PRODUIRE DE L'ÉNERGIE AUTREMENT
PARTIE 1
Produire de l’énergie en sortant des mécanismes traditionnels est l’un des défis à relever dans la transition de notre modèle de société actuel. En Guadeloupe, 78% de notre électricité est produite à partir des énergies fossiles contre 46% sur le territoire métropolitain (à cela s’ajoute 40% d’énergie nucléaire dont le caractère renouvelable porte à débat).
Pourtant, notre territoire bénéficie d’une source d’énergie renouvelable qui mérite d’être davantage valorisé : LE SOLEIL !
L’énergie solaire est d’ailleurs à l’origine de la majorité des autres sources d’énergie renouvelable :
L'énergie hydraulique est produite à partir de l’énergie cinétique de l’eau dont le cycle dépend de l’énergie thermique du soleil
L’énergie éolienne est produite à partir de l’énergie cinétique du vent dont le cycle dépend de l’échauffement et évaporation de l’eau par le soleil
Les sources d’énergie produite plus généralement à partir de la force cinétique de l’océan
Le soleil est également à l’origine des sources d’énergie fossiles à une échelle de temps plus large. Les combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel, etc.) sont issus de matière organique qui dépende de la photosynthèse.
Nous allons nous intéresser ici à l’usage du soleil comme source d’énergie en captant son rayonnement, pour le convertir en énergie électrique.
L’énergie photovoltaïque, qu'est-ce que c'est ?
L'énergie photovoltaïque est une forme d'énergie électrique produite à partir de la lumière du soleil. Elle est produite grâce à l'effet photovoltaïque, qui se produit lorsque la lumière du soleil frappe certains matériaux, tels que des cellules photovoltaïques, provoquant la création d'un courant électrique. La production d’électricité à partir de l’énergie solaire dépend donc avant tout de l’exposition au rayon du soleil et de la capacité des panneaux à la convertir en courant électrique. Le déploiement des panneaux solaires pose également débat, car ils sont gourmands en espace.
Faut-il installer un système solaire sur chaque habitation ou se limiter uniquement à la construction de ferme solaire ? La réponse est sans doute un peu des deux.
L’agrivoltaïsme est une autre solution pour déployer efficacement des unités de production solaire, mais elle présente aussi des limites.
L'énergie photovoltaïque est une source d'énergie renouvelable et propre, mais la production des panneaux photovoltaïques présente encore des limite, notamment lors de la fabrication des matériaux utilisés dans leurs constructions. De plus, la durée de vie des panneaux solaires actuelle est d’une vingtaine d’année. Il faut de ce fait développer des panneaux solaires photovoltaïques dont la fabrication n’est pas génératrice de pollution annexe, et allonger leurs durées de vie pour limiter la fréquence des remplacements.
Stocker l’énergie produite, un enjeu de taille
Au-delà de produire l’énergie, il faut également être capable de la stocker. En effet, le pic de production d’un système de photovoltaïque est au milieu de la journée, lorsque le rayonnement solaire est le plus fort. Hors, les besoins en électricités sont, eux, important le matin et le soir dans les ménages (concept d'intermittence énergétique). Il faut donc être capable de stocker l’énergie produite le midi pour la redistribuer lors des pics de consommation. C’est le principal frein dans le processus d’industrialisation de l’énergie solaire.
Il est possible de coupler un système de production solaire avec une batterie pour stocker l’énergie accumuler pendant la journée. Cependant, les batteries peuvent aussi être une source de pollution, en particulier lorsqu'elles ne sont pas éliminées correctement. Elles contiennent des matériaux toxiques, tels que le plomb, le nickel et le lithium, qui peuvent être dangereux pour l'environnement et la santé humaine s'ils sont libérés dans l’environnement.
Produire des unités de stockage propre d’un point de vue environnemental est par conséquent un enjeu de taille, qui fait l’objet de nombreuses recherches. En effet, leurs applications vont au-delà de l’énergie solaire, mais également dans les batteries utilisées au quotidien (appareil électrique portable, véhicule électrique divers ..etc). Une des solutions porteuse d’espoir est la batterie à base d’eau salée.
Hydrogène et énergie solaire, la solution de demain ?
L’hydrogène est un gaz dont les propriétés énergétiques offrent un intérêt majeur dans la transition énergétique actuelle. C’est un vecteur énergétique, c'est-à-dire le support d’une énergie finale distribuée au consommateur. Par exemple, le carburant dans notre voiture est un vecteur énergétique, car il permet au moteur thermique de générer de l’énergie par combustion.
De la même façon que le carburant, après sa production, l’hydrogène peut être stocké, transporté et utilisé aussi bien pour les besoins domestiques, que le transport ou la production d’énergie à un niveau industrialisé. Actuellement, l’hydrogène est produit à partir d’énergie fossile, ce qui en limite grandement l’intérêt.
Cependant, une révolution technique de taille est en marche : la production d’hydrogène à partir d’énergie solaire par le biais de cellule photo-électro-chimique. Le principe est le suivant, l’énergie solaire est captée pour casser des molécules d’eaux et former des molécules d’hydrogènes qui sont ensuite stockées pour être réutilisées.
On obtient ainsi un hydrogène décarboné qui peut être exploité sous forme de pile à combustible pour produire de l’électricité propre.
Dans un territoire proche du nôtre, la Guyane. Une centrale électrique alliant hydrogène et énergie solaire est en cours de construction. Elle recevra, à terme, la pile à combustible la plus puissante du monde et devrait ainsi permettre à la Guyane de devenir le premier territoire français autonome en énergie avec une production uniquement à base d’énergie renouvelable (en 2021, la moitié de son énergie est produite à partir de ressource renouvelable).
L’hydrogène vert peine encore à se faire une place dans notre quotidien, car son coût de production est plus élevé que les autres solutions. De plus, son plein potentiel d’exploitation (technique et économique) ne sera possible qu’à partir de 2040, trop tard selon le rapport du GIEC pour inverser le réchauffement climatique.
La transition énergétique ne sera possible que par le biais du mixte énergétique en sortant des énergies fossiles, mais aussi, en développant des technologies d’exploitations des énergies renouvelables qui ne génère pas de pollution en amont de leurs mises en services. On peut se demander malgré tout s'il n’est pas déjà trop tard pour inverser le réchauffement climatique tant les efforts à fournir sont immenses pour transformer notre modèle de consommation actuel.
ILLUSTRATIONS
SOURCES