5 meilleures sources d’énergie renouvelable pour l’avenir !
Notre génération peut s’émerveiller de la transformation du siècle dernier grâce à la production d’électricité à partir de combustibles fossiles.
Les générations futures se souviendront de l’adoption de sources d’énergie alternatives au cours de ce siècle.
Selon les prévisions, l’avenir nous réserve des sources d’énergie entièrement renouvelables. Il en résultera une réalité humaine plus propre et moins gaspilleuse.
Explorons 5 des meilleures sources d’énergie renouvelable pour l’avenir !
Les meilleures sources d’énergie renouvelable pour l’avenir
« L’électricité n’est encore qu’un nouvel agent pour les arts et les manufactures et, sans aucun doute, les générations à venir considéreront avec intérêt ce siècle, au cours duquel elle a été appliquée pour la première fois aux besoins de l’humanité. »
Alfred Smee
1. Fermes solaires spatiales
Les fermes solaires sont de plus en plus répandues sur terre. Le problème, c’est qu’elles occupent beaucoup d’espace pour produire suffisamment d’énergie solaire à des fins commerciales.
Les scientifiques et les ingénieurs étudient l’idée de déplacer ces fermes solaires dans l’espace. Voici l’idée de base de l’agriculture solaire dans l’espace.
- Peut fournir de l’électricité d’origine solaire partout dans le monde
- contourne les inconvénients actuels de l’énergie solaire tels que les jours nuageux, les latitudes non équatoriales et le suivi du soleil.
- Cette forme d’énergie solaire pourrait être commercialement viable dans les 30 prochaines années.
Cette technologie a été proposée pour la première fois en 1968 par un ingénieur aérospatial nommé Peter Glaser, « le père du satellite solaire ».
Depuis lors, l’idée de créer des fermes solaires dans l’espace a suscité l’intérêt de la communauté scientifique, mais elle n’a pas abouti.
Avantages des fermes d’énergie solaire
Ce modèle d’exploitation de l’énergie solaire repose sur le fait que la lumière du soleil dans l’espace est ininterrompue. Les avantages et les inconvénients de l’énergie solaire sont principalement liés aux conditions météorologiques.
Les panneaux solaires ne peuvent produire de l’énergie que pendant les heures de clarté et par beau temps.
Les fermes solaires spatiales surmontent ces obstacles car elles peuvent être placées de manière à suivre la lumière du soleil jour et nuit.
En outre, la lumière du soleil située en dehors de l’atmosphère terrestre est 30 % plus intense que celle que nous recevons à la surface de la Terre.
Comment fonctionnerait une ferme solaire basée dans l’espace
Pour créer une ferme solaire fonctionnelle, les entreprises enverraient des modules gonflables dans l’espace pour former une structure en forme de cloche qui contiendrait des miroirs pour diriger et concentrer la lumière du soleil sur les panneaux solaires.
C’est ainsi que les concentrateurs solaires, comme celui illustré ci-dessus, produisent de l’électricité solaire sur Terre. Ces technologies d’énergie renouvelable fonctionneraient également dans l’espace.
Les panneaux solaires produiraient de l’énergie à envoyer n’importe où sur terre, mais c’est là que le bât blesse. Comment l’énergie solaire produite peut-elle être acheminée vers la terre ?
Les défis des fermes solaires spatiales
Le plus grand défi consiste à faire redescendre l’énergie produite sur Terre. L’énergie produite par ces fermes solaires peut être envoyée vers le sol sous forme de micro-ondes ou à l’aide d’un puissant laser.
Le problème, c’est que le coût de l’ensemble du processus dépasse actuellement le bénéfice de l’augmentation de la production d’énergie solaire qu’il apporte.
Le transfert d’énergie peut également s’avérer dangereux en cas d’armement ou d’accident. Malgré ces préoccupations, les possibilités offertes par cette technologie sont considérables.
Il sera en mesure de fournir de l’énergie solaire à des endroits éloignés, n’importe où sur la planète, ce qui représente une valeur considérable. Ce système énergétique mondial pourrait être à notre portée.
Avec l’essor des entreprises spatiales privées, certains ont prédit que cette technologie pourrait être commercialement viable d’ici 30 ans.
La Chine projette actuellement de construire une ferme solaire dans l’espace. Elle affirme avoir testé et prouvé avec succès la technologie. Son objectif est de disposer d’une ferme solaire spatiale opérationnelle d’ici 2028.
