Production d’électricité : la biomasse
Quelques exemples de biomasse (mervin07, iStockphoto)
Quelques exemples de biomasse (mervin07, iStockphoto)
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Découvre comment la biomasse peut être utilisée pour produire de l’électricité.
La biomasse au Canada
1,4 % de la production d’électricité au Canada provient de la biomasse. La biomasse est la troisième plus grande source renouvelable d’électricité au Canada. L’électricité produite à partir de la biomasse a augmenté de 54 % entre 2005 et 2015. La majorité des centrales alimentées à la biomasse sont situées dans les provinces suivantes : Colombie-Britannique, Ontario, Québec, Alberta et Nouveau-Brunswick.
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Voici une carte en couleur du Canada avec des emplacements marqués par des points violets de différentes tailles. La carte est vert pâle avec des reliefs de montagnes et d’autres caractéristiques topographiques. L’eau est illustrée en bleu grisâtre et les frontières provinciales sont marquées par de fines lignes grises. Dans le coin supérieur droit se trouve une légende intitulée « Capacité de la biomasse (MW) ». Elle montre que les plus petits points violets représentent 10-49 MW, et qu’ils deviennent progressivement plus grands pour représenter 50-99 MW, 100-199 MW, 200-499 MW, et 500-999 MW. Le plus grand point indique une puissance supérieure à 1000 MW. La carte montre que le plus grand point se trouve dans l’ouest de l’Ontario. Il y en a de plus petits dans le sud de la Colombie-Britannique et de l’Ontario. Il y en a même de plus petits dans le centre de l’Alberta et dans le reste de la Colombie-Britannique. Les points les plus petits sont éparpillés dans le sud de l’Ontario, l’est du Québec, le Nouveau-Brunswick et la Nouvelle-Écosse.
Le savais-tu?
Le Canada est le deuxième exportateur de granules de bois dans le monde. Les granules de bois sont un type de biomasse. Ils sont faits de sciure de bois et d’autres déchets industriels.
Qu’est-ce que la biomasse?
La biomasse est un matériau organique qui provient de plantes et d’animaux morts récemment. La biomasse contient de l’énergie qui était autrefois issue du soleil. Les plantes convertissent l’énergie du soleil en énergie chimique. Ce processus est appelé photosynthèse. Les animaux qui mangent des plantes utilisent et emmagasinent cette énergie dans leur propre corps.
Attention aux idées fausses
Les combustibles fossiles ne sont pas considérés comme de la biomasse.
Le bois, les déchets agricoles, les gaz d’enfouissement et les déchets solides municipaux comptent parmi les types de biomasse les plus courants. Au Canada, les déchets de bois industriels sont le type de biomasse le plus répandu.
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Voici une illustration en couleur de quatre endroits différents où provient la biomasse. L’illustration est divisée horizontalement en quatre sections. La première section est intitulée « Gaz d’enfouissement ». On y voit un camion décharger une matière brune dans une chambre souterraine. Les lignes ondulées indiquent que du gaz émane de la surface de la matière, près du plafond de la chambre. Des tuyaux courts mènent à un tuyau plus long relié à un réservoir blanc et rond. La deuxième section est intitulée « Égouts municipaux ». Elle montre un camion dans une rue et deux maisons. Le camion est arrêté à côté de deux sacs poubelles noirs et d’une poubelle en métal sur le trottoir. La troisième section est intitulée « Bois ». On y voit trois gros billots empilés à côté d’un groupe d’arbres, avec des montagnes en arrière-plan. À droite, un gros billot se trouve sur un banc de scie sous un abri. La quatrième et dernière section est intitulée « Résidus agricoles ». À gauche, il y a deux silos à grains argentés de chaque côté d’un silo plus petit. Un tuyau mène à ce plus petit silo. Au milieu se trouvent plusieurs balles de foin. À droite se trouve une grange rouge vif.
Comment utilise-t-on la biomasse pour générer de l’électricité?
Il existe trois façons d’utiliser la biomasse pour générer de l’électricité. La biomasse est soit
Brûler la biomasse est la méthode la plus fréquemment utilisée. Elle porte aussi le nom de combustion. Cela s’apparente à brûler des combustibles fossiles. Le procédé consistant à brûler des matières pour produire de l’électricité est appelé production thermique.
