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Chapitre 1
Généralités sur les
énergies renouvelables
Master1 Electrotechnique. Options: CE & Elt-ind. Module: Techniques de commande électrique, Enseignant: DJ. LALILI 1

• Définitions
• Energies renouvelables
• Les énergies renouvelables désignent un ensemble de moyens de produire de l’énergie à partir de
ressources théoriquement illimitées, disponibles sans limite de temps ou reconstituables plus
rapidement qu’elles ne sont consommées.
• On parle généralement des énergies renouvelables par opposition aux énergies tirées des
combustibles fossiles dont les stocks sont limités et non renouvelables à l’échelle du temps humain
: charbon, pétrole, gaz naturel… Au contraire, les énergies renouvelables sont produites à partir de
sources comme les rayons du soleil, ou le vent, qui sont théoriquement illimitées à l’échelle
humaine.
• Les énergies renouvelables sont également désignées par les termes « énergies vertes » ou «
énergies propres ». à cause du faible impact environnemental de leur exploitation
• Les énergies renouvelables peuvent être utilisées pour la production d’électricité, le chauffage ou le
transport (biogaz par exemple).

• Energie primaire
• C’est l’énergie non transformée, i.e. tirée de la nature (soleil, fleuves ou vent) ou contenue dans les
produits énergétiques tirés de la nature (comme les combustibles fossiles ou le bois).
• Energie secondaire ou dérivée
• C’est l’énergie obtenue par la transformation d’une énergie primaire ou d’une autre énergie
secondaire (production d’électricité à partir de gaz, de produits pétroliers à partir de pétrole brut,
etc.).
• Energie finale
• C’est l’énergie livrée au consommateur pour sa consommation finale. Il s'agit par exemple de
l'essence à la pompe, de l'électricité au foyer, du gaz pour chauffer une serre, du bois utilisé par une
chaufferie collective, etc. L'énergie finale peut être une énergie primaire (consommation de gaz
naturel dans l’industrie ou de bois par les ménages par exemple) ou non.
• La tonne équivalente pétrole (tep)
• Elle représente la quantité d'énergie contenue dans une tonne de pétrole brut, soit 41,868
gigajoules. Cette unité est utilisée pour exprimer dans une unité commune la valeur énergétique
des diverses sources d'énergie.
• Le tableau suivant donne l’équivalence de conversion entre les unités principales d’énergie, selon
l’Agence Internationale d’Energie (AIE).

Chapitre 1. Généralités
Equivalence entre unités d’énergie
Signification des coefficients multiplicateurs des unités de base

• Types des énergies renouvelables
• Il existe plusieurs types des énergies renouvelables, produites à partir des
sources différentes
• Energie solaire
• Ce type d’énergie renouvelable est issu directement de la captation du
rayonnement solaire. On utilise des capteurs spécifiques afin d’absorber
l’énergie des rayons du solaire et de la rediffuser selon deux principaux modes
de fonctionnement :

Panneaux photovoltaiques
 Energie solaire photovoltaïque
L’énergie solaire photovoltaïque provient de la
conversion de la lumière du soleil en électricité au
sein de matériaux semi-conducteurs comme le
silicium. Ces matériaux photosensibles ont la
propriété de libérer leurs électrons sous l’influence
d’une énergie extérieure. L’énergie est apportée par
les photons, (composants de la lumière) qui
heurtent les électrons et les libèrent, induisant un
courant électrique. L’électricité produite est
disponible sous forme d’électricité directe ou
stockée en batteries (énergie électrique
décentralisée) ou en électricité injectée dans le
réseau.

Centrales solaire thermique
 Energie solaire thermique
La chaleur des rayons solaire est
captée par des concentrateurs
paraboliques. La haute température
produite par la chaleur captée ‘400 à
1000 °C) sert à la production d’une
vapeur, qui fait tourner une turbine.
Cette turbine entraine un alternateur
produisant une énergie électrique.

Eolienne terrestre
Energie éolienne
L'énergie éolienne est une source
d'énergie qui dépend du vent, Cette énergie
permet de fabriquer de l'électricité dans des
éoliennes, appelées aussi aérogénérateurs, La
force du vent actionne les pales d’un rotor, qui
met en mouvement un alternateur.

Centrale hydraulique
Energie hydraulique
L’énergie hydraulique
provient de la force de l’eau en
mouvement, c’est-à-dire
l’énergie cinétique des courants
et des chutes d’eau (fleuves,
rivières, lacs). Les centrales
hydroélectriques permettent de
transformer l’énergie cinétique
de l’eau en mouvement en
énergie électrique, à l’aide des
turbines coaxiales avec des
alternateurs.

Les énergies marines
Les énergies marines, appelées aussi énergie des océans ou thalasso-énergies,
comprend le développement des technologies et la maîtrise et l’exploitation
des flux d’énergies naturelles fournies par les mers et les océans. Parmi les
énergies marines :

Chaine flottante articulée: capteur houlomotrice
 Energie houlomotrice (Energie des vagues)
L’énergie houlomotrice ou énergie des vagues
désigne la production d’énergie électrique à partir
de la houle, : vagues successives nées de l’effet
du vent à la surface de la mer. Il existe différents
dispositifs pour exploiter cette énergie. Parmi
lesquelles : La chaîne flottante articulée (ou « serpent
de mer »), qui est un système composé d’une suite
de longs flotteurs qui s’alignent dans le sens du
vent perpendiculairement aux vagues. Les vagues
créent une oscillation de la chaîne. Cette
oscillation est exploitée aux articulations pour
comprimer un fluide hydraulique qui entraîne à son
tour une turbine.

