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Pression osmotique exercice pdf

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Pour les articles homonymes, voir ENR. Les énergies renouvelables (EnR) sont des sources d'énergie dont le renouvellement naturel est assez rapide pour qu'elles puissent être considérées comme inépuisables à l'échelle du temps humain. Elles proviennent de phénomènes naturels cycliques ou constants induits par les astres : le Soleil
essentiellement pour la chaleur et la lumière qu'il génère, mais aussi l'attraction de la Lune (marées) et la chaleur générée par la Terre (géothermie). Leur caractère renouvelable dépend d'une part de la vitesse à laquelle la source est consommée, et d'autre part de la vitesse à laquelle elle se renouvelle. L'expression « énergie renouvelable » est la
forme courte et usuelle des expressions « sources d'énergie renouvelables » ou « énergies d'origine renouvelable » qui sont plus correctes d'un point de vue physique. La part des énergies renouvelables dans la consommation finale mondiale d’énergie était estimée en 2018 à 17,9 %, dont 6,9 % de biomasse traditionnelle (bois, déchets agricoles, etc.)
et 11,0 % d'énergies renouvelables « modernes » : 4,3 % de chaleur produite par les énergies renouvelables thermiques (biomasse, géothermie, solaire), 3,6 % d'hydroélectricité, 2,1 % pour les autres renouvelables électriques (éolien, solaire, géothermie, biomasse, biogaz) et 1 % pour les biocarburants ; leur part dans la production d'électricité était
estimée en 2018 à 26,4 %. Logo sur les énergies renouvelables par Melanie Maecker-Tursun. L'énergie solaire, l'énergie éolienne et la biomasse sont trois types d'énergies renouvelables. Éléments de définitions Le Soleil est la principale source des différentes formes d'énergies renouvelables : son rayonnement est le vecteur de transport de l'énergie
utilisable (directement ou indirectement) lors de la photosynthèse, ou lors du cycle de l'eau (qui permet l'hydroélectricité) et l'énergie des vagues (énergie houlomotrice), la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes des océans (énergie thermique des mers) ou encore la diffusion ionique provoquée par l’arrivée d’eau
douce dans l’eau de mer (énergie osmotique). Cette énergie solaire alliée à la rotation de la Terre est à l'origine des vents (énergie éolienne) et des courants marins (énergie hydrolienne). La chaleur interne de la Terre (géothermie) est assimilée à une forme d'énergie renouvelable, et le système Terre-Lune engendre les marées des océans et des mers
permettant la mise en valeur de l'énergie marémotrice. L'énergie solaire comme la chaleur interne de la Terre proviennent de réactions nucléaires (fusion nucléaire dans le cas du Soleil, fission nucléaire dans celui de la chaleur interne de la Terre). Les combustibles fossiles ou minéraux (matériaux fissiles) ne sont pas des sources d'énergie
renouvelables, les ressources étant consommées à une vitesse bien supérieure à la vitesse à laquelle celles-ci sont naturellement créées ou disponibles. L'expression « énergies renouvelables et de récupération » (EnR&R) est parfois utilisée lorsque l'on ajoute aux énergies renouvelables la valorisation de la chaleur produite par différentes activités
productives[1]. Histoire Utilisation de différents types d'énergie renouvelable.Énergie éolienne : navire égyptien, vers 1400 av. J.-C..Énergie issue de la biomasse : production de feu par friction du bois à l'aide d'un archet.Énergie issue de la biomasse : travail du sol avec bœufs de trait en Zambie.Énergie hydraulique : moulin à eau. Article détaillé :
Histoire de la production hydroélectrique. Pendant la plus grande partie de son histoire, l'humanité n'a disposé que d'énergies renouvelables pour couvrir ses besoins énergétiques. Au Paléolithique, les seules énergies disponibles étaient la force musculaire humaine et l'énergie de la biomasse utilisable grâce au feu ; mais de nombreux progrès ont
permis d'utiliser ces énergies avec une efficacité grandissante (inventions d'outils de plus en plus performants). Le progrès le plus significatif a été l'invention de la traction animale, qui est survenue plus tard que la domestication des animaux. On estime que l'homme a commencé à atteler des bovins à des araires ou des véhicules à roues durant le
IVe millénaire av. J.-C. Ces techniques inventées dans l'ancien croissant fertile ou en Ukraine, ont par la suite connu un développement mondial[2]. L'invention du voilier a été un progrès important pour le développement des échanges commerciaux dans le monde. Celle des moulins à eau et à vent a également apporté une énergie supplémentaire
considérable. Fernand Braudel qualifie de « première révolution mécanique » l'introduction progressive, du XIe siècle au XIIIe siècle, des moulins à eau et à vent : « ces « moteurs primaires » sont sans doute de modique puissance, de 2 à 5 hp[n 1] pour une roue à eau, parfois cinq, au plus dix pour les ailes d'un moulin à vent. Mais, dans une économie
mal fournie en énergie, ils représentent un surcroît de puissance considérable. Plus ancien, le moulin à eau a une importance bien supérieure à celle de l'éolienne. Il ne dépend pas des irrégularités du vent, mais de l'eau, en gros moins capricieuse. Il est plus largement diffusé, en raison de son ancienneté, de la multiplicité des fleuves et rivières,
... »[3]. À la fin du XVIIIe siècle, à la veille de la révolution industrielle, la quasi-totalité des besoins d'énergie de l'humanité était encore assurée par des énergies renouvelables. Dans un essai d'évaluation de la répartition des consommations par source d'énergie, Fernand Braudel estime à plus de 50 % la part de la traction animale, environ 25 % celle
du bois, 10 à 15 % celle des moulins à eau, 5 % celle de la force humaine et un peu plus de 1 % celle du vent pour la marine marchande ; il renonce à chiffrer la part des moulins à vent, faute de données, tout en précisant : « les éoliennes, moins nombreuses que les roues hydrauliques, ne peuvent représenter que le quart ou le tiers de la puissance des
eaux disciplinées »[3]. On peut donc, évaluer la part totale de l'énergie éolienne (voile + moulins à vent) entre 3 et 5 %. Il mentionne pour mémoire la batellerie fluviale, la marine de guerre, le charbon de bois et de terre. L'apparition de la machine à vapeur, puis du moteur Diesel, ont entraîné le déclin des moulins à eau et de l'énergie éolienne au
XIXe siècle ; les moulins à eau et à vent ont disparu, remplacés par les minoteries industrielles. L'énergie hydraulique a connu un nouvel âge d'or avec l'hydroélectricité, apparue en Suisse, Italie, France et États-Unis à la fin du XIXe siècle. Au XIXe siècle, François de Larderel met au point, en Italie, les techniques d'utilisation de la géothermie. Dans
les années 1910, les premiers chauffe-eau solaires individuels apparaissent en Californie. En 1911, la première centrale géothermique est construite à Larderello. Au milieu du XXe siècle, l'énergie éolienne n'était plus utilisée que pour la navigation de plaisance et pour le pompage (agriculture, polders). Puis, les éoliennes sont réapparues, bénéficiant
de techniques plus performantes issues de l'aviation ; leur développement a pris de l'ampleur à partir des années 1990. Le solaire thermique et le solaire photovoltaïque se développent au début des années 2000. Sous l'effet des progrès technologiques et des économies d'échelle liées aux volumes croissants installés, les filières de production
d'énergie renouvelable, encore émergentes au début des années 2000, voient leurs coûts évoluer rapidement. Depuis la fin du XXe siècle, en réponse à un début de raréfaction du pétrole[4],[5], aux impacts climatiques et sanitaires négatifs des énergies carbonées[6], ainsi qu'aux accidents nucléaires de Tchernobyl[7] et Fukushima[8],[9],[10],[11] et
aux controverses sur le traitement des déchets du nucléaire[7],[9],[12], une réorientation mondiale vers les énergies renouvelables est constatée[13]. Aperçu général En 2017, la part des énergies renouvelables dans la consommation finale mondiale d’énergie était estimée à 18,1 %, dont 7,5 % de biomasse traditionnelle (bois, déchets agricoles, etc.)
