Les innovations pour accélérer la transition énergétique

Ces dernières années, la transition énergétique s’est fortement accélérée sous l’impulsion des innovations technologiques, en particulier dans le domaine des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique, comme le montrent les récents développements de la recherche en matière de production d’hydrogène, de batteries durables à base de coquilles de crabe, de sel ou encore de sable. Même si toutes ces innovations ne se sont pas encore largement diffusées dans notre société, elles nous permettent néanmoins d’envisager dans un avenir proche un monde plus sobre, affichant une moindre empreinte carbone.

La recherche et l’innovation constituent des éléments essentiels pour soutenir la transition écologique et énergétique (TEE) qui sera sans nul doute l’un des plus grands défis de ce siècle. Compte tenu des nombreuses difficultés à surmonter, les innovations industrielles de rupture sont plus que jamais nécessaires pour accélérer la TEE et nous aider ainsi à préserver notre planète et l’avenir de nos enfants.

Transformer l’hydrogène en poudre

Parmi les dernières innovations de rupture, notons par exemple la transformation de l’hydrogène en poudre grâce à un procédé mécanochimique. Cette technologie mise au point par des chercheurs de l’Université australienne de Deakin constituerait une avancée majeure pour la filière. En effet, l’hydrogène est un gaz très volatile qui s’enflamme et explose facilement en présence d’oxygène, ce qui constitue le frein principal à son développement. Une telle technologie permettrait donc de lever l’un des plus grands obstacles à son adoption généralisée, en particulier dans le domaine de la mobilité propre: véhicules à pile à combustible, bus pour le transport collectif de personnes, camions de marchandises, locomotives pour les réseaux ferroviaires ou encore avions de tourisme par exemple. Cerise sur le gâteau: cette méthode mécanochimique permettant de transformer l’hydrogène en poudre serait peu couteuse à réaliser. Toutefois, d’après les experts, il faudra sans doute attendre plusieurs années avant d’envisager le développement d’un processus de production industrielle de ce nouveau procédé révolutionnaire.

Du déchet à l’hydrogène vert

Toujours dans le domaine de l’hydrogène, Trifyl, un établissement public français spécialisé dans le recyclage, a mis au point un procédé de production de l’hydrogène durable, à partir de la valorisation des déchets ménagers. Dans la même logique, Trifyl expérimente également dans la station d’épuration de Hyères, située dans le sud de la France, un autre procédé de production à partir des eaux usées. Dans les deux cas, il s’agit d’une alternative à la production d’hydrogène vert à partir du processus d’électrolyse de l’eau réalisé à partir d’électricité renouvelable. En effet, il faut savoir qu’actuellement, l’hydrogène est issu à 95% de la transformation d’énergies fossiles, principalement de gaz naturel, d’après une étude publiée par IFP Énergies nouvelles.

Les innovations industrielles de rupture sont plus que jamais nécessaires pour accélérer la transition écologique et énergétique.

Batterie à sable

Autre innovation récente mise au point cette fois par la startup finlandaise Polar Night Energy: une batterie à sable capable de stocker l’énergie thermique. Pour démontrer l’efficacité de ce nouveau procédé, son équipe d’ingénieurs a construit un réservoir en acier, d’environ 4 m de large et 7 m de haut, rempli de sable, capable de stocker une quantité de 8 MWh d’énergie, pour une puissance nominale de 100 kW; le sable étant chauffé à environ 500-600°C. Et lorsque le besoin s’en fait sentir, l’énergie thermique ainsi stockée peut être restituée sous forme de chaleur avec une perte minimale, y compris pour une durée de stockage de longue durée d’après les informations communiquées par Polar Night Energy. Compte tenu de son faible coût d’exploitation, ce dispositif est d’ores et déjà utilisé en Finlande, notamment pour alimenter le réseau de chauffage urbain de la ville de Kankaanpää, comptant environ 11.000 habitants. Reste à savoir si ce dispositif peut être utilisé à plus grande échelle pour des métropoles.

À base de crabes

Toujours dans le domaine des batteries, des chercheurs de l’Université du Maryland aux États-Unis ont réussi à fabriquer un accumulateur électrique biodégradable. Il faut dire que ce système de stockage utilise un électrolyte – permettant le passage du courant électrique par déplacement d’ions – fabriqué à partir de chitine, une substance organique que l’on retrouve dans les coquilles de certains crustacés, comme le crabe. Pourtant, cela ne semble pas affecter ses performances. En effet, d’après ses promoteurs, après 1.000 cycles de recharge/décharge, cet accumulateur durable aurait conservé près de 99,7% de sa capacité initiale; des chiffres comparables à de nombreuses batteries existantes mais polluantes. Autre avantage de cette découverte: elle ne présente aucun risque de surchauffe et d’explosion. Bien évidemment, l’équipe de recherche ne compte pas en rester là et va continuer d’améliorer son produit afin de contribuer au perfectionnement des solutions de stockage d’énergie actuelles.

Et de sel fondu

C’est d’ailleurs dans cette logique que d’autres chercheurs américains, travaillant pour le Pacific Northwest National Laboratory, ont mis au point une batterie à sel fondu permettant de conserver de l’électricité pendant de nombreux mois. Il s’agit là encore d’une innovation qui pourrait se révéler particulièrement utile à l’heure où le stockage des énergies renouvelables reste l’une des clés de la réussite de la transition énergétique. Seul inconvénient: cette batterie doit être chauffée à une température de 180°C pour fonctionner et, une fois chargée, doit être refroidie pour que l’électrolyte se solidifie et bloque le mouvement des ions. Il suffit ensuite de la chauffer de nouveau pour pouvoir récupérer l’énergie emmagasinée. La batterie testée par ces scientifiques a été capable de restituer 92 % de sa charge après une période de douze semaines de stockage.

Les innovations ne manquent donc pas dans le domaine de la transition énergétique. Et même si certaines d’entre elles ne seront sans doute pas développées à une échelle industrielle, il n’en reste pas moins que toutes les pistes conduisant à préserver notre environnement pour les générations futures doivent être explorées.

Par R. Thomas