Selon leurs recherches, d'ici le milieu du siècle, le charbon et le pétrole commenceront à perdre de leur importance en tant que sources d'énergie, les combustibles fossiles seront remplacés par l'énergie du soleil. Mais cela nécessitera un changement dans l'ensemble du paradigme des relations au sein de l'industrie - à la fois la technologie et la psychologie des acteurs.

Grande énergie trois

Selon les experts de Global Energy (qui comprennent 20 scientifiques de divers pays du monde, dont, par exemple, le lauréat du prix Nobel de la paix Rodney Allam), d'ici 2100, la part du pétrole et du charbon dans le bilan énergétique et énergétique mondial sera de 2, 1 % et 0,9%, respectivement, l'énergie thermonucléaire occupera un dixième du marché, et plus d'un quart de l'électricité mondiale sera produite par le soleil. La raison de ces changements est une baisse progressive de la production d'hydrocarbures et une réorientation vers la construction d'installations énergétiques plus propres.

L'influence des différents États sur le marché de l'énergie changera également : par exemple, d'ici 2035, les États-Unis seront le plus grand producteur de combustibles et de ressources énergétiques (24 %), la deuxième place sera occupée par la Russie (21 %) et la Chine ( 16%). Pourtant, dans 50 ans, selon les experts, la Russie arrivera en tête (19%), la Chine deviendra la deuxième (18%), et les Etats-Unis "chuteront" à la troisième place (17%). D'ici 2100, cependant, la disposition changera à nouveau : la Chine s'emparera de la première place (20 %), et la Russie et les États-Unis occuperont les deuxième et troisième lignes du classement (16 % et 14 %, respectivement).

Les experts ont également cité les facteurs qui, à leur avis, empêchent le complexe énergétique et énergétique de se développer dans une direction « verte » : plus d'un tiers des scientifiques participant à l'étude ont noté que si les sources d'énergie alternatives sont trop chères et que la concurrence provenant des hydrocarbures et de l'énergie nucléaire est élevé... Dans le même temps, l'image de l'énergie «traditionnelle» se forme activement comme indésirable et non respectueuse de l'environnement ; en outre, l'économie moderne nécessite une utilisation plus efficace des ressources disponibles, le développement du traitement des déchets et des technologies associées. Dans une telle situation, selon les experts, des domaines tels que la bioénergie et le développement des biocarburants, ainsi que les réacteurs thermonucléaires, recevront des incitations supplémentaires pour le développement.

Les résultats de la recherche présentés par Global Energy au Forum économique international de Saint-Pétersbourg ont suscité une discussion animée sur l'avenir de l'énergie en général et de l'énergie russe en particulier. Les tendances sont des tendances, mais les positions de départ et la structure de l'économie dans différents pays (et différentes régions d'un même pays) sont encore différentes, ce qui signifie que la voie vers les trois premiers leaders mondiaux de l'énergie, la Russie, la Chine et les États-Unis ira différemment.

Il y aura moins de charbon, mais plus

La plupart des experts estiment que l'un des préalables à une diminution de la part des hydrocarbures dans le bilan mondial sont les accords de Paris sur le climat, dont l'un des principaux thèmes était le gel des projets charbonniers. De nombreuses banques et institutions financières ont annoncé leur refus d'investir dans les secteurs de l'extraction du charbon et de l'énergie. Les plans de construction à grande échelle de centrales électriques au charbon sont restés avec seulement quatre pays - le Vietnam, l'Inde, l'Indonésie et la Chine, bien qu'il existe également des acteurs plus petits qui ne veulent pas abandonner le développement de ce secteur de l'économie, en particulier, Pakistan et Turquie. En parallèle, il y a des idées et des projets pour la relance de la composante charbon, prenant en compte de nouvelles technologies plus douces, ainsi que des idées pour la restauration et le développement de la production de combustibles solides dans les territoires arctiques.

L'un de ces projets, par exemple, est mis en œuvre dans la zone arctique du territoire de Krasnoïarsk : l'un des plus grands gisements d'anthracite au monde est situé sur la péninsule de Taimyr et son développement a commencé en 2015. Dans une seule section, la rivière Malaya Lemberova, les réserves d'anthracite de haute qualité sont d'environ 600 millions de tonnes. D'ici 2020, Vostok-Ugol Management Company prévoit de produire ici jusqu'à 30 millions de tonnes par an et d'envoyer de l'anthracite vers les pays européens le long de la route maritime du Nord.

Mais les accords de Paris n'auront très probablement pas d'impact direct sur le secteur pétrolier, estime Igor Lobovskiy, président de l'Association pour le développement de la recherche et des projets internationaux dans le domaine de l'énergie "Global Energy".

Des changements importants suivront avec le début de l'ère du développement généralisé des véhicules à l'électricité et d'autres sources d'énergie qui ne sont pas liées aux hydrocarbures, les experts prédisent de tels processus au plus tôt en 2030, par conséquent, la diminution maximale de la part des hydrocarbures est prévue seulement d'ici 2070, soutient-il. - Un tel scénario est économiquement justifié en cas de baisse du coût de production d'électricité à partir de sources renouvelables - et cela devrait réellement se produire dans les prochaines décennies. Par exemple, Michael Gretzel, lauréat du Global Energy Prize 2017, est l'inventeur des cellules dites « Grätzel », une nouvelle génération de cellules solaires plusieurs fois moins chères à fabriquer que les cellules au silicium. De telles inventions permettront aux énergies renouvelables de se développer partout et, par conséquent, de réduire considérablement leur coût.

Ainsi, le scénario révisé de développement des industries des hydrocarbures doit être lu comme suit : la part des hydrocarbures dans le secteur de l'énergie va diminuer, mais la consommation va augmenter.

Nous oublions qu'aujourd'hui le pétrole est de plus en plus utilisé dans la pétrochimie, dans la production de biens de consommation, - dit le ministre russe de l'Energie Alexander Novak, - 9 produits sur 10 dans notre pays contiennent aujourd'hui des produits raffinés. Et si aujourd'hui 11 millions de barils au total vont à la pétrochimie, alors selon les prévisions les plus conservatrices, dans quinze ans, 17 millions de barils iront à la pétrochimie, et peut-être même plus, sur un mode plus accéléré.

Pensez à l'aviation, au transport maritime, à la pétrochimie, fait écho au PDG de Royal Dutch Shell Plc, Ben van Beurden. - De nombreux processus nécessitent des températures élevées et des températures extrêmement élevées pour le chauffage. Et, bien sûr, les hydrocarbures prendront leur place.

Quand le vent soufflera-t-il ?

Le consommateur a besoin d'une énergie bon marché - c'est le principal frein au développement des énergies alternatives. Pour rendre les sources d'énergie renouvelables (SER) attrayantes, un prix élevé du pétrole ou un soutien financier de l'État ou des institutions de développement sont nécessaires.

Lorsque le prix du pétrole atteint 100 dollars le baril, cela ouvre la voie au développement de nouvelles technologies, dont les énergies renouvelables, explique Patrick Pouyanne, président de Total.

Jusqu'à présent, le coût de construction de sources d'énergie renouvelables en Russie est assez élevé, et le taux d'utilisation de la capacité installée n'est pas aussi élevé que nous le souhaiterions (et pas seulement en Russie : selon l'Agence américaine de l'énergie, la capacité moyenne des centrales solaires est d'environ 26%). Cela signifie que le coût d'un kilowattheure pour le consommateur est également élevé. Encore une fois, la construction est la dernière étape, il est nécessaire de développer notre propre production de panneaux solaires et autres éléments. Mais il faut admettre que l'énergie solaire en Russie n'est plus une startup, mais une industrie bien implantée. Et son développement dépend des priorités de l'État.

Il existe un phénomène, la parité du réseau - le point où le coût du kW/heure d'électricité produit en énergie alternative est égal au coût du kW/heure d'électricité produit en énergie traditionnelle. Le débat est : quand cela arrivera-t-il ? - déclare Anatoly Chubais, président du conseil d'administration de RUSNANO Management Company LLC. - Dans un certain nombre de pays, cela s'est déjà produit, en Russie, cela se produira un peu plus tard, mais c'est inévitable, ne serait-ce que parce que la mise à niveau potentielle du vent et du soleil est nettement supérieure à la mise à niveau potentielle, même dans les technologies à cycle combiné dans la production thermique ou la production hydroélectrique. Nous arriverons certainement à un point où les énergies alternatives deviendront moins chères.

