Sources et technologies d’énergie renouvelable
Qu’est-ce que l’énergie renouvelable ?
Vous avez probablement entendu les termes « énergie renouvelable » mentionnés dans le contexte du réchauffement global et du changement climatique. Mais qu’entend-ton exactement par énergie renouvelable ? Et pourquoi est-ce si important ?
Les énergies renouvelables sont des sources d’énergie naturelles ou des processus de production qui peuvent être répétés ou répliqués indéfiniment. Par exemple, nous ne serons jamais à court de vent et de soleil. En fait, les éoliennes et les panneaux solaires figurent parmi les principales sources d’énergie renouvelable.
En plus d’être disponibles à l’infini, les ressources renouvelables, ou « renouvelables », sont généralement moins polluantes que leurs homologues non renouvelables, ce qui en fait un choix plus sain pour les personnes, les animaux et la planète. Il n’est donc pas surprenant que les dirigeants mondiaux et les défenseurs de l’environnement considèrent les énergies renouvelables comme la clé d’un avenir plus durable sur le plan environnemental.
À l’inverse, les sources d’énergie non renouvelables, comme le pétrole, le gaz et le charbon, existent en quantité limitée, ne peuvent être reconstituées rapidement, et ne sont pas disponibles dans toutes les régions du monde. Prenons l’exemple du pétrole brut : Si de nombreux pays en produisent, selon l’Agence d’information sur l’énergie (Energy Information Administration ou EIA) des États-Unis, plus de la moitié de l’approvisionnement mondial en pétrole brut provient de cinq pays seulement. Mais surtout, les sources d’énergie non renouvelables comme ces combustibles fossiles carbonés sont considérés comme l’une des principales causes du changement climatique.
La quête de la neutralité carbone
Les gouvernements, les entreprises et les consommateurs ayant pris conscience que le réchauffement de la planète et le changement climatique figurent parmi les plus grandes menaces existentielles qui nous guettent, les sources d’énergie renouvelable ont connu une croissance exponentielle en termes de popularité et d’adoption. Grâce aux technologies modernes, les énergies alternatives d’aujourd’hui sont à la fois plus fiables, et plus rentables que les combustibles fossiles.
Reconnaissant l’insuffisance des efforts individuels pour limiter le réchauffement de la planète et le changement climatique déjà irréversibles, la majorité des pays du monde ont signé l’Accord de Paris en 2016. Ce traité international stipule que les gouvernements du monde entier s’efforceront de parvenir à des émissions nettes nulles, c’est-à-dire de retirer de l’atmosphère terrestre autant de dioxyde de carbone que nous en rejetons, d’ici 2050.
C’est en poursuivant la transition vers les sources d’énergie qui libèrent le moins de gaz à effet de serre dans l’atmosphère que nous parviendrons à enrayer les changements environnementaux catastrophiques déjà à l’œuvre. Et les énergies renouvelables, qui sont souvent « plus propres et plus vertes » que les énergies non renouvelables, sont le fer de lance de cet effort.
Source d’énergie renouvelable courante
De nouveaux efforts sont consentis quotidiennement pour développer et introduire des sources d’énergie renouvelable sans aggraver les dommages occasionnés à la planète. Penchons-nous sur quelques-unes des sources d’énergie alternatives les plus répandues :
Énergie solaire
L’énergie solaire est générée par des cellules solaires, ou photovoltaïques (PV), fabriquées à partir de silicium ou d’autres matériaux qui transforment la lumière du soleil en électricité. La quantité d’énergie solaire pouvant être stockée et utilisée dépend de l’heure de la journée, de la saison et de l’emplacement géographique des cellules solaires. Cela dit, selon le Ministère de l’énergie des États-Unis, 90 minutes de lumière solaire captée à la surface de la terre suffiraient à couvrir toute la consommation énergétique de la planète pendant un an. Département de l’énergie des États-Unis.
