Résumé de section

  • Généralités

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    Ce parcours a pour objectif d'amener les apprenants à mieux comprendre les grands enjeux du 21ème siècle en matière de transition énergétique. L'accent est tout particulièrement mis sur la diversité des ressources renouvelables et décarbonées susceptibles d'être exploitées. Soleil, vent, eau, chaleur du sol, biomasse : pour chacune d'entre elles sont évoqués les gisements, les technologies et leur maturité, ainsi que l'impact de leur exploitation sur l'environnement. Le cours se termine sur la question du stockage de l'énergie, le plus souvent requis pour une utilisation optimale de ce type d'énergies.

    • Forum

  • 1 - La transition énergétique (7 vidéos)

    Cette première partie porte sur la transition énergétique de nos sociétés. L'objectif est de bien comprendre le contexte international et historique dans lequel cette transition se met en place, mais aussi d'en observer les modalités de mise en œuvre, que ce soit au niveau local, national ou international. Les questions de politiques publiques, de faisabilité économique et d'acceptabilité sociale sont notamment abordées.

    • Les énergies renouvelables : remise en contexte historique (6'11)

      Régis Olivès, enseignant chercheur à l'Université de Perpignan Via Domitia, vous propose un voyage dans le temps en présentant les principales sources d'énergie, renouvelables ou non, utilisées par les sociétés humaines depuis plusieurs millénaires.

      		    
       

    • Les énergies renouvelables : enjeux et défis sociétaux (7'14)

      David Giband, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, revient sur la situation mondiale actuelle en matière de production et de consommation d'énergie et, sur cette base, présente les grands enjeux liés aux énergies renouvelables.

      		    
       

    • L'économie des sources renouvelables d'énergies dans les stratégies d'atténuation du changement (9'32)

      Francesco Ricci, professeur à l'Université de Montpellier, revient sur le contexte de transition énergétique en lien avec le changement climatique et pose la question du coût de développement des énergies renouvelables, ainsi que de la crédibilité des modèles de soutien à ce type d'énergies.

      		    
       

    • Villes et énergies renouvelables (12'13)

      Sylvain Rode, maître de conférences à l'Université de Perpignan Via Domitia, se focalise sur l'enjeu et le développement des énergies renouvelables dans les villes. A l'aide de nombreux exemples, il présente différentes stratégies (smart grids, réseaux de chaleur, écoquartier, etc.) visant à accroître l'autonomie énergétique des villes.

      		    
       

    • Énergies renouvelables et aménagements du territoire : des enjeux renouvelés (7'42)

      David Giband, professeur à l'Université de P apporte plusieurs éléments de cadrage relatifs à la question des énergies renouvelables dans l'aménagement du territoire. Il présente notamment la diversité et l'articulation entre les dispositifs réglementaires aux différents échelons de planification territoriale. Il montre bien que le développement des énergies renouvelables peut être un outil de développement et de promotion des territoires.

      		    
       

    • Géopolitique des énergies renouvelables (12'25)

      Marie-Anne Lefèvre, géographe à l'Université de Perpignan Via Domitia, revient sur les risques de conflits et de rivalités liés au développement des énergies renouvelables, du local au global.

      		    
       

    • Les énergies renouvelables, sources de conflits (11'14)

      Karine Grijol, maître de conférences à l'Université de Perpignan Via Domitia, décrypte l'origine et les modes d'expression des conflits observés dans le cadre du développement de projets d'énergies renouvelables à l'échelle locale. Son propos se focalise tout particulièrement sur les projets d'implantation d'éoliennes.

      		    
       

  • 2 - L'énergie solaire (4 vidéos)

    Cette deuxième partie porte sur l'énergie solaire. Après une présentation de la ressource solaire sur Terre, de sa répartition, et de ses moyens de caractérisation, plusieurs voies d'utilisation de cette énergie sont évoquées, comme par exemple l'exploitation de l'énergie solaire sous concentration, la production de chaleur, ou encore le traitement des eaux usées.

