Le secteur de l’énergie est en pleine transformation de façon à mieux intégrer les énergies renouvelables. En effet, le dérèglement climatique, la raréfaction des combustibles fossiles ainsi que la demande croissante en énergie font que l’utilisation et l’exploitation des sources d’énergies propres deviennent une priorité de grande importance pour les consommateurs et les acteurs dans ce domaine.
La transition énergétique repose en grande partie sur la recherche et le développement de nouvelles technologies destinées à être mises sur le marché afin d’améliorer l’efficacité des équipements existants, produire plus d’énergie, rentabiliser les investissement et améliorer la compétitivité du secteur renouvelable.
Ces nouvelles technologies sont nombreuses et diverses : Technologies de stockage, technologies de production, numérique, intelligence artificielle et big data, technologies d’autoconsommation et bien d’autres… Dans cet article 3 d’entre-elles seront présentées.
Le photovoltaïque organique : Une nouvelle technologie qui change la donne
Les panneaux solaires photovoltaïque jouent un rôle crucial dans le cadre de la transition énergétique (Pour en savoir plus sur les panneaux solaires, cliquez sur ce lien). Lorsqu’on y fait référence, il est surtout question des panneaux classiques de première génération (panneaux composés de silicium sous forme cristallin) et de deuxième génération (panneaux en couches minces pouvant être flexibles).
On assiste cependant au développement d’une troisième génération de panneaux appelés : « Panneaux photovoltaïques organiques ».
Contrairement à leurs homologues, ces nouvelles technologies permettent de produire de l’énergie « sur-mesure ». Ils sont légers, souples, fin et ont des couleurs variées. Leur fabrication résulte de différents procédés dont celui d’impression à température et pression ambiante durant lequel des cellules solaires organiques dérivées du carbone sont imprimées sur des supports en plastique. Aussi, leur production ne nécessite pas l’usage de métaux à terre rare ou de solvants chlorés.
Le photovoltaïque organique est une nouvelle technologie qui ouvre un champ d’innovation très large : Leur souplesse permet d’imprimer ces films sur des surfaces complexes, arrondies ou isolées telles que du mobilier, des vêtements, des vitres, des objets ou encore des carrosseries de voitures. De plus, les films photovoltaïque organiques ne sont pas sensibles à la chaleur ce qui entraîne une absence de chute de rendement durant des potentiels épisodes caniculaires.
Les panneaux solaires photovoltaïque organiques constituent un enjeu majeur pour l’avenir économique de la France : À termes, l’objectif est que des objets de la vie quotidienne tels que les voitures, moyens de transports, objets électroniques soient recouverts de ces films pour qu’ils puissent produire eux-mêmes de l’énergie.
Il est également possible d’imaginer des revêtements muraux ou des applications sur des rideaux. Leur durée de vie est estimée à 10 années et le rendement à 6% (améliorable grâce à la recherche et le développement). Ces panneaux présentent de nombreux intérêts mais pour qu’ils puissent être considérés comme un facteur de croissance verte et générer des emplois, il faut que les entreprises françaises innovantes puissent avoir les moyens financiers pour leur développement industriel.
Le stockage de l’énergie renouvelable grâce aux batteries lithium-ion
Les nouvelles technologies de stockage (en particulier grâce aux batteries lithium-ion) accompagnent la croissance des énergies renouvelables. Le stockage de l’énergie est un enjeu majeur de la transition énergétique car il convient d’équilibrer la production et la consommation.
C’est un procédé qui est délicat en raison de l’intermittence de certaines sources renouvelables à l’image de l’énergie solaire ou éolienne. Ces disparités entre le temps de production et de consommation impliquent d’avoir recours à des solutions permettant d’utiliser l’énergie issue de sources renouvelables en différé.
Les batteries permettent de répondre à ce besoin surtout que leurs coûts ont baissé favorisant ainsi leur déploiement industriel. Par ailleurs lorsque les batteries lithium-ion sont associées à des panneaux solaires photovoltaïques, il est possible de se séparer partiellement ou totalement du réseau électrique, c’est le principe même d’autoconsommation d’énergie.
Ces batteries offrent aussi des avantages dans le secteur industriel et agricole : Réduction des émissions de gaz à effet de serre, diminution des énergies fossiles, stabilité du réseau électrique, abandon de l’énergie nucléaire au profit d’énergies propres et renouvelables.
Néanmoins, l’utilisation du lithium est souvent critiquée de façon péjorative en raison de son emprunte écologique. Heureusement, la recherche et le développement permettent de trouver de nouvelles méthodes de production beaucoup plus écologiques en analysant le cycle de vie du lithium. D’ailleurs, aux États-Unis, des scientifiques de l’Argonne National Laboratory ont démontré que la consommation en énergie et en eau ainsi que l’émission de gaz à effet de serre pouvaient varier fortement selon la provenance géographique du lithium et des méthodes de production (voir résultats de l’étude via ce lien)
L’hydrogène vert : Un levier dans le domaine des nouvelles technologies pour décarboner à grande échelle
Lorsque l’hydrogène fabriqué à partir de l’électrolyse de l’eau est obtenu grâce à de l’électricité renouvelable, on dit qu’il s’agit d’hydrogène vert. Dans le cadre de la transition énergétique, ce type d’hydrogène apparaît être un levier pertinent pour se diriger vers la neutralité carbone.
En effet, l’hydrogène est essentiel pour le secteur industriel car il est utilisé dans diverses branches : Aciérie, cimenteries, raffineries, textiles ou encore engrais. D’ailleurs, il est estimé que le besoin en hydrogène en France est de 900 000 tonnes par an (Voir source via ce lien), mais le problème est qu’aujourd’hui, sa production est carbonée à 90% et est responsable de l’émission de 9 millions de tonnes de CO2 par an. Produire de l’hydrogène sans émissions de dioxyde de carbone est donc d’une importance capitale.
L’hydrogène vert offre ainsi la possibilité de décarboner les usages industriels, être utilisable en compléments des énergies vertes, stocker l’énergie et la restituer lorsque les renouvelables ne produisent pas et être une solution pour les transports de masse. D’ailleurs, décarboner les transports de masse constitue un objectif stratégique majeur en France puisque ce secteur est la première source d’émissions de CO2 (30,1% devant l’agriculture qui est à 19,6%).
Pour permettre de mieux intégrer l’hydrogène vert pour accélérer la transition énergétique, il est nécessaire d’agir sur le territoire en créant des réseaux de distribution et de production mais aussi en développant l’usage dans les entreprises, les collectivités et l’industrie.
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