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Nouvelles énergies et énergies de demain

Dans notre société moderne, les besoins en énergie ne cessent de croître. Selon l’ADEME, la consommation énergétique mondiale a été multipliée par 20 au cours des 100 dernières années. Produire suffisamment pour répondre à la demande : un défi qui a été longtemps relevé grâce au nucléaire et aux énergies fossiles, composant la quasi-totalité du mix énergétique du XXe siècle. À la clé : l’épuisement progressif des ressources et l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre. La nécessité de réfléchir à un nouveau modèle en adéquation avec l’indispensable transition énergétique a favorisé le développement des énergies renouvelables : l’énergie hydraulique, éolienne, solaire, de biomasse, etc. De nouvelles énergies font également leur apparition, et constitueront, peut-être, une clé essentielle du paysage énergétique de demain. Choisir.com fait le point sur les énergies d’avenir.

Nouvelles énergies

Qu’est-ce qu’une énergie ?

Rappelons, dans un premier temps, ce que l’on appelle « énergie ».

Définition de l’énergie

Dans son usage commun, l’énergie désigne ce qui permet d’effectuer une tâche, de fabriquer de la chaleur, de la lumière, ou encore de produire un mouvement. Nous-mêmes, en tant qu’êtres humains, mettons de l’énergie dans la réalisation d’une action.

D’un point de vue physique, l’énergie désigne la mesure de la capacité d’un système à modifier un état, à produire un travail ayant pour effet :

  • de générer un rayonnement électromagnétique (de la lumière, par exemple) ;
  • de générer de la chaleur ;
  • ou d’entraîner un mouvement.

Le terme est d’ailleurs issu du grec ancien « enérgeia », qui signifie « force en action ».

L’Homme utilise l’énergie pour répondre à des besoins multiples :

  • produire de la chaleur ou du froid ;
  • se déplacer ;
  • utiliser des équipements fonctionnant à l’électricité.

Unités de mesure

Dans le système international, l’unité de mesure de l’énergie est le joule (J), du nom du physicien anglais James Prescott Joule (le premier ayant établi la relation entre le courant électrique traversant une résistance et la chaleur dissipée par celle-ci, ou loi de Joule, dès le XIXe siècle).

En fonction des usages qui en sont faits, d’autres unités de mesure de l’énergie s’appliquent :

  • le plus souvent, on exprime la quantité d’énergie en kilowattheure (kWh). Un kilowattheure équivaut à 3,6 mégajoules et représente l’énergie consommée par un appareil électrique de 1 000 watts (W), pendant une heure ;
  • dans l’industrie ou en économie, l’unité de mesure de référence est la tonne d’équivalent pétrole (tep). Elle représente la quantité d’énergie calorifique contenue dans une tonne de pétrole brut et équivaut à 41,868 gigajoules. Cette unité permet de comparer la valeur énergétique de diverses sources d’énergie (gaz, bois, pétrole, charbon, etc.) ;
  • le British Thermal Unit (BTU) représente la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1 degré Fahrenheit (°F) la température d’une livre d’eau, sous la pression atmosphérique constante de 1 bar. Cette unité de mesure anglo-saxonne équivaut à 1 055 joules et est principalement utilisée pour désigner la puissance des climatiseurs ou des chaudières, notamment ;
  • enfin, la calorie (cal) correspond à la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1 degré Celsius (°C) la température de 1 gramme d’eau de 14,5 °C à 15,5 °C, sous la pression atmosphérique constante de 1 bar. Elle équivaut à 4,184 joules et n’est désormais plus utilisée que dans le domaine de la diététique.

Les différentes formes d’énergie

Il n’existe pas une seule forme d’énergie, mais plusieurs. Celle-ci peut être thermique, électrique, cinétique (liée au mouvement d’un corps), chimique (issue de la combustion), etc.

Différents systèmes de classification des énergies cohabitent.

Les sources d’énergie

Les énergies sont souvent classées selon leur source. On distingue :

  • les énergies fossiles, produites à partir de combustibles carbonés, dont les ressources sont limitées et épuisables : fioul, charbon, gaz naturel, etc. ;
  • l’énergie nucléaire, produite le plus souvent à partir d’uranium ;
  • les énergies renouvelables, produites à partir de ressources naturelles illimitées : eau, vent, soleil, chaleur des sols, force des marées, biomasse, etc.