Les experts prédisent que cela se produira d'ici 2050. Selon Tchoubaïs, un système de soutien aux énergies alternatives tout à fait réalisable a maintenant été créé en Russie, et il n'y a aucun obstacle à son développement. La prochaine tâche qui devra être résolue est de trouver des moyens de stockage industriel de l'électricité. Et ce n'est pas une tâche à long terme, mais pour les dix prochaines années.

Cependant, tous les experts ne partagent pas l'optimisme quant aux perspectives des sources d'énergie renouvelables - du moins, ils sont plutôt restreints dans l'évaluation du volume de technologies renouvelables requis par le secteur énergétique mondial.

Je pense que l'humanité encouragera l'utilisation de sources d'énergie renouvelables sous une forme quelconque de subventions gouvernementales. Récemment, ce segment a montré une réduction significative des coûts et la possibilité d'une mise en œuvre plus rapide, - a déclaré le président du comité d'attribution du prix mondial de l'énergie, le lauréat du prix Nobel Rodney Allam. - Les sources d'énergie renouvelables seront représentées par des systèmes à faible intensité, nécessitant de vastes surfaces ; pour eux seront construits des « fermes solaires » dans les déserts et des parcs éoliens offshore. Ce segment du secteur de l'énergie devrait représenter un certain pourcentage du volume total du marché. Je pense que 20 pour cent est une limite raisonnable.

L'avenir appartient au nucléaire

Selon les auteurs du rapport, une diminution de la part des hydrocarbures est le seul scénario possible pour le développement réussi de la civilisation, la seule question est de savoir quand ce tournant viendra. Les experts de Global Energy pensent que cela pourrait se produire après 2050. Aujourd'hui, la part de l'énergie « verte » dans le monde n'est plus que de 30 %. Dans le même temps, les experts qualifient les centrales nucléaires d'énergie « verte », qui génèrent environ 11 % de l'électricité mondiale. Après tout, les centrales nucléaires se caractérisent par de faibles émissions de carbone.

Nous sommes au seuil du quatrième ordre industriel, au seuil d'une autre révolution. C'est le temps des connexions horizontales, de l'informatique numérique, de l'intelligence artificielle, le temps de la vente et de l'achat des cycles de vie, et non d'un objet spécifique. L'énergie nucléaire, comme personne d'autre, correspond au rôle de modérateur de ce processus, - dit le directeur général de Rosatom Alexeï Likhachev.

L'un des principaux problèmes de l'énergie nucléaire n'est pas technologique, mais psychologique : Tchernobyl, Fukushima, les essais d'armes nucléaires - en général, il y a lieu d'inquiéter et de se méfier.

L'acceptation sociale est une condition importante du développement de l'électronucléaire. Pour que l'énergie nucléaire émerge dans un pays, la société doit l'accepter », explique Yukiya Amano, directeur général de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA).

Quels que soient les scénarios de développement du secteur énergétique construits, une chose y est invariable : la consommation d'électricité dans le monde va croître. La population de la Terre augmente, les exigences de l'humanité augmentent : au cours des cent dernières années, nous avons consommé plus d'énergie que dans toute l'histoire précédente depuis la création du monde. De plus, plus d'un milliard de personnes sur la planète n'ont toujours pas accès à l'électricité !

Les scientifiques prédisent que d'ici 2050 2,5 milliards de personnes supplémentaires vivront sur Terre ; la décentralisation de l'énergie et la construction de petites capacités donneront accès à cette ressource à un nombre beaucoup plus important de personnes et amélioreront leur qualité de vie. Cela signifie que la demande d'électricité augmentera à nouveau. Et c'est là que l'énergie nucléaire vient à la rescousse : hautement productive, avec de faibles émissions de polluants et des réserves de combustible illimitées. Dans ce cas, il ne s'agit pas seulement d'uranium fossile, mais aussi de combustible nucléaire usé entreposé : les assemblages combustibles n'ont épuisé leur ressource qu'à plus de 4 %, et c'est une ressource énorme pour un usage secondaire. Sans parler du fait que le retraitement du combustible issu du combustible nucléaire usé permet de résoudre le problème du stockage irréversible du plutonium de qualité militaire et de fermer le cycle de production, épuisant ainsi toute la ressource de combustible nucléaire.

La voie spéciale de la Sibérie

Selon un accord entre les États-Unis et la Russie, chacun des pays doit disposer de 34 tonnes de plutonium de qualité militaire, et le début de ces travaux était prévu pour 2018. Mais jusqu'à présent, seule la Russie dispose de la technologie pour produire ce qu'on appelle le combustible MOX : la première usine au monde pour sa production est située à Zheleznogorsk (anciennement Krasnoyarsk-26), dans les installations du Mining and Chemical Combine, qui fait partie du Rosatom structure.

Il est important de normaliser les exigences de sécurité industrielle dans différentes juridictions et pays pour créer une énergie nucléaire sûre, - déclare Pekka Lundmark, président de Fortum Corporation. - Je pense que l'énergie nucléaire jouera un rôle clé, non pas en tant que technologie unique, mais en combinaison avec l'énergie solaire, l'hydroélectricité et les biocarburants respectueux de l'environnement. Cependant, pour que l'énergie nucléaire reste compétitive et continue à jouer un rôle important à l'avenir, elle a également besoin d'être modernisée.

Dans le même temps, la Sibérie pourrait bien devenir le « pionnier » de l'industrie nucléaire. Les experts sont enclins à penser que ce secteur énergétique particulier sera le premier de la région.

La région sibérienne dispose de toutes les possibilités pour le développement de l'énergie nucléaire, assurant le cycle nucléaire complet depuis l'extraction et le traitement des matières premières uranifères et la fabrication d'assemblages combustibles jusqu'au stockage du combustible nucléaire irradié, ce qui permet d'assurer et d'optimiser le fonctionnement de centrales nucléaires modernes, dit Igor Lobovsky. - À long terme, les problèmes énergétiques de la région sibérienne peuvent être résolus au détriment des sources d'énergie nucléaire, notamment par la construction de centrales nucléaires modernes avec des réacteurs VVER-1300. Oui, conformément à l'accord entre la Russie et les États-Unis sur l'arrêt de la production de plutonium de qualité militaire, tous les réacteurs nucléaires de la centrale nucléaire de Sibérie ont été fermés en 2008, mais Seversk a conservé une infrastructure et des ressources humaines développées, et ce accélérera et réduira considérablement le coût de construction d'une nouvelle centrale nucléaire, qui est actuellement reporté à 2020.

Cependant, efficacité, CIUM, coût de revient, disponibilité, fabricabilité sont loin de toutes les exigences qui s'imposent au secteur énergétique du futur. Et c'est aussi un défi.

Nous aimerions que l'énergie du futur soit imperceptible - dans le sens où nous ne devrions pas voir ses conséquences négatives, elle devrait être sûre », a déclaré Alexander Shokhin, président de l'Union russe des industriels et des entrepreneurs, président du conseil de surveillance de l'Association mondiale de l'énergie. - L'impact négatif sur l'environnement, y compris dans le même nucléaire et même hydroélectrique et thermique, doit être minime, et la sécurité - maximale. Je pense que le critère principal n'est pas, par exemple, la part des énergies renouvelables, mais que tous les types d'énergie doivent être sûrs et efficaces.

C'est difficile d'argumenter.

L'Annual World Energy Outlook fournit une analyse mise à jour montrant quelles données, tendances technologiques et efforts politiques auront un impact sur le secteur de l'énergie d'ici 2040.

L'Agence internationale de l'énergie a publié son rapport annuel World Energy Outlook (WEO-2018). Une attention particulière est portée cette année sur le développement de l'industrie de l'énergie électrique.

Perspectives énergétiques mondiales

  • Nouveaux scénarios politiques

Selon les analystes de l'AIE, les principaux objectifs auxquels l'humanité est confrontée sont un travail cohérent visant à corriger la situation environnementale non durable de la planète : prévenir les conséquences du changement climatique et améliorer la qualité de l'air. La nouvelle enquête met en évidence le rôle des facteurs géopolitiques qui ont un impact complexe sur les marchés de l'énergie et la sécurité d'approvisionnement. L'agence note également la nécessité d'attirer des investissements dans le développement de nouvelles technologies énergétiques.