et 10,6 % d'énergies renouvelables « modernes » : 4,2 % de chaleur produite par les énergies renouvelables thermiques (biomasse, géothermie, solaire), 3,6 % d'hydroélectricité, 2 % pour les autres renouvelables électriques (éolien, solaire, géothermie, biomasse, biogaz) et 1 % pour les biocarburants[14]. Dans le secteur de l'électricité, la part
globale en 2018 était de 26,2 %, l'hydroélectricité ayant la plus grande part avec 15,8 %[14]. La part des énergies renouvelables dans la consommation d'énergie primaire, dans laquelle les énergies renouvelables ont tendance à être sous-représentées en raison de la méthode de calcul appliquée (voir bilan énergétique), était de 13,7 % en 2016[15].
Afin de rattraper le retard pris par rapport aux objectifs de Rio de Janeiro et Kyoto, l'ONU a proposé en 2011 comme objectif de produire 30 % de l'énergie utilisée en 2030 grâce à des énergies renouvelables, contre 13 % en 2010[16]. Les énergies renouvelables sont de différents types, décrits ci-dessous. Les énergies renouvelables ont plus tendance
à venir s'ajouter aux énergies classiques qu'à les remplacer, en particulier dans le domaine de l'électricité[17]. Énergie solaire Énergie solaireRépartition de l'énergie solaire moyenne reçue au sol.Énergie solaire thermique : Chauffe-eau solaireÉnergie solaire thermodynamique : Centrale solaire d'IvanpahÉnergie solaire photovoltaïque : Panneaux
solaires intégrés en toiture Articles détaillés : Énergie solaire, Rayonnement solaire, Constante solaire et Bilan radiatif de la Terre. Deux grandes familles d'utilisation de l'énergie solaire se distinguent : l'énergie solaire thermique, utilisation de la chaleur transmise par rayonnement ; l'énergie solaire photovoltaïque, utilisation du rayonnement lui-
même pour produire de l'électricité. Énergie solaire thermique Articles détaillés : Énergie solaire thermique et Chauffage solaire. L'énergie solaire thermique est connue depuis très longtemps et est utilisée par exemple, pour chauffer ou sécher des objets en les exposant au soleil. L'énergie thermique peut être utilisée directement ou indirectement :
directement pour chauffer des locaux ou de l'eau sanitaire (serres, architecture bioclimatique, panneaux solaires chauffants et chauffe-eau solaire) ou des aliments (fours solaires), indirectement pour la production de vapeur d'un fluide caloporteur pour entraîner des turbines et ainsi, obtenir une énergie électrique (énergie solaire thermodynamique
(ou « héliothermodynamique »)). L'énergie solaire thermique peut également être utilisée pour la cuisine. Apparue dans les années 1970, la cuisine solaire consiste à préparer des plats à l'aide d'un cuiseur ou d'un four solaire. Les petits fours solaires permettent des températures de cuisson de l'ordre des 150 °C, les paraboles solaires permettent de
faire les mêmes plats qu'une cuisinière classique à gaz ou électrique. Énergie photovoltaïque Article détaillé : Énergie solaire photovoltaïque. L'énergie solaire photovoltaïque est une énergie électrique produite à partir du rayonnement solaire grâce à des panneaux ou des centrales solaires photovoltaïques. L’énergie photovoltaïque se base sur l’effet
photoélectrique pour créer un courant électrique. En fonction des technologies, un système photovoltaïque produit entre 20 et 40 fois plus d'énergie tout au long de son fonctionnement (équivalent primaire) que ce qui a été utilisé pour le fabriquer[18]. Énergie éolienne Moulins à vent. Article détaillé : Énergie éolienne. L’énergie éolienne consiste à
utiliser l’énergie mécanique des déplacements de masse d’air à l’intérieur de l’atmosphère. L’énergie éolienne a été exploitée dès l’Antiquité, à l’aide de voiliers comme en témoigne la « barque solaire » de Khéops. L’énergie éolienne a aussi été exploitée à l’aide de moulins à vent équipés de pales en forme de voile, comme ceux que l’on peut voir aux
Pays-Bas, ou encore, ceux mentionnés dans Don Quichotte. Ces moulins utilisent l’énergie mécanique pour actionner différents équipements. Les meuniers utilisent des moulins pour faire tourner une meule à grains. Aujourd’hui, ce sont les éoliennes qui prennent la place des moulins à vent. Les éoliennes transforment l’énergie mécanique en énergie
électrique. Énergie hydraulique Un moulin à eau. Article détaillé : Énergie hydraulique. Les énergies hydrauliques (à l'exception de l'énergie marémotrice) ont leur origine principale dans les phénomènes météorologiques et donc à l'énergie solaire. Le soleil provoque l'évaporation de l’eau, principalement dans les océans et en libère une partie sur les
continents à des altitudes variables. On parle du cycle de l'eau pour décrire ces mouvements. L’eau (en fait, la vapeur d'eau) acquiert, en altitude, une énergie potentielle de pesanteur ; lorsque l'eau tombe, une partie de cette énergie peut être captée et transformée dans des barrages hydroélectriques, lors du retour de l’eau vers les océans. Avant
l’avènement de l’électricité, les moulins à eau permettaient de capter cette énergie mécanique pour entraîner des machines ou des outils (machines à tisser, moulins à moudre le blé, etc.). Depuis l’invention de l’électricité, l'énergie mécanique peut être transformée en énergie électrique. D'autres énergies hydrauliques existent et proviennent
généralement de sources marines : Énergie des vagues Article détaillé : Énergie des vagues. Elle est produite par le mouvement des vagues et peut être captée par des dispositifs tels le Pelamis, sorte de ver en métal articulé, ou encore le Searev. Énergie marémotrice Article détaillé : Énergie marémotrice. L'énergie marémotrice est produite par le
mouvement de l’eau créé par les marées (variations du niveau de la mer). Énergie hydrolienne Article détaillé : Hydrolienne. Elle est issue de l'utilisation des courants sous-marins (dont ceux de marée). Énergie thermique des mers Article détaillé : Énergie thermique des mers. La thalassothermie est la récupération directe de l'énergie thermique de
l'eau au moyen d'une pompe à chaleur pour réchauffer par exemple un circuit de chauffage urbain[19]. La différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes (une source chaude, une source froide) permet d'appliquer le cycle de Carnot pour produire de l'énergie mécanique puis de l'énergie électrique. Énergie osmotique
Article détaillé : Énergie osmotique. Elle a pour origine la diffusion ionique qui a lieu lors de l’arrivée et du mélange d’eau douce dans l’eau salée de la mer[20] et elle consiste à tirer parti du phénomène d'osmose qui se produit lors du mélange d'eau de mer et d'eau douce (grâce à leur salinité différente). La première centrale osmotique a été ouverte
