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Quelles sont les énergies primaires et comment sont-elles transformées ?

Vous êtes-vous déjà demandé quel était le point commun entre le pétrole non raffiné, les rayonnements solaires, l’eau qui s’écoule d’un barrage ou encore le minerai d’uranium ? Toutes ces énergies constituent des énergies dites énergies primaires. Qu’est-ce que cela signifie ? Comment ces énergies primaires sont-elles ensuite transformées afin de pouvoir être utilisées dans notre quotidien ? Réponses avec Choisir.com.

Energie primaire

Qu’est-ce qu’une énergie primaire ?

Le concept d’énergie primaire est relativement méconnu parmi les consommateurs. Il est rarement évoqué seul et va souvent de pair avec les concepts d’énergie secondaire, d’énergie finale et d’énergie utile.

L’énergie primaire, une énergie brute

Dans Primaire ou Finale, Comment comptabiliser l’énergie ?, l’Observatoire de l’Industrie Électrique définit l’énergie primaire comme « une énergie contenue dans les ressources tirées de la nature ».

On appelle alors énergie primaire une énergie brute que l’on peut obtenir sans stockage ni transformation. Les énergies primaires sont naturellement disponibles dans notre environnement.

Il existe deux catégories d’énergies primaires :

  • les énergies de stock, qui regroupent les combustibles fossiles comme le pétrole, le gaz naturel ou encore le charbon, qui regroupe trois types de combustibles minéraux solides : la tourbe, le lignite et la houille. Les ressources fissibles comme l’uranium et le plutonium sont également des énergies primaires de stock ;
  • les énergies de flux, qui correspondent aux ressources renouvelables, comme la chaleur du sous-sol de la Terre (énergie géothermique), les rayonnements solaires (rayonnements électromagnétiques), la force de l’eau (énergie mécanique) ou encore la biomasse.

Quelle est la différence entre l’énergie primaire, l’énergie secondaire, l’énergie finale et l’énergie utile ?

Il est très rare que le concept d’énergie primaire soit mentionné seul. En effet, différentes pertes d’énergie surviennent entre le moment où l’énergie primaire est prélevée de son environnement et le moment où elle est consommée par les ménages. Ces pertes sont par exemple occasionnées par l’acheminement ou encore par les équipements consommateurs d’énergie. On distingue alors l’énergie secondaire, l’énergie finale et l’énergie utile.

Énergie secondaire

Les énergies primaires ne sont pas directement exploitables. Afin d’être consommées, elles nécessitent d’être transformées. On dit également qu’elles sont converties. Cette transformation permet d’obtenir ce que l’on appelle une énergie secondaire. Comme l’explique l’Observatoire de l’Industrie Électrique, « l’énergie secondaire est décomptée en retirant les pertes liées à l’extraction et/ou à la transformation de l’énergie primaire ».

Pourquoi l’électricité n’est pas une énergie primaire ?

L’électricité n’est pas une énergie primaire mais une énergie secondaire. Elle n’est pas disponible dans la nature, mais est issue de la transformation du charbon ou de la transformation d’une énergie renouvelable comme l’énergie éolienne ou l’énergie géothermique.

Énergie finale

L’énergie finale représente l’énergie qui arrive sur le lieu de consommation. Comme son nom l’indique, l’énergie finale peut alors être directement utilisée. C’est par exemple l’électricité qui arrive jusqu’à votre logement et va servir à alimenter vos appareils électroménagers.

L’énergie finale se distingue notamment de l’énergie secondaire du fait des pertes d’acheminement. Par exemple, la quantité d’électricité sortant d’une centrale nucléaire n’est pas la même que la quantité d’électricité arrivant à un point de livraison situé une centaine de kilomètres plus loin. Le transport de l’électricité sur le réseau de distribution a ainsi occasionné des pertes d’énergie, essentiellement sous forme de chaleur.

Bon à savoir

Pour les ménages, c’est l’énergie finale qui est décomptée et fait l’objet d’une facturation par les fournisseurs d’énergie.

Energie utile

L’énergie utile représente l’énergie permettant réellement d’accomplir l’usage escompté. Elle n’est pas équivalente à l’énergie finale, car l’usage d’un appareil entraîne une déperdition de l’énergie sous forme de chaleur, comme évoqué plus haut.