"Le monde construit progressivement un autre type de système énergétique, mais des fissures sont apparues dans les piliers porteurs", a déclaré l'AIE dans une nouvelle enquête. Les coûts de production de l'énergie solaire et éolienne continuent de baisser, tandis que les prix du pétrole ont grimpé au-dessus de 80 dollars le baril cette année et qu'un certain nombre de pays sont confrontés à des décisions difficiles pour réformer leurs subventions pétrolières et gazières.

Alors que l'économie du Venezuela est entrée dans une vrille fatale, la production et l'approvisionnement fiable en hydrocarbures sont à haut risque. La tendance à l'émergence d'un marché mondial du gaz interconnecté en raison de la croissance des échanges de gaz naturel liquéfié (GNL) intensifie la concurrence entre les fournisseurs, changeant l'idée sur la façon de gérer les éventuelles pénuries d'approvisionnement dans les pays consommateurs.

Dans un monde où une personne sur huit n'a pas accès à l'électricité, de nouvelles menaces sont apparues pour les systèmes énergétiques existants : les générateurs doivent être flexibles, s'adapter aux pics de consommation et se protéger contre les cybermenaces. La disponibilité, la fiabilité et la stabilité des systèmes énergétiques sont étroitement liées et nécessitent une approche intégrée de la politique énergétique.

L'énergie éolienne et solaire est la principale source d'électricité abordable avec de faibles émissions, mais le développement des sources d'énergie renouvelables impose des exigences supplémentaires sur la fiabilité des systèmes énergétiques. Les émissions de dioxyde de carbone (CO2) liées à l'énergie ont augmenté de 1,6 % en 2017, selon l'agence. Cette tendance se poursuit en 2018. La pollution atmosphérique liée à l'énergie continue de causer des millions de décès prématurés chaque année.

Nouveaux scénarios politiques

Dans la nouvelle enquête sur l'énergie mondiale, l'AIE ne vise pas à prédire l'avenir, mais essaie de comprendre les voies possibles de l'évolution de la situation et d'identifier les interrelations dans les systèmes énergétiques complexes. Le scénario des politiques actuelles suppose que les choses continueront d'évoluer comme elles le font maintenant, et conclut que les tensions augmenteront dans tous les aspects de la sécurité énergétique. Le scénario des nouvelles politiques clarifie l'écart entre les politiques actuelles et la réalisation du scénario de développement durable, ainsi que la nécessité d'une transition énergétique propre.

Selon les conclusions de l'agence, le facteur déterminant dans le développement de l'énergie mondiale sera les actions entreprises par les gouvernements des pays - les plus gros consommateurs de ressources énergétiques. Les choix des États détermineront le développement du système énergétique de demain. « Notre analyse montre que plus de 70 % des investissements énergétiques mondiaux sont entre les mains de l'État. Les décisions gouvernementales déterminent le sort du secteur énergétique mondial.


Développer les bonnes politiques et les bonnes incitations sera essentiel pour atteindre nos objectifs communs de sécurisation des approvisionnements énergétiques, de réduction des émissions de carbone, d'amélioration de la qualité de l'air dans les centres urbains et d'ouverture de l'accès à l'énergie en Afrique et dans d'autres régions en difficulté », a déclaré le chef de l'agence internationale Fatih Birol, présentant une enquête.

Ainsi, le scénario de la nouvelle politique suppose une augmentation des revenus d'ici 2040 d'environ 1,7 milliard de personnes, dont la plupart reconstitueront la population urbaine des pays en développement, ce qui entraînera une augmentation de la consommation d'énergie de plus d'un quart de la consommation actuelle. niveau. Si, dans les années 2000, l'Europe et l'Amérique du Nord représentaient plus de 40% de la demande mondiale de ressources énergétiques, tandis que les pays en développement d'Asie en représentaient environ 20%, d'ici 2040, cette situation changera complètement.

La croissance de la consommation d'énergie sera assurée par les pays à économie en développement, l'Inde en tête. Le développement des systèmes énergétiques dans les pays asiatiques dépendra de l'approvisionnement de tous les types de ressources énergétiques existantes, ainsi que des technologies. L'Asie comptera pour plus de la moitié de l'augmentation de la demande de gaz naturel, plus de 80 % pour le pétrole, 100 % pour le charbon et l'énergie nucléaire et 60 % pour l'augmentation de l'énergie éolienne et solaire.

La révolution du schiste continuera de mettre la pression sur la situation déjà établie avec l'approvisionnement en pétrole et en gaz. Les États-Unis, en tant que premier producteur mondial, vont évincer des marchés les exportateurs traditionnels d'hydrocarbures qui dépendent encore fortement des revenus pétroliers et gaziers étrangers pour soutenir le développement de l'économie nationale. Selon le nouveau scénario politique de l'AIE, les États-Unis représenteront plus de la moitié de l'augmentation mondiale de la production pétrolière et gazière jusqu'en 2025 (environ 75 % pour le pétrole et 40 % pour le gaz).

D'ici le milieu des années 2020, environ un baril de pétrole sur cinq et un mètre cube de gaz sur quatre dans le monde seront extraits aux États-Unis. Selon les prévisions de l'agence, la production de pétrole aux États-Unis augmentera de fin 2018 à 2025 de 10 millions de barils équivalent pétrole supplémentaires. e. par jour, dépassant le niveau de 20 mille barils équivalent pétrole. e. par jour.

La part totale des hydrocarbures dans la consommation d'énergie primaire est restée inchangée au cours des 25 dernières années. Cependant, jusqu'en 2040, il diminuera progressivement, mais il conservera sa position dominante dans le bilan carburant et énergie durant cette période. Selon les prévisions de l'agence, la consommation de pétrole par le transport routier culminera au milieu des années 2020. Parmi les tendances mises en évidence par l'AIE, on peut noter une augmentation de l'efficacité d'utilisation du carburant dans les véhicules équipés d'un moteur à combustion interne, ce qui permettra d'économiser environ 9 millions de barils équivalent pétrole. e. par jour pendant les 22 prochaines années.

De plus, d'ici 2040, 300 millions de véhicules électriques seront en circulation, ce qui réduira la consommation d'« or noir » de 3 millions de barils équivalent pétrole supplémentaires. e. par jour. Cependant, la demande de pétrole issue de la pétrochimie, ainsi que du transport maritime, maritime et aérien continuera de stimuler la croissance de la consommation de pétrole. L'effet du recyclage du plastique va doubler, mais cela contribuera à réduire la demande mondiale de pétrole de seulement 1,5 million de barils d'équivalent pétrole. e. par jour. En conséquence, l'AIE prévoit une nouvelle croissance de la demande de pétrole de plus de 5 millions de barils d'équivalent pétrole. e. par jour, jusqu'à 106 millions de barils équivalent pétrole e. par jour d'ici 2040

La consommation de gaz naturel dépassera le charbon en volume d'ici 2030, ce qui placera le gaz à la deuxième place après le pétrole dans le bilan énergétique et énergétique mondial. La Russie restera le plus grand exportateur de gaz au monde, ouvrant de nouvelles routes pour l'approvisionnement en gaz russe vers les marchés asiatiques. Alors que l'Europe conservera sa position de premier importateur de gaz naturel.

Selon l'Agence internationale de l'énergie, la demande de gaz dans les pays européens a culminé en 2010 à 545 milliards de mètres cubes. m, une période de quatre ans de baisse de la consommation est déjà passée. Cependant, depuis 2014, les bas prix du gaz et une augmentation de la demande de l'industrie électrique ont provoqué une augmentation de la consommation de gaz en Europe de 4 à 7 % par an.

A long terme, la priorité donnée au développement des énergies renouvelables dans l'UE pourrait provoquer un ralentissement de cette croissance et une baisse progressive de la demande de gaz d'ici 2040. Cependant, en raison d'une baisse de la production de gaz naturel en Europe, la dépendance vis-à-vis de les importations de gaz augmenteront dans un avenir proche. Selon les conclusions de l'AIE, même en cas de réduction notable de la consommation de gaz dans l'UE, d'ici la fin de la période de prévision, la Russie fournira environ 37% du gaz importé vers l'UE, soit 140 milliards de mètres cubes. m sur 385 milliards de mètres cubes. m en 2040

Ainsi, au cours des 22 prochaines années, la Fédération de Russie, après avoir passé une période de croissance record des approvisionnements en direction européenne, pourrait faire face à un effondrement des exportations de gaz vers l'Europe d'environ 60 milliards de mètres cubes. m par rapport au niveau actuel. La part croissante de l'éolien et du solaire dans les systèmes énergétiques des pays européens réduira la demande de gaz, et la modernisation des bâtiments existants contribuera à réduire sa consommation en systèmes de chauffage.

