L’énergie durable

L’énergie durable est une énergie consommée à des taux insignifiants par rapport à son approvisionnement et à des effets collatéraux gérables, en particulier des effets environnementaux. Une autre définition commune de l’énergie durable est un système énergétique qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à satisfaire leurs besoins énergétiques. Toutes les énergies renouvelables ne sont pas durables. Alors que les énergies renouvelables sont définies comme des sources d’énergie naturellement reconstituées à l’échelle humaine, les énergies durables (souvent appelées «propres») ne doivent pas compromettre le système dans lequel elles sont adoptées au point de ne plus pouvoir répondre aux besoins futurs. Le principe d’organisation de la durabilité est le développement durable, qui comprend les quatre domaines interdépendants: écologie, économie, politique et culture. La science de la durabilité est l’étude du développement durable et des sciences de l’environnement.

Les technologies favorisent l’énergie durable, y compris les sources d’énergie renouvelables, telles que l’hydroélectricité, l’énergie solaire, l’énergie éolienne, l’énergie houlomotrice, l’énergie géothermique, la bioénergie, l’énergie marémotrice et les technologies conçues pour améliorer l’efficacité énergétique. Les coûts ont considérablement diminué au fil des ans et continuent de diminuer. De plus en plus, les politiques gouvernementales efficaces appuient la confiance des investisseurs et ces marchés se développent. Des progrès considérables sont réalisés dans la transition énergétique des combustibles fossiles vers des systèmes écologiquement durables, à un point tel que de nombreuses études soutiennent une énergie 100% renouvelable.

Définitions
L’efficacité énergétique et les énergies renouvelables seraient les deux piliers de l’énergie durable. Dans le contexte plus large du développement durable, il y a trois piliers, l’écologie, l’économie et la société. Les moyens par lesquels l’énergie durable a été définie sont les suivants:

« Effectivement, fournir de l’énergie de manière à ce qu’elle réponde aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs. L’énergie durable a deux composantes clés: les énergies renouvelables et l’efficacité énergétique. » – Partenariat pour les énergies renouvelables et l’efficacité énergétique (britannique)

« Harmonie dynamique entre la disponibilité équitable de biens et de services énergivores pour tous et la préservation de la terre pour les générations futures. » Et « la solution consistera à trouver des sources d’énergie durables et des moyens plus efficaces de conversion et d’utilisation de l’énergie ». – Sustainable Energy de JW Tester, et autres, de MIT Press.

«Toute source d’énergie, efficacité et source de conservation où: Des ressources sont disponibles pour permettre une mise à l’échelle massive à long terme, de préférence 100 ans.» – Invest, une organisation à but non lucratif spécialisée dans les technologies vertes.

« Une énergie renouvelable dans la vie humaine et ne causant aucun dommage à long terme à l’environnement. » – Réseau de développement durable de la Jamaïque

Cela met l’énergie durable à part de la terminologie des énergies renouvelables telles que les énergies alternatives en mettant l’accent sur la capacité d’une source d’énergie à continuer à fournir de l’énergie. L’énergie durable peut entraîner une certaine pollution de l’environnement tant qu’elle n’est pas suffisante pour interdire un usage intensif de la source pendant une durée indéterminée. L’énergie durable est également distincte de l’énergie à faible teneur en carbone, qui n’est durable que dans le sens où elle n’augmente pas le CO2 dans l’atmosphère.

L’énergie verte est une énergie qui peut être extraite, générée et / ou consommée sans impact négatif significatif sur l’environnement. La planète a une capacité naturelle de récupération, ce qui signifie que la pollution qui ne dépasse pas cette capacité peut encore être qualifiée de verte.

L’énergie verte est un sous-ensemble de l’énergie renouvelable et représente les ressources en énergie renouvelable et les technologies qui procurent le plus grand avantage environnemental. L’Environmental Protection Agency des États-Unis définit l’énergie verte comme de l’électricité produite à partir de l’énergie solaire, éolienne, géothermique, du biogaz, de la biomasse et de petites sources hydroélectriques à faible impact. Les clients achètent souvent de l’énergie verte pour les impacts environnementaux évités et leurs avantages en termes de réduction des gaz à effet de serre.