L’électricité n’est pas produite directement à partir de cette combustion. La combustion des matières solides de biomasse chauffe des chaudières géantes remplies d’eau. Cela transforme l’eau liquide en vapeur. La vapeur génère une pression dans la chaudière. La force de la vapeur fait tourner une turbine. La turbine déplace ensuite une bobine ou un fil dans un générateur.
Certaines centrales alimentées à la biomasse produisent de l’électricité par la combustion de méthane. Le méthane est un gaz qui peut être récupéré dans les sites d’enfouissement. Ces centrales utilisent un procédé quelque peu différent de celui utilisé dans les centrales qui brûlent de la biomasse solide. Les produits de la combustion du méthane, au lieu de la vapeur, font tourner la turbine. Comme avec la biomasse solide, la rotation de la turbine entraîne un générateur.
Biomasse 101 (2023) par Student Energy (3 min 38 s).
Les générateurs sont des dispositifs qui produisent de l’électricité. Les générateurs convertissent l’énergie mécanique en énergie électrique. D’abord, une force générée par la vapeur d’eau ou le gaz fait tourner le rotor. Le rotor contient une bobine de fil qui tourne à l’intérieur d’un aimant fixe placé autour de lui, appelé stator. La rotation crée un champ magnétique qui pousse les électrons le long du fil. Un courant électrique est ainsi créé. Ce processus est appelé induction électromagnétique. Le fil métallique est constamment en mouvement à l’intérieur de l’aimant. Cela génère un flux constant d’électrons, produisant de l’électricité.
Le savais-tu?
Le type de courant généré de cette manière est appelé courant alternatif.
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Voici un schéma en couleur illustrant le fonctionnement d’un générateur. En haut de l’illustration se trouvent un grand cercle et un petit cercle, reliés par une ligne noire. Le grand cercle porte la mention « Connexion vers la turbine ». Les flèches indiquent que les deux cercles tournent dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Le petit cercle est fixé à l’extrémité d’une longue tige grise qui descend au centre de l’illustration. Elle est étiquetée « Rotor ». Autour du rotor se trouve une mince ligne orange en forme de carré avec une tige en bas. Elle est étiquetée « Bobine de fil ». La tige est fixée à un anneau orange correspondant. Une flèche indique qu’il bouge aussi dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Sur le côté gauche de la bobine se trouve un prisme rectangulaire rouge avec une lettre blanche N à l’avant. Il est étiqueté « Stator (Aimant) ». Cinq flèches bleu pâle pointent vers la droite, en direction de la bobine de fil. Sur le côté droit de la bobine de fil se trouve un prisme rectangulaire bleu avec une lettre S blanche à l’avant. Il est aussi étiqueté « Stator (Aimant) ». Des flèches bleu pâle pointent vers le côté gauche de cet aimant. Elles sont reliées par des lignes pointillées qui partent du côté droit de l’autre aimant. Au bas de l’illustration, une mince ligne rouge monte et atteint un petit bloc noir situé à gauche de l’anneau orange. Une mince ligne noire part d’un bloc identique de l’autre côté de l’anneau, et descend jusqu’au bas de l’illustration. Des flèches violettes pointent dans le sens des aiguilles d’une montre le long des deux lignes noires. Elles sont étiquetées « Direction du courant électrique ». Le bas de la ligne de droite porte la mention « Vers les lignes de transport d’électricité ».
Le savais-tu?
Les carburants produits à partir de la biomasse peuvent faire fonctionner des moteurs ou réchauffer des maisons.
Quelle quantité d’énergie la biomasse peut-elle produire?
Les installations alimentées à la biomasse peuvent générer de 2 à 1 000 mégawatts d’électricité. À la fin de 2014, le Canada comptait 70 centrales alimentées à la biomasse. Ensemble, ces centrales peuvent produire 2 043 mégawatts d’électricité. Les industries, comme les usines de pâtes et papiers, utilisent environ la moitié de cette électricité.
La centrale électrique Atikokan est la plus grande centrale électrique 100 % biomasse en Amérique du Nord. Elle est située dans le Nord-Ouest de l’Ontario. Cette centrale produisait autrefois de l’électricité en brûlant du charbon. À la suite des modifications apportées en 2014, elle brûle maintenant des granules de bois. Elle peut produire 205 mégawatts d’électricité par la combustion de granules de bois. Cette capacité de production est suffisante pour alimenter en électricité environ 70 000 maisons.
