Ressources énergétiques futures

La signification de l'expression "ressources énergétiques futures".

Lesressources énergétiquesfutures désignent les ressources dont l'utilisation pourrait se généraliser à l'avenir, grâce à des avancées technologiques ou à de nouvelles découvertes scientifiques. Les ressources énergétiques futures seront différentes de celles d'aujourd'hui en raison de plusieurs facteurs combinés.

Les types de ressources énergétiques du futur

Des efforts sont faits pour construire des technologies qui nous permettent de récolter et de stocker des formes d'énergie moins denses, telles que la lumière du soleil et le vent. Dans cette section, nous commencerons par l'énergie nucléaire, qui est omniprésente dans les plans énergétiques futurs.

L'énergie nucléaire

L'énergie nucléaire est l'une des formes d'énergie les plus denses que l'humanité apprend à gérer. La technologie nucléaire du futur peut être divisée en deux catégories : la fission et la fusion.

• La fission nucléaire, ou la division des atomes, est la plus répandue dans le monde, mais elle pourrait être moins répandue à l'avenir.

• La fusion nucléaire, ou la fusion (combinaison) d'atomes, produit plus d'énergie que la fission, mais elle est encore à l'essai.

• Lesnouvelles technologies de fission comprennent les réacteurs à sels fondus, la fusion laser qui fusionne les atomes à l'aide d'un faisceau laser à haute énergie, et les réacteurs au thorium ou au plutonium.

• Les nouvelles technologies defusion comprennent les réacteurs toroïdaux et la fusion laser, qui utilise un faisceau laser pour fusionner les isotopes d'hydrogène.

Les énergies renouvelables

Les ressources énergétiques renouvelables étaient un choix énergétique populaire avant le 18e siècle. Elles sont devenues moins courantes lorsque les progrès technologiques ont permis l'utilisation de combustibles fossiles.

Les technologies du futur comprennent :

• Les voilessolaires et les panneaux solaires photovoltaïques, plus nombreux, pourraient être fabriqués à partir de pérovskite ou d'arséniure de gallium, deux matériaux qui peuvent remplacer le silicone. Des matériaux à base de nanotubes de carbone pour l'énergie solaire thermique sont également attendus. En outre, les champs de panneaux solaires peuvent être convertis en systèmes CSP (Concentrating Solar Power) qui utilisent des miroirs pour concentrer les rayons du soleil sur une source unique.

  Les panneaux solaires peuvent désormais être rendus transparents et utilisés comme des fenêtres.

• Les roueshydrauliques (à faible hauteur de chute, pour une exploitation à petite échelle), les turbines Kaplan ou les turbines hélicoïdales Gorlov (différentes conceptions de pales) pourront faire tourner leurs pales dans le sens où les courants les plus forts s'écoulent afin d'exploiter davantage d'énergie cinétique.

  Ces turbines hydroélectriques peuvent également changer de forme ou de position pour s'adapter aux périodes où la nappe phréatique est plus basse ou plus haute.

• L'énergiedes vagues et l'énergie marémotrice , utilisées près du bord de mer, exploitent l'énergie cinétique de l'eau. À l'avenir, elles pourraient également être en mesure de récolter l'énergie des gradients changeants de température et de salinité qui existent et se mélangent dans les couches d'eau de mer^.3

  Des barrages et des lagunes marémotrices peuvent également être construits pour amplifier l'effet des variations du niveau de l'eau.

• L'énergie éolienne est l'une des plus flexibles. Différentes formes de pales peuvent être conçues pour augmenter la vitesse, réduire les turbulences et la traînée ou assurer une rotation plus douce (par exemple, les ailerons en bout de pale, les nacelles de pale, les axes verticaux et horizontaux hélicoïdaux des éoliennes -VAWT et HAWT).

  Lesnavires assistés par le vent qui ne nécessitent qu'une seule personne, ou très peu, pour les faire fonctionner, seront de plus en plus courants à l'avenir.

• Lesbiocarburants peuvent provenir des déchets agricoles et alimentaires des supermarchés, ainsi que de plantations dédiées, telles que l'herbe miscanthus. Le biocarburant du futur est souvent considéré comme une algue, car elle génère du méthane et de l'hydrogène en se décomposant. Les carburantsliquides (bioéthanol), solides (humus) et gazeux (biogaz) peuvent être obtenus à partir de la biomasse. Les trois peuvent également être obtenus à partir de biodigesteurs, qui utilisent des micro-organismes pour digérer les déchets.

• L'énergie géothermique n' est disponible que dans des endroits spécifiques qui bénéficient d' une activité volcanique. En général, elle utilise l'eau chaude et la vapeur pour alimenter les moteurs. À l'avenir, elle sera associée à des liquides à faible point d'ébullition, comme le butane, pour produire de l'électricité à des températures globales plus basses.

Non renouvelable

Lecharbon, le pétrole et le gaz continueront probablement à être utilisés à l'avenir en raison de leur rendement énergétique élevé lorsqu'ils sont brûlés. Cependant, leur capacité de pollution reste élevée, entraînant le rejet de métaux lourds ou de gaz à effet de serre.