L'électricité, star du salon de l'énergie moderne

Selon l'AIE, l'électricité produite à partir de sources d'énergie renouvelables fournit un quart des besoins de l'humanité. Le prix des panneaux solaires a tellement baissé que l'agence prévoit un possible ralentissement du développement de ce segment en raison de la baisse des investissements. Un siècle après sa création, l'industrie électrique traverse une période de changements importants. La part de l'électricité dans la consommation finale des ressources énergétiques a approché les 20 % et, selon les prévisions de l'agence, elle continuera de croître jusqu'à 40 % d'ici 2040. La demande d'électricité au cours de la période de prévision augmentera de 60 %, les pays en développement augmenteront représentent 90 % de cette augmentation.

Au WEO-2018, l'agence a présenté une nouvelle méthodologie pour évaluer la compétitivité de diverses options de production en fonction de l'évolution des coûts technologiques, ainsi que du retour des systèmes électriques à différents moments. L'électrification à grande échelle devient le choix des pays privilégiant l'industrie légère, les technologies numériques et le développement du segment des services. « Dans les pays à économie développée, l'augmentation de la demande d'électricité montre des tarifs bas.

Cependant, les investissements dans le secteur de l'électricité restent énormes au milieu des mises à niveau des infrastructures et des changements en cours au sein des complexes de production. L'électricité est la vedette du spectacle, mais à quel point brillera-t-elle à l'avenir ? Dans les pays en développement, où l'AIE prévoit un doublement de la demande d'électricité, les principaux défis sont la disponibilité de l'électricité, ainsi que la réduction des émissions nocives de sa production.

Lorsque l'État détermine les tendances du développement de l'industrie de l'énergie électrique, des distorsions sont possibles, qui retomberont à l'avenir sur les épaules des consommateurs avec une charge insupportable. L'Agence internationale de l'énergie estime que dans les régions hautement réglementées de la Chine, de l'Inde, de l'Asie du Sud-Est et du Moyen-Orient, environ 350 GW de capacité excédentaire ont déjà été créés, entraînant des coûts supplémentaires pour les consommateurs. L'agence dans sa nouvelle étude sur l'énergie mondiale note le rôle clé de l'État dans la transformation du système énergétique, mais le coût des erreurs commises par les gouvernements en cours de route peut être trop élevé pour les citoyens de ces pays. publié par

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Aujourd'hui, le monde entier s'alimente en électricité grâce à la combustion de charbon et de gaz (combustibles fossiles), l'exploitation des flux d'eau et le contrôle des réactions nucléaires. Ces approches sont assez efficaces, mais à l'avenir, nous devrons les abandonner pour nous tourner vers une direction telle que l'énergie alternative.

Une grande partie de ce besoin est due au fait que les combustibles fossiles sont limités. De plus, les méthodes traditionnelles de production d'électricité sont l'un des facteurs de pollution de l'environnement. Alors le monde a besoin d'une alternative "saine".

Nous proposons notre version du TOP des méthodes non conventionnelles de production d'énergie, qui pourraient à l'avenir remplacer les centrales électriques habituelles.

7ème place. Énergie distribuée

Avant d'envisager des sources d'énergie alternatives, examinons un concept intéressant qui, à l'avenir, est capable de changer la structure du système énergétique.

Aujourd'hui, l'électricité est produite dans de grandes stations, acheminée vers les réseaux de distribution et fournie à nos foyers. L'approche distribuée implique une abandon de la production électrique centralisée... Ceci peut être réalisé par la construction de petites sources d'énergie à proximité immédiate d'un consommateur ou d'un groupe de consommateurs.

Les éléments suivants peuvent être utilisés comme sources d'énergie :

  • centrales électriques à microturbines;
  • centrales électriques à turbine à gaz;
  • chaudières à vapeur;
  • panneaux solaires;
  • éoliennes;
  • pompes à chaleur, etc...

Ces mini-centrales pour la maison seront connectées au réseau général. L'énergie excédentaire y circulera et, si nécessaire, le réseau électrique peut compenser le manque d'électricité, par exemple lorsque les panneaux solaires fonctionnent moins bien en raison d'un temps nuageux.

Cependant, la mise en œuvre de ce concept aujourd'hui et dans un avenir proche est peu probable, si l'on parle d'échelle mondiale. Ceci est principalement dû au coût élevé de la transition d'une énergie centralisée à une énergie distribuée.

6ème place. Énergie d'orage

Pourquoi produire de l'électricité quand vous pouvez simplement la « capter » à partir de rien ? En moyenne, un coup de foudre représente 5 milliards de joules d'énergie, ce qui équivaut à brûler 145 litres d'essence. Théoriquement, les centrales orageuses réduiront considérablement le coût de l'électricité.

Tout ressemblera à ceci : les stations sont situées dans des régions où l'activité orageuse est accrue, « collectent » les décharges et accumulent de l'énergie. Après cela, l'énergie est fournie au réseau. Il est possible d'attraper la foudre à l'aide de paratonnerres géants, mais le problème principal demeure : accumuler autant d'énergie de foudre que possible en une fraction de seconde. Au stade actuel, on ne peut pas se passer des supercondensateurs et des convertisseurs de tension, mais à l'avenir une approche plus délicate peut apparaître.

Si l'on parle d'électricité « de nulle part », on ne peut même pas rappeler les adeptes de la formation d'énergie libre. Par exemple, Nikola Tesla à un moment en apparence a démontré un dispositif pour générer du courant électrique à partir de l'éther pour faire fonctionner une voiture.

5ème place. Combustion de carburants renouvelables

Au lieu du charbon, les centrales électriques peuvent brûler le soi-disant " biocarburant ". Il s'agit de matières premières végétales et animales transformées, de déchets d'organismes et de certains déchets industriels d'origine organique. Les exemples incluent le bois de chauffage commun, les copeaux de bois et le biodiesel, que l'on trouve dans les stations-service.

Dans le secteur de l'énergie, les copeaux de bois sont les plus couramment utilisés. Il est récolté dans les industries de l'exploitation forestière ou du travail du bois. Après broyage, il est pressé en granulés de combustible et sous cette forme est envoyé à la TPP.

D'ici 2019, la Belgique devrait avoir achevé la construction de la plus grande centrale électrique qui fonctionnera aux biocarburants. Selon les prévisions, il devra produire 215 MW d'électricité. C'est suffisant pour 450 000 foyers.

Fait intéressant! De nombreux pays pratiquent la culture de ce qu'on appelle la "forêt énergétique" - les arbres et arbustes les mieux adaptés aux besoins énergétiques.

Il est encore peu probable que les énergies alternatives se développent en direction des biocarburants, car il existe des solutions plus prometteuses.

4ème place. Centrales marémotrices et houlomotrices

Les centrales hydroélectriques traditionnelles fonctionnent selon le principe suivant :

  1. La pression d'eau est fournie aux turbines.
  2. Les turbines se mettent à tourner.
  3. La rotation est transmise à des générateurs qui produisent de l'électricité.

La construction d'une centrale hydroélectrique est plus chère qu'une centrale thermique et n'est possible que dans des endroits disposant de grandes réserves d'énergie hydraulique. Mais le plus gros problème est la dégradation des écosystèmes due à la nécessité de construire des barrages.

Les centrales marémotrices fonctionnent selon un principe similaire, mais utiliser la puissance du flux et du reflux pour générer de l'énergie.

Les types d'énergie alternative « de l'eau » comprennent un domaine aussi intéressant que l'énergie des vagues. Son essence se résume à la production d'électricité en utilisant l'énergie des vagues de l'océan, qui est beaucoup plus élevée que le raz de marée. La centrale houlomotrice la plus puissante aujourd'hui est Pelamis P-750 , qui génère 2,25 MW d'électricité.

Se balançant sur les vagues, ces énormes convecteurs ("serpents") se plient, à la suite desquels des pistons hydrauliques se déplacent à l'intérieur. Ils pompent l'huile à travers des moteurs hydrauliques, qui à leur tour font tourner des générateurs électriques. L'électricité qui en résulte est livrée au rivage via un câble qui longe le fond. A l'avenir, le nombre de convecteurs sera multiplié et la station pourra générer jusqu'à 21 MW.