Les fermes solaires ne se limitent pas aux sols. Il est également possible d’en déployer sur des étendues d’eau, comme des réservoirs ou des lacs, (comme les panneaux solaires qui sont appelés photovoltaïques flottants.) Lorsqu’ils sont implantés et fabriqués de manière responsable, les systèmes d’énergie solaire n’ont pas d’impact négatif sur l’environnement, car ils ne produisent pas de polluants atmosphériques ni de gaz à effet de serre.
Énergie éolienne
Le vent fait tourner les pales d’une turbine qu’un générateur utilise pour produire de l’électricité. L’un des reproches les plus récurrents à l’encontre de l’énergie éolienne est que les éoliennes colossales utilisées, outre qu’elles sont souvent considérées comme laides, occupent des surfaces considérables.
Les parcs éoliens en mer sont une alternative prisée aux parcs terrestres. Bien que les parcs éoliens en mer aient leurs inconvénients (conditions météorologiques potentiellement instables, eaux agitées où les turbines doivent fonctionner, ainsi que coût exorbitant de l’installation de câbles électriques sous les fonds marins), la disponibilité illimitée du vent en fait une ressource attrayante.
Énergie géothermique
L’énergie géothermique est générée dans des puits artificiels qui extraient de l’eau chauffée par le magma (mélange en fusion de minéraux et de gaz) du noyau terrestre. En remontant à la surface de la terre, l’eau se transforme en vapeur qui actionne des turbines alimentant des générateurs d’électricité. Le renvoi dans le sol par pompage de la vapeur et de l’eau chaude réduit les émissions produites par l’énergie géothermique, faisant de cette ressource hydrothermique une ressource verte.
Dans certaines parties du monde, comme en Islande, les ressources géothermiques sont facilement accessibles et disponibles en abondance, tandis que d’autres régions sont dépourvues de cette ressource naturelle. Un autre inconvénient est que le fait de creuser dans des points chauds géologiques pour l’aménagement de puits peut occasionner des dommages environnementaux conséquents et augmenter le risque de séisme.
Énergie hydroélectrique
L’énergie hydroélectrique fait référence aux barrages ou ouvrages construits pour contrôler l’écoulement de l’eau. L’eau redirigée actionne ensuite les pales de la turbine d’un générateur d’électricité. En raison de la stabilité de sa source, l’énergie hydroélectrique est souvent plus fiable que l’énergie solaire ou éolienne. Cette fiabilité positionne l’énergie hydroélectrique comme principale source d’énergie électrique renouvelable aux États-Unis.
Si les grandes centrales hydroélectriques, également appelées méga-barrages, sont considérées comme une source d’énergie renouvelable, elles détournent et réduisent le débit naturel de l’eau. En effet, les animaux et les humains vivant dans leur voisinage immédiat peuvent pâtir de la perte partielle ou totale de l’accès à l’eau dont ils ont besoin. À l’inverse, les petites centrales hydroélectriques, dont la capacité installée est inférieure à environ 40 mégawatts, ne détournent qu’une fraction du débit d’eau qu’utilisent leurs grandes sœurs et, quand celles sont gérées judicieusement, ne créent pas autant de dommages environnementaux.
Énergie marémotrice
Autre exemple d’énergie hydroélectrique, l’énergie marémotrice s’appuie sur les courants de marée biquotidiens de l’océan pour alimenter des turbogénérateurs. Bien que l’énergie marémotrice en soit encore aux balbutiements, sa nature hautement prévisible en fait une source d’énergie attrayante et durable. Comme les barrages, certaines techniques d’énergie marémotrice peuvent nuire à la faune et à son environnement. Par exemple, les barrages marémoteurs, fonctionnent de la même manière que les barrages hydroélectriques, mais sont situés dans des baies ou des lagunes océaniques.
Énergie biomasse
L’énergie biomasse fait référence à la chaleur générée par la combustion de matières végétales pour alimenter une turbine à vapeur produisant de l’électricité. L’énergie biomasse résulte de la transformation de déchets en combustible. Cette conversion de déchets en énergie peut fournir de l’électricité à bas coûts, tant financier qu’environnemental.