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Le coefficient d’énergie primaire

Nous l’avons vu, il existe des pertes importantes entre l’énergie primaire et l’énergie finale.

Ces pertes sont formalisées sous la forme d’un coefficient d’énergie primaire. L’Observatoire de l’Industrie Électrique définit ce coefficient comme « le coefficient permettant de calculer la quantité d’énergie primaire qu’il a fallu théoriquement utiliser pour obtenir une quantité d’énergie finale pour un vecteur énergétique donné. » En termes plus simples, le coefficient d’énergie primaire est le nombre par lequel il faut multiplier une quantité d’énergie finale donnée pour obtenir la quantité d’énergie primaire nécessaire à son obtention.

Ce coefficient est fixé par convention dans chaque pays, en fonction de son mix énergétique. Il varie aussi en fonction du rendement des sources de production. Ce rendement est déterminé par l’Agence Internationale de l’Energie, par source d’énergie et par usage.

Prenons l’exemple de l’électricité en France. Son coefficient d’énergie primaire est de 2,3 depuis l’entrée en vigueur de la Réglementation Thermique 2020. Il est basé sur les rendements déterminés par l’Agence Internationale de l’Énergie :

  • 33 % pour les centrales nucléaires ;
  • 60 % pour les centrales thermiques fossiles ;
  • 100 % pour les énergies renouvelables comme l’énergie hydraulique ou l’énergie solaire.

Bon à savoir

Le coefficient d’énergie primaire de l’électricité fixé en France est aujourd’hui sujet à controverses. Il lui est notamment reproché de ne pas avoir évolué en même temps que le mix énergétique français et les moyens de production d’électricité en France. Certains reprochent également au coefficient d’énergie primaire de ne pas prendre en compte l’analyse en cycle de vie des vecteurs énergétiques et donc de ne pas prendre en compte des éléments comme l’énergie nécessaire à l’extraction et à la production des ressources.

Par convention, en France, les facteurs de conversion Energie Finale/Energie Primaire sont de 1 pour les autres énergies primaires comme le gaz naturel.

Pourquoi utiliser le concept d’énergie primaire ?

Le contrôle de la consommation des énergies primaires est essentiel à plusieurs niveaux, que nous allons maintenant évoquer.

Certaines énergies primaires sont des ressources épuisables

Comme nous l’avons vu plus haut, certaines des énergies primaires à l’instar de l’uranium, du pétrole, du charbon et du gaz naturel ne sont pas renouvelables. Selon le BP Statistical Review of World Energy 2020, les réserves de pétrole actuellement connues seront ainsi épuisées dans 49,9 ans. Les réserves connues de gaz naturel seront, elles, épuisées dans 49,8 ans. Pour le charbon, ce chiffre s’élève à 112 ans. Les réserves d’uranium devaient elles être épuisées d’ici un siècle.

Réglementer la consommation d’énergie primaire : une nécessité

Contrôler la consommation des énergies primaires permet également de réglementer et de prioriser leur utilisation.

Cela se reflète notamment dans les principaux objectifs climatiques de la France. La deuxième édition de la programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE), adoptée en avril 2020, stipule ainsi que :

  • la consommation primaire de gaz naturel doit diminuer de 10 % en 2023 et de 22 % en 2028 ;
  • la consommation primaire de pétrole doit diminuer de 19 % en 2023 et de 34 % en 2028 ;
  • la consommation primaire de charbon doit diminuer de 66 % en 2023 et de 80 % en 2028.

La consommation d’énergie primaire est également réglementée dans certains secteurs, comme le bâtiment. Regardons ainsi de plus près les différentes Réglementations Thermiques qui permettent notamment d’encadrer la construction des bâtiments neufs et leur consommation énergétique.

La réglementation thermique actuellement en vigueur est la RT 2012. Elle réglemente la consommation maximale d’énergie primaire des bâtiments. Elle ne peut excéder 50 kWhep par mètre carré par an. Cette valeur peut néanmoins varier en fonction de la localisation géographique du bâtiment, son usage, son altitude, etc. La RT 2020 devrait entrer en application dès l’été 2021.

La neutralité carbone : vers une maîtrise de la consommation d’énergies primaires

La maîtrise de la consommation d’énergie primaire est également essentielle pour atteindre la neutralité carbone et pour limiter les émissions de gaz à effet de serre.