Energie verte et énergie verte
L’énergie verte comprend des processus énergétiques naturels qui peuvent être exploités avec peu de pollution. L’énergie verte est l’électricité produite à partir de sources d’énergie renouvelables.

Digestion anaérobie, énergie géothermique, énergie éolienne, énergie hydroélectrique à petite échelle, énergie solaire, énergie de biomasse, énergie marémotrice, énergie houlomotrice et certaines formes d’énergie nucléaire (capables de « brûler » les déchets nucléaires par un processus appelé transmutation nucléaire , comme un réacteur à réaction intégrale, et appartiennent donc à la catégorie « énergie verte »). Certaines définitions peuvent également inclure le pouvoir issu de l’incinération des déchets.

Certaines personnes, dont le fondateur et premier membre de Greenpeace, Patrick Moore, George Monbiot, Bill Gates et James Lovelock ont ​​spécifiquement qualifié l’énergie nucléaire d’énergie verte. D’autres, dont Phil Radford de Greenpeace, ne sont pas d’accord, affirmant que les problèmes liés aux déchets radioactifs et au risque d’accidents nucléaires (tels que la catastrophe de Tchernobyl) posent un risque inacceptable pour l’environnement et pour l’humanité. Cependant, les nouvelles conceptions de réacteurs nucléaires peuvent utiliser ce que l’on considère maintenant comme des «déchets nucléaires» jusqu’à ce qu’elles ne soient plus (ou beaucoup moins) dangereuses et présentent des caractéristiques de conception qui réduisent considérablement la possibilité d’un accident nucléaire. Ces conceptions doivent encore être commercialisées. (Voir: réacteur à sel fondu)

Certains ont fait valoir que, bien que l’énergie verte soit un effort louable pour résoudre la consommation d’énergie croissante du monde, elle doit s’accompagner d’un changement culturel qui encourage la diminution de l’appétit énergétique mondial.

Dans plusieurs pays ayant des accords de transport en commun, les accords de vente au détail d’électricité permettent aux consommateurs d’acheter de l’électricité verte (électricité renouvelable) auprès de leur fournisseur d’électricité ou d’un fournisseur d’énergie verte.

Lorsque l’énergie est achetée sur le réseau électrique, l’énergie qui parvient au consommateur ne sera pas nécessairement générée par des sources d’énergie verte. L’entreprise de services publics locale, la compagnie d’électricité ou le pool énergétique public achète leur électricité auprès de producteurs d’électricité susceptibles de produire des sources d’énergie fossiles, nucléaires ou renouvelables. Dans de nombreux pays, l’énergie verte fournit actuellement une très petite quantité d’électricité, contribuant généralement pour moins de 2 à 5% à l’ensemble du pool. Dans certains États des États-Unis, les gouvernements locaux ont créé des groupes régionaux d’achat d’électricité utilisant l’agrégation de choix de la communauté et les obligations solaires pour atteindre une composition renouvelable de 51% ou plus, comme à San Francisco.

En participant à un programme d’énergie verte, un consommateur peut avoir un effet sur les sources d’énergie utilisées et peut éventuellement contribuer à promouvoir et à développer l’utilisation de l’énergie verte. Ils font également une déclaration aux décideurs politiques selon laquelle ils sont prêts à payer un prix plus élevé pour soutenir les énergies renouvelables. Les consommateurs d’énergie verte obligent les entreprises de services publics à augmenter la quantité d’énergie verte qu’ils achètent de la piscine (réduisant ainsi la quantité d’énergie non verte qu’ils achètent) ou financent directement l’énergie verte par l’intermédiaire d’un fournisseur d’énergie verte. Si les sources d’énergie verte disponibles sont insuffisantes, le service public doit en développer de nouvelles ou passer un contrat avec un fournisseur d’énergie tiers pour fournir de l’énergie verte, ce qui entraîne la construction de nouvelles sources d’énergie. Toutefois, le consommateur n’a aucun moyen de vérifier si l’électricité achetée est «verte» ou non.

Dans certains pays, tels que les Pays-Bas, les compagnies d’électricité garantissent l’achat d’une quantité d’énergie verte égale à celle utilisée par leurs clients en énergie verte. Le gouvernement néerlandais exempte l’énergie verte des taxes sur la pollution, ce qui signifie que l’énergie verte n’est guère plus chère que les autres.