Par exemple, des déchets de bois, comme des copeaux provenant de scieries, peuvent être exploités pour produire de l’énergie biomasse au lieu de les laisser se décomposer dans des décharges où ils augmenteraient les niveaux d’émissions de carbone. Cela dit, de nombreuses formes de biomasse ne sont pas considérées comme des sources d’énergie propre, car il a été démontré qu’elles génèrent des émissions de carbone plus élevées que les combustibles fossiles.
Technologies des énergies renouvelables et cloud computing
Bien que l’appel à l’action ait été lancé à juste titre pour mettre en place des sources d’énergie renouvelable, telles que des maisons individuelles alimentées par les énergies solaire et géothermique, il reste crucial de s’attaquer à la crise climatique aux niveaux des industries et des entreprises. Des consommateurs individuels adoptent de plus en plus les panneaux solaires de toiture pour alimenter leurs véhicules électriques, mais tout progrès au niveau industriel pour soutenir et favoriser des solutions énergétiques plus propres inclura invariablement les avantages environnementaux du cloud computing.
Bien que les technologies numériques réduisent les nuisances environnementales en consommant moins d’énergie, le cloud computing reste toujours « enraciné » sur la planète via le centre de données. Certaines technologies de cloud computing, comme le minage de cryptomonnaie, consomment énormément d’énergie non renouvelable. Une analyse de l’université de Cambridge estime qu’une entreprise telle que Bitcoin consomme à elle seule pour le minage de cryptomonnaie plus d’électricité issue du charbon que des pays entiers de la taille de la Norvège ou de l’Argentine.
Certaines entreprises fournissant des services cloud, telles que Microsoft, s’efforcent de soutenir les technologies d’énergie renouvelable en améliorant leurs performances et leur efficacité, ainsi qu’en réduisant la consommation d’énergie afin de contribuer à minimiser l’impact environnemental des centres de données physiques.
Innovations du cloud computing
Parmi les exemples d’avantages environnementaux du cloud computing, on peut citer les innovations suivantes :
- Refroidissement par immersion liquide : Cette méthode de refroidissement des serveurs permet de réduire la consommation d’énergie et d’eau tout en offrant une puissance de traitement supérieure.
- Batteries onduleurs en interaction avec le réseau : De petites mesures comme la mise en place de batteries onduleurs en interaction avec le réseau contribuent à réduire la demande en électricité sur ce dernier.
- Combustibles plus propres pour l’alimentation de secours : L’alimentation des générateurs de secours des centres de données avec des carburants à faible émission de carbone à la place du diesel traditionnel contribue à réduire les émissions de carbone.
Le cloud computing ne pourra jamais être un remède universel ou une solution unique pour lutter contre le changement climatique, mais il existe de nombreuses technologies numériques prometteuses pour soutenir les énergies renouvelables. Ces technologies permettent de réduire la consommation d’énergie et facilitent la transition vers un réseau plus neutre en carbone.
En savoir plus sur l’engagement de Microsoft pour la durabilité
Innovations cloud en matière d’électricité et de services publics
Voici quelques exemples de solutions cloud innovantes en matière d’électricité et de services publics :
Grilles intelligentes
Ces technologies cloud optimisent la gestion de l’énergie d’une entreprise. Ils utilisent des données interactives provenant de millions de capteurs utilisés par des clients individuels en s’appuyant sur sources d’énergie alternatives telles que des panneaux solaires et des voitures électriques pour exploiter le réseau électrique plus efficacement.
Intelligence artificielle et Machine Learning
Les entreprises du secteur de l’énergie utilisent les données et l’IA pour répondre intelligemment à la demande et à l’approvisionnement en sources d’énergie renouvelables. Les technologies telles que les jumeaux numériques permettent aux entreprises d’améliorer l’équilibrage de charge, d’intégrer des ressources énergétiques distribuées, de contrôler les appareils et d’automatiser les opérations pour optimiser la consommation d’énergie.
