Les Énergies renouvelables pour les nuls
Éric Scotto
Arnaud Leroy
First Éditions
Introduction
Comment ce livre est organisé1
Première partie ; c'est quoi l'énergie ?1
Deuxième partie : l'énergie et l'humanité, une longue histoire1
Troisième partie : panorama des différentes technologies1
Quatrième partie : l'intégration des énergies renouvelables2
Cinquième partie : le marché des énergies renouvelables, comment ça marche ?
Sixième partie : les grands enjeux techniques, financiers, politiques et sociétaux2
Septième partie : et moi, je fais quoi pour changer le monde ?2
Huitième partie : la partie des Dix3
Les icônes utilisées dans ce livre3
Partie 1 C'est quoi l'énergie ?
Chapitre 1 L'énergie : de quoi parle-t-on ?
7
Une définition aux réalités plurielles7
L'énergie utilisable par l'homme, ou « énergie libre »8
Le vocabulaire de l'énergie9
Les unités de mesure9
La différence entre énergie primaire et énergie finale10
Efficacité énergétique et intensité énergétique11
Différences entre énergies renouvelables, énergies fossiles et énergie nucléaire11
Chapitre 2 La production d'énergie, un enjeu au cour de nos sociétés
15
Une source énergétique limitée : le travail humain15
La consommation d'énergie : un facteur déterminant de la croissance16
La corrélation entre croissance économique et consommation d'énergie16
Plus on crée de la valeur, plus on brûle d'énergie18
Le lien entre électrification et niveau de développement18
Les écarts entre la production d'énergie et le PIB19
Comment découpler la demande d'énergie de la croissance économique ?21
Les avantages des énergies renouvelables23
Consommation d'énergie et dette souveraine : le cas de la France24
Comment expliquer cet envol de la dette publique face à la facture énergétique ?26
Une facture alourdie par la consommation de pétrole25
Partie 2 L'énergie et l'humanité, une longue histoire
Chapitre 3 Les énergies renouvelables, à l'origine de l'énergie
29
Au commencement était la traction humaine29
Les capacités de La traction animale30
La domestication du vent et de l'eau31
De multiples énergies32
La « première révolution mécanique »32
Le couple charbon/vapeur33
Le XIXe siècle : l'ère industrielle33
Le charbon34
Le gaz et l'électricité34
L'hydroélectricité34
Le pétrole35
Un XXe siècle énergivore36
L'énergie nucléaire36
Chapitre 4 Le choc pétrolier : un tournant dans le secteur de l'énergie
39
La baisse de la production de charbon39
Le choix du nucléaire40
À la recherche de l'indépendance énergétique41
Le choc pétrolier et ses conséquences immédiates41
Le développement de programmes de recherche sur les énergies renouvelables42
Grandes tendances pour le futur de l'énergie46
Chapitre 5 État des lieux de l'énergie dans le monde
47
La consommation d'énergie primaire dans le monde47
Le mix énergétique par région du monde49
La consommation finale d'énergie50
Les investissements dans les énergies renouvelables52
La production d'électricité renouvelable off-grid54
Un secteur créateur d'emplois55
Les principaux pays producteurs d'électricité renouvelable56
Chapitre 6 État des lieux en France
61
La part des énergies renouvelables dans la production et la consommation61
Une répartition par filière très hétérogène61
La part des énergies renouvelables dans la consommation finale brute d'énergie63
La puissance installée et la part des énergies renouvelables dans la production d'électricité64
Les emplois dans les énergies renouvelables en France65
Les énergies renouvelables et le marché de l'électricité en France66
Le marché de gros de l'électricité66
Comment le prix de l'électricité est-il établi sur le marché de gros ?66
Le marché de détail de l'électricité69
Comment le prix de l'électricité sur le marché de détails se décompose-t-il ?70
Partie 3 Panorama des différentes technologies
Chapitre7 Le solaire
75