Énergie primaire, secondaire, finale ou utile

Un autre usage est de classer les énergies en fonction du stade de production :

  • l’énergie primaire est l’énergie brute, n’ayant subi aucune transformation. Elle est disponible dans l’environnement et est directement exploitable : citons, par exemple, le gaz naturel, le charbon ou le rayonnement solaire ;
  • l’énergie secondaire est l’énergie obtenue par transformation d’une énergie primaire. Il s’agit notamment de l’énergie électrique, qui nécessite d’être stockée et transportée ;
  • l’énergie finale est l’énergie transportée et prête à l’emploi, directement livrée à l’utilisateur, avant sa consommation : par exemple, le carburant disponible à la pompe ou le fioul livré en entrée de chaudière ;
  • l’énergie utile est l’énergie qui procure le service énergétique recherché par l’utilisateur : l’intensité lumineuse d’une ampoule, la chaleur diffusée dans une habitation, etc.

À chaque étape (transformation, stockage, transport), des déperditions s’observent : c’est pourquoi la quantité d’énergie primaire est toujours supérieure à l’énergie secondaire, elle-même toujours supérieure à l’énergie finale disponible.

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Les énergies renouvelables, des énergies d’aujourd’hui

Lorsqu’on évoque les énergies d’avenir, on pense immédiatement aux énergies renouvelables. En réalité, celles-ci ne sont pas nouvelles : la France produit de l’électricité hydraulique depuis la fin du XIXe siècle !

Néanmoins, l’intérêt pour les énergies renouvelables reste relativement récent, et leur place dans le mix énergétique connaît depuis une dizaine d’années une forte croissance, aussi bien à l’échelle mondiale que nationale. En France, ces énergies ont représenté un quart (25,4 %) de la production totale d’électricité en 2020.

répartition de la production électrique par filière en 2020

Si ce sont déjà des « énergies d’aujourd’hui », les énergies renouvelables seront résolument également celles de demain.

Panorama des énergies renouvelables

Les énergies renouvelables sont les énergies produites à partir de sources inépuisables (telles que le soleil ou le vent), ou présentes dans l’environnement en quantités si importantes que leur utilisation n’entraîne pas de diminution significative des réserves disponibles (biomasse, par exemple).

Contrairement aux énergies fossiles, leur production ne génère aucune émission directe de CO2, c’est pourquoi on parle également d’« énergies vertes » ou encore d’« énergies propres » (notons que la construction des structures de production n’est en revanche pas neutre en carbone).

Il existe différents types d’énergies renouvelables. Voici brièvement les principales :

L’énergie hydraulique

L’énergie hydraulique est générée grâce à la force de l’eau présente dans les rivières, les lacs ou issue de la fonte des glaces, et permet de produire de l’hydroélectricité.

On dénombre 2 300 installations hydroélectriques en France, de tailles très diverses. Celles-ci ont permis de produire 65,1 térawattheures (TWh) d’électricité en 2020, soit 8 % de plus que l’année précédente, et 13 % de la production électrique totale du pays.

D’autres énergies s’appuient sur la force de l’eau :

L’énergie éolienne

Pour produire de l’énergie d’origine éolienne, on utilise l’énergie cinétique du vent.

La France détient le 4e parc éolien le plus important d’Europe, avec 1 960 éoliennes terrestres. L’année 2020 a marqué un tournant concernant la place de l’éolien dans la production électrique du pays : pour la première fois, il devance les énergies fossiles avec 39,7 TWh produits, soit 17 % de plus que l’année précédente et 7,9 % de la production totale d’électricité.

L’énergie solaire

L’énergie solaire est produite à partir de l’énergie thermique du rayonnement solaire, au sein de centrales solaires thermodynamiques, principalement. Il en existe 25 dans notre pays, qui ont produit 12,6 TWh en 2020, soit 2,5 % de la production d’électricité totale.

Les énergies issues de la biomasse

On appelle « bioénergies » les énergies issues de la biomasse, c’est-à-dire de matières organiques d’origine végétale ou animale, principalement :

  • les déchets ménagers ;
  • le bois-énergie ;
  • le biogaz ;
  • les déchets de papeterie.