Certaines énergies primaires sont ainsi plus polluantes que d’autres. C’est notamment le cas des énergies fossiles comme le pétrole, le charbon et le gaz naturel.

La comparaison du contenu en dioxyde de carbone à la production d’un kilowattheure d’électricité en fonction de la ressource utilisée est ainsi édifiante, comme en témoigne le tableau ci-dessous.

RessourceContenu en CO2 à la production d’un kilowattheure d’électricité
Charbon1 060
Fioul730
Gaz naturel418
Photovoltaïque55
Géothermie45
Eolien7
Nucléaire6
Hydraulique6
Source : Equilibre des énergies, d’après la Base carbone de l’ADEME.

Mesurer la quantité d’énergie primaire nécessaire à l’élaboration d’un produit est donc essentiel pour limiter les émissions de gaz à effet de serre et lutter contre le réchauffement climatique.

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Les énergies primaires en France

Il est essentiel d’avoir en tête le mix énergétique primaire français afin de bien comprendre les enjeux de la transition énergétique française.

Quel est le mix énergétique primaire en France ?

Comme en témoigne le graphique ci-dessous, issu de l’édition 2020 des Chiffres clés des énergies renouvelables publiés par le ministère de la Transition énergétique, le mix énergétique primaire français repose majoritairement sur l’énergie nucléaire (40,3 %). Les énergies fossiles (pétrole, gaz naturel et charbon) jouent également un rôle capital puisqu’elles représentent 47,3 % du bouquet énergétique primaire français. Enfin, les énergies renouvelables représentent 11,6 % du mix énergétique primaire français.

Répartition de la consommation de l'énergie primaire en France

La France produit-elle des énergies primaires ?

Comme le montre le graphique ci-dessous issu des Chiffres clés de l’énergie publié par le ministère de la Transition écologique, la France produit essentiellement de l’énergie nucléaire. En 2019, elle représentait ainsi 77 % de la production d’énergie primaire en France.

Le pays produit également des énergies renouvelables. En 2019, celle-ci s’élevait à 300 TWh, d’après les Chiffres Clés des énergies renouvelables publiés par le ministère de la Transition écologique.

production énergie primaire par énergie

Bon à savoir

A l’échelle mondiale, la production d’énergie primaire a plus que doublé depuis 1973 d’après l’Agence Internationale de l’Energie. Elle est passée de 6 214 Mtep en 1973 à 13 790 Mtep en 2015. Les trois pays les plus producteurs d’énergie primaire sont la Chine, les Etats-Unis et la Russie.

L’uranium est l’énergie primaire la plus consommée en France

L’uranium est aujourd’hui l’énergie primaire à la fois la plus consommée et la plus produite en France. Quel processus de transformation subit-elle pour être transformée en énergie nucléaire ? Quelle énergie finale permet-elle de produire ?

L’uranium, à la source de l’énergie nucléaire

L’uranium est un métal radioactif que l’on trouve sous forme de minerai à la fois dans la croûte terrestre (2 à 3 grammes par tonne) et dans l’eau de mer (3,3 milligrammes par tonne).

Comme toute énergie primaire, le minerai d’uranium doit être transformé afin de pouvoir être utilisé par les consommateurs.

La première partie de ces transformations est appelée le cycle du combustible nucléaire. Ce cycle est composé de différentes étapes :

  • l’extraction dans des mines des minerais contenant de l’uranium ;
  • le traitement des minerais afin d’obtenir une poudre raffinée appelée le yellow cake. Cette poudre est ensuite raffinée. Cette étape permet d’obtenir un uranium pur ;
  • le yellow cake est ensuite enrichi. Il ne contient en effet que 0,3 % d’uranium 235, qui est actuellement le seul isotope de l’uranium fissible ;
  • la fabrication du combustible nucléaire et la fabrication de ce que l’on appelle des pastilles. Ces pastilles sont constituées de poudre noire comprimée puis cuite. Elles seront ensuite enfilées dans des crayons, c’est-à-dire des tubes de métal qui, une fois, regroupés forment des assemblages combustibles. Ils permettent aux centrales nucléaires de fonctionner ;
  • les pastilles d’uranium sont ensuite utilisées, pendant 4 à 5 ans par la centrale nucléaire afin de produire de l’énergie nucléaire.