3ème place. Stations géothermiques

Les énergies alternatives sont bien développées dans le sens géothermique. Les centrales géothermiques produisent de l'électricité en convertissant réellement l'énergie de la terre, ou plutôt l'énergie thermique des sources souterraines.

Il existe plusieurs types de centrales de ce type, mais dans tous les cas, elles reposent sur le même principe de travail: la vapeur d'une source souterraine monte dans le puits et fait tourner une turbine reliée à un générateur électrique. Aujourd'hui, la pratique est répandue lorsque l'eau est pompée dans un réservoir souterrain à une grande profondeur, où elle s'évapore sous l'influence de températures élevées et pénètre dans les turbines sous forme de vapeur sous pression.

Les zones avec un grand nombre de geysers et de sources thermales ouvertes, qui sont chauffées par l'activité volcanique, sont les mieux adaptées à des fins d'énergie géothermique.

Donc, en Californie il y a tout un complexe géothermique appelé " Geyser ". Il regroupe 22 centrales générant 955 MW. La source d'énergie dans ce cas est une chambre magmatique de 13 km de diamètre à une profondeur de 6,4 km.

2ème place. Les centrales éoliennes

L'énergie éolienne est l'une des sources les plus populaires et les plus prometteuses pour produire de l'électricité.

Le principe de fonctionnement d'une éolienne est simple :

  • sous l'influence de la force du vent, les pales tournent ;
  • la rotation est transmise au générateur ;
  • le générateur génère du courant alternatif ;
  • l'énergie résultante est généralement stockée dans des batteries.

La puissance d'une éolienne dépend de l'envergure des pales et de sa hauteur. Par conséquent, ils sont installés dans des zones ouvertes, des champs, des collines et dans la zone côtière. Les installations avec 3 lames et un axe de rotation vertical fonctionnent le plus efficacement.

Fait intéressant! En fait, l'énergie éolienne est une forme d'énergie solaire. Cela s'explique par le fait que les vents se produisent en raison du réchauffement inégal de l'atmosphère et de la surface de la terre par les rayons du soleil.

Vous n'avez pas besoin de connaissances approfondies en ingénierie pour fabriquer une éolienne. Ainsi, de nombreux artisans ont pu se permettre de se déconnecter du réseau électrique général et de passer aux énergies alternatives.


Vestas V-164 est l'éolienne la plus puissante à ce jour. Il génère 8 MW.

Pour la production d'électricité à l'échelle industrielle, des parcs éoliens sont utilisés, constitués de nombreuses éoliennes. La plus grande est la centrale électrique " Alto "Situé en Californie. Sa capacité est de 1550 MW.

1ère place. Centrales solaires (SES)

L'énergie solaire a les plus grandes perspectives. La technologie de conversion du rayonnement solaire à l'aide de cellules solaires se développe d'année en année, devenant de plus en plus efficace.

Ce n'est un secret pour personne que les ressources utilisées par l'humanité aujourd'hui sont limitées, de plus, leur extraction et leur utilisation ultérieures peuvent conduire non seulement à une énergie, mais aussi à une catastrophe environnementale. Les ressources traditionnellement utilisées par l'humanité - charbon, gaz et pétrole - s'épuiseront après plusieurs décennies, et des mesures doivent être prises dès maintenant, à notre époque. Bien sûr, on peut espérer que nous retrouverons de riches gisements, comme c'était le cas dans la première moitié du siècle dernier, mais les scientifiques sont sûrs que des gisements aussi importants n'existent plus. Mais dans tous les cas, même la découverte de nouveaux gisements ne fera que reporter l'inévitable, il faut trouver des moyens de produire des énergies alternatives, et passer aux ressources renouvelables comme le vent, le soleil, la géothermie, l'énergie des cours d'eau et autres, et Parallèlement, il est nécessaire de continuer à développer des technologies économes en énergie.

Dans cet article, nous examinerons plusieurs des idées les plus prometteuses, de l'avis des scientifiques modernes, sur lesquelles l'énergie du futur sera construite.

Stations solaires

Les gens se sont longtemps demandé s'il était possible de chauffer de l'eau sous les rayons du soleil, de sécher les vêtements et la poterie avant de l'envoyer au four, mais ces méthodes ne peuvent pas être qualifiées d'efficaces. Les premiers moyens techniques de conversion de l'énergie solaire sont apparus au XVIIIe siècle. Le scientifique français J. Buffon a montré une expérience dans laquelle il a pu enflammer un arbre sec à une distance d'environ 70 mètres à l'aide d'un grand miroir concave par temps clair. Son compatriote, le célèbre scientifique A. Lavoisier, a utilisé des lentilles pour concentrer l'énergie du soleil, et en Angleterre ils ont créé du verre biconvexe, qui, focalisant les rayons du soleil, faisait fondre la fonte en quelques minutes.

Les naturalistes ont mené de nombreuses expériences qui ont prouvé que les soleils sur terre sont possibles. Cependant, une batterie solaire qui convertirait l'énergie solaire en énergie mécanique est apparue relativement récemment, en 1953. Il a été créé par des scientifiques de l'Agence nationale aérospatiale des États-Unis. Déjà en 1959, une batterie solaire a été utilisée pour la première fois pour équiper un satellite spatial.

Peut-être même alors, réalisant que de telles batteries sont beaucoup plus efficaces dans l'espace, les scientifiques ont eu l'idée de créer des stations solaires spatiales, car en une heure le soleil peut générer autant d'énergie que toute l'humanité n'en consomme en un an, alors pourquoi ne pas l'utiliser ? À quoi ressemblera l'industrie de l'énergie solaire à l'avenir?

D'une part, il semble que l'utilisation de l'énergie solaire soit idéale. Cependant, le coût d'une énorme station solaire spatiale est très élevé, et de plus, son exploitation sera coûteuse. Au fil du temps, lorsque de nouvelles technologies pour la livraison de marchandises dans l'espace, ainsi que de nouveaux matériaux, seront introduits, la mise en œuvre d'un tel projet deviendra possible, mais pour l'instant, nous ne pouvons utiliser que des batteries relativement petites à la surface de la planète. Beaucoup diront que ce n'est pas mal non plus. Oui, c'est possible dans une maison privée, mais pour fournir de l'électricité aux grandes villes, respectivement, vous avez besoin de beaucoup de panneaux solaires ou d'une technologie qui les rendra plus efficaces.

L'aspect économique de la question est également présent ici : tout budget souffrira grandement s'il se voit confier la tâche de transférer une ville entière (ou un pays entier) aux panneaux solaires. Il semblerait qu'il soit possible d'obliger les habitants des villes à payer certaines sommes pour le rééquipement, mais dans ce cas ils seront mécontents, car si les gens étaient prêts à faire de telles dépenses, ils l'auraient fait eux-mêmes il y a longtemps : tout le monde a la possibilité d'acheter une batterie solaire.

Il existe un autre paradoxe avec l'énergie solaire : les coûts de production. Convertir directement l'énergie du soleil en électricité n'est pas la chose la plus efficace. Jusqu'à présent, on n'avait pas trouvé de meilleur moyen que d'utiliser les rayons du soleil pour chauffer de l'eau qui, se transformant en vapeur, fait à son tour tourner la dynamo. Dans ce cas, la perte d'énergie est minime. L'humanité veut utiliser des panneaux solaires et des stations solaires « verts » pour conserver les ressources sur terre, mais un tel projet nécessitera une énorme quantité des mêmes ressources et de l'énergie « non verte ». Par exemple, en France, une centrale solaire a été récemment construite d'une superficie d'environ deux kilomètres carrés. Le coût de construction s'élève à environ 110 millions d'euros, hors frais d'exploitation. Avec tout cela, il convient de garder à l'esprit que la durée de vie de tels mécanismes est d'environ 25 ans.

Vent

L'énergie éolienne est également utilisée par l'homme depuis l'Antiquité, l'exemple le plus simple étant la voile et les moulins à vent. Les moulins à vent sont encore utilisés aujourd'hui et ils sont particulièrement efficaces dans les zones à vents constants, comme sur la côte. Les scientifiques avancent constamment des idées sur la façon de moderniser les dispositifs existants de conversion de l'énergie éolienne, l'un d'eux étant les éoliennes sous forme de turbines planantes. En raison de la rotation constante, ils pourraient « pendre » dans les airs à une distance de plusieurs centaines de mètres du sol, où le vent est fort et constant. Cela aiderait à l'électrification des zones rurales où les éoliennes standard ne peuvent pas être utilisées. De plus, de telles éoliennes pourraient être équipées de modules Internet, à l'aide desquels les gens auraient accès au World Wide Web.

