Science & Energie : Les Nouvelles Sources d'Energie

Science & Energie : Les Nouvelles Sources d'Energie




Les nouveaux eldorados de l'énergie

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Grâce à ces nouvelles énergies, la pénurie d'électricité n'est semble-t-il pas pour demain.

Le pétrole bientôt épuisé ? Le nucléaire trop risqué ? Le biocarburant déjà dépassé ? La consommation électrique mondiale devrait pourtant doubler d'ici 2050, selon une étude de la Commission européenne.
Heureusement, de nouvelles sources d'énergie voient le jour. Vrais eldorados selon leurs promoteurs, poudre aux yeux pour d'autres, elles offrent au minimum des perspectives intéressantes. Découvrez les.


Des micro-algues pour concurrencer le pétrole

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Le site de production de Fellsmere, aux Etats-Unis, sert de vitrine à PetroAlgae pour vendre ses bioréacteurs aux compagnies pétrolières. Il couvre 7,3 hectares.

Les biocarburants ont mauvaise presse, accusés de cannibaliser les cultures alimentaires. Mais si on pouvait les développer... sans le moindre hectare de terre ?
C'est la promesse des micro-algues, qui font désormais l'objet de toutes les attentions chez les scientifiques. Un hectare de ces algues peut produire jusqu'à 100 fois plus de biocarburant que la même surface de maïs, d'après les études du département américain à l'Energie.

Elles sont capables pousser dans très peu d'eau, doublent leur masse plusieurs fois par jour et constituent aussi un moyen efficace de séquestration du CO2. ExxonMobil a récemment investi 600 millions de dollars pour un programme de recherche, mais ce sont des dizaines de start-up du monde entier qui se sont déjà lancées dans la course. Aurora Biofuels compte par exemple lancer une production commerciale dès 2012, avec une capacité de 45 millions de litres de biodiesel par an. Le tout pour un coût d'environ 55 à 60 dollars le baril.


Le gaz de schiste, nouvelle pépite américaine

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L'usine de Bridgeport, exploitée par la compagnie américaine Devon Energy, est l'une des plus grandes des Etats-Unis avec une capacité de production de 50 000 barils de gaz naturel par jour.


La Russie est actuellement le premier producteur mondial de gaz naturel. Mais cette hégémonie pourrait être remise en question dans un futur proche. Le géant russe Gazprom s'inquiétait en janvier dernier d'une chute de ses ventes notamment due "à l'extraction de gaz à partir de sources non-traditionnelles aux Etats-Unis".

En ligne de mire : les gaz de schiste contenus à l'intérieur des roches, piégés dans des minuscules fissures. Du gaz présent en grande quantité, mais très difficile à extraire. Les techniques actuelles ne cessent toutefois de s'améliorer, grâce notamment au forage horizontal et aux nouveaux procédés de "fracturation".

Selon un rapport de l'agence américaine à l'énergie, ces nouveaux gaz pourraient alors couvrir pendant 116 ans les besoins américains. Les quatre principaux gisements américains sont évalués à 15 570 milliards de mètre cubes. Rien que le site de Marcellus, dans l'Etat de New York, couvre une superficie équivalente à celle de la Grèce.


L'osmose, une énergie qui coule de source

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La première centrale électrique fonctionnant par osmose a été inaugurée par Statkraft en novembre 2009.

Quelle énergie renouvelable est capable de fonctionner 7 jours sur 7 quelles que soient les conditions météo ? Réponse : l'énergie osmotique.
Le principe : deux réservoirs, l'un d'eau douce et l'autre d'eau salée sont mis en contact par l'intermédiaire d'une membrane poreuse. Il se crée alors une surpression dans le bassin d'eau de mer car les deux volumes d'eau tendent à équilibrer leurs taux de salinité. L'eau est alors expulsée par un conduit pour faire tourner une turbine et produire de l'électricité.

Un premier prototype de centrale osmotique a été inauguré en Norvège en novembre dernier par l'entreprise Statkraft. Le groupe envisage le véritable démarrage de la production dès 2015, avec une première usine générant 166 GWh par an, l'équivalent de la consommation de 30 000 foyers. Et le potentiel semble énorme : selon Statkraft, la production d'électricité osmotique pourrait atteindre 1700 TWh, soit 50% de la production actuelle totale de l'Europe.




Le charbon enfoui pour produire de l'électricité

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Linc Energy, un des leaders mondiaux de la technique UCG ("Underground Coal Gasification") exploite six sites en Australie.


Le charbon est la ressource fossile la plus abondante sur la planète et contrairement au gaz et au pétrole, les réserves sont réparties dans le monde entier. Problème, 85% de ces réserves sont inaccessibles avec les techniques actuelles d'extraction, car elles sont trop profondes ou sous la mer.
Du coup, les promoteurs de charbon ont trouvé une technique pour exploiter ce formidable potentiel : la gazéification souterraine.