    • La ressource solaire : importance et moyens de caractérisation (9'46)

      Philippe Blanc, enseignant-chercheur à Mines ParisTech, présente la ressource solaire, son origine, sa disponibilité, les moyens de la caractériser, et les grands moyens qui permettent de l'exploiter.

      		    
       

    • Conversion thermodynamique de l'énergie solaire sous concentration (7'51)

      Quentin Falcoz, maître de conférences à l'Université de Perpignant Via Domitia, présente ce que sont les centrales solaires à concentration. Il évoque le principe de fonctionnement puis les différents types de centrales qui peuvent être développées. Il termine par un aperçu du développement à l'international de ce type de projets.

      		    
       

    • Chauffe-eaux solaires individuels et collectifs (5'56)

      Jean-Marie Mancaux, ingénieur d'études à l'Université de Perpignan Via Domitia, présentes les différents types de chauffe-eaux solaires qui permettent donc de produire de la chaleur à partir d'énergie lumineuse. Il explique le fonctionnement de ces différents types ainsi que leur utilisation en fonction des caractéristiques du milieu.

      		    
       

    • Comment traiter nos eaux par voie solaire ? (9'10)

      Gaël Plantard, maître de conférences à l'Université de Perepignan Via Domitia, présente la photocatalyse solaire, qui permet de traiter les eaux usées et notamment les bio-récalcitrants. Il en présente les procédés, les contraintes et les perspectives.

      		    
       

  • 3 - L'énergie éolienne (3 vidéos)

    La troisième partie de ce parcours porte sur l'énergie éolienne. Après une présentation de la ressource éolienne sur terre, de sa répartition et de ses moyens de caractérisation, une attention toute particulière est accordée aux notions d'aérodynamique, utiles pour comprendre la structure et le fonctionnement des différents types d'éolienne.

    • Le potentiel éolien (10'52)

      Jacky Bresson, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, présente la ressource éolienne, son origine, sa disponibilité, ainsi que les moyens de la caractériser.

      		    
       

    • Notions d'aérodynamique (11'02)

      Jacky Bresson, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, présente les principales notions d'aérodynamique qui permettent de comprendre la structure et le fonctionnement d'une éolienne : théorie de Betz et loi de Bernouilli.

      		    
       

    • Essais en soufflerie : vrillage d'une pale d'éolienne (5'38)

      Jacky Bresson et Didier Duclos, professeurs à l'Université de Perpignan Via Domitia, proposent un essai en soufflerie permettant de voir l'intérêt du vrillage d'une pale d'éolienne.

      		    
       

  • 4 - L'énergie hydraulique (8 vidéos)

    Cette quatrième partie traite de l'énergie hydraulique. Après une présentation de l'histoire de son exploitation, des éléments sont apportés pour quantifier la quantité d'énergie qui peut être extraite des cours d'eau. Plusieurs types d'aménagements hydrauliques vous sont montrés ; vous découvrirez où ils sont installés, ce que sont leurs éléments constitutifs, comment ils sont exploités, et la place de l'hydraulique dans le mix énergétique. Ils sont enfin appréhendés au travers des risques qu'ils présentent pour les personnes et l'environnement, et des moyens mis en œuvre pour les réduire.

    • Énergie hydraulique : historique et ressources (8'28)

      François Collombat, chargé de mission à la division Production hydraulique de EDF, propose un historique de l'usage de l'énergie hydraulique par les sociétés humaines et montre la diversité des architectures associées. Il insiste sur le développement de la filière hydroélectrique en France au cours du dernier siècle.

      		    
       

    • Énergie hydraulique : caractéristiques fondamentales (8'54)

      François Collombat, chargé de mission à la division Production hydraulique de EDF, expose les différentes propriétés des cours d'eau à prendre en compte lors de la création d'un aménagement hydraulique comme le débit ou encore la hauteur de chute. Sur cette base, il présente les principaux types d'ouvrages qui peuvent être rencontrés.