Partout en France, des installations fonctionnant à la biomasse produisent de l’électricité (9,6 TWh en 2020, soit 2 % de la production électrique française). Il s’agit généralement de petites structures destinées à la production locale de chauffage ou directement intégrées au sein de sites industriels.

La géothermie

L’énergie géothermique s’appuie sur la chaleur de la Terre, et plus précisément sur l’eau chaude contenue dans les nappes aquifères du sous-sol terrestre, pour produire de l’électricité.

En France, seule la centrale de Bouillante en Guadeloupe produit de l’électricité issue de la géothermie de façon industrielle.

En savoir plus sur les énergies renouvelables

Vous désirez en connaître davantage sur ces énergies et la production d’électricité verte ? Consultez nos articles consacrés aux énergies renouvelables et aux centrales électriques.

Les énergies renouvelables s’imposent peu à peu dans le paysage énergétique français

Depuis le début des années 2000, le mix énergétique français a considérablement évolué, sous l’impulsion de politiques publiques volontaristes. Objectif : favoriser le développement des énergies les plus respectueuses de l’environnement.

La loi n° 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte (plus communément appelée « loi de transition énergétique ») a fixé des objectifs ambitieux, parmi lesquels :

  • une baisse de la consommation d’énergies fossiles de 30 % d’ici 2030 ;
  • une part de l’énergie nucléaire dans le mix énergétique de 50 % maximum dès 2025 (elle était encore de 67,1 % en 2020) ;
  • une part des énergies renouvelables dans le mix énergétique de 40 % minimum dès 2030 (25,4 % en 2020).

Donner la part belle aux énergies vertes n’est pas seulement une volonté politique : c’est aussi un souhait que formulent aujourd’hui nombre de consommateurs. Dans son 7e baromètre « Les Français et l’environnement » publié en décembre 2020, l’ADEME dévoilait que 89 % des Français sont favorables au développement des énergies renouvelables en France (dont 45 % très favorables). Six sur dix sont même prêts à payer plus cher leur énergie, pour passer à une énergie verte.

Choisir un fournisseur d’énergie verte

Les offres d’électricité verte ou de gaz vert (c’est-à-dire de biogaz, un gaz issu de la dégradation de déchets organiques et produit par méthanisation) sont désormais nombreuses. Tous les principaux fournisseurs d’énergie en proposent. Certains fournisseurs sont d’ailleurs spécialisés dans l’énergie verte : parmi eux, Mint Énergie, Plüm Énergie ou encore Planète Oui.

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Quelles nouvelles énergies pour demain ?

Si les énergies renouvelables que nous avons évoquées précédemment tenaient un rôle prépondérant dans le paysage énergétique de demain, y a-t-il d’autres énergies nouvelles susceptibles d’avoir leur place dans le futur ?

L’hydrogène décarboné

Le grand public en entend encore peu parler. Pourtant, l’hydrogène décarboné est l’une des sources d’énergie sur lesquelles les instances gouvernementales misent pour atteindre les ambitieux objectifs de transition énergétique. La France vient d’ailleurs de décider d’y investir 7 milliards d’euros afin de contribuer à l’atteinte de la neutralité carbone en 2050, dans le cadre du « plan hydrogène » présenté en 2018 par Nicolas Hulot et dont les modalités ont été précisées en septembre 2020.

L’Agence internationale de l’énergie (AIE) y voit également une piste sérieuse pour l’avenir du mix énergétique mondial : elle l’a d’ailleurs affirmé dans son rapport « The future of hydrogen » présenté au G20 en juin 2019.

De quoi s’agit-il précisément et quelles en sont les applications concrètes ?

L’hydrogène décarboné, qu’est-ce que c’est ?

Hydrogène décarboné ou hydrogène vert : différentes terminologies qui déterminent le même concept.

Rappelons tout d’abord que le dihydrogène H2, appelé hydrogène dans le monde de l’énergie par abus de langage, est un vecteur énergétique (non une énergie en tant que telle) : en effet, il est produit par réaction chimique, à partir d’une source d’énergie primaire.

