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Types d'énergie propre - Analyse des principes fondamentaux

Lorsqu'on parle de développement durable et de réduction des émissions de carbone, le terme "énergie propre" revient souvent.

Bien qu'il existe une certaine similitude avec le terme "énergie renouvelable", ces deux concepts ne sont pas les mêmes. Commençons par quelques définitions de base, puis nous explorerons les types d'énergie propre et la manière dont ils peuvent être utilisés dans le cadre du développement durable.

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Qu'est-ce que l'énergie propre ?

L'énergie propre englobe toute production d'énergie à très faibles émissions de carbone et de gaz à effet de serre. Il s'agit donc d'une catégorie plus large que celle des énergies renouvelables, qui est très spécifique quant à la manière dont l'énergie est générée.

Plutôt que de se concentrer strictement sur les énergies renouvelables, les énergies propres englobent également la production d'énergie efficace, comme les sources d'énergie basées sur la fusion et la fission. Bien qu'elles ne soient pas toujours aussi populaires que les sources d'énergie solairesolaire et éolienne, nucléaire constituent une passerelle essentielle entre la production d'énergie périodique (qui dépend des conditions météorologiques) et la production d'énergie à la demande.

De cette manière, l'énergie propre se concentre sur l'impact de la production d'énergie sur l'environnement, plutôt que sur le caractère "naturel" de la source d'énergie. Naturel ne signifie pas toujours faible émission de gaz à effet de serre (GES), et l'environnement bénéficie de la production d'énergie propre, qu'elle soit ou non considérée comme renouvelable.

Quels sont les types d'énergie propre ?

Commençons par les sources d'énergie renouvelablepropre, car il s'agit des moyens les plus accessibles pour produire de l'électricité avec à peu près n'importe quel budget. Nous parlerons ensuite des nucléaires options qui deviennent de plus en plus réalisables pour des développements durables à plus grande échelle :

Solaire

C'est l'une des options les plus abordables et les plus universelles en matière d'énergie propre. Bien que la création de panneaux solaires puisse générer des gaz à effet de serre, une fois qu'ils sont fabriqués, ils constituent une source d'énergie pratiquement sans émissions.

Les panneaux solaires captent les rayons du soleil et les convertissent en électricité utilisable. Vous aurez besoin d'un espace disponible sur le toit ou d'un terrain vacant surélevé orienté vers le soleil dans votre région (orienté vers le sud dans l'hémisphère nord, vers le nord dans l'hémisphère sud, droit vers le haut sur l'équateur). Une technologie légèrement différente, appelée solaire thermique, peut également être utilisée pour chauffer directement des bâtiments ou des réservoirs d'eau.

Les panneaux solaires sont généralement utilisés de manière optimale dans les régions qui bénéficient d'au moins trois heures d'ensoleillement maximum par jour en moyenne. C'est à ce moment-là qu'il est financièrement intéressant d'installer un champ solaire (au milieu des années 2020). L'Atlas solaire mondialAtlas solaire mondial indiquera si un site est trop proche du pôle Nord ou du pôle Sud pour bénéficier d'au moins trois heures d'ensoleillement maximal.

Énergie géothermique

Une autre source d'énergie propre pratiquement universelle est l'énergie géothermique. Il existe des "points chauds" dans presque tous les pays, qu'il s'agisse de sources thermales ou de zones volcaniques. Ils peuvent être utilisés pour faire bouillir de l'eau (ou un autre fluide) et faire tourner des turbines génératrices d'électricité.

Mais de nombreux projets de développement durable utilisent les propriétés de chauffage et de refroidissement renouvelables de la géothermie. La différence de chaleur entre la surface de la planète et ce que l'on peut trouver sous terre représente une économie massive en matière de chauffage, de ventilation et de climatisation. En creusant une série de tuyaux et de conduites atteignant seulement quelques mètres sous terre, un bâtiment peut être beaucoup plus chaud pendant les mois froids et beaucoup plus frais pendant les mois chauds.

Seules les régions tempérées tout au long de l'année voudront ignorer cette deuxième application de la technologie géothermique. Tous les autres devraient se renseigner sur le rapport coût-bénéfice, qui est généralement assez favorable.

Éolien

L'éolien est un autre type d'énergie propre qui est presque universel. Bien que la production d'éoliennes ne soit pas exempte d'émissions, l'investissement en carbone est rapidement récupéré. L'énergie éolienne est l'un des choix d'énergie renouvelable les plus populaires dans le monde, en particulier dans les régions qui ne bénéficient pas d'une grande exposition au soleil.

