« Laboratoire Climat » sur les technologies clés : « Le CO2 sera bientôt une matière première »

Photovoltaïque, éolien, batteries, électrolyseurs et aspirateurs à CO2 dits Direct Air Capture (DAC), nous avons besoin de ces cinq technologies pour réussir la transition énergétique, estime Christian Breyer. Cependant, l’économiste solaire de l’Université technologique de Lappeenranta (LUT) en Finlande ne considère pas les nouvelles centrales hydroélectriques, l’énergie géothermique et la bioénergie comme des solutions convaincantes. L’hydrogène vert non plus. Il s’agit d’une source d’énergie encombrante qui ne devrait être qu’un élément de base pour d’autres, explique Breyer dans le « Laboratoire climatique » de ntv. Le chercheur voit l’avenir de l’approvisionnement énergétique mondial sur les océans du monde : dans 30 ans, des centrales solaires flottantes pourraient produire de l’électricité qui pourrait être transformée en ammoniac vert, méthanol ou kérosène dans d’immenses usines offshore de carburants synthétiques et distribuée dans le monde entier – grâce à des décennies -les anciens procédés et la nouvelle matière première CO2.

ntv.de : Le gouvernement fédéral fait de grands projets en matière d’hydrogène, il rêve de systèmes de chauffage à hydrogène et de terminaux de gaz liquéfié où l’hydrogène vert atterrira un jour, mais il ne figure pas sur sa liste. Pourquoi?

Christian Breyer : La liste ne contient que les équipements et appareils avec lesquels nous réalisons la transition énergétique, pas un produit spécifique. Sinon, l’électricité serait toujours prioritaire, car elle est essentielle à la transition énergétique. C’est pourquoi les énergies photovoltaïque et éolienne sont cruciales, notamment pour l’Europe et l’Amérique du Nord. Cela va de soi.

Et qu’en est-il de l’hydroélectricité ?

C’est important, mais c’est déjà utilisé à merveille dans le monde entier. Le potentiel a été largement épuisé.

Il n’y a plus de potentiel d’amélioration ?

La capacité hydroélectrique peut certainement être augmentée d’un tiers à 50 pour cent. Mais recherchons-nous uniquement des systèmes énergétiques bon marché et renouvelables ou également des systèmes durables ? Si la durabilité est importante pour nous, nous devons traiter les rivières avec soin. Les grands fleuves comme le Mékong en Asie, le Congo en Afrique et, dans une certaine mesure, l’Amazone au Brésil possèdent le plus grand potentiel hydroélectrique. Techniquement, il serait possible d’y construire des centrales hydroélectriques, cela pourrait aussi être économiquement intéressant, mais cela détruirait relativement certainement l’écologie du fleuve. Et rien qu’au Congo, on parle d’environ 500 espèces qui n’y vivent que. C’est pourquoi l’hydroélectricité, là où elle existe, fait toujours partie de la solution, mais comme les autres sources d’énergie durables, elle est limitée.

Pourquoi?

Avec la géothermie, nous constatons depuis des décennies que les projets ne se réalisent pas autant que nous l’aurions souhaité. La bioénergie présente le gros inconvénient de ne pas laisser de place aux cultures énergétiques, car nous en avons besoin pour nourrir les animaux, que nous mangeons à notre tour. Que ce soit une idée intelligente est une autre question.

Le photovoltaïque et l’éolien occupent les premières places parce qu’ils ont fait leurs preuves, qu’ils fonctionnent et qu’ils sont bon marché ?

Naturellement. En fin de compte, la transition énergétique est une question économique. Il existe du potentiel pour d’autres technologies, mais à un niveau de coût différent. L’énergie solaire en particulier est incroyablement bon marché et constitue désormais la forme d’électricité la moins chère au monde. Il faut tout comprendre : en 2021, la moitié de la capacité électrique ajoutée dans le monde était du photovoltaïque. D’ici 2050, environ 10 milliards de personnes vivront sur Terre, dont environ les trois quarts dans la Sun Belt, où le soleil brille toute l’année. Il s’agit d’une énergie bon marché et disponible partout. C’est pourquoi les piles sont si importantes.

Les premiers parcs solaires sont désormais construits sur l’eau. Parce qu’il y a tellement d’espace pour les infrastructures là-bas ?