en 2009 à Hurum en Norvège par la société Statkraft à l'embouchure du Fjord d'Oslo au bord de la Mer du Nord. Biomasse Article détaillé : Biomasse (énergie). L'énergie tirée de la biomasse provient, indirectement, de l’énergie solaire stockée sous forme organique grâce à la photosynthèse. Elle est exploitée par combustion ou métabolisation. Cette
énergie est renouvelable à condition que les quantités brûlées n’excèdent pas les quantités produites ; cette condition n'est pas toujours remplie. Le bilan environnemental est un souci majeur lié à l'utilisation de l'énergie récupérée. Jusqu'au XVIIIe siècle, la biomasse était la principale ressource énergétique utilisée par l'humanité, en particulier sous
forme de bois ; c'est encore aujourd'hui, et de loin, la principale énergie renouvelable. Mais cette ressource produit de nombreux polluants et a l'inconvénient majeur d'exiger des surfaces considérables pour sa production, du fait de la faible efficacité énergétique de la photosynthèse : 3 à 6 %[21] contre, par exemple, 14 à 16 % pour une cellule
photovoltaïque en silicium monocristallin[22] ; en outre, sa production sous forme de biocarburants entre en conflit avec la production vivrière. Les biocarburants ont un impact environnemental et social contesté (concurrence avec la production alimentaire, dépenses énergétiques très importantes pour le transport et la transformation des matières
premières). Énergie géothermique Centrale géothermique de Nesjavellir en Islande. Article détaillé : Géothermie. 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. Dans les couches profondes, la chaleur de la Terre est produite par la radioactivité
naturelle des roches du noyau et de la croûte terrestre issue de l’énergie nucléaire produite par la désintégration de l’uranium, du thorium et du potassium[23]. Pour autant, la géothermie comporte aussi des risques au niveau humain. Les techniques évoluent et permettent de chercher la chaleur à de plus grandes profondeurs. La modification des
pressions dans les sous-sols a un impact sur l'activité sismique. La fréquence des tremblements de terre mais aussi leur puissance peut être augmentée à cause de l'exploitation de cette énergie[24]. Contrairement à d’autres énergies renouvelables, la géothermie profonde ne dépend pas des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent). La
géothermie très basse énergie exploite la chaleur de la couche superficielle du sol, qui provient, non pas des profondeurs de la croûte terrestre, mais du soleil et du ruissellement de l'eau de pluie ; elle est utilisée pour : la climatisation passive avec par exemple, le système de l'échangeur air-sol ; le chauffage et la climatisation avec la pompe à chaleur
géothermique ; ces pompes à chaleur exploitent une énergie partiellement renouvelable car une partie de l’énergie qu’elles fournissent provient de l'énergie solaire emmagasinée chaque été dans la terre par le soleil, et comme des systèmes efficaces de production de chaleur car elles assurent une production d’énergie thermique supérieure à
l’énergie électrique consommée. Avantages escomptés La civilisation moderne est très dépendante de l'énergie et spécialement des énergies non renouvelables, qui s'épuiseront tôt ou tard. Passer d'une ressource actuellement non renouvelable à une ressource renouvelable peut signifier passer d'énergies dites « carbonées » (pétrole, gaz naturel,
charbon) ou jugées dangereuses (nucléaire) à des énergies propres et sûres, telles que notamment l'énergie solaire (thermique ou photovoltaïque), éolienne, hydraulique, géothermique et marémotrice[25]. Les avantages recherchés sont notamment : réduire les émissions de gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique et des
substances toxiques provenant des énergies fossiles[26] ; passer à un système énergétique plus sûr en termes géostratégique ; réduire le risque industriel et nucléaire. Réduction des émissions de gaz à effet de serre La combustion d'énergie fossiles génère de grandes quantités de dioxyde de carbone (CO2). L'effet de serre d'origine humaine est
principalement causé par l'augmentation de la consommation de combustibles fossiles[27]. Comme les énergies renouvelables émettent généralement des quantités nettement inférieures de gaz à effet de serre, de nombreux pays dans le monde encouragent leur développement[28]. Avec le développement des énergies renouvelables et les économies
de combustibles fossiles qui en découlent, les émissions de dioxyde de carbone causées par l'activité humaine doivent être réduites[29]. Les gaz à effet de serre émis par les EnR le sont principalement lors de la production et, dans une moindre mesure, lors du transport des matériaux, puisque le mix énergétique actuel repose encore principalement
sur l'énergie provenant de combustibles fossiles à cette fin. Toutefois, ces émissions sont amorties plusieurs fois au cours du cycle de vie, de sorte qu'il en résulte une économie nette de gaz à effet de serre. Un cas particulier est la bioénergie, lorsque la production des combustibles utilisés nécessite de mettre de nouvelles terres en culture. Le brûlage
de la forêt primaire pour les surfaces cultivées de soja ou palmier à huile et le recours à des intrants qui dégagent eux-mêmes des gaz à effet de serre (protoxyde d'azote) peuvent réduire les avantages de ce type d'énergie pour le climat. Une analyse du cycle de vie permet de déterminer si les avantages écologiques escomptés sont réels dans chaque
cas[30]. Le bilan carbone des biocarburants est souvent moins bon que celui des énergies fossiles (cf. Bilan carbone, économies énergétiques et émission de gaz à effet de serre des biocarburants). Nature finie des sources d'énergie non renouvelable L'épuisement des ressources non renouvelables (telles que les combustibles fossiles et nucléaires) est
un problème non résolu dans l'histoire de la pensée économique[31]. Ces ressources, disponibles seulement pour une durée limitée, ont joué un rôle central dans l'industrie énergétique[32],[33]. Indépendamment d'autres aspects tels que le changement climatique, une transition à long terme vers d'autres types d'approvisionnement énergétique,
comme les énergies renouvelables, semble inévitable[34]. Selon l'historien économique anglais Edward Anthony Wrigley, l'humanité est dans une phase où de nouvelles solutions doivent être trouvées. L'accès aux sources d'énergie fossiles a apporté une prospérité sans précédent à trois continents et en modifie rapidement deux autres. Comme il
s'agit de biens de consommation, ils sont en voie d'épuisement. Si l'étendue des ressources en charbon, en pétrole et en gaz fait l'objet de nombreuses études et reste pour l'instant incertaine, il est peu probable qu'elles durent plus de deux ou trois générations pour répondre aux besoins énergétiques futurs, surtout si ceux-ci continuent à augmenter.
