Explorer la transition énergétique

Philip Kyeremanteng est un scientifique de l'environnement au Canal and River Trust (anciennement British Waterways) et il est également associé directeur général de Renephil Environmental Services. Il travaille pour la Fondation Solar Impulse depuis février 2019.

Les combustibles fossiles ont dominé le mix énergétique des pays développés et en développement depuis la révolution industrielle. L'instabilité des prix des combustibles, l'augmentation des coûts, le changement climatique, ainsi que les efforts pour réduire la pollution, ont conduit à un investissement sans précédent dans les sources d'énergie renouvelables ces derniers temps à l'échelle mondiale. Les combustibles fossiles contribuent largement à l'augmentation des émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et à la pollution atmosphérique qui cause la mort d'un grand nombre de personnes chaque année.

Il n'est pas trop tard pour atténuer certaines des conséquences importantes du changement climatique. Cela nécessitera de nombreuses interventions, principalement l'expansion et l'investissement dans les technologies propres et les actions locales au niveau des villes et des régions ; par exemple, l'amélioration des transports publics, l'amélioration de l'efficacité énergétique et la planification urbaine durable. Dans cet article, l'accent est mis sur les énergies renouvelables, dont la croissance est la plus rapide, comme l'une des interventions dans la lutte contre le changement climatique.

Au Canal and River Trust (anciennement British Waterways), où je fais partie d'une équipe de scientifiques de l'environnement, nous encourageons l'utilisation de technologies propres pour faire progresser la durabilité et résoudre les problèmes environnementaux. Sur la scène mondiale, par le biais de la Fondation Solar Impulse, j'ai évalué plus de 40 solutions propres et rentables qui réduisent les émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Parmi les solutions notables, citons Carbon Forest +, Urban Vegetation Monitoring et Urban Canopee.

Les énergies renouvelables proviennent de sources qui peuvent se régénérer ou se reconstituer naturellement. D'ici 2035, les énergies renouvelables devraient représenter plus de la moitié de la production mondiale d'électricité. Nous entendons souvent parler de la croissance rapide des technologies liées aux énergies renouvelables dans les médias, mais de quelles informations précises disposons-nous sur la croissance des énergies renouvelables dans le monde ? Quelles sont les technologies qui semblent prometteuses dans la transformation du bouquet énergétique ?

L'hydroélectricité

L'hydroélectricité est la forme d'énergie renouvelable la plus utilisée, produisant 1295 GW d'énergie dans le monde. Cela correspond à 54 % de la capacité mondiale de production d'énergie renouvelable. La Chine a la plus grande production d'hydroélectricité au monde et génère environ 15 % de son énergie à partir de l'hydroélectricité (122,5 GW pour le seul barrage des Trois Gorges). Les gros investissements réalisés dans l'hydroélectricité ont contribué à réduire la dépendance de la Chine vis-à-vis du charbon au cours des dernières décennies. Parmi les technologies hydroélectriques qui ont reçu le label Solar Impulse Efficient Solution, citons la turbine à écoulement libre Fish Friendly, un système de turbine innovant qui produit de l'énergie hydroélectrique propre et renouvelable à haut rendement tout en protégeant les poissons, et la turbine à tambour flottant , un moyen innovant de produire de l'énergie propre à partir de petites centrales hydroélectriques.

Crédit : Mark König

L'énergie éolienne

L'énergie éolienne est la deuxième source d'énergie renouvelable la plus utilisée dans le monde, avec 563 GW et 24 % de la capacité mondiale de production d'énergie renouvelable. Le Royaume-Uni est le 6e producteur mondial, avec une production de 13603 MW. Les parcs éoliens offshore sont construits sur des étendues d'eau et alimentent l'équivalent de 4,5 millions de foyers rien qu'au Royaume-Uni. Les parcs éoliens terrestres, bien qu'importants, n'ont fourni qu'environ 10 % de l'énergie britannique en 2020. Voici quelques exemples de technologies éoliennes qui ont reçu le label Solar Impulse Efficient Solution :

• L'éolienne Haliade-X, une éolienne d'une capacité de 12 MW, résolvant le défi des coûts élevés de l'électricité propre avec une éolienne plus grande qui nécessite moins d'installation sur une seule éolienne pour la même capacité totale du parc éolien.

• Wind Tulips - Petites éoliennes alliant efficacité, faible niveau sonore, regroupement synergique, respect des oiseaux et sens artistique. Cette technologie utilise un aérodynamisme et un design innovants pour fabriquer de petites éoliennes qui peuvent être utilisées à proximité des personnes et des bâtiments.

• Éolienne pour tours de télécommunication - Une solution pour les structures existantes des tours de télécommunication utilisant une énergie hybride intégrée éolienne-solaire pour réduire les dépenses opérationnelles.
  