Les éoliennes fonctionnent en permettant à l'air en mouvement de faire tourner des pales qui sont attachées à un générateur. Il s'agit de l'un des types d'énergie propre les plus simples, les moulins à vent étant utilisés depuis plus de mille ans.

Bien qu'une entreprise puisse installer des éoliennes à bas seuil n'importe où, les installations éoliennes les plus réussies et les plus abordables se trouvent dans des zones où la vitesse moyenne du vent est d'au moins 5 mètres par seconde. C'est un bon seuil pour certaines des éoliennes les plus efficaces sur le marché aujourd'hui. Le Global Wind Atlas peut être utilisé pour estimer les vitesses moyennes du vent au niveau local afin d'évaluer correctement les options.

L'hydroélectricité

Alors que la plupart des projets hydroélectriques sont de grande envergure, allant de l'énergie marémotrice à la production d'énergie à partir de barrages, des projets hydroélectriques plus petits sont viables pour les développements qui ont un accès légal à des sources d'eau courante. L'hydroélectricité varie en fonction de la quantité d'eau disponible sur le site.

Microhydro peut être incorporé dans un plan d'énergie verte de deux manières différentes. La première consiste à créer une centrale électrique avec une roue hydraulique Turgo ou Pelton, ce qui nécessite davantage de permis de construire et de dépenses, mais peut produire jusqu'à 100 kilowattheures d'énergie par jour. L'installation la plus simple est uneturbine Jack Rabbit qui est simplement jetée dans l'eau courante pour produire environ 2 kilowattheures d'énergie verte par jour.

L'hydroélectricité dépend fortement de l'emplacement et peut faire l'objet d'une réglementation locale très stricte. Mais elle est aussi fiable que la source d'eau locale et produit de l'électricité de jour comme de nuit.

Nucléaire

La quantité d'énergie produite par l'énergie nucléaire comparée aux émissions de carbone liées à la mise en place et à l'exploitation est incroyable. L'impact environnemental des déchets produits, même en tenant compte d'un siècle d'exploitation, est minuscule par rapport à la quantité de déchets de cadmium et de plomb générés par la production et l'élimination des panneaux solaires.

Mais en dehors de la production du réseau public, l'énergie nucléaire est uniquement appropriée pour les développements durables à grande échelle. Elle nécessite un investissement initial important, un plan de maintenance, un permis de construire et une réglementation.

À l'heure actuelle (milieu des années 2020), l'énergie nucléaire à petite échelle coûte en moyenne environ 60 $[1] par mégawattheure lorsque tous les facteurs sont pris en compte. Ce prix est plus élevé que celui de l'énergie solaire, qui s'élève à environ 40 dollars par mégawattheure. Mais certains projets de grande envergure nécessiteront des capacités hors réseau et une production d'électricité 24 heures sur 24 sans stockage temporaire d'énergie, auquel cas le nucléaire devient une option viable.

Source [1] : https://www.utilitydive.com/news/advanced-nuclear-ge-hitachi-mwh-nuscale-smr-small-modular-reactor/630154/

Comment utiliser la production d'énergie verte dans le cadre du développement durable ?

Les solutions d'énergie verte qui favorisent le développement durable doivent être planifiées avec soinafin de récolter tous les avantages potentiels en termes de coûts et d'environnement.

La plupart des clients voudront rechercher les avantages économiques et pratiques offerts par les différents types d'énergie propre.

Pour les installations d'énergie verte résidentielles et commerciales, le seuil de rentabilité est essentiel. Ces dernières années (première moitié des années 2020), les coûts de l'électricité sont montés en flèche. Le seuil de rentabilité des installations solaires dans l'UE et aux États-Unis, même avec un système de stockage d'énergie sur site, est tombé en dessous de huit ans dans la plupart des endroits, et en dessous de cinq ans dans les endroits riches en soleil. Étant donné que la plupart des installations solaires durent 25 ans ou plus, il s'agit d'une valeur significative.

L'économie d'échelle a beaucoup à voir avec le moment où une technologie atteindra le seuil de rentabilité. Par exemple, une éolienne individuelle peut atteindre son seuil de rentabilité au bout de dix années d'exploitation. Mais un parc éolien bien situé atteint son seuil de rentabilité en moins de sept ans.

Il est essentiel que les clients résidentiels et commerciaux analysent les types d'énergie propre qui ont le plus de sens dans leur région. Tenez compte des niveaux de production d'énergie verte dans leur région, de la réglementation en vigueur, des coûts initiaux, des seuils de rentabilité de chaque technologie et de leur profil de consommation d'énergie avant de formuler une recommandation finale.