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Voici un graphique à barres superposées montrant la capacité de la biomasse de cinq provinces, de 2005 à 2014. L’axe X est étiqueté « Capacité de la biomasse en MW ». Il va de 0 en bas à 3000 en haut. L’axe des Y est marqué par tranches d’un an, de 2005 à 2015. Ci-dessous, une légende indique que la zone verte du graphique représente la Colombie-Britannique. Le jaune représente l’Alberta, le rouge l’Ontario, le bleu le Québec et le vert pâle le Nouveau-Brunswick. Le gris correspond au « Reste du Canada ». La Colombie-Britannique affiche les capacités les plus faibles sur le graphique, commençant à environ 800 MW en 2005 et augmentant très légèrement jusqu’en 2015. Les capacités de l’Alberta commencent à un peu plus de 1 000 MW et augmentent légèrement jusqu’en 2015. Celles de l’Ontario commencent à environ 1 250 MW en 2005. Elles n’augmentent pas beaucoup jusqu’à ce qu’elles connaissent une forte augmentation entre 2013 et 2014. En 2015, les capacités de l’Ontario étaient de près de 2 000 mégawatts. Celles du Québec, du Nouveau-Brunswick et du reste du Canada suivent une tendance similaire à celles de l’Ontario, avec une augmentation spectaculaire entre 2013 et 2014. Les capacités du Québec commencent à 1500 MW et atteignent 2100 MW. Celles du Nouveau-Brunswick commencent à environ 1750 MW et atteignent 2250 MW. Celles du reste du Canada commencent à 1800 MW et atteignent environ 2400 MW.
Les avantages de la production d’électricité à partir de la biomasse
Contrairement aux autres types de ressources énergétiques renouvelables, les centrales alimentées à la biomasse peuvent produire de l’énergie en tout temps. Elles ne dépendent pas du vent ou du soleil qui changent durant la journée. Ainsi, l’électricité issue de la biomasse est plus fiable.
Mais la biomasse diffère des autres types de sources d’énergie renouvelables. Contrairement au vent et au soleil, la biomasse est consommée lorsque l’électricité est produite. Pour que la biomasse soit renouvelable, les matières brûlées dans les centrales doivent être remplacées à mesure qu’on les brûle. Cela peut se faire par la production de nouvelles cultures ou la plantation d’arbres. Si cela se produisait, la combustion de biomasse n’entraînerait aucune hausse des niveaux de gaz à effet de serre. Dans le cas contraire, la combustion de biomasse engendrerait une augmentation des niveaux de gaz à effet de serre.
Un autre avantage de l’utilisation de la biomasse est qu’elle peut empêcher certains types de déchets de se retrouver dans les sites d’enfouissement.
Les désavantages de la production d’électricité à partir de la biomasse
Les gaz à effet de serre issus de la combustion de biomasse sont similaires à ceux produits par les combustibles fossiles. Ces gaz à effet de serre contribuent à la hausse des températures globales. La combustion de biomasse rejette aussi d’autres polluants dans l’air. Ces polluants incluent des matières particulaires, des oxydes d’azote, du soufre et du dioxyde. La pollution de l’air peut causer des problèmes de santé, notamment des maladies cardiorespiratoires et le cancer.
L’électricité produite à partir de la biomasse peut aussi avoir un impact sur l’environnement de plusieurs façons. Par exemple, l’abattage d’arbres peut entraîner la déforestation. La culture de plantes qui peuvent être utilisées comme biomasse peut avoir une incidence sur la qualité des sols et l’utilisation de l’eau. Cultiver ces plantes à la place d’autres plantes peut réduire la biodiversité.
Nous pourrions résoudre certains de ces problèmes grâce aux technologies. Par exemple, une utilisation plus prudente des terres, ainsi que l’usage de filtres et de sources plus propres de biomasse pourraient aider. D’autres sources de biomasse, comme le gaz méthane issu des déchets alimentaires, pourraient connaître un essor dans l’avenir. Grâce à ces technologies, la production d’électricité à partir de la biomasse pourrait être meilleure pour l’environnement.
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Références
Canada Energy Regulator. (2020 September 29). Canada’s Adoption of Renewable Power Sources- Energy Market Analysis, Biomass.
Cruichkshank, W.H., Robert, J.E., Silversides, C.R. (2014 September 9). Biomass Energy. The Canadian Encyclopedia
Clean Energy BC. (n.d.). Biomass Fact Sheet.
Natural Resources Canada. (2017 December 13). About Renewable Energy.
Turgeon, A., Morse, E. (2012 November 19). Biomass energy. National Geographic