Il s’agit d’une belle technologie appelée « PV flottant » qui a été mise en œuvre au cours des dix dernières années principalement sur des lacs, des réservoirs ou des étangs, où le raccordement au réseau est relativement simple. La question a toujours été : est-ce que cela fonctionne aussi en mer ? De plus en plus de régions du monde s’y essaient, bien sûr dans des eaux calmes et sans hautes vagues. Vous pouvez contrôler cela. Nous avons étudié cette question à l’aide de l’exemple des Caraïbes, car, comme chacun le sait, l’espace disponible pour l’approvisionnement en énergie sur de nombreuses îles est relativement limité.

Ou à Singapour.

C’est là que se déroule le plus de recherches sur le photovoltaïque flottant. Mais ce ne sera probablement qu’un ajout au mix énergétique, car si l’on regarde de près la situation géographique, il y a beaucoup à dire sur la simple pose d’une ligne électrique vers Sumatra. Cette immense île indonésienne se trouve juste à côté. Il n’y aurait pas besoin d’autant d’espace pour approvisionner en électricité un petit pays comme Singapour. Si l’on réfléchit à cette vision, 20 à 30 ans plus tard, d’immenses usines de carburants synthétiques dans les eaux internationales seraient possibles : une grande centrale photovoltaïque flottante produit de l’électricité et de l’hydrogène vert par électrolyse. Vous ne pouvez pas en faire grand-chose, alors vous le convertissez en ammoniac, méthanol ou kérosène. Les pétroliers pourraient à leur tour collecter ces substances dans ces usines offshore à intervalles réguliers et les distribuer sur les marchés mondiaux.

Les avantages du photovoltaïque, de l’éolien et des batteries deviennent évidents. Mais pourquoi l’hydrogène vert doit-il être à nouveau converti ?

En principe, on peut faire beaucoup de choses avec l’hydrogène, mais l’hydrogène est la plus petite molécule de l’univers et est donc difficile à manipuler. Il a tendance à se diffuser à travers les matériaux, est hautement inflammable et difficile à transporter. Cela peut être fait techniquement, mais cela coûte de l’argent. Et en fin de compte, le trafic maritime et aérien fonctionnant à l’électricité et aux batteries ne fonctionne que sur de courtes distances. Je peux facilement charger la batterie sur le Rhin, mais pas sur les grands océans. Des sources d’énergie chimiques et denses y sont nécessaires. Et nous savons déjà qu’il n’est pas nécessaire de fabriquer du kérosène à partir du pétrole : nous avons besoin d’hydrogène et d’un carbone, généralement du CO2. Nous pouvons ensuite utiliser le procédé Fischer-Tropsch pour produire des carburants synthétiques comme le kérosène.

Des électrolyseurs sont-ils nécessaires pour ce processus ?

Où puis-je trouver le laboratoire climatique ?

Vous pouvez retrouver le Laboratoire Climat sur ntv et partout il y a des podcasts : RTL+, Amazon Music, Apple Podcasts, Spotify, flux RSS

Vous avez des questions à nous poser ? Écrivez un e-mail à [email protected] ou contactez Clara Pfeffer et Christian Herrmann.

Pour la première étape lorsque nous produisons de l’hydrogène vert. Il ne manque plus que le CO2, qui n’est plus un gaz d’échappement et provoque des émissions, mais une matière première. Nous aurions alors une solution pour l’aviation qui ne nécessiterait pas de changements majeurs dans la flotte aérienne actuelle. Un autre avantage est qu’outre le kérosène, l’hydrogène peut également être transformé en presque tous les autres produits importants dont nous avons besoin : du méthanol pour l’industrie chimique ou pour le transport maritime ou en ammoniac comme engrais pour l’agriculture. L’hydrogène lui-même est principalement nécessaire à la production d’acier.

Et d’où obtenons-nous le CO2 ? Est-ce la cinquième technologie clé, les aspirateurs CO2 ?