Comment capter cette énergie ?75
Le solaire passif76
Le solaire thermique76
Comment ça fonctionne ?76
Le chauffe-eau solaire76
Les chauffe-eau solaires individuels (CESI)77
Les chauffe-eau solaires collectifs (CESC)77
Les chauffe-eau solaires collectifs individualisés (CESCI)77
La production de chauffage et d'eau chaude sanitaire78
Le plancher solaire78
Le rafraîchissement solaire78
Le solaire thermodynamique79
Les différents types de centrales80
Le solaire photovoltaïque81
Un peu d'histoire81
La fabrication des cellules et modules photovoltaïques83
Les cellules monocristallines86
Les cellules multicristallines86
Le photovoltaïque organique85
Les technologies « couches minces »85
Les trackers86
La technologie hétérojonction (HJT)86
Les innovations pour limiter les conflits d'usage86
L'agrivoltaïsme87
Le photovoltaïque flottant88
L'intégration au bâti90
La tuile solaire90
Le panneau solaire souple91
Chapitre 8 L'éolien
93
L'éolien en France93
Comment produit-on de l'électricité avec le vent ?94
Le facteur de charge95
Les éoliennes terrestres96
Les turbines asynchrones96
Les turbines synchrones96
Éoliennes bipales ou multipales ?97
Des turbines de plus en plus grandes et puissantes97
Le repowering97
Recyclage en fin de vie98
Un secteur particulièrement innovant98
Les éoliennes à axes verticaux99
Les éoliennes sans mât, ça existe : les wind kite !100
Les éoliennes en mer, dites offshore100
Deux types d'éoliennes en mer102
Les phases de développement d'un projet éolien102
Chapitre 9 L'hydroélectricité
105
La France, pays producteur majeur105
L'histoire des concessions106
La petite hydroélectricité107
Les centrales hydroélectriques107
Les centrales au fil de l'eau110
Les centrales éclusées110
Les centrales de lac111
Les stations de transfert d'énergie par pompage (STEP)111
Les différents types de barrages112
Les barrages-poids112
Les barrages-voûtes113
Les barrages à contreforts113
Les différents types de turbines113
Les turbines « très basse chute » VLH (very low head)114
Les vis hydrodynamiques114
Chapitre 10 La biomasse
115
Qu'est-ce que la biomasse ?115
Produire de l'énergie à partir de la biomasse116
Enjeux et contraintes116
Le débat concernant la biomasse face aux moyens pour lutter contre le changement climatique117
Technologies de production d'énergie à partir de biomasse118
Les chaufferies biomasse119
Les appareils de chauffage au bois pour les particuliers119
Les centrales de cogénération119
Les centrales à pyrolyse et à gazéification120
Enjeux et freins de la gazéification et de la pyrolyse121
Les unités de méthanisation122
La méthanisation agricole122
Le biogaz de décharge123
Les biocarburants123
Les filières de biocarburants124
La production de biocarburants en France126
Chapitre 11 La géothermie
129
Des profondeurs de la Terre129
Plusieurs types de géothermie130
Avantages et défis131
Il fait chaud, très chaud, sous nos pieds132
La géothermie de surface133
Le captage de la chaleur133
L'utilisation d'une pompe à chaleur135
La thalassothermie136
Des installations moins classiques, mais prometteuses136
La géothermie profonde137
L'usage direct de la chaleur avec un réseau de chaleur138
La production d'électricité138
La cogénération139
Pour résumer140
Chapitre 12 Les énergies marines
143
L'exceptionnel potentiel de la France143
Les centrales marémotrices144
Le phénomène des marées144
Fonctionnement d'une usine marémotrice145
Un double effet146
Les hydroliennes147
Comment ça marche ?148
Les installations houlomotrices149
Comment ça fonctionne ?150
Les projets en développement les plus avancés151
L'énergie thermique des mers (ETM)152
Une idée ancienne152
Comment ça marche ?152
Les différentes centrales ETM153
La mer, un potentiel énergétique pour le futur155
Chapitre 13 Le Stockage
157
La véritable clé de voûte des énergies renouvelables158