2. L’énergie humaine
Parmi toutes les sources d’énergie durables de l’univers, le système énergétique le plus fiable pourrait se trouver juste sous notre nez !
Les êtres humains sont pleins d’énergie et nous rechargeons nos banques d’énergie à chaque repas et chaque nuit ! Nous dépensons de l’énergie en nous déplaçant d’un endroit à l’autre et en générant de la chaleur corporelle qui se dissipe dans l’atmosphère.
Le rêve de nombreux scientifiques est d’exploiter efficacement l’énergie excédentaire produite par les humains et de l’utiliser pour alimenter nos vies.
Voici les principes de base de l’exploitation de l’énergie humaine.
- Ils pourraient commencer à inverser les effets négatifs de la vie urbaine à haute densité et de l’étalement urbain en transformant l’énergie cinétique produite en électricité.
- Peut créer un modèle de production d’énergie circulaire dans lequel nous utilisons de l’énergie pour vivre et produisons également l’énergie dont nous avons besoin pour vivre.
- Exploite l’énergie que nous produisons et qui est actuellement perdue sous forme de mouvement et de chaleur dissipée.
Nous sommes tous conscients de nos besoins en énergie, tant internes qu’externes, mais une technologie étonnante est en train d’être mise au point pour exploiter les déchets énergétiques de notre corps et les utiliser pour produire de l’électricité.
Comment fonctionne l’électricité d’origine humaine ?
L’être humain accumule des calories en consommant des aliments, que son corps convertit ensuite en énergie utilisable.
À bien des égards, notre corps ressemble à une machine, comme toute autre machine qui utilise de l’énergie pour effectuer un travail. Nous utilisons cette énergie pour des fonctions vitales, comme le battement de notre cœur ou l’alimentation de notre cerveau.
Cependant, une grande partie de l’énergie produite par notre corps est également utilisée sous forme de chaleur et d’énergie cinétique par le mouvement. Une grande partie de cette énergie est gaspillée et reste inexploitée par l’homme.
Cette énergie peut être exploitée par une technologie dont nous ne soupçonnons même pas l’existence.
Nous l’expliquerons un peu plus loin, mais l’idée de base est qu’en menant notre vie, nous produisons également l’énergie dont nous avons besoin pour l’éclairage, les appareils électroménagers, etc.
Convertir l’énergie humaine en énergie mécanique
En fait, pendant la plus grande partie de l’histoire de l’humanité, l’énergie humaine a été la forme la plus importante d’énergie mécanique dont nous disposons.
L’énergie humaine ou animale a permis de créer et d’utiliser toutes nos structures, nos maisons, nos terres agricoles et nos outils.
Il est facile de trouver des moyens de convertir l’énergie humaine en énergie mécanique.
- Balancer un marteau ou un club de golf
- Enfoncer une pelle dans le sol
- Soulever un sac de courses
- Pousser une balançoire ou une brouette
- Tirer un râteau
- Taper sur les touches d’un clavier
Ce ne sont là que quelques exemples de la façon dont nous convertissons l’énergie de la nourriture que nous mangeons et du sommeil que nous avons en énergie mécanique pour vivre.
Avant l’invention de la machine à vapeur, puis du moteur à combustion interne, la force humaine et la puissance des chevaux faisaient tourner le monde.
Au repos, le corps d’une personne moyenne produit environ 100 watts d’énergie. La production est beaucoup plus élevée lors d’activités vigoureuses.
- Un homme qui fait du vélo peut confortablement générer 400 watts d’énergie par heure.
- Les cyclistes les plus performants peuvent générer jusqu’à 1 800 watts pendant de courtes périodes d’effort.
- Un sprinter peut générer 2 000 watts en courtes rafales.
Si l’on considère la quantité moyenne de chaleur et d’énergie cinétique produite par les humains dans une seule ville, on comprend pourquoi les scientifiques sont impatients de développer cette source d’énergie renouvelable prometteuse.
Les défis de la collecte d’énergie humaine
Avec toute cette énergie gaspillée, nous devons nous poser la question suivante : comment pouvons-nous exploiter cette énergie ? L’exploitation de l’énergie humaine pose deux grands problèmes.
Tout d’abord, les stratégies actuelles de collecte d’énergie ne sont pas très efficaces, mais cela va changer. Les scientifiques mettent au point des technologies qui permettent d’exploiter cette énergie avec une efficacité accrue et à moindre coût.
