Technologie énergétique durable

L’énergie durable est un approvisionnement énergétique capable de répondre à la demande actuelle sans mettre en péril l’approvisionnement énergétique des générations futures et sans nuire à l’environnement. Il couvre la production, la distribution et l’utilisation de l’énergie. Dans la production d’énergie, elle s’appuie sur les énergies renouvelables et, entre autres, sur l’efficacité énergétique. La transition d’un approvisionnement en énergie fossile à une énergie durable s’appelle la transition énergétique.

Définitions
De nombreuses définitions ont été données à la notion d’énergie durable, parmi lesquelles:

“Concrètement, la part d’énergie capable de répondre aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre à leurs propres besoins. […] L’énergie durable a deux composantes clés: les énergies renouvelables et l’efficacité énergétique. Partenariat pour l’efficacité énergétique.

“Une harmonie dynamique entre, d’une part, la disponibilité équitable de biens et de services énergivores et, d’autre part, la préservation de la Terre pour les générations futures.” sources d’énergie durables et moyens plus efficaces de convertir et d’utiliser l’énergie. – L’énergie durable par JW Tester et al., Publiée par MIT Press.

“Toute source de production et de conservation d’énergie pour laquelle les ressources sont disponibles à une échelle suffisante pour extraire une partie importante de l’énergie consommée à long terme, de préférence cent ans. – Invest, une organisation à but non lucratif qui promeut le vert les technologies.

“La quantité d’énergie qui peut être régénérée naturellement au cours de la vie humaine et dont l’extraction ne présente aucun danger à long terme pour l’environnement. – Réseau de développement durable de la Jamaïque.

Ces définitions montrent que le concept d’énergie durable diffère significativement des autres concepts liés aux énergies renouvelables, tels que les énergies alternatives ou les énergies vertes: le fait qu’une source d’énergie soit durable ou non dépend de sa capacité à fournir de l’énergie. l’énergie pendant longtemps. L’énergie durable peut générer un certain niveau de pollution dans l’environnement, à condition qu’il soit suffisamment faible pour ne pas entraver l’utilisation massive de la source d’énergie pendant une période indéterminée. Le concept d’énergie durable diffère également de celui d’une «économie à faible émission de carbone», qui n’est durable que dans un sens beaucoup plus limité (celui de ne pas ajouter de CO2 d’origine fossile dans l’atmosphère).

Un problème complexe
Comme nous l’avons vu dans l’introduction, il n’est pas facile de classer une énergie donnée dans les énergies durables ou non. Nous devons adopter la vision la plus complète possible, en tenant compte de l’ensemble du cycle de production et de consommation d’énergie. Il ne suffit pas de ne considérer que l’énergie primaire. Il est nécessaire de considérer tous les matériaux utilisés pour la fabrication des unités de production (en particulier de l’électricité …) et pour leur fonctionnement, par rapport à la durée de vie de ceux-ci.

Par exemple, les énergies renouvelables (solaire, éolien…) nécessitent de grandes quantités de métaux. De plus, le caractère intermittent de la production d’énergie solaire ou éolienne nécessite le développement de techniques de stockage de l’électricité. Cependant, les techniques de stockage les plus efficaces sont basées sur l’utilisation du lithium, dont les réserves sont limitées.

Les défenseurs de l’énergie nucléaire soulignent que les émissions de gaz à effet de serre presque nulles le justifient. Cependant, les ressources en uranium pour le combustible nucléaire des réacteurs à eau sous pression et le zirconium pour la fabrication des gaines entourant le combustible pour ces réacteurs sont limitées. Sans parler de l’empreinte écologique de la construction de centrales nucléaires et du traitement des déchets, ni parler des risques d’accident nucléaire ou de prolifération nucléaire.

Technologies des énergies renouvelables
Les technologies des énergies renouvelables contribuent de manière essentielle à l’énergie durable car elles contribuent généralement à la sécurité énergétique mondiale, à la réduction de la dépendance à l’égard des ressources en combustibles fossiles et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. L’Agence internationale de l’énergie déclare que:

Conceptuellement, on peut définir trois générations de technologies renouvelables, qui remontent à plus de 100 ans.

Les technologies de première génération ont émergé de la révolution industrielle à la fin du 19ème siècle et comprennent l’hydroélectricité, la combustion de la biomasse et la géothermie et la chaleur. Certaines de ces technologies sont encore largement utilisées.

