L’ensemble des énergies disponibles sur terre provient directement ou indirectement de trois sources :
– Le rayonnement solaire ;
– La chaleur du manteau terrestre (chaleur dite géothermique) ;
– La structure atomique de la matière.
La captation de l’énergie solaire dans la matière organique :
La photosynthèse effectuée par les végétaux est le mode de captation fondamental de l’énergie solaire et du carbone dans le vivant. Ils se transmettent entre êtres vivants tout au long de la chaîne alimentaire. La matière organique constitue ainsi un stock d’énergie pouvant être valorisé.
Les combustibles dits « fossiles » (pétrole, charbon, gaz) sont issus de la dégradation et de la transformation de couches de matière organique (débris végétaux et animaux) sur une période de plusieurs millions d’années (d’où l’expression « fossile ») sous l’effet des conditions particulières de température et de pression auxquelles elles ont été soumises en s’enfonçant dans le sol. Ces combustibles, « concentrés d’énergie », constituent une « énergie de stock ». Toutefois, leur renouvellement à l’échelle (des temps) humaine étant impossible, elles sont considérées comme non renouvelables.
L’énergie contenue dans la matière organique non fossile est appelée biomasse-énergie. Sa valorisation passe par des réactions de fermentation ou de combustion qui dégagent de l’énergie qui peut être captée (gaz, chaleur…) : bois-énergie (combustion), méthanisation (fermentation), agrocarburants (transformation de matières végétales en carburant).
La captation physique directe et indirecte de l’énergie solaire :
Le soleil, en interaction avec le système terrestre (eau, air, sol), transfère une partie de son énergie sous forme de vent, de vapeur d’eau (nuages et pluies, débit des cours d’eau), de chaleur (rayonnement infra-rouge). Ces énergies sont appelées « énergie de flux » et peuvent être captées grâce à divers procédés :
– Les cellules photovoltaïques (solaire électrique) et les procédés de récupération de chaleur solaire (solaire thermique) ;
– Les éoliennes (ou aérogénérateurs), permettent la production d’électricité à partir du vent ;
– Les turbines hydrauliques permettent la production d’énergie (surtout d’électricité) à partir des débits des cours d’eau, des courants hydrauliques marins, des marées ;
– Les membranes osmotiques utilisent la différence de salinité entre l’eau douce et l’eau salée au niveau des estuaires ;
– Les pompes à chaleur aérothermiques récupèrent les calories de l’air.
La captation de l’énergie du manteau terrestre :
Les procédés de récupération de la chaleur géothermique font appel à un échange de fluide calorifique entre la surface et le sous-sol ou les nappes d’eau qu’il contient.
La captation de l’énergie contenue dans la structure de la matière :
Le procédé dit de fission nucléaire consiste à faire « éclater » le noyau d’un atome, ce qui libère de l’énergie sous forme de chaleur en quantité supérieure à celle qui a été fournie pour provoquer l’éclatement. La chaleur est ensuite transformée en électricité en fabriquant de la vapeur d’eau qui fait tourner des turbines. C’est ce procédé à base d’uranium qui est utilisé dans les centrales nucléaires.
Le procédé de fusion nucléaire qui consiste à fusionner deux noyaux atomiques pour libérer de la chaleur n’est pas exploité à ce jour.