Le charbon est brûlé in situ grâce à un premier puits dans lequel on injecte de l'oxygène. On récupère ensuite le gaz chaud par un deuxième puits pour produire de l'électricité dans une centrale en surface.
L'UGC Partnership, une association qui regroupe les acteurs de la filière, estime que cette technologie pourrait tripler ou quadrupler les ressources de charbon exploitables. L'Australie est le pays le plus avancé, avec trois gisements déjà en activité, mais beaucoup d'autres mènent eux aussi des essais à plus ou moins grande ampleur.



Le thorium comme nouveau combustible nucléaire

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L'utilisation de Thorium dans les centrales nucléaires permettrait de réduire la taille et la durée du stockage des déchets.


Certes l'énergie nucléaire est peu gourmande en matière première (7 g de combustible produisent autant d'énergie qu'une tonne de charbon). Mais elle fait appel à une ressource non renouvelable : l'uranium. On estime les réserves prouvées de ce minerai à 134 ans de consommation.
Le véritable graal des chercheurs, c'est bien sûr la fusion, qui permettrait de générer de l'électricité sans limite et sans pollution (les déchets étant eux-mêmes recyclés en combustible). Hélas, cette filière n'est pour l'instant qu'à l'état d'étude.

En revanche, une nouvelle source d'approvisionnement pourrait s'avérer rapidement intéressante : le thorium. Ce matériau radioactif est trois fois plus abondant que l'uranium dans la nature. De plus, les déchets ont un dégagement thermique beaucoup plus faible.


Ce matériau nécessite toutefois la construction de centrales particulières, avec des réacteurs à sels fondus. L'Inde, qui dispose du quart des réserves mondiales, pourrait dès 2020 exploiter des centrales à thorium.




Des bouées pour exploiter l'énergie des vagues


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Le potentiel énergétique des vagues est estimé entre 1,3 et 2 TW, soit la moitié de la puissance électrique mondiale installée. Mais seule une petite fraction est récupérable.


La mer semble être une source d'inspiration inépuisable pour les promoteurs des énergies renouvelables. Après les hydroliennes exploitant les courants marins et les centrales marémotrices, certains se penchent à présent sur l'énergie des vagues.

Il existe au total une vingtaine de technologies possibles, à des stades plus ou moins avancés. Carnegie, par exemple, a développé un système de bouées immergées à quelques mètres sous le niveau de la mer et reliées à une turbine installée sur la côte. Cette entreprise estime que l'énergie houlomotrice pourrait assurer 35% de la consommation électrique de l'Australie. Elle a d'ailleurs vendu son concept à EDF Energies Nouvelles, qui compte installer au large de la Réunion entre 100 et 150 bouées d'une puissance de 20 à 30 MW.

Le problème, c'est que les coûts de production sont encore prohibitifs : de l'ordre de 6 centimes d'euro par kWh, deux fois plus cher que le nucléaire. Mais cette énergie reste compétitive par rapport à l'éolien.




La géothermie profonde, point fort de la France

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80 millions d'euros ont été investis dans le site de géothermie profonde de Soultz-sous-Forêts. C'est le programme de ce type le plus avancé au monde.


La géothermie profonde se base sur le même principe que les pompes à chaleur exploitées par les particuliers : il s'agit de capter la chaleur stockée dans des nappes d'eau du sous-sol. En creusant suffisamment profond (5 000 mètres), le niveau élevé de la température (200°C) permet de produire de la vapeur à haute pression, utilisée pour le chauffage ou pour générer de l'électricité.

Selon l'EGEC, "le Conseil européen pour la géothermie", la géologie profonde pourrait assurer 20% de la consommation énergétique totale en Europe d'ici 2050. Le Massachusetts Institute of Technology estime même que les ressources potentielles correspondraient à 2 000 fois la consommation énergétique totale des Etats-Unis. Une expérience pilote de cette technologie est développée en France, à Soultz-sous-Forêts, près de Strasbourg. La plateforme ne génère pour l'instant que 2,1 MW, mais les futures unités envisagées à partir de ce prototype auront une capacité de 25 à 50 MW.




Du pétrole artificiel

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Il faut normalement plusieurs centaines de millions d'années pour que la roche-mère se transforme en pétrole.


Ceux qui pensaient la fin du pétrole proche en seront pour leurs frais. En effet, au fur et à mesure de l'épuisement des réserves "classiques", de nouvelles sources sont mises en exploitation (offshore profond, sables bitumineux...)