Les technologies de deuxième génération comprennent le chauffage et le refroidissement solaires, l’énergie éolienne, les formes modernes de bioénergie et le solaire photovoltaïque. Celles-ci font désormais leur entrée sur les marchés à la suite d’investissements dans la recherche, le développement et la démonstration (RD & D) depuis les années 1980. L’investissement initial a été motivé par les problèmes de sécurité énergétique liés aux crises pétrolières (1973 et 1979) des années 70, mais l’attrait continu de ces énergies renouvelables est dû, au moins en partie, aux avantages environnementaux. Beaucoup de technologies reflètent des progrès significatifs dans les matériaux.

Les technologies de troisième génération sont encore en développement et comprennent la gazéification avancée de la biomasse, les technologies de bioraffinage, la concentration de l’énergie solaire thermique, la géothermie des roches chaudes et sèches et l’énergie des océans. Les progrès de la nanotechnologie peuvent également jouer un rôle majeur.

– Agence internationale de l’énergie, RENEWABLES IN GLOBAL ENERGY SUPPLY, fiche d’information de l’AIE

Les technologies de première et de deuxième génération sont entrées sur les marchés et les technologies de troisième génération dépendent largement d’engagements de recherche et de développement à long terme, dans lesquels le secteur public a un rôle à jouer.

Divers travaux d’analyse coûts-avantages menés par un éventail disparate de spécialistes et d’organismes ont été menés pour déterminer les voies les plus rapides et les moins coûteuses pour décarboner l’approvisionnement énergétique du monde. Le sujet étant très controversé, en particulier sur le rôle de l’énergie nucléaire.

Technologies de première génération
Les technologies de première génération sont les plus compétitives dans les endroits où les ressources sont abondantes. Leur utilisation future dépend de l’exploration du potentiel de ressources disponibles, en particulier dans les pays en développement, et de la résolution des problèmes liés à l’environnement et à l’acceptation sociale.

– Agence internationale de l’énergie, RENEWABLES IN GLOBAL ENERGY SUPPLY, fiche d’information de l’AIE
Parmi les sources d’énergie renouvelable, les centrales hydroélectriques présentent l’avantage d’avoir une longue durée de vie: de nombreuses usines existantes sont exploitées depuis plus de 100 ans. De plus, les centrales hydroélectriques sont propres et ont peu d’émissions. Les critiques adressées aux centrales hydroélectriques à grande échelle comprennent: la dislocation des personnes vivant dans les zones où les réservoirs sont prévus et le rejet de quantités importantes de dioxyde de carbone pendant la construction et l’inondation du réservoir.

Cependant, il a été constaté que les fortes émissions ne sont associées qu’à des réservoirs peu profonds dans des lieux chauds (tropicaux), et les innovations récentes dans la technologie des turbines hydroélectriques permettent un développement efficace de projets hydroélectriques au fil de l’eau à faible impact. D’une manière générale, les centrales hydroélectriques produisent des émissions de cycle de vie beaucoup plus faibles que les autres types de production. L’énergie hydroélectrique, qui a connu un développement important au cours de la croissance de l’électrification aux XIXe et XXe siècles, connaît un regain de développement au XXIe siècle. Les zones de plus forte croissance hydroélectrique sont les économies en plein essor de l’Asie. La Chine est le leader du développement; cependant, d’autres pays asiatiques installent l’hydroélectricité à un rythme rapide. Cette croissance est due à une augmentation considérable des coûts énergétiques – en particulier pour l’énergie importée – et aux désirs généralisés de produire davantage, de produire de manière propre, renouvelable et économique au pays.

Les centrales géothermiques peuvent fonctionner 24 heures par jour, fournissant une capacité de charge de base, et la capacité potentielle mondiale de production d’énergie géothermique est estimée à 85 GW au cours des 30 prochaines années. Cependant, l’énergie géothermique n’est accessible que dans certaines régions du monde, notamment aux États-Unis, en Amérique centrale, en Afrique de l’Est, en Islande, en Indonésie et aux Philippines. Les coûts de l’énergie géothermique ont considérablement diminué par rapport aux systèmes construits dans les années 1970. La production de chaleur géothermique peut être compétitive dans de nombreux pays produisant de l’énergie géothermique ou dans d’autres régions où la température est inférieure. La technologie des systèmes géothermiques améliorés (EGS) ne nécessite pas de ressources hydrothermales convectives naturelles, elle peut donc être utilisée dans des zones auparavant impropres à l’énergie géothermique, si la ressource est très grande. EGS fait actuellement l’objet de recherches au Département américain de l’énergie.