      		    
       

    • Éléments constitutifs d'un aménagement hydraulique (8'12)

      François Collombat, chargé de mission à la division Production hydraulique de EDF, présente les différentes composantes d'un aménagement hydraulique, du barrage jusqu'à la sortie d'usine. Pour chacune d'entre elles, il présente la diversité des dispositifs à ce jour déployés.

      		    
       

    • Énergie hydraulique : exploitation des aménagements (9'08)

      François Collombat, chargé de mission à la division Production hydraulique de EDF, discute de l'exploitation des aménagements hydrauliques, et notamment de la maintenance : des ouvrages, du matériel les protégeant, du matériel de production, et du matériel électrique.

      		    
       

    • La turbine VLH : un nouveau concept (12'17)

      Jacques Fonkenell, directeur technique à MJ2 Téchnologies, présente la turbine très basse chute, dite "VLH". Il évoque le fonctionnement de cette technologie, les conditions de son utilisation, son impact sur la faune aquatique et enfin son potentiel de développement en Europe et dans le monde.

      		    
       

    • Hydroélectricité : ressources et "mix énergétique" (9'36)

      François Collombat, chargé de mission à la division Production hydraulique de EDF, discute de la contribution de l'hydroélectricité au mix énergétique. Il met notamment en évidence l'intérêt de ce type d'énergie pour la gestion des effets de pointe et d'ultra-pointe.

      		    
       

    • La sûreté hydraulique (8'47)

      François Collombat, chargé de mission à la division Production hydraulique de EDF, souligne l'importance de la sûreté hydraulique lors de l'exploitation d'ouvrages de production d'hydroélectricité. Il met en évidence les types d'accidents qui peuvent se produire, les conséquences potentielles sur les personnes, et les mesures de sécurité associées.

      		    
       

    • Énergie hydraulique : prise en compte de l'environnement (5'37)

      François Collombat, chargé de mission à la division Production hydraulique de EDF, François Collombat présente les dispositifs qui permettent de limiter les impacts environnementaux liés à la présence et à l'exploitation d'ouvrages hydroélectriques. Il se focalise sur la préservation de la faune piscicole.

      		    
       

  • 5 - Les énergies marines (7 vidéos)

    Cette cinquième partie concerne les énergies marines renouvelables. Dans un contexte national et international de transition énergétique, les intérêts de cette ressource sont mis en avant surtout au regard de son importante disponibilité. Les différents types d'énergies marines, marées, houle, vent, température, etc., sont caractérisés puis mis en relation avec les aménagements qui permettent de les exploiter au mieux. Les risques que font peser ces infrastructures sur l'environnement sont évoqués.

    • Contexte national et international des énergies marines renouvelables (15'10)

      Yann-Hervé De Roeck, directeur général de France Énergies Marines, présente le contexte national et international dans lequel s'inscrivent les réflexions et les avancées technologiques dans le champ de l'utilisation des énergies marines renouvelables.

      		    
       

    • Caractéristiques et dynamique des énergies disponibles en milieu marin (9'18)

      Jean-François Filipot, responsable de recherche à France Énergies Marines, présente les ressources énergétiques associées au milieu marin, les moyens de les caractériser, leur disponibilité, et les grands types de dispositifs qui permettent de les exploiter.

      		    
       

    • Contexte technologique des énergies marines renouvelables (10'15)

      Jean-Yves Pradillon, responsable du Mastère sur les énergies renouvelables marines à l'ENSTA Bretagne, propose un aperçu global des différents types de technologies associés à l'exploitation des énergies marines renouvelables et évoque leur potentiel et leur maturité.

      		    
       

    • Éoliennes marines et énergie thermique des mers (11'16)

      Jean-Yves Pradillon, responsable du Mastère sur les énergies renouvelables marines à l'ENSTA Bretagne, présente deux dispositifs d'exploitation des énergies marines renouvelables : les éoliennes marines, posées ou flottantes, et l'énergie thermique des mers.