Marées et vagues

L'essor de l'énergie solaire et éolienne passe progressivement, et d'autres énergies naturelles ont suscité l'intérêt des chercheurs. L'utilisation du flux et reflux est considérée comme plus prometteuse. Déjà maintenant, une centaine d'entreprises à travers le monde s'attaquent à ce problème, il existe également plusieurs projets qui ont prouvé l'efficacité de ce mode de production d'électricité. L'avantage par rapport à l'énergie solaire est que les pertes lors de la conversion d'une énergie en une autre sont minimes : un raz de marée fait tourner une énorme turbine, qui génère de l'électricité.

Le projet Oyster est l'idée d'installer une vanne pivotante au fond de l'océan qui amènera l'eau jusqu'au rivage, faisant ainsi tourner une simple turbine hydroélectrique. Une seule de ces installations pourrait fournir de l'électricité à un petit quartier.

Déjà en Australie, les raz de marée sont utilisés avec succès : dans la ville de Perth, des usines de dessalement ont été installées et fonctionnent avec ce type d'énergie. Leur travail permet de fournir de l'eau douce à environ un demi-million de personnes. L'énergie naturelle et l'industrie peuvent également être combinées dans cette branche de production d'énergie.

L'utilisation est quelque peu différente des technologies que l'on a l'habitude de voir dans les centrales hydroélectriques fluviales. Souvent, les centrales hydroélectriques nuisent à l'environnement : les territoires adjacents sont inondés, l'écosystème est détruit, mais les centrales fonctionnant au raz de marée sont beaucoup plus sûres à cet égard.

L'énergie humaine

L'un des projets les plus fantastiques de notre liste est l'utilisation de l'énergie des personnes vivantes. Cela semble accablant et même quelque peu terrifiant, mais pas si effrayant que ça. Les scientifiques chérissent l'idée d'utiliser l'énergie mécanique du mouvement. Ces projets portent sur la microélectronique et les nanotechnologies à faible consommation d'énergie. Bien que cela ressemble à une utopie, il n'y a pas de réels développements, mais l'idée est très intéressante et ne quitte pas l'esprit des scientifiques. D'accord, les appareils qui, comme une montre à remontage automatique, seront chargés du fait qu'un doigt est passé sur le capteur, ou du fait qu'une tablette ou un téléphone pende simplement dans un sac en marchant, seront très pratiques. Sans parler des vêtements qui, remplis de divers micro-dispositifs, pouvaient convertir l'énergie du mouvement d'une personne en électricité.

A Berkeley, dans le laboratoire de Lawrence, par exemple, des scientifiques ont tenté de mettre en œuvre l'idée d'utiliser des virus pour pressuriser l'électricité. De petits mécanismes actionnés par le mouvement sont également disponibles, mais jusqu'à présent, cette technologie n'a pas été mise en service. Oui, la crise énergétique mondiale ne peut pas être traitée de cette manière : combien de personnes devront « pédaler » pour faire fonctionner toute la centrale ? Mais comme l'une des mesures appliquées dans le complexe, la théorie est tout à fait viable.

De telles technologies seront particulièrement efficaces dans les endroits difficiles d'accès, dans les stations polaires, dans les montagnes et la taïga, chez les voyageurs et les touristes qui n'ont pas toujours la possibilité de recharger leurs gadgets, mais il est important de rester en contact, surtout si un groupe est dans une situation critique. Combien de choses pourraient être évitées si les gens disposaient toujours d'un appareil de communication fiable qui ne dépend pas de la "prise".

Piles à combustible à hydrogène

Peut-être que chaque propriétaire de voiture, en regardant l'indicateur de la quantité d'essence approchant de zéro, avait l'idée de ce que ce serait si la voiture fonctionnait à l'eau. Mais maintenant, ses atomes ont attiré l'attention des scientifiques en tant que véritables objets d'énergie. Le fait est que les particules d'hydrogène - le gaz le plus répandu dans l'univers - contiennent une énorme quantité d'énergie. De plus, le moteur brûle ce gaz avec pratiquement aucun sous-produit, c'est-à-dire que nous obtenons un carburant très respectueux de l'environnement.

L'hydrogène est alimenté par certains modules et navettes de l'ISS, mais sur Terre, il existe principalement sous forme de composés tels que l'eau. Dans les années quatre-vingt en Russie, il y avait eu des développements d'avions utilisant de l'hydrogène comme carburant, ces technologies ont même été appliquées dans la pratique et des modèles expérimentaux ont prouvé leur efficacité. Lorsque l'hydrogène est séparé, il est transféré dans une pile à combustible spéciale, après quoi de l'électricité peut être générée directement. Ce n'est pas l'énergie du futur, c'est déjà une réalité. Des voitures similaires sont déjà produites en assez grandes quantités. Afin de souligner la polyvalence de la source d'énergie et de la voiture en général, Honda a mené une expérience dans laquelle la voiture était connectée au réseau électrique domestique, mais pas pour se recharger. Une voiture peut fournir de l'énergie à une maison privée pendant plusieurs jours, ou parcourir près de cinq cents kilomètres sans faire le plein.

Le seul inconvénient d'une telle source d'énergie à l'heure actuelle est le coût relativement élevé de ces voitures respectueuses de l'environnement et, bien sûr, un assez petit nombre de stations de ravitaillement en hydrogène, mais leur construction est déjà prévue dans de nombreux pays. Par exemple, l'Allemagne a déjà un plan pour installer une centaine de stations-service d'ici 2017.

Chaleur de la terre

La conversion de l'énergie thermique en électricité est l'essence même de la géothermie. Dans certains pays où il est difficile d'utiliser d'autres industries, il est utilisé assez largement. Par exemple, aux Philippines, 27 % de toute l'électricité provient de centrales géothermiques, tandis qu'en Islande, ce chiffre est d'environ 30 %. L'essence de cette méthode de production d'énergie est assez simple, le mécanisme est similaire à une simple machine à vapeur. Devant le supposé « lac » de magma, il est nécessaire de forer un puits par lequel l'eau est fournie. Au contact du magma chaud, l'eau se transforme instantanément en vapeur. Il s'élève là où il fait tourner une turbine mécanique, générant ainsi de l'électricité.

L'avenir de la géothermie est de trouver un grand "stockage" pour le magma. Par exemple, dans l'Islande susmentionnée, cela a réussi : le magma chauffé au rouge a transformé en une fraction de seconde toute l'eau injectée en vapeur à une température d'environ 450 degrés Celsius, ce qui est un record absolu. Une telle vapeur à haute pression est capable d'augmenter plusieurs fois l'efficacité d'une station géothermique, cela peut devenir une impulsion pour le développement de l'énergie géothermique dans le monde entier, en particulier dans les zones saturées de volcans et de sources thermales.

Utilisation des déchets nucléaires

L'énergie nucléaire, à un moment donné, a fait sensation. C'était jusqu'à ce que les gens réalisent tout le danger de cette industrie énergétique. Des accidents sont possibles, personne n'est à l'abri de tels cas, mais ils sont très rares, mais les déchets radioactifs apparaissent de manière stable et jusqu'à récemment, les scientifiques ne pouvaient pas résoudre ce problème. Le fait est que les barres d'uranium - le "combustible" traditionnel des centrales nucléaires, ne peuvent être utilisées qu'à 5%. Après avoir travaillé cette petite partie, la tige entière est envoyée à la "décharge".

Auparavant, une technologie était utilisée dans laquelle les tiges étaient immergées dans l'eau, ce qui ralentissait les neutrons et maintenait une réaction constante. Maintenant, au lieu de l'eau, ils ont commencé à utiliser du sodium liquide. Ce remplacement permet non seulement d'utiliser la totalité du volume d'uranium, mais aussi de traiter des dizaines de milliers de tonnes de déchets radioactifs.

Il est important de débarrasser la planète des déchets nucléaires, mais la technologie elle-même a un "mais". L'uranium est une ressource et ses réserves sur Terre sont limitées. Si la planète entière est transférée exclusivement à l'énergie issue des centrales nucléaires (par exemple, aux États-Unis, les centrales nucléaires ne produisent que 20 % de toute l'électricité consommée), les réserves d'uranium s'épuiseront assez rapidement, ce qui conduira à nouveau l'humanité au seuil d'une crise énergétique, de sorte que le nucléaire, bien que modernisé, n'est qu'une mesure temporaire.