L’hydrogène est présent dans l’eau (combiné à l’oxygène) et dans les hydrocarbures tels que le gaz, le charbon et le pétrole (combiné à du carbone).

À l’heure actuelle, 95 % de la production d’hydrogène mondiale est issue des énergies fossiles et est donc fortement émettrice de gaz à effet de serre : on l’appelle alors « hydrogène gris » ou, lorsque le CO² émis est capté et stocké pour être réutilisé, « hydrogène bleu ». Il n’est donc absolument pas décarboné.

L’hydrogène décarboné est, quant à lui, produit grâce au procédé d’électrolyse de l’eau, à partir d’électricité provenant uniquement d’énergies renouvelables : sa production n’émet que de la vapeur d’eau, c’est pourquoi on l’appelle également « hydrogène vert » ou « hydrogène renouvelable » (cette dernière terminologie étant celle préconisée par l’ADEME).

En France, on produit essentiellement de l’hydrogène à partir de gaz naturel (76 %) et de charbon (23 %). Seulement 2 % de la production est faite par électrolyse : il ne s’agit pour autant pas d’hydrogène vert, puisque l’essentiel de la production est réalisé à partir d’électricité d’origine nucléaire : c’est ce que l’on appelle l’« hydrogène jaune », ou « hydrogène bas-carbone » selon l’ADEME.

Quelles utilisations de l’hydrogène aujourd’hui ?

Environ 900 000 tonnes d’hydrogène sont produites chaque année dans notre pays. 80 % de cette production est utilisée pour fabriquer du méthanol et de l’ammoniac, et destinée à un usage agricole (engrais) ou industriel (raffinage du pétrole, notamment).

Quelles utilisations de l’hydrogène décarboné demain ?

Produire de l’hydrogène vert à grande échelle pourrait avoir trois grandes applications bénéfiques pour la transition énergétique :

  • décarboner l’industrie, en remplaçant l’utilisation des hydrocarbures dans certains procédés industriels (tels que la fabrication d’acier, par exemple) par de l’hydrogène décarboné ;
  • décarboner les transports, avec la voiture à hydrogène (véhicule à moteur à combustion interne à hydrogène et véhicule électrique à pile à combustible), mais également le train ou l’avion à hydrogène ;

L’hydrogène, une énergie du futur qui ne date pas d’hier

Dès 1947, deux collègues confrontés à la pénurie de carburant ont mis au point un système d’électrolyse afin d’extraire l’hydrogène de l’eau et ainsi, faire avancer leur camion. Une invention ingénieuse et écologique qui leur permit de parcourir plusieurs milliers de kilomètres !

  • stocker l’électricité pour optimiser la production électrique : l’inévitable intermittence dans la production des énergies renouvelables (notamment solaire et éolienne) due aux aléas climatiques constitue un frein à leur développement. Lorsque la météo est favorable et que la production est excédentaire, l’électrolyse permet de stocker de l’hydrogène. À l’inverse, lorsque la production ne suffit pas à combler les besoins, l’hydrogène disponible peut être utilisé dans une pile à combustible, afin de produire de l’électricité. C’est d’ailleurs pourquoi, pour l’AIE, « l’hydrogène est l’une des principales options de stockage de l’énergie issue de sources renouvelables ».

Les freins à lever pour faire de l’hydrogène vert une énergie du futur

Selon l’IFP Énergies Nouvelles, le déploiement de l’hydrogène vert aura lieu d’ici 2030, et son plein essor la décennie suivante, à condition de :

  • faire baisser les coûts : la production par hydrolyse est, à l’heure actuelle, 2 à 3 fois plus chère que celle à partir d’hydrocarbures. En outre, la production des piles à combustible est également un frein au déploiement de la filière ;
  • construire à grande échelle les infrastructures de production, de stockage, de transport et de distribution de l’hydrogène.

En savoir plus sur l’hydrogène

Vous désirez en connaître davantage sur ce vecteur énergétique et ses applications actuelles et futures ? Consultez notre article consacré à l’hydrogène.

Le thorium, alternative verte à l’uranium ?

Minerai découvert à la fin du XIXe siècle et présent sur toute la surface du globe, le thorium est présenté comme une alternative propre à l’uranium pour la production d’électricité nucléaire.