La dépendance continue aux combustibles fossiles conduirait à une catastrophe[35]. Avantages en matières géopolitiques et de sécurité Les énergies renouvelables, lorsqu'elles se substituent aux énergies fossiles ou à l'énergie nucléaire, favorisent l'indépendance énergétique des pays ne disposant pas de ressources fossiles ou fissiles. Cela se traduit
par : une plus grande indépendance économique et politique vis-à-vis des pays exportateurs de combustibles fossiles ou d'uranium[36]. L'insécurité énergétique ainsi que la tendance à la hausse des prix des combustibles fossiles sont considérées comme une menace majeure pour la stabilité politique et économique des pays importateurs[37],[38],
[39] ; mais de nouvelles dépendances s'installent : en mai 2017, Solarworld, le dernier gros fabricant allemand de panneaux photovoltaïques, a annoncé son dépôt de bilan[40] ; en 2018, sur les dix plus grands producteurs de modules photovoltaïques, huit sont chinois, un coréen et un américain[41] ; selon le gouvernement américain, la Chine produit
60 % des cellules photovoltaïques et 71 % des panneaux solaires dans le monde[42] ; l'évitement de conflits liés aux ressources[43] (la guerre d'Irak est souvent considérée comme ayant été en partie motivée par les ressources pétrolières du pays[44]) et de dépenses pour sécuriser des sites d'extraction d'uranium (déploiement de commandos français
au Niger[45]) ; la réduction des risques économiques liés aux pénuries d'énergie, voire à une crise énergétique (comme les premier et deuxième chocs pétroliers) grâce à des sources d'énergie primaire abondantes. Ainsi c'est dans le contexte de la crise du pétrole qu'aux États-Unis un mouvement a émergé dans le but de changer le système
énergétique et de développer les sources d'énergie renouvelables. En 1976, le physicien américain Amory B. Lovins a inventé le terme « Soft Energy Path », décrivant une manière de s'éloigner progressivement d'un système énergétique centralisé basé sur les combustibles fossiles et nucléaires pour se tourner vers l'efficacité énergétique et les
sources d'énergie renouvelables, pour finalement les remplacer complètement[46],[47],[48]. Amélioration de la santé publique Nombre de problèmes sanitaires et environnementaux[Lesquels ?] peuvent être grandement atténués voir éliminés par l'utilisation à grande échelle des énergies renouvelables d'origine éolienne, hydraulique et solaire[49].
Le fait d'éviter les dommages à la santé peut, dans certains cas, plus que compenser les coûts d'une politique climatique. Des recherches menées pour les États-Unis ont montré que les avantages économiques pour la santé résultant du remplacement de l'énergie d'origine fossile dépassaient d'environ 60 % les subventions à l'énergie éolienne. En
outre, contrairement à l'atténuation du changement climatique, qui est mondial et a un effet à long terme, le bénéfice pour la santé d'une réduction de la pollution de l'air a un effet local et à court terme[50]. Autres avantages escomptés La sûreté (faible risque d'accident, faibles conséquences d'un éventuel accident, etc.). La propreté (peu, voire pas
du tout de déchets, peu dangereux et facile à gérer : recyclables, par exemple) de certaines technologies d'énergie renouvelables. Pas de déchets radioactifs ou d'autre danger inhérent à la production d'énergie nucléaire[51]. Pas de destruction ou de pollution de l'environnement liée à l'extraction de sources d'énergies fossiles[52],[53]. L'énergie
solaire photovoltaïque ou thermique peut servir de recours en été lorsque l'eau des fleuves ne suffit plus à refroidir les centrales conventionnelles, qui doivent alors être ralenties ou arrêtées, ou à alimenter les centrales hydroélectriques. Ces situations sont de plus en plus fréquentes en raison du réchauffement climatique, qui entraine la baisse du
niveau de nombreux cours d'eau et une augmentation de leur température[54],[55]. Contraintes et limites Gestion de l'intermittence et stockage Articles connexes : Source d'énergie intermittente, Stockage de l'énergie, Réseau électrique intelligent et Variabilité de la production éolienne. Carte du rayonnement solaire en Europe. Carte mondiale de la
vitesse du vent à 100 m au-dessus de la surface[56]. L'énergie solaire et ses dérivés (vent, chute d'eau, marémotrices, hydroliennes liées aux courants, etc.) sont presque toujours des sources intermittentes, c'est-à-dire que leurs flux naturels ne sont pas disponibles en permanence et que leur disponibilité varie fortement sans possibilité de contrôle.