Les briquettes de biomasse sont de plus en plus utilisées dans les pays en développement comme alternative au charbon de bois. La technique implique la conversion de presque toutes les matières végétales en briquettes comprimées qui ont typiquement environ 70% de la valeur calorifique du charbon de bois. Il existe relativement peu d’exemples de production de briquettes à grande échelle. Une exception est le Nord-Kivu, dans l’est de la République démocratique du Congo, où le défrichement des forêts pour la production de charbon de bois est considéré comme la plus grande menace pour l’habitat des gorilles de montagne. Le personnel du parc national des Virunga a formé et équipé avec succès plus de 3 500 personnes pour produire des briquettes de biomasse, remplaçant ainsi le charbon produit illégalement dans le parc national et créant des emplois importants pour les personnes vivant dans l’extrême pauvreté dans les zones touchées.

En Europe, au 19ème siècle, il y avait environ 200 000 éoliennes, soit un peu plus que les éoliennes modernes du 21ème siècle. Ils étaient principalement utilisés pour moudre le grain et pomper de l’eau. L’âge des moteurs à vapeur alimentés au charbon a remplacé cette utilisation précoce de l’énergie éolienne.

Technologies de deuxième génération
Les marchés pour les technologies de deuxième génération sont solides et en croissance, mais seulement dans quelques pays. Le défi consiste à élargir la base du marché pour une croissance continue dans le monde entier. Le déploiement stratégique dans un pays réduit non seulement les coûts technologiques pour les utilisateurs, mais également pour ceux d’autres pays, ce qui contribue à réduire les coûts et à améliorer les performances.

– Agence internationale de l’énergie, RENEWABLES IN GLOBAL ENERGY SUPPLY, fiche d’information de l’AIE
Les systèmes de chauffage solaire sont une technologie de deuxième génération bien connue et consistent généralement en des capteurs solaires thermiques, un système de fluide pour déplacer la chaleur du collecteur à son point d’utilisation et un réservoir ou un réservoir pour le stockage de chaleur et son utilisation ultérieure. Les systèmes peuvent être utilisés pour chauffer de l’eau chaude domestique, de l’eau de piscine ou pour chauffer des locaux. La chaleur peut également être utilisée pour des applications industrielles ou comme source d’énergie pour d’autres utilisations telles que les équipements de refroidissement. Dans de nombreux climats, un système de chauffage solaire peut fournir un pourcentage très élevé (20 à 80%) d’énergie d’eau chaude domestique. L’énergie reçue du soleil par la terre est celle du rayonnement électromagnétique. Gammes de lumière visibles, infrarouges, ultraviolets, rayons X et ondes radioélectriques reçues par la Terre via l’énergie solaire. La plus grande puissance du rayonnement provient de la lumière visible. L’énergie solaire est compliquée par les changements de saisons et de jour en jour. La couverture nuageuse peut également aggraver les complications de l’énergie solaire, et tout le rayonnement solaire n’atteint pas la Terre car il est absorbé et dispersé par les nuages ​​et les gaz dans l’atmosphère terrestre.

Dans les années 1980 et au début des années 1990, la plupart des modules photovoltaïques fournissaient une alimentation à distance, mais à partir de 1995, l’industrie a développé des centrales photovoltaïques et des centrales intégrées pour les applications connectées au réseau. Actuellement, la plus grande centrale photovoltaïque en Amérique du Nord est la centrale solaire de Nellis (15 MW). Il est proposé de construire une centrale solaire à Victoria, en Australie, qui serait la plus grande centrale photovoltaïque au monde, avec 154 MW. Les autres grandes centrales photovoltaïques comprennent la centrale solaire de Girassol (62 MW) et le parc solaire de Waldpolenz (40 MW).

Certaines des énergies renouvelables de deuxième génération, telles que l’énergie éolienne, ont un potentiel élevé et ont déjà réalisé des coûts de production relativement faibles. À la fin de 2008, la capacité du parc éolien dans le monde était de 120 791 mégawatts (MW), soit une augmentation de 28,8% sur l’année, et l’énergie éolienne produisait environ 1,3% de la consommation mondiale d’électricité. L’énergie éolienne représente environ 20% de la consommation d’électricité au Danemark, 9% en Espagne et 7% en Allemagne. Toutefois, il peut être difficile d’installer des éoliennes dans certaines zones pour des raisons esthétiques ou environnementales, et il peut être difficile d’intégrer l’énergie éolienne dans les réseaux électriques dans certains cas.

