Les énergies renouvelables

Expert en économie d'énergie domestique, Jean-Christian Lhomme est également technicien du groupe EDF.

Il met aujourd'hui son inestimable expérience de terrain au service de la lutte pour le développement des énergies renouvelables. Il a notamment publié La maison économe, paru aux éditions Delachaux et Niestlé en 2005.

L'intérêt pour les énergies renouvelables est beaucoup plus qu'un phénomène de société: il constitue désormais un enjeu pour la Terre entière. Face à la rupture avérée de la cohésion écologique de la planète, l'être humain est contraint pour la première fois d'évaluer l'impact de son activité, et d'explorer les solutions alternatives pour produire l'énergie sans consumer le patrimoine terrestre. Cette tendance, en plein essor, s'étend aujourd'hui à des activités tout à fait
significatives, dans des secteurs de pointe qui sont ceux de demain.

Jean-Christian Lhomme dresse un panorama précis et complet de ces explorations, présenté dans une perspective à la fois historique, technologique et écologique, esquissant ainsi un bilan des avancées acquises tout en ouvrant le spectre de ce qu'il nous est permis d'en attendre.

Preface .... ..... ......... ....... .......... ... .... ..13

Introduction . ....... ........ .............. ...15

Chapitre I

les cles de I'Histoire .. . 17

Prehistoire.;
17

Energie de substitution 18

<:onnpa~01tS de renute 18

Ii La recherche des econonnies d'energie 18

Le traineau 19

La roue .. ......................................................... . 19

Les routes antiques. .............................. . 20

Lefeu ' 21

Le verre
: de l'objet d'art ala vitre 22

t'enerqte electrique 23

La [oudre 23

Le paratonnerre
: Jacques de Romas et Benjamin Franklin 23

Les mecanismes electrostatiques 24

Domestiquer La foudre ?.................................................... 24

L'elearicite vegetale 25

L'electricite animale 25

Les poissons electriques. . 25

Connexionselectrochimiques:les neurones. ................. . 26

Classification des energies primaires 26

~hapitre I
A la decouverte de l'Univers 29

Energie de I'origine
: apparition de la matiere 29

De la Genese anotre etoile 31

Galaxies et Voie lactee. ..... . ' . 31

Expansion de l'Univers ......................... . 32

Les etoiles 32

Classification 32

Un peu de physique nucleaire '' 33

Le systeme solaire .. .
Les failles du mecanisme 34

Energie cinetiqu e et meteores ..... . 34

Chapitre III

l.'enerqie solaire
. . ... 37

Le solei! . . 37

La structure d'une etoile . ..... . 37

L'energiede la fusion nucleaire 37

Rouages et obliquite . ..... ...... .. ... .. 38

Photosphere et rayonnement. .. .. .. . 39

EJ7ets de l'electromagnetisme 40

La chromosphere et la couronne. ........................ . 40

Le svsteme planetaire 41

La planete Terre.................... ............ .............. ..42

Geologie primitive ................ ................................. . 42

Bouleversements climatiques ...................................... . 42

L'emergence de l'eau et de l'atmosphere. .. 44

Biogenese
: les elements de base du puzzle. . ............. . 44

Relativite restreinte. ....... ...... ..... . 44

Importance de l'eJ7et de serre 45

La photosynthese.... .. . . 45

L'energiesolaire et lessaisons..... ......... ............. . 47

Bioclimatologie ..................... . 48

l.'enerqie solaire thermique . . 49

Des miroirs d','Archimede . 49

... aux concenirateurs d'aujourd'hui 51

Concentrateurs cylindro-paraboliques ou lineaires aauges .............. .51

Les concentrateurs paraboloides :