  

L'énergie solaire

L'énergie solaire fonctionne en convertissant la lumière du soleil en énergie. Le Royaume-Uni installe des panneaux solaires plus rapidement que toute autre nation européenne. La plus grande centrale solaire du monde - le projet Noor Abu Dhabi aux Émirats arabes unis - produit 117 GW, fournissant de l'électricité à 90 000 personnes. Elle contribuera à réduire l'empreinte carbone du pays d'un million de tonnes métriques par an. Parmi les exemples de technologies d'énergie solaire qui ont reçu le label de la Fondation Solar Impulse, citons la solution solaire thermique concentrée, une solution innovante pour produire de la chaleur verte pour les industries et les villes ; CONTAINWATT, un générateur d'énergie renouvelable mobile et un système de stockage, créant un abri convertible autonome ; et Solarimo, une solution pour l'immobilier qui planifie, réalise et exploite des solutions solaires et vend l'électricité aux locataires.

Bioénergie

La biomasse moderne comprend les biocarburants, les granulés de bois et les sous-produits agricoles. Les produits (combustibles) sont brûlés pour créer de la vapeur, qui alimente une turbine qui produit de l'énergie. Le Royaume-Uni, la Chine et l'Inde ont déclaré plus de la moitié de l'expansion totale de la taille de la bioénergie dans le monde en 2018. Parmi les exemples de technologies de bioénergie ayant reçu le label de la Fondation Solar Impulse, citons une solution transformant la biomasse en biométhane et en biofertilisants, et les chaudières à condensation à biomasse BCH, des chaudières à condensation à biomasse ultra-efficaces qui peuvent réduire les coûts énergétiques et les émissions dans de nombreux secteurs.

Géothermie

L'énergie géothermique est générée et stockée dans la terre. En 2018, la production mondiale d'énergie géothermique a dépassé les 13,2 GW. L'Islande est l'un des plus grands producteurs d'électricité géothermique au monde, produisant 26,5 % de l'électricité du pays et 87 % de leurs besoins en logements et bâtiments à partir d'eau chaude naturelle provenant du sous-sol. Parmi les exemples de technologies géothermiques qui ont reçu le label de la Fondation Solar Impulse, citons la centrale de production de chaleur et d'électricité géothermique, qui fournit aux municipalités de la chaleur et de l'électricité bon marché produites à partir de sources locales, et le mur géothermique GeoTerre , un échangeur de chaleur géothermique de surface compact et peu coûteux permettant de rafraîchir les bâtiments avec de faibles émissions de CO2.

La voie à suivre

L'accélération de ces technologies d'énergie renouvelable pour tous soulève des défis techniques, sociaux, politiques, économiques, juridiques et éthiques complexes et importants qui doivent tous être relevés pour favoriser la croissance et le développement durables. Par exemple, les combustibles fossiles sont plus fiables, capables de répondre à la demande des fournisseurs et plus flexibles que les énergies renouvelables intermittentes qui dépendent des conditions météorologiques. Ces défis doivent être relevés pour que les énergies renouvelables puissent concurrencer économiquement les systèmes basés sur les combustibles fossiles.

En outre, selon un récent rapport de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), l'atteinte d'émissions nettes nulles nécessitera une transformation sans précédent de la manière dont l'énergie est produite, transportée et utilisée dans le monde. Le rapport présente plusieurs stratégies à mettre en œuvre pour réaliser cette transition :

• À partir d'aujourd'hui, cesser tout investissement dans de nouveaux projets d'approvisionnement en combustibles fossiles et ne plus prendre de décisions finales d'investissement pour de nouvelles centrales à charbon non exploitées.

• D'ici 2035, ne pas vendre de nouvelles voitures particulières à moteur à combustion interne.

• D'ici 2040, atteindre des émissions nettes nulles dans le secteur mondial de l'électricité.

L'élément le plus important à prendre en compte dans la transition vers un système énergétique à émissions nettes nulles d'ici 2050, tout en garantissant un approvisionnement énergétique stable et abordable, est un investissement sans précédent dans les technologies propres afin de relever certains des défis économiques et technologiques des énergies renouvelables. En outre, le processus décisionnel relatif à la transition énergétique devrait inclure de nombreux acteurs tels que des décideurs politiques, des investisseurs, des scientifiques, des ONG et des ingénieurs qui examineront le système existant, les opportunités, évalueront les obstacles et feront des compromis.

Les systèmes énergétiques changent et se développent constamment au fil du temps, et les systèmes énergétiques d'aujourd'hui sont le résultat de nombreuses années de développement. Le travail pour les futurs systèmes énergétiques doit donc commencer maintenant si nous voulons atteindre des émissions nettes nulles dans les décennies à venir.

Références

1. https://ourworldindata.org/renewable-energy

2. https://solarimpulse.com/efficient-solutions

3. https://odi.org/en/insights/six-global-trends-to-watch-in-2020/

4. https://www2.deloitte.com/us/en/pages/energy-and-resources/articles/renewable-energy-outlook.html

5. https://www.futurelearn.com/info/courses/energy-transition/0/steps/10198

6. https://sdg.iisd.org/news/iea-roadmap-to-net-zero-by-2050-includes-over-400-milestones/