère Tertiaire. Exploité depuis des siècles, le charbon est extrait dans des mines sous terre ou à ciel ouvert. Il est l’un des facteurs ayant contribué à la première révolution industrielle durant le XIX^e siècle.
Le pétrole et le gaz : la genèse des hydrocarbures est un processus qui s’étend aussi sur des millions d’années.  Elle débute par l'accumulation de matière organique dans les sédiments de milieux peu oxygénés et calmes, comme le fond de mers fermées ou de lacs. Sous l'action de bactéries, elles se transforment en boues puis, sous l'effet de l'augmentation de température provoquée par l'enfouissement progressif, en « roches-mères ». Les hydrocarbures (pétrole et gaz) s’y forment puis entament une migration vers la surface pour se concentrer, si les conditions s’y prêtent, dans des « roches-réservoirs », dans des volumes fermés (pièges) constituant des gisements.
Ces gisements sont plus ou moins facilement accessibles. Ils doivent d’abord être localisés et étudiés, lors d’une phase d’exploration en plusieurs étapes. Ensuite, vient le temps de l’exploitation du gisement d’hydrocarbures, processus long, très technique, requérant un investissement en capital énorme et dépendant des contraintes économiques du moment.
Le pétrole brut ne peut être utilisé tel quel. Il doit être transformé en carburants et en différents autres produits nécessaires aux industries chimiques et plastiques, par le biais du raffinage, un processus en plusieurs étapes. Le pétrole a été, depuis le début du XX^e siècle, le facteur déclenchant de la deuxième révolution industrielle.

Quelle est la place des énergies fossiles dans le mix énergétique ?

Les énergies fossiles représentent aujourd’hui plus des trois quarts de la consommation mondiale d’énergie primaire, dans les transports, l’industrie et l'habitat. Elles sont également largement majoritaires (plus des deux tiers) dans la production de l’électricité, malgré la progression continue de la part des énergies renouvelables. Cette position dominante devrait se maintenir pendant plusieurs décennies (voir l’infographie de l’évolution du mix énergétique dans le temps).
Le charbon est encore la première source de production d’électricité, grâce à son abondance et son coût peu élevé. Mais, très émetteur de gaz à effet de serre, son développement risque d’être bridé si la communauté internationale amplifie ses efforts pour lutter contre le réchauffement climatique en donnant un « prix au carbone ». Il est cependant une énergie souvent essentielle à la croissance de grands pays émergents très peuplés, comme la Chine, l’Inde, l’Indonésie ou l’Afrique du sud. Un ensemble de techniques permet de réduire les émissions de polluants liées à l’usage du charbon et de tendre ainsi vers un « charbon propre », mais ce procédé sera long et coûteux à mettre en place.
Quant au pétrole et au gaz, ils sont depuis quarante ans au cœur de la géopolitique mondiale. Celle-ci a une forte influence sur l’évolution du cours du baril de pétrole.  

Quelle est l’influence des technologies sur l'exploitation des énergies fossiles ?

Sans cesse, de nouvelles technologies contribuent à modifier les conditions économiques de l’exploitation des hydrocarbures, en permettant d’accéder à des gisements nouveaux et de baisser les coûts de production.
Le paysage a ainsi été profondément modifié par la part grandissante de l’offshore (et, plus récemment, de l'offshore profond) dans l’exploitation pétrolière et gazière. Les exploitations se font par des profondeurs d'eau de plus en plus importantes, grâce à des technologies spectaculaires.
Sur terre, les techniques de fracturation hydraulique et de forages horizontaux ont permis aux États-Unis de développer l’exploitation des gaz et pétroles de schiste, au sein même des roches-mères. (Voir l’infographie sur les hydrocarbures non conventionnels).  Des améliorations apportées à ces mêmes technologies permettent de réduire progressivement les impacts environnementaux dans l’exploitation des pétroles lourds et des sables bitumineux.
L’utilisation du digital optimise l’efficacité de l’ensemble des processus industriels, et notamment ceux de l’exploration et de l’exploitation des hydrocarbures.

Le gaz connaît-il un essor particulier ?

Le gaz est une source d’énergie qui, pour la même quantité d'énergie délivrée, émet deux fois moins de gaz à effet de serre que le charbon. Facile d’utilisation, il peut jouer un rôle utile d’énergie de transition vers l'objectif lointain d'une économie décarbonée.
Sa disponibilité et sa distribution dans le monde ont été facilitées par le développement du gaz naturel liquéfié (GNL).  Une fois qu’il a été soumis au processus de liquéfaction, le gaz peut être transporté aux quatre coins du monde à bord de méthaniers puis regazéifié. Le GNL échappe donc aux contraintes de la distribution par des canalisations fixes, les gazoducs, soumis aux incertitudes géopolitiques et qui impliquent généralement des contrats de long terme du fait des très lourds investissements nécessaires.
Les États-Unis sont ainsi devenus en 2016 un pays exportateur de GNL, grâce au développement des gaz de schiste, qui a eu un impact important sur l’équilibre mondial des pays producteurs et consommateurs.

Les énergies renouvelables

Les énergies renouvelables (hydraulique, solaire, éolien, géothermie et biomasse) se développent intensément partout dans le monde, portées par la nécessité de lutter contre le réchauffement climatique en réduisant les émissions de gaz à effet de serre.  

Solaire et éolien sont les deux sources d’énergies renouvelables qui se sont le plus développées depuis 25 ans © THINKSTOCK  

Qu’est-ce qu’une énergie renouvelable ?

