Des technologies énergétiques émergentes sont identifiées et nécessitent un développement rapide pour tester leur viabilité d’investissement à long terme.
L’objectif est la réduction des émissions de gaz à effet de serre et le secteur de l’énergie, en tant que principal contributeur, est au centre des efforts avec la large gamme de technologies de décarbonisation à sa disposition.
Des technologies fondamentales comme l'éolien et le solaire sont désormais largement commercialisées, mais de nouvelles technologies d'énergie propre sont continuellement développées et émergentes. Compte tenu des engagements pris dans le cadre de l'Accord de Paris et de la pression exercée pour développer ces technologies, la question est de savoir lesquelles de ces technologies émergentes nécessitent une attention particulière en R&D pour déterminer leur potentiel d'investissement à long terme.
Dans cet esprit, le Comité exécutif technologique de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) a identifié six technologies émergentes susceptibles de fournir des avantages à l’échelle mondiale et qui, selon lui, doivent être mises sur le marché dès que possible.
Ceux-ci sont les suivants.
Technologies d'approvisionnement en énergie primaire
Le solaire photovoltaïque flottant n'est pas une technologie nouvelle, mais des technologies hautement performantes et pleinement commercialisées sont combinées de manière innovante, indique le Comité. On peut citer comme exemple les bateaux à fond plat amarrés et les systèmes solaires photovoltaïques, comprenant panneaux, transmission et onduleurs.
Deux types d'opportunités sont possibles : lorsque le champ solaire flottant est autonome et lorsqu'il est intégré à une centrale hydroélectrique en tant que solution hybride. Le solaire flottant peut également être conçu pour le suivi, moyennant un surcoût limité, mais un gain énergétique supplémentaire pouvant atteindre 25 %.
L'éolien flottant offre le potentiel d'exploiter les ressources éoliennes situées dans des eaux beaucoup plus profondes que les éoliennes offshore fixes, généralement situées à 50 m ou moins de profondeur, et dans des régions où les fonds marins sont profonds à proximité des côtes. Le principal défi réside dans le système d'ancrage, deux principaux types de conception faisant l'objet d'investissements : submersibles ou ancrées au fond marin, chacune présentant des avantages et des inconvénients.
Le Comité affirme que les conceptions d’éoliennes flottantes se situent à différents niveaux de maturité technologique, les turbines flottantes à axe horizontal étant plus avancées que les turbines à axe vertical.
Technologies habilitantes
L'hydrogène vert est au cœur de l'actualité, avec des possibilités d'utilisation pour le chauffage, l'industrie et comme carburant. Cependant, la méthode de production de l'hydrogène est déterminante pour son impact sur les émissions, souligne le TEC.
Les coûts dépendent de deux facteurs : celui de l’électricité et, plus important encore, celui des électrolyseurs, qui devraient être déterminés par des économies d’échelle.
Selon le Comité, des batteries de nouvelle génération destinées au stockage derrière le compteur et à l'échelle des services publics, telles que les batteries lithium-métal à l'état solide, émergent et offrent de grandes améliorations non marginales par rapport à la technologie des batteries existantes en termes de densité énergétique, de durabilité et de sécurité des batteries, tout en permettant des temps de charge plus rapides.
Si la production peut être étendue avec succès, leur utilisation pourrait être transformatrice, en particulier pour le marché automobile, car elle permet potentiellement le développement de véhicules électriques avec des batteries dont la durée de vie et l'autonomie sont comparables à celles des véhicules traditionnels d'aujourd'hui.
Le stockage de l'énergie thermique pour le chauffage ou le refroidissement peut être assuré par de nombreux matériaux différents ayant des capacités thermiques et des coûts différents, sa plus grande contribution étant probablement dans les bâtiments et l'industrie légère, selon le Comité.
Les systèmes d’énergie thermique résidentiels pourraient avoir un impact très important dans les régions froides et à faible humidité où les pompes à chaleur sont moins efficaces, tandis qu’un autre domaine clé pour la recherche future concerne les « chaînes du froid » des pays en développement et nouvellement industrialisés.
Les pompes à chaleur sont une technologie bien établie, mais aussi un domaine dans lequel des innovations continuent d'être réalisées dans des domaines tels que l'amélioration des réfrigérants, des compresseurs, des échangeurs de chaleur et des systèmes de contrôle pour apporter des gains de performance et d'efficacité.
Les études montrent systématiquement que les pompes à chaleur, alimentées par une électricité à faible émission de gaz à effet de serre, constituent une stratégie essentielle pour les besoins de chauffage et de refroidissement, indique le Comité.
Autres technologies émergentes
D'autres technologies examinées sont l'énergie éolienne aéroportée et les systèmes de conversion d'énergie thermique des vagues, des marées et des océans, qui peuvent être essentiels aux efforts de certains pays ou sous-régions, mais qui, tant que les défis d'ingénierie et d'analyse de rentabilisation ne seront pas surmontés, sont peu susceptibles de fournir des avantages à l'échelle mondiale, commente le Comité.
Une autre technologie émergente intéressante est la bioénergie avec captage et stockage du carbone, qui franchit à peine le stade de la démonstration pour se diriger vers un déploiement commercial limité. En raison de ses coûts relativement élevés par rapport aux autres options d'atténuation, son adoption devrait être principalement stimulée par des initiatives de politique climatique, avec un déploiement réel à grande échelle impliquant potentiellement une combinaison de différents types de combustibles, d'approches de CSC et d'industries ciblées.
—Par Jonathan Spencer Jones
Date de publication : 14 janvier 2022