Énergies vertes et réseaux intelligents, l'équation gagnante

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Les projets éoliens en mer ont bénéficié de 16,5 milliards d'euros d'investissement en 2014. Un nouveau record.
Les projets éoliens en mer ont bénéficié de 16,5 milliards d'euros d'investissement en 2014. Un nouveau record. (Crédits : DR)
Abaisser les consommations grâce à l'efficacité énergétique, recourir à des sources renouvelables et rapprocher les lieux de production et de consommation sont les piliers d'une économie décarbonée.

L' énergie est le principal défi posé par le changement climatique. D'abord parce qu'elle est au coeur de toute économie, mais aussi parce que la combustion des énergies fossiles représente aujourd'hui les deux tiers des émissions de gaz à effet de serre. Le charbon (40 % de l'électricité mondiale) y pèse 27% ; le pétrole (majoritairement utilisé pour les transports) 21 %, et le gaz (électricité, industrie, chauffage), 12%.

Selon une étude parue en janvier 2015 dans la revue Science, pour parvenir à endiguer la hausse des températures en deçà de 2°C d'ici à 2100, il faudrait laisser sous terre 80% des réserves d'énergies fossiles connues. Associées à l'amélioration de l'efficacité énergétique dans tous les usages (bâtiment, transport, industrie), les énergies renouvelables (EnR) représentent donc la principale voie de progrès.

Les énergies modernes innovent

De surcroît, comme le souligne régulièrement Nicolas Hulot, en accroissant l'autonomie des États, elles limitent le risque de conflits liés à l'approvisionnement énergétique. Des fours aux lampes solaires, toutes sortes de solutions pénètrent les pays en développement pour permettre aux villages non connectés de s'affranchir de leur dépendance au fioul et au charbon. Total, GDF Suez ou encore Schneider Electric sont particulièrement actifs sur ces marchés.

L'hydroélectricité, développée de longue date dans les économies matures où il ne reste guère de sites propices, constitue aujourd'hui l'immense majorité des capacités renouvelables installées et présente encore un fort potentiel de développement dans les pays émergents (Chine, Brésil, Afrique...) Mais ce sont les EnR « modernes » qui recèlent le plus d'innovations. Le solaire a battu en 2013 un nouveau record de 39 GW et atteint une capacité mondiale installée de 140 GW, en concordance avec les prévisions de l'Agence internationale de l'énergie, qui y voit la première source d'énergie au monde d'ici à 2050 (photovoltaïque et thermique confondus). En attendant, les acteurs continuent à rechercher l'amélioration des rendements tout en travaillant à la mise en point de nouveaux matériaux et en imaginant de nouveaux usages.

Des innovations toujours plus ingénieuses

Outre les traditionnels panneaux en silicium cristallin (90 % du marché), les chercheurs s'intéressent aux couches minces qui permettent de transformer en sources d'énergie des matières souples et légères. Le français SunPartner a mis au point un photovoltaïque transparent utilisé sur les écrans de téléphones portables Alcatel, du mobilier urbain ou des stores d'avion. Il prépare aussi des matériaux souples et coordonne le consortium Soltex, qui planche sur un fil photovoltaïque. En ligne de mire, des textiles générateurs d'électricité qui pourraient être utilisés pour fabriquer des vêtements, des stores, les toits de serres agricoles, des garnitures intérieures de véhicules, etc.

Tout ce qui contribue à rapprocher les sources d'énergie des points de consommation et à tendre vers l'autonomie de certains équipements (des téléphones portables aux bâtiments) a le vent en poupe, car cela permet de réduire les investissements dans les infrastructures de transport. Par manque de sites propices dans les pays développés, la croissance du photovoltaïque de demain proviendra plutôt d'une multiplicité de toitures commerciales ou résidentielles, que de grandes centrales au sol comme cela a été le cas jusqu'à présent.

Aux États-Unis, des sociétés comme SolarCity ou SunRun rivalisent de solutions de financement innovantes permettant aux particuliers de s'équiper sans bourse délier. Dans un autre registre, plusieurs entreprises (l'américain Solar Roadways ou le néerlandais SolaRoad) incrustent les routes de cellules solaires dans le but d'alimenter les panneaux signalétiques mais aussi les véhicules électriques y circulant. D'autres planchent sur le moyen de récupérer l'énergie de l'air déplacé par les voitures ou les trains le long des autoroutes ou des voies ferrées.

Des investissements par centaine de milliards

Dans l'éolien (près de 320 GW installés dans le monde à la fin 2013), l'innovation vient en se jetant à l'eau. De la mer du Nord au Japon, mais aussi au large des côtes françaises, les projets en mer se multiplient, comme en témoignent les investissements records de 19, milliards de dollars (16,5 milliards d'euros) en 2014. Après une première génération d'éoliennes posées au fond des mers grâce à des fondations gigantesques, apparaissent les premières turbines flottantes, qui permettent de s'éloigner des côtes et de profiter de régimes de vents plus favorables.