Une énergie est dite renouvelable lorsqu'elle est produite par une source que la nature renouvelle en permanence, contrairement à une énergie dépendant de sources qui s’épuisent. Les énergies renouvelables sont très diverses mais elles proviennent toutes de deux sources naturelles principales :

• le Soleil : il émet des rayonnements transformables en électricité ou en chaleur, il génère des zones de températures et de pression inégales à l’origine des vents, il engendre le cycle de l’eau, il permet la croissance des plantes et la génération de la biomasse ;
• la Terre, dont la chaleur interne peut être récupérée à la surface.

Le caractère renouvelable de ces énergies, leur faible émission de déchets, de rejets polluants et de gaz à effet de serre sont des avantages. Mais leur pouvoir énergétique, relativement disséminé, est beaucoup plus faible que celui des énergies non renouvelables fortement concentrées. Elles peuvent être - dans le cas du solaire et de l’éolien - « intermittentes » et difficilement stockables car immédiatement transformées en électricité, nécessitant alors l’apport ponctuel d’autres énergies. Leur mise en œuvre suppose aussi des investissements lourds, même si avec le temps elles deviennent de plus en plus compétitives face aux énergies fossiles.

Quels sont les différents types d’énergies renouvelables ?

• L’énergie hydraulique des grands barrages est aujourd’hui la première des énergies renouvelables. La Chine, le Brésil, le Canada, les États-Unis, et peut-être demain l’Afrique, sont les leaders du secteur.
• ​L’énergie solaire est produite sous deux formes : le solaire photovoltaïque qui transforme le rayonnement lumineux du soleil en électricité grâce à des panneaux formés de cellules de semi-conducteurs et le solaire thermique qui capte la chaleur du soleil, qu'on utilise comme telle ou bien qu'on transforme en énergie mécanique, puis en électricité.
• L’éolien, énergie du vent, a progressé, offshore et onshore, avec une technologie en amélioration régulière. Les plus hautes éoliennes atteignent 170 mètres, avec des rotors d’un diamètre de plus de 150 mètres !
• Les différents types d’énergies marines qu'on utilise proviennent de la force des vagues, des courants et des marées, des différences de température des océans et de certaines caractéristiques du couple eau salée/eau douce (énergie osmotique). Elles sont encore à un stade précoce de développement.
• La biomasse est constituée de toutes les matières organiques d'origine végétale (micro-algues incluses), animale, bactérienne ou fongique (champignons). Le bois a pendant des siècles constitué, via sa combustion, la principale source d’énergie avant d’être détrôné par le charbon puis le pétrole et le gaz. Mais il y a d’autres formes d’utilisation de la biomasse. La méthanisation produit du biogaz à partir de nos déchets ménagers ou agricoles. Le raffinage de la biomasse végétale permet la production de biocarburants.
• La géothermie utilise la chaleur des aquifères du sous-sol, voire des roches sèches, captée à plus ou moins grande profondeur, pour alimenter des quartiers urbains, des bâtiments ou des usines, ou encore produire de l’électricité via des centrales. Certains pays dont les conditions géologiques sont favorables l’utilisent de façon massive, comme l’Islande ou les Philippines, deux pays volcaniques. La chaleur d’autres sources peut aussi être captée et utilisée dans des réseaux ou des processus industriels.
• Le nucléaire n’est pas considéré comme une énergie renouvelable dans la mesure où il repose sur une matière première limitée, en tout cas à des coûts d’exploitation acceptables, l’uranium. La fusion nucléaire, si elle était réalisée à un stade industriel, fournirait en revanche une source d’énergie inépuisable.    

Quel est leur déploiement aujourd’hui ?

Toutes les énergies renouvelables font l’objet de développements, mais ne sont pas toutes au même stade de maturité.
L’essor du photovoltaïque dans le monde, rendu possible par la forte baisse du coût de production du kWh, est l’événement le plus spectaculaire des dix dernières années. L’Allemagne a longtemps mené la course mais les plus fortes capacités installées le sont aujourd’hui par la Chine et les États-Unis.
L’avenir de l’éolien est également assuré, même si le coût de l’électricité produite reste encore élevé, tout particulièrement pour les installations offshore. Des techniques géothermiques nouvelles sont également apparues.
D’autres en sont encore au stade d’expérimentation ou de recherches, comme les biocarburants de troisième génération fabriqués à partir des micro-algues ou les applications de l’hydrogène en tant que vecteur énergétique. Une possible « révolution de l’hydrogène » devient objet de débats mais ne sera possible que si l'on parvient à produire de l'hydrogène en grande quantité autrement qu'à partir des hydrocarbures.
À un niveau symbolique, le défi de l’avion solaire Solar Impulse 2 se poursuit année après année.

Quelle place dans le mix énergétique global ?

Si l’on excepte l’énergie hydraulique, produite depuis très longtemps et qui assure la production de quantités importantes d’électricité, les énergies renouvelables représentent aujourd’hui une très faible part du mix électrique mondial : moins de 5 %, l’hydraulique intervenant pour plus de 16 % et les fossiles pour plus des deux tiers.
Leur progression est forte mais il faudra encore beaucoup de temps pour qu’elles rivalisent en quantité avec les énergies traditionnelles, notamment fossiles. (Voir l’infographie de l’évolution du mix énergétique  dans le temps).

Quel est l’impact sur la société ?

En permettant des productions plus décentralisées, au niveau des territoires et même de chaque foyer, en combinaison avec les progrès du numérique, les énergies renouvelables sont susceptibles d’apporter progressivement de profonds changements dans la société. Car l’énergie est partout dans la vie quotidienne et des gestes simples permettent de l’économiser.
Les enjeux de la transition automobile avec les véhicules hybrides et électriques, y compris ceux utilisant l’hydrogène, mais aussi les nouveaux usages de la voiture, sont considérables.
L’irruption du digital dans la domotique et les réseaux permet de gérer plus efficacement la production délocalisée et la distribution de l’électricité, en tenant mieux compte des besoins des consommateurs.



Publier par Planète énergie