• Charbon: la gazéification et la liquéfaction du charbon sont des procédés qui transforment le charbon en d'autres formes d'énergie utilisables. Ces deux techniques sont plus efficaces que la combustion^.4

  • Lagazéification du charbon implique la combustion partielle du charbon pour produire un gaz qui peut être utilisé pour le chauffage ou la production d'électricité.

  • Laliquéfaction, quant à elle, implique la conversion du charbon en un carburant liquide qui peut être utilisé dans les transports.

• Pétrole : les puits de production sous-marins, l'utilisation de sable bitumineux et de schiste bitumineux, et le forage seront associés à des techniques de récupération assistée du pétrole (RAH) très efficaces. Les techniques de récupération assistée du pétrole qui seront améliorées sont les suivantes :

  • La récupération primaire du pétrole, qui consiste à pomper le pétrole dans le sol et à le séparer de l'eau et des autres impuretés.

  • Larécupération secondaire du pétrole, qui consiste à utiliser de l'eau ou des produits chimiques pour augmenter le flux de pétrole du réservoir vers le puits.

  • La récupérationtertiaire du pétrole, qui consiste à injecter de la vapeur ou d'autres fluides dans le réservoir pour chauffer le pétrole, afin qu'il s'écoule plus facilement^.5

• Gaz naturel : la récupération assistée des gaz pourrait être associée à la fracturation pour capturer les gaz plus efficacement.

Exemples de ressources énergétiques futures

L'avenir de l'énergie est en constante évolution, ce qui rend difficile la prévision des sources d'énergie qui seront utilisées.

• Lesréacteurs à sels fondus sont des technologies de fission améliorées qui pourraient nous servir plus largement comme ressource énergétique. Le sel ou les mélanges de sels sont utilisés comme refroidisseurs et permettent à l'énergie nucléaire de fonctionner à des températures plus élevées que si elle était refroidie uniquement par de l'eau.

• Une technologie de fusion améliorée peut obtenir de l'énergie à partir du deutérium et du tritium, qui sont des isotopes ("espèces") de l'hydrogène.

Stratégies pour assurer l'approvisionnement futur en énergie

Ces dernières années, les efforts pour améliorer l'accès à l'électricité ont fait évoluer la population de la Terre (recensée par l'acte de naissance) en seulement 30 ans de 70 % à 90 %.

Certaines stratégies peuvent encore être employées pour aider à sécuriser les approvisionnements énergétiques futurs.

• Diversifier les sources d'énergie en utilisant un mélange de sources renouvelables (solaire, marémotrice, éolienne, biomasse) et non renouvelables (pétrole).

  Cela permet de se prémunir contre les fluctuations de prix et les ruptures d'approvisionnement.

• Investir dans l'efficacité énergétique. Les économies d'énergie dans les transports, les bâtiments et l'industrie sont primordiales pour un avenir durable de l'utilisation des ressources énergétiques.

• Développer des technologies de stockage qui permettent d'emmagasiner l'énergie excédentaire lorsque la demande est élevée. En employant ces stratégies, nous pouvons contribuer à garantir aux générations futures un approvisionnement en énergie fiable et abordable.

• Laconservation et l'amélioration de l'habitat permettent aux cycles naturels de continuer à produire des sources d'énergie utilisables par l'homme.

Problèmes liés aux futures ressources énergétiques

Toutes les activités, y compris l'extraction, la transformation, le transport, l'utilisation et l'élimination de toutes les ressources et de leurs technologies (par exemple la construction d'une nacelle d'éolienne), laissent une empreinte environnementale.

Les autres risques comprennent :

• Lesnouvelles ressources énergétiques qui pourraient être denses en énergie mais difficiles à manipuler, à contenir et à transporter.

• Les dommages causés à l'habitat et à la géologie.

• Décisions "l'option la plus rapide et la moins chère".

Ressources énergétiques non conventionnelles

Certaines ressources énergétiques non conventionnelles sont déjà mises en œuvre.

L'énergie magnétique est prometteuse, car un ensemble d'aimants puissants peut à la fois attirer et repousser. L'énergie magnétique jouera un rôle déterminant dans les secteurs des transports et du bâtiment. Les champs magnétiques contribuent déjà au fonctionnement des réacteurs toroïdaux.

Lacapture, l'utilisation et le stockage ducarbone (CCUS) pourraient contribuer à réduire l'empreinte carbone des industries extractives. La minéralisation du carbone utilise une technologie qui capture l'air pour ses molécules de_CO2 et l'injecte dans le sol pour former des roches et des minéraux.

En outre, les bio-batteries du futur, largement disponibles, devraient pouvoir exploiter la puissance des molécules organiques, telles que les enzymes, les sucres ou les bactéries, qui pourraient être contenues dans des substances comme la sève des arbres ou le^sang8.

Nous rêverons toujours de puiser dans les sources d'énergie et les technologies qui nous permettent de vivre et d'apprendre différemment. Quelle que soit leur origine, nous devons nous assurer qu'elles sont éthiques et qu'elles ne causent pas de dommages environnementaux au monde naturel ou à nos villes et paysages construits.