Les énergies renouvelables : quel avenir ?

« L’électricité n’est qu’un nouvel agent pour les arts et les manufactures, et, sans doute, les générations à naître considéreront avec intérêt ce siècle, dans lequel elle a été appliquée pour la première fois aux désirs de l’humanité. » — Alfred Smee

Tout comme notre génération a regardé en arrière la transformation du siècle dernier par la production d’électricité à partir de combustibles fossiles, les générations futures se pencheront sur l’adoption de nouvelles ressources renouvelables au cours de ce siècle.

L’ avenir devrait être celui où nous tirons de l’énergie à partir de sources entièrement renouvelables. Cela conduira à une réalité humaine plus propre et moins gaspillée. Ici, nous explorons 5 des énergies renouvelables les plus prometteuses du futur.

1. Fermes solaires spatiales
2. Énergie humaine
3. Énergie géothermique de base
4. Cellules solaires Quantum Dot
5. Fusion nucléaire
Nos prochaines étapes

1. Solaire spatialFermes

L’ essentiel de celui-ci :

Peut fournir de l’énergie n’importe où sur Terre
contourne les inconvénients actuels de la production traditionnelle d’énergie solaire
Peut être commercialement viable au cours des 30 prochaines années

Cette technologie a été proposée pour la première fois par un ingénieur aérospatial du nom de Peter Glaser en 1968. Les gens le considèrent aussi comme le « père du satellite solaire ».

Depuis lors, l’idée de créer des fermes d’énergie solaire dans l’espace a été un sujet d’intérêt pour la communauté scientifique. Cependant, ils ne l’ont jamais pleinement réalisé.

Ce modèle d’exploitation de l’énergie est basé sur le fait que la lumière du soleil dans l’espace est largement ininterrompue. La technologie solaire actuelle est à la merci des conditions météorologiques. Il ne peut produire de l’énergie que pendant les heures de jour.

Les

fermes solaires spatiales surmontent ces obstacles en éliminant les pannes nocturnes et les intempéries. De plus, la lumière du soleil trouvée à l’extérieurL’atmosphère de la Terre est 30% plus intense que la lumière solaire que nous recevons à la surface de la Terre.

Afin de créer une ferme solaire fonctionnelle, les entreprises enverraient des modules gonflables dans l’espace pour former une structure ressemblant à une cloche qui contient des miroirs qui dirigent et concentrent la lumière du soleil sur des panneaux solaires. Ils pourraient alors envoyer cette énergie sur Terre.

Toutefois, les difficultés liées à l’exploitation spatiale pourraient freiner le développement de cette technologie future.

Le plus grand défi est de ramener l’énergie exploitée sur Terre. L’énergie produite par ces fermes solaires peut être envoyée sous forme de micro-ondes ou d’un laser puissant. Le problème est que le coût de l’ensemble du processus l’emporte actuellement sur l’avantage de l’augmentation de la production d’énergie qu’il fournit.

Le transfert d’énergie peut également être nocif par l’armement ou l’accident. Malgré ces préoccupations, les possibilités pour cettela technologie est géniale. Il sera en mesure de fournir de l’énergie à des endroits éloignés où que ce soit sur Terre, ce qui est d’une grande valeur.

Avec l’essor des sociétés spatiales privées, certains ont prédit que cette technologie pourrait être commercialement viable d’ici 30 ans. La Chine envisage actuellement de construire une ferme solaire spatiale. Ils prétendent déjà tester la technologie et visent à disposer d’une ferme solaire spatiale opérationnelle avant 2050.

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2. Énergie humaine

L’ essentiel de celui-ci :

Viables pour les zones urbaines très fréquentées
Peut convertir la chaleur et l’énergie cinétique produites par les humains en énergie électrique
Exploite l’énergie qui, autrement, irait au gaspillage

Les humains recueillent des calories grâce à la consommation de nourriture, que notre corps transforme ensuite en énergie utilisable. À bien des égards, notre corps est semblable à une machine, comme n’importe quelle autre qui utilise de l’énergie pour effectuer un travail. Nous utilisons cettel’énergie pour des fonctions vitales, comme garder nos cœurs battant ou alimenter notre cerveau.