Le stockage de l'électricité158
Les batteries au lithium159
Comment fonctionne une batterie ?159
Les matériaux, un problème de ressource ?161
Les piles à combustible (hydrogène)162
Le pompage hydro (STEP)163
Le stockage de la chaleur163
Le stockage par chaleur sensible163
Le stockage par chaleur latente163
Le stockage par réaction chimique (thermochimie)164
Les solutions de demain164
Les nouvelles solutions électrochimiques164
Les volants d'inertie165
Le stockage par gravité165
La récupération de la chaleur de l'industrie165
Utiliser un système d'air comprimé dans l'océan166
La conversion (Power to X) : le Power to gas, le Power to beat166
Partie 4 L'intégration des énergies renouvelables
Chapitre 14 L'énergie et le secteur du bâtiment
169
Le premier consommateur d'énergie169
Priorité : réduire cette consommation169
Etat des lieux de la consommation du bâtiment170
Optimiser les besoins énergétiques des bâtiments171
Les réseaux de chaleur172
Les installations individuelles174
L'approvisionnement électrique178
Les toitures solaires179
Les bâtiments à énergie positive180
Chapitre 15 Énergie et agriculture
185
La consommation d'énergie par l'agriculture185
Pourquoi l'agriculture doit-elle faire sa transition énergétique ?186
Trouver des terres187
Améliorer les ressources des agriculteurs via les énergies renouvelables 187
Changer les pratiques pour protéger les terres et améliorer l'autonomie énergétique188
L'agriculture : productrice et consommatrice d'énergies renouvelables188
Le solaire photovoltaïque189
La biomasse agricole191
La méthanisation agricole193
La production et la récupération de chaleur194
Le solaire thermique195
Récupération de chaleur sur tank à lait196
Chapitre 16 Les énergies renouvelables et la mobilité
199
Comment réduire la consommation d'énergie ?199
L'efficacité énergétique200
Les carburants « renouvelables »201
Le véhicule électrique202
Qu'est-ce qu'un véhicule électrique ?203
Les défis du véhicule tout électrique203
Les véhicules hydrogène205
Le transport ferroviaire207
Le tram électrique208
Le train à hydrogène208
Le secteur maritime210
Les bateaux tout électriques211
Les navires électriques à hydrogène211
Le secteur aérien212
Les biocarburants213
L'avion électrique213
Power to liquid : un carburant pour l'aviation214
Chapitre 17 L'énergie et l'industrie
217
L'évolution de la consommation des énergies dans l'industrie218
Qui sont les consommateurs d'énergie dans l'industrie ?218
Comment approvisionner les industries en énergies renouvelables ?219
Que faire de la chaleur fatale ?220
Les enjeux de ta récupération de cette chaleur fatale220
Des technologies adaptées aux besoins des industries222
Des technologies fournissant de la chaleur dite basse température (<150 °C)222
Des technologies fournissant de ta chaleur dite haute température223
Les usages223
Les enjeux de l'intégration des énergies renouvelables et de récupération dans l'industrie225
Adaptations sur site225
Prendre en compte les enjeux de flexibilité226
Chapitre 18 Les réseaux intelligents, ou « smart grids »
229
Les systèmes électriques intelligents au service de la transition énergétique229
C'est quoi un Smart grid ?230
Optimiser l'insertion des énergies renouvelables sur le réseau230
Le déploiement du comptage communicant Linky231
Blockchain et applications à l'énergie232
Les microgrids232
Chapitre 19 L'énergie et le numérique
235
Le développement des data centers235
Les différents usages des data centers236
De grands consommateurs d'énergie237
L'impact environnemental d'un e-mail238
Le stockage des données239
Les solutions vertes pour alimenter des data centers240
Les Power Purchase Agreements (PPAs) ou contrats d'achat à long terme d'électricité241
Valorisation de la chaleur fatale d'un data center241
Partie 5 Le marché des énergies renouvelables, comment ça marche ?
