L’énergie renouvelable est une énergie qui est collectée à partir de ressources renouvelables, qui sont naturellement reconstituées sur une échelle de temps humaine, telles que la lumière du soleil, le vent, la pluie, les marées, les vagues et la chaleur géothermique. Les énergies renouvelables fournissent souvent de l’énergie dans quatre domaines importants: la production d’électricité, le chauffage / refroidissement de l’air et de l’eau, les transports et les services énergétiques ruraux (hors réseau).

Les énergies renouvelables ont représenté 19,3% de la consommation énergétique mondiale des humains et 24,5% de leur production d’électricité en 2015 et 2016, respectivement. Cette consommation d’énergie est divisée en 8,9% provenant de la biomasse traditionnelle, 4,2% en énergie thermique (biomasse moderne, chaleur géothermique et solaire), 3,9% en électricité hydraulique et 2,2% en électricité éolienne, solaire, géothermique et biomasse. Les investissements mondiaux dans les technologies renouvelables ont atteint plus de 286 milliards USD en 2015, des pays tels que la Chine et les États-Unis ayant fortement investi dans les technologies éolienne, hydraulique, solaire et dans les biocarburants. À l’échelle mondiale, on estime que 7,7 millions d’emplois sont associés aux industries des énergies renouvelables, le solaire photovoltaïque étant le plus important employeur en énergies renouvelables. En 2015, dans le monde entier, plus de la moitié de la nouvelle capacité électrique installée était renouvelable.

Bien que de nombreux projets d’énergie renouvelable soient à grande échelle, les technologies renouvelables conviennent également aux zones rurales et isolées et aux pays en développement, où l’énergie est souvent cruciale pour le développement humain. L’ancien Secrétaire général des Nations Unies, Ban Ki-moon, a déclaré que les énergies renouvelables pouvaient permettre aux pays les plus pauvres d’atteindre de nouveaux niveaux de prospérité. Étant donné que la plupart des énergies renouvelables fournissent de l’électricité, le déploiement d’énergies renouvelables est souvent associé à une électrification supplémentaire, ce qui présente plusieurs avantages: L’électricité peut être convertie en chaleur (si nécessaire générant des températures supérieures à celle des combustibles fossiles), convertie en énergie mécanique avec un rendement élevé. et est propre au point de consommation. En outre, l’électrification au moyen d’énergies renouvelables est beaucoup plus efficace et conduit donc à une réduction significative des besoins en énergie primaire, car la plupart des énergies renouvelables n’ont pas de cycle de vapeur à fortes pertes (les centrales à combustible fossile ont généralement des pertes de 40 à 65%) .
Les systèmes d’énergie renouvelable deviennent rapidement plus efficaces et moins chers. Leur part dans la consommation totale d’énergie augmente. La croissance de la consommation de charbon et de pétrole pourrait prendre fin d’ici 2020 en raison de l’utilisation accrue des énergies renouvelables et du gaz naturel.

La production d’énergie
D’ici 2040, les énergies renouvelables devraient égaler la production d’électricité à partir de charbon et de gaz naturel. Plusieurs juridictions, notamment le Danemark, l’Allemagne, l’État de l’Australie-Méridionale et certains États des États-Unis ont réussi à intégrer fortement les énergies renouvelables variables. Par exemple, en 2015, l’énergie éolienne couvrait 42% de la demande en électricité au Danemark, 23,2% au Portugal et 15,5% en Uruguay. Les interconnecteurs permettent aux pays d’équilibrer leurs systèmes électriques en permettant l’importation et l’exportation d’énergies renouvelables. Des systèmes hybrides innovants ont vu le jour entre pays et régions.

Chauffage
Le chauffage solaire de l’eau contribue de manière importante au chauffage renouvelable dans de nombreux pays, notamment en Chine, qui représente désormais 70% du total mondial (180 GWth). La plupart de ces systèmes sont installés dans des immeubles collectifs et répondent à une partie des besoins en eau chaude d’environ 50 à 60 millions de ménages en Chine. Dans le monde entier, le total des systèmes de chauffe-eau solaires installés couvre une partie des besoins en chauffage de plus de 70 millions de ménages. L’utilisation de la biomasse pour le chauffage continue également de croître. En Suède, l’utilisation nationale de l’énergie issue de la biomasse a dépassé celle du pétrole. La géothermie directe pour le chauffage croît également rapidement. Les pompes à chaleur géothermiques constituent le dernier-né des pompes à chaleur. Elles fournissent le chauffage et le refroidissement, mais aussi aplatissent la courbe de la demande en électricité et constituent donc une priorité nationale croissante (voir aussi Énergie thermique renouvelable).

