Top 5 des sources commerciales d’énergie renouvelable

L’énergie renouvelable est bonne pour les affaires

2020 a sans doute été une année de premières. Mais saviez-vous qu’elle a également marqué une année de succès sans précédent dans l’industrie de l’énergie propre ?
Pour la première fois, la production d’énergie renouvelable a non seulement dépassé la production d’énergie à partir du charbon, mais s’est aussi fermement placée comme l’option énergétique la moins chère, à l’échelle et éprouvée disponible.
Les fonds d’investissement d’entreprise et environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG) ont stimulé une grande partie de cette croissance. Prouvant que l’énergie renouvelable est bonne pour les affaires, les accords d’achat d’électricité (AAE) des entreprises ont bondi, tandis que les engagements publics des entreprises, tels que le RE100, pour passer à 100 % d’énergies renouvelables ont également dépassé le marché.
Qu’est-ce qui rend une source d’énergie renouvelable et pourquoi sont-elles si populaires ?

Qu’est-ce que l’énergie renouvelable ?

Il y a deux facteurs clés qui rendent l’énergie renouvelable. Premièrement, elle est générée à partir de ressources naturelles qui se renouvellent facilement. Deuxièmement, l’énergie renouvelable crée également peu ou pas d’émissions de gaz à effet de serre (GES).
Beaucoup de gens pensent que l’énergie renouvelable est quelque chose de nouveau. En réalité, l’énergie disponible grâce aux ressources naturelles est quelque chose sur lequel l’humanité s’appuie depuis qu’elle a appris à cuisiner sur un feu de bois, à naviguer vers de nouveaux endroits grâce à la puissance du vent, ou à faire fonctionner les premières usines avec des roues à eau.

L’énergie renouvelable est l’option énergétique la moins chère

L’argent parle. Et le mot est passé qu’en tirant parti d’une variété de sources, l’énergie renouvelable est souvent l’option énergétique la moins chère – même sans subventions gouvernementales.
L’Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) a publié un rapport en mai 2020 montrant que le coût de l’énergie solaire photovoltaïque à l’échelle des services publics – la technologie de panneaux solaires la plus largement déployée, la plus polyvalente et la plus rentable sur le marché aujourd’hui – ou l’énergie solaire photovoltaïque a diminué de 82% depuis 2010. Au cours de la même période, les coûts de l’éolien terrestre et offshore ont diminué de 39 % et 29 % respectivement.
La décarbonisation du secteur de l’électricité n’est donc pas seulement réalisable, elle est abordable – ce qui explique pourquoi les énergies renouvelables remplacent les combustibles fossiles. Selon l’administration américaine de l’énergie, les énergies renouvelables représentaient plus de 17 % du mix énergétique américain en 2019, soit près du double de la part de 9 % en 2000. Selon des projections conservatrices, nous pourrons dépasser les 30 % dans les 10 prochaines années, d’ici 2030.

Les 5 principales sources d’énergie renouvelables commerciales, classées en fonction de la part de marché et de la croissance, sont :

