Des technologies énergétiques émergentes nécessitant un développement rapide sont identifiées afin de tester leur viabilité à long terme en matière d'investissement.
L’objectif est la réduction des émissions de gaz à effet de serre, et le secteur de l’énergie, principal contributeur, est au cœur des efforts déployés, avec un large éventail de technologies de décarbonation à sa disposition.
Les technologies de base telles que l'éolien et le solaire sont aujourd'hui largement commercialisées, mais de nouvelles technologies d'énergie propre sont constamment développées et émergentes. Compte tenu des engagements pris dans le cadre de l'Accord de Paris et de la nécessité de déployer ces technologies rapidement, il convient de déterminer lesquelles, parmi les technologies émergentes, requièrent un effort de recherche et développement accru afin d'évaluer leur potentiel d'investissement à long terme.
Dans cette optique, le Comité exécutif sur les technologies de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) a identifié six technologies émergentes susceptibles d'apporter des avantages à l'échelle mondiale et qui, selon lui, doivent être commercialisées dès que possible.
Les voici.
technologies d'approvisionnement en énergie primaire
Le photovoltaïque flottant n'est pas une technologie nouvelle, mais des technologies de pointe, pleinement commercialisées et ayant atteint un niveau de maturité technologique élevé, sont combinées de manière inédite, indique le Comité. À titre d'exemple, citons les bateaux à fond plat amarrés équipés de systèmes photovoltaïques, comprenant panneaux, transmission et onduleurs.
Deux types d'opportunités se présentent : les centrales solaires flottantes autonomes et les centrales hybrides, intégrées ou construites en parallèle d'une centrale hydroélectrique. Il est également possible d'équiper les centrales solaires flottantes d'un système de suivi solaire, moyennant un surcoût limité et un gain énergétique supplémentaire pouvant atteindre 25 %.
L'éolien flottant offre la possibilité d'exploiter les ressources en énergie éolienne situées dans des eaux beaucoup plus profondes que celles des éoliennes fixes en mer, généralement installées à 50 m de profondeur ou moins, et dans des régions côtières aux fonds marins profonds. Le principal défi réside dans le système d'ancrage, deux types de conception principaux faisant l'objet d'investissements : les éoliennes submersibles et les éoliennes ancrées au fond marin, chacune présentant des avantages et des inconvénients.
Le Comité indique que les éoliennes flottantes présentent différents niveaux de maturité technologique, les turbines à axe horizontal flottant étant plus avancées que les turbines à axe vertical.
Technologies habilitantes
L'hydrogène vert est au cœur de l'actualité, avec ses nombreuses applications potentielles pour le chauffage, l'industrie et comme carburant. Cependant, le procédé de production de cet hydrogène a un impact déterminant sur ses émissions, souligne le TEC.
Les coûts dépendent de deux facteurs : celui de l'électricité et, plus important encore, celui des électrolyseurs, qui devrait être déterminé par des économies d'échelle.
Les batteries de nouvelle génération destinées au stockage en aval du compteur et à l'échelle du réseau, telles que les batteries lithium-métal à l'état solide, émergent et offrent des améliorations importantes et non marginales par rapport à la technologie de batterie existante en termes de densité énergétique, de durabilité et de sécurité, tout en permettant des temps de charge plus rapides, indique le Comité.
Si la production peut être industrialisée avec succès, leur utilisation pourrait être révolutionnaire, notamment pour le marché automobile, car elle permettrait potentiellement le développement de véhicules électriques dotés de batteries dont la durée de vie et l'autonomie seraient comparables à celles des véhicules traditionnels actuels.
Le stockage d'énergie thermique pour le chauffage ou le refroidissement peut être réalisé avec de nombreux matériaux différents, présentant des capacités thermiques et des coûts variés, sa principale contribution se situant 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 les recherches futures concerne les « chaînes du froid » dans les pays en développement et les pays nouvellement industrialisés.
Les pompes à chaleur constituent une technologie bien établie, mais aussi une technologie dans laquelle des innovations continuent d'être apportées dans des domaines tels que l'amélioration des fluides frigorigènes, des compresseurs, des échangeurs de chaleur et des systèmes de contrôle afin d'améliorer les performances et l'efficacité.
Des études montrent de façon constante que les pompes à chaleur, alimentées par de l'électricité à faibles émissions de gaz à effet de serre, constituent une stratégie essentielle pour répondre aux besoins en chauffage et en climatisation, affirme le Comité.
Autres technologies émergentes
Parmi les autres technologies examinées figurent l'énergie éolienne aéroportée et les systèmes de conversion d'énergie des vagues, des marées et de l'énergie thermique des océans, qui peuvent être essentiels aux efforts de certains pays ou sous-régions, mais qui, tant que les défis techniques et commerciaux ne seront pas surmontés, sont peu susceptibles d'apporter des avantages à l'échelle mondiale, commente le Comité.
Une autre technologie émergente prometteuse est la bioénergie avec captage et stockage du carbone, qui vient de passer de la phase de démonstration à un déploiement commercial limité. En raison de ses coûts relativement élevés par rapport à d'autres solutions d'atténuation, son adoption devra être principalement impulsée par des initiatives politiques en matière de climat. Un déploiement à grande échelle pourrait impliquer un mélange de différents types de combustibles, d'approches de captage et de stockage du carbone et de secteurs industriels cibles.
—Par Jonathan Spencer Jones
Date de publication : 14 janvier 2022