Certaines de ces sources d'énergie ont des variations régulières, comme l'énergie marémotrice et (partiellement) le rayonnement solaire, d'autres sont moins régulières, comme l'énergie éolienne. Le stockage est nécessaire pour valoriser avec efficacité les énergies renouvelables et « propres » lorsqu'elles sont intermittentes. Le stockage de l'énergie
consiste à mettre en réserve une quantité d'énergie provenant d'une source en un lieu donné, sous une forme aisément utilisable, pour une utilisation ultérieure. Des moyens différents sont nécessaires selon la taille du système : petits stockages délocalisés (1 à 100 kW), stockages semi-massifs ou régionaux (1 MW à 1 GW) et systèmes importants et
centralisés (plusieurs gigawatts)[57]. Les analyses menées dans le cadre d’études de scénarios où les énergies renouvelables deviennent prépondérantes (ADEME[58], Agora Energiewende[59]) démontrent que le besoin de flexibilité, et en particulier de stockage d’électricité, augmente de manière non linéaire avec leur taux de pénétration[60]. Une
étude publiée en 2015 par le département de recherche et développement d'EDF simule le fonctionnement du système électrique européen avec 60 % d'énergies renouvelables, dont 40 % d'énergies intermittentes, en utilisant les données météorologiques des 30 dernières années. Elle conclut que 500 GW de centrales pilotables (thermiques,
hydrauliques et biomasse) resteront nécessaires pour assurer la sécurité d'alimentation. Une capacité installée de 705 GW d'éolien et solaire verrait sa production journalière varier de 50 % selon les aléas météorologiques ; pour 280 GW d'éolien terrestre, la production horaire moyenne d'un jour d'hiver pourrait varier selon les années entre 40 et
170 GW. D'importants renforcements de réseau seront nécessaires, mais ne pourront pas apporter de solution aux problèmes climatiques affectant l'ensemble de l'Europe (anticyclones)[61]. Un article à paraître en 2022 dans The Energy Journal étudie les capacités de production et de stockage qui permettraient de satisfaire la demande d'électricité
au moindre coût pour la France métropolitaine en 2050 en n'utilisant que des sources renouvelables, ceci sans aucune heure de défaillance pendant 18 années météorologiques[62]. Les auteurs ont étudié 315 scénarios en faisant varier le coût des principales technologies de production d'électricité et de stockage d'énergie. Dans leur scénario de coût
central, qui repose sur les prospectives du Centre commun de recherche de la Commission européenne, les sources de production mobilisées sont l'éolien terrestre (46 %), l'éolien maritime (11 %), le solaire photovoltaïque (31 %), l'hydraulique (11 %) et le biogaz (3 %). Trois techniques de stockage sont mobilisées : la méthanation (qui fait partie des
techniques de conversion d'électricité en gaz), utilisée pour le stockage de long terme, les stations de transfert d'énergie par pompage et les batteries lithium-ion, utilisées pour le stockage de court terme. Le coût total annualisé de la production et du stockage s'élève alors à 51 €/MWh consommé, dont 85 % pour la production et 15 % pour le
stockage. Un réseau électrique intelligent (en anglais : smart grid) est un réseau de distribution d'électricité qui favorise la circulation d’information entre les fournisseurs et les consommateurs afin d’ajuster le flux d’électricité en temps réel et de permettre une gestion plus efficace du réseau électrique. Ces réseaux utilisent des technologies
informatiques pour optimiser la production, la distribution, la consommation et éventuellement le stockage de l'énergie afin de coordonner l'ensemble des mailles du réseau, du producteur au consommateur final. Un réseau interconnecté à échelle continentale de ce type permettrait de réduire les aléas de production et de consommation, grâce à la
multiplication des sources de production disponibles et au recouvrement de plages horaires d'utilisation différentes ; le problème de l'intermittence deviendrait ainsi moins critique (voir Débat sur l'énergie éolienne)[57]. L'utilisation locale d'énergies renouvelables produites in situ diminue les appels aux systèmes de distribution de l'électricité, mais,
au-delà d'un seuil (25 à 30 % de la production environ en zone insulaire faute d'interconnexion[57]), augmente la difficulté pour gérer l'intermittence ou les surplus de production. Selon le Syndicat des énergies renouvelables, l'obligation imposée aux installations d'EnR dans les zones non interconnectées (si elles dépassent 30 % de la demande
d'électricité) de mettre en œuvre des technologies de stockage leur permettant de lisser leur production et de fournir des réserves de puissance, implique une augmentation de leur coût de production de l’ordre de 100 %[63]. L'augmentation de la part des énergies renouvelable intermittentes dans le mix électrique d'un pays ou d'une région peut
entraîner des effets indésirés si elle n'est pas accompagnée des mesures nécessaires afin de gérer cette intermittence (stockage, gestion de la demande, etc.)[64]. Ainsi des coupures d'électricité durant l'été 2020 en Californie, qui a fait le pari des énergies renouvelable pour produire son électricité, dont environ un tiers est produite grâce aux
immenses champs de panneaux solaires et d'éoliennes qui couvrent certains endroits dépeuplés. Près de 220 000 foyers sont privés de courant en août durant des périodes de 60 à 90 min. Les éoliennes et les panneaux solaires devaient théoriquement compenser la fermeture en 2012 d'une centrale nucléaire de 2 000 MW, mais, en cette période de
canicule, le vent souffle peu et les panneaux solaires sont inefficaces la nuit, alors que les températures restent élevées de sorte que les climatiseurs fonctionnent[65]. La seconde conséquence de cette situation est l'importance des émissions de CO2 : plus de la moitié de l'électricité produite par la Californie provient de centrales à gaz, une source
d'énergie fossile qui émet 490 grammes de CO2 par kilowatt-heure produit, 40 fois plus que le nucléaire[65]. Réseaux Article connexe : Réseaux de transport d'électricité et interconnexions en Europe. Un autre problème est le transport de l'énergie dans le temps et l'espace. Dans les pays industrialisés, les consommateurs et producteurs d'énergie
sont presque tous reliés à un réseau électrique, qui peut assurer des échanges d'un bout à l'autre d'un pays ou entre pays, mais avec des pertes plus importantes sur les longues distances (qu'on peut réduire avec les nouvelles lignes à courant continu à haute tension[réf. nécessaire]). Il est également nécessaire de gérer la répartition des flux
d'énergie dans le temps pour éviter des congestions et équilibrer au mieux le système offre-demande en électricité ou autre forme d'énergie. De nouveaux défis se posent avec par exemple les futurs besoins pour la recharge des véhicules électriques (intermittence et localisations variables)[57]. Ces énergies sont parfois produites loin de leur zone de
consommation (en mer par exemple, pour l'éolien). Pour alimenter un réseau, il faut donc combiner diversification du bouquet énergétique, gestion active de la demande pour tamponner les fluctuations de la production, report de la consommation de pointe vers les heures creuses, et compensation des « creux de production » en associant des sources
complémentaires ou des moyens de stockage suffisants, de l'amont à l'aval de la filière, c'est-à-dire du producteur au consommateur. Pour cette dernière mesure, il s'agit d'utiliser éventuellement le réseau de distribution (réseau de gaz par exemple) comme « tampon » ou de créer des réseaux plus larges d'échange (différents de l'ancien réseau de
distribution). L'Agence internationale de l'énergie (AIE) a estimé qu'environ un quart de l'investissement à faire dans les réseaux (de transport d'énergie) de 2010 à 2035 sera lié à la croissance de la production d'électricité d'origine renouvelable[57] (ex. : en Europe, 20 000 km de nouvelles lignes THT nécessaires selon l'Ademe[57], notamment pour
intégrer à horizon 2020 le paquet énergie, avec en France au moins 25 000 MW éoliens et 5 400 MW photovoltaïques « crête » prévus : « avec un objectif de 19 GW terrestres, RTE devra investir un milliard d'euros sur dix ans en infrastructures de transport[57] ». En Allemagne, les gisements de vent, dans le nord du pays, sont géographiquement
distants des grands centres de consommation, en particulier du sud industriel. La transition énergétique a donc rendu nécessaire le développement d'un réseau de transport d'électricité à l'échelle du pays. Le plan de développement du réseau, élaboré fin 2014, estime que 7 700 kilomètres sont hautement prioritaires. La BNetzA constatait dans son
rapport de mai 2017 que seuls 850 km de nouvelles lignes avaient été déployés depuis cette date, dont seulement 90 en 2016. La population s’oppose « de façon virulente » au passage des lignes afin de préserver les paysages, car les Länder traversés ne bénéficient souvent ni du courant acheminé, ni des revenus associés à la production des EnR[66].