Un concept plus récent visant à améliorer notre réseau électrique consiste à transmettre directement les micro-ondes des satellites en orbite terrestre ou de la lune, où et quand il y a une demande. L’énergie serait générée à partir de l’énergie solaire captée sur la surface lunaire. Dans ce système, les récepteurs seraient « de larges structures translucides en forme de tente qui recevraient des micro-ondes et les convertiraient en électricité ». La NASA a déclaré en 2000 que la technologie valait la peine d’être poursuivie, mais il est encore trop tôt pour dire si la technologie sera rentable.

Le Fonds mondial pour la nature et plusieurs organisations d’étiquetage de l’électricité verte ont créé la norme (désormais disparue) d’Eugene Green Energy au titre de laquelle les systèmes nationaux de certification de l’électricité verte pourraient être accrédités. Ressources.

Les tendances et les solutions innovantes en matière d’énergie verte ont été au centre des discussions lors de l’EXPO 2017 à Astana, au Kazakhstan. Spécialisée Expo 2017 a eu pour thème « Future Energy » et a réuni des représentants de 115 pays et de 22 organisations internationales.

Systèmes d’énergie verte locaux
Ceux qui ne sont pas satisfaits de l’approche de l’énergie verte par le biais d’un réseau de distribution tiers peuvent installer leur propre système d’énergie renouvelable local. Les systèmes électriques à énergie renouvelable allant de l’énergie solaire à l’énergie éolienne, voire à l’hydroélectricité locale, font partie des nombreux types de systèmes d’énergie renouvelable disponibles localement. En outre, pour ceux qui sont intéressés par le chauffage et le refroidissement de leur habitation à l’aide d’énergies renouvelables, les systèmes de pompe à chaleur géothermique qui captent la température constante de la terre, environ 7 à 15 degrés Celsius à quelques mètres de profondeur sur les approches conventionnelles du gaz naturel et de la chaleur à base de pétrole. En outre, dans des endroits géographiques où la croûte terrestre est particulièrement mince ou à proximité de volcans (comme en Islande), il est possible de générer encore plus d’électricité que ce qui serait possible sur d’autres sites, grâce à un gradient de température plus important. locales

L’avantage de cette approche aux États-Unis est que de nombreux États offrent des incitations pour compenser les coûts d’installation d’un système d’énergie renouvelable. En Californie, au Massachusetts et dans plusieurs autres États américains, une nouvelle approche de l’approvisionnement énergétique communautaire appelée Community Choice Aggregation a fourni aux communautés les moyens de solliciter un fournisseur d’électricité compétitif et d’utiliser les obligations municipales pour financer le développement des ressources énergétiques vertes locales. Les individus sont généralement assurés que l’électricité qu’ils utilisent est en réalité produite à partir d’une source d’énergie verte qu’ils contrôlent. Une fois le système payé, le propriétaire d’un système d’énergie renouvelable produira sa propre électricité renouvelable pour pratiquement aucun coût et pourra vendre l’excédent à la société de distribution locale avec un profit.

Utiliser de l’énergie verte
L’énergie renouvelable, après sa génération, doit être stockée dans un support destiné à être utilisé avec des appareils autonomes ainsi que des véhicules. En outre, pour fournir de l’électricité domestique dans des zones reculées (c’est-à-dire des zones qui ne sont pas connectées au réseau électrique), le stockage de l’énergie est nécessaire pour pouvoir utiliser des énergies renouvelables. Les systèmes de production et de consommation d’énergie utilisés dans ce dernier cas sont généralement des systèmes d’alimentation autonomes.

Énergie verte et étiquetage par région

Union européenne
La directive 2004/8 / CE du Parlement européen et du Conseil du 11 février 2004 sur la promotion de la cogénération fondée sur une demande de chaleur utile sur le marché intérieur de l’énergie comprend l’article 5 (Garantie d’origine de l’électricité issue de la cogénération à haut rendement) .

Les ONG environnementales européennes ont lancé un écolabel pour l’énergie verte. L’écolabel s’appelle EKOenergy. Il établit des critères pour la durabilité, l’additionnalité, l’information des consommateurs et le suivi. Seule une partie de l’électricité produite à partir d’énergies renouvelables remplit les critères d’EKOénergie.