Transport
Le bioéthanol est un alcool obtenu par fermentation, principalement à partir d’hydrates de carbone produits dans des cultures de sucre ou d’amidon telles que le maïs, la canne à sucre ou le sorgho doux. La biomasse cellulosique, dérivée de sources non alimentaires telles que les arbres et les herbes, est également en cours de développement en tant que matière première pour la production d’éthanol. L’éthanol peut être utilisé comme carburant pour les véhicules à l’état pur, mais il est généralement utilisé comme additif dans l’essence pour augmenter l’indice d’octane et améliorer les émissions des véhicules. Le bioéthanol est largement utilisé aux États-Unis et au Brésil. Le biodiesel peut être utilisé comme carburant pour les véhicules à l’état pur, mais il est généralement utilisé comme additif au diesel pour réduire les niveaux de particules, de monoxyde de carbone et d’hydrocarbures provenant de véhicules à moteur diesel. Le biodiesel est produit à partir d’huiles ou de graisses par transestérification et est le biocarburant le plus répandu en Europe.

Un véhicule solaire est un véhicule électrique alimenté totalement ou de manière significative par l’énergie solaire directe. Habituellement, les cellules photovoltaïques (PV) contenues dans des panneaux solaires convertissent directement l’énergie du soleil en énergie électrique. Le terme « véhicule solaire » implique généralement que l’énergie solaire est utilisée pour alimenter tout ou partie de la propulsion d’un véhicule. L’énergie solaire peut également être utilisée pour alimenter des communications, des commandes ou d’autres fonctions auxiliaires. Les véhicules solaires ne sont pas actuellement vendus comme des moyens de transport pratiques, mais sont principalement des véhicules de démonstration et des exercices d’ingénierie, souvent parrainés par des agences gouvernementales. Toutefois, les véhicules à charge solaire indirecte sont répandus et les bateaux solaires sont disponibles dans le commerce.

Technologies grand public

Énergie éolienne
Les flux d’air peuvent être utilisés pour faire fonctionner des éoliennes. Les éoliennes modernes à l’échelle des services publics ont une puissance nominale allant d’environ 600 kW à 5 MW, bien que les turbines d’une puissance nominale de 1,5 à 3 MW soient devenues les plus courantes pour un usage commercial. La plus grande capacité de production d’une éolienne terrestre installée unique a atteint 7,5 MW en 2015. L’énergie éolienne disponible dépend du cube de la vitesse du vent. Ainsi, à mesure que la vitesse du vent augmente, la puissance augmente jusqu’à la puissance maximale du vent. turbine particulière. Les zones où les vents sont plus forts et plus constants, telles que les sites au large et les sites de haute altitude, sont des emplacements privilégiés pour les parcs éoliens. Les heures de pleine charge des éoliennes varient généralement entre 16 et 57% par an, mais pourraient être plus élevées dans les sites offshore particulièrement favorables.

L’électricité éolienne a répondu à près de 4% de la demande mondiale d’électricité en 2015, avec près de 63 GW de nouvelle capacité éolienne installée. L’énergie éolienne était la principale source de nouvelles capacités en Europe, aux États-Unis et au Canada et la deuxième en Chine. Au Danemark, l’énergie éolienne a répondu à plus de 40% de sa demande en électricité, tandis que l’Irlande, le Portugal et l’Espagne ont chacun atteint près de 20%.

À l’échelle mondiale, on estime que le potentiel technique à long terme de l’énergie éolienne est égal à cinq fois la production mondiale totale actuelle d’énergie ou à 40 fois la demande actuelle d’électricité, en supposant que tous les obstacles pratiques nécessaires soient surmontés. Cela nécessiterait l’installation d’éoliennes sur de grandes surfaces, en particulier dans les zones où les ressources éoliennes sont importantes, comme en mer. Étant donné que les vitesses de vent en mer sont en moyenne environ 90% plus élevées que celles de la terre, les ressources en mer peuvent donc fournir beaucoup plus d’énergie que les éoliennes stationnées. En 2014, la production éolienne mondiale s’élevait à 706 térawattheures, soit 3% de l’électricité totale produite dans le monde.