      		    
       

    • L'énergie marémotrice (10'39)

      Jean-Frédéric Charpentier, maître de conférences à l’École Navale, présente les dispositifs d'exploitation de l'énergie marémotrice.

      		    
       

    • L'énergie houlomotrice (7'32)

      Jean-Frédéric Charpentier, maître de conférences à l’École Navale, présente les dispositifs d'exploitation de l'énergie houlomotrice.

      		    
       

    • Impacts environnementaux des dispositifs d’exploitation des énergies marines (17'09)

      Gérard Véron, chercheur à l'Ifremer, discute des études d'impact qui sont nécessaires lors de l'installation de dispositifs d'exploitation d'énergies marines renouvelables.

      		    
       

  • 6 - Géothermies (9 vidéos)

    Cette partie porte sur la géothermie. La caractérisation de cette ressource en fonction de la température permet d'identifier plusieurs types de géothermies, chacune étant associée à des usages, à des technologies, à des risques et à des niveaux de maturité variables. Les principes des géothermies très basse température, basse/moyenne température, haute température conventionnelle et haute température non conventionnelle sont présentés.

    • L’origine de la chaleur exploitée en géothermie (9'31)

      Jean Schmittbuhl, directeur de recherche au CNRS, présente la ressource géothermique. Il en explique les origines, la quantifie par rapport à d'autres sources d'énergie sur terre, et montre quelles sont sa répartition et sa variabilité à la surface du globe, à l'échelle de l'Europe et en France.

      		    
       

    • Généralités sur la géothermie (7'52)

      Sandrine Pincemin, enseignante-chercheuse à l'EPF École d'Ingénieur.e.s, définit et contextualise la géothermie. Elle évoque successivement son origine, sa variabilité, sa place dans le mix énergétique, l'historique de ses usages, et enfin introduit les principaux usages liés à la géothermie très basse température.

      		    
       

    • Les différents types de géothermie et leur maturité (10'26)

      Jean Schmittbuhl, directeur de recherche au CNRS, présente la classification des géothermies en fonction des températures exploitées. Pour chacune de ces catégories, il explique quels sont les usages, les intérêts, les risques, et les niveaux de maturité des technologies d'exploitation associées.

      		    
       

    • La géothermie très basse température (10'05)

      Sandrine Pincemin, enseignante-chercheuse à l'EPF École d'Ingénieur.e.s, présente le principe d'exploitation de la géothermie très basse température. Après avoir montré le potentiel et les variations de cette ressource, elle montre les grands types de capteurs qui peuvent être utilisés pour récupérer cette chaleur.

      		    
       

    • Les pompes à chaleur géothermique (9'21)

      Sandrine Pincemin, enseignante-chercheuse à l'EPF École d'Ingénieur.e.s, présente le fonctionnement, la performance et les différents types de pompes à chaleur, systèmes thermodynamiques permettant de prélever de l'énergie d'une source froide afin de la porter vers une source chaude.

      		    
       

    • La géothermie basse / moyenne énergie (5'33)

      Jean Schmittbuhl, directeur de recherche au CNRS, présente le principe et le potentiel d'exploitation de la géothermie basse et moyenne température, c'est-à-dire inférieure à 150°C, et l'illustre largement par l'exemple du bassin parisien.

      		    
       

    • La géothermie haute température conventionnelle (5'14)

      Jean Schmittbuhl, directeur de recherche au CNRS, présente le principe et le potentiel d'exploitation de la géothermie haute température conventionnelle, c'est-à-dire avec une température supérieurs à 150°C. Il illustre ce procédé par les exemples de la centrale de Bouillante, en France, et du champ de Larderello, en Italie.

      		    
       

    • Les principes de la géothermie haute température non conventionnelle (9'46)

      Jean Schmittbuhl, directeur de recherche au CNRS, présente les deux grands principes d'exploitation de la géothermie haute température non conventionnelle. Il revient largement sur l'exemple de Soultz-Sous-Forêts (France).