Un système de certification des approvisionnements en énergie verte a été lancé au Royaume-Uni en février 2010. Il met en œuvre des directives du régulateur énergétique d’Ofgem et définit des exigences en matière de transparence, d’appariement des ventes d’énergie renouvelable et d’additionnalité.

États Unis
Le Département américain de l’énergie (DOE), l’Agence de protection de l’environnement (EPA) et le Centre for Resource Solutions (CRS) reconnaissent l’achat volontaire d’électricité à partir de sources d’énergie renouvelables (également appelées électricité renouvelable ou électricité verte).

Le moyen le plus populaire d’acheter de l’énergie renouvelable, tel que révélé par les données NREL, consiste à acheter des certificats d’énergie renouvelable (REC). Selon une enquête du Natural Marketing Institute (NMI), 55% des consommateurs américains souhaitent que les entreprises utilisent davantage les énergies renouvelables.

Le DOE a sélectionné six entreprises pour ses 2007 Green Power Supplier Awards, dont Constellation NewEnergy; 3Degrees; Sterling Planet; SunEdison Pacific Power et Rocky Mountain Power; et Silicon Valley Power. L’énergie verte combinée fournie par ces six gagnants équivaut à plus de 5 milliards de kilowattheures par an, ce qui est suffisant pour alimenter près de 465 000 foyers américains moyens. En 2014, Arcadia Power a mis des RECS à la disposition des foyers et des entreprises dans les 50 États, permettant aux consommateurs d’utiliser «l’énergie verte à 100%» telle que définie par le partenariat Green Power de l’EPA.

Green Power Partnership (EPA) de l’Agence américaine de protection de l’environnement (USEPA) est un programme volontaire qui soutient l’approvisionnement organisationnel en électricité renouvelable en offrant des conseils d’experts, un soutien technique, des outils et des ressources. Cela peut aider les organisations à réduire les coûts de transaction liés à l’achat d’énergie renouvelable, à réduire leur empreinte carbone et à communiquer leur leadership aux principales parties prenantes.

Dans tout le pays, plus de la moitié des consommateurs d’électricité américains ont désormais la possibilité d’acheter un type de produit à énergie verte auprès d’un fournisseur d’électricité au détail. Environ le quart des services publics du pays offrent des programmes d’énergie verte à leurs clients et les ventes au détail volontaires d’énergie renouvelable aux États-Unis ont totalisé plus de 12 milliards de kilowattheures en 2006, soit une augmentation de 40% par rapport à l’année précédente.

Aux États-Unis, l’un des principaux problèmes liés à l’achat d’énergie verte à travers le réseau électrique est l’infrastructure centralisée actuelle qui alimente l’électricité du consommateur. Cette infrastructure a entraîné des pannes de courant et des pannes de courant de plus en plus fréquentes, des émissions de CO2 élevées, des coûts énergétiques plus élevés et des problèmes de qualité de l’énergie. Un montant supplémentaire de 450 milliards de dollars sera investi pour développer ce système naissant au cours des 20 prochaines années afin de répondre à la demande croissante. De plus, ce système centralisé est actuellement surchargé par l’intégration des énergies renouvelables telles que les énergies éolienne, solaire et géothermique. Les ressources renouvelables, en raison de l’espace dont elles ont besoin, sont souvent situées dans des zones reculées où la demande en énergie est moindre. L’infrastructure actuelle rendrait le transport de cette énergie vers des zones à forte demande, telles que les centres urbains, très inefficace et, dans certains cas, impossible. En outre, malgré la quantité d’énergie renouvelable produite ou la viabilité économique de ces technologies, seuls 20% environ pourront être intégrés au réseau. Pour avoir un profil énergétique plus durable, les États-Unis doivent s’orienter vers la mise en œuvre de modifications du réseau électrique qui permettront de réaliser une économie mixte.