Hydroélectricité
En 2015, l’hydroélectricité a généré 16,6% de l’électricité totale mondiale et 70% de l’électricité renouvelable. Étant donné que l’eau est environ 800 fois plus dense que l’air, même un courant d’eau lent ou une houle de mer modérée peut générer des quantités d’énergie considérables. Il existe de nombreuses formes d’énergie de l’eau:

Historiquement, l’énergie hydroélectrique provenait de la construction de grands barrages et réservoirs hydroélectriques, qui sont toujours populaires dans les pays du tiers monde. Le barrage des Trois Gorges (2003) en Chine et le barrage d’Itaipu (1984), construits par le Brésil et le Paraguay, sont les plus importants.
Les petits systèmes hydroélectriques sont des installations hydroélectriques produisant généralement jusqu’à 50 MW. Ils sont souvent utilisés sur les petites rivières ou comme développement à faible impact sur les grandes rivières. La Chine est le plus grand producteur d’hydroélectricité au monde et compte plus de 45 000 petites installations hydroélectriques.

Les centrales hydroélectriques au fil de l’eau tirent leur énergie des rivières sans créer de grand réservoir. L’eau est généralement acheminée le long de la vallée de la rivière (par des canaux, des canalisations et / ou des tunnels) jusqu’à ce qu’elle atteigne une hauteur élevée au-dessus du fond de la vallée, ce qui lui permet de tomber à travers une conduite forcée pour entraîner une turbine. Ce type de production peut encore produire une grande quantité d’électricité, comme le barrage Chief Joseph Dam sur le fleuve Columbia aux États-Unis.

L’hydroélectricité est produite dans 150 pays. La région Asie-Pacifique représentait 32% de l’hydroélectricité mondiale en 2010. Pour les pays ayant le plus fort pourcentage d’électricité d’origine renouvelable, les 50 premiers sont principalement de l’hydroélectricité. La Chine est le plus grand producteur d’hydroélectricité, avec une production de 721 térawattheures en 2010, représentant environ 17% de la consommation nationale d’électricité. Il existe désormais trois centrales hydroélectriques de plus de 10 GW: le barrage des Trois Gorges en Chine, le barrage Itaipu, situé de l’autre côté de la frontière Brésil / Paraguay, et le barrage Guri au Venezuela.

La puissance des vagues, qui capte l’énergie des vagues de surface de l’océan, et la puissance des marées, qui convertit l’énergie des marées, sont deux formes d’énergie hydroélectrique au potentiel futur. Cependant, ils ne sont pas encore largement utilisés dans le commerce. Un projet de démonstration, exploité par la Ocean Renewable Power Company sur la côte du Maine et connecté au réseau, exploite l’énergie marémotrice de la baie de Fundy, lieu du plus important courant de marée au monde. La conversion de l’énergie thermique des océans, qui utilise la différence de température entre les eaux de surface profondes plus froides et les eaux de surface plus chaudes, n’a actuellement aucune faisabilité économique.

Énergie solaire
L’énergie solaire, la lumière radiante et la chaleur du soleil sont exploitées à l’aide de toute une gamme de technologies en constante évolution, telles que le chauffage solaire, la photovoltaïque, l’énergie solaire concentrée (CSP), la photovoltaïque à concentration (CPV), l’architecture solaire et la photosynthèse artificielle. Les technologies solaires sont généralement caractérisées en tant que solaire passif ou solaire actif, en fonction de la manière dont elles capturent, convertissent et distribuent l’énergie solaire. Les techniques solaires passives consistent à orienter un bâtiment vers le soleil, à sélectionner des matériaux ayant une masse thermique favorable ou des propriétés de dispersion de la lumière favorables, et à concevoir des espaces dans lesquels l’air circule naturellement. Les technologies solaires actives englobent l’énergie thermique solaire, utilisant des capteurs solaires pour le chauffage, et l’énergie solaire, convertissant la lumière solaire en électricité directement au moyen de systèmes photovoltaïques (PV) ou indirectement en utilisant l’énergie solaire concentrée (CSP).

Un système photovoltaïque convertit la lumière en courant continu électrique en tirant parti de l’effet photoélectrique. L’énergie solaire photovoltaïque est devenue une industrie de plusieurs milliards de dollars en croissance rapide, elle continue d’améliorer son rapport coût-efficacité et offre le plus grand potentiel de toutes les technologies renouvelables avec la technologie CSP. Les systèmes à énergie solaire concentrée (CSP) utilisent des lentilles ou des miroirs et des systèmes de suivi pour focaliser une grande surface de lumière solaire en un petit faisceau. Les premières centrales solaires commerciales à concentration ont été développées dans les années 1980. CSP-Stirling a de loin le rendement le plus élevé parmi toutes les technologies d’énergie solaire.

