DOSSIER « Énergie de demain » : Perspectives d’avenir

Avenir

Les énergies de demain

Nous pouvons diviser les énergies de demain en trois catégories : les énergies actuelles « améliorées » pouvant devenir demain des alternatives sérieuses au pétrole ; les énergies « nouvelles » qui fonctionnent en phase de test ; et les énergies que l’on pourrait qualifier de « futuristes » dont on ne possède que les théories. Il est difficile de prédire à ce jour les énergies d’avenir tant il y a de recherches en cours à travers le monde, néanmoins certaines ont plus de chances que d’autres de faire leurs preuves. Dans cette quête de l’énergie nouvelle il ne faut pas non plus oublier la demande mondiale qui va encore croitre dans les décennies à venir, et ce, à la limite de l’exponentiel.

Le solaire bien lancé

Commençons par les panneaux solaires. Comme nous l’avons vu précédemment, malgré l’énergie considérable et continue émise par le soleil, les panneaux photovoltaïques possèdent encore de sérieux défauts de coûts. La recherche avance et des gens se battent pour améliorer et prouver l’intérêt de cette technologie, comme en témoigne l’aventure extraordinaire de Solar Impulse menée par Bertrand Piccard et André Borschberg en partenariat avec le fabricant Sun Power. Pour que les panneaux solaires deviennent réellement intéressants les ingénieurs tentent de faire diminuer les coûts de fabrication, d’augmenter leur durée de vie, de trouver une alternative au silicium, d’augmenter leur rendement (aujourd’hui de 20%) et ce même par temps couvert en captant toutes les longueurs d’onde de la lumière. D’ici à 2030 on peut espérer un rendement de 50%, ce qui ouvrirait des perspectives nouvelles pour les logements et les transports.

Les bio-carburants toujours prometteurs

Du côté des bio-carburant les recherchent avancent également. Le bioéthanol, utilisé aujourd’hui par certaines voitures, peine à décoller pour la simple raison que, malgré être industrialisé, il fait concurrence à l’agriculture alimentaire car il est obtenu à base de canne à sucre, de betterave, de céréales, de colza, de maïs ou de tournesol. Des tests concluants ont été effectués à base de déchets agricoles et de résidus forestiers ce qui pourrait permettre une commercialisation d’ici 2015-2020 afin de lancer une 2ème génération de biocarburant. Mais les ingénieurs de s’arrêtent pas là, des recherches sont en cours concernant un éthanol fabriqué à partir d’algues. Les algues ont pour avantage d’avoir une croissance plus rapide que les plantes poussant à l’air libre et se nourrissent de CO2 (émis par ce même carburant) : un carburant prometteur pour les transports de demain.

Les océans en relai

Tout comme le vent, l’océan est une formidable source d’énergie par ses vagues et ses courants qu’il produit. L’usine marémotrice de La Rance en est la preuve. Cette usine située en Bretagne exploite la différence de hauteur d’eau entre les marées pour produire de l’électricité comme le ferait un barrage. Mais si cet ouvrage datant de 1966 est un exemple, il n’est hélas pas possible de le reproduire dans beaucoup d’endroits du fait du caractère exceptionnel des marées dans la région de St Malo. D’autres technologies sont en plein développement pour capter la force des courants marins (hydroliennes) ou encore l’amplitude de la houle (houlomotrices). Leur technologie se rapprochent de celle des éoliennes à ceci près que leur environnement est beaucoup plus hostile : l’eau salée provoque la corrosion, des micro-organismes se fixent sur les installations (algues, coquillages), les tempêtes fragilisent les structures et enfin le visuel : les houlomotrices, sorte de gros flotteurs, ne seraient pas forcément très bien accueillis par les habitués du bord de mer. La France possède un bon potentiel en termes de courants marins, notamment au large des côtes bretonnes, ce qui pourrait laisser envisager de belles perspectives aux hydroliennes. Reste à solutionner les problèmes que suscite l’environnement marin.

La pile à hydrogène pour la mobilité

Parlons à présent d’une technologie qui pourrait intéresser les constructeurs automobiles : la pile à hydrogène. Le principe de pile à combustible est connu depuis 1839, aujourd’hui nous maîtrisons cette technologie qui a pour avantage d’avoir un rendement énergétique proche de 60% et qui ne rejette que de l’eau. Le seul problème de cette pile à l’heure actuelle c’est l’hydrogène. L’hydrogène est un gaz rare qui demande beaucoup d’énergie pour être produit, ce qui veut dire que le rendement globale de la pile à hydrogène n’est pour l’instant que médiocre. La technique la plus économique est actuellement réalisée par Air Liquide à base de gaz naturel (méthane). Les recherches portent donc principalement sur l’efficacité de la production d’hydrogène, sans solution innovante de ce côté-là la pile à hydrogène n’est pas prête d’envahir le marché. Autre alternative possible : développer des piles à combustibles fonctionnant avec d’autres carburants.