Plusieurs initiatives sont proposées pour atténuer les problèmes de distribution. Avant toute chose, le moyen le plus efficace de réduire les émissions de CO2 des États-Unis et de ralentir le réchauffement de la planète passe par les efforts de conservation. Les opposants au réseau électrique américain actuel ont également préconisé la décentralisation du réseau. Ce système augmenterait l’efficacité en réduisant la quantité d’énergie perdue lors de la transmission. Ce serait également économiquement viable car cela réduirait le nombre de lignes électriques à construire à l’avenir pour répondre à la demande. La fusion de la chaleur et de la puissance dans ce système créerait des avantages supplémentaires et contribuerait à augmenter son efficacité de 80 à 90%. Il s’agit d’une augmentation significative par rapport aux centrales à combustibles fossiles actuelles, dont le rendement n’est que de 34%.

Des sociétés telles que Lieef (www.Lieef.com) ont commencé à publier des statistiques ESG pour le compte de sociétés et de fonds d’investissement afin d’accroître la transparence de l’espace, qui n’a pas encore trouvé d’outil de mesure unifié. .

Recherche sur l’énergie durable
De nombreuses organisations des secteurs universitaire, fédéral et commercial mènent des recherches avancées à grande échelle dans le domaine de l’énergie durable. Cette recherche couvre plusieurs domaines d’intérêt dans le spectre de l’énergie durable. La plupart des recherches visent à améliorer l’efficacité et à accroître les rendements énergétiques globaux. Plusieurs organismes de recherche financés par le gouvernement fédéral se sont concentrés sur l’énergie durable au cours des dernières années. Les deux laboratoires les plus importants sont les laboratoires nationaux Sandia et le laboratoire national des énergies renouvelables (NREL), tous deux financés par le département de l’énergie des États-Unis et soutenus par diverses entreprises partenaires. Sandia dispose d’un budget total de 2,4 milliards de dollars, tandis que NREL dispose d’un budget de 375 millions de dollars.

La production scientifique vers des systèmes énergétiques durables augmente de manière exponentielle, passant d’environ 500 articles de journaux anglais uniquement sur les énergies renouvelables en 1992 à près de 9 000 articles en 2011.

La biomasse
La biomasse est un matériel biologique dérivé d’organismes vivants ou récemment vivants. Il fait le plus souvent référence à des plantes ou à des matériaux dérivés de plantes, appelés spécifiquement biomasse lignocellulosique. En tant que source d’énergie, la biomasse peut être utilisée directement via la combustion pour produire de la chaleur ou indirectement après avoir été convertie en diverses formes de biocarburant. La conversion de la biomasse en biocarburant peut être réalisée par différentes méthodes classées en grandes catégories: méthodes thermiques, chimiques et biochimiques. Le bois reste la plus grande source d’énergie de biomasse aujourd’hui; les exemples incluent les résidus forestiers – tels que les arbres morts, les branches et les souches d’arbres -, les coupures de jardin, les copeaux de bois et même les déchets solides municipaux. Dans le second sens, la biomasse comprend des matières végétales ou animales qui peuvent être transformées en fibres ou autres produits chimiques industriels, y compris des biocarburants. La biomasse industrielle peut être cultivée à partir de nombreux types de plantes: miscanthus, panic raide, chanvre, maïs, peuplier, saule, sorgho, canne à sucre, bambou et diverses espèces d’arbres, allant de l’eucalyptus au palmier à huile.

La biomasse, le biogaz et les biocarburants sont brûlés pour produire de la chaleur et de l’énergie, ce qui nuit à l’environnement. Des polluants tels que des oxydes sulfureux (SOx), des oxydes nitreux (NOx) et des particules (PM) sont produits par cette combustion; l’Organisation mondiale de la santé estime que 7 millions de décès prématurés sont causés chaque année par la pollution atmosphérique. La combustion de la biomasse est un contributeur majeur.