      		    
       

    • Doit-on avoir peur de la géothermie haute température non conventionnelle ? (10'23)

      Jean Schmittbuhl, directeur de recherche au CNRS, discute des risques associés à l'exploitation non conventionnelle de la géothermie haute température et de leur perception sociale. Il prend l'exemple de l'Alsace et analyse plusieurs aspects : sismicité induite/naturelle, radioactivité, ou encore pollution des nappes.

      		    
       

  • 7 - La biomasse (10 vidéos)

    Cette partie porte sur la biomasse. Après une caractérisation de cette ressource, deux grandes voies d'utilisation sont présentées. D'une part la voie thermodynamique pour laquelle les mécanismes fondamentaux sont présentés, une attention toute particulière étant donnée à la pyrolyse et à la gazéification. D'autre part la voie biologique, qui réunit une grande diversité de procédés d'exploitation, comme les piles microbiennes, la méthanisation ou encore la production d'hydrogène. En complément, un focus est proposé sur les carburants de la biomasse, leur historique, leur utilisation actuelle et aussi sur l'intérêt de la cogénération pour une meilleure exploitation de cette ressource.

    • Définition, caractérisation et propriétés de la biomasse ligno-cellulosique (8'27)

      Gilles Vaïtilingom, directeur de recherche au CIRAD, propose un cours développé par Jean-Michel Commandré (CIRAD). L'objectif est de mieux comprendre ce qu'est la ressource ligno-cellulosique, sa place dans l'écosystème, sa structure et sa composition.

      		    
       

    • Mécanismes fondamentaux en thermochimie de la biomasse (9'29)

      Gilles Vaïtilingom, directeur de recherche au CIRAD, propose un cours développé par Laurent Van de Steene (CIRAD). L'objectif est d'expliquer les grands mécanismes de valorisation énergétique de la biomasse par voie thermochimique : pyrolyse, torréfaction, combustion et gazéification.

      		    
       

    • Procédés de pyrolyse et gazéification (8'06)

      Gilles Vaïtilingom, directeur de recherche au CIRAD, propose un cours développé par Laurent Van de Steene (CIRAD). L'objectif est d'expliquer le fonctionnement des procédés de pyrolyse et de gazéification, ainsi que la diversité des solutions technologiques associées.

      		    
       

    • Gisements et filières de production de vecteurs énergétiques par voie biologique (14'06)

      Jean-Philippe Delgenès, directeur de recherche à l'INRAE, propose un aperçu très complet de la diversité des gisements et des filières qui permettent de produire par voie biologique des vecteurs énergétiques.

      		    
       

    • Production d'hydrogène par voie biologique (5'40)

      Lucile Chatellard, doctorante à l'INRA, explique les moyens qui permettent de produire de l'hydrogène par voie biologique, par l'intermédiaire de différents microorganismes et de différentes réactions comme la fermentation sombre, la photo-fermentation, et la biophotolyse.

      		    
       

    • Systèmes bio-électrochimiques microbiens pour la production d'énergie (5'35)

      Maria Kronenberg, doctorante à l'INRA, explique la structure et le fonctionnement de systèmes bio-électrochimiques qui permettent de produire de l'énergie. L'exemple proposé porte sur la pile microbienne.

      		    
       

    • Digestion anaérobie et biogaz : une histoire ancienne pour aujourd'hui et pour demain (9'51)

      Jean-Philippe Steyer, directeur de recherche à l'INRA, discute de la production de biogaz. Il présente tout d'abord ce qu'est le méthane, d'où il vient, et de quelle manière il est utilisé depuis plusieurs siècles par les humains. Puis il explique le procédé de méthanisation, et enfin évoque le développement et le potentiel de cette voie de valorisation en France.

      		    
       

    • Carburants de la biomasse : historique et utilisation actuelle (10'05)

      Gilles Vaïtilingom, directeur de recherche au CIRAD, discute de l'intérêt de la biomasse pour satisfaire les besoins énergétiques liés au transport. Il retrace tout d'abord un historique de l'usage des huiles végétales, puis analyse le potentiel de substitution des carburants conventionnels par les biocarburants de première et de seconde génération.