En 2011, l’Agence internationale de l’énergie a déclaré que « le développement de technologies d’énergie solaire abordables, inépuisables et propres aura d’énormes avantages à long terme. Il renforcera la sécurité énergétique des pays en s’appuyant sur une ressource autochtone, inépuisable et essentiellement indépendante de l’importation, améliorer la durabilité, réduire la pollution, réduire les coûts liés à la lutte contre le changement climatique et maintenir les prix des combustibles fossiles à un niveau inférieur.Ces avantages sont mondiaux. Par conséquent, les coûts supplémentaires des incitations à un déploiement rapide doivent être considérés comme des investissements d’apprentissage; doivent être largement partagés « . L’Italie possède la plus grande proportion d’électricité solaire au monde. En 2015, l’énergie solaire fournissait 7,8% de la demande d’électricité en Italie. En 2016, après une autre année de croissance rapide, le solaire a généré 1,3% de l’énergie mondiale.

L’énergie géothermique
L’énergie géothermique à haute température provient de l’énergie thermique générée et stockée dans la Terre. L’énergie thermique est l’énergie qui détermine la température de la matière. L’énergie géothermique de la Terre provient de la formation initiale de la planète et de la désintégration radioactive de minéraux (dans des proportions incertaines mais peut-être à peu près égales). Le gradient géothermique, qui correspond à la différence de température entre le noyau de la planète et sa surface, entraîne une conduction continue de l’énergie thermique sous forme de chaleur du noyau à la surface. L’adjectif géothermique a pour origine les racines grecques geo, qui signifie terre, et thermos, qui signifie chaleur.

La chaleur utilisée pour l’énergie géothermique peut provenir des profondeurs de la Terre, jusqu’au cœur de la Terre – jusqu’à 4 400 milles (6 400 km) de profondeur. Au cœur, les températures peuvent atteindre plus de 5 000 ° C (9 000 ° F). La chaleur se propage du noyau vers la roche environnante. Une température et une pression extrêmement élevées provoquent la fonte de certaines roches, communément appelées magma. Le magma convecte vers le haut car il est plus léger que le roc solide. Ce magma réchauffe ensuite la roche et l’eau dans la croûte, parfois jusqu’à 371 ° C (700 ° F).

Depuis les sources thermales, l’énergie géothermique est utilisée pour la baignade depuis l’époque paléolithique et pour le chauffage des locaux depuis l’époque romaine, mais elle est maintenant mieux connue pour la production d’électricité.

La géothermie à basse température fait référence à l’utilisation de la croûte terrestre en tant que batterie thermique pour faciliter l’énergie thermique renouvelable pour le chauffage et le refroidissement des bâtiments, ainsi que pour d’autres utilisations frigorifiques et industrielles. Dans cette forme de géothermie, une pompe à chaleur géothermique et un échangeur de chaleur couplé au sol sont utilisés ensemble pour transférer de l’énergie thermique dans la terre (pour le refroidissement) et hors de la terre (pour le chauffage) sur une base saisonnière variable. La géothermie à basse température (généralement appelée « GHP ») est une technologie renouvelable de plus en plus importante car elle réduit les charges énergétiques annuelles totales associées au chauffage et au refroidissement, et aplatit également la courbe de la demande en électricité, éliminant ainsi les exigences extrêmes en matière d’alimentation électrique en été et en hiver. . Ainsi, la géothermie à basse température / GHP est en train de devenir une priorité nationale de plus en plus importante, avec plusieurs crédits d’attribution de crédits d’impôt dans le cadre du mouvement en cours vers une énergie nette zéro. La ville de New York vient même d’adopter une loi exigeant que GHP soit économique à tout moment, avec un financement de 20 ans, y compris le coût du carbone socialisé.

Bio énergie
La biomasse est une matière biologique dérivée d’organismes vivants ou récemment vivants. Il s’agit le plus souvent de plantes ou de matériaux dérivés de plantes, appelés spécifiquement biomasse lignocellulosique. En tant que source d’énergie, la biomasse peut soit être utilisée directement par combustion pour produire de la chaleur, soit indirectement après l’avoir convertie en diverses formes de biocarburant. La conversion de la biomasse en biocarburant peut être réalisée par différentes méthodes, classées dans les catégories suivantes: méthodes thermiques, chimiques et biochimiques. Le bois reste la plus grande source d’énergie de la biomasse aujourd’hui; les exemples incluent les résidus forestiers – tels que les arbres morts, les branches et les souches -, les rognures de jardin, les copeaux de bois et même les déchets solides municipaux. Dans le deuxième sens, la biomasse comprend des matières végétales ou animales qui peuvent être converties en fibres ou autres produits chimiques industriels, y compris les biocarburants. La biomasse industrielle peut être cultivée à partir de nombreux types de plantes, notamment le miscanthus, le panic raide, le chanvre, le maïs, le peuplier, le saule, le sorgho, la canne à sucre, le bambou et diverses espèces d’arbres, allant de l’eucalyptus au palmier à huile.

