Nouvelles Ressources Énergétiques

Avantages des ressources énergétiques alternatives

En novembre 2021, près de 200 nations se sont réunies lors du sommet sur le climat COP26 à Glasgow. Après quinze jours de négociations, les pays présents ont accepté de supprimer progressivement les subventions aux combustibles fossiles et de réduire leur utilisation du charbon, en favorisant plutôt les ressources énergétiques alternatives.

Les combustibles fossiles comprennent le charbon, le pétrole et le gaz naturel. Ils sont présents naturellement dans la croûte terrestre et sont extraits et brûlés pour produire de l'énergie.

Pourquoi les ressources énergétiques alternatives sont-elles préférables aux combustibles fossiles ?

• Renouvelables : contrairement aux combustibles fossiles, de nombreuses ressources énergétiques alternatives se reconstituent d'elles-mêmes. Elles ne peuvent pas être épuisées par l'exploitation humaine.

• Efficacité accrue : brûler des combustibles fossiles pour produire de l'électricité est une forme inefficace de génération d'énergie. Les centrales au charbon ont un rendement de seulement 29 % de leur valeur énergétique initiale. En revanche, l'énergie éolienne a un rendement de 50 %.

• Plus propre : la combustion de combustibles fossiles produit du dioxyde de carbone, un important gaz à effet de serre. De plus, la combustion des combustibles fossiles libère des polluants nocifs qui ont un impact sur la santé humaine et l'environnement. Les ressources énergétiques alternatives n'émettent pas de gaz à effet de serre ni de polluants nocifs.

Figure 1 - Les centrales au charbon rejettent divers polluants atmosphériques dangereux tels que le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote, les particules et le monoxyde de carbone. Source : unsplash.com

• Développement économique : l'industrie des énergies alternatives fournit des emplois et des revenus à des millions de personnes dans le monde. De plus, les énergies alternatives peuvent être utilisées dans des régions isolées, loin du réseau national.

Énergie nucléaire et énergies renouvelables

Les nouvelles ressources énergétiques se divisent en deux catégories : l'énergie nucléaire et les énergies renouvelables.

L'énergie nucléaire

Il existe trois types de production d'énergie nucléaire :

• Lesréactions de fission - la fission des atomes de certains éléments (généralement l'uranium et le plutonium) pour produire de l'énergie. L'énergie est utilisée pour chauffer l'eau et la transformer en vapeur, puis elle actionne des turbines qui alimentent un générateur. La grande majorité des centrales nucléaires produisent de l'énergie à l'aide de réactions de fission.

• Lesréactions de fusion - la fusion de noyaux atomiques en un noyau plus gros produit de grandes quantités d'énergie. La fusion nucléaire a lieu dans le soleil et fournit de la chaleur et de la lumière à des planètes situées à des millions de kilomètres. Il s'agit d'une forme d'énergie nucléaire encore peu développée, mais tu trouveras plus d'informations à ce sujet plus bas !

• La désintégrationnucléaire - la désintégration des produits radioactifs est utilisée dans des applications spécifiques, comme la production d'électricité dans les sondes spatiales.

Figure 2 - Les centrales nucléaires sont généralement construites près des côtes ou des estuaires. En effet, les centrales ont besoin de grandes quantités d'eau pour les systèmes de refroidissement. Source : unsplash.com

Depuis que les premières centrales nucléaires commerciales ont commencé à fonctionner dans les années 1950, l'énergie nucléaire a gagné en popularité, produisant aujourd'hui environ 10 % de l'électricité mondiale. C'est une méthode de production d'électricité propre et sans carbone.

Les énergies renouvelables

En général, les ressources énergétiques renouvelables sont considérées comme durables parce qu'elles se reconstituent d'elles-mêmes et ne dépendent pas de ressources limitées, comme les combustibles fossiles et l'énergie nucléaire.

Nouvelles ressources énergétiques : Exemples

Même si les nouvelles ressources énergétiques ont un avantage sur les combustibles fossiles, elles ne sont pas parfaites. Elles présentent toutes des avantages et des inconvénients, qui sont résumés dans ce tableau.

De nouvelles sources d'énergie pour l'avenir

Il y a quelques décennies, les technologies énergétiques modernes comme l'éolien offshore semblaient futuristes et impossibles. Quels sont les impossibles d'aujourd'hui qui pourraient devenir probables à mesure que la technologie s'améliore ?

La fusion nucléaire

La majorité des centrales nucléaires produisent de l'électricité grâce à des réactions de fission, mais qu'en est-il des réactions de fusion ?

Le principal défi de la recherche sur la fusion est de créer des températures suffisamment élevées pour permettre la fusion des noyaux. Deux stratégies sont actuellement testées :

• Confiner et chauffer le combustible d'hydrogène à l'intérieur d'un champ magnétique puissant.