1. Eolien
2. Hydropower
3. Solaire
4. Géothermique
5. Emerging &Emissions Boosters

#1 : L’énergie éolienne

« Jusqu’à présent, le vent est une force indomptée et non maîtrisée ; et très probablement, l’une des plus grandes découvertes à venir sera de le dompter et de le maîtriser. »
– Abraham Lincoln
Dans son rapport 2019 Wind Powers America, l’American Wind Energy Association identifie le vent comme la première source d’énergie renouvelable et sans émissions de l’Amérique.
L’énergie éolienne fournit 7 % de toute l’électricité américaine avec près de 60 000 éoliennes à grande échelle en fonctionnement dans 41 États et deux territoires – consultez la carte des vents des États-Unis pour savoir où l’électricité est produite près de chez vous. L’énergie éolienne comprend l’électricité produite à partir de sites terrestres (tels que Frontier II, 350 MW, en Oklahoma, et Maryneal, 182 MW, au Texas), de tours offshore massives et de turbines plus petites situées sur et entre des propriétés commerciales. En 2020, l’Energy Information Administration prévoit que le vent deviendra la première source de production d’énergie, représentant 44 % de l’ensemble des nouvelles capacités de production d’électricité.
Il n’est pas surprenant que la production d’énergie éolienne occupe la première place si l’on considère que l’utilisation du vent comme source d’énergie par l’humanité remonte aussi loin que les premiers voiliers, entre 3000 et 1500 avant J.-C. Fonctionnant depuis plus de 1000 ans, les moulins à vent de Nashtifan, en Iran, comptent parmi les plus anciens du monde et ont résisté à des vents atteignant 74 miles par heure. Qu’elle soit utilisée comme énergie pour le transport ou convertie en énergie mécanique pour pomper de l’eau, moudre du grain ou alimenter des moteurs à vapeur, l’énergie éolienne est propre, abondante et disponible partout dans le monde.
Qu’est-ce que l’avenir réserve à l’éolien ? Grâce à des avancées majeures en matière de performances terrestres et à la création de tours éoliennes offshore massives, la plus grande turbine mesure actuellement plus de 722 pieds de haut et produit individuellement 9,5 MW d’électricité. Les futures turbines pourraient être encore plus hautes, aériennes, et inclure des cerfs-volants de qualité militaire jusqu’aux microgénérateurs qui fonctionnent dans des environnements à faible vent et même des turbines sans pales.

Numéro 2 : l’hydroélectricité

« L’eau est pour moi, je l’avoue, un phénomène qui éveille continuellement de nouveaux sentiments d’émerveillement aussi souvent que je la regarde. »
– Michael Faraday, 1853 Inventeur du premier générateur électrique.
Le numéro 2 (précédemment numéro 1 jusqu’à ce que le vent le dépasse en 2020) est ce donneur de vie : l’eau et son alternative de production d’énergie, l’hydroélectricité. Selon la National Hydropower Association, l’énergie produite par les eaux en mouvement – rivières, ruisseaux et marées océaniques – représentait 7 % de la production totale d’électricité.
L’hydroélectricité est l’une des plus anciennes sources d’énergie de la planète. Les agriculteurs de la Grèce antique utilisaient l’eau en mouvement pour faire tourner des turbines et accomplir des tâches comme le broyage du grain. Pendant la révolution industrielle américaine, l’hydroélectricité a fourni l’énergie mécanique nécessaire à la production de textiles et d’autres équipements. Et en 1882, la première centrale hydroélectrique des États-Unis a été construite à Appleton, dans le Wisconsin, pour alimenter l’éclairage d’une usine de papier et de plusieurs foyers. L’une des plus grandes sociétés de portefeuille d’énergie commerciale du pays, Duke Energy (société mère de Duke Energy Renewables), a commencé ses activités en tant que société hydroélectrique en 1900. La société continue de posséder et d’exploiter 31 centrales hydroélectriques et deux centrales à accumulation par pompage.
Aujourd’hui, 2 500 barrages dans 41 États et deux territoires fournissent 78 gigawatts (GW) d’énergie hydroélectrique conventionnelle et 22 GW d’énergie hydroélectrique à accumulation par pompage. En comparaison, il y a plus de 80 000 barrages dans tout le pays qui ne produisent pas d’électricité. Bien que tous ces barrages ne soient pas adaptés à la production d’électricité, une étude du ministère américain de l’énergie suggère que l’ajout d’une capacité de production d’électricité à seulement 100 de ces barrages pourrait potentiellement ajouter jusqu’à 8 GW de nouvelle capacité renouvelable – suffisamment d’énergie pour alimenter environ 3,2 millions de foyers et augmenter la taille du parc hydroélectrique conventionnel existant de 10 %.
Comme toute source de production d’énergie créée par l’homme, l’hydroélectricité a des bons et des mauvais côtés. L’impact négatif bien connu sur les poissons et les écosystèmes naturels entraîne la démolition de nombreux barrages anciens. Une avancée est la possibilité de combiner l’hydroélectricité avec le stockage d’énergie pour fonctionner en conjonction avec l’énergie solaire lorsque le soleil ne brille pas et/ou l’énergie éolienne lorsque l’air est calme. La production d’énergie renouvelable hybride est abordée plus en détail au numéro 5 de notre liste.