Hydroliennes
 Energie hydrolienne (Energie des courants
marins)
Une hydrolienne est une turbine
hydraulique sous-marine qui utilise l'énergie
cinétique des courants marins , comme
une éolienne utilise l'énergie cinétique du vent.
Elle permet la transformation de l'énergie
cinétique de l'eau en énergie mécanique qui
peut alors être convertie en énergie
électrique par un alternateur.

 Energie marémotrice
L’énergie marémotrice consiste à exploiter l’énergie issue des marées dans des zones littorales de fort marnage (différence de
hauteur d'eau entre la marée haute et la marée basse se succédant). Le phénomène de marée est induit par l’effet gravitationnel sur
l’océan de deux astres à proximité de notre planète : la Lune et le Soleil. Cette source d’énergie utilise le marnage pour produire de
l’électricité en exploitant la différence de hauteur entre deux bassins séparés par un barrage.

 Energie thermique des mers
Elle consiste à exploiter le différentiel de température des océans entre les eaux de surface et les
eaux profondes afin de produire de l’électricité.

 Energie osmotique
L’énergie osmotique désigne l’énergie exploitable à partir de la différence de salinité entre l’eau de mer et
l’eau douce, les deux natures d’eau étant séparées par une membrane semi-perméable.
On exploite une hauteur
d’eau ou une pression créée par la
migration de molécules d’eau à
travers ladite membrane. La
pression d’eau en résultant assure
un débit qui peut alors être
turbiné pour produire de
l’électricité.

Energie osmotique

Energie géothermique
La géothermie est
l’exploitation de la chaleur
stockée dans le sous-sol. Cette
chaleur produit une vapeur
qui entraine une turbines
couplée à un alternateur.

Energie de biomasse
La biomasse désigne l’ensemble des matières organiques pouvant se transformer en énergie. On entend par
matière organique aussi bien les matières d’origine végétale (résidus alimentaires, bois, feuilles) que celles
d’origine animale (cadavres d’animaux, êtres vivants du sol). On distingue entre la biomasse solide, liquide
(biocarburant) et gazeuse (biogaz).
La biomasse n'est considérée comme une source
d'énergie renouvelable que si sa régénération est au moins
égale à sa consommation. Ainsi, par exemple, l’utilisation du
bois ne doit pas conduire à une diminution du nombre
d’arbres.
L’énergie de biomasse se
transforme en énergie
électrique par combustion est
production de vapeur chaud
nécessaire pour le
fonctionnement des turbines à
vapeur.

Historique d’utilisation des énergies renouvelables
L'invention de la marine à voile a été un progrès important pour le développement des échanges
commerciaux dans le monde.

L’invention des moulins à eau et à vent en 11eme et 13eme siècles a apporté une énergie
supplémentaire considérable. Elle est qualifiée de « première révolution mécanique »
Moulin à eau Moulin à vent

L'apparition de la machine à vapeur de James Watt, puis du moteur Diesel, ont entraîné
le déclin des moulins à eau et de l'énergie éolienne au 19 eme; siècle. Les moulins à eau et
à vent ont disparu, remplacés par les minoteries industrielles.

L'énergie hydraulique a connu un nouvel âge d'or avec
l'hydroélectricité, apparue en Suisse, Italie, France et
États-Unis à la fin du 19 eme siècle

Au 19 eme siècle également, Italie les techniques
d'utilisation de la géothermie ont été mis au point en
Italie.

Le premier chauffe-eau solaire à but commercial est breveté en 1891 par Clarence Kemp. Il
permet d’accumuler de la chaleur grâce à des éléments métalliques disposés au soleil.

Au milieu du 20 eme siècle, l'énergie éolienne n'était plus
utilisée que pour la navigation de plaisance et pour le
pompage (agriculture).

Puis, les éoliennes sont réapparues, bénéficiant de techniques
plus performantes issues de l'aviation ; leur développement a pris de
l'ampleur à partir des années 1990.
Le solaire thermique et le solaire photovoltaïque décollent au
début des années 2000.

Aperçue sur la situation actuelle des énergies renouvelables

Evolution de la production d’électricité dans le monde dans les dernières décennies, en indiquant la
part des énergies fossiles, nucléaire et renouvelables.

Contribution des principales catégories des énergies renouvelables dans la production mondiale
d’électricité dans les dernières décennies.

Evolution de la production d’électricité par des énergies renouvelables dans les dernières années.

Les cinq premiers producteurs d’électricité à partir des principaux filières d’énergie renouvelable, en 2015.

Puissances annuelles installées des différentes filières renouvelables dans les dernières années.

Energies renouvelables en Algérie
L’Algérie a lancé, le 3 février 2011, son Programme national de développement des énergies nouvelles et
renouvelables et de l'efficacité énergétique. Ce programme, qui s'étale sur la période allant de 2011 à 2013,
ambitionnait de produire 22 000 MW d'électricité à partir du solaire et de l'éolien dont 10 000 MW destinés à
l'exportation.
Le gouvernement algérien a adopté fin février 2015 son programme de développement des énergies
renouvelables 2015-2030. Une première phase du programme, démarrée en 2011, avait permis la réalisation
de projets pilotes et d'études sur le potentiel national. Le nouveau programme précise les objectifs
d'installations d'ici à 2030 :
 13 575 MW de solaire photovoltaïque,
 5 010MW d'éolien,
 2 000 MW de solaire thermodynamique (CSP),
 1000 MW de biomasse (valorisation des déchets),
 400 MW de cogénération,
 15 MW de géothermie.

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