L'avenir des énergies renouvelables

Solaire

La conversion de la lumière solaire en énergie électrique se fait de deux manières : par l'énergie solaire photovoltaïque (PV) ou par concentration d'énergie solaire thermique (CSP). La méthode la plus courante, l'énergie solaire photovoltaïque, capte la lumière du soleil à l'aide de panneaux solaires, la convertit en énergie électrique et la stocke dans des batteries pour diverses utilisations.

En raison de la baisse des prix des matériaux et des progrès dans les processus d'installation, le coût de l'énergie solaire a chuté de près de 90 % au cours de la dernière décennie, la rendant plus accessible et plus rentable.1 La prochaine génération de technologie solaire photovoltaïque qui produit des matériaux plus légers alimente encore davantage cette tendance. et des panneaux solaires plus flexibles, puissants et efficaces, capables de produire de l'électricité même pendant les périodes de faible ensoleillement.

La production d'énergie solaire repose sur des systèmes de stockage d'énergie (ESS) pour une distribution cohérente. Ainsi, à mesure que la capacité de production augmente, les systèmes de stockage doivent suivre le rythme. Par exemple, la technologie des batteries à flux est en cours d’amélioration pour prendre en charge le stockage d’énergie à l’échelle du réseau. Forme d’ESS peu coûteuse, fiable et évolutive, les batteries à flux peuvent contenir des centaines de mégawattheures d’électricité sur une seule charge. Cela permet aux services publics de stocker de l'énergie à long terme pendant les périodes de faible ou de non-production, contribuant ainsi à gérer la charge et à créer un réseau électrique stable et résilient.

L’extension des capacités du SSE devient de plus en plus importante pourdécarburationefforts et un avenir énergétique propre à mesure que la capacité d’énergie renouvelable augmente. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), rien qu’en 2023, les énergies renouvelables ont augmenté leur capacité mondiale de 50 %, le solaire photovoltaïque représentant les trois quarts de cette capacité. Et entre 2023 et 2028, la capacité d’électricité renouvelable devrait augmenter de 7 300 gigawatts, tandis que l’utilisation du solaire photovoltaïque et de l’éolien terrestre devrait au moins doubler par rapport aux niveaux actuels en Inde, au Brésil, en Europe et aux États-Unis jusqu’en 2028.2

Vent

Les humains utilisent l’énergie éolienne pour générer de l’énergie mécanique et électrique depuis des générations. En tant que source d’énergie propre, durable et rentable, l’énergie éolienne offre un immense potentiel pour accroître la transition vers les énergies renouvelables à travers le monde avec un impact minimal sur les écosystèmes. Selon les prévisions de l'AIE, la production d'électricité éolienne devrait plus que doubler pour atteindre 350 gigawatts (GW) d'ici 20283, le marché chinois des énergies renouvelables augmentant de 66 % rien qu'en 2023.4

Les éoliennes sont passées de petites échelles, comme les éoliennes à usage domestique, à des éoliennes à grande échelle pour les parcs éoliens. Mais certains des développements les plus intéressants en matière de technologie éolienne concernent la production d’énergie éolienne offshore, de nombreux projets éoliens offshore naviguant dans des eaux plus profondes. Des parcs éoliens à grande échelle sont en cours de développement pour exploiter les vents offshore plus forts et potentiellement doubler la capacité éolienne offshore. En septembre 2022, la Maison Blanche a annoncé son intention de déployer 30 GW d'énergie éolienne offshore flottante d'ici 2030. Cette initiative devrait fournir à 10 millions de foyers supplémentaires une énergie propre, contribuer à réduire les coûts énergétiques, soutenir les emplois liés aux énergies propres et réduire davantage la dépendance du pays. sur les combustibles fossiles.5

À mesure que de plus en plus d’énergie propre est intégrée aux réseaux électriques, la prévision de la production d’énergie renouvelable devient cruciale pour gérer un approvisionnement électrique stable et résilient.Prévisions des énergies renouvelablesest une solution construite surAI, capteurs,apprentissage automatique,données géospatiales, des analyses avancées, des données météorologiques de premier ordre et bien plus encore pour générer des prévisions précises et cohérentes pour les ressources énergétiques renouvelables variables comme le vent. Des prévisions plus précises aident les opérateurs à intégrer davantage de technologies d’énergies renouvelables dans le réseau électrique. Ils améliorent son efficacité et sa fiabilité en prévoyant mieux le moment où il faudra augmenter ou diminuer la production, réduisant ainsi les coûts d'exploitation. Par exemple, Omega Energiautilisation accrue des énergies renouvelables en améliorant la précision des prévisions—15 % pour l'éolien et 30 % pour le solaire. Ces améliorations ont contribué à accroître l’efficacité de la maintenance et à minimiser les coûts d’exploitation.