Cependant, une grande partie de l’énergie produite par nos corps est également utilisée sous forme de chaleur et d’énergie cinétique par le mouvement. Une grande partie de cela est gaspillé et reste non revendiqué par les humains.

Cela peut sembler être une occasion perdue compte tenu du nombre d’humains sur Terre et de la superficie des terres utilisées pour nourrir la vaste population.

En fait, pendant la majeure partie de l’histoire humaine, la puissance humaine a été la forme la plus importante d’ énergie mécanique à notre disposition. L’énergie humaine ou animale a créé et utilisé toutes nos structures, maisons, terres agricoles et outils.

L’ énergie convertie par les corps humains a été utilisée pour pousser la pelle dans le sol lors du creusement d’un barrage et lorsque le marteau a été balancé par une pierre à sculpter maçon. Ce n’est que relativement récemment que nous, les humains, avons commencé à utiliser d’autres formes d’énergie, à savoir les combustibles fossiles.

Au repos, le corps de la personne moyenneproduit environ 100 watts de puissance. La production est beaucoup plus élevée lors de l’exécution d’activités vigoureuses.

Par exemple, le cycle peut générer 400 watts de puissance par heure. Cependant, les cyclistes les plus performants ont été enregistrés générant jusqu’à 1800 watts. C’était pendant de courtes rafales d’effort.

Si vous considérez la quantité moyenne de chaleur et d’énergie cinétique produite par les humains dans une seule ville (énergie qui n’est pas exploitée), vous pouvez commencer à comprendre pourquoi les scientifiques prennent note de cette source d’énergie renouvelable prometteuse.

Donc, avec toute cette énergie qui va se perdre, nous devons nous poser la question : comment pouvons-nous exploiter cette énergie ? Il y a deux grands problèmes avec l’exploitation de l’énergie humaine.

La première est que les stratégies actuelles de récolte d’énergie ne sont pas très efficaces. Cependant, cela devrait changer à l’avenir. Les scientifiques mettent au point des technologies qui utilisent cette énergie à des gains d’efficacité et à moindre coût.

Lele deuxième problème qui empêche l’énergie humaine d’être une source d’énergie renouvelable viable est celui de la technologie moderne des batteries. Les systèmes de batteries actuellement à notre disposition sont trop grands, lourds et volumineux pour rendre ce genre de technologie viable. Toutefois, des percées récentes dans le domaine des techniques de stockage de l’énergie pourraient bientôt être à l’horizon.

Les scientifiques envisageaient des villes capables d’exploiter suffisamment de puissance humaine pour gérer des bâtiments entiers grâce à nos seules actions quotidiennes. En fait, une rue de Londres a été convertie avec des matériaux qui exploite l’énergie cinétique au fur et à mesure que les gens marchent le long de celle-ci.

Dans le cadre du projet Human Power Plant, l’Université d’Utrecht, basée aux Pays-Bas, envisage de créer un dortoir. Il est entièrement alimenté par les étudiants qui y vivent.

Ces 750 étudiants activeront le bâtiment de 22 étages avec de l’énergie mécanique humaine. Cela inclut l’éclairage et le chauffage, sans l’utilisation de combustibles fossiles.

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3. Géothermie du noyauÉnergie

L’ essentiel de celui-ci :

Est accessible partout sur Terre
Fournit un approvisionnement illimité en énergie sans pollution
Pourrait produire de l’énergie équivalente à celle des centrales nucléaires

Bien que nous possédions déjà une technologie pour exploiter l’énergie géothermique dans certains endroits où l’activité volcanique est proche de la surface de la Terre, elle n’est en aucun cas disponible dans la plupart des régions du monde.