Carburant végétal

Même Henry Ford, ayant créé son « Model T », espérait qu'il fonctionnerait déjà sur les biocarburants. Cependant, à cette époque, de nouveaux gisements de pétrole ont été découverts et le besoin de sources d'énergie alternatives a disparu pendant plusieurs décennies, mais il revient maintenant.

Au cours des quinze dernières années, l'utilisation de carburants végétaux tels que l'éthanol et le biodiesel a été multipliée par plusieurs. Ils sont utilisés à la fois comme sources d'énergie indépendantes et comme additifs à l'essence. Il y a quelque temps, les espoirs reposaient sur une culture spéciale de mil appelée « canola ». Il est totalement impropre à l'alimentation humaine ou animale, mais sa teneur en huile est élevée. De cette huile et a commencé à produire du "biodiesel". Mais cette culture prendra trop de place si vous essayez de la cultiver suffisamment pour fournir du carburant à au moins une partie de la planète.

Maintenant, les scientifiques parlent de l'utilisation d'algues. Leur teneur en huile est d'environ 50 %, ce qui rendra tout aussi facile l'extraction de l'huile, et les déchets pourront être transformés en engrais, à partir desquels de nouvelles algues seront cultivées. L'idée est jugée intéressante, mais n'a pas encore prouvé sa viabilité : une publication sur les expériences réussies dans ce domaine n'a pas encore été publiée.

Fusion thermonucléaire

L'énergie future du monde, selon les scientifiques modernes, est impossible sans la technologie.C'est, à l'heure actuelle, le développement le plus prometteur, dans lequel des milliards de dollars sont déjà investis.

L'énergie de fission est utilisée. Il est dangereux dans la mesure où il existe une menace de réaction incontrôlée qui détruira le réacteur et entraînera la libération d'une quantité énorme de substances radioactives : peut-être que tout le monde se souvient de l'accident de la centrale nucléaire de Tchernobyl.

Les réactions de fusion thermonucléaire, comme leur nom l'indique, utilisent l'énergie libérée par la fusion des atomes. Ainsi, contrairement à la fission atomique, aucun déchet radioactif n'est généré.

Le principal problème est qu'à la suite de la fusion thermonucléaire, il se forme une substance dont la température est si élevée qu'elle peut détruire tout le réacteur.

L'avenir est la réalité. Et les fantasmes sont inappropriés ici, en ce moment, la construction d'un réacteur a déjà commencé sur le territoire de la France. Plusieurs milliards de dollars ont été investis dans un projet pilote, qui est financé par de nombreux pays, qui, outre l'UE, comprennent la Chine et le Japon, les États-Unis, la Russie et d'autres. Initialement, il était prévu de lancer les premières expérimentations en 2016, mais les calculs ont montré que le budget était trop petit (au lieu de 5 milliards, il en a fallu 19), et le lancement a été repoussé de 9 ans. Peut-être verrons-nous dans quelques années de quoi l'énergie thermonucléaire est capable.

Problèmes du présent et opportunités pour l'avenir

Non seulement les scientifiques, mais aussi les écrivains de science-fiction donnent de nombreuses idées pour la mise en œuvre de la technologie du futur dans le secteur de l'énergie, mais tout le monde s'accorde à dire que jusqu'à présent aucune des options proposées ne peut répondre pleinement à tous les besoins de notre civilisation. Par exemple, si toutes les voitures aux États-Unis roulent aux biocarburants, les champs de canola devront planter une superficie égale à la moitié du pays, sans tenir compte du fait qu'il n'y a pas tellement de terres propices à l'agriculture aux États-Unis. De plus, jusqu'à présent, toutes les méthodes de production d'énergie alternative sont coûteuses. Peut-être que chaque citadin ordinaire convient qu'il est important d'utiliser des ressources renouvelables et respectueuses de l'environnement, mais pas dans le cas où on leur dit le coût d'une telle transition pour le moment. Les scientifiques ont encore beaucoup de travail à faire dans ce domaine. De nouvelles découvertes, de nouveaux matériaux, de nouvelles idées - tout cela aidera l'humanité à faire face avec succès à la crise imminente des ressources. Les planètes ne peuvent être résolues que par des mesures complexes. Dans certaines régions, il est plus pratique d'utiliser la production d'énergie à l'aide du vent, quelque part - des panneaux solaires, etc. Mais, peut-être, le facteur principal sera la réduction de la consommation d'énergie en général et la création de technologies économes en énergie. Chacun doit comprendre qu'il est responsable de la planète, et chacun doit se poser la question : « Quelle énergie est-ce que je choisis pour l'avenir ? Avant de passer à d'autres ressources, chacun doit se rendre compte que c'est vraiment nécessaire. Ce n'est qu'avec une approche intégrée qu'il sera possible de résoudre le problème de la consommation d'énergie.

Les scientifiques se précipitent pour trouver des sources d'énergie pour l'avenir afin d'améliorer l'environnement et de réduire la dépendance au pétrole et aux autres combustibles fossiles.

Certains prédisent quelle sera l'énergie du futur. D'autres disent que le soleil est le chemin. Les schémas plus sauvages incluent des éoliennes hautes dans les airs ou un moteur à antimatière.

Considérez ce que sera l'énergie du futur au 21e siècle et au-delà.

Énergie antimatière

L'antimatière est analogue à la matière, constituée d'antiparticules, qui a la même masse que la matière ordinaire, mais avec des propriétés atomiques opposées appelées spin et charge.

Lorsque des particules opposées se rencontrent, elles s'annihilent et libèrent une énorme quantité d'énergie conformément à la célèbre équation d'Einstein E = mc2.

L'énergie future sous forme d'antimatière est déjà utilisée dans la technique d'imagerie médicale connue sous le nom de tomographie par émission de positons (TEP), mais son utilisation comme source potentielle de carburant reste du domaine de la science-fiction.

Le problème avec l'antimatière est qu'il y en a très peu dans l'univers. L'antimatière peut être produite en laboratoire, mais actuellement seulement en très petites quantités et à des prix prohibitifs. Et même si le problème de la production peut être résolu, la question principale reste toujours de savoir comment stocker ce qui tend à se détruire au contact de la matière ordinaire, ainsi que comment utiliser cette énergie d'antimatière, une fois créée.

Les scientifiques mènent des recherches pour créer de l'antimatière qui pourrait un jour transporter l'humanité vers les étoiles, mais les rêves de vaisseaux propulsés par l'antimatière sont encore loin, selon les experts.

Piles à combustible à hydrogène

À première vue, les piles à combustible à hydrogène peuvent sembler une alternative idéale aux combustibles fossiles. Ils peuvent produire de l'électricité en utilisant uniquement de l'hydrogène et de l'oxygène sans trop de pollution.

Une voiture fonctionnant sur des piles à combustible à hydrogène sera non seulement plus efficace qu'une voiture fonctionnant sur un moteur à combustion interne, mais aura également une seule émission d'eau.

Malheureusement, alors que l'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'univers, la majeure partie est associée à des molécules comme l'eau. Cela signifie que l'hydrogène pur et non lié doit être produit à partir d'autres ressources, qui dans de nombreux cas sont associées aux combustibles fossiles. Si tel est le cas, de nombreux avantages environnementaux de l'hydrogène en tant que carburant sont négligeables. Un autre problème avec l'hydrogène est qu'il ne peut pas être comprimé facilement ou en toute sécurité et nécessite des réservoirs de stockage spéciaux. De plus, pour des raisons mal comprises, les petits atomes d'hydrogène ont tendance à s'infiltrer à travers les matériaux des réservoirs.

Nucléaire

Albert Einstein nous a dit que la frontière entre la matière et l'énergie est floue. L'énergie du futur peut être produite en divisant ou en fusionnant des noyaux - des processus connus sous le nom de réactions de fission nucléaire et la formation de noyaux plus lourds où elle est libérée.

Il libère des radiations nocives et produit de grandes quantités de matières radioactives qui peuvent rester actives pendant des milliers d'années et peuvent détruire des écosystèmes entiers si elles sont libérées. On craint également que des matières nucléaires puissent être utilisées dans la fabrication d'armes.