L’énergie nucléaire permet de produire de l’électricité

Les centrales nucléaires permettent de reproduire à grande échelle un phénomène naturel appelé la fission atomique. En termes simples, cela signifie que sous l’impact d’un neutron, un atome d’uranium se divise en deux autres atomes.

Cette fission nucléaire va dégager une quantité considérable de chaleur. C’est cette chaleur qui va être utilisée par les centrales nucléaires pour produire de l’énergie secondaire, et plus spécifiquement de l’électricité, en différentes étapes :

  1. Les réacteurs nucléaires sont entourés d’eau, située dans ce que l’on appelle le circuit primaire. Cette eau va chauffer sous l’effet de la chaleur dégagée par la fission nucléaire ;
  2. Le circuit primaire est relié à un circuit secondaire par un générateur de vapeur. L’eau située dans le circuit secondaire se transforme en vapeur sous l’effet de la chaleur de l’eau du circuit primaire ;
  3. La pression de cette vapeur entraîne la mise en marche d’une turbine, qui va elle-même entraîner un alternateur. C’est cet alternateur qui va générer un courant électrique alternatif.

Quelles sont les autres applications de l’énergie nucléaire ?

L’uranium est une énergie primaire qui bénéficie d’autres applications que la production d’électricité. La chaleur issue de la fission nucléaire peut ainsi être utilisée à des fins industrielles ou pour chauffer des logements.

Ces applications ne sont pour le moment pas utilisées en France.

Bon à savoir

La fission d’un gramme d’uranium dégage davantage de chaleur que la combustion d’une tonne de pétrole.

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Combustibles fossiles : des énergies primaires indispensables au quotidien de l’homme

Nous l’avons abordé précédemment, les combustibles fossiles sont également des énergies primaires. Leurs usages sont diversifiés. Ils permettent à la fois de produire de l’électricité, des carburants, et de se chauffer.

Du charbon à l’électricité

Comme toutes les énergies fossiles, le charbon est une énergie primaire située dans le sous-sol de la Terre. Il en est extrait via des mines à ciel ouvert ou fermé.

Le charbon est aujourd’hui encore la première source d’électricité dans le monde, comme le met en évidence le graphique ci-dessous.

Cette électricité est produite dans des centrales thermiques à charbon. Le charbon est placé dans une chaudière puis utilisé comme combustible. Sa combustion transforme l’eau en vapeur, qui entraîne le fonctionnement d’une turbine. Cette turbine est connectée à un alternateur, qui va provoquer la création d’un courant électrique alternatif.

Génération d'électricité par source
Source : Génération d’électricité par source, Agence Internationale de l’Energie, 2021.

Le charbon est l’énergie primaire la plus polluante

Le charbon est l’énergie primaire dont d’utilisation entraîne le plus d’émissions de gaz à effet de serre. À titre d’exemple, les quatre dernières centrales à charbon de France permettent actuellement de générer 1,18 % de la consommation nationale d’électricité. Elles entraînent pourtant l’émission d’environ 30 % des émissions de GES du secteur électrique français.

Le pétrole, une énergie primaire aux multiples usages

Les produits pétroliers sont employés dans des domaines très variés, allant des transports à la médecine, en passant par le textile.

À quoi sert le pétrole ?

Le pétrole sert aujourd’hui principalement à fabriquer des carburants, que ce soit de l’essence, du gazole ou du kérosène.

Il est également très présent dans notre vie de tous les jours, et est utilisé dans des secteurs très différents comme :

  • les produits du quotidien, parmi lesquels 99 % des produits constitués de matières plastiques. Le pétrole est également utilisé dans la fabrication des vêtements en nylon ou en polyester, dans la fabrication de certains médicaments et dans la fabrication de détergents ;
  • les travaux publics, puisque plus de 90 % du bitume est destiné à la construction routière. Le bitume est composé d’un mélange d’hydrocarbures dérivés du pétrole. Il est d’ailleurs un composant de l’asphalte. Le goudron – également utilisé dans la construction de route – est lui dérivé du charbon ;
  • le chauffage, puisque les GPL (gaz de pétrole liquéfié) comme le butane et le propane ainsi que le fioul sont utilisés par certains ménages pour se chauffer ou pour la cuisson ;
  • le secteur agricole, puisque la majeure partie des pesticides et engrais proviennent de transformations pétrochimiques ;
  • la production d’électricité, puisque les centrales thermiques au fioul permettent aujourd’hui de produire environ 5 % de l’électricité mondialement consommée.