Biocarburants à l’éthanol
En tant que principale source de biocarburant en Amérique du Nord, de nombreuses organisations mènent des recherches dans le domaine de la production d’éthanol. Au niveau fédéral, l’USDA mène de nombreuses recherches sur la production d’éthanol aux États-Unis. Une grande partie de cette recherche vise les effets de la production d’éthanol sur les marchés alimentaires nationaux. Le Laboratoire national des énergies renouvelables a mené divers projets de recherche sur l’éthanol, principalement dans le domaine de l’éthanol cellulosique. L’éthanol cellulosique présente de nombreux avantages par rapport à l’éthanol à base de maïs traditionnel. Il ne supprime pas ou n’entre pas directement en conflit avec l’approvisionnement alimentaire, car il est produit à partir de bois, d’herbes ou de parties non comestibles de plantes. De plus, certaines études ont montré que l’éthanol cellulosique était plus rentable et économiquement durable que l’éthanol à base de maïs. Même si nous utilisions toute la récolte de maïs que nous avons aux États-Unis et que nous la convertissions en éthanol, elle ne produirait que suffisamment de carburant pour desservir 13% de la consommation totale d’essence aux États-Unis. également membre du Joint BioEnergy Institute (JBEI), un institut de recherche fondé par le Département de l’énergie des États-Unis dans le but de développer des biocarburants cellulosiques.

Autres biocarburants
De 1978 à 1996, le Laboratoire national des énergies renouvelables a expérimenté la production de carburant à base d’algues dans le cadre du « Programme sur les espèces aquatiques ». Un article auto-publié de Michael Briggs, du Groupe des biocarburants de l’Université du New Hampshire, propose des estimations du remplacement réaliste de tous les carburants par des biocarburants en utilisant des algues dont la teneur en huile naturelle est supérieure à 50%. cultivé sur des étangs d’algues dans des usines de traitement des eaux usées. Ces algues riches en huile peuvent ensuite être extraites du système et transformées en biocarburants, le reste séché étant ensuite retraité pour créer de l’éthanol. La production d’algues pour récolter l’huile pour les biocarburants n’a pas encore été entreprise à une échelle commerciale, mais des études de faisabilité ont été menées pour arriver à l’estimation de rendement ci-dessus. Au cours du processus de production de biocarburant, les algues consomment le dioxyde de carbone présent dans l’air et le transforment en oxygène par la photosynthèse. En plus du rendement élevé prévu, l’algaculture, contrairement aux biocarburants basés sur les cultures vivrières, n’entraîne pas de diminution de la production alimentaire, car elle ne nécessite ni terres agricoles ni eau douce. De nombreuses entreprises poursuivent des bio-réacteurs à base d’algues à diverses fins, y compris la production à grande échelle de biocarburants à des fins commerciales.

Plusieurs groupes dans divers secteurs mènent des recherches sur Jatropha curcas, un arbre arbustif toxique qui produit des graines considérées par beaucoup comme une source viable d’huile de charge de biocarburants. Une grande partie de cette recherche se concentre sur l’amélioration de la production totale d’huile de Jatropha par acre grâce aux progrès de la génétique, de la science des sols et des pratiques horticoles. SG Biofuels, un développeur de Jatropha basé à San Diego, a utilisé la sélection moléculaire et la biotechnologie pour produire des semences hybrides d’élite de Jatropha qui montrent des améliorations de rendement significatives par rapport aux variétés de première génération. Le Centre for Sustainable Energy Farming (CfSEF) est un organisme de recherche à but non lucratif basé à Los Angeles qui se consacre à la recherche sur le jatropha dans les domaines de la phytologie, de l’agronomie et de l’horticulture. L’exploration réussie de ces disciplines devrait accroître les rendements de la production agricole de Jatropha de 200 à 300% au cours des dix prochaines années.

Thorium
Il y a potentiellement deux sources d’énergie nucléaire. La fission est utilisée dans toutes les centrales nucléaires actuelles. La fusion est la réaction qui existe dans les étoiles, y compris le soleil, et reste impraticable pour une utilisation sur Terre, car les réacteurs à fusion ne sont pas encore disponibles. Cependant, le nucléaire est controversé politiquement et scientifiquement en raison des préoccupations relatives à l’élimination des déchets radioactifs, à la sécurité, aux risques d’accident grave et aux problèmes techniques et économiques liés au démantèlement des anciennes centrales électriques.

Le thorium est un matériau fissile utilisé dans l’énergie nucléaire à base de thorium. Le cycle du thorium présente plusieurs avantages potentiels par rapport au cycle du combustible uranifère, notamment une plus grande abondance, des propriétés physiques et nucléaires supérieures, une meilleure résistance à la prolifération des armes nucléaires et une production réduite de plutonium et d’actinides. Par conséquent, il est parfois appelé durable.