Rappelons au préalable que l’électricité nucléaire est principalement fabriquée par fission d’atomes d’uranium (ou, plus rarement, de plutonium). Si elle n’émet pas de gaz à effet de serre, à l’instar des énergies renouvelables, l’énergie nucléaire génère cependant des déchets hautement radioactifs, et dont la nocivité peut perdurer plusieurs centaines d’années. Le démantèlement des centrales nucléaires est également problématique.

Les atouts du thorium

Utilisé comme combustible nucléaire, le thorium présente de nombreux avantages :

  • il est très largement répandu sur la planète : ses réserves pourraient satisfaire les besoins énergétiques mondiaux pendant plusieurs milliers d’années ;
  • la production d’électricité nucléaire à base de thorium générerait 35 fois moins de déchets que celle à base d’uranium. En outre, une partie des résidus est réutilisable dans les réacteurs ;
  • ce minerai est peu adapté à la fabrication d’armes nucléaires.

Thorium : où en est-on ?

En France, il n’existe aucune production d’électricité nucléaire à base de thorium. Les défenseurs d’un « nucléaire propre » dénoncent le rôle des lobbies de l’énergie et de la défense pour expliquer le désintérêt des politiques pour le fameux « atome vert ». Parmi eux : des acteurs du monde de la recherche fondamentale ainsi que des écologistes.

La Chine a, quant à elle, sauté le pas en investissant massivement (350 millions de dollars) dans le développement d’une filière nucléaire du thorium. L’Inde, qui détient le quart des gisements mondiaux, l’exploite déjà depuis plusieurs années dans des réacteurs de 3e génération. Aux États-Unis, la fondation Bill Gates étudie actuellement le projet.

Une essence de synthèse neutre en carbone

Tandis que l’année 2020 a marqué le décollage des immatriculations des véhicules électriques et hybrides en France (195 000 véhicules, soit +180 % par rapport à l’année précédente), certains envisagent encore un bel avenir pour les véhicules thermiques, grâce au carburant synthétique.

L’essence de synthèse : de quoi s’agit-il ?

Le principe de fabrication est le suivant : lors d’un procédé d’électrolyse, l’eau est décomposée en hydrogène et en oxygène. L’hydrogène, combiné avec du dioxyde de carbone (CO²) capté dans l’atmosphère, peut alors être transformé en méthanol, puis en carburant liquide synthétique.

De nombreux avantages

Ce carburant de synthèse n’a quasiment pas d’impact sur le climat, dès lors que l’on utilise de l’électricité produite par des sources renouvelables pour le fabriquer.

Par ailleurs, le procédé de production nécessite l’utilisation de CO² présent dans l’air. Le CO² capté compense ainsi celui rejeté lors de la combustion : c’est pourquoi on parle également de « carburant neutre en carbone ».

En outre, il offre les mêmes performances que l’essence ou le diesel et est compatible avec tous les véhicules dotés d’un moteur à combustion traditionnel : nul besoin, donc, de renouveler le parc automobile existant pour permettre son développement.

Les véhicules électriques sont-ils réellement propres ?

Si rouler à l’électrique n’émet pas de gaz à effet de serre, la production d’un véhicule électrique est, en revanche, beaucoup plus énergivore que celle d’un véhicule à moteur essence ou diesel. En effet, selon l’ADEME, tandis que 70 000 MJ (mégajoules) sont nécessaires pour construire une voiture thermique, il en faut 120 000 pour une auto électrique.

Ainsi, pour compenser le surcroît de CO² émis lors de sa fabrication et être, in fine, moins polluante qu’un véhicule traditionnel, celle-ci doit rouler entre 40 000 et 160 000 kilomètres (selon si elle consomme une électricité verte ou d’origine fossile).

Carburant synthétique : quelles perspectives ?

Les atouts indéniables du carburant synthétique permettront peut-être aux véhicules thermiques de perdurer, malgré leur mort annoncée en 2040 (la Commission européenne ayant fixé à cette date l’arrêt de la commercialisation des véhicules neufs).

Plusieurs grands groupes automobiles se penchent actuellement sur la question : Audi, McLaren ou encore BMW.