Chapitre 20 Les acteurs institutionnels
245
Assurer la transition énergétique245
Au niveau national246
Le ministère de la Transition écologique246
Le ministère de l'Économie et des Finances247
Le ministère de l'Agriculture248
Le ministère de l'Enseignement supérieur, de la recherche et de l'innovation248
Qui fait progresser la recherche en matière d'énergies renouvelables ?249
LINES249
Le CEA249
Les ITE250
Qui encadre le marché de l'énergie ?250
La Commission de régulation de l'énergie (CRE) et le Médiateur national de l'énergie250
Qui accompagne les projets en matière d'énergies renouvelables ?251
L'Agence de la transition écologique (Ademe)251
La Banque publique d'investissement (Bpifrancel252
Les acteurs des énergies renouvelables dans les territoires253
Les préfectures253
L'administration déconcentrée254
Les collectivités territoriales255
Les syndicats spécialisés dans les énergies renouvelables256
Les structures soutenant la compétitivité et l'innovation256
Au niveau européen257
Les acteurs257
Le financement257
La recherche258
Au niveau international258
Les acteurs institutionnels258
Les alliances et coalitions internationales259
La recherche260
Chapitre 21 Le cadre réglementaire européen
263
Le contexte international263
Le cadre réglementaire européen264
La compétence de l'UE dans le secteur énergétique264
Des objectifs ambitieux265
L'adoption de « paquets énergie »265
Un cadre réglementaire complet268
Les paquets « électricité »269
Directive sur les énergies renouvelables269
Directive établissant un système d'échange de quotas d'émission de gaz à effet de serre :270
Le Green Deal européen, la nouvelle stratégie de croissance européenne272
La stratégie d'industrialisation273
L'accompagnement de la recherche274
Programme Horizon Europe274
Le soutien à l'innovation274
Le fonds Innovation274
Chapitre 22 Le Cadre réglementaire français
275
La loi de transition énergétique pour la croissance verte (2015)276
La loi relative à l'énergie et au climat (2019)277
La programmation pluriannuelle de l'énergie277
Le soutien financier aux énergies renouvelables279
Pour les énergies renouvelables électriques279
Pour les énergies renouvelables thermiques280
Le financement du soutien aux énergies renouvelables281
Projets énergies renouvelables et aménagement du territoire282
Schéma régional d'aménagement, de développement durable et d'égalité des territoires (SRADDET)282
Du plan local d'urbanisme (PLU) au permis de construire283
Le schéma régional biomasse283
Schéma directeur des réseaux de chaleur283
Les programmes d'investissement locaux284
Chapitre 23 Les différents acteurs de la filière de production
285
Les étapes de la vie d'un projet285
Le développement287
La structuration industrielle et financière du projet287
La construction289
L'exploitation et la maintenance290
Les acteurs contribuant au projet291
Les développeurs291
Les experts293
Les banques et les investisseurs293
Les fabricants d'équipements294
Les constructeurs295
Les exploitants296
Chapitre 24 Le financement des énergies renouvelables
299
Historique du financement des énergies renouvelables300
Des années 1970 aux années 1980 : aux origines de l'énergie verte, le pétrole300
De 1990 à 1999 : le temps des pionniers301
Le frein du risque301
Le développement des fonds de garantie302
De 2000 à 2009 : le temps de la structuration302
La directive européenne de 2001303
L'envolée des marchés305
De 2010 à nos jours ; le temps de l'internationalisation305
La crise de 2009305
La green race et le green bond306
La finance climat307
La question de l'ancrage local307
Le rôle des plateformes de crowdfunding307
Les sociétés d'énergies renouvelables308
La finalité de ces outils309
Quels outils de financement ?309
Le financement par les aides publiques (directes-indirectes)310
La Banque européenne d'investissement (BEI)310
L'assurance311
Les modèles de financement des projets312
La société de projet312
Le financement de l'entreprise d'énergies renouvelables314
Partie 6 Les grands enjeux techniques des énergies renouvelables
Chapitre 25 Enjeux et solutions pour les énergies renouvelables
319
L'intermittence des énergies renouvelables électriques319
Le stockage320
Le pilotage de la demande320
L'interconnexion des réseaux électriques en Europe321
L'autoconsommation/autoproduction322
Les unités de production322
Quelles perspectives ?322
Le Power to Gas et le Power to Heat323