#3 : Solaire

« Je mettrais mon argent sur le soleil et l’énergie solaire. Quelle source d’énergie ! J’espère qu’il ne faudra pas attendre que le pétrole et le charbon s’épuisent pour s’y attaquer. J’aimerais avoir plus d’années devant moi ! »
– Thomas Edison
Le soleil est une autre source naturelle d’énergie, émettant suffisamment d’énergie chaque seconde pour satisfaire la demande énergétique mondiale pendant plus de deux heures. Il n’est donc pas surprenant que la production d’énergie solaire, comme le solaire photovoltaïque, soit l’une des ressources d’énergie renouvelable commerciale à la croissance la plus rapide.
La production solaire fonctionne partout où le soleil brille, huit États américains produisant déjà plus de 5 % de leur électricité à partir de l’énergie solaire. La Californie est en tête avec environ 19 % et en Caroline du Nord, où Duke Energy Renewables a son siège, 6 % de l’énergie provient de l’énergie solaire. Le marché américain de l’énergie solaire devrait atteindre 3 millions d’installations en 2021 et 4 millions d’installations en 2023.
L’exploitation du soleil pour produire de l’énergie a une histoire ancienne, qui remonte à 7 ans avant Jésus-Christ, lorsque les humains l’ont utilisé pour allumer des feux. Les premières cellules photovoltaïques et solaires au silicium capables de convertir suffisamment d’énergie solaire en électricité pour faire fonctionner les équipements électriques courants ont été mises au point en 1954 par Daryl Chapin, Calvin Fuller et Gerald Pearson dans les laboratoires Bell. La centrale solaire la plus ancienne du monde, Solar Energy Generating Systems (SEGS), a commencé à produire de l’énergie solaire à l’échelle commerciale dans les années 1980 dans le désert de Mojave.
Aujourd’hui, la production solaire va des chargeurs solaires ultra-légers et portables adaptés aux randonnées aux opérations solaires à grande échelle comme le plus grand toit solaire d’Amazon dans le Colorado, et du solaire dans les universités et les écoles aux projets à l’échelle des services publics comme le projet Holstein Solar de 200 MW au Texas. Les chercheurs estiment qu’avec toutes les avancées dans les technologies solaires, nous pourrions atteindre une amélioration de 700% de la production d’énergie d’ici 2050 (ou plus tôt).

#4 Géothermie

« Dans l’ancienne économie, l’énergie était produite en brûlant quelque chose …. La nouvelle économie de l’énergie exploite l’énergie du vent, l’énergie provenant du soleil et la chaleur de la terre elle-même. »

– Lester R. Brown
L’énergie géothermique (la chaleur de la terre) est le numéro 4 sur notre liste des meilleures sources d’énergie renouvelables commerciales. L’eau chaude existe naturellement à des températures et des profondeurs variables sous la surface de la Terre. Des puits très profonds, d’un kilomètre ou plus, peuvent être forés dans ces réservoirs souterrains afin de capter et de ramener la vapeur à la surface pour l’utiliser dans diverses applications, notamment la production d’électricité, le chauffage et la climatisation, et d’autres utilisations directes. Aux États-Unis, la plupart des réservoirs géothermiques sont situés dans les États de l’Ouest. Le plus grand groupe de centrales géothermiques au monde se trouve à The Geysers, un champ géothermique du nord de la Californie qui utilise également des eaux usées recyclées comme source d’eau supplémentaire.
La première centrale géothermique située en Toscane, en Italie, a commencé à fonctionner en 1904. Elle ne produisait que 10 kilowatts d’électricité, soit suffisamment pour alimenter cinq ampoules électriques. L’un des principaux avantages de l’énergie géothermique est qu’elle ne nécessite aucun combustible, ce qui la met à l’abri des fluctuations du prix du carburant. Cependant, les coûts d’investissement – principalement le coût du forage – ont tendance à être élevés. Il existe également un risque financier élevé associé à la localisation de ressources géothermiques viables.
L’avenir de la géothermie pourrait se trouver dans ses sous-produits – en particulier le précieux minéral qu’est le lithium. Le lithium est un composant essentiel des technologies de batteries à grande échelle utilisées dans les systèmes de stockage d’énergie par batterie et les véhicules électriques. Afin de créer de nouvelles sources pour le minéral recherché, l’État de Californie finance un projet d’extraction du lithium pour créer un sous-produit rentable et sans émissions à partir de la production d’énergie géothermique existante.

