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Une énergie renouvelable est une source d'énergie se renouvelant assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à échelle humaine de temps. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels réguliers ou constants provoqués par les astres, principalement le Soleil (rayonnement), mais aussi la Lune (marée) et la Terre (énergie géothermique).

Le caractère renouvelable d'une énergie dépend de la vitesse à laquelle la source se régénère, mais aussi de la vitesse à laquelle elle est consommée. Ainsi, le bois est-il une énergie renouvelable tant qu'on abat moins d'arbres qu'il n'en pousse, et que la forêt continue a jouer ses fonctions écologiques vitales. Le comportement des consommateurs d'énergie est donc un facteur à prendre en compte dans cette définition.

La notion d'énergie renouvelable est souvent confondue avec celle d'énergie propre et/ou sûre ; Or, même si une énergie peut être à la fois renouvelable, propre et sûre, toutes les énergies renouvelables ne sont pas nécessairement propres ni sûres : par exemple, certains fluides frigorifique utilisés dans les circuits des pompes à chaleur géothermiques sont des gaz qui, en cas de fuite, contribuent à l'effet de serre détruisant aussi la couche d’ozone. On ne sait toujours pas comment gérer à très long terme des déchets nucléaires à haute et moyenne activité.

Les énergies renouvelables de type [Bois énergie|bois]], solaire, hydroélectricité... sont tous issues de l'énergie solaire. Seule la géothermie et les marées échappent à cette règle. Hormis l'énergie marémotrice provenant des forces d'attractions combinées du Soleil et de la Lune, toutes les énergies renouvelables et non renouvelables ont donc pour origine directe ou indirecte l'énergie nucléaire naturelle, provenant : soit du soleil, due à la fusion nucléaire de l'hydrogène), soit de la Terre, due à la désintégration naturelle des roches de la croûte terrestre).

Le pétrole, le gaz naturel et le charbon ne sont pas des énergies renouvelables car il faudra des millions d'années pour reconstituer les stocks d'énergie fossile que l'on consomme actuellement. De même, l'énergie nucléaire actuelle, issue de la fission des atomes d'uranium, ne peut pas être considérée une énergie renouvelable, la réserve d'uranium disponible sur Terre étant limitée. Seul les réacteurs à fusions, en cours d'expérimentation, dont le carburant (des isotopes de l'hydrogène présents dans l'eau des océans de façon quasi illimité à l'échelle humaine, seraient des moyens de productions d'énergie utilisant une énergie renouvelable.

Énergie des végétaux

Il s'agit d'énergie solaire stockée sous forme organique grâce à la photosynthèse. Cette énergie est exploitée par combustion. Cette énergie est considérée comme renouvelable si on admet que les quantités brûlées n'excèdent pas les quantités produites. On peut citer notamment le bois et les biocarburants.

Énergie solaire

• Énergie solaire thermique, production de chaleur, par conversion de l'énergie contenue dans le rayonnement solaire, très rentable pour le chauffage dans les régions ensoleillées.
• Energie solaire thermodynamique ou heliothermodynamique ou encore thermosolaire , production de vapeur à partir de la chaleur du soleil par concentration , puis conversion de la vapeur en électricité ,
• Énergie photovoltaïque, production d'électricité à partir de la lumière, notamment à l'aide de panneaux solaires.
• Énergie solaire passive, utilisation directe de la lumière pour le chauffage.

Énergie de l'eau

• Énergie des vagues : utilise la puissance du mouvement des vagues,
• Énergie marémotrice : issue du mouvement de l'eau créé par les marées (variations du niveau de la mer, courants de marée),
• Energie hydrolienne : Les hydroliennes utilisent les courants sous marins,
• Énergie maréthermique : produite en exploitant la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes des océans,
• Énergie osmotique : La diffusion ionique provoquée par l'arrivée d'eau douce dans l'eau salée de la mer est source d'énergie.

Énergie du vent

L' énergie éolienne est l'énergie du vent et plus spécifiquement, l'énergie tirée du vent au moyen d'un dispositif aérogénérateur ad hoc comme une éolienne ou un moulin à vent.

Elle peut être utilisée de deux manières : de manière directe et indirecte.

• Conservation de l'énergie mécanique : le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule (navire à voile ou char à voile), pour pomper de l'eau (moulins de Majorque, éoliennes de pompage pour abreuver le bétail) ou pour faire tourner la meule d'un moulin.
• Transformation en énergie électrique : l'éolienne est accouplée à un générateur électrique pour fabriquer un courant continu ou alternatif, le générateur est relié à un réseau électrique ou bien il fonctionne de manière autonome avec un générateur d'appoint (par exemple un groupe électrogène) et/ou un parc de batteries ou un autre dispositif de stockage d'énergie.

Énergie interne de la Terre

Le principe consiste à extraire l’énergie géothermique contenue dans le sol pour l’utiliser sous forme de chauffage ou pour la transformer en électricité. La plus grande partie de la chaleur de la Terre est produite par la radioactivité naturelle des roches qui constituent la croûte terrestre : c'est l'énergie nucléaire produite par la désintégration de l'uranium, du thorium et du potassium.

Par rapport à d’autres énergies renouvelables, la géothermie présente l’avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent). Les gisements géothermiques ont une durée de vie de plusieurs dizaines d'années.

Cas particulier de l'hydrogène

Vecteur d'énergie : réservoir d'énergie, permettant de stocker cette énergie (et si possible de la transporter) pour une utilisation future.

De nombreuses recherches sont actuellement faites pour développer la pile à combustible, qui permet de créer de l'énergie électrique à partir d'énergie chimique stockée dans des composés chimiques, dont l'hydrogène.

Si l'énergie électrique est fournie par des centrales à combustibles fossiles, nucléaire ou non renouvelables, la pile à combustible n'est pas une énergie renouvelable.

En revanche, si la production d'électricité est renouvelable (hydroélectricité, photovoltaïque,...), la pile à combustible fournit une énergie renouvelable, le gisement solaire et le cycle de l'eau étant renouvelables. L'hydrogène est un vecteur de transport et de stockage d'énergie.

Plusieurs projets sont a l'etude concernant le stockage d'energie sous forme d'hydrogene. Un exemple de projet de ce type est le Projet Pure (dans les iles Shetland), ou des eoliennes sont associes a un electrolyseur pour produire de l'hydrogene en continue et de maniere totalement propre. Le systeme est completement independant du reseau electrique, ce qui le rend unique de ce point de vue. L'hydrogene ainsi produite peut etre utilisee pour differentes utilisations. L'equipe dispose notamment d'une voiture a hydrogene (fonctionnant a l'aide d'une pile a combustible).

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