Selon Les Amis de la Terre, la quasi-totalité de l'électricité sera issue de sources d'énergie respectueuses de l'environnement telles que le soleil, le vent et l'eau. Au Royaume-Uni, pays qui a mené la révolution industrielle au 18e siècle à travers l'ère de la vapeur et des usines, la production d'énergie renouvelable a été multipliée par 10 depuis 2004. Un peu moins de 40 % de l'électricité est produite à partir de sources d'énergie renouvelable dans tout le Royaume-Uni, mais en Écosse, ce chiffre est proche de 90 %. En 2020, le Royaume-Uni a réalisé un exploit incroyable. Pendant deux mois, le pays a utilisé uniquement des énergies renouvelables.
En 2020 également, les sources d'énergie renouvelable ont constitué 37,5 % de la consommation d'électricité brute de l'UE. L'année précédente, ce chiffre était de 34,1 %, l'énergie éolienne et hydroélectrique représentant plus des deux tiers de l'électricité totale générée par les sources renouvelables. En 2020, la Suède était en tête en Europe, avec 60 % de sa production d'énergie provenant de sources renouvelables. A leur suite se trouvaient la Finlande (43,8 %), la Lettonie (42,1 %) et l'Autriche (36,5 %).
Selon EDF, les sources d'énergie renouvelable génèrent actuellement 26 % de l'électricité mondiale, et devraient atteindre 30 % d'ici 2024. En juin 2022, un rapport de l'Agence internationale de l'énergie (IEA) a déclaré que les investissements énergétiques dans le monde entier augmenteraient de 8 % en 2022 et atteindront 2,4 billions de dollars, principalement dans l'énergie « verte ».
Les avantages et inconvénients des énergies renouvelables
Qu'est-ce que l'énergie renouvelable exactement ? Essentiellement, il s'agit d'une énergie durable. Propre, abordable et fiable, cette énergie ne peut jamais être épuisée, contrairement aux sources non durables telles que les combustibles fossiles, en particulier le charbon qui était le combustible de la révolution industrielle.
Les principaux types d'énergie renouvelable sont l'énergie solaire, l'énergie éolienne, l'énergie hydraulique, l'énergie marémotrice, l'énergie géothermique et l'énergie tirée de la biomasse. Les autres types sont l'énergie thermique océanique et le gaz biologique. Selon EDF, la quantité d'énergie solaire qui atteint la surface de la Terre en une heure seulement représente plus que les besoins énergétiques totaux de la planète pour une année entière. Elle semble donc être la solution idéale. Cependant, la quantité d'énergie solaire que nous pouvons stocker et utiliser dépend en grande partie des conditions météorologiques et de l'heure de la journée. Le vent est une excellente source d'énergie renouvelable et le nombre de parcs éoliens est en augmentation. Cependant, cela implique l'installation d'énormes éoliennes que beaucoup considèrent comme inesthétiques, même lorsqu'elles sont placées loin en mer. De plus, de nombreux experts attirent l'attention sur l'empreinte carbone et le coût de fin de vie des éoliennes. Bien entendu, les systèmes de stockage de l'énergie éolienne sont également limités par la quantité de vent présente à tout moment.
En matière de développement, la ressource d'énergie renouvelable la plus avancée est l'énergie hydraulique, qui implique la construction de barrages ou de digues et la mise en place d'un grand réservoir pour produire un débit contrôlé d'eau qui entraîne une turbine. L'énergie hydraulique ne dépend pas des conditions météorologiques, mais elle nécessite la création de grandes structures et de réservoirs solides.
L'énergie marémotrice est comparable à l'énergie hydraulique, sauf qu'elle s'appuie sur la nature pour produire des courants deux fois par jour qui sont utilisés pour entraîner les générateurs à turbine. Cela signifie que la source d'énergie n'est pas continue, mais qu'elle est au moins prévisible. L'énergie géothermique utilise la chaleur naturelle qui se trouve sous la surface de la terre et peut être utilisée pour produire de l'électricité ou chauffer des maisons. Cependant, sa disponibilité n'est pas garantie. En effet, l'Islande génère beaucoup plus d'énergie géothermique que le Royaume-Uni, par exemple. Enfin, l'énergie tirée de la biomasse implique la combustion de matériaux organiques pour produire de l'électricité. Cette approche n'a pas été adoptée aussi largement que les autres, mais elle présente des avantages significatifs en matière d'écologie et de coûts globaux, car elle convertit les déchets agricoles, industriels et domestiques en combustibles solides, liquides et gazeux.
Les énergies vertes peuvent-elles être stockées ?
Bien que toutes les options mentionnées ci-dessus aient leurs avantages et leurs inconvénients, le stockage d'énergie renouvelable a été le principal défi pour tirer le meilleur parti de ces sources d'énergie alternatives. La technologie de stockage des énergies renouvelables sera reconnue à sa juste valeur dès lors qu'elle sera capable d'offrir un moyen rentable de collecter les énergies renouvelables et de les utiliser lorsque cela s'avère nécessaire.