Le CO2 peut provenir de toutes sortes de sources, mais en fin de compte, la capture directe de l’air (DAC) est probablement la solution la plus évolutive. Car si nous prenons au sérieux le changement climatique et la transition énergétique, nous limiterons bientôt les centrales électriques au gaz, les centrales électriques au charbon et la production d’acier à base de charbon et donc tous les processus essentiels qui génèrent d’importantes émissions de CO2. Les usines d’incinération des déchets, les usines de papier et les cimenteries sont restées, mais elles constitueraient de petites sources en termes de volume pour produire du méthanol pour l’industrie chimique et du kérosène pour l’aviation. Comment combler cet écart de couverture ? Nous retirons le CO2 du réservoir qui en contient déjà trop, l’atmosphère. Les coûts pour cela devraient se situer dans une fourchette acceptable.

Tous les problèmes sont alors résolus – en théorie du moins. Mais n’est-il pas déjà trop tard ? Certes, de nombreux parcs solaires sont construits dans le monde, mais les capacités de stockage manquent partout pour pouvoir utiliser l’énergie solaire 24 heures sur 24. Et le DAC n’a jusqu’à présent été utilisé qu’à un faible niveau.

L’énergie éolienne fonctionne, même si tous les problèmes initiaux n’ont pas encore été résolus. Mais là, ils ne travaillent en réalité que sur des questions détaillées. Le photovoltaïque également. Les modules photovoltaïques deviennent en moyenne 0,5 point de pourcentage plus efficaces chaque année. Cette tendance dure depuis 20 ans et se poursuivra pendant encore de nombreuses années, tout en devenant de plus en plus moins cher.

Ensuite, nous cochons les cases pour l’éolien et le photovoltaïque. Et les piles ?

Nous assistons à un tournant. Ces dernières années, il y a eu des problèmes de pénurie de cobalt et de nickel, mais les voitures électriques et les systèmes de stockage domestiques utilisent désormais principalement des batteries lithium-ion, qui sont de plus en plus construites sans cobalt ni nickel. Avons-nous assez de lithium ? Les avis diffèrent à ce sujet. En principe, il y en a assez là-bas, les océans du monde en sont pleins, mais nous ne pouvons tout simplement pas l’évacuer efficacement. C’est là le véritable problème. Cette année, des batteries sodium-ion ont également été introduites par les deux leaders mondiaux du marché. Il n’y a plus de goulots d’étranglement matériels chez eux.

Est-ce que tout est en sécurité également avec les piles ?

Il y a beaucoup à dire à son sujet. Ces entreprises ont une réputation à perdre et ne feraient pas cela si elles ne savaient pas que cela fonctionnait. Et les taux de croissance sont énormes : si la production de modules photovoltaïques augmente de 30 pour cent par an, la production de batteries augmente de 50 à 100 pour cent par an.

Et les électrolyseurs ?

La situation y est plus critique car le marché est beaucoup plus restreint. Mais nous maîtrisons la technologie depuis 100 ans et il existe environ deux douzaines de fabricants et fournisseurs du monde entier. Ce sera une course passionnante pour voir qui pourra finalement proposer les meilleurs produits aux meilleurs prix. Je ne suis pas inquiet. Avec le DAC, seule la mise à l’échelle reste discutable, car la technologie fonctionne également dans ce cas : elle est utilisée dans les sous-marins nucléaires et sur les stations spatiales depuis les années 1960. Il ne manque plus qu’une commercialisation majeure, et ces fabricants sont désormais également bien équipés en capitaux provenant d’investisseurs.

Clara Pfeffer et Christian Herrmann se sont entretenus avec Christian Breyer. La conversation a été raccourcie et lissée pour une meilleure clarté.

Laboratoire climatique de

Qu’est-ce qui aide à lutter contre le changement climatique ? « Climate Laboratory » est le podcast dans lequel ntv met à l’épreuve les idées, les solutions et les revendications. L’Allemagne est-elle un mendiant en électricité ? Non. La pompe à chaleur est-elle trop chère ? Absolument pas. La rénovation énergétique en vaut-elle la peine ? Absolument. Des prix du CO2 pour les consommateurs ? Inévitable. Une vache tueuse pour le climat ? Trompeur. Reforestation au sud ? Exacerbe les problèmes.

Le laboratoire climatique de : une demi-heure chaque jeudi qui informe, s’amuse et fait le ménage. Chez ntv et partout il y a des podcasts : RTL+, Amazon Music, Apple Podcasts, Spotify, flux RSS

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