L’énergie des plantes est produite par des cultures spécialement conçues pour être utilisées comme combustibles et qui offrent une production de biomasse élevée par hectare avec un apport énergétique faible. Le blé, qui produit généralement entre 7,5 et 8 tonnes de grains par hectare, et la paille, entre 3,5 et 5 tonnes par hectare au Royaume-Uni, en sont quelques exemples. Le grain peut être utilisé comme carburant pour le transport tandis que la paille peut être brûlée pour produire de la chaleur ou de l’électricité. La biomasse végétale peut également être dégradée de la cellulose en glucose grâce à une série de traitements chimiques. Le sucre obtenu peut ensuite être utilisé comme biocarburant de première génération.

La biomasse peut être convertie en d’autres formes d’énergie utilisables telles que le méthane ou des carburants de transport tels que l’éthanol et le biodiesel. Les déchets en décomposition, ainsi que les déchets agricoles et humains, dégagent tous du méthane – également appelé gaz de décharge ou biogaz. Des cultures telles que le maïs et la canne à sucre peuvent être fermentées pour produire le carburant de transport, l’éthanol. Le biodiesel, un autre carburant de transport, peut être produit à partir de restes de produits alimentaires tels que les huiles végétales et les graisses animales. En outre, la biomasse dans les liquides (BTL) et l’éthanol cellulosique sont encore à l’étude. Il existe de nombreuses recherches sur les combustibles à base d’algues ou sur la biomasse dérivée d’algues, car elles constituent une ressource non alimentaire et peuvent être produites à un rythme de 5 à 10 fois supérieur à celui d’autres types d’agriculture basée sur la terre, comme le maïs et le maïs. soja. Une fois récolté, il peut être fermenté pour produire des biocarburants tels que l’éthanol, le butanol et le méthane, ainsi que du biodiesel et de l’hydrogène. La biomasse utilisée pour la production d’électricité varie selon les régions. Les sous-produits forestiers, tels que les résidus de bois, sont courants aux États-Unis. Les déchets agricoles sont courants à Maurice (résidus de canne à sucre) et en Asie du Sud-Est (balles de riz). Les résidus d’élevage, tels que les litières de volaille, sont courants au Royaume-Uni.

Les biocarburants comprennent une large gamme de carburants dérivés de la biomasse. Le terme couvre les combustibles solides, liquides et gazeux. Les biocarburants liquides comprennent les bioalcools, tels que le bioéthanol, et les huiles, telles que le biodiesel. Les biocarburants gazeux comprennent le biogaz, les gaz de décharge et les gaz synthétiques. Le bioéthanol est un alcool obtenu par fermentation des composants du sucre contenus dans les matières végétales. Il est principalement composé de sucre et d’amidon. Ceux-ci comprennent le maïs, la canne à sucre et, plus récemment, le sorgho sucré. L’Institut international de recherche sur les cultures des zones tropicales semi-arides étudie actuellement la possibilité de fournir du carburant, ainsi que des aliments pour l’alimentation animale et animale, dans les régions arides d’Asie et d’Afrique.

Avec la mise au point de technologies de pointe, la biomasse cellulosique, telle que les arbres et les herbes, est également utilisée comme matière première pour la production d’éthanol. L’éthanol peut être utilisé comme carburant pour les véhicules à l’état pur, mais il est généralement utilisé comme additif dans l’essence pour augmenter l’indice d’octane et améliorer les émissions des véhicules. Le bioéthanol est largement utilisé aux États-Unis et au Brésil. Les coûts énergétiques de la production de bioéthanol sont presque égaux à ceux des rendements énergétiques du bioéthanol. Toutefois, selon l’Agence européenne pour l’environnement, les biocarburants ne répondent pas aux préoccupations liées au réchauffement de la planète. Le biodiesel est fabriqué à partir d’huiles végétales, de graisses animales ou de graisses recyclées. Il peut être utilisé comme carburant pour les véhicules à l’état pur, ou plus communément comme additif diesel pour réduire les niveaux de particules, de monoxyde de carbone et d’hydrocarbures provenant de véhicules à moteur diesel. Le biodiesel est produit à partir d’huiles ou de graisses par transestérification et est le biocarburant le plus répandu en Europe. Les biocarburants ont fourni 2,7% du carburant de transport mondial en 2010.