Chacun de ces types de produits nécessite des produits pétroliers plus ou moins raffinés. Il est donc nécessaire de transformer le pétrole brut – l’énergie primaire – en énergie secondaire comme les carburants.

Consommation finale de pétrole par secteur
Source : Consommation finale de pétrole par secteur, Agence Internationale de l’Energie.

Du pétrole brut aux produits pétroliers raffinés

Le pétrole brut est transformé en produits finis dans des raffineries, dans lesquelles il est transporté via des oléoducs. Sa transformation se décompose en trois étapes :

  1. La séparation, qui s’effectue par distillation atmosphérique. Le pétrole brut est chauffé à plus de 300 degrés à la base d’une tour de distillation, que l’on appelle topping. Une partie des molécules de pétrole vont alors s’évaporer progressivement. La tour de distillation est séparée en différents niveaux, où se trouvent des plateaux également appelés coupes pétrolières. Ils vont permettre de récupérer des molécules de moins en moins lourdes à mesure que les vapeurs prennent de la hauteur. Les molécules les plus lourdes serviront à la fabrication de fioul. Les molécules de poids intermédiaires seront utilisées pour fabriquer du diesel, et les plus légères pour fabriquer de l’essence ou du gaz de pétrole liquéfié (GPL) ;
  2. La conversion, que l’on appelle aussi craquage catalytique. Elle permet de fractionner les molécules encore trop lourdes d’hydrocarbures en molécules plus légères. Suite à ce craquage, 75 % des produits pétroliers sont transformés en gaz, essence ou gazole. Pour obtenir des produits plus raffinés, il est possible d’avoir recours à l’hydrocraquage (ajout d’hydrogène) ou d’extraire le carbone des molécules d’hydrocarbures. Ces méthodes sont néanmoins très coûteuses et réservées à des usages nécessitant des produits pétroliers très raffinés ;
  3. L’amélioration, qui permet de retirer les molécules corrosives et dangereuses pour l’environnement, comme le soufre, par un procédé de désulfuration.

Suite à ces trois étapes, certains produits nécessitent un traitement spécifique. C’est le cas des carburants automobiles, dont l’indice d’octane doit être augmenté par reformage catalytique. Cette étape est incompressible car elle permet d’éviter que les carburants n’endommagent irréversiblement le moteur des véhicules.

Le kérosène, le butane et le propane doivent, eux, être lavés à la soude afin d’être adoucis. Ils pourront ensuite être utilisés pour fabriquer du carburant d’avion dans le cas du kérosène, ou être mis en bouteille de manière d’être utilisables par des particuliers ou des professionnels dans le cas du butane et du propane.

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Le gaz naturel

Tout comme le pétrole, le gaz naturel est une énergie primaire aux multiples usages. Il est notamment utilisé pour le chauffage et la cuisson, la production d’électricité et la fabrication de carburants.

Le gaz naturel est extrait des gisements sous forme de gaz. C’est parce qu’il provient du sous-sol de la Terre qu’il est qualifié d’énergie fossile. Le gaz naturel est une énergie primaire majoritairement composée de méthane. Il contient également un peu d’éthane et de composés fossiles.

Après son extraction, le gaz naturel est liquéfié afin de pouvoir être stocké et transporté. Il devient alors ce que l’on appelle du gaz naturel liquide (GNL).

Plusieurs étapes sont nécessaires à l’obtention de gaz naturel liquide :

  1. Le gaz est d’abord épuré. Sont notamment retirés les composés soufrés et le dioxyde de carbone ;
  2. Le gaz est ensuite déshydraté. Cela signifie qu’on lui retire son eau ainsi que les traces de mercure qu’il peut éventuellement contenir ;
  3. Suite à la déshydratation, le gaz naturel est prérefroidi. Cette étape est essentielle car elle permet d’isoler des composants qui seront destinés à la pétrochimie comme le butane, le propane ou les hydrocarbures lourds. Certains de ces composants seront également destinés à la fabrication de carburants. Dans ce cadre, on parlera de gaz naturel véhicule (GNV) ;
  4. C’est seulement suite à ces trois étapes que le gaz naturel sera liquéfié. Sa température pourra alors descendre jusqu’à -160 °C.

