L’énergie solaire est utilisée essentiellement pour deux usages : la production d’électricité (énergie solaire photovoltaïque ou énergie solaire thermodynamique) ou la production de chaleur (énergie solaire thermique).  L’électricité produite peut être utilisée sur place ou réinjectée dans le réseau public de distribution électrique. L’énergie solaire thermique produit de la chaleur qui peut être utilisée pour le chauffage domestique ou la production d’eau chaude sanitaire. 

Une ressource clé sur l’énergie photovoltaïque : https://www.photovoltaique.info/fr/

Une éolienne est un dispositif qui permet de convertir l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Cette énergie est ensuite transformée dans la plupart des cas en électricité. Fixées en haut du mât, les pales mises en rotation par le vent autour du moyeu entraînent un générateur qui produit l’électricité.  Cette filière est composée de l’éolien terrestre et de l’éolien marin posé ou flottant.

Une installation hydroélectrique transforme l’énergie gravitaire des lacs, des cours d’eau et des marées en électricité. Ce type d’installation est généralement composée d’un ouvrage de retenue (barrage) permettant, le cas échéant, de stocker l’eau, et de l’orienter vers une usine de production au sein de laquelle l’eau met en mouvement une turbine. Comme dans d’autres moyens de production d’électricité, la turbine est associée à un alternateur qui transforme l’énergie cinétique de la rotation en énergie électrique, injectée dans le réseau électrique.  La puissance électrique est proportionnelle à la hauteur de chute et au débit turbine.  La filière hydraulique ou hydroélectricité est composée de deux grandes familles : le grand et le petit hydraulique et les énergies marines. 

Biomasse solide 

La matière organique constituant la biomasse peut être transformée en produits énergétiques ou brûlée afin de produire du mouvement, de la chaleur et, éventuellement, de l’électricité dans des installations de cogénération. La filière biomasse est composée de plusieurs filières qui reflètent d’importantes disparités. On compte trois sous-filières, segmentées selon la taille et la production d’énergie résultante : 

• Le chauffage individuel au bois

• Les chaufferies biomasse

• La cogénération biomasse qui produit simultanément de l'électricité et de la chaleur

 Méthanisation 

La méthanisation est un processus naturel de dégradation biologique de la matière organique dans un milieu sans oxygène, due à l’action de multiples micro-organismes (bactéries).  Elle permet de produire un digestat, utilisable comme amendement organique et de l’énergie, le biogaz. Le biogaz peut être utilisé directement dans un moteur de cogénération pour produire de l’électricité et de la chaleur.  Il peut également être épuré pour produire du biométhane qui sera ensuite injecté dans les réseaux de distribution ou de transport de gaz.  La filière biogaz se décline en plusieurs sous-filières, segmentées selon l’origine et le traitement des sous-produits : agricole, territoriale, STEP, industrie agro-alimentaire, déchets des collectivités ou encore ISDND (Installation de stockage de déchets non dangereux). 

Actuellement, la valorisation du biogaz est principalement orientée vers sa transformation en biométhane, suivie de son injection dans le réseau de gaz naturel. Les dispositifs de soutien financier destinés à la production d’énergie électrique et de chaleur par la cogénération à partir de biogaz ne sont plus ouverts aux nouvelles installations.

Autres gaz renouvelables

La production de gaz renouvelable repose sur plusieurs technologies innovantes de conversion de la biomasse et des résidus carbonés.

• La pyrogazéification permet de valoriser des biomasses et déchets résiduels variés (sous-produits agricoles secs, boues séchées, résidus de la filière bois non valorisés par ailleurs, refus de tri préparés - CSR, etc.) pour produire de la chaleur et/ou de l’électricité ou un gaz de synthèse injectable dans les réseaux de gaz existants. Cette technique s'appuie sur les procédés de pyrolyse et de gazéification

• La méthanation est un procédé chimique qui convertit le dioxyde de carbone (CO₂) et l'hydrogène (H₂) en méthane (CH₄) à travers une réaction chimique. Cette technique permet notamment de valoriser le CO₂

• La gazéification hydrothermale, quant à elle, traite des matières organiques humides sous haute pression et température afin de produire un gaz renouvelable sans étape de séchage préalable. Ces procédés contribuent à diversifier les voies de production de gaz bas-carbone et à valoriser des ressources variées.

• Le Power to gas consiste à convertir de l'électricité (power) en gaz (gas). Plus précisément il s'agit d'utiliser de l'électricité décarbonée (nucléaire et renouvelable) pour produire, par électrolyse de l'eau, de l'hydrogène qui lui-même peut être converti en méthane de synthèse.

La géothermie désigne le processus permettant de capter en profondeur la chaleur terrestre, et l’exploiter via un système de canalisations, en surface sous forme d’électricité ou de chaleur. Il en existe plusieurs types : 

• Géothermie très basse température ou de minime importance (horizontale, sur sonde ou sur nappe) utilisable par pompe à chaleur pour le chauffage de maisons individuelles, petits collectifs, piscines ;

• Géothermie basse température (ou moyenne énergie), l’eau est utilisable directement en chauffage urbain ; 

• Géothermie profonde avec production de vapeur pour produire de l’électricité. 

Les biocarburants et biocombustibles couvrent l’ensemble des carburants et des combustibles liquides, solides ou gazeux produits à partir de la biomasse et destines a une valorisation énergétique dans les transports et le chauffage. Les biocarburants sont utilisés sous forme d’additifs ou compléments aux carburants fossiles. On distingue trois générations de biocarburants selon l’origine de la biomasse utilisée et les procédés de transformation associes :

• Première génération : produits à partir de matière première qui peuvent être utilisés dans une chaine alimentaire animale ou humaine (bioéthanol, bio diesel)

• Seconde génération : produis à partir de matière cellulosique (bois, feuilles, tiges de plantes, déchets)

• Troisième génération : utilisation de microorganismes telles que les micro-algues