Les centrales solaires thermiques fonctionnent avec succès en Californie depuis la fin des années 1980, y compris la plus grande centrale solaire de tous types, les systèmes de production d’énergie solaire de 350 MW. Nevada Solar One est une autre usine de 64 MW récemment ouverte. Parmi les autres centrales paraboliques proposées, deux centrales de 50 MW en Espagne et une usine de 100 MW en Israël.

Le solaire et l’éolien sont des sources d’énergie intermittentes qui fournissent de l’électricité 10 à 40% du temps. Pour compenser cette caractéristique, il est courant de coupler leur production à celle déjà existante ou à la production de gaz naturel. Dans les régions où cela n’est pas possible, l’énergie éolienne et solaire peuvent être jumelées à une hydroélectricité à stockage par pompage beaucoup plus coûteuse.

Le Brésil a l’un des plus importants programmes d’énergie renouvelable au monde, impliquant la production d’éthanol à partir de la canne à sucre, et l’éthanol fournit désormais 18% du carburant automobile du pays. En conséquence, avec l’exploitation des sources d’hydrocarbures en eau profonde, le Brésil, qui devait importer il ya plusieurs années une grande partie du pétrole nécessaire à la consommation intérieure, a récemment atteint une autosuffisance totale en pétrole.

Aux États-Unis, la plupart des voitures en circulation peuvent contenir jusqu’à 10% d’éthanol, et les constructeurs automobiles produisent déjà des véhicules conçus pour fonctionner avec des mélanges d’éthanol beaucoup plus élevés. Ford, DaimlerChrysler et GM comptent parmi les constructeurs automobiles qui vendent des voitures, des camions et des mini-fourgonnettes «à carburant flexible» pouvant utiliser des mélanges d’essence et d’éthanol allant de l’essence pure à 85% d’éthanol (E85). À la mi-2006, il y avait environ six millions de véhicules compatibles E85 sur les routes américaines.

Technologies de troisième génération
Les technologies de troisième génération ne sont pas encore largement démontrées ou commercialisées. Ils sont à l’horizon et pourraient présenter un potentiel comparable à celui des autres technologies d’énergie renouvelable, mais ils dépendent toujours d’une attention suffisante et d’un financement en RD & D. Ces nouvelles technologies comprennent la gazéification avancée de la biomasse, les technologies de bioraffinage, les centrales solaires thermiques, l’énergie géothermique des roches sèches chaudes et l’énergie des océans.

– Agence internationale de l’énergie, RENEWABLES IN GLOBAL ENERGY SUPPLY, fiche d’information de l’AIE
Les biocarburants peuvent être définis comme “renouvelables”, mais peuvent ne pas être “durables” en raison de la dégradation des sols. En 2012, 40% de la production de maïs américaine était destinée à l’éthanol. L’éthanol occupe une grande partie de la «consommation d’énergie propre», alors qu’en fait, on peut encore se demander si l’éthanol doit être considéré comme une «énergie propre».

Selon l’Agence internationale de l’énergie, les nouvelles technologies de la bioénergie (biocarburants) en cours de développement, notamment les bioraffineries d’éthanol cellulosique, pourraient permettre aux biocarburants de jouer un rôle beaucoup plus important que prévu. L’éthanol cellulosique peut être fabriqué à partir de matières végétales composées principalement de fibres de cellulose non comestibles qui forment les tiges et les branches de la plupart des plantes. Les résidus de culture (tels que les tiges de maïs, la paille de blé et la paille de riz), les déchets de bois et les déchets solides municipaux sont des sources potentielles de biomasse cellulosique. Les cultures énergétiques dédiées, telles que le panic raide, sont également des sources de cellulose prometteuses qui peuvent être produites de manière durable dans de nombreuses régions des États-Unis.