Le gaz naturel sera alors transporté dans des méthaniers, et acheminé jusqu’à des terminaux méthaniers. Il sera ensuite réchauffé afin d’être regazéifié et de pouvoir être injecté dans des gazoducs, puis acheminé sur le réseau de distribution.

Il servira alors de combustible pour les chaudières à gaz et permettra d’alimenter les ménages en chauffage et en eau chaude sanitaire.

Énergies renouvelables : des énergies primaires indispensables à la transition énergétique

Nous l’avons vu précédemment, les ressources renouvelables sont également des énergies primaires. Tout comme les combustibles fossiles, les ressources renouvelables permettent de produire de l’électricité, de la chaleur et des biocarburants.

Produire de l’électricité à l’aide des énergies primaires renouvelables

Les énergies renouvelables primaires permettent de générer de l’électricité verte. Cette électricité verte est générée différemment selon l’énergie primaire mise à profit :

  • les photons contenus dans les rayonnements solaires arrivent au contact des cellules photovoltaïques situées sur les panneaux solaires photovoltaïques. Ces cellules photovoltaïques sont en silicium, qui est un matériau semi-conducteur. L’absorption des photons par le silicium provoque le déplacement d’électrons à sa surface, et donc la création d’un courant électrique continu. Ce courant électrique est transformé en courant électrique alternatif grâce à des onduleurs ;
  • les centrales éoliennes produisent de l’électricité grâce à la force du vent. Celle-ci permet de mettre en mouvement le rotor, situé au sommet du mat des éoliennes, la plupart du temps constitué de trois pâles. Le mouvement du rotor permet d’activer ce que l’on appelle l’arbre. Il s’agit d’un axe situé dans la nacelle de l’éolienne. Cet arbre est relié à un alternateur qui produit un courant électrique une fois mis en mouvement ;
  • le barrage d’une centrale hydraulique permet de retenir l’écoulement naturel de l’eau et de provoquer la formation de ce que l’on appelle un lac de retenue. En cas de besoin d’électricité, des vannes sont automatiquement ouvertes et permettent de faire tomber l’eau dans des tuyaux métalliques : les conduites forcées. La force de l’eau – qui est ici l’énergie primaire – permet de mettre en mouvement une turbine, qui met ensuite en mouvement un alternateur. Cet alternateur va produire un courant électrique alternatif. La puissance électrique de la centrale dépend de la hauteur de la chute d’eau et de son débit ;
  • les centrales à biomasse permettent de produire de l’électricité grâce à la combustion de matières organiques d’origine animale ou végétale. La combustion de la biomasse est effectuée dans une chambre de combustion. La chaleur issue de la combustion permet de chauffer l’eau d’une chaudière, qui se transforme en vapeur. Cette vapeur permet de faire tourner des turbines, qui elle-même actionne un alternateur. Cet alternateur produit un courant électrique alternatif ;
  • les centrales géothermiques produisent de l’eau grâce à la chaleur de l’eau située dans les aquifères. Cette eau est en effet pompée grâce à un système de forage. Plus l’eau remonte, plus la pression diminue. L’eau est donc transformée en vapeur. La pression de la vapeur entraîne une turbine, qui entraîne à son tour un alternateur. C’est cet alternateur qui va produire un courant alternatif, dont la tension sera élevée par un transformateur.

Produire de la chaleur à l’aide des énergies primaires renouvelables

Deux énergies primaires renouvelables permettent de produire de la chaleur et donc de se chauffer. Il s’agit de la chaleur de la Terre et de la biomasse.

De la biomasse au biométhane

La biomasse permet de produire du gaz vert, également appelé biométhane ou biogaz. Ce gaz bénéficie des mêmes propriétés calorifiques que le gaz naturel, et peut donc également être utilisé pour chauffer un logement.

La biomasse, constituée de résidus agricoles, de végétaux, d’ordures ménagères ou encore de déjections animales, est généralement soumise à un procédé appelé méthanisation ou encore digestion anaérobie. Plus simplement, la matière organique est privée d’oxygène pendant plusieurs semaines. Elle fermente alors sous l’action de bactéries. Cette fermentation aboutit à la création de deux éléments : le biogaz et le digestat. Le biogaz est ensuite épuré de son hydrogène et de son eau, afin de pouvoir être valorisé, soit comme mode de chauffage, soit comme carburant.