#5 Énergies renouvelables émergentes & Réducteurs d’émissions

« Si vous voulez trouver les secrets de l’univers, pensez en termes d’énergie, de fréquence et de vibration. »
– Nikola Tesla
Le numéro 5 de notre liste comprend les technologies d’énergie renouvelable émergentes ainsi que les innovations qui, par elles-mêmes, ne génèrent pas strictement de l’énergie. Au lieu de cela, elles augmentent d’autres ressources d’énergie renouvelable. Les « boosters », comme nous les appellerons, ont pour but de surmonter l’intermittence des énergies renouvelables comme l’éolien et le solaire et de réduire les coûts ainsi que les émissions.

Les boosters des énergies renouvelables comprennent :

• Le stockage de l’énergie – En capturant l’énergie produite à un moment donné et en la stockant pour l’utiliser à un autre moment, le stockage de l’énergie est considéré comme un moyen essentiel pour s’assurer que les nouvelles sources d’énergie ne sont pas gaspillées (ex, la réduction de l’énergie éolienne et solaire lorsqu’il y a trop d’énergie sur le réseau) et sont disponibles lorsque les sources ne produisent pas (par exemple, la nuit lorsque les panneaux solaires ne captent pas l’énergie du soleil). Les systèmes de stockage de l’énergie par batterie (BESS) sont de loin ceux qui connaissent la croissance la plus rapide et qui sont le plus largement déployés. Ils ajoutent de la résilience énergétique et permettent de réaliser d’importantes économies lorsqu’ils sont associés à des projets solaires et éoliens. Exemple : le projet de stockage par batterie de 36 MW de Notrees, le plus grand projet de stockage par batterie d’un parc éolien aux États-Unis. D’autres systèmes de stockage d’énergie sont l’hydroélectricité par pompage (PSH) et le stockage d’énergie par gravité, qui est un système mécanique en pleine émergence que vous verrez beaucoup plus à l’avenir.
• Piles à combustible et hydrogène vert – Les piles à combustible fonctionnent comme des batteries, mais elles ne s’épuisent pas et n’ont pas besoin d’être rechargées. Elles produisent de l’électricité et de la chaleur tant que le combustible est fourni. Aujourd’hui, ce combustible est généralement de l’hydrogène fabriqué par le processus d’électrolyse de l’eau à partir de combustibles fossiles. Pour éviter les émissions, une autre source de combustible appelée « hydrogène vert » est créée par le même processus d’électrolyse, mais elle est alimentée par des énergies éolienne et/ou solaire sans émissions. Les piles à combustible sont utilisées pour fournir de l’énergie sur place, en charge de base.
• Efficacité énergétique – À mesure que les bâtiments, les véhicules et les appareils deviennent tous plus efficaces, moins d’énergie est utilisée ou doit être produite. Moins l’énergie est utilisée, moins la production est nécessaire. Assurer des niveaux élevés d’efficacité énergétique réduira le besoin de chaque source de production d’énergie.
• Électrification – C’est la conversion d’une machine ou d’un système à l’énergie électrique. Qu’il s’agisse du chauffage et de la climatisation des bâtiments, des voitures, des bus, des camions, des navires ou des avions, l’électrification permet de transférer les besoins énergétiques vers des sources d’énergie plus propres et d’atteindre plus rapidement des émissions nettes nulles. Nombreux sont ceux qui pensent que l’avenir de l’énergie passe par la décarbonisation et l’électrification des véhicules. Cela signifie tout, des vélos électriques aux énormes camions à benne et camions miniers de 45 tonnes qui sont aussi grands qu’un immeuble de bureaux de trois étages.