La biomasse, le biogaz et les biocarburants sont brûlés pour produire de la chaleur / de l’électricité et nuire ainsi à l’environnement. Des polluants tels que les oxydes de soufre (SOx), les oxydes d’azote (NOx) et les matières particulaires (MP) sont produits par la combustion de biomasse; L’Organisation mondiale de la santé estime que 7 millions de décès prématurés sont causés chaque année par la pollution atmosphérique. La combustion de biomasse est un contributeur majeur.

Stockage d’Energie
Le stockage d’énergie est un ensemble de méthodes utilisées pour stocker de l’énergie électrique sur un réseau électrique ou en dehors de celui-ci. L’énergie électrique est stockée pendant les périodes où la production (en particulier de centrales intermittentes telles que les sources d’électricité renouvelables telles que l’énergie éolienne, l’énergie marémotrice, l’énergie solaire) dépasse la consommation et revient au réseau lorsque la production est inférieure à la consommation. L’hydroélectricité à accumulation par pompage est utilisée pour plus de 90% de tout le stockage d’énergie sur le réseau. Les coûts des batteries au lithium ionique baissent rapidement et sont de plus en plus utilisés comme sources d’alimentation réseau à action rapide (réserve d’exploitation) et pour le stockage domestique.

Les technologies émergentes
D’autres technologies d’énergie renouvelable sont encore en développement, notamment l’éthanol cellulosique, la géothermie à chaud et à sec, et l’énergie marine. Ces technologies ne sont pas encore largement démontrées ou ont une commercialisation limitée. Nombre d’entre elles sont à l’horizon et pourraient avoir un potentiel comparable à d’autres technologies utilisant des énergies renouvelables, mais elles devront tout de même attirer une attention suffisante et bénéficier d’un financement en recherche, développement et démonstration (RD & D).

De nombreux organismes des secteurs universitaire, fédéral et commercial mènent des recherches avancées à grande échelle dans le domaine des énergies renouvelables. Cette recherche couvre plusieurs domaines d’intérêt sur le spectre des énergies renouvelables. La plupart des recherches visent à améliorer l’efficacité et les rendements globaux d’énergie. Plusieurs organismes de recherche soutenus par le gouvernement fédéral se sont concentrés sur les énergies renouvelables au cours des dernières années. Sandia National Laboratories et le Laboratoire national d’énergie renouvelable (NREL) sont deux des plus importants de ces laboratoires, tous deux financés par le ministère de l’Énergie des États-Unis et soutenus par divers partenaires corporatifs. Le budget total de Sandia s’élève à 2,4 milliards de dollars et celui de NREL, à 375 millions de dollars.

Système géothermique amélioré
Les systèmes géothermiques améliorés (EGS) sont un nouveau type de technologies d’énergie géothermique qui ne nécessitent pas de ressources hydrothermales à convection naturelle. La grande majorité de l’énergie géothermique à la portée du forage se trouve dans des roches sèches et non poreuses. Les technologies EGS « améliorent » et / ou créent des ressources géothermiques dans cette « roche chaude et sèche » par stimulation hydraulique. Les technologies EGS et HDR, telles que la géothermie hydrothermale, devraient constituer des ressources de base produisant de l’énergie 24 heures par jour, à la manière d’une centrale à énergie fossile. Distinct du hydrothermal, le HDR et le EGS peuvent être réalisables n’importe où dans le monde, en fonction des limites économiques de la profondeur de forage. Les bons emplacements sont situés au-dessus d’un granit profond recouvert d’une épaisse couche de sédiments isolants (3 à 5 km) qui ralentit la perte de chaleur. Des systèmes HDR et EGS sont actuellement développés et testés en France, en Australie, au Japon, en Allemagne, aux États-Unis et en Suisse. Le plus grand projet EGS au monde est une usine de démonstration de 25 mégawatts en cours de développement dans le bassin de Cooper, en Australie. Le bassin de Cooper a le potentiel de générer entre 5 000 et 10 000 MW.

Éthanol cellulosique
Plusieurs raffineries capables de traiter la biomasse et de la transformer en éthanol sont construites par des sociétés telles qu’Iogen, POET et Abengoa, tandis que d’autres sociétés telles que Verenium Corporation, Novozymes et Dyadic International produisent des enzymes qui pourraient permettre une commercialisation future. Le passage des matières premières des cultures vivrières aux résidus et aux graminées indigènes offre des opportunités considérables à un large éventail d’acteurs, allant des agriculteurs aux entreprises de biotechnologie et des développeurs de projets aux investisseurs.

Énergie marine
L’énergie marine (parfois appelée énergie océanique) désigne l’énergie véhiculée par les vagues, les marées, la salinité et les différences de température de l’océan. Le mouvement de l’eau dans les océans du monde crée une vaste réserve d’énergie cinétique, ou énergie en mouvement. Cette énergie peut être exploitée pour produire de l’électricité afin d’alimenter les maisons, les transports et les industries. Le terme énergie marine englobe à la fois la puissance des vagues – puissance des vagues de surface et puissance des marées – obtenue à partir de l’énergie cinétique de grandes masses d’eau en mouvement. L’électrodialyse inverse (RED) est une technologie permettant de générer de l’électricité en mélangeant de l’eau de rivière douce et de l’eau de mer salée dans de grandes cellules de puissance conçues à cet effet. à partir de 2016, il est testé à petite échelle (50 kW). L’éolien offshore n’est pas une forme d’énergie marine, car l’énergie éolienne provient du vent, même si les éoliennes sont placées au-dessus de l’eau. Les océans ont une énorme quantité d’énergie et sont proches de nombreuses populations, sinon la plus concentrée. L’énergie océanique a le potentiel de fournir une quantité substantielle de nouvelles énergies renouvelables dans le monde entier.

Energie solaire expérimentale
Les systèmes photovoltaïques à concentration (CPV) utilisent la lumière du soleil concentrée sur des surfaces photovoltaïques pour la production d’électricité. Les dispositifs thermoélectriques ou « thermovoltaïques » convertissent une différence de température entre des matériaux différents en un courant électrique.

Panneaux solaires flottants
Les panneaux solaires flottants sont des systèmes photovoltaïques qui flottent à la surface des réservoirs d’eau potable, des lacs de carrière, des canaux d’irrigation ou des bassins de dépollution et de décontamination. Un petit nombre de tels systèmes existent en France, en Inde, au Japon, en Corée du Sud, au Royaume-Uni, à Singapour et aux États-Unis. Les systèmes auraient des avantages par rapport au photovoltaïque terrestre. Le coût des terrains est plus coûteux et il y a moins de règles et de réglementations pour les structures construites sur des plans d’eau non utilisés à des fins de loisirs. Contrairement à la plupart des centrales solaires terrestres, les tableaux flottants peuvent être discrets car ils sont masqués par le public. Ils atteignent des rendements plus élevés que les panneaux photovoltaïques sur terre, car l’eau refroidit les panneaux. Les panneaux ont un revêtement spécial pour empêcher la rouille ou la corrosion. En mai 2008, l’entreprise vinicole Far Niente d’Oakville, en Californie, a lancé le premier système flottatovoltaïque au monde en installant 994 modules photovoltaïques d’une capacité totale de 477 kW sur 130 pontons et en les faisant flotter sur le bassin d’irrigation de l’établissement. Des parcs photovoltaïques flottants d’échelle industrielle commencent à être construits. Kyocera développera la plus grande ferme du monde, d’une puissance de 13,4 MW, sur le réservoir au-dessus du barrage de Yamakura, dans la préfecture de Chiba, utilisant 50 000 panneaux solaires. Des fermes flottantes résistantes à l’eau de mer sont également construites pour une utilisation en mer. Le plus grand projet hydroélectrique jamais annoncé à ce jour est une centrale de 350 MW située dans la région amazonienne du Brésil.

Pompe à chaleur à assistance solaire
Une pompe à chaleur est un dispositif qui fournit de l’énergie thermique d’une source de chaleur à une destination appelée « dissipateur de chaleur ». Les pompes à chaleur sont conçues pour déplacer l’énergie thermique opposée à la direction du flux de chaleur spontané en absorbant la chaleur d’un espace froid et en la libérant dans un espace plus chaud. Une pompe à chaleur à assistance solaire représente l’intégration d’une pompe à chaleur et de panneaux solaires thermiques dans un seul système intégré. Ces deux technologies sont généralement utilisées séparément (ou uniquement en parallèle) pour produire de l’eau chaude. Dans ce système, le panneau solaire thermique remplit la fonction de source de chaleur à basse température et la chaleur produite alimente l’évaporateur de la pompe à chaleur. L’objectif de ce système est d’obtenir un COP élevé et de produire de l’énergie de manière plus efficace et moins coûteuse.

Il est possible d’utiliser tout type de panneau solaire thermique (tôle et tubes, assemblage en rouleau, caloduc, plaques thermiques) ou hybride (mono / polycristallin, film mince) en combinaison avec la pompe à chaleur. L’utilisation d’un panneau hybride est préférable car elle permet de couvrir une partie de la demande en électricité de la pompe à chaleur et de réduire la consommation d’énergie et, par conséquent, les coûts variables du système.

Photosynthèse artificielle
La photosynthèse artificielle utilise des techniques telles que la nanotechnologie pour stocker l’énergie électromagnétique solaire dans des liaisons chimiques en scindant de l’eau pour produire de l’hydrogène, puis en utilisant du dioxyde de carbone pour produire du méthanol. Les chercheurs dans ce domaine s’efforcent de concevoir des mimétiques moléculaires de la photosynthèse qui utilisent une plus grande partie du spectre solaire et utilisent des systèmes catalytiques fabriqués à partir de matériaux abondants et peu coûteux, robustes, facilement réparables, non toxiques, stables dans diverses conditions environnementales et fonctionner plus efficacement en permettant à une plus grande proportion de l’énergie des photons de se retrouver dans les composés de stockage, c’est-à-dire les glucides (plutôt que de construire et de maintenir des cellules vivantes). Toutefois, des recherches importantes se heurtent à des obstacles. Sun Catalytix, une spin-off du MIT, a cessé de développer son prototype de pile à combustible en 2012, car il offre peu d’économies par rapport aux autres moyens de produire de l’hydrogène à partir de la lumière solaire.

Combustibles à base d’algues
La production de carburants liquides à partir de variétés d’algues riches en huile est un sujet de recherche en cours. Différentes microalgues cultivées dans des systèmes ouverts ou fermés sont à l’essai, notamment un système pouvant être installé dans des friches industrielles et des terres désertiques.

Avion solaire
Un avion électrique est un avion qui utilise des moteurs électriques plutôt que des moteurs à combustion interne, l’électricité provenant de piles à combustible, de cellules solaires, d’ultracondensateurs, de faisceaux de puissance ou de batteries.

Actuellement, les aéronefs électriques pilotés sont principalement des démonstrateurs expérimentaux, même si de nombreux petits véhicules aériens sans pilote sont alimentés par des batteries. Des modèles réduits d’avion à propulsion électrique sont utilisés depuis les années 1970. Un rapport a été signalé en 1957. Les premiers vols à propulsion électrique ont eu lieu en 1973. Entre 2015 et 2016, un avion piloté à l’énergie solaire, Solar Impulse 2, a effectué une circumnavigation. de la terre.

Tour solaire à courant ascendant
La tour solaire à courant ascendant est une centrale à énergie renouvelable permettant de générer de l’électricité à partir de chaleur solaire à basse température. Sunshine réchauffe l’air sous une très vaste structure de captage avec un toit ressemblant à une serre qui entoure la base centrale d’une très haute tour de cheminée. La convection qui en résulte provoque un courant d’air ascendant dans la tour sous l’effet de la cheminée. Ce flux d’air entraîne les éoliennes placées dans le courant ascendant de cheminée ou autour de la base de la cheminée pour produire de l’électricité. Les projets de versions à plus grande échelle des modèles de démonstration permettront une production significative d’électricité et pourraient permettre le développement d’autres applications, telles que l’extraction ou la distillation de l’eau, l’agriculture ou l’horticulture. Le moteur Vortex est une version plus avancée d’une technologie à thème similaire, qui vise à remplacer les grandes cheminées physiques par un vortex d’air créé par une structure plus courte et moins coûteuse.

Énergie solaire spatiale
Pour les systèmes photovoltaïques ou thermiques, une option consiste à les placer dans l’espace, en particulier sur l’orbite géosynchrone. Pour être compétitifs par rapport aux systèmes d’énergie solaire basés sur la Terre, la masse spécifique (kg / kW) multipliée par le coût de la masse à loft plus le coût des pièces doit être de 2 400 USD ou moins. C’est-à-dire que, pour un coût pièces / pièces supérieur à 1100 $ / kW, le produit des $ / kg et kg / kW doit être inférieur ou égal à 1300 $ / kW. Ainsi, pour 6,5 kg / kW, le coût du transport ne peut dépasser 200 $ / kg. Bien que cela nécessite une réduction de 100 à un, SpaceX vise une réduction de dix à un, mais les moteurs à réaction peuvent permettre une réduction de 100 à un.

Impact environnemental
La capacité de la biomasse et des biocarburants à réduire les émissions de CO2 est limitée car la biomasse et les biocarburants émettent de grandes quantités de pollution atmosphérique lorsqu’ils sont brûlés et, dans certains cas, entrent en concurrence avec les approvisionnements en nourriture. En outre, la biomasse et les biocarburants consomment de grandes quantités d’eau. D’autres sources renouvelables telles que l’énergie éolienne, le photovoltaïque et l’hydroélectricité ont l’avantage de pouvoir conserver l’eau, de réduire la pollution et de réduire les émissions de CO2.