Nuisances et pollutions Articles connexes : Aspects environnementaux de l'énergie éolienne et Impact environnemental des barrages. La collecte et la combustion de la biomasse peut produire des nuisances (déforestation, réduction de biodiversité, etc.) et des polluants (NOx, suies, dioxines, etc., notamment produites par la biomasse solide comme le
bois)[67],[68]. Selon l'OMS, près de 1,7 million de décès prématurés par an sont attribués à la pollution de l'air intérieur, causée essentiellement par la cuisine en Asie du Sud et de l'Est, l'Inde en particulier, où 700 millions de personnes dépendent des combustibles solides (bois, charbon, déchets végétaux et animaux) et des foyers traditionnels pour
cuisiner[69]. Depuis 2007, la filière bois énergie se développe aussi très vite en Grande-Bretagne, où les centrales à charbon sont remplacées par des centrales à bois. Ces centrales sont très gourmandes en bois, si bien que le pays est obligé d'en importer, depuis les forêts humides du sud des États-Unis, en Louisiane ou dans le Mississippi, où, les
normes étant moins protectrices, les forestiers n'hésitent pas à faire des coupes à blanc sans se préoccuper de la repousse, ni de l'impact sur la biodiversité que ces forêts abritent[70]. Les installations hydroélectriques, outre les destructions provoquées par l'engloutissement d'une vallée, peuvent se rompre ; entre 1959 et 1987, trente accidents ont
ainsi fait 18 000 victimes dans le monde, dont plus de 2 000 morts en Europe[71],[72], ou provoquer des séismes. Les émissions de gaz à effet de serre dans les retenues d'eau (notamment de méthane) peuvent être importantes[73] et, en raison de la richesse en mercure des sols (Amazonie)[74], le développement bactérien dans l'eau peut entraîner la
formation de méthylmercure avec des pollutions toxiques en aval[75] (notamment en Amérique du Sud). Les terres rares utilisées pour la fabrication de certaines éoliennes (néodyme et dysprosium pour les alternateurs de certaines éoliennes en mer)[76] sont sources de pollutions très importantes au niveau de leur extraction[77]. Selon une capacité
éolienne en mer projetée pour 2029 à 120 GW dans le monde, le besoin représente moins de 6 % de la production annuelle de néodyme et plus de 30 % de la production annuelle de dysprosium. Dans ce contexte, au moins un manufacturier propose des éoliennes qui n’utilisent pas d'aimants permanents pour une implantation en mer, des solutions de
substitution existant : génératrices asynchrones ou génératrices synchrones sans aimant permanent, par exemple[78]. Les technologies solaires photovoltaïques commercialisées en 2019 n’utilisent pas de terres rares[78]. Seule une faible part des éoliennes terrestres en utilise, environ 3 % en France[78]. Les mines ont un impact sur 50 millions de
kilomètres carrés de surface terrestre, dont 82 % sont utilisés pour extraire des matériaux utilisés (entre autres) pour des énergies renouvelables[79]. Effet sur le réchauffement climatique Si les énergies renouvelables peuvent avoir un niveau faible à nul d'émissions de gaz à effet de serre (éolien, solaire, etc.) lors de leur fonctionnement, ou un bilan
carbone relativement neutre (combustion au bois compensée par le stockage, à terme, du carbone par les forêts), il faut aussi prendre en compte le cycle de vie des systèmes : les installations hydroélectriques nécessitent une très grande quantité de béton, matériau à l'impact environnemental important. Les émissions de gaz à effet de serre peuvent
également être importantes[73], notamment si les arbres ne sont pas abattus avant la mise en eau ; tous les systèmes nécessitent l'extraction, la fabrication et l'acheminement des matières premières. Risques pour la faune Échelle à poissons du Barrage John-Day sur le fleuve Columbia, aux États-Unis. La fondation pour la recherche sur la biodiversité
(FRB) appelle à ne plus traiter à part les deux nécessités que sont la lutte contre le réchauffement climatique et la préservation de la biodiversité. Une étude dirigée par Alexandros Gasparatos, professeur à l'université de Tokyo, publiée en avril 2017 et traduite par la FRB, analyse, à travers 500 références scientifiques, les rapports qu'entretiennent
énergies renouvelables et biodiversité : oiseaux tués par les éoliennes, déforestation pour alimenter les centrales à bois, centrales hydroélectriques perturbant la migration de certaines espèces de poissons, inondant de vastes zones en amont, fragmentant les habitats et affectant les écosystèmes. Ces impacts doivent être évalués avant de décider des
investissements : faut-il par exemple implanter les éoliennes sur les couloirs de migrations des oiseaux ou dans des zones accueillant une forte biodiversité[70] ? Statistiquement, une éolienne tue de zéro à trois oiseaux par an alors qu'un kilomètre de ligne à haute tension en tue plusieurs dizaines annuellement[80]. De plus, il existe un risque pour les
chauves-souris[81]. Selon la FRB, les estimations varient entre 234 000 et 573 000 oiseaux tués annuellement par des éoliennes aux États-Unis. Les chauves-souris seraient plus touchées encore, moins par des collisions que des suites de traumatismes internes, appelés barotraumatismes, associés à des réductions soudaines de pression de l'air à
proximité des pales[70]. Les éoliennes à axe vertical, de type Savonius hélicoïdales, réduisent le risque de tuer des oiseaux tout en nécessitant un espace plus réduit. La construction d'un barrage hydroélectrique a des conséquences lourdes : inondation de vallées entières, modification profonde de l'écosystème local. De plus, les barrages
hydroélectriques font obstacle à la migration des poissons, ce qui représente un problème pour les fleuves du nord-ouest de l'Amérique du Nord, où les populations de saumons ont été réduites de manière importante. Ce problème a cependant été atténué par la construction de passes à poissons et la réduction des populations est due surtout à
d'autres facteurs : surpêche, pollution, mortalité accrue en mer, etc. Besoin d'espace et biodiversité Les énergies renouvelables requièrent en général davantage d'espace que d'autres sources d'énergie. La mise en place à terre de ces solutions peut dégrader certains espaces naturels et poser des problèmes en matière de biodiversité[82]. Les