Les disponibilités des ressources323
Des marchés en tension324
Les terres rares324
Des risques multiples et des pistes pour y répondre325
La maîtrise de l'impact des énergies renouvelables sur la biodiversité326
Éolien326
Éolien en mer326
Hydroélectricité327
Biomasse forestière327
Les conflits d'usage des sols329
Le cas du solaire et de l'éolien329
Chapitre 26 Les conflits d'usage
329
Les parties prenantes330
L'évolution du débat332
Des solutions pour concilier activités agricoles et humaines et développement des énergies renouvelables332
Un revenu complémentaire pour les agriculteurs333
La biomasse334
Quel changement indirect de l'usage des sols ?334
Bois énergie vs. bois d'industrie et bois d'ouvre335
L'acceptabilité locale des énergies renouvelables337
Un manque d'acceptabilité locale ?337
Quelles solutions pour l'acceptabilité locale ?339
Chapitre 27 Le défi de la décentralisation de l'énergie
341
Vers un nouveau modèle et un nouveau marché de l'électricité341
Contexte de la décentralisation342
Les avantages d'un système décentralisé342
Naissance d'un nouveau marché de l'électricité343
L'autoconsommation344
Qu'est-ce que l'autoconsommation individuelle ?344
Quelles sont les réglementations entourant l'autoconsommation ?345
Des flux descendants aux flux ascendants347
Le cas des îles et des sites isolés : les zones non interconnectées (ZNI)347
Les énergies renouvelables pour pallier la dépendance énergétique des ZNI349
Le cas de l'Afrique350
Un accès limité à l'électricité350
Une possible solution : la production d'énergie décentralisée351
Quelles perspectives pour l'Afrique ?352
Les défis sur le long terme352
Partie 7 Et moi, je fais quoi pour changer le monde ?
Chapitre 28 Ma maison
359
Une maison qui consomme moins et mieux359
Une maison bien isolée360
Au quotidien : les réflexes pour consommer moins d'énergie362
Éteindre les veilles362
Remplacer ses ampoules halogènes par des LED363
Privilégier les programmes « Éco » du lave-linge et du lave-vaisselle363
Des appareils qui se multiplient = une consommation électrique qui augmente363
S'équiper en énergies renouvelables365
Le chauffage au bois366
Une pompe à chaleur (PAC)367
Le chauffe-eau thermodynamique (CET)368
Le chauffe-eau solaire individuel (CESI)369
Le système solaire combiné (SSC)370
Le raccordement à un réseau de chaleur371
Une installation photovoltaïque pour produire de l'électricité372
Une éolienne domestique372
Chaudière à microcogénération gaz373
Les bons gestes374
Des équipements performants374
Un professionnel qualifié374
Faire entretenir sa chaudière374
Réduire la consommation d'énergie des radiateurs374
Comment s'abonner à un fournisseur d'électricité « verte » ?375
Comment opter pour une offre d'électricité verte ?376
Donner du sens à son épargne en soutenant les projets d'énergies renouvelables377
Investir dans des obligations vertes377
Investir dans des entreprises d'énergies renouvelables377
Le financement participatif377
Le label Greenfin378
Autour de ma maison : devenir un écocitoyen378
Bénéfices pour les citoyens378
Le soutien des pouvoirs publics379
Chapitre 29 Mes déplacements
383
Changer sa manière de se déplacer383
Comment agir ?384
Panorama des solutions384
L'électrique384
Les véhicules hybrides386
Les deux-roues électriques386
Le biogaz carburant388
Les biocarburants388
Une solution d'avenir : l'hydrogène390
Partie 8 La partie des Dix
Chapitre 30 Dix idées reçues sur les énergies renouvelables
395
Les énergies renouvelables, ça ne produit pas tout le temps !395
Les énergies renouvelables augmentent ma facture d'énergie396
Les énergies renouvelables coûtent plus cher que les énergies fossiles396
Les énergies renouvelables ne suffiront jamais à remplacer le nucléaire396
Les énergies renouvelables ça pollue aussi397
Les éoliennes, ça fait du bruit398
Le bois énergie contribue à la déforestation399
Les énergies renouvelables, c'est l'affaire des grands groupes400
Les centrales hydrauliques abîment les écosystèmes400
Les installations d'énergies renouvelables ne se recyclent pas401
Chapitre 31 Dix dates clés pour les énergies renouvelables
403
1954403
1973403
1991404
1997404
2001404
2005405
août-15405
déc-15405
2016406
2019406
Chapitre 32 Dix Chiffres sur les énergies renouvelables
409
25,10%409
11%409
11 millions410
2,20%410
288 milliards410
737 milliards410
11,14 ?411
2,3411
2533 GW411
93%411
Index413