En termes d’énergie océanique, une autre technologie de troisième génération, le Portugal possède la première ferme houlomotrice commerciale au monde, le parc Aguçadora, en construction en 2007. La ferme utilisera initialement trois machines Pelamis P-750 générant 2,25 MW. et les coûts sont évalués à 8,5 millions d’euros. Sous réserve d’une opération réussie, 70 millions d’euros supplémentaires devraient être investis avant 2009 sur 28 autres machines pour générer 525 MW. Le financement d’une ferme de vagues en Écosse a été annoncé en février 2007 par l’exécutif écossais, au coût de plus de 4 millions de livres, dans le cadre de programmes de financement de 13 millions de livres pour l’énergie océanique en Écosse. La ferme sera la plus grande du monde avec une capacité de 3 MW générée par quatre machines Pelamis. (voir aussi la ferme Wave).

En 2007, la première turbine au monde à créer des quantités commerciales d’énergie à l’aide de l’énergie marémotrice a été installée dans l’étroit de Strangford Lough, en Irlande. Le générateur d’électricité sous-marin de 1,2 MW exploite le flux de marée rapide dans le lac qui peut atteindre 4 m / s. Bien que la génératrice soit assez puissante pour alimenter un millier de maisons, la turbine a un impact environnemental minimal, car elle est presque entièrement immergée et les rotors tournent assez lentement pour ne pas présenter de danger pour la faune.

Selon les dirigeants et les investisseurs impliqués dans le développement des produits, les panneaux solaires utilisant la nanotechnologie, qui peuvent créer des circuits à partir de molécules de silicium individuelles, peuvent coûter deux fois moins cher que les cellules photovoltaïques traditionnelles. Nanosolar a obtenu plus de 100 millions de dollars des investisseurs pour construire une usine de panneaux solaires en couches minces en nanotechnologie. L’usine de la société a une capacité de production prévue de 430 mégawatts de puissance de pointe de cellules solaires par an. La production commerciale a commencé et les premiers panneaux ont été expédiés aux clients fin 2007.

Les grands projets de recherche nationaux et régionaux sur la photosynthèse artificielle conçoivent des systèmes basés sur la nanotechnologie qui utilisent l’énergie solaire pour diviser l’eau en hydrogène. et une proposition a été faite pour un projet mondial de photosynthèse artificielle En 2011, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont développé ce qu’ils appellent une “feuille artificielle” capable de séparer l’eau de l’hydrogène et de l’oxygène directement de l’énergie solaire. lorsqu’il est tombé dans un verre d’eau. Un côté de la “feuille artificielle” produit des bulles d’hydrogène, tandis que l’autre côté produit des bulles d’oxygène.

La plupart des centrales solaires actuelles sont fabriquées à partir d’un ensemble d’unités similaires où chaque unité est ajustée en permanence, par exemple avec certains moteurs pas à pas, de sorte que le convertisseur de lumière reste au point de la lumière solaire. Le coût de la focalisation de la lumière sur les convertisseurs tels que les panneaux solaires haute puissance, les moteurs Stirling, etc. peut être considérablement réduit grâce à une mécanique de câble simple et efficace. Dans cette technique, de nombreuses unités sont connectées à un réseau de cordes, de sorte que la traction de deux ou trois cordes suffit à maintenir tous les convertisseurs de lumière simultanément en fonction de l’évolution de la direction du soleil.

Le Japon et la Chine ont des programmes nationaux visant l’énergie solaire à l’échelle commerciale (SBSP). 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).

Technologies habilitantes pour les énergies renouvelables
Les pompes à chaleur et le stockage d’énergie thermique sont des catégories de technologies qui peuvent permettre l’utilisation de sources d’énergie renouvelables qui seraient autrement inaccessibles en raison d’une température trop faible pour une utilisation ou d’un délai entre la disponibilité de l’énergie et son utilisation. Tout en améliorant la température de l’énergie thermique renouvelable disponible, les pompes à chaleur ont la propriété supplémentaire d’exploiter l’énergie électrique (ou, dans certains cas, l’énergie mécanique ou thermique) en l’extrayant avec une source de faible qualité (eau de mer, eau de lac, etc.). le sol, l’air ou la chaleur résiduelle d’un processus).