Solaire
Le principal obstacle qui empêche la mise en œuvre à grande échelle de la production d’énergie solaire est l’inefficacité de la technologie solaire actuelle. Actuellement, les panneaux photovoltaïques (PV) ont la capacité de convertir environ 24% de la lumière solaire qui les frappe en électricité. À ce rythme, l’énergie solaire présente encore de nombreux défis pour une mise en œuvre généralisée, mais des progrès constants ont été réalisés en matière de réduction des coûts de fabrication et d’augmentation de l’efficacité photovoltaïque. Les laboratoires nationaux Sandia et le laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) ont tous deux financé des programmes de recherche solaire. Le programme solaire NREL dispose d’un budget d’environ 75 millions de dollars et développe des projets de recherche dans les domaines de la technologie photovoltaïque (PV), de l’énergie solaire thermique et du rayonnement solaire. Le budget de la division solaire de Sandia est inconnu, mais il représente un pourcentage important du budget de 2,4 milliards de dollars du laboratoire. Plusieurs programmes universitaires ont porté sur la recherche solaire ces dernières années. Le Centre de recherche sur l’énergie solaire (SERC) de l’Université de Caroline du Nord (UNC) a pour seul objectif de développer une technologie solaire rentable. En 2008, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont mis au point une méthode pour stocker l’énergie solaire en l’utilisant pour produire de l’hydrogène à partir de l’eau. Une telle recherche vise à surmonter l’obstacle que le développement solaire rencontre face au stockage de l’énergie pendant les heures nocturnes lorsque le soleil ne brille pas. En février 2012, la société de développement solaire Semprius Inc., basée en Caroline du Nord et soutenue par la société allemande Siemens, a annoncé avoir développé le panneau solaire le plus efficace au monde. La société affirme que le prototype convertit 33,9% de la lumière solaire qui l’atteint en électricité, soit plus du double du taux de conversion haut de gamme précédent. De nombreux projets de photosynthèse artificielle ou de combustibles solaires sont également en cours dans de nombreux pays développés.

Énergie solaire spatiale
Les satellites à énergie solaire basés dans l’espace cherchent à surmonter les problèmes de stockage et à fournir une puissance à l’échelle de la civilisation qui soit propre, constante et globale. Le Japon et la Chine ont des programmes nationaux actifs visant l’énergie solaire à l’échelle commerciale (SBSP), et les deux pays espèrent orbiter des démonstrations dans les années 2030. L’Académie chinoise de technologie spatiale (CAST) a remporté le concours international de design SunSat 2015 avec cette vidéo de leur conception de joint multi-rotatif. Les défenseurs de la SBSP affirment que l’énergie solaire basée sur l’espace serait propre, constante et mondiale et pourrait évoluer pour répondre à toutes les demandes énergétiques de la planète. Une récente proposition sectorielle multi-agences (faisant écho à la recommandation du Pentagone de 2008) a remporté le Défi Innovation SEC3F / SECSTATE / USAID Directeur D3 (Diplomatie, Développement, Défense) avec la vidéo pitch and vision suivante. Northrop Grumman finance CALTECH avec 17,5 millions de dollars pour un design ultra léger. Keith Henson a récemment publié une vidéo d’une approche « bootstrapping ».

Vent
La recherche sur l’énergie éolienne remonte à plusieurs décennies, jusqu’aux années 1970, lorsque la NASA a mis au point un modèle analytique pour prédire la production d’énergie des éoliennes lors de vents violents. Aujourd’hui, les laboratoires nationaux Sandia et le laboratoire national des énergies renouvelables ont tous deux des programmes dédiés à la recherche éolienne. Le laboratoire de Sandia se concentre sur l’avancement des matériaux, l’aérodynamique et les capteurs. Les projets éoliens de NREL sont axés sur l’amélioration de la production d’énergie des centrales éoliennes, la réduction des coûts en capital et la rentabilité globale de l’énergie éolienne. Le laboratoire de terrain pour l’énergie éolienne optimisée (FLOWE) de Caltech a été créé pour rechercher des approches renouvelables dans les pratiques de production d’énergie éolienne susceptibles de réduire le coût, la taille et l’impact environnemental de la production d’énergie éolienne. Le président de Sky WindPower Corporation pense que les éoliennes seront en mesure de produire de l’électricité à un cent / kWh en moyenne, ce qui, comparé à l’électricité produite à partir du charbon, représente une fraction du coût.

