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Oct 30, 2023

Technologie : alimenter l’avenir énergétique

Au plus profond du noyau solaire, deux protons d'atomes d'hydrogène entrent violemment en collision. Sous une immense pression, ils fusionnent et libèrent de grandes quantités d’énergie dans un processus connu sous le nom de fusion nucléaire. En voyageant

Au plus profond du noyau solaire, deux protons d'atomes d'hydrogène entrent violemment en collision. Sous une immense pression, ils fusionnent et libèrent de grandes quantités d’énergie dans un processus connu sous le nom de fusion nucléaire. Voyageant à la vitesse de la lumière, une partie de cette énergie solaire atteint la Terre, où elle alimente notre planète. Des bouilloires aux voitures, presque toute l’énergie dont nous dépendons provient du soleil : les combustibles fossiles étaient autrefois des plantes alimentées par la photosynthèse ; les panneaux solaires absorbent la lumière du soleil et la convertissent en électricité ; même les parcs éoliens et les centrales hydroélectriques dépendent de l'énergie du soleil pour réchauffer la terre et la mer afin de créer les rivières alimentées par le vent et la pluie qui font tourner leurs turbines. Pour alimenter nos vies de plus en plus électrifiées, il existe une abondance de sources d’énergie propres et renouvelables sur lesquelles nous pouvons puiser. Et la technologie est à la pointe pour exploiter plus efficacement cette énergie renouvelable.

Les panneaux solaires sont l'une des énergies renouvelables les plus répandues, générant déjà plus de 3,5 % de l'électricité mondiale. Mais des améliorations sont possibles : capter seulement une heure de lumière solaire mondiale alimenterait la planète pendant un an. Non seulement davantage de panneaux solaires sont installés, mais la technologie trouve également des moyens de les rendre plus efficaces. Le placement de lentilles hexagonales dans le revêtement de verre protecteur d'un panneau, par exemple, peut concentrer la lumière entrante pour atteindre un taux d'efficacité d'environ 30 pour cent, par rapport à une norme industrielle de 15 à 22 pour cent. L'ajout de fines couches de silicium des deux côtés d'une cellule solaire augmente son efficacité à environ 25 %.

Cependant, avec le silicium, l’un des composants les plus énergivores des panneaux solaires traditionnels, la science a développé une alternative utilisant des cristaux de pérovskite. Ceux-ci peuvent être rendus à la fois transparents et flexibles, ouvrant la voie à des matériaux de construction photovoltaïques tels que des fenêtres et des tuiles, et même à des tissus portables. Une autre grande avancée a été la technologie PERC (Passivated Emitter Rear Cell), qui réfléchit la lumière non absorbée dans la cellule solaire pour une seconde chance de conversion en électricité. Le PERC permet également aux panneaux solaires d'être bifaciaux, capturant la lumière du soleil des deux côtés grâce à une technologie de suivi du soleil déplaçant le panneau pour garantir une exposition maximale.

L’énergie éolienne est l’une des formes d’énergie renouvelable les plus reconnaissables, les éoliennes étant de plus en plus présentes dans les paysages et les côtes. L’énergie éolienne produit déjà plus de six pour cent de l’électricité mondiale, et des technologies sont en cours de développement pour rendre les éoliennes moins chères, plus efficaces et plus puissantes. L'accent a été mis sur les pales qui captent l'énergie cinétique du vent, avec des améliorations technologiques, notamment l'impression 3D, permettant de construire des pales plus longues et plus légères pour une plus grande efficacité. La recherche a également ajouté une pointe légèrement incurvée à la pale qui lui permet de tirer le meilleur parti des vents légers, ainsi que des pales intelligentes qui peuvent s'adapter au flux du vent pour des performances optimales.

La modélisation informatique de la physique complexe du flux éolien détermine non seulement les meilleurs emplacements pour l'énergie éolienne, mais également la configuration précise des éoliennes afin de maximiser le vent qu'elles captent lorsqu'il traverse la ferme. Des éoliennes déflectrices de vent ont même été développées pour détourner le vent frappant la tour vers les pales afin d'exploiter encore plus d'énergie. Au-delà de cela, les développements futurs explorés incluent l'énergie éolienne aéroportée qui fonctionne comme un cerf-volant, l'absence de tour la rendant moins coûteuse à déployer et capable d'atteindre des altitudes plus élevées où les vents sont souvent plus forts.

Le principal producteur d'énergie renouvelable est de loin l'hydroélectricité, l'eau courante générant environ 17 pour cent de l'électricité mondiale. Malgré plus d’un siècle d’expérience, la technologie hydroélectrique continue de s’améliorer. L’une des plus grandes opportunités réside dans l’hydroélectricité à faible chute, capable de produire de l’électricité même à partir d’une pente douce. Le développement d'un système de vis hydrodynamique d'Archimède, dans lequel l'eau s'écoule dans la vis et la fait tourner à mesure qu'elle descend, a montré avec quelle efficacité l'hydroélectricité à faible hauteur de chute peut être déployée pour une production hydroélectrique à grande échelle et à petite échelle.