Solutions de stockage d'énergie renouvelable
Il existe essentiellement quatre types de solutions de stockage d'énergie renouvelable : le stockage d'énergie hydraulique, le stockage d'énergie thermique, le stockage d'énergie mécanique et les systèmes de stockage d'énergie sur batterie.
Stockage hydraulique par pompe
Il consiste à pomper l'eau en amont, à la conserver dans un réservoir et à la libérer à l'aide de turbines. Selon le rapport de l'IEA sur les énergies renouvelables, plus de 50 % de la nouvelle capacité hydroélectrique en Europe en 2025 sera issue du stockage par pompe, en particulier en Suisse, au Portugal et en Autriche. Il en sera de même pour la Chine entre 2023 et 2025.
Illustration : pompage du stockage hydraulique
Stockage thermique de l'énergie
Il consiste à stocker le surplus d'énergie, généralement à partir de sources renouvelables ou de chaleur résiduelle, pour une utilisation ultérieure. L'eau, le sable et les roches peuvent stocker de l'énergie thermique et l'Agence internationale des énergies renouvelables estime que le stockage thermique d'énergie pourrait atteindre 800 gigawattheures (GWh) de capacité installée d'ici 2030.
Illustration : stockage thermique d'énergie
Stockage mécanique de l'énergie
Il utilise la gravité ou le mouvement (comme avec un volant) pour stocker l'électricité. Le stockage mécanique de l'énergie peut également inclure le stockage d'air comprimé ou de gaz, qui est ensuite chauffé et dilaté à l'aide d'une turbine.
Illustration : stockage mécanique de l'énergie
Stockage d'énergie sur batterie
Les systèmes de stockage d'énergie renouvelable sur batterie sont largement reconnus comment étant le moyen le plus efficace de stocker, et donc de fournir l'énergie provenant de sources renouvelables. Plus le stockage d'énergie renouvelable sur batterie sera important, moins les sources d'énergie utilisées jusqu'à maintenant seront nécessaires.
Illustration : systèmes de stockage d'énergie sur batterie
Batteries au lithium-ion pour le stockage d'énergie renouvelable
Système de stockage d'énergie Atlas Copco ZBC pour stocker l'énergie solaire
L'utilisation de batteries Li-ion pour le stockage d'énergie renouvelable offre aux utilisateurs une distribution de l'énergie supérieure à la moyenne, combinée à une durabilité, une flexibilité et une facilité d'utilisation inégalées. Avec deux modes de fonctionnement (autonome ou hybride lorsqu'ils sont utilisés avec un générateur), les systèmes de stockage d'énergie sur batterie li-ion tels que les unités ZBP et ZBC d'Atlas Copco permettent de faire face à différents niveaux de besoins en énergie, de réduire les coûts d'exploitation et de minimiser le coût total de possession (TCO). Lorsqu'elles sont associées à une source d'énergie renouvelable, comme celles mentionnées ci-dessus, ces solutions de stockage d'énergie renouvelable peuvent être durables à 100 %.
Les systèmes de stockage d'énergie d'Atlas Copco garantissent un fonctionnement silencieux et un entretien minimal, ce qui les rend parfaits pour les installations de télécommunications dans des sites isolés ou sur les chantiers de construction en zone urbaine. Ces systèmes de stockage hybrides sont parfaits pour équilibrer les pics de demande et les faibles charges. Ces systèmes de stockage d'énergie renouvelable permettent aux utilisateurs de réduire la consommation de combustible et les émissions de gaz à effet de serre en stockant entre 46 kWh et 535 kWh d'énergie renouvelable et en fournissant plus de 12 heures d'énergie avec une seule charge.
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Les autres technologies sur batterie pour le stockage d'énergie renouvelable
Les systèmes les plus efficaces utilisant le stockage sur batterie pour les énergies renouvelables sont basés sur des batteries au lithium-ion (Li-ion) rechargeables. Ces batteries légères mais à haute densité sont devenues l'option privilégiée pour de nombreuses raisons, notamment la capacité d'une batterie au li-on de 1 kg à stocker 150 wattheures par kilogramme (Wh/kg). Une batterie hybride au nickel-métal (NiMH) stocke généralement entre 60 et 70 Wh/kg et une batterie plomb-acide de 6 kg ne peut stocker qu'environ 25 Wh/kg.
Si nous comparons les batteries au lithium-ion aux batteries plomb-acide, la première technologie offre une plus longue durée de vie et de meilleures performances pour les charges imprévisibles et variables et en cas de températures élevées. Les performances des batteries hybrides au nickel-métal sont supérieures à celles des batteries plomb-acide, même si elles restent plus faibles que celles des batteries au lithium-ion.