Les technologies de stockage thermique permettent de stocker de la chaleur ou du froid pendant des périodes allant de quelques heures à une nuit ou entre deux saisons et peuvent impliquer le stockage de l’énergie sensible (en modifiant la température d’un milieu) ou de l’énergie latente , comme entre l’eau et la neige fondante ou la glace). Les installations thermiques à court terme peuvent être utilisées pour le rasage de pointe dans les systèmes de chauffage urbain ou de distribution électrique. Les types de sources d’énergie renouvelables ou alternatives pouvant être activées comprennent l’énergie naturelle (collectée via des capteurs solaires thermiques ou les tours de refroidissement à sec utilisées pour le froid hivernal), les déchets d’énergie (équipements CVC, procédés industriels ou centrales électriques). énergie excédentaire (par exemple, saisonnière de projets hydroélectriques ou par intermittence de parcs éoliens). La communauté solaire de Drake Landing (Alberta, Canada) est illustrative. Le stockage de l’énergie thermique des forages permet à la communauté de récupérer 97% de la chaleur annuelle grâce aux capteurs solaires installés sur les toits des garages, dont la majeure partie de la chaleur est collectée en été. Parmi les types d’entreposage de l’énergie sensible, citons les réservoirs isolés, les grappes de forage dans les substrats allant du gravier à la roche-mère, les aquifères profonds ou les fosses à faible profondeur isolées sur le dessus. Certains types de stockage sont capables de stocker la chaleur ou le froid entre deux saisons opposées (en particulier si elles sont très importantes), et certaines applications de stockage nécessitent l’inclusion d’une pompe à chaleur. La chaleur latente est généralement stockée dans des réservoirs de glace ou ce qu’on appelle des matériaux à changement de phase (MCP).

Efficacité énergétique
L’évolution vers la durabilité énergétique nécessitera des changements non seulement dans la manière dont l’énergie est fournie, mais dans la manière dont elle est utilisée, et il est essentiel de réduire la quantité d’énergie nécessaire pour fournir divers biens ou services. Les possibilités d’amélioration du côté de la demande en matière d’énergie sont aussi riches et diverses que celles du côté de l’offre et offrent souvent des avantages économiques importants.

L’énergie renouvelable et l’efficacité énergétique sont parfois considérées comme les «piliers jumeaux» de la politique énergétique durable. Les deux ressources doivent être développées pour stabiliser et réduire les émissions de dioxyde de carbone. L’efficacité ralentit la croissance de la demande d’énergie, de sorte que l’augmentation des approvisionnements en énergie propre peut entraîner de profondes réductions de la consommation de combustibles fossiles. Si la consommation d’énergie augmente trop rapidement, le développement de l’énergie renouvelable sera à la poursuite d’une cible en recul. Une analyse historique récente a montré que le taux d’amélioration de l’efficacité énergétique a généralement été dépassé par le taux de croissance de la demande d’énergie, dû à la croissance économique et démographique continue. En conséquence, malgré les gains d’efficacité énergétique, la consommation totale d’énergie et les émissions de carbone associées ont continué d’augmenter. Ainsi, compte tenu des limites thermodynamiques et pratiques des améliorations de l’efficacité énergétique, il est essentiel de ralentir la croissance de la demande énergétique. Cependant, à moins que les approvisionnements en énergie propre ne soient rapidement mis en service, le ralentissement de la croissance de la demande ne fera que commencer à réduire les émissions totales. la réduction de la teneur en carbone des sources d’énergie est également nécessaire. Toute vision sérieuse d’une économie énergétique durable exige donc des engagements à la fois pour les énergies renouvelables et pour l’efficacité.

Les énergies renouvelables (et l’efficacité énergétique) ne sont plus des secteurs de niche promus uniquement par les gouvernements et les environnementalistes. L’augmentation des niveaux d’investissement et le fait qu’une grande partie du capital provient d’acteurs financiers plus conventionnels suggèrent que les options énergétiques durables sont en train de devenir courantes. Un exemple de ceci serait le projet de l’Alliance pour économiser l’énergie avec Stahl Consolidated Manufacturing (Huntsville, Alabama, États-Unis) (StahlCon 7), un générateur breveté conçu pour réduire les émissions dans les systèmes de production existants. 2007

Selon une analyse des tendances du Programme des Nations Unies pour l’environnement, les préoccupations liées aux changements climatiques, conjuguées à la hausse des prix du pétrole et à l’appui croissant du gouvernement, entraînent une augmentation des taux d’investissement dans les industries de l’énergie durable. Selon le PNUE, les investissements mondiaux en énergie durable en 2007 étaient supérieurs aux niveaux précédents, avec 148 milliards de dollars de nouveaux fonds collectés en 2007, soit une augmentation de 60% par rapport à 2006. Le total des transactions financières en énergie durable, y compris les

Les flux d’investissements en 2007 se sont élargis et diversifiés, ce qui a rendu l’environnement global plus vaste et plus profond en matière d’utilisation durable de l’énergie. Les principaux marchés de capitaux sont “désormais pleinement réceptifs aux sociétés d’énergie durable, soutenus par une augmentation des fonds destinés aux investissements dans les énergies propres”.