Le nucléaire toujours dans le vent ?

Le nucléaire, bien qu’étant une énergie très complexe à maîtriser, semble une technologie aux potentiels infinis. Deux axes semblent intéressants. Le premier concerne l’évolution technologique des réacteurs que nous connaissons actuellement et le second la fusion nucléaire.
Les centrales nucléaires actuellement en service en France sont de 2ème génération, l’EPR (Réacteur Pressurisé Européen) étant la 3ème génération. C’est d’ailleurs un démonstrateur qui est en ce moment même en construction à Flamanville. Bien que plus évoluée, cette troisième génération n’apporte pas de rupture technologique puisque les améliorations sont majoritairement sécuritaires. La 4ème génération dite « surgénérateur » consisterait à l’utilisation de thorium, élément beaucoup plus abondant que l’uranium 238. En plus d’avoir des stocks de combustibles bien plus importants, les surgénérateurs ont normalement un bien meilleur rendement énergétique, ce qui permettrait de rejeter moins de déchets radioactifs. Toutefois ces projets de recherche sont très critiqués, car même s’ils peuvent être à l’origine de formidables découvertes ils peuvent aussi mener à des impasses malgré plusieurs milliards d’euros investis.
Le deuxième axe est la fusion nucléaire. Contrairement à la « fission » nucléaire pratiquée aujourd’hui, la fusion nucléaire est l’assemblage de deux noyaux atomiques légers pour former un noyau plus lourd. La réaction est naturelle dans le soleil, mais elle reste difficile à reproduire sur Terre. Cette énergie permettrait de produire de l’énergie en quantité colossale et de façon presque infinie. Le projet ITER travaille sur le sujet, mais il faudra sans doute attendre 50 ans, voire plus, avant d’aboutir à des résultats prometteurs.

L’énergie de demain ?

L’énergie de demain sera une énergie respectueuse de l’environnement possédant un bon rendement. Nous avons la chance de maîtriser des énergies renouvelables qui nous permettront d’effectuer une transition énergétique. A nous à présent de les développer et de les rendre incontournables dans la production électrique de demain. L’innovation et la créativité sont les clés de notre avenir énergétique, elles devront nous permettre non seulement d’améliorer nos technologies existantes mais aussi d’en développer de nouvelles.
Si nous devions parier sur une énergie d’avenir à moyens termes, ce serait sur la pile à hydrogène. Quoi de mieux qu’un moteur qui n’émettrait que de l’eau ? Cette technique pourrait révolutionner nos transports et rendre nos villes plus respirables. Mais pour l’instant, reste à trouver une solution efficace et peu onéreuse pour la fabrication de l’hydrogène.

Pour conclure : stockage et distribution

Le stockage est l’autre véritable défi de l’énergie. Les batteries que nous connaissons en 2015 sont encore limitées. Limitées en quantité d’énergie stockée et limitées en temps d’utilisation. C’est d’ailleurs, pour l’instant, ce qui empêche de faire décoller les ventes de voitures électriques tant l’autonomie est inférieure aux voitures à essences. De même, nous ne savons pas, pour le moment, stocker la production d’une éolienne pour la redistribuer au moment des pics de consommation. Nous sommes obligés de faire fonctionner les alternateurs en fonction de la demande. Toutefois, les initiatives sont nombreuses. Tesla qui s’en est désormais fait une spécialité, fait avancer la technologie à grands pas. Le CEA et le RS2E font par ailleurs des recherches pour développer une batterie à ions sodium, alternative aux ions lithium, qui serait un bon candidat pour le stockage massif d’électricité à l’échelle d’un réseau.
En dernier lieu, production et stockage seront réellement optimisés lorsque les smartgrids, ces systèmes de répartition de l’énergie électrique en réseau seront une réalité. Chacun alors pourra être alternativement producteur ou consommateur d’énergie, dans une logique de décentralisation. Pour des énergies plus vertes, à moindre coût.

Dossier energie de demain

Pour aller plus loin

Les batteries du futur
Les réacteurs nucléaires du futur
Vidéo réacteurs du futur
La fabrication des bio-carburants de 3ème génération
Les énergies marines
Photovoltaïque : Que peut-on attendre de l’évolution des technologies ?
Fonctionnement de la pile à combustible hydrogène (infographie vidéo)

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