Actuellement, la plupart des centrales nucléaires utilisent la fission et la production nécessite de maintenir les températures requises.

On connaît également un phénomène naturel appelé sonoluminescence.

La sonoluminescence pourrait devenir un jour un moyen de posséder des réacteurs nucléaires et thermonucléaires géants dans un verre de liquide.

La sonoluminescence fait référence à un éclair de lumière où des fluides spéciaux créent des ondes sonores à haute énergie. Les ondes sonores déchirent le liquide et produisent de minuscules bulles qui se dilatent rapidement puis s'effondrent violemment. De la lumière est produite au cours du processus, mais plus important encore, l'intérieur des bulles qui explosent atteint des températures et des pressions extrêmement élevées. Les scientifiques pensent que cela pourrait suffire pour la fusion nucléaire.

Les scientifiques expérimentent également des méthodes pour créer une fusion nucléaire contrôlée en accélérant des ions hydrogène «lourds» dans un puissant champ électrique.

Conversion de l'énergie thermique des océans

Les océans couvrent 70 pour cent de la Terre et l'eau est le capteur solaire naturel de l'énergie du futur. La transformation de la chaleur océanique se produit en utilisant les différences de température entre l'eau de surface chauffée par le soleil et l'eau des profondeurs froides de l'océan pour produire de l'électricité.

La conversion de l'énergie thermique des océans peut fonctionner selon le principe suivant :

  • Boucle fermée : un liquide à bas point d'ébullition, tel que l'ammoniac, est bouilli à l'aide d'eau de mer chaude. La vapeur résultante est utilisée pour faire fonctionner une turbine de production d'électricité, puis la vapeur est refroidie avec de l'eau de mer froide.
  • Cycle ouvert : l'eau de mer chaude est convertie en vapeur à basse pression qui est utilisée pour produire de l'électricité. La vapeur est refroidie et convertie en eau douce utile avec de l'eau de mer froide.
  • Cycle hybride : Un cycle fermé est utilisé pour générer de l'électricité, qui est utilisée pour créer l'environnement à basse pression requis pour un cycle ouvert.

L'énergie thermique de l'océan est également utilisée pour extraire de l'eau douce et de l'eau de mer riche en nutriments extraites des profondeurs de l'océan pour la culture d'organismes et de plantes marins. Le principal inconvénient de l'énergie thermique des océans est qu'il est nécessaire de travailler à de si petites différences de température, généralement autour de 20 degrés Celsius où le rendement est de 1 à 3 %.

Hydroélectricité

L'eau qui tombe, fuit ou autre mouvement est exploitée depuis l'Antiquité pour produire de l'électricité.

L'hydroélectricité fournit environ 20 pour cent de l'électricité mondiale.

Jusqu'à récemment, on croyait que l'énergie de l'eau du futur était une ressource naturelle riche qui ne nécessite pas de carburant supplémentaire et ne cause pas de pollution.

Des recherches récentes, cependant, contestent certaines de ces affirmations et suggèrent que les barrages hydroélectriques peuvent produire des quantités importantes de dioxyde de carbone et de méthane par la décomposition de matières végétales submergées. Dans certains cas, ces émissions entrent en concurrence avec celles des centrales électriques à combustibles fossiles. Un autre inconvénient des barrages est que les gens doivent souvent être déplacés. Dans le cas de la construction des barrages des Trois Gorges en Chine, devenus le plus grand barrage du monde, 1,9 million de personnes ont été déplacées, et des sites historiques ont été inondés et perdus.

Biomasse

La source d'énergie du futur est la biomasse ou les biocarburants, ce qui implique la libération de ressources chimiques stockées dans la matière organique comme le bois, les cultures et les déchets animaux. Ces matériaux sont brûlés directement pour générer de la chaleur ou raffinés pour créer des carburants alcoolisés tels que l'éthanol.

Mais contrairement à d'autres sources d'énergie renouvelables, l'énergie de la biomasse n'est pas propre car la combustion de matière organique produit beaucoup de dioxyde de carbone. Cependant, vous pouvez compenser ou éliminer cette différence en plantant des arbres et des graminées à croissance rapide comme combustible. Les scientifiques expérimentent également l'utilisation de bactéries pour décomposer la biomasse et générer de l'hydrogène à utiliser comme carburant.

Une alternative intéressante mais controversée aux biocarburants implique un processus connu sous le nom de conversion thermique.

Contrairement aux biocarburants conventionnels, la conversion thermique peut convertir presque n'importe quel type de matière organique en huile de haute qualité, avec de l'eau comme seul sous-produit.

Cependant, il reste à voir si les entreprises qui ont breveté le procédé peuvent produire suffisamment de pétrole pour que cette énergie du futur devienne une alternative viable au carburant.

Huile

Certains l'appellent l'or noir. Des empires entiers sont basés sur cela, pour lesquels des guerres sont menées. L'une des raisons pour lesquelles le pétrole ou le pétrole brut est si précieux est qu'il peut être converti en une variété de produits, du kérosène au plastique et à l'asphalte. Que ce soit la source d'énergie pour l'avenir est vivement débattue.

Les estimations de la quantité de pétrole restant dans le sol varient considérablement. Certains scientifiques prédisent que les réserves de pétrole culmineront puis diminueront rapidement ; d'autres pensent que suffisamment de nouvelles réserves seront découvertes pour répondre aux besoins énergétiques mondiaux pendant encore plusieurs décennies.

Comme le charbon et le gaz naturel, le pétrole est relativement bon marché par rapport à d'autres carburants alternatifs, mais il entraîne des coûts environnementaux plus élevés. L'utilisation du pétrole produit de grandes quantités de dioxyde de carbone et les déversements de pétrole peuvent endommager les écosystèmes fragiles.

Vent

Poussant le concept des moulins à vent un peu plus loin et plus haut, les scientifiques veulent créer des centrales électriques dans le ciel, des moulins à vent flottant dans les airs à une altitude de 1000 mètres. Le dispositif à vis se stabilisera à un endroit et l'électricité sera fournie au sol par le câble.

L'énergie éolienne ne représente actuellement que 0,1 % de la demande mondiale d'électricité. Ce nombre devrait augmenter car le vent est l'une des formes d'énergie les plus pures et peut générer de l'énergie tant que le vent souffle.

Le problème, bien sûr, est que les vents ne soufflent pas toujours et que l'on ne peut pas compter sur l'énergie éolienne pour produire de l'électricité en permanence. On craint également que les parcs éoliens puissent affecter les conditions météorologiques locales d'une manière qui reste à bien comprendre.

Les scientifiques espèrent que le fait d'élever des moulins à vent dans le ciel résoudra ces problèmes, car les vents en altitude soufflent beaucoup plus fort et plus régulièrement à des altitudes plus élevées.

Charbon

Le charbon a été le combustible qui a déclenché la révolution industrielle et a depuis joué un rôle de plus en plus important pour répondre aux besoins énergétiques mondiaux.

Le principal avantage du charbon est qu'il y en a beaucoup. Assez pour tenir encore 200 à 300 ans aux taux de consommation actuels.

Bien que son abondance le rende très économique, lorsque le charbon brûle, il libère dans l'air des impuretés de soufre et d'azote, qui peuvent se combiner avec l'eau dans l'atmosphère pour former des pluies acides. La combustion du charbon produit également de grandes quantités de dioxyde de carbone, qui, selon la plupart des climatologues, contribue au réchauffement climatique. De sérieux efforts sont déployés pour trouver de nouvelles façons de réduire les déchets et les sous-produits de l'extraction du charbon.

Énergie solaire

L'énergie solaire ne nécessite aucun carburant supplémentaire et il n'y a pas de pollution. La lumière du soleil peut être concentrée sous forme de chaleur ou convertie en électricité à l'aide d'un effet photovoltaïque ou photovoltaïque grâce à des miroirs synchronisés qui suivent le mouvement du soleil dans le ciel. Les scientifiques ont également développé des méthodes pour exploiter l'énergie solaire future pour remplacer un moteur à gaz en chauffant de l'hydrogène gazeux dans un réservoir qui se dilate et entraîne un générateur.

Les inconvénients de l'énergie solaire comprennent des coûts de démarrage élevés ainsi que le besoin de grands espaces. De plus, pour la plupart des alternatives, la future production solaire est soumise aux aléas de la pollution de l'air et des conditions météorologiques qui peuvent bloquer la lumière du soleil.