Sources d’énergie durable et taux d’adoption

Une population mondiale croissante et une prise de conscience environnementale entraînent un besoin/désir de traiter notre maison (la Terre) de manière plus bienveillante. Heureusement, si nous regardons de près, de nombreuses formes d’énergie exploitables se trouvent autour de nous. Tout objet en mouvement, qui produit de la chaleur ou même de la lumière, est une source potentielle.

Identifier les sources d’énergie est la partie facile. La difficulté consiste à les exploiter de manière fiable et régulière. Heureusement, les progrès de la science des matériaux ont permis des rendements autrefois inimaginables.

Énergie durable

Avant de plonger dans quelques exemples d’énergie propre et les entreprises qui en assurent l’utilité, il est important de comprendre la distinction entre les sources durables et renouvelables.

En termes simples, l’énergie renouvelable provient de sources qui reconstituent naturellement leur approvisionnement plus rapidement que nous ne le consommons. Cela ne signifie pas nécessairement que ces sources fournissent une énergie propre – seulement que l’approvisionnement ne peut pas être épuisé avec les demandes actuelles.

L’énergie durable, en revanche, désigne des sources et des solutions qui peuvent répondre aux besoins énergétiques à long terme en limitant leurs effets environnementaux, économiques et sociaux. Ces sources prennent en compte les générations futures et visent à leur offrir une Terre verte, plutôt qu’une planète continuellement ravagée par le charbon, le pétrole, le méthane et d’autres exemples d’énergie polluante.

Il convient de noter que bien qu’il existe une distinction entre les sources durables et renouvelables, dans la plupart des cas les deux étiquettes s’appliquent. Naturellement, celles qui réussissent à être à la fois durables et renouvelables sont les plus intrigantes.

Typiquement, l’énergie durable doit franchir trois obstacles pour être considérée comme telle.

• Durable sur le plan environnemental
• Durable sur le plan financier
• Durable sur le plan social

Un exemple courant de source d’énergie durable est l’hydroélectricité. Entre les marées créées par la Lune, les vagues et les cycles climatiques, il y aura toujours de l’eau en mouvement sur Terre. Exploiter l’énergie cinétique de l’eau qui coule n’est pas seulement un processus naturellement renouvelable, c’est durable lorsque les installations limitent les effets sur les écosystèmes et les communautés et sont viables sur les plans économique et social.

La biomasse illustre pourquoi une source renouvelable n’est pas automatiquement durable. L’application la plus évidente est la combustion du bois comme source de chaleur. Bien que l’approvisionnement en biomasse puisse se reconstituer plus rapidement que nous ne le consommons, sa durabilité dépend de l’origine et du renouvellement des matières premières ainsi que des émissions de gaz à effet de serre sur l’ensemble du cycle de vie.

Les combustibles fossiles sont un exemple courant de sources d’énergie non renouvelables et non durables. Avec la prolifération du moteur à combustion interne, la fin de nos réserves de combustibles fossiles est déjà en vue. Cette source, qui a mis littéralement des millions d’années à se former, est essentiellement non renouvelable, terrible pour l’environnement, et tout simplement pas une source durable pour l’avenir.

Principaux candidats

Maintenant que nous comprenons la distinction entre les sources d’énergie renouvelables et durables, voici quelques exemples de celles qui offrent le plus de promesses. Chacune d’elles est déjà utilisée à travers le monde, affichant des niveaux d’adoption prometteurs.

Il est important de se rappeler qu’une source n’est pas nécessairement meilleure qu’une autre. La meilleure source d’énergie est celle qui est facilement disponible dans l’environnement local.

Hydroélectricité

Exploiter l’eau comme source d’énergie n’est pas nouveau – nous utilisons des barrages et des moulins à eau depuis des siècles. De nos jours, l’hydroélectricité est la plus grande source d’électricité à faible émission de carbone au monde, représentant plus de 15% de l’approvisionnement total. Les cas d’utilisation typiques reposent sur l’exploitation de l’énergie cinétique de l’eau en mouvement pour faire tourner une turbine et créer de l’électricité.

Un exemple d’organisation cherchant à améliorer notre capacité à exploiter l’énergie marémotrice et notre compréhension de son effet sur les écosystèmes locaux est le Fundy Ocean Research Centre for Energy (FORCE). Cette organisation financée par le gouvernement est basée en Nouvelle-Écosse, Canada, où les plus grandes marées du monde se trouvent dans la baie de Fundy.