techniques appliquees au monde peu deueloppe. . 52

Dessalement de l'eaa de mer et traitement des eaux saumdtres 56

Concentrateurs alentilles locales 57

Les grands concentrateurs .................. .................. . 57

Capteurs plans..... ...... . 59

Production d'eau chaude 59

Refrigeration et climatisation solaires 61

Sec~irs soLaires ~ro~~ires 62

Une maison pour les plantes 64

Influence sur le metabolisme des plantes . ................ . 64

Economies d'energie . ............... ...... . 64

Energie solaire photouoltaique 65

Des generateurs autonomes 65

Chimie minerals 66

La reaction photouoltaique .......... .. ......... . 67

Exploitation de la technologic .............................. . 68

Developpement des photogenerateurs 70

L'energie solaire d'auant garde 71

Les modules photovoltaiques semi-transparents 71

Le vol solaire: une realite haute technologic 72

Projets ou fiction: l'electricite sans fil. ...... .. 73

Chapitre IV

Le souffle d'Eole .. . 75

Levent dans tous sesetats...................... . 75

Le role du vent dans l'expansion de la vie 75

Vent sauuage et force de Coriolis 75

Champs de pressionset zones d'iniluences ... ........... . 77

Vents ascendants thermiques . .............................. . 79

Courants orographiques. ............ .... . 80

Le vent et la meteo ou Ie cycle de I'eau 81

Les fronts 81

Les courants jets ............... ............ .. 81

~~~ns........ ............. ......... ............ . . ~

Les tornades 83

Les depressions explosives et les tempetes ................................ .. 84

Les moussons 86

L'Homme et Ie vent au fil de I'eau 86

Voiles du temps jadis... . 86

Voiles immergees 87

Coloniser la terre.. ... .. .. .. .. ...... .. ...... .. ................ .. 87

Voiles d'aujourd'hui . .................. ................. .............. .. 89

Notions d'aerodynamique appliquees a La navigation. .............. . 89

Bateau synthese 91

Evolution des carenes et economies d'energie. .......... .92

Les monocoques 92

Les multicoques .. ................... . 93

Atire d'aile 94

Vol Ii voile. . .. 94

Notions d'aerodynamique appliquee au vol. . .. 95

Caracteristiques aerodynamiques et techniques de vol 98

Des ailes des moulins aux aeroqenerateurs . 100

Les aeroqenerateurs .. ....... .. ......................... .... . .. .. 103

Presentation . .. .... ........ 103

Calcul de rotor et de puissance elearique .................. . 103

Tech1uologie
. .. 104
Freinage et regulation de Ia vitesse ........ . 107

Orientation du rotor . .... . 108

Implanter une eolienne. .... ......... IW
Deueloppement des aerogenerateurs... . 108

Chapitre V

l.'enerqie de l'eau. . . 111

L'ocean,..... . 111

Phenomenes remarquables ................... .......... .. 111

Maelstroms ........................................................... ... 111

Tsunamis 112

Vagues .. .... .. . . 113

Les marees .... ...... ...... . . 114

Creux et bosses. . ... 114

Comprendre l'ocean 115

Energie thermique et salinite ..... . 115

Energie chimique de l'ocean . . . .. . .. . . . .. .. . 116

Role [andamental du cycle du carbone
dans l'equilibre chimique de l'atmosphere.. . 116

Influence de l'energie de la biomasse oceanique sur le cycle du carbone 116

Courants marins et echanges thermiques 116

El Niiio . 117

Transport d'energie . 117

Influence de l'ocean sur les changements saisonniers 118

L'eau douce ... ... .......................................... ......... .118

Patrimoine mondial. .................. ........... . 118

Equilibre des nappes. .... ... .. . 119

La rupture du cycle de l'eau . . 120

Energie de l'eau des rivieres 120

Cours d'eau.............. ... 120

Erosion et fertilisation. ...................... .............. . 121

Exploitation de l'energie cinetique de l'eau .............. . 122

Les barrages: cinq millenaires d 'euolution .. ........... 122

Les barrages fixes 123

Les barrages de [aible chute et mobiles. ......... . 124

Les moulins a eau ............ . 125

Trois mille ans d'histoire 125

Apparition des conduites forcees .................................. . 126

Les turbines.
........... . 127
Centrales hydroelectriques .................... ........... . 128

Les usines maremotrices. ..... .............................. . 130

Turbines hydrocinetiques et machines houlomotrices .............. ... 131
l)evelo~~ ..
........... .......... . 133

Chapitre VI

Geothermic . . 135

L'histoire... ..
........... ........... 135

Les manifestations naturelIes . ................ . 136

L'origine de fa chaleur du sous-sol ...... ......... ... 137

Exploitation de fa geothermie , ............ ......... . 137

Chauffage geothermique basse et moyenne enthalpie 137

La geothermie dans de Bassin parisien... et ailleurs. ....... .. 137

Le transport de chaleur . ................................. . 139

Les installations individuelles 139

Deueloppement de la geothermie domestique ... . 141

La geothermie haute enthalpie .......... ................ . 143

L'electricite geothermique . . .. ... .. 143

Geotnermie de demain . . 143

Perspectives. ................................... . 145

Chapitre VII

Architecture bioclimatique 147

Rigueur fonctionnelle et economle d'enerqie . . . . . . 147

l.'evolution de 'architecture bioclimatique. . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Le respect du droit au soleil ... . ISO
Le genie des Indiens Pueblo. . ISO

Penuries de combustible et evolution de l'habitat 148

Des guepiers d 'Europe aux Nabateens
: une meme recherche
mais une evolution fondamentalement di/Jerente 149

Les vitres de Pompei . .. ................................. . .. 151

La metamorphose de l'architecture ,.. ........... .. . 151

Un investissement haute qualite environnementale rentable 152

Concevoir une residence bioclimatique .. .. .. .. . .... .. .. .. .. .. . .. .. .. .... .. .. 152

Un projet adapte au site d'implantation. 152

La climatisation solaire passive 152

Priorite aux economies d'energie 152

Rigueur et precision 153

Capteurs passifs et protections multicouches 154

Les fenetres parietodynamiques 154

Mur Trombe-Michel ,......... . 155

Role des serres ......... . ,.............. . 156

La climatisation solaire active. . ,............ . 157

Orienter des capteurs plans. . . ,., 158

Stockage d 'energie thermique , 159

Stockage d' energie thermique intersaisonnier ,., 159

Stockage central. ...... . , 160

Le stockage dans des galets ... . 160

Le planchet solaire direct 161

L'ecodesign.
163

Des formes adaptees aux contraintes du site 164

L'independence energetique 164

Economies d 'energie 166

Repartition des zones interieures 168

Perspectives . . ,,............. ... 168

Chapitre VIII

L'enerqie de la biomasse. . ,, , 169

Presentation . . ', 1$
Le bois enerqie . . 169

Bois enerqie et Iigneux en cogeneration . ...... ...... ...... . 171

Valorisation de dechets industriels 171

Reseaux de chaleuret production electrique 171

Cogeneration bagasse/charbon 172

Biocarburant Iiquides . ...................... .... ..... 173

ETBE [ethyl-tertio-butyl-ether} . ................ ............... 173

EMHV (ester methylique d'huile vegetale) 173

Valorisation dubiogaz............... ............. . 174

Biogaz et cogeneration 174

De l'hydrolyse Ii La methanisation ................................. . 175

Valorisation des eaux usees 176

Valorisation des sous-produits de l'elevage et de l'agriculture 177

Conclusion 179

Pour en savoir plus .. ...... 181

Adresses utiles 185

Index 187