Technologie Smart-grid
Le réseau intelligent se réfère à une classe de technologie que les gens utilisent pour introduire les systèmes de distribution d’électricité au 21ème siècle, à l’aide de la commande à distance et de l’automatisation sur ordinateur. Ces systèmes sont rendus possibles par la technologie de communication bidirectionnelle et le traitement informatique utilisés depuis des décennies dans d’autres secteurs. Ils commencent à être utilisés sur les réseaux électriques, des centrales électriques et des parcs éoliens jusqu’aux consommateurs d’électricité dans les foyers et les entreprises. Ils offrent de nombreux avantages aux services publics et aux consommateurs, principalement dans le cadre de grandes améliorations de l’efficacité énergétique sur le réseau électrique et dans les domiciles et les bureaux des utilisateurs d’énergie.

Investissements d’énergie propre
2010 a été une année record pour les investissements en énergie verte. Selon un rapport de Bloomberg New Energy Finance, près de 243 milliards de dollars américains ont été investis dans des parcs éoliens, de l’énergie solaire, des voitures électriques et d’autres technologies alternatives, soit une augmentation de 30% par a investi 51,1 milliards de dollars dans des projets d’énergie propre en 2010, chiffre de loin le plus élevé de tous les pays.

Dans les économies émergentes, le Brésil arrive en deuxième position après la Chine en termes d’investissements dans l’énergie propre. Soutenu par de solides politiques énergétiques, le Brésil possède l’une des plus grandes capacités de biomasse et de petite hydroélectricité au monde et devrait connaître une croissance significative de ses investissements dans l’énergie éolienne. Le potentiel d’investissement cumulé au Brésil de 2010 à 2020 est estimé à 67 milliards de dollars.

L’Inde est un autre leader émergent de l’énergie propre. Alors que l’Inde se classait au dixième rang des investissements privés en énergie propre parmi les membres du G-20 en 2009, elle devrait atteindre la troisième place au cours des dix prochaines années, les investissements annuels dans les politiques actuelles devant augmenter de 369% entre 2010 et 2020.

Il est clair que le centre de croissance a commencé à se tourner vers les économies en développement et qu’elles pourraient être à la tête de la nouvelle vague d’investissements dans les énergies propres.

Dans le monde entier, de nombreuses administrations infranationales – régions, États et provinces – ont activement cherché à investir dans l’énergie durable. Aux États-Unis, le Climate Group a reconnu le leadership de la Californie en matière d’énergie renouvelable en décernant à l’ancien gouverneur Arnold Schwarzenegger son premier prix international du climat à Copenhague en 2009. En Australie, dans le sud de l’Australie Mike Rann – a ouvert la voie avec l’énergie éolienne, représentant 26% de sa production d’électricité à la fin de 2011, éliminant pour la première fois la production de charbon. L’Australie-Méridionale a également enregistré la plus forte demande de panneaux solaires domestiques en Australie suite à l’introduction par le gouvernement Rann de lois d’injection solaire et d’une campagne éducative impliquant l’installation d’installations photovoltaïques sur les toits de bâtiments publics importants, notamment le parlement. , le musée, l’aéroport et le pavillon et les écoles d’Adelaide Showgrounds. Rann, le premier ministre australien du changement climatique, a adopté en 2006 une loi fixant des objectifs pour les énergies renouvelables et les réductions d’émissions, la première législation en Australie à le faire.

De même, dans l’Union européenne, il existe une tendance évidente à promouvoir des politiques encourageant les investissements et le financement de l’énergie durable en termes d’efficacité énergétique, d’innovation énergétique et de développement des ressources renouvelables, en prenant davantage en compte les aspects environnementaux et la durabilité.