éoliennes en mer échappent à cet inconvénient et peuvent constituer au contraire des zones de biodiversité isolées pour les crustacés et pour les poissons, à l'abri des dommages causés par la pêche intensive[83]. Intégration éco-paysagère Éoliennes dans la campagne allemande. Un développement significatif des énergies renouvelables aura des
effets sur les paysages et le milieu, avec des différences sensibles d'impact écologique ou paysager selon l'installation concernée et selon que le milieu est déjà artificialisé ou que l'aménagement projeté vise un espace encore sauvage. Les impacts paysagers et visuel sont pour partie subjectifs. La construction des grandes installations (type centrale
solaire) a toujours un impact sur le paysage. On cite souvent les grandes éoliennes, et plus rarement les toitures solaires. C'est pourquoi des efforts sont faits pour tenter de mieux intégrer ces installations dans le paysage. Une production décentralisée peut aussi théoriquement diminuer le besoin de pylônes et lignes à haute tension, mais l'expérience
des pays déjà largement engagés dans les énergies renouvelables montre qu'elles accroissent les besoins en lignes à haute tension : ainsi, l'Allemagne a besoin de 3 600 km de lignes supplémentaires à 380 kV d'ici à 2025 pour acheminer l'électricité des éoliennes, situées très majoritairement dans le nord du pays, vers les villes du sud[84]. L'essor des
éoliennes en mer nécessite d'installer des lignes à haute tension pour les raccorder au réseau ; de plus, les énergies renouvelables ayant un caractère intermittent, il faut développer fortement les interconnexions de telle sorte qu'il soit possible de fournir l'énergie grâce à d'autres moyens de production ; ainsi, la Norvège met à profit les capacités de
régulation de ses barrages pour développer massivement ses interconnexions : quatre existent déjà avec le Danemark, mais d'autres sont en discussion avec l'Allemagne, les Pays-Bas, le Royaume-Uni[85]. Les réseaux moyenne tension peuvent être enterrés. RTE et l'Agence internationale de l'énergie estiment que le développement des énergies
renouvelables nécessitera une interconnexion plus poussée : un « système électrique avec une part très élevée d'énergies renouvelables s’accompagnerait d’une plus grande empreinte territoriale des réseaux », ce qui pose un problème d'acceptabilité sociale[86]. Disponibilité des ressources minières Les technologies développées pour la production
d’électricité à partir d’énergies renouvelables nécessitent une quantité accrue et plus diversifiée de matières minérales, à quantité d’énergie produite constante, par rapport aux technologies traditionnelles (hydraulique, fossile et nucléaire)[87]. Les technologies renouvelables dépendent de plusieurs métaux fonctionnellement importants, tels que
l’argent, l’indium, le tellure, le néodyme, le gallium, et plusieurs terres rares. La littérature scientifique ne s’accorde pas sur la gravité des contraintes d’approvisionnement potentielles de ces matériaux critiques[88]. Néanmoins, ces terres rares sont de moins en moins nécessaires dans la production des équipements d'énergie renouvelables,
l'industrie cherchant des substituts : ainsi, les aimants permanents permettent de se passer du dysprosium dans les turbines d'éoliennes, et le nouveau moteur électrique de l'alliance Renault-Nissan ne contient pas de terres rares[89]. Des entreprises de production d'énergie renouvelable ont éliminé totalement les terres rares[90]. Par ailleurs,
l'extraction des minéraux nécessite beaucoup d'eau[91]. Contraintes économiques et organisationnelles La mise en œuvre concrète se confronte à des contraintes d'environnement et de marché (La logique des fonds de placement n'est pas toujours une logique d'investissement), de gouvernance et au cadre du droit, qui toutes évoluent. Les agents
économiques concernés sont en outre souvent dispersés. Il faut les rassembler et imaginer des conditions d'organisation adaptées : contrats de filière, contrats territoriaux, planification de réseaux électriques intelligents adaptés aux ENR, « contrats d'implantation » des unités de production énergétique[92]. La définition des filières et leur
organisation se construisent peu à peu et avec l'évolution technique et juridique. Contraintes environnementales L’hydroélectricité est sensible aux effets du changement climatique[93]. Dans le contexte du réchauffement climatique, l’AIE recommande aussi en 2013 de mieux préparer le réseau électrique aux événements climatiques[94],[95]. Ainsi,
les perturbations du réseau d'électricité aux États-Unis liées aux conditions météorologiques ont été décuplées de 1992 à 2012. Les événements météorologiques représentent 20 % environ de toutes les perturbations au début des années 1990, mais en représentaient 65 % en 2008[96]. L'agence recommande aussi d’améliorer l’efficience des
systèmes de climatisation, y compris dans les pays en développement[97]. Aspects économiques Coûts Pour la construction de nouvelles centrales de production d'électricité, selon une étude de la banque Lazard, il est devenu plus avantageux de miser sur le solaire et l'éolien, dans presque tous les pays, de l'Europe aux États-Unis, en passant par
l'Australie, le Brésil, l'Inde, l'Afrique du Sud et le Japon ; mais ces énergies ne sont pas toujours disponibles immédiatement et restent donc « complémentaires » de la production d'électricité basée sur les énergies fossiles ou le nucléaire[98]. L'AIE considère que dans les pays émergents, les freins au développement sont les barrières réglementaires,
les contraintes de réseaux et les conditions microéconomiques, tandis que dans les pays développés le développement rapide des renouvelables conduit à fermer des centrales électriques thermiques[99]. Coût actualisé de production (LCOE) au niveau mondial en 2019 (en dollars US par MWh) Source Éolien Solaire PV Charbon Gaz en cycle combiné