Cependant, profondément au-dessous de la surface de la Terre se trouve son noyau fondu, contenant suffisamment d’énergie pour subvenir aux besoins de l’humanité dans un approvisionnement illimité. Si nous pouvions creuser jusqu’au cœur, nous serions en mesure d’accéder à des quantités incroyables d’ énergie propre et sans pollution que les gens n’importe où sur Terre pourraient exploiter.

Le noyau de la Terre est incroyablement chaud, autour de la marque de 6.000 degrés Celsius, qui est aussi chaud que la surface du soleil. Cette chaleur est une combinaison de la chaleur restante de la Terrede la formation, de la chaleur provenant de la désintégration des matières radioactives et de la chaleur générée par le frottement lorsque le noyau dense coule vers le centre de la Terre.

Alors, avec cette incroyable quantité d’énergie sous notre exploit, pourquoi n’en a-t-on pas profité plus ? Pour accéder à cette énergie, nous aurions besoin de forer jusqu’à une profondeur de 10 000 kilomètres ou plus pour accéder à la chaleur géothermique profonde. La chaleur trouvée à ces profondeurs est comparable à l’énergie produite par un réacteur nucléaire.

Cependant, cette profondeur incroyable complique le processus de forage en raison de températures extrêmes. Un autre problème paralysant est de remettre cette énergie à la surface avec les matériaux dont nous disposons. Le cuivre fond à ces températures, ainsi que la plupart des autres matériaux viables.

Les scientifiques ont peut-être trouvé la réponse grâce à un récent développement de la technologie du graphite. C’est la découverte du graphène.

graphène est un matériau étonnant, celui qui est200 fois plus résistant que l’acier, et est un excellent conducteur thermique et électrique. Ce matériau est 100 fois plus conducteur que le cuivre et ne commence à fondre qu’à une température d’environ 4 000 degrés Celsius.

L’ utilisation de tiges de graphène qui descendent vers des régions proches du noyau de la Terre pourrait nous fournir une énergie illimitée qui est 100% exempt de pollution, transformant sans doute l’industrie énergétique.

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4. Cellules solaires Quantum Dot

L’ essentiel de celui-ci :

révolutionnera la technologie solaire actuelle grâce aux fenêtres solaires
Convertit considérablement plus d’énergie solaire
La technologie peut être appliquée à de nombreux matériaux

Non seulement l’avenir contiendra de nouvelles façons d’exploiter les énergies renouvelables, mais il contiendra également des versions très avancées des technologies que nous utilisons actuellement. Nous avons réussi à exploiter l’énergie solaire depuis un certain temps et cette technologien’a cessé de progresser.

Plus récemment, le scientifique a créé la technologie des cellules solaires quantiques dot.

Les points quantiques sont des nanocristaux construits avec des matériaux semi-conducteurs. Un mince revêtement de ces cellules peut être appliqué sur une cellule solaire. Les points quantiques absorbent la lumière du soleil pour exciter les particules nanocrystales.

L’ écart de bande de ces points quantiques correspond à la fréquence de la lumière du soleil qu’ils reçoivent, ce qui leur permet de convertir plus de 65% de la lumière du soleil en énergie.

C’ est bien plus que n’importe quelle technologie solaire dont nous disposons aujourd’hui, la cellule solaire moyenne utilisée aujourd’hui atteignant un rendement d’environ 15 %.

Ceci, couplé au fait que les cellules solaires quantiques sont beaucoup plus légères, polyvalentes et durables que nos cellules solaires actuelles, signifie que cette technologie a le potentiel de transformer de nombreuses surfaces matérielles.

Une application prometteuse pour cette technologie est le solairefenêtres. Ces fenêtres pourraient produire de l’électricité tout en assurant l’isolation et l’ombrage en même temps. Les fenêtres sont incroyablement efficaces car la couche avant absorbe la lumière bleue tandis que la deuxième couche absorbe le reste du spectre.

Les

points quantiques de la deuxième couche d’une fenêtre solaire réémettent des photons à une longueur d’onde plus longue, permettant aux cellules solaires intégrées dans le cadre de la fenêtre de convertir l’énergie en électricité. Cette technologie serait relativement bon marché et pourrait réduire considérablement le prix de la technologie solaire.