Dans la baie de Fundy, plus de 160 milliards de tonnes d’eau entrent et sortent, deux fois par jour, chaque jour – comme une horloge. La force de cette eau en mouvement est impressionnante et offre le potentiel d’une production d’énergie tout aussi impressionnante, fiable comme le lever de la Lune. Ce projet est au cœur d’une étude à long terme sur les dangers potentiels que les turbines marémotrices posent à la vie marine végétale et animale.

Selon un rapport de l’AIE de 2021, l’hydroélectricité fournissait près de la moitié de l’électricité mondiale à faibles émissions de carbone. La Chine est un grand producteur et les États-Unis disposent aussi d’une production importante. La prévision citée dans cet article anticipait une croissance du marché des énergies houlomotrice et marémotrice, de 0,59 milliard de dollars en 2021 à 4,41 milliards en 2028.

Éolien

Comme l’hydroélectricité, l’électricité créée grâce à la puissance du vent n’est pas nouvelle. Plutôt que d’exploiter l’énergie cinétique de l’eau en mouvement pour faire tourner une turbine, le processus est reproduit en faisant tourner par le vent des pales d’éolienne reliées à une turbine.

Bien que le vent puisse être exploité pour créer de l’électricité presque partout dans le monde, la pratique n’est pas sans défis. Non seulement de vastes étendues de terrain sont nécessaires pour accueillir ces champs massifs, mais le vent n’est tout simplement pas aussi fiable que les marées. Un jour peut être venteux, le suivant peut être calme.

Malgré ces défis, l’énergie éolienne continue de gagner en popularité, représentant plus de 7,6 % de la production électrique mondiale. Aux États-Unis, le vent est déjà devenu la principale source d’énergie renouvelable, représentant environ 10 % de la production électrique du pays.

Une entreprise qui contribue à la transition énergétique au sens large est Siemens AG (SIE.SW ) (SIE.DE ) (SIEGY). Ce conglomérat affichait un chiffre d’affaires de 72 milliards d’euros pour l’exercice 2022. Présente depuis 1847, cette entreprise sait s’adapter aux époques. Dans cet esprit, Siemens possède des divisions entières dédiées au développement de technologies qui nous permettront de passer des combustibles fossiles aux sources durables. L’activité éolienne de Siemens Gamesa relève de Siemens Energy, une entreprise séparée de Siemens AG depuis 2020.

Solaire

Alors que les turbines sont essentielles à la création d’électricité lorsqu’on utilise des sources comme l’hydro ou le vent, elles ne sont plus nécessaires lorsque nous utilisons des cellules photovoltaïques. L’effet photovoltaïque, rendu possible en transférant l’énergie des photons aux porteurs de charge d’un matériau semi-conducteur, est la technologie sous-jacente à l’énergie solaire. Le Soleil est probablement la source d’énergie la plus abondante de notre système solaire – pourquoi ne pas exploiter tout ce qu’il a à offrir.

L’énergie solaire peut servir à des usages aussi petits qu’une batterie externe personnelle ou aussi grands que l’alimentation de villes.  Comme toutes les sources d’énergie, elle a des limites. Bien que les technologies modernes aient considérablement amélioré l’efficacité et l’accessibilité des panneaux solaires, cette technologie reste surtout adaptée aux régions très ensoleillées. Près des pôles, certaines zones ne connaissent pas de lever du soleil pendant plusieurs mois.

Dans les chiffres utilisés lors de la rédaction, le solaire représentait environ 4,8 % de la production électrique mondiale, avec une part croissante. Les États-Unis étaient davantage avancés dans l’éolien, tandis que le solaire y représentait environ 3 % de la production électrique.

L’une des entreprises les plus en vue et innovatrices dans le domaine de la technologie solaire n’est autre que le constructeur de véhicules électriques (VE), Tesla (TSLA ) (TSLA). Depuis des années, la société développe et installe ses toits solaires, qui permettent aux propriétaires de se passer des panneaux solaires traditionnels et d’utiliser des tuiles photovoltaïques sur le toit. Au cours de 2022, Tesla affichait un chiffre d’affaires de 81,46 milliards de dollars.

Géothermie

On estime qu’il y a très longtemps, la Terre était composée entièrement de matière en fusion et recouverte d’océans de magma. Des milliards d’années plus tard, elle s’est refroidie et sa surface est devenue habitable. Son noyau reste cependant très chaud et continue de chauffer les couches environnantes. L’énergie thermique présente sous la surface terrestre est celle que nous exploitons sous le nom de géothermie.

