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Les États-Unis tirent environ 40 % de leur électricité de sources sans carbone, y compris les énergies renouvelables et le nucléaire, et les chercheurs ont une assez bonne idée de la manière d’atteindre de manière rentable environ 90 %.
Mais ces derniers 10 % ? Cela coûte cher et il y a peu d’accord sur la façon de le faire.
Un nouvel article dans la revue Joule identifie six approches pour atteindre ces 10 % restants, notamment le recours à l’éolien et au solaire, la construction de l’énergie nucléaire et le développement du stockage d’énergie à long terme à l’aide d’hydrogène.
Il ne s’agit pas d’une voie qui l’emporte sur les autres, a déclaré Trieu Mai, auteur principal de l’article et chercheur principal en énergie pour le National Renewable Energy Laboratory à Golden, Colorado.
« Un système électrique 100% sans carbone nécessitera un portefeuille de ressources », a-t-il déclaré. « Mais l’humilité est nécessaire pour accepter que nous ne savons pas quelle sera la combinaison optimale pour résoudre les 10 derniers pour cent ».
Le point le plus important, a-t-il dit, est que les chercheurs et l’industrie doivent faire le travail maintenant pour déterminer quelles technologies sont les plus viables afin d’atteindre l’objectif, fixé par l’administration Biden, d’atteindre des émissions nettes nulles dans le secteur de l’électricité d’ici 2035.
Voici les six options du document, ainsi que ce que je considère comme leurs avantages et leurs inconvénients :
- Énergie éolienne et solaire avec stockage d’énergie à court terme et extension des lignes électriques interétatiques. Avantages : Faibles coûts et la technologie est déjà disponible. Inconvénients : Pour être disponibles 24 heures sur 24, l’éolien et le solaire doivent fonctionner parallèlement aux systèmes de stockage d’énergie, il s’agit donc d’un forfait. En outre, le pays aura besoin d’une expansion majeure des lignes électriques inter-États pour fournir de l’énergie éolienne et solaire, une perspective coûteuse et politiquement tendue. Et, la croissance de l’éolien et du solaire nécessite beaucoup de terres ouvertes, ce qui a conduit à des conflits au niveau local dans les communautés qui ne veulent pas accueillir les projets.
- Autres énergies renouvelables, y compris la géothermie, l’hydroélectricité et la biomasse. Avantages : Les technologies sont déjà disponibles et peuvent fonctionner 24 heures sur 24. Inconvénients : Coûts relativement élevés. La géothermie a des limites quant à l’endroit où elle peut être construite. L’hydroélectricité est vulnérable à la baisse des niveaux d’eau, et la construction de nouvelles centrales hydroélectriques pourrait constituer un danger pour les écosystèmes. La biomasse, qui comprend les centrales électriques qui brûlent du bois, est controversée en raison de la perte d’arbres et d’un désaccord quant à savoir si elle doit être considérée comme une source d’énergie sans carbone.
- Nucléaire, aux côtés des combustibles fossiles et de la capture du carbone. Avantages : Le nucléaire est un élément essentiel du mix actuel d’électricité sans carbone, ce qui montre comment la technologie pourrait être utilisée dans un futur réseau. Les centrales à combustibles fossiles, si elles pouvaient être équipées d’une technologie de capture du carbone, sont bien adaptées pour fournir une puissance de pointe. Les deux peuvent fonctionner 24 heures sur 24. Inconvénients : Le nucléaire coûte cher et a beaucoup de bagages en termes de problèmes de sécurité. Quant à la capture du carbone, la technologie n’a pas été déployée avec succès à grande échelle et elle a été rejetée par certains analystes comme trop coûteuse et inefficace. (Le rapport NREL place ces deux ressources dans la même catégorie en raison de certaines caractéristiques communes, notamment une capacité 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, des coûts initiaux élevés et des coûts opérationnels moyens.)
- Stockage d’énergie de longue durée grâce à l’hydrogène. Avantages : L’idée est que les sociétés énergétiques utiliseraient des énergies renouvelables pour produire de l’hydrogène à partir de l’eau, puis l’hydrogène pourrait être stocké dans de vastes cavernes. Pendant les périodes de forte demande d’électricité, l’hydrogène pourrait être libéré et brûlé pour alimenter une turbine à gaz ou une pile à combustible. Si cela pouvait être fait à moindre coût et stocké en quantités suffisantes, c’est une opportunité de reproduire le rôle des centrales électriques au gaz naturel dans le réseau actuel. Inconvénients : De tous les six, c’est peut-être le plus éloigné d’être prêt pour le marché, donc parler de ses avantages et de ses inconvénients implique beaucoup de spéculation.
- Élimination du dioxyde de carbone. Avantages : Cela couvre une variété d’approches pour éliminer le carbone de l’environnement, y compris la capture directe de l’air et la plantation d’arbres. Même si cela ne constitue pas une part majeure de la réduction des émissions dans le secteur de l’électricité, cela pourrait être essentiel dans d’autres secteurs, comme l’industrie lourde, qui sont plus difficiles à décarboner. Inconvénients : Certaines technologies d’élimination du carbone sont coûteuses par rapport à d’autres options, et il n’est pas clair qu’elles fonctionneraient à l’échelle nécessaire.
- Réduction de la demande d’électricité. Avantages : Faibles coûts. Comme les partisans de la conservation de l’énergie aiment à le dire, il est beaucoup moins cher de conserver un kilowattheure que d’en produire un. Inconvénients : Les mesures d’économie d’énergie, qui comprennent une gamme de programmes et de technologies, peuvent être compliquées à mettre en œuvre et nécessitent l’adhésion des décideurs et des consommateurs.