      		    
       

    • Carburants de la biomasse : cogénération et hybridation (7'44)

      Gilles Vaïtilingom, directeur de recherche au CIRAD, explique ce qu'est la cogénération, qui consiste à produire à la fois de l'énergie mécanique et de la chaleur à partir d'une même source d'énergie primaire. Sur la base d'exemples, il discute de l'intérêt énergétique et économique de tels développements.

      		    
       

    • Évaluation environnementale de la production d'énergie à partir de biomasse (6'10)

      Antoine Esnouf, doctorant à l'INRA, présente la méthode d'analyse du cycle de vie, qui permet d'évaluer les impacts potentiels d'un système sur l'environnement, et applique cela aux systèmes de production d'énergie par voie biologique.

      		    
       

  • 8 - Le mix énergétique (8 vidéos)

    Cette partie traite de la question du mix énergétique à partir d'énergies d'origine renouvelable. Deux axes tout à fait complémentaires sont explorés : d'une part l'hybridation et la cogénération, et d'autre part le stockage de l'énergie. C'est sur ce second point, dont l'intérêt est rappelé, que porte l'essentiel du propos, à travers l'étude des différentes voies de stockage : chaleur latente, chaleur sensible, stockage chimique, stockage mécanique, stockage électrochimique. Un état des connaissances et des développements en cours est proposé pour chacune d'entre elles.

    • Généralités sur le stockage de l'énergie (5'41)

      Xavier Py, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, apporte des éléments de cadrage par rapport au stockage de l'énergie. Il explique pourquoi ce stockage est nécessaire, quels sont les différents types et les différentes méthodes de stockage.

      		    
       

    • La chaleur latente (8'11)

      Xavier Py, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, explique ce qu'est le stockage thermique sous forme de chaleur latente, qui consiste à stocker de la chaleur en lien avec un changement d'état de la matière utilisée. Il apporte plusieurs exemples d'applications et discute des potentialités et limites de cette méthode.

      		    
       

    • La chaleur sensible (9'48)

      Xavier Py, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, explique ce qu'est le stockage thermique sous forme de chaleur sensible, technique utilisée depuis des milliers d'années par les sociétés humaines. Il apporte plusieurs exemples d'applications et discute des potentialités et des limites de cette méthode.

      		    
       

    • L'énergie mécanique (6'56)

      Xavier Py, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, explique ce qu'est le stockage mécanique de l'énergie, qui consiste surtout à utiliser la force gravitationnelle, et qui est par exemple employée dans le cadre de l'hydraulique. Il présente également les CAES, systèmes de stockage par compression d'air dans les cavités.

      		    
       

    • Le stockage chimique de l'énergie (7'17)

      Xavier Py, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, explique ce qu'est le stockage chimique de l'énergie. Il montre que la photosynthèse repose sur ce principe et propose plusieurs axes de recherche et développement, de la photocatalyse à l'usage de réactions réversibles pour produire de la chaleur, du froid, ou encore de l'hydrogène.

      1. Transcription de la vidéo
      		    
       

    • Le stockage électrochimique de l'énergie (7'13)

      Xavier Py, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, explique ce qu'est le stockage électrochimique, procédé utilisé depuis plus de 2000 ans pour stocker l'énergie. Il montre de nombreux usages de ces batteries, et discute des enjeux associés à leur développement.

      		    
       

    • Hybridation et cogénération (6'03)

      Xavier Py, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, explique ce que sont les procédés d'hybridation et de cogénération et, sur la base d'exemples, montre bien quels rôles ils peuvent jouer dans la gestion de l'intermittence de certaines énergies et dans la hausse des rendements des systèmes de production d'énergie.

      		    
       

    • Eau et énergie (8'04)

      Xavier Py, professeur à l'Université de Perpignan Via Domitia, présente les nombreuses relations qui existent entre l'eau et l'énergie, que ce soit en matière de production ou de stockage d'énergie, ou encore d'assainissement ou de dessalement d'eau.