Sous réserve que les coûts de fabrication soient alignés avec ceux des carburants traditionnels, l’essence synthétique pourrait donc bien être une énergie d’avenir pour alimenter le moteur de nos véhicules.

La bioluminescence

Éclairer l’espace public de demain sans recourir à l’électricité, c’est possible ! Comment ? Grâce à la bioluminescence.

Qu’est-ce que la bioluminescence ?

Il s’agit de la production et l’émission de lumière par un organisme vivant. Ce phénomène se fait grâce à une réaction biochimique entre une protéine (la luciférine) et un enzyme (la luciférase), au cours de laquelle l’énergie chimique est transformée en énergie lumineuse.

Depuis toujours, la bioluminescence s’observe dans la nature : chez les lucioles, bien évidemment, mais également dans le plancton ou encore chez de nombreuses espèces marines (dans les océans, 80 % des animaux sont bioluminescents).

La bioluminescence, la solution pour l’éclairage public de demain ?

Exploiter les propriétés bioluminescentes de la nature pour penser différemment l’éclairage de nos villes : c’est le pari surprenant que se sont lancées les start-up françaises Woodlight, dans le Bas-Rhin, et Glowee, en région parisienne. Tandis que la première travaille sur les plantes bioluminescentes, la seconde se concentre sur les micro-organismes marins.

Outre l’éclairage public, différentes applications de cette source de lumière naturelle et 100 % décarbonée sont envisagées : signalisation, mobilier urbain, décoration, événementiel, etc.

L’énergie osmotique

Le principe de l’énergie osmotique s’appuie sur le phénomène naturel de l’osmose et sur le formidable potentiel des océans en tant que réservoirs d’eau salée.

Qu’est-ce que l’énergie osmotique ?

Également appelée « énergie bleue », l’énergie osmotique utilise la concentration en sels de l’eau de mer afin de produire de l’électricité. Il s’agit donc d’une énergie renouvelable.

L’élément clé d’une centrale osmotique est une membrane semi-perméable double face, qui laisse passer l’eau, mais bloque les sels minéraux. D’un côté de la membrane, de l’eau de mer ; de l’autre, de l’eau douce. Grâce au phénomène naturel d’osmose, les molécules de sel attirent l’eau douce, qui migre alors vers le compartiment salé. Le mouvement de l’eau enclenche une turbine qui génère alors de l’électricité.

L’accès à de grands réservoirs d’eau de mer et d’eau douce est nécessaire pour produire de l’énergie osmotique : c’est donc au niveau des embouchures de fleuve (estuaires) que les centrales doivent être installées.

Énergie osmotique : quelles perspectives ?

Dès les années 1950, le scientifique britannique R. E. Pattle avait souligné l’incroyable potentiel de l’énergie bleue pour les pays côtiers. Ce n’est pourtant qu’en 2009 qu’une première infrastructure destinée à la production d’énergie osmotique voit le jour, à Tofte, en Norvège.

À l’heure actuelle, le Japon, les Pays-Bas et les États-Unis ont également sauté le pas, bien que la production reste anecdotique. Il reste, en effet, certains freins à lever pour que l’énergie osmotique séduise les investisseurs, notamment celui du rendement, jugé très faible au regard des coûts de développement des infrastructures. L’amélioration du rendement de la production d’énergie osmotique a d’ailleurs fait l’objet de recherches par des scientifiques suisses de l’École polytechnique fédérale de Lausanne ainsi que des chercheurs du CNRS.

Et pour cause : si les freins étaient levés, l’énergie osmotique pourrait bien être une énergie de demain, son potentiel à l’échelle mondiale étant estimé à environ 1 700 térawatts (TW), si toutes les embouchures de fleuves étaient exploitées.

En savoir plus sur l’énergie bleue

Pour en connaître davantage sur la production de cette énergie marine, ses avantages et ses inconvénients, consultez notre article consacré à l’énergie osmotique.

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Des innovations prometteuses

Pour clore cet article, évoquons enfin de récentes découvertes et innovations technologiques qui constituent des pistes prometteuses à explorer pour le monde de demain.