IoT (Internet des objets)
À l’aide des capteurs d’appareil et de la maintenance prédictive, les entreprises gèrent et étendent les cycles de vie des machines et d’autres ressources. Cela permet de réduire l’utilisation de sources d’énergie et de matériaux non renouvelables impliqués dans la nouvelle fabrication.
Technologie de capture du carbone
Bien qu’elle ne soit pas une source d’énergie renouvelable elle-même, la capture de carbone atténue l’impact environnemental du carbone en capturant et en stockant les émissions des fumées. Il peut même extraire du carbone de l’air, puis le stocker ou le recycler pour créer de nouveaux produits, tels que du carburant ou des matériaux de construction. Ces technologies utilisent des tableaux de bord d’émission avancés, l’IA et la technologie de jumeau numérique IoT pour améliorer la capture et le stockage du carbone.
Tendances de l’énergie renouvelable
L’adoption des sources d’énergie renouvelable atteint des sommets. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), un forum sur l’énergie regroupant 29 pays promouvant des politiques énergétiques saines, la capacité de production d’énergie renouvelable dans le monde devrait augmenter de 50 % d’ici 2024. En termes de croissance, l’énergie solaire mène la charge, mais les énergies éolienne, géothermique et hydroélectrique ne sont pas loin derrière.
Miser sur l’énergie solaire
L’AIE prévoit également que l’énergie solaire contribuera à hauteur de 60 % à la croissance du secteur mondial des énergies renouvelables jusqu’en 2025. La Chine, la Belgique, les Pays-Bas, l’Autriche, l’Australie et les États-Unis devraient montrer la voie, chacun prévoyant d’ajouter des millions d’installations solaires.
Pourquoi l’adoption de l’énergie solaire connaît-elle un tel essor ? D’une part, le coût de l’installation de panneaux solaires est en baisse depuis des années et devrait continuer à diminuer. D’autre part, l’énergie solaire est plus accessible et offre plus de liberté que d’autres sources nécessitant des emplacements spécifiques, comme les énergies éolienne et hydroélectrique. Chaque endroit sur la Terre reçoit la lumière du soleil, quel que soit son climat.
Avec l’adoption croissante de l’énergie solaire, l’industrie se concentre sur le renforcement des capacités de stockage et le perfectionnement de la distribution afin que les foyers et les entreprises puissent continuer à fonctionner quelles que soient les conditions météorologiques. Cette constance accrue incitera davantage d’entreprises, de gouvernements et de particuliers à investir dans l’énergie solaire.
Énergie éolienne : sur terre et en mer
La capacité de l’énergie éolienne augmente dans le monde, tout comme son adoption. Actuellement, la Chine ouvre la voie, mais les États-Unis et le Japon rattrapent leur retard grâce à une législation prometteuse.
Aux États-Unis, l’administration Biden-Harris s’est engagée à déployer 30 gigawatts d’énergie éolienne en mer d’ici 2030. Au Japon, les législateurs ont adopté des réglementations pour stimuler l’installation d’éoliennes dans les ports et encourager les promoteurs à construire des parcs en mer. Le pays pourrait même remplacer ses réacteurs nucléaires par des éoliennes en mer.
Règne de l’hydroélectricité et essor de la géothermie
Selon l’AIE, si l’hydroélectricité restera la principale source d’énergie renouvelable dans le monde dans un avenir prévisible, elle ne connaîtra pas la même croissance que les énergies solaire ou éolienne. Les emplacements adéquats et rentables se raréfient, ce qui augmente les coûts.
L’énergie géothermique, déjà répandue en Islande et dans la ceinture du Pacifique, devrait connaître une croissance de 28 % d’ici 2024. Les pays asiatiques, en particulier l’Indonésie et les Philippines, augmentent déjà leur capacité, sans montrer aucun signe de ralentissement.