• Tirer sur des pastilles de combustible d'hydrogène à l'aide de puissants faisceaux laser.

Si une technologie appropriée est mise au point, la fusion nucléaire pourrait être révolutionnaire. Elle fournit quatre fois plus d'énergie que la fission de l'uranium et ne produit pas de déchets radioactifs.

Combustibles à base d'hydrogène

Legaz hydrogène est hautement inflammable, mais lorsqu'il est brûlé, il ne produit que de l'eau comme sous-produit.

Les scientifiques ont commencé à incorporer l'hydrogène dans les piles à combustible. Elles sont trois fois plus efficaces qu'un moteur à combustion d'essence et ne rejettent pas de polluants nocifs.

Figure 3 - Cette voiture pourrait être l'avenir des transports. Présenté à Tokyo, ce véhicule Toyota est alimenté uniquement par des piles à combustible à l'hydrogène. Source : unsplash.com

Les principaux défis liés au développement des carburants à base d'hydrogène sont les suivants :

• Comprimer et stocker l'hydrogène dans les véhicules

• Trouver une source d'hydrogène renouvelable

• Risque d'explosion

Conversion de l'énergie thermique des océans

Le concept de conversion de l'énergie thermique des océans (CETO) exploite la différence de température entre les eaux de surface chaudes des océans tropicaux et les eaux profondes froides situées en dessous.

Une centrale électrique offshore fonctionnant comme un réfrigérateur inversé pourrait utiliser la différence de température pour actionner des turbines qui produiraient de l'électricité. Les centrales OTEC produiraient une source d'énergie renouvelable et propre, et elles pourraient être installées en mer sur des plateformes flottantes. Mais la mise au point de centrales OTEC réalisables se heurte à certains obstacles :

• Plus chères à construire que d'autres types de centrales électriques

• Ne convient qu'aux latitudes tropicales

• Les meilleurs sites sont souvent éloignés des zones densément peuplées.

Les combustibles solaires

Des substances courantes comme l'eau, l'azote et le dioxyde de carbone pourraient être synthétisées en carburants liquides à base d'hydrocarbures à l'aide de l'énergie solaire. Ces carburants seraient durables, stockables et portables.

Les principaux défis auxquels est confronté le développement des combustibles solaires sont les suivants :

• Imprévisibilité du rayonnement solaire entrant

• Coûts élevés

• Matériaux et conception du système

L'énergie solaire dans l'espace

L'énergie solaire spatiale est de loin la technologie du futur la plus farfelue. Des miroirs géants placés dans l'espace dirigent le rayonnement solaire vers des panneaux solaires, où il est converti en électricité. L'énergie est renvoyée sur Terre par micro-ondes ou par laser, puis reconvertie en électricité sur Terre.

L'énergie solaire spatiale pourrait produire de grandes quantités d'électricité 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sans gaz à effet de serre ni déchets.

Il n'est pas surprenant que son développement se soit heurté à quelques difficultés, notamment :

• Coûts de développement et de transport

• Risque d'endommagement des panneaux solaires dans l'espace

• Exigences technologiques coûteuses et complexes

J'espère que cet article t'a expliqué les nouvelles ressources énergétiques. Rappelle-toi que les nouvelles ressources énergétiques sont des sources d'électricité qui ne dépendent pas des combustibles fossiles. Ce sont souvent des sources d'électricité plus propres et plus efficaces, mais elles ne sont pas sans inconvénients.

^{1. Adam Vaughan, COP26 : le monde accepte de supprimer progressivement les subventions aux combustibles fossiles et de réduire le charbon, New Scientist, 2021.}

^{2. Institut d'études sur l'environnement et l'énergie, Fiche d'information : L'énergie éolienne en mer, 2010}

^{3. Gemma N. Thomas, Low carbon and renewable energy economy, UK : 2020, Office for National Statistics, 2022.}

^{4. Green Match, L'énergie solaire basée dans l'espace : la future source d'énergie ?, 2022.}

^{5. Greg Hatala, Aperçu de l'histoire : Hindenburg fait tourner les têtes à New Brunswick, NJ Advance Media, 2013.}

^{6. Hannah Ritchie, Énergies renouvelables, notre monde en données, 2022.}

^{7. Hemanth Kumar, Les dix premiers pays producteurs d'énergie nucléaire en 2021, Power Technology, 2021.}

^{8. Phoenix Energy : Renewable Energy : Quelle est la source d'énergie la plus efficace ?", 2020.}

^{9. Projet solaire, L'histoire des énergies renouvelables : Où tout a commencé, 2018}

^{10. Centre du Wisconsin pour l'éducation à l'environnement, Faits concernant les futures ressources énergétiques, 2020.}

^{11. Association nucléaire mondiale, L'énergie nucléaire dans le monde aujourd'hui, 2022.}