Hydroélectricité

Les systèmes d’énergie hydroélectrique utilisent le mouvement de l’eau, notamment le débit des rivières et des ruisseaux, l’énergie marine et marémotrice, les réservoirs et les barrages pour faire tourner des turbines afin de produire de l’électricité. Selon l’AIE, l’hydroélectricité restera le plus grand fournisseur d’énergie propre jusqu’en 2030, avec de nouvelles technologies passionnantes à l’horizon.6

Par exemple, la petite centrale hydroélectrique utilise des mini et micro-réseaux pour fournir de l’énergie renouvelable aux zones rurales et aux zones où de plus grandes infrastructures (telles que des barrages) ne sont peut-être pas réalisables. Utilisant une pompe, une turbine ou une roue hydraulique pour convertir le débit naturel des petites rivières et ruisseaux en électricité, la petite centrale hydroélectrique fournit une source d’énergie durable avec un impact minimal sur les écosystèmes locaux. Dans de nombreux cas, les communautés peuvent se connecter à un réseau centralisé et revendre l’excédent d’électricité produite.

En 2021, le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) a installé trois turbines fabriquées à partir d'un nouveau matériau composite thermoplastique moins corrodable et plus recyclable que les matériaux traditionnels dans l'East River de New York. Les nouvelles turbines ont généré la même quantité d'énergie dans le même laps de temps que leurs prédécesseurs, mais sans aucun dommage structurel perceptible.7 Des tests dans des conditions extrêmes sont toujours nécessaires, mais ce matériau recyclable et peu coûteux a le potentiel de révolutionner le marché de l'hydroélectricité si adopté pour une utilisation généralisée.

Géothermie

Les centrales géothermiques (à grande échelle) et les pompes à chaleur géothermiques (GHP) (à petite échelle) convertissent la chaleur de l'intérieur de la Terre en électricité à l'aide de vapeur ou d'hydrocarbures. L'énergie géothermique dépendait autrefois de l'emplacement et nécessitait un accès à des réservoirs géothermiques situés en profondeur sous la croûte terrestre. Les dernières recherches contribuent à rendre la géothermie plus indépendante de l’emplacement.

Les systèmes géothermiques améliorés (EGS) amènent l'eau nécessaire du dessous de la surface de la Terre là où elle ne se trouve pas, permettant ainsi la production d'énergie géothermique dans des endroits du globe où cela n'était pas possible auparavant. Et à mesure que la technologie ESG évolue, l’exploitation des réserves inépuisables de chaleur de la Terre a le potentiel de fournir des quantités illimitées d’énergie propre et peu coûteuse pour tous.

Biomasse

La bioénergie est générée à partir de la biomasse composée de matières organiques telles que des plantes et des algues. Bien que la biomasse soit souvent considérée comme véritablement renouvelable, la bioénergie actuelle est une source d'énergie à émissions quasi nulles.

Les développements dans le domaine des biocarburants, notamment le biodiesel et le bioéthanol, sont particulièrement intéressants. Des chercheurs australiens étudient la conversion de matières organiques en carburants d'aviation durables (SAF). Cela pourrait contribuer à réduire les émissions de carbone des carburéacteurs jusqu'à 80 %8. Aux États-Unis, le Bureau des technologies de bioénergie (BETO) du Département américain de l'énergie (DOE) développe une technologie pour aider à réduire les coûts et les impacts environnementaux de la production de bioénergie et de bioproduits tout en améliorant leur qualité.9

Une technologie pour soutenir l’avenir des énergies renouvelables

Une économie énergétique propre repose sur des sources d’énergie renouvelables qui sont vulnérables aux facteurs environnementaux et, à mesure que de plus en plus d’énergies sont intégrées aux réseaux électriques, la technologie permettant de gérer ces risques est cruciale. IBM Environmental Intelligence peut aider les organisations à renforcer leur résilience et leur durabilité en anticipant les perturbations potentielles et en réduisant de manière proactive les risques tout au long des opérations et des chaînes d'approvisionnement étendues.

1 Les combustibles fossiles « deviennent obsolètes » alors que les prix des panneaux solaires chutent(le lien réside en dehors d'ibm.com), The Independent, 27 septembre 2023.

2 L’expansion massive des énergies renouvelables ouvre la porte à l’atteinte de l’objectif mondial de triplement fixé lors de la COP28(le lien réside en dehors d'ibm.com), Agence internationale de l'énergie, 11 janvier 2024.

3Vent(le lien réside en dehors d'ibm.com), Agence internationale de l'énergie, 11 juillet 2023.

4Énergies renouvelables – Électricité(le lien réside en dehors d'ibm.com), Agence internationale de l'énergie, janvier 2024.

5De nouvelles actions pour développer l’énergie éolienne offshore aux États-Unis(le lien réside en dehors d'ibm.com), The White House, 15 septembre 2022.

6Hydroélectricité(le lien réside en dehors d'ibm.com), Agence internationale de l'énergie, 11 juillet 2023.

710 réalisations importantes en matière d’énergie hydraulique à partir de 2021(le lien réside en dehors d'ibm.com), National Renewable Energy Laboratory, 18 janvier 2022.

8 Pour alimenter un avenir construit pour la vie(le lien réside en dehors d'ibm.com), Jet Zero Australia, consulté le 11 janvier 2024.

9Ressources de carbone renouvelables(le lien réside en dehors d'ibm.com), Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, consulté le 28 décembre 2023.