L’un des problèmes qui empêchent l’énergie humaine de devenir une source d’énergie renouvelable viable est celui de la technologie moderne des batteries. Ce problème a été récemment résolu – à petite échelle.
Des chercheurs de l’université d’État du Colorado et d’ailleurs se sont lancés dans une course pour trouver des batteries portables pouvant être chargées par la chaleur et les mouvements humains.
De nouvelles batteries sont en cours de développement. Elles peuvent être portées sur ou à côté de la peau et produisent environ 1 V par cm de contact avec la peau. De quoi alimenter votre Apple Watch ou votre Fitbit !
Les scientifiques imaginent des villes où des bâtiments entiers sont alimentés par l’énergie cinétique produite par les activités humaines quotidiennes.
Expériences et succès de l’énergie humaine
Dans le West End de Londres, les gens peuvent marcher sur une petite section de Bird Street qui est pavée de dalles cinétiques. Ces dalles collectent l’énergie des pas que les gens font naturellement en marchant dans la rue.
L’énergie recueillie est utilisée pour alimenter les lampadaires et les petits appareils électroniques situés à proximité. C’est un grand succès à petite échelle.
Imaginez qu’il y ait de longs trottoirs cinétiques et même des routes cinétiques où les déplacements domicile-travail alimentent nos villes et rechargent nos véhicules électriques dans un cercle d’utilisation et de production d’énergie verte.
Pavegen est une entreprise leader dans la production d’énergie humaine. Ses dalles cinétiques sont installées dans le monde entier pour exploiter l’énergie des pas humains.
L’université Rutgers et de nombreuses autres institutions s’empressent de créer un moyen viable et abordable de produire de l’électricité à partir des routes et des ponts.
Cette technologie est certainement à l’horizon et permettra de racheter les heures que nous passons à nous rendre au travail en les utilisant pour produire de l’énergie propre et renouvelable.
Imaginez un monde où nous nous rendons au travail et où nous alimentons nos villes en électricité sans émettre de gaz à effet de serre. Cela pourrait être une réalité.
3. Énergie géothermique de base
Nous connaissons déjà les avantages et les inconvénients de l’énergie géothermique pour la production d’électricité. Il s’agit d’une énergie propre et renouvelable qui peut provoquer des perturbations géologiques.
Le problème est que l’énergie géothermique est actuellement limitée aux régions qui disposent déjà de sources d’eau chaude à proximité de la surface de la terre – principalement les régions situées autour de la ceinture de feu.
Le développement de l’énergie géothermique de base vise à faire remonter à la surface l’énergie contenue dans le noyau de la terre en utilisant des techniques de forage extrêmement profondes.
Voici les principes de base de l’énergie géothermique du cœur.
- Elle est accessible partout sur terre car l’énergie est dérivée du noyau de la terre.
- Elle constitue une source illimitée d’énergie non polluante.
- Elle pourrait produire une énergie équivalente à celle des centrales nucléaires, mais avec beaucoup moins de risques.
Le noyau fondu de la terre contient suffisamment d’énergie pour répondre aux besoins de l’humanité de manière illimitée.
Si nous pouvions forer jusqu’au noyau, nous serions en mesure d’accéder à des quantités incroyables d’énergie propre et non polluante que les habitants de n’importe quel endroit de la planète pourraient exploiter.
La source d’énergie géothermique du noyau
Le noyau de la terre est incroyablement chaud – environ 9 392 degrés Fahrenheit, soit presque autant que la surface du soleil.
Cette chaleur est une combinaison de la chaleur résiduelle provenant de la formation de la terre, de la chaleur provenant de la désintégration des matériaux radioactifs et de la chaleur générée par la friction lorsque les matériaux denses du noyau s’enfoncent dans le centre de la terre.
L’électricité serait produite en pompant de l’eau dans des puits forés près du noyau terrestre. L’eau serait surchauffée et remonterait sous forme de vapeur.
Elle serait ensuite utilisée sous forme de vapeur sèche dans une centrale géothermique, exploitant ainsi tous les avantages de l’énergie géothermique.
Alors, avec cette incroyable quantité d’énergie qui repose sous nos pieds, pourquoi ne l’avons-nous pas exploitée davantage ?
Les défis de l’énergie géothermique de base
Pour accéder à cette énergie, il faudrait forer la terre à environ 12 miles de profondeur pour accéder à la chaleur géothermique profonde. La chaleur trouvée à ces profondeurs est comparable à l’énergie produite par un réacteur nucléaire.
