Comment les entreprises d'énergie produisent de l'électricité à partir de 6 principales sources d'énergie alternatives

En 2001, 86 % de l'énergie consommée aux États-Unis provenait des combustibles fossiles, tandis que les sources d'énergie renouvelable ne représentaient que 5,3 %. En 2022, la part des combustibles fossiles a diminué à 79 %, tandis que les sources renouvelables ont augmenté à 13 %, via Statista. Alors que le monde est confronté aux impacts du changement climatique et aux émissions de gaz à effet de serre, la quête de sources d'énergie durables et alternatives devient de plus en plus cruciale.   La récolte d'énergie à partir des combustibles fossiles a historiquement consisté à extraire du charbon et à forer pour du pétrole, deux ressources limitées. Les technologies de récolte d'énergie alternative constituent aujourd'hui une solution prometteuse. Cet article explore les différentes formes de méthodes durables de récolte d'énergie alternative, y compris des sources familières telles que l'énergie solaire, éolienne et hydroélectrique, ainsi que des sources alternatives émergentes telles que l'énergie géothermique, des vagues et des vibrations.

L'énergie hydroélectrique est, de loin, la source d'énergie renouvelable la plus productive. En 2020, l'hydroélectricité a produit plus de 4000 térawatt-heures, représentant 17 % de la génération mondiale d'électricité. L'hydroélectricité exploite l'énergie potentielle gravitationnelle de l'eau pour produire de l'électricité en faisant passer l'eau retenue dans des turbines hydroélectriques. Pour plus d'informations sur le fonctionnement des barrages hydroélectriques, lisez notre article sur les avantages de l'hydroélectricité.   Aujourd'hui, la Chine domine le marché de l'hydroélectricité. L'hydroélectricité fournit près de 8 % de la consommation énergétique totale de la Chine, représentant près de 40 % de la capacité hydroélectrique mondiale, selon l'IEA. Le plus grand barrage hydroélectrique au monde, le Barrage des Trois Gorges, s'étend sur le fleuve Yangzi en Chine. De plus, près de 70 % des projets d'expansion hydroélectrique prévus en Afrique subsaharienne, en Asie du Sud-Est et en Amérique latine seront construits, financés ou détenus par des entreprises hydroélectriques chinoises. Au cours de la prochaine décennie, l'hydroélectricité continuera d'accroître sa contribution mondiale à la production d'électricité renouvelable bien au-delà de sa capacité actuelle.

Les générateurs d'énergie éolienne transforment l'énergie cinétique de l'air en mouvement en électricité et peuvent exister à la fois à des échelles localisées et vastes. La récolte d'énergie éolienne est adoptée si largement dans le monde qu'elle représente une production énergétique supérieure à celle des systèmes solaires.   Les générateurs à petite échelle, tels que le Thames Kosmos Wind Power Kit, peuvent produire suffisamment d'électricité pour alimenter une LED ou recharger une petite batterie. Pendant ce temps, la plus grande éolienne au monde, aussi haute qu'un bâtiment de 50 étages, vient d'établir un nouveau record de production d'énergie éolienne en une journée, générant 384,1 MW. Cette seule turbine éolienne a produit suffisamment d'énergie pour près de 170 000 foyers en 24 heures. À l'échelle mondiale, l'énergie éolienne représente la deuxième source de production énergétique derrière l'hydroélectricité.

Les générateurs d'énergie solaire convertissent le rayonnement solaire en électricité CC utilisable. Le soleil est désormais une source d'électricité courante, avec des panneaux solaires installés sur les bâtiments commerciaux, les maisons et dans de vastes installations autonomes. Bien qu'il soit probablement la source renouvelable la plus visible pour la plupart des Américains, le solaire se classe actuellement au troisième rang mondial parmi les sources renouvelables d'électricité.   Les cellules solaires telles que le modèle AM-5610CAR-T de Panasonic peuvent être utilisées à petite échelle pour produire de l'énergie destinée à alimenter de petits ensembles électroniques. Nous sommes le plus souvent habitués à voir des cellules solaires intégrées dans des panneaux solaires. Ces panneaux peuvent ensuite être connectés à des réseaux photovoltaïques (PV) solaires, pouvant être dimensionnés pour rivaliser avec la production d'énergie à partir de combustibles fossiles. Pour acheminer toute cette énergie solaire vers le réseau électrique, des onduleurs solaires utilisant des semi-conducteurs de puissance tels que le modèle NTH4L022N120M3S de onsemi sont utilisés.   La Chine est le leader mondial en matière d'adoption de l'énergie solaire, représentant 37,5 % de la production mondiale selon l'IEA. La Chine génère également plus d'énergie solaire que les sept pays suivants derrière elle : États-Unis, Japon, Inde, Allemagne, Australie, Espagne, Italie.

La production d'énergie géothermique utilise la chaleur interne de la Terre pour générer de l'électricité. Les centrales géothermiques pompent de l'eau profondément sous terre, où elle est naturellement chauffée, convertie en vapeur et acheminée dans une turbine à vapeur. Cette méthode de récupération d'énergie émet des quantités minimales de gaz à effet de serre mais est limitée aux endroits avec une activité géothermique.   Les États-Unis sont les leaders mondiaux de la production d'énergie géothermique, avec la Californie en tête des États pour l'exploitation de l'énergie géothermique. La géothermie représente une part significative de la demande totale d'électricité dans des pays aussi variés que l'Islande, le Salvador, la Nouvelle-Zélande, le Kenya et les Philippines. En Islande, l'énergie géothermique satisfait plus de 90 % des besoins en chauffage, bien que ce ne soit pas par la production d'électricité. Cependant, l'énergie géothermique n'est pas généralisée et ne représente que 0,5 % de la production mondiale d'électricité basée sur les sources renouvelables.

Dans les pays côtiers, la récolte d'énergie à partir des vagues océaniques représente une frontière plus récente pour la production d'énergie renouvelable. L'énergie marine, qui peut utiliser à la fois des turbines sous-marines ou des bouées marémotrices, n'a atteint que 524 MW de production en 2022. La France et la Corée du Sud ont dominé à l'échelle mondiale, produisant respectivement 211 et 256 mégawatts.   Cependant, l'Union européenne prévoit d'augmenter sa production d'électricité par les vagues et les marées à 1 GW d'ici 2030, avec l'espoir d'atteindre 40 GW d'ici 2050. Certains experts pensent que l'énergie générée par les vagues et les courants marins pourrait répondre à plus de 10 % de la demande mondiale d'électricité, mais de nombreuses préoccupations subsistent quant à l'impact négatif de ces dispositifs sur les écosystèmes océaniques. D'autres estiment que les générateurs d'électricité par vagues et marées pourraient simultanément agir comme des micro-écosystèmes pour les algues capables de capturer le CO2 de l'atmosphère et les coquillages qui nettoient les océans.

La transition des combustibles fossiles vers des sources d'énergie alternatives et durables est bien engagée, avec des niveaux d'adoption qui varient considérablement d'un pays à l'autre. Les pays disposant en abondance d'une ressource — la chaleur géothermique en Islande, les vagues en France — développent des techniques qui sont imitées et adoptées ailleurs. L'évolution des méthodes de récolte d'énergie peut être observée dans l'engagement mondial à réduire notre dépendance aux combustibles fossiles, qui sont limités et nocifs pour l'environnement. L'adoption généralisée des technologies de récolte d'énergie alternative s'intensifiera au cours des prochaines décennies, ouvrant la voie à un avenir énergétique plus durable.