Exemples:

des vecteurs énergétiques tels que l’hydrogène, l’azote liquide, l’air comprimé, l’oxyhydrogène, les batteries, pour alimenter les véhicules.
stockage d’énergie par volant d’inertie, l’hydroélectricité stockée par pompage est plus utilisable dans les applications stationnaires (par exemple pour alimenter les foyers et les bureaux). Dans les systèmes électriques domestiques, la conversion d’énergie peut également être utilisée pour réduire les odeurs. Par exemple, la matière organique telle que la bouse de vache et la matière organique qui peut être dégradée peut être convertie en biochar. Pour éliminer les émissions, la capture et le stockage du carbone sont alors utilisés.
Cependant, l’énergie renouvelable provient généralement du réseau électrique. Cela signifie que le stockage de l’énergie n’est généralement pas utilisé, car le réseau électrique est organisé de manière à produire la quantité exacte d’énergie consommée à ce moment précis. La production d’énergie sur le réseau électrique public est toujours constituée d’une combinaison de centrales d’énergie renouvelable (à grande échelle), ainsi que d’autres centrales telles que les centrales à combustibles fossiles et l’énergie nucléaire. Cette combinaison, essentielle pour ce type d’approvisionnement en énergie (comme par exemple les éoliennes, les centrales solaires, etc.), ne peut produire que lorsque le vent souffle et que le soleil brille. C’est également l’un des principaux inconvénients du système, car les centrales à combustibles fossiles sont polluantes et constituent une cause principale du réchauffement climatique (le nucléaire étant une exception). Bien que les centrales à combustibles fossiles puissent également être rendues sans émission (par capture et stockage du carbone) et renouvelables (si les usines sont converties en biomasse, par exemple), la meilleure solution consiste à éliminer progressivement ces dernières centrales. Les centrales nucléaires peuvent elles aussi être plus ou moins éliminées de leur problème de déchets nucléaires grâce à l’utilisation de retraitements nucléaires et de nouvelles usines comme centrales de surgénération rapide et nucléaires.

Les centrales à énergie renouvelable fournissent un flux d’énergie constant. Par exemple, les centrales hydroélectriques, les centrales thermiques océaniques, les centrales osmotiques fournissent toutes de l’énergie à un rythme régulé et sont donc des sources d’énergie disponibles à tout moment (même la nuit, moments de vent, etc.). À l’heure actuelle, cependant, le nombre de centrales à énergie renouvelable à flux constant est encore trop faible pour répondre aux besoins en énergie à une époque où les centrales à production d’énergie irrégulière ne peuvent produire de l’électricité.

Outre l’écologisation des centrales à combustibles fossiles et nucléaires, une autre option est la distribution et l’utilisation immédiate de l’énergie provenant uniquement de sources renouvelables. Dans cette configuration, le stockage de l’énergie n’est à nouveau pas nécessaire. Par exemple, TREC a proposé de distribuer l’énergie solaire du Sahara en Europe. L’Europe peut distribuer l’énergie éolienne et océanique au Sahara et à d’autres pays. De cette façon, le pouvoir est produit à un moment donné, comme à n’importe quel point de la planète, que le soleil ou le vent se lève ou que les vagues et les courants de l’océan agitent. Cette option n’est cependant probablement pas possible à court terme, car les combustibles fossiles et l’énergie nucléaire demeurent les principales sources d’énergie sur le réseau électrique et leur remplacement ne sera pas possible du jour au lendemain.

Plusieurs suggestions de stockage d’énergie à grande échelle ont été faites pour la grille. Dans le monde entier, il y a plus de 100 GW d’hydroélectricité de stockage pompé. Cela améliore l’efficacité et réduit les pertes d’énergie, mais la conversion à un réseau électrique de stockage d’énergie est une solution très coûteuse.Certains coûts pourraient être réduits en utilisant des équipements de stockage d’énergie que le consommateur achète et non l’État. Un exemple est celui des batteries dans les voitures électriques qui serviraient de tampon énergétique pour le réseau électrique. Cependant, outre le coût, la mise en place d’un tel système serait encore une procédure très compliquée et difficile. En outre, les appareils de stockage d’énergie en tant que batteries de voiture sont également construits avec des matériaux qui constituent une menace pour l’environnement (par exemple, le lithium). La production combinée de batteries pour une si grande partie de la population susciterait encore des préoccupations environnementales. Outre les batteries de voiture, d’autres projets de stockage d’énergie Grid utilisent des vecteurs d’énergie moins polluants (par exemple des réservoirs d’air comprimé et des accumulateurs d’énergie à volant d’inertie).