Bon à savoir

Le digestat est un produit de la méthanisation composé d’éléments organiques non dégradés et de minéraux. Il peut être solide ou liquide. Comme le rappelle l’agence de la transition écologique (ADEME) dans La méthanisation en 10 questions, le digestat peut être utilisé comme fertilisant par les agriculteurs. Son impact sur les sols fait néanmoins aujourd’hui l’objet de controverses. Certains acteurs lui reprochent ainsi d’entraîner une pollution des sols et des nappes phréatiques.

Du biométhane peut également être obtenu par gazéification de biomasse lignocellulosique (paille, déchets ligneux, bois, etc.). Cette étape permet d’obtenir un gaz pauvre en méthane et constitué d’eau et de monoxyde de carbone. Ce gaz subit ensuite une étape de méthanation. Autrement dit, il est enrichi méthane. Il est ensuite nettoyé de façon à en retirer l’eau et le gaz carbonique.

Se chauffer grâce à la chaleur géothermique

La géothermie de surface et la géothermie profonde permettent toutes deux de produire de la chaleur :

  • la géothermie profonde est principalement utilisée pour chauffer des bâtiments, des installations industrielles ou des équipements comme des serres et des piscines ;
  • la géothermie de surface permet de générer de la chaleur à l’aide d’une pompe à chaleur géothermique. Elle est surtout utilisée pour chauffer des habitations individuelles ou des petits immeubles.

Dans le cadre de la production de chaleur, la géothermie profonde exploite des aquifères dits profonds. Un ou plusieurs forages de production permettent de récupérer le fluide géothermal situé dans ces aquifères puis de le conduire jusqu’à la centrale géothermique. Le fluide géothermal déchargé de son énergie est réinjecté dans l’aquifère grâce à un forage de réinjection. Ce circuit est appelé la boucle géothermale primaire.

Le fluide géothermal décharge son l’énergie dans ce que l’on appelle un échangeur de chaleur. C’est cet échangeur qui permet d’alimenter le réseau de chaleur en surface, au travers d’un réseau de distribution primaire et d’un réseau de distribution secondaire.

La production de chaleur à l’aide d’une pompe à chaleur est effectuée de façon similaire :

  • la chaleur du sous-sol est transférée au fluide caloporteur de la pompe à chaleur grâce à un échange thermique ;
  • l’évaporateur de la pompe à chaleur transforme le fluide caloporteur en vapeur ;
  • cette vapeur est ensuite comprimée dans l’optique d’augmenter sa température ;
  • un condensateur transmet la chaleur de la vapeur au milieu à chauffer, par exemple un logement ;
  • le fluide caloporteur est ensuite envoyé dans un détendeur qui fait baisser sa température et sa pression.

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De la biomasse aux biocarburants

Même si peu de consommateurs en ont conscience, il existe des alternatives aux carburants fossiles : les biocarburants, également appelés carburants verts. Ces biocarburants sont fabriqués à partir de la biomasse, qui représente donc ici l’énergie primaire.

Il existe actuellement deux principales filières de biocarburants : les bioessences et les biogazoles. Ils sont actuellement déjà intégrés aux carburants fossiles disponibles en pompe à essence.

Il existe également différentes générations de biocarburants. La première génération de biocarburants est actuellement la seule déployée à l’échelle industrielle. Nous allons donc ici nous restreindre à la description des transformations subies par la biomasse dans le cadre de la fabrication de ces carburants de première génération.

Bioessence

Les biocarburants essence comprennent :

  • le bioéthanol, également appelé éthanol d’origine agricole ;
  • l’éthyl tertio butyl éther (ETBE), qui est un dérivé de l’éthanol ;
  • les bioessences de synthèse.

L’éthanol est fabriqué à partir de betteraves à sucre, de céréales comme le blé et le maïs, ou de résidus vinicoles comme le marc de raisin et la lie de vin. Ces composants correspondent donc ici à l’énergie primaire. Les sucres qu’ils contiennent sont transformés en alcool par un procédé de fermentation industrielle. Cet alcool est ensuite transformé en bioéthanol par distillation puis déshydratation. Il est ensuite ajouté à l’essence, qui constitue ici l’énergie finale.