D'autres technologies visent à exploiter les énergies marines, celle des vagues, celle des courants (marins et fluviaux), et même l'énergie thermique que produit la différence de température entre les eaux de surface et celles des profondeurs. Fort de son expertise marine, le groupe industriel français DCNS est présent dans toutes ces filières, dans lesquelles de nombreuses start-up (Sabella, Hydroquest, Nénuphar, Ideol...) testent également leurs inventions.

Moins visible, l'innovation se niche aussi dans les réseaux électriques. Les diverses composantes des réseaux électriques intelligents (développées par les géants Schneider Electric, Alstom, ABB ou Siemens) permettent d'absorber la production des EnR tout en assurant l'équilibre entre production et consommation : une meilleure prédictibilité des consommations et des productions solaire et éolienne grâce aux mégadonnées, le pilotage de la recharge des véhicules électriques qui pourraient devenir demain des solutions de stockage, ou encore des solutions d'effacement permettant d'agréger la consommation de plusieurs acteurs (spécialité de la filiale de Schneider Electric, Energy Pool ou d'Actility pour les sites industriels ou de Voltalis pour les particuliers) et de la décaler dans le temps afin de lisser les pointes... Le stockage, aujourd'hui le principal obstacle à un développement plus rapide des EnR, n'est pas en reste, que ce soit à l'initiative de grands groupes (Areva, Alstom) ou de plus petites structures (le français McPhy, spécialiste de l'hydrogène solide, ou l'américain Aquion Energy qui a séduit Total...)

Avec des investissements de 310 milliards de dollars (262,4 milliards d'euros) en 2014, proches du record de 2011 (317 milliards de dollars), les énergies vertes n'ont pas fini d'innover et de se développer.

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Commentaires
a écrit le 04/02/2015 à 8:45 :
Ne pas oublier les véhicules solaires : Hanergy (goupe chinois associé à Tesla) 5 véhicules solaires prévus à partir d'octobre 2015. Pour faire des économies durablement et ne pas polluer il faudrait en effet s’intéresser aux véhicules électro-solaires classe "Cruiser" 2/4 places :
- très bonne autonomie y compris de nuit,
- 10 fois moins de batterie que pour un EV classique (moins de 60 kg pour 830 km d’autonomie homologués pour l’eVe Sunswift par exemple dont 500 km la nuit à plus de 106 km/h constants),
- très peu de bornes de recharges à prévoir,
- excellente efficacité énergétique donc également excellent bilan par le minimum de matières premières utilisées,
- pas d’impact sur le réseau électrique mais au contraire fourniture d’électricité possible (de 6 à 15 m2 de solaire vitrages inclus),
- potentiel d’amélioration (rendement solaire, batteries etc) encore important, etc
Voir modèle commercial proche (2015) Swinburne Solar X, déjà autorisées sur route Stella Solar (4 places, 730 km charge pleine et 430 la nuit à plus de 100 km/h), transférable eVe Sunswift Solar 2 places : 500 km à plus de 106 km/h (140 km/h en pointe) avec une seule charge et 830 km avec solaire (test officiellement homologué par la FIA, Guiness etc), Suncruiser Solar, Solarword GT (+ d’1 million de km par tous temps), Calgary Solar, Daedalus Solar, Tafe Sa, Solar Mobil Malindra, Midnight Sun XI Solar, Navitas Solar Purdue, Stanford Luminos etc. Efficacité sup. d’un facteur 12 comparé à un véhicule actuel (faible poids, tb aérodynamisme, rendement 98% des moteurs dans roues 1,5 KW, récup. d’énergie de plus de 80% au freinage, minimum de batterie = moins de 60 kg, gestion efficiente de l’énergie, excellents Cx/Cd 0,07 au mieux comparé à 0,24 pour Tesla, coef. de roulement, 6 à 15 m2 solaire avec vitrages évent. 30% rendement actuel et + etc). Jonction en cours avec les véhicules électriques encore nettement moins efficients. Plus de 60 universités de pointe concernées dans le monde (Stanford, MIT, Eindhoven, Twente, Bochum, NSW Univ, Caltech, Calgary, Purdue, Malindra etc) + retombées technos. Il y a accessoirement aussi HySolarKit qui est un kit pour convertir un véhicule à moteur classique en un véhicule hybridosolaire. Le système permet de réduire les consommations de 20 à 40% selon les usages de même que les émissions, avec un coût très faible par rapport à l’achat d’un véhicule hybride.
Réponse de le 11/02/2015 à 10:26 :
Pour les politiciens et les industriels ils n'existeront jamais car ils ne LEUR seront pas rentable. Il faut obliger les citoyens à aller à la pompe... Regardez les bornes de charge, il a fallu combien d'année pour que les industriels permettent aux citoyens d'en posséder chez eux?
a écrit le 03/02/2015 à 12:28 :
Une économie dé-carbonée est un leurre, comme le QE en économie, car finalement il suffit de promouvoir, par exemple, la déforestation pour appliquer un nouvelle façon "de quantifier" afin d'appliquer un dogme!
Réponse de le 11/02/2015 à 10:28 :
Non moi j'y crois mais pas avec les énergies qu'on cherche a nous imposer actuellement. Que ce soit le solaire, l'éolien, le bio carburant... ce ne sont pas des energies viable pour nos besoins.

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