Abandon des énergies « sales »
Que signifie l’avenir des énergies renouvelables pour nos sources d’énergie traditionnelles ? La baisse des coûts et l’augmentation de la demande dans le secteur des énergies propres inciteront les grandes compagnies pétrolières et gazières à accroître leurs investissements dans les énergies renouvelables. L’AIE prévoit que les énergies renouvelables dépasseront le charbon pour devenir la principale source de production d’électricité dans le monde en 2025.
Entre-temps, des pays du Moyen-Orient comme l’Arabie saoudite pourraient renoncer complètement au pétrole grâce à l’abondance d’une source d’énergie totalement renouvelable : le soleil. Selon les experts, le pays pourrait passer à un système d’énergie 100 % renouvelable d’ici 2040 si la technologie de stockage de l’énergie continue de progresser et si les organismes de réglementation adoptent la législation adéquate.
Super-réseau nord-américain
Bien que le monde semble prêt à adopter pleinement les énergies renouvelables, l’infrastructure électrique actuelle n’est pas conçue pour soutenir efficacement ce changement. Par exemple, aux États-Unis, l’une des plus grandes questions qui se posent actuellement est de savoir comment transporter efficacement l’énergie dans tout le pays.
Pénétrez dans le Super-réseau nord-américain. Proposé par le Climate Institute, une organisation à but non lucratif basée à Washington, ce nouveau réseau électrique rendrait l’énergie renouvelable beaucoup plus accessible. Une fois ce réseau en place, les États-Unis pourraient déplacer l’énergie solaire des fermes du Sud-Ouest aux grandes villes du Nord-Est.
En théorie, un réseau nodal de courant continu à haute tension (CCHT) serait installé par-dessus les systèmes de distribution régionaux existants, ce qui permettrait à chacun d’accéder à l’énergie renouvelable sans qu’il faille modifier la manière dont l’électricité est actuellement utilisée dans les foyers et les entreprises. S’il est mis en place, ce super-réseau pourrait rendre l’énergie propre plus compétitive sur un marché autrement dominé par les combustibles fossiles.
Innovations et exemples concrets dans le domaine des énergies renouvelables
Un grand nombre d’entreprises, d’industries et de gouvernements prennent des mesures louables pour intégrer des technologies cloud intelligentes et innovantes dans leurs efforts d’adoption de l’énergie renouvelable, certains s’engageant même à s’alimenter principalement ou totalement à partir d’énergies renouvelables dans un avenir proche.
Axpo
Axpo, le plus grand producteur d’énergie renouvelable de Suisse, utilise Azure Cognitive Search, Azure Maps et Power BI pour permettre à ses ingénieurs de réseau et à ses équipes de maintenance de trouver facilement des données complètes et actualisées sur l’état de chaque actif du réseau. Cela permet de réduire le temps de recherche jusqu’à 99 %, d’identifier plus facilement les zones à problèmes en temps quasi réel et d’automatiser plusieurs tâches de gestion des actifs du réseau. Tout cela réduit considérablement le temps nécessaire pour effectuer de nombreuses activités opérationnelles.
SSE Renewables
Autre leader européen de l’énergie renouvelable, SSE Renewables, qui construit plus de parcs éoliens en mer que n’importe quelle entreprise dans le monde, utilise l’intelligence artificielle, l’IoT et la technologie cloud pour s’assurer que ses efforts ne nuisent pas à la faune et aux écosystèmes environnants. Par exemple, l’entreprise surveille la santé des oiseaux dans son voisinage à l’aide de caméras vidéo numériques distantes qui chargent des données vers un système cloud assisté par l’IA qui suit l’activité et la vitalité de chaque animal.
