Énergie thermique

L’énergie thermique puise sa force dans la chaleur née d’une réaction (nucléaire, chimique, mécanique, radiation). Cette énergie peut utiliser des matières premières écologiques (biomasse, géothermie), mais est le plus souvent produite par la combustion de ressources fossiles (usine thermique) ou par le nucléaire.

Qu’est-ce que l’énergie thermique ?

L’énergie thermique se définit comme de la chaleur produite par différents processus (physique, chimique, mécanique et nucléaire). Au quotidien, l’énergie thermique peut être transformée en énergie électrique et servir à alimenter des foyers en électricité.

Provenance	Nucléaire, énergie mécanique, radiation, énergie chimique
Acteurs majeurs	Centrales thermiques, biomasse, géothermiques, usines ETM, méthaniseurs
Atout principal	Énergie fiable qui s’adapte aux besoins, non intermittente
Inconvénient principal	Centrales nucléaires polluantes et dangereuses

L’avantage principal de l’énergie thermique est qu’elle est fiable. Il est possible d’adapter la production d’électricité selon les besoins, ce n’est pas une source d’énergie intermittente (contrairement à l’énergie éolienne ou solaire).

Cependant, les centrales thermiques à flamme sont très polluantes. À l’échelle mondiale, les centrales à charbon sont responsables de près de la moitié des émissions de gaz à effet de serre (GES).

1. Production d’énergie thermique : le nucléaire

L’énergie nucléaire est issue de la fission des atomes d’uranium. La réaction en chaîne qui en découle, réalisée et contrôlée au sein d’une centrale nucléaire, permet de produire de l’électricité. La réaction nucléaire de la fission des atomes d’uranium est source de dégagement de chaleur.

2. Production d’énergie thermique : l’énergie mécanique ou cinétique

L’énergie mécanique ou cinétique se définit par le mouvement ou le frottement de deux corps en contact. Ce frottement créé de la chaleur.

Par exemple, la plaque de cuisson fonctionne par déplacement du courant électrique via le mouvement d’un aimant. La réaction entraîne un échauffement thermique faisant monter en température la plaque de cuisson.

3. Production d’énergie thermique : la radiation

L’énergie radiative produit de l’énergie thermique en captant la chaleur transportée dans les ondes électromagnétiques de la lumière. L’exemple le plus courant de production de chaleur via radiation est le four à micro-ondes.

4. Production d’énergie thermique : l’énergie chimique

L’énergie chimique est le potentiel pour une substance chimique à subir une réaction chimique pour se transformer en d’autres substances. Pour produire de l’énergie thermique, l’énergie chimique utilise la combustion d’une énergie primaire (bois, gaz, pétrole).

Au quotidien, il existe plusieurs exemples de production d’énergie thermique via l’énergie chimique : les cheminées à gaz ou à bois traditionnelles, les chaudières à gaz ou à bois, les pompes à chaleur, les moteurs à combustion interne de voitures.

Transformation de l’énergie thermique en électricité

La production française d’électricité d’origine thermique à flamme représente un total de 42.6TWh. L’énergie thermique est multiple, elle peut être produite par le nucléaire qui est la première source d’énergie en France (67.1% de la production d’électricité totale).

Cependant, elle peut aussi être produite avec des énergies renouvelables (EnR), vertes, comme la biomasse ou la géothermie.

Type de centrale	Principal atout	Principale faiblesse
Centrales thermiques	Répond rapidement aux besoins	Utilisation de combustibles fossiles
Centrales à combustion biomasse	Ressources renouvelables	Coût élevé et rendement faible
Centrales géothermiques	Énergie propre et renouvelable	Énergie coûteuse
Usines ETM	Énergie propre et renouvelable	Oxydation du matériel, antifouling polluant, mise en œuvre coûteuse
Méthaniseurs	Réduit les émissions de gaz à effet de serre	Coût élevé, nécessite raccordement au réseau gaz

1. Centrales thermiques ou centrales à combustion biomasse

Une centrale thermique produit de l’électricité grâce à la vapeur dégagée par la combustion de charbon, fioul ou de gaz, qui met en mouvement une turbine reliée à un alternateur. La centrale biomasse fonctionne de la même façon, mais elle utilise la combustion de matières végétales ou animales.

Le principal avantage de la centrale thermique est sa souplesse et sa flexibilité d’utilisation. Elles permettent de répondre rapidement à des besoins ponctuels et urgents. L’énergie n’est pas intermittente comme l’énergie éolienne ou solaire et celles à cogénération peuvent produire de la chaleur et de l’électricité.

2. Centrales géothermiques

Une centrale géothermique produit de l’électricité grâce à la chaleur de la Terre qui transforme l’eau contenue dans les nappes souterraines en vapeur et permet de faire tourner une turbine et un alternateur. Ce type d’énergie est verte et renouvelable.

Contrairement à l’éolienne ou au solaire, elle a l’avantage d’être fiable et non intermittente puisque le sol a une chaleur constante. L’énergie géothermique peut également être plus facilement stockée. Mais la production d’un kWh par géothermie engendre plus d’émissions de GES.

3. Les usines ETM

Les usines ETM (énergie thermique des mers) utilisent la différence de température entre les eaux de surface et les eaux profondes des mers pour produire de l’électricité. Le mode de production est similaire à une centrale électrique classique.

L’avantage de ce type d’usine est qu’elle dépend d’une source d’énergie qui est inépuisable, renouvelable, écologique et disponible toute l’année. Cependant, le problème est que le matériel installé dans un environnement marin tend à s’oxyder rapidement.

4. Les méthaniseurs

Les méthaniseurs produisent du biogaz écologique issu de la fermentation de divers déchets organiques pour produire du gaz vert (biométhane) et/ou de la chaleur principalement pour le secteur industriel ou agricole.

En évitant que le méthane ne soit libéré dans l’atmosphère, cette production contribue à réduire les émissions de GES. Cependant, la méthanisation a un investissement de départ et des coûts d’entretien très élevés. Le raccordement au réseau de gaz n’est pas possible partout.

Alternatives à l’énergie thermique

Il existe des alternatives à l’énergie thermique comme par exemple l’énergie hydraulique, éolienne ou encore l’énergie solaire. Ces trois énergies sont des EnR, leur renouvellement naturel est assez rapide pour qu’elles puissent être considérées comme inépuisables à l’échelle du temps humain.

Énergie	Points forts	Points faibles
Hydraulique	Économique, disponibilité en continu	Déboisage et dérèglement de l’écosystème
Éolienne	Énergie propre, renouvelable, recyclage simple	Coût élevé, nuisances sonores, fonctionnement instable : dépend du vent
Solaire	Peu coûteuse, énergie propre, renouvelable, simple à installer	Ressources intermittentes en fonction des conditions climatiques et jour/nuit