Éolien terrestre bas | moyen Échelle industrielle bas | moyen Existant | neuf Existant | neuf BNEF[100] 27 | 47 26 | 51 Lazard[101] 28 | 41 32 | 37 33 | 109 44 | 56 IRENA[102] 44 | 56 58 | 85 En comparaison, le coût de production du nucléaire historique en France est de l’ordre de 30 à 60 €/MWh ; le chiffre de 60 intègre les coûts de démantèlement et
de retraitement du combustible[60]. Le coût de l’EPR de Flamanville est estimé en 2019 à 12,4 milliards d’euros[103] ; pour une puissance de 1 630 MW et un taux d’utilisation de 85 %, le coût de revient serait de 154 €/MWh[60]. En octobre 2019, Bloomberg New Energy Finance (BNEF) relève que « le prix de l'énergie éolienne et solaire continue de
baisser, l'éolien en mer affichant les réductions de coûts les plus impressionnantes et le photovoltaïque solaire et l'éolien terrestre étant désormais aussi bon marché que toute autre source d'énergie en Californie, en Chine et dans certaines régions d'Europe ». L'organisme conclut : « En conséquence, les centrales électriques à combustibles fossiles
sont de plus en plus marginalisées sur un certain nombre de marchés, une tendance qui devrait se poursuivre dans les années à venir »[100]. En novembre 2019, selon la banque Lazard, « l'énergie éolienne terrestre et l'énergie solaire à l'échelle industrielle, qui sont devenues compétitives en termes de coûts par rapport à la production
conventionnelle il y a plusieurs années sur une base de nouvelle construction, continuent à maintenir leur compétitivité avec le coût marginal des technologies de production conventionnelles existantes[101]. » En mai 2019, l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) a publié une étude sur les coûts de 17 000 projets EnR et
9 000 appels d'offres qui a révélé que « dans la plupart des régions du monde aujourd'hui, les énergies renouvelables sont la source de nouvelle production d'électricité la moins coûteuse. À mesure que les coûts des technologies solaires et éoliennes continueront de baisser, cela deviendra le cas dans encore plus de pays. Parmi les projets qui
entreront en service en 2020, 77 % des projets d'éolien terrestre et 83 % des projets de grandes centrales photovoltaïques devraient offrir une nouvelle source d'électricité moins coûteuse que l'alternative la moins chère des combustibles fossiles, et ce sans aide financière[102]. » En décembre 2019, le rapport World Nuclear Industry Status Report
(WNISR) du militant antinucléaire Mycle Schneider estime que « l’analyse des coûts actualisées de l’énergie (LCOE) pour les États-Unis montre que l’ensemble des coûts de production d’électricité d’origine renouvelable se situe désormais en dessous de ceux du charbon et du gaz à cycle combiné. Entre 2009 et 2018, les coûts du solaire commercial
ont baissé de 88 % et ceux de l’éolien de 69 %, alors que dans le même temps, ceux du nucléaire augmentaient de 23 % »[104],[105],[106],[107]. Cependant les sources d'énergie intermittentes, telles que l'énergie éolienne et solaire, peuvent entraîner des coûts supplémentaires liés à la nécessité de disposer d'un stockage ou d'une production de
secours[108]. Dans certaines régions et certaines périodes, le solaire photovoltaïque peut être très compétitif s'il produit lorsque la demande et les prix sont les plus élevés, comme pendant les pics de la mi-journée en été, observée dans les pays où l'air conditionné est un grand consommateur[109]. Comparer le prix de l'électricité renouvelable et
celui d'autres sources implique de prendre en compte les coûts des externalités négatives (dommages causés à autrui ou à l'environnement sans compensation, dont ceux des effets des émissions de gaz à effet de serre ou GES). En effet, ces coûts ne sont pas intégrés dans la formation des prix de marché ; des tentatives ont été faites pour corriger ce
biais du marché, en particulier par le marché du carbone où s'échangent des droits d'émission de GES[110]. La taxe carbone s'est montrée efficace dans les pays où elle a été mise en place (Danemark, Finlande, Suède[111],[112],[113]). Externalités Les énergies renouvelables, comme toutes les autres, induisent des externalités, c'est-à-dire des coûts
qui sont supportés par des personnes ou entités autres que leurs producteurs. Une étude publiée en 2014 par deux chercheurs d'EDF et de Compass Lexecon pour le débat sur la transition énergétique décrit ces externalités et en tente un premier chiffrage en les répartissant selon les trois enjeux principaux soulevés par l'insertion des EnR
intermittentes[114] : l’adaptation à la courbe de charge résiduelle (Adequacy) : des moyens de pointe supplémentaires deviennent nécessaires selon le degré de corrélation entre la demande et le productible EnR en période de pointe ; par exemple, les besoins de moyens de pointe dus à l'éolien pourront dépendre de la possibilité de subir une vague
de froid associée à un épisode très peu venteux ; ajustement en temps réel offre-demande (Balancing) : l’accroissement de la variabilité de la demande résiduelle (résultant de la soustraction de la production EnR de la demande brute) et de son incertitude (prévision imparfaite) implique des besoins supérieurs de flexibilité et de réserves ;
renforcement des réseaux : au-delà du simple coût de raccordement, les besoins de renforcement des réseaux croissent avec la puissance installée, pour permettre le foisonnement et le maintien de la qualité de la fourniture. Un quatrième enjeu pourrait prendre de l'importance lorsque les EnR atteindront des taux de pénétration élevés : les
déversements[n 2] (pertes de production qui deviendront inévitables pendant les périodes où la production EnR dépassera la demande totale, y compris les possibilités d'exportations) ; il arrive déjà que de telles pertes se produisent au Danemark et en Allemagne[114]. L'étude de Renaud Crassous et Fabien Roques fournit une évaluation, sur la base
des études sur les systèmes existants avant 2013, des coûts d'insertion des énergies intermittentes pour un taux de pénétration de 10 à 15 % : pour l'éolien : de l'ordre de 10 €/MWh (adequacy 5 €/MWh + balancing 2 €/MWh + réseau 4 €/MWh) ; pour le solaire : de l'ordre de 25 €/MWh (adequacy 12 €/MWh + balancing 2 €/MWh + réseau 10 €/MWh).