Vattenfall
Vattenfall, multinationale de l’énergie détenue par le gouvernement suédois, est un autre pionnier des énergies renouvelables. En collaboration avec Microsoft, la société a créé un service qui met en correspondance la demande instantanée d’énergie renouvelable avec l’offre immédiatement disponible. Certaines énergies renouvelables ne sont pas toujours disponibles au moment où une entreprise en a besoin (après tout, le soleil ne brille pas plus que le vent ne souffle en permanence). Toutefois, grâce au service de mise en correspondance 24h/24, 7j/7 de la consommation avec la production de Vattenfall, les entreprises désireuses de passer à une électricité 100 % non fossile peuvent le faire. Par exemple, si aucune électricité solaire n’est disponible à une heure donnée, le service les connecte à une autre source d’énergie renouvelable disponible.
Fonds national pour la protection de l’environnement et la gestion de l’eau
Dans le secteur public, le Fonds national de la Pologne pour la protection de l’environnement et la gestion de l’eau utilise le cloud computing pour permettre aux citoyens polonais de demander et recevoir plus facilement des subventions afin de rendre leurs maisons plus efficaces sur le plan énergétique et moins enclines à la pollution atmosphérique. L’organisation a simplifié l’administration de son programme d’incitation en numérisant entièrement son processus de demande de subvention, ce qui permet aux citoyens de solliciter des subventions pour l’efficacité énergétique, et à l’organisation de les accorder plus facilement. Depuis que l’organisation a modernisé son programme d’incitation, plus de 215 000 ménages polonais ont bénéficié de ces subventions énergétiques.
The Met Office
Enfin, au Royaume-Uni, leader mondial dans la quête de la neutralité carbone, The Met Office, le service météorologique du pays, s’appuie sur le cloud computing pour contribuer à atteindre une énergie 100 % renouvelable. Le suivi et la prévision des tendances météorologiques sont des activités à forte intensité de données, qui font appel à des simulations complexes, au Big Data, à l’intelligence artificielle et à des analyses puissantes. Plutôt que de s’appuyer sur un superordinateur physique pour accomplir ces charges de travail, The Met Office utilise un service intelligent de supercalcul basé sur le cloud. En utilisant ce service cloud, l’agence prévoit d’économiser 7 415 tonnes de carbone.
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Foire aux questions sur l’énergie renouvelable
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Les sources d’énergie renouvelable les plus populaires sont les suivantes :
- Énergie solaire, créée en transformant la lumière du soleil en électricité.
- Énergie hydroélectrique, qui constitue des barrières humaines, telles que les barrières qui contrôlent le flux d’eau pour créer de l’électricité.
- Énergie éolienne, produite par des éoliennes qui convertissent l’énergie éolienne en électricité.
- Énergie marémotrice, s’appuie sur les courants de l’océan pour alimenter les générateurs d’éoliennes.
- Énergie locale, créée dans des puits créés par l’homme qui extraient de l’eau de la terre.
- Énergie biomasse, créée par la transformation de déchets en carburant.
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Un certain nombre de sources d’énergie renouvelables sont considérées comme très efficaces, car leur approvisionnement est essentiellement infini. Il s’agit notamment du vent, de l’ensoleillement et des marées. Pour comprendre à quel point ces ressources sont riches, tenez compte de cette statistique : Selon les États-Unis Selon le ministère de l’énergie, il suffit de 90 minutes de lumière solaire captée à la surface de la terre pour alimenter toute la consommation d’énergie de la planète pendant un an. Il n’est pas surprenant que l’énergie solaire soit l’une des formes d’énergie renouvelable qui connaît la croissance la plus rapide dans le monde.
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On pourrait dire que les systèmes d’énergie solaire sont les plus sécuritaires, car ils ne produisent pas de polluants atmosphériques ou de gaz à effet de serre et n’ont pas d’impact négatif sur l’environnement.
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Les énergies renouvelables présentent un certain nombre d’avantages par rapport aux déchets. Les énergies renouvelables étant créées à partir de ressources naturelles telles que le vent et l’eau, elles sont plus abondantes, plus fiables et plus rentables que les combustibles fossiles. Plus particulièrement, les énergies renouvelables sont généralement moins polluantes que les combustibles fossiles, qui sont aujourd’hui considérés comme l’une des principales causes du changement climatique.
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