Les technologies émergentes d’énergie renouvelable à surveiller comprennent :

• Énergie marémotrice – Une source d’énergie renouvelable tirée du flux et du reflux des océans. Dans sa forme la plus simple, des turbines situées sous la surface de l’océan tournent au gré des marées montantes et descendantes pour produire de l’électricité qui est ensuite renvoyée vers le littoral par des câbles sous-marins. L’énergie marémotrice est également produite par de grandes structures construites en travers d’un fleuve, généralement près de son embouchure où il rencontre l’océan, appelées barrages. Comme nous n’avons pas encore trouvé comment limiter les impacts négatifs sur les écosystèmes sensibles des océans et des plages, et que les coûts restent élevés, les États-Unis ne disposent d’aucune centrale marémotrice à l’échelle industrielle. Mais le succès en Asie et l’intérêt pour la combinaison avec les usines de dessalement pour créer de l’eau douce potable à partir de l’eau de mer pourrait changer cela dans un avenir pas si lointain.
• Biogaz – Le biogaz est produit par la dégradation bactérienne anaérobie des déchets animaux et végétaux. Cela diffère de la biomasse/des biocarburants, que certains qualifient de renouvelables parce que des combustibles comme le bois ou la canne à sucre se régénèrent, mais qui ont été omis de cette liste car ils sont actuellement considérés comme des sources de carburant  » à fortes émissions « . Les bactéries ne font pas la fine bouche. Ces micro-organismes dévorent les déchets agricoles, le fumier, les déchets municipaux, les eaux usées, les déchets verts ou les déchets alimentaires. Le biogaz qui en résulte est du méthane, également appelé gaz naturel, qui est ensuite brûlé pour produire de l’électricité. Par exemple, Duke Energy travaille avec les laiteries dans ses territoires de service pour acheminer le méthane du fumier par ses gazoducs jusqu’aux installations de production. Des États américains de base comme le Connecticut consacrent également beaucoup de temps et d’investissements à la combinaison de l’énergie solaire, de l’énergie éolienne et du biogaz dans les décharges d’ordures et autres friches industrielles afin de fournir une source constante de production d’énergie.
• Énergie radiante – En tant qu’énergie transmise dans le mouvement des ondes, en particulier le mouvement des ondes électromagnétiques (par exemple, les aimants plus le mouvement), cette forme d’énergie naturelle peut être recueillie directement dans l’environnement ou extraite de l’électricité ordinaire par la méthode appelée fractionnement. L’un des premiers téléphones sans fil à être basé sur l’énergie rayonnante a été inventé par Nikola Tesla en 1916. Aujourd’hui, 99 % du coût de l’électricité ordinaire peut être économisé grâce à l’utilisation de l’énergie rayonnante. Il existe un certain nombre de pilotes d’appareils autonomes qui exploitent l’énergie radiante. Aucune centrale électrique n’est nécessaire. L’énergie renouvelable ultime est celle qui se produit dans l’appareil lui-même. Restez à l’écoute !
• Futures énergies renouvelables – Dans les laboratoires du monde entier, de nombreuses innovations sont explorées. Certaines, comme le carburant à partir de l’air et les améliorations exponentielles des capacités des cellules solaires, semblent extrêmement prometteuses. Il reste à voir quelles futures sources d’énergie renouvelable atteignent l’échelle, la sécurité et la fiabilité nécessaires pour alimenter un monde de besoins en électricité.

Quelle source d’énergie renouvelable est la meilleure pour vous ?

Même en période d’incertitude, la demande d’énergie propre continue de croître. La vraie bonne nouvelle, c’est qu’au cours de la dernière décennie, l’innovation en matière d’énergie renouvelable est sortie de la catégorie des « énergies alternatives » pour entrer dans le courant dominant en étant très abordable, de plus en plus fiable et généralement accessible à un large public. Il sera amusant de comparer les listes en 2030 à celles des principales sources d’énergie renouvelable en 2020. Nous avons hâte de faire une mise à jour pour vous à ce moment-là !

A propos de Duke Energy Renewables

Apprendre les bases de l’énergie renouvelable, y compris les principaux types d’énergie renouvelable est la première étape dans le développement de solutions énergétiques durables pour votre entreprise. Il est tout aussi important d’obtenir ces informations auprès d’une source fiable ayant fait ses preuves en matière de services et de solutions d’énergie renouvelable.
Nous sommes Duke Energy Renewables et nous travaillons avec des professionnels de la durabilité dans de grandes entreprises comme Home Depot, Sprint et Ball Corporation pour intégrer des solutions durables dans leurs opérations afin de produire des économies d’énergie et de cibler des objectifs de réduction du carbone. Nous sommes des experts pour vous guider vers les économies d’énergie, l’indépendance énergétique et nous sommes là pour vous aider.