Un parc éolien est un groupe d’éoliennes au même endroit utilisé pour produire de l’électricité. Un grand parc éolien peut comprendre plusieurs centaines de turbines éoliennes et couvrir une zone étendue de plusieurs centaines de kilomètres carrés, mais le terrain entre les turbines peut être utilisé à des fins agricoles ou autres. Un parc éolien peut également être situé au large des côtes.

Bon nombre des plus grands parcs éoliens terrestres opérationnels sont situés aux États-Unis et en Chine. Le parc éolien de Gansu en Chine a plus de 5 000 MW installés avec un objectif de 20 000 MW d’ici 2020. La Chine a plusieurs autres «bases d’énergie éolienne» de taille similaire. Alta Wind Energy Center, en Californie, est le plus grand parc éolien terrestre à l’extérieur de la Chine, d’une puissance de 1020 MW. L’Europe occupe la première place dans l’utilisation de l’énergie éolienne avec près de 66 GW, soit environ 66% du total mondial, le Danemark étant en tête selon la capacité installée par habitant des pays. En février 2012, le parc éolien de Walney au Royaume-Uni était le plus grand parc éolien offshore au monde avec 367 MW, suivi par Thanet Wind Farm (300 MW), également au Royaume-Uni.

Il existe de nombreux grands parcs éoliens en construction, parmi lesquels BARD Offshore 1 (400 MW), Clyde Wind Farm (350 MW), le parc éolien Greater Gabbard (500 MW), Lincs Wind Farm (270 MW) et London Array (1000 MW). , Projet éolien de la rivière Lower Snake (343 MW), parc éolien de Macarthur (420 MW), parc éolien de Shepherds Flat (845 MW) et Sheringham Shoal (317 MW).

L’énergie éolienne a connu une expansion rapide, sa part dans la consommation mondiale d’électricité à la fin de 2014 était de 3,1%.

Géothermique
L’énergie géothermique est produite en exploitant l’énergie thermique créée et stockée dans la terre. Il provient de la désintégration radioactive d’un isotope de potassium et d’autres éléments présents dans la croûte terrestre. L’énergie géothermique peut être obtenue par forage dans le sol, très similaire à l’exploration pétrolière, puis transportée par un fluide caloporteur (eau, saumure ou vapeur). Les systèmes géothermiques principalement dominés par l’eau ont le potentiel d’apporter de plus grands avantages au système et de générer plus de puissance. Dans ces systèmes dominés par les liquides, il existe des problèmes possibles d’affaissement et de contamination des ressources en eaux souterraines. Par conséquent, la protection des ressources en eaux souterraines est nécessaire dans ces systèmes. Cela signifie qu’une production et une ingénierie minutieuses des réservoirs sont nécessaires dans les systèmes de réservoirs géothermiques à dominante liquide. L’énergie géothermique est considérée comme durable parce que l’énergie thermique est constamment renouvelée. Cependant, la science de la production d’énergie géothermique est encore jeune et développe la viabilité économique. Plusieurs entités, telles que le Laboratoire national des énergies renouvelables et les Laboratoires nationaux Sandia, mènent des recherches dans le but d’établir une science éprouvée en matière d’énergie géothermique. Le Centre international de recherche en géothermie (IGC), une organisation allemande de recherche en géosciences, se concentre principalement sur la recherche en matière de développement de l’énergie géothermique.

Hydrogène
Plus d’un milliard de dollars de fonds fédéraux ont été consacrés à la recherche et au développement de l’hydrogène et d’un moyen de stockage de l’énergie aux États-Unis. Le laboratoire national des énergies renouvelables et les laboratoires nationaux Sandia ont tous deux des départements dédiés à la recherche sur l’hydrogène. L’hydrogène est utile pour le stockage de l’énergie et pour les avions et les navires, mais n’est pas pratique pour une utilisation automobile, car il n’est pas très efficace comparé à l’utilisation d’une batterie. véhicule électrique à batterie.