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L’espace, future centrale électrique de la planète?

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Face à l’épuisement des ressources fossiles, trouver des sources d’énergies alternatives est devenu un enjeu majeur. Un défi que les britanniques proposent de relever en relançant la course à la production d’électricité spatiale. Projet sur la comète?

Dans quelques jours, le Royaume-Uni fera l’événement. L’agence spatiale britannique dévoilera un programme de production d’énergie solaire depuis l’espace. Bon, l’idée n’est pas totalement nouvelle. Le concept a été imaginé par Isaac Asimov en … 1941. L’écrivain de science-fiction a ouvert la voie. Américains, Européens, Soviétiques, Chinois, Japonais ont phosphoré des décennies durant sur la question. Avec une solide motivation.

Flux de micro-ondes

En une heure, la terre reçoit 300 fois plus d’énergie en provenance de l’astre diurne que les humains n’en consomment en … une année. Exploiter cette ressource illimitée, comme le font à toute petite échelle les satellites, présente effectivement d’indéniables atouts tant les rendements énergétiques sont excellents dans l’espace. On ne consomme pas d’espace naturel terrestre non plus. Et les voisins sont silencieux.

Les nombreux chercheurs ayant bossé le sujet ont répertorié quelques inconvénients. Compte tenu des distances entre la future station électrique spatiale et le plancher des vaches (plusieurs milliers de km), il semble pertinent de transporter l’électricité produite par un vaste faisceau de micro-ondes. Mais ça, c’est la théorie.

Une station de 80 000 tonnes

Car dans la réalité, on ne sait véhiculer qu’un faible flux d’électrons et sur quelques centaines de mètres seulement. Il va falloir progresser. Autre écueil : le coût de construction de l’installation. Déployer une centrale solaire au-delà des ceintures de Van Hallen n’a de sens (économique) que si elle rivalise avec une centrale terrestre.

Les ingénieurs du ministère US de l’énergie ont fait les comptes : pour alimenter une mégapole comparable à la région parisienne, il faut expédier un engin doté de 3 km de panneaux solaires et d’une imposante antenne. Ce super satellite afficherait une masse de 80 000 tonnes sur la balance. Soit l’équivalent de 200 stations spatiales internationales (ISS).

Selon Arianespace, il faut compter une centaine de millions d’euros pour mettre en orbite une charge utile de 6 tonnes. Prévoir donc un peu plus de 13 000 voyages pour assembler une centrale complète. Le montant de l’addition s’annonce salé.

Une autre option est possible. Plutôt que d’assembler un meccano de la taille de l’Enterprise, pourquoi ne pas mettre en l’air une flottille de petits satellites solaires ? Pesant chacun une dizaine de tonnes, ils pourraient alimenter la terre par un rayon laser. Avantage : on peut convertir le rayon lumineux concentré en électricité grâce à une « cible » de quelques m2 sur terre. La conversion des micro-ondes nécessite, elle, une plateforme de plusieurs km2.

On peut aussi choisir d’économiser l’électricité. C’est moins cher, mais tellement moins spectaculaire.

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C’est vraiment propre, une éolienne?

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Les éoliennes sont-elles la solution verte à la crise environnementale liée à la production d’énergie? Eléments de réponse.

Pour faire un bilan de l’empreinte carbone de la construction d’une éolienne, il faut prendre en compte  le balsa, la fibre de verre et les colles nécessaires à la fabrication des pales ; l’acier du mât, de la nacelle et du moyen ; les résines plastiques du nez ; le cuivre du transformateur, le béton des fondations. Les évaluateurs intègrent aussi dans leur calcul l’utilisation de la grue nécessaire à l’érection de l’éolienne, la construction des pistes d’accès, le raccordement au réseau de transport ou de distribution d’électricité.

Si l’on s’intéresse aux éoliennes marines, on n’oubliera pas d’intégrer l’énergie consommée par les bateaux d’installation et de maintenance à la feuille de calcul.Une  turbine installée en mer, actionnée par des vents réguliers, produira de l’électricité environ 40% du temps (soit 3200 heure par an) contre 22% (1760 heures par an) pour un aérogénérateur terrestre.

Ratio favorable

A volume de matière égale, le rendement est donc deux fois supérieur pour la machine offshore, ce qui allège son empreinte environnementale. Autre donnée intégrée dans les feuilles de calcul : le démontage de la machine et la fin de vie des produits.
Et, concrètement, qu’est-ce que cela donne ? Selon les générations d’éoliennes, leur lieu de production, l’endroit où on les installe, le bilan carbone varie de 5 à 25 grammes de CO2 par kWh produit. Pourquoi autant d’écart ? D’abord, il faut tenir compte du contenu en carbone de l’énergie nécessaire à la production des matières premières.

Énergie et recyclage

Or, l’énergie est bien plus carbonée en Chine (où 70