La géothermie fonctionne généralement en exploitant l’énergie thermique de la Terre pour chauffer un milieu liquide à haute capacité calorifique, qui est ensuite utilisé pour alimenter des turbines produisant de l’électricité. Ces dernières années, la géothermie est devenue de plus en plus populaire, car elle n’est plus uniquement viable à grande échelle, mais également pour les installations résidentielles comme forme de chauffage.

Bien que l’énergie géothermique puisse être exploitée n’importe où si l’on creuse suffisamment, il existe des points chauds naturels à travers le monde qui facilitent grandement le processus – notamment les volcans. Des nations comme le Salvador ont reconnu cela et font des efforts concertés pour exploiter cette source d’énergie propre, car elle est également abondante et fiable.

Actuellement, malgré ses promesses, on estime que l’énergie géothermique représente environ 0,4 % de l’approvisionnement électrique mondial – une proportion comparable à celle de la production électrique américaine. Au-delà des volcans, la géothermie est particulièrement accessible près des limites des plaques tectoniques et des failles. En conséquence, la côte californienne est une région privilégiée pour accéder à cette énergie propre.

Pour les investisseurs souhaitant s’exposer à l’industrie de l’énergie géothermique, l’une des entreprises pionnières est Ormat Technologies (ORA ) (ORA). L’entreprise a construit ou fourni des équipements pour plus de 150 centrales électriques et emploie plus de 1 300 personnes. Au cours des cinq dernières années, Ormat Technologies a régulièrement généré des revenus annuels supérieurs à 650 millions de dollars, et devrait être bien positionnée pour profiter de la popularité croissante de la géothermie.

Regarder vers l’avenir

Alors que les sources d’énergie énumérées ci-dessus offrent un potentiel immense pour favoriser un avenir plus vert, il existe une autre paire d’options qui, un jour, pourraient les éclipser toutes.

Fusion nucléaire

La production commerciale d’électricité par fusion nucléaire, autrefois du domaine de la science-fiction, pourrait un jour devenir une réalité alors que les scientifiques continuent de réaliser des percées prometteuses pour exploiter ce qui est le « saint graal » de la production d’énergie. En fait, les progrès ont tellement avancé que les gouvernements prévoient désormais de construire des usines prototypes fonctionnelles avant 2040.

Pour ceux qui ne sont pas familiers, la fusion nucléaire – le même processus qui alimente notre soleil « Sol » – ne doit pas être confondue avec la fission nucléaire (le processus actuel utilisé dans les centrales nucléaires modernes). Chaque processus libère d’énormes quantités d’énergie, cependant la première le fait en créant des conditions pour combiner des noyaux, tandis que la seconde scinde des éléments lourds comme l’uranium.

La fusion ne libère pas seulement plus d’énergie par unité de masse de combustible que la fission, mais elle est aussi nettement plus propre. Le problème actuel, sur lequel les scientifiques travaillent, est de développer les bonnes conditions pour faciliter et exploiter le processus en toute sécurité.

Piézoélectricité

Nous avons récemment examiné la piézoélectricité, en soulignant qu’il s’agit d’une forme de conversion d’énergie couramment utilisée, mais méconnue. La piézoélectricité est la capacité d’un matériau, fabriqué ou naturel, à créer une décharge électrique lorsqu’il est soumis à une pression externe.

Cet effet est utilisé depuis des décennies dans des objets du quotidien comme les microphones et les briquets. La science des matériaux moderne continue d’avancer vers le jour où nous pourrons exploiter suffisamment d’électricité grâce à cet effet pour des applications à grande échelle.

Comme la fusion nucléaire, le potentiel d’une utilisation généralisée des matériaux piézoélectriques semblait appartenir à la science-fiction. Bien que cela reste à plusieurs années, cela pourrait un jour conduire à un monde où certains appareils à faible consommation auraient moins besoin de piles, la piézoélectricité convertissant l’énergie mécanique disponible en électricité. Cette possibilité dépend de l’énergie récupérable et ne supprime pas en général les besoins de stockage.

Conclusion

Bien que le monde soit encore dépendant des sources d’énergie comme les produits pétroliers, le charbon et le gaz naturel, il est clairement évident qu’elles ne représentent pas l’avenir. Heureusement, l’énergie est partout autour de nous, et la science moderne nous offre de plus en plus la possibilité d’exploiter une liste croissante de sources propres.

Alors que l’avenir pourrait un jour voir la Terre dépendre de la fusion nucléaire et de dispositifs auto-alimentés, ce sera l’adoption continue de l’hydro, du vent, du solaire et de la géothermie qui nous permettra d’y parvenir.