Et même une fois ces réserves ultimes taries, certains envisagent de... fabriquer du pétrole à partir de "roches immatures". Ces roches-mères, très riches en matière organiques, n'ont pas été suffisamment chauffées et soumises à des fortes pressions pour se transformer en pétrole. Il s'agit alors "de finir ce que la nature n'a pas fait" (grâce à une pyrolyse), explique Roland Vially, géologue à l'Institut français du Pétrole (IFP).
Pratiquement tous les bassins sédimentaires pourraient être exploités. Au niveau mondial, L'IFP évalue les ressources à 3 000 milliards de barils (plus de 100 ans de production au rythme actuel). Malgré son coût (plus de 100 dollars le baril), cette technique a déjà été exploitée en Estonie et de nouveaux projets sont à l'étude notamment aux Etats-Unis.



Les grands barrages relancés

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Le barrage des Trois-Gorges, en Chine, produit 84,7 TWh d'électricité par an, soit un cinquième de la consommation totale française.


Bon marché, non polluante, rapidement disponible et stockable, l'électricité hydraulique a tout pour plaire. Ce n'est pas pour rien qu'elle représente déjà 20% de l'électricité produite dans le monde. Si en France tous les sites intéressants ou presque sont exploités, 70% des grands bassins ne sont pas encore aménagés dans les pays en développement d'après la Banque mondiale.


Le seul site d'Inga, sur le fleuve Congo, aurait un potentiel estimé entre 39 000 et 44 000 MW : plus de deux fois celui du plus grand barrage du monde actuel, celui des Trois-Gorges, en Chine. L'Ethiopie possède elle aussi un immense potentiel, estimé à 40 000 MW. Grâce à la prochaine mise en service de plusieurs barrages géants, le pays aura multiplié par 2,5 sa production hydroélectrique entre 2007 et 2015.

Le principal frein est économique : le projet Inga III est estimé à 50 milliards de dollars. L'autre problème est environnemental ; de tels barrages entraînent une profonde modification du territoire.




Le désert transformé en ferme solaire

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En rouge, la surface nécessaire qu'il faudrait couvrir de panneaux solaires pour assurer la consommation électrique mondiale, de l'Europe, de la zone Moyen-Orient et Afrique du Nord.

"En six heures, les déserts de notre planète reçoivent plus d'énergie que l'humanité entière n'en consomme dans toute une année", expliquent les promoteurs de Desertec.
Ce projet vise à couvrir des milliers de kilomètres carrés de désert dans le Sahara avec des panneaux solaires. L'énergie produite serait alors transférée grâce à des lignes de transmission en courant continu, "avec des pertes infimes".


Ainsi, tous les habitants dans un rayon de 3 000 km pourraient être desservis, soit 90% de l'humanité. L'Europe serait la première concernée : 15% des ses besoins en électricité pourraient être couverts par Desertec.

Le projet est soutenu par un très grand nombre d'institutions politiques et gouvernementales et par un consortium de multinationales dont E.ON, RWE, Siemens et la Deutsche Bank. Les détracteurs du projet dénoncent eux son coût pharaonique, estimé à 400 milliards d'euros (le coût de l'acheminement électrique comptant à lui seul pour un quart du total).



Les éoliennes offshore se multiplient à grande vitesse

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Dong Energy participe à la construction de la ferme éolienne offshore de Walney, qui couvrira 73 km² en 2011.


Les éoliennes installées en mer ont un rendement énergétique bien meilleur que celles installées sur le continent. Du coup, des projets de plus en plus ambitieux voient le jour. Les compagnies Dong Energy et SSE ont ainsi mis en chantier le plus grand parc éolien offshore du monde (370 MW) au large de la côte Est de l'Angleterre. Coût estimé : 1,15 milliard d'euros.

Selon l'association européenne pour l'énergie éolienne (EWEA), un total de huit nouveaux parcs éoliens offshores composés de 199 turbines et d'une capacité de production cumulée de 577 MW ont été raccordées au réseau européen en 2009.
Cette capacité représente une croissance de 54% par rapport à 2008.

Plus de 100 GW de projets en sont à divers stades de planification et pourraient fournir assez de puissance pour répondre à 10% de la demande d'électricité européenne, selon l'EWEA. Certains projets prévoient même des installations à plus de 60 km des côtes, ce qui n'est pas sans poser des problèmes d'acheminement de l'électricité.


En savoir plus


L'énergie aujourd'hui

Le pétrole représente 34% de la production d'énergie, suivi par le charbon (26,5%), le gaz naturel (20,9%), la biomasse (9,8%) et le nucléaire (5,9%) [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]


Produire de l'énergie renouvelable est devenu une nécessité pour répondre à la consommation frénétique de la population mondiale. eoliennes offshore, barrages hydrauliques et autres fermes solaires investissent les lointaines contrées.