Le « Snow-TENG » : produire de l’électricité à partir des chutes de neige

En 2019, Maher El-Kady et Richard Kaner, deux chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA), ont présenté dans la revue Nano Energy une curieuse invention : un nanogénérateur triboélectrique à base de neige.

Partant du constat scientifique que les flocons de neige sont naturellement chargés d’ions positifs lorsqu’ils chutent, les scientifiques ont imaginé placer au sol une plaque en silicone, chargée en ions négatifs. Lors de la rencontre entre les ions positifs et les ions négatifs, de l’électricité statique (autrement dit, un courant électrique de très faible intensité) est générée et peut donc être exploitée.

Transformer l’or blanc en électricité : une découverte qui pourrait être fort utile dans certaines régions du monde, telles que le Canada ou la Russie. À condition, toutefois, de parvenir à produire de l’électricité à grande échelle.

Pour l’heure, la communauté scientifique doute de la réelle pertinence de l’invention : pour Sébastien Boisseau, ingénieur au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) de Grenoble, elle ne serait même d’aucune utilité. Et pour cause : cette « énergie blanche » produit, selon lui, 50 000 fois moins de puissance électrique au mètre carré qu’un simple panneau solaire. Un long chemin reste donc à parcourir.

Utiliser la pluie pour générer de l’énergie

Et si la pluie pouvait être source d’énergie ? Imaginez alors le formidable potentiel que représenterait cette ressource inépuisable…

C’est donc la question que se sont posée des scientifiques de l’Université de Hong-Kong. Si des recherches avaient déjà été menées sur cette thématique (au Mexique et en Azerbaïdjan notamment), la technologie mise au point en 2019 par les chercheurs chinois est celle présentant les plus grandes performances : grâce à elle, une seule goutte d’eau de pluie permettrait de générer une énergie de 140 volts (V), de quoi alimenter temporairement 100 ampoules LED.

Le dispositif est un petit transistor à effet de champ constitué d’oxyde indium et d’étain, sur lequel on place des électrodes de chaque côté. Lorsque la goutte d’eau de pluie tombe et se répand sur la surface, elle touche lors les deux électrodes et crée un circuit électrique : le courant passe et l’électricité est générée.

Des panneaux solaires qui font la pluie et le beau temps

D’autres recherches sont actuellement menées pour exploiter le potentiel énergétique de la pluie. Des scientifiques chinois de l’Université de Soochow ont développé le premier panneau solaire hybride, basé sur le même principe que le Snow-TENG : lorsque des gouttes d’eau tombent sur la surface du panneau, leur friction avec la couche supérieure permet de produire de l’électricité. Ce dispositif offre une réponse à la principale problématique que rencontrent les centrales solaires : l’intermittence de la production, en raison des aléas météorologiques.

Air-Gen : de l’électricité produite grâce à l’humidité de l’air

En 1987, le biologiste américain Derek Lovley découvrait la protéobactérie « Geobacter Sulfurreducens » et sa conductivité électrique (c’est-à-dire sa capacité à permettre le passage d’un courant électrique).

Plus de 30 ans plus tard, le chercheur de l’Université du Massachusetts et son collègue, Jun Yao, ont mis au point une technologie innovante basée sur les capacités conductrices de la fameuse bactérie, pour produire de l’électricité à partir de l’air ambiant. Leurs résultats ont fait l’objet d’une publication dans la revue Nature en février 2020.

Baptisé « Air-Gen », le dispositif est composé d’un mince film de nanofils de protéines (aux propriétés conductrices), placé entre deux électrodes et exposé à l’air. L’humidité naturelle contenue dans l’air ambiant est absorbée par le film, ce qui génère une charge électrique.

Si l’Air-Gen produit, à l’heure actuelle, un faible courant électrique (tout juste suffisant pour recharger la batterie d’un smartphone), le fait qu’il produise « de l’électricité propre à partir de rien, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 » (comme le souligne Jun Yao) est particulièrement prometteur.

De nombreuses applications sont envisageables, même à petite échelle. Les deux chercheurs travaillent d’ailleurs au développement d’un « patch Air-Gen », qui permettrait d’alimenter les montres connectées, rendant alors obsolètes les batteries si peu respectueuses de l’environnement.

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