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5. Fusion nucléaire

L’ essentiel de celui-ci :

A le plus de potentiel pour changer le visage de la production d’énergie
L’ énergie de fusion nucléaire est 100% propre, par rapport à l’énergie de fission nucléaire actuelle
Les petites installations de production seraient portables

Les gens considèrent parfois la technologie nucléaire comme un moyen « sale » de produire de l’énergie puisque leméthode actuelle de fission nucléaire produit des quantités importantes de déchets radioactifs.

Cependant, les gens devraient faire une distinction claire entre la fission nucléaire et la fusion nucléaire . La fission nucléaire divise un gros atome en deux plus petits, libérant de l’énergie et des neutrons, ce qui provoque la division d’autres atomes. Il en résulte une réaction en chaîne possible.

La fusion nucléaire, en revanche, se produit lorsque deux atomes se claquent ensemble pour créer un atome plus lourd qui libère de l’énergie, mais exponentiellement plus que celle de la fission. La fusion ne produit pas de déchets radioactifs à longue durée de vie comme la fission, ce qui en fait une source d’énergie propre.

La fusion peut également être réalisée avec des matériaux largement inépuisables et largement disponibles. En fait, l’énergie solaire est un type d’énergie de fusion parce que le soleil produit de l’énergie par un processus de fusion au sein de son noyau.

Avec la capacité de la fusion nucléaire à produire environ quatremillions de fois plus d’énergie que celle de la combustion du charbon, nous n’aurions besoin que d’une fraction du nombre de centrales électriques sur Terre aujourd’hui pour pouvoir répondre aux besoins énergétiques de la population humaine. La quantité d’énergie produite par la fusion est si importante qu’on pourrait la considérer pratiquement illimitée.

Même si la fusion est une source d’énergie incroyablement prometteuse, elle n’est pas sans ses défauts. Le processus est incroyablement difficile à réaliser. Cela est dû au fait que la réaction ne peut avoir lieu que dans des conditions extrêmes. La fusion nécessite des quantités extrêmes de chaleur (100 millions de kelvin) et des quantités massives de pression.

Ces exigences signifient que la réalisation de la fusion nucléaire sur Terre nécessite souvent plus d’énergie qu’elle ne produit. Cependant, à mesure que la technologie progresse et que les scientifiques effectuent d’autres recherches, nous nous rapprochons de la création d’un réacteur à fusion viable.

Le Réacteur Thermonucléaire Expérimental International (ITER) en France est une collaboration de 35 pays. Il acherchait un moyen d’exploiter cette source d’énergie potentielle.

Certains prédisent que l’ITER pourrait fournir de l’énergie de fusion nucléaire au réseau dès 2045. C’est la première voie en matière d’énergie propre et illimitée.

Les entreprises privées se sont également efforcées d’exploiter pleinement le potentiel de la fusion nucléaire. Il s’agit notamment de Lockheed Martin et Tokamak, une entreprise au Royaume-Uni.

Lockheed Martin prétend qu’ils pourraient produire un réacteur de fusion suffisamment petit pour tenir sur une remorque de camion qui aurait la capacité d’alimenter 100 000 foyers. Tokamak pourrait produire de l’énergie de fusion nucléaire dès 2030.

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Nos prochaines étapes

La technologie humaine a progressé à un rythme exponentiel, et le secteur de l’énergie n’est pas différent. Les scientifiques conviennent presque unanimement que nous allons faire la transition vers un monde qui repose uniquement sur l’énergie renouvelable au cours de la vie de quelqu’un né dans les 20 dernières annéesannées.

Cette transition est une nécessité absolue compte tenu de la menace que le changement climatique représente pour nous en tant qu’espèce. Bien que les gens ne voient pas toujours l’avenir avec optimisme, lorsqu’on considère l’avenir de la production d’énergie, il s’agit certainement d’une prévision plus claire et plus propre.