Processus de fabrication du bioéthanol
Source : Processus de fabrication du bioéthanol, ministère de la Transition écologie.

L’éthyl tertio butyl éther (ETBE) est issu d’un processus de transformation de la biomasse similaire, car il s’agit d’un dérivé du bioéthanol d’origine agricole. On lui adjoint néanmoins de l’isobutène d’origine chimique afin de faciliter son incorporation à l’essence.

La bioessence de synthèse peut, elle, être fabriquée à partir de deux procédés distincts :

  • l’hydrotraitement d’huiles, qui permet d’obtenir de l’Huile Végétale Hydro Traitée Essence ;
  • le procédé Fischer – Tropsch, qui permet de l’obtenir à partir d’un gaz de synthèse.

Ces deux procédés sont effectués dans des raffineries ou des bioraffineries.

Bon à savoir

7,9 % de l’énergie contenue dans les essences étaient d’origine renouvelable en France en 2019, selon le ministère de la Transition écologique.

Les biocarburants gazole

Les biogazoles sont fabriqués à partir d’huiles. Ces huiles peuvent provenir d’énergies primaires différentes, parmi lesquelles des graisses animales, des plantes oléagineuses (comme le colza ou le tournesol) ou encore des huiles végétales alimentaires usagées.

Il existe différents biocarburants gazole :

  • les esters méthyliques d’acides gras (EMAG), qui sont obtenus par réaction de transestérification avec un alcool comme du méthanol ou de l’éthanol, puis incorporés au gazole issu d’énergies primaires fossiles ;
  • les esters méthyliques d’huile végétale (EMHV) également appelés biodiesels, qui sont obtenus via un procédé similaire à celui utilisé pour fabriquer les EMAG.
  • les biogazoles de synthèse, qui peuvent être fabriqués grâce à deux procédés distincts. Le premier est appelé hydrotraitement d’huiles végétales ou de graisses animales. Il est réalisé en bioraffinerie ou en raffinerie. Le second est qualifié de voie thermochimique. Il est également appelé Biomass to Liquid. La biomasse est d’abord conditionnée, c’est-à-dire préparée, triturée et torréfiée. Suite à ce conditionnement, elle est d’abord gazéifiée afin d’obtenir un gaz de synthèse. Ce gaz est ensuite purifié avant de subir un procédé appelé synthèse de Fisher-Tropsch.

Bon à savoir

7,3 % de l’énergie contenue dans le gazole provenait de biocarburants en 2019 en France, selon le ministère de la Transition écologique.

Comment choisir les énergies primaires que nous consommons ?

Les énergies primaires sont indissociables de notre quotidien. C’est ainsi grâce aux transformations successives qu’elles subissent que nous pouvons accomplir des gestes simples de la vie de tous les jours, comme allumer la lumière, le chauffage, ou encore cuire nos repas.

Seulement voilà, toutes les énergies primaires n’ont pas le même impact sur l’environnement. Les énergies primaires fossiles comme le charbon ou le pétrole entraînent ainsi l’émission d’une quantité considérable de gaz à effet de serre. Elles contribuent donc activement au dérèglement climatique.

De même l’énergie nucléaire – qui repose sur l’exploitation du minerai d’uranium – est aujourd’hui sujette à de nombreuses controverses.

Certains particuliers souhaitent alors affranchir leur consommation d’énergie de ces deux types d’énergies primaires.

Pour cela, il est possible de souscrire à des offres dites vertes :

  • une offre gaz vert permet aux consommateurs d’œuvrer en faveur du développement de la filière biométhane en France ;
  • une offre d’électricité verte leur permet de favoriser le déploiement de sources d’électricité renouvelable.

Attention, ne vous méprenez pas. Souscrire à des offres vertes ne signifie pas que vous ne consommerez plus d’énergie issue des énergies primaires fossiles et/ou nucléaire. Il est impossible de distinguer l’électricité ou le gaz présent sur le réseau de distribution en fonction de leur source. Vous participerez néanmoins directement à la diminution de leur importance dans le mix énergétique français.

Pour choisir vos offres vertes, n’hésitez pas à utiliser notre comparateur des fournisseurs d’énergie. Vous pouvez également joindre gratuitement les experts de Choisir.com afin de vous faire accompagner dans votre choix.

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