Toutefois, cette profondeur incroyable complique le processus de forage en raison des températures extrêmes.
Un autre problème rédhibitoire est celui de la remontée de cette énergie à la surface avec les matériaux dont nous disposons. Le cuivre fond à ces températures, ainsi que la plupart des autres matériaux viables.
Les scientifiques ont peut-être trouvé la solution grâce à un développement récent de la technologie du graphite. Il s’agit de la découverte du graphène.
Le graphène est un matériau étonnant.
- Le graphène est 200 fois plus résistant que l’acier
- Un excellent conducteur thermique et électrique
- 100 fois plus conducteur que le cuivre – nécessaire pour les forages profonds
- Il fond à une température d’environ 7 592 degrés Fahrenheit, ce qui est parfait pour s’approcher du cœur de l’atome.
L’utilisation de tiges de graphène qui descendent dans des régions proches du noyau terrestre pourrait produire une énergie illimitée sans émission de gaz à effet de serre. Cela transformerait l’industrie de l’énergie durable.
4. Cellules solaires à points quantiques
Nous connaissons tous les avantages et les inconvénients de l’énergie solaire, du moins dans une certaine mesure. Les panneaux solaires produisent de l’électricité renouvelable, mais ils sont assez inefficaces et ne fonctionnent pas dans l’obscurité.
Les cellules solaires à points quantiques pourraient bien être la réponse que nous attendons tous pour faire de l’énergie solaire une technologie fiable pour l’avenir.
Voici les principes de base des cellules solaires à points quantiques.
- Ils sont très petits et donc beaucoup plus polyvalents que les panneaux photovoltaïques classiques.
- Ils peuvent être intégrés dans les fenêtres et éventuellement dans les bardages et les dispositifs.
- Ils vont révolutionner la technologie solaire actuelle, notamment en ce qui concerne les exigences de taille.
- Ils convertissent beaucoup plus d’énergie solaire – jusqu’à 45 % d’efficacité.
L’avenir contiendra non seulement de nouvelles façons d’exploiter les ressources énergétiques renouvelables, mais aussi des versions très avancées des technologies que nous utilisons aujourd’hui.
Que sont les cellules solaires à points quantiques ?
Les points quantiques sont des nanocristaux constitués de matériaux semi-conducteurs. Une fine couche de ces nanocristaux peut être appliquée sur une cellule solaire.
Les points quantiques absorbent la lumière du soleil pour exciter les nanocristaux.
La bande interdite de ces points quantiques correspond à la fréquence de la lumière solaire qu’ils reçoivent, ce qui leur permet de convertir plus de 45 % de la lumière solaire en énergie.
C’est beaucoup, beaucoup plus que n’importe quelle technologie solaire disponible aujourd’hui, la cellule solaire moyenne utilisée aujourd’hui atteignant un taux d’efficacité d’environ 15 %.
Les cellules solaires à points quantiques sont beaucoup plus légères, plus polyvalentes et plus durables que nos cellules solaires actuelles. Cela signifie que cette technologie a le potentiel de transformer de nombreuses surfaces matérielles.
Applications des cellules solaires à points quantiques
Les fenêtres solaires constituent une application prometteuse de cette technologie. Ces fenêtres seraient capables de produire de l’électricité renouvelable tout en assurant l’isolation et l’ombrage.
Les fenêtres modernes sont incroyablement efficaces car la couche avant absorbe la lumière bleue tandis que la seconde couche absorbe le reste du spectre.
Les points quantiques de la deuxième couche d’une fenêtre solaire réémettent des photons à une plus grande longueur d’onde, ce qui permet aux cellules solaires intégrées dans le cadre de la fenêtre de convertir l’énergie en électricité.
Cette technologie serait relativement bon marché, constituerait une alternative naturelle aux fenêtres ordinaires et pourrait faire baisser de manière significative le prix de la technologie solaire.
Cela s’avérerait payant à long terme, car la technologie solaire pourrait être intégrée dans beaucoup plus d’endroits et les propriétaires n’auraient plus les mêmes réserves à leur égard que pour les grands panneaux photovoltaïques.
L’augmentation de l’électricité solaire et la diminution de la consommation de combustibles fossiles pour produire de l’électricité profiteraient à tous.
5. Fusion nucléaire
Les gens considèrent parfois la technologie nucléaire comme un moyen « sale » de produire de l’énergie, car la méthode actuelle de fission nucléaire produit d’importantes quantités de déchets radioactifs.
Toutefois, il convient de faire une distinction claire entre la fission nucléaire et la fusion nucléaire.
La fission nucléaire divise un gros atome en deux plus petits, libérant de l’énergie et des neutrons qui entraînent la division d’autres atomes. Il peut en résulter une réaction en chaîne.
La fusion nucléaire, quant à elle, se produit lorsque deux atomes s’entrechoquent pour créer un atome plus lourd qui libère de l’énergie.
La fusion utilise les mêmes matériaux pour produire une quantité d’énergie exponentielle par rapport à la fission.
La fusion ne produit pas de déchets radioactifs à longue durée de vie comme la fission, ce qui en fait une source d’énergie propre.
Voici les principes de base de l’énergie de fusion nucléaire.
- Elle a le plus grand potentiel pour changer la façon dont nous envisageons la production d’énergie.
- L’énergie de fusion nucléaire est 100 % propre, par rapport à l’énergie de fission nucléaire actuelle.
- Les petites installations de production seraient portables
- La fusion nucléaire pourrait rendre l’électricité renouvelable accessible dans le monde entier.
La fusion peut également être réalisée avec des matériaux largement inépuisables et disponibles.
En fait, l’énergie solaire est un type d’énergie de fusion, car le soleil produit de l’énergie grâce à un processus de fusion dans son noyau. Nous récoltons l’énergie de ce processus de fusion à l’aide de panneaux photovoltaïques.
La fusion nucléaire produit environ quatre millions de fois plus d’énergie que le charbon. Nous n’aurions besoin que d’une fraction du nombre de centrales électriques existant aujourd’hui sur terre pour répondre aux besoins énergétiques de la population humaine.
La quantité d’énergie durable produite par la fusion est si importante qu’on peut la considérer comme virtuellement illimitée.
Les défis de la fusion nucléaire
Bien que la fusion soit une source d’énergie durable incroyablement prometteuse, elle n’est pas exempte de défauts.
Ce processus est incroyablement difficile à réaliser. En effet, la réaction ne peut avoir lieu que dans des conditions extrêmes.
La fusion nécessite des quantités extrêmes de chaleur (100 millions de kelvins) et des quantités massives de pression.
Ces conditions font que la fusion nucléaire sur terre nécessite actuellement plus d’énergie qu’elle n’en produit.
Le Joint European Torus, ou JET, est un réacteur de fusion nucléaire qui donne aux scientifiques une vision optimiste de l’avenir de l’énergie nucléaire.
En 2022, ils ont réussi à produire 59 mégajoules d’électricité grâce à la fusion nucléaire dans le réacteur JET. Ce n’est pas beaucoup – assez pour faire fonctionner votre lave-linge et votre sèche-linge – mais c’est un développement passionnant.
Ces expériences réussies prouvent le bien-fondé du concept et rapprochent le monde d’une électricité véritablement illimitée et totalement propre, qui ne provoquera jamais de réchauffement de la planète.
Le réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER), situé en France, est le fruit d’une collaboration entre 35 pays. Il ouvre la voie au développement de la fusion nucléaire pour un avenir énergétique propre.
Certains prédisent que l’ITER pourrait fournir de l’énergie de fusion nucléaire au réseau dès 2045.
Des entreprises privées ont également entrepris d’exploiter tout le potentiel de la fusion nucléaire. Il s’agit notamment de Lockheed Martin et de Tokamak, une entreprise britannique.
- Lockheed Martin affirme pouvoir produire un réacteur de fusion suffisamment petit pour tenir sur une remorque de camion et alimenter 100 000 foyers.
- Le tokamak pourrait produire de l’énergie de fusion nucléaire dès 2030.
Il s’agit là d’une évolution passionnante pour nous tous, car elle nous offre la possibilité de profiter de la vie telle que nous la connaissons, avec des lumières, de l’électronique et de l’air conditionné, sans endommager la terre.
Nos prochaines étapes
La technologie humaine progresse à une vitesse exponentielle, et le secteur de l’énergie n’échappe pas à la règle.
Les scientifiques sont presque tous d’accord pour dire que nous passerons à un monde reposant exclusivement sur des sources d’énergie renouvelables au cours de la vie d’une personne née au cours des 20 dernières années.
Cette transition est une nécessité absolue compte tenu de la menace que le changement climatique fait peser sur notre espèce.
Même si l’on n’envisage pas toujours l’avenir avec optimisme, celui de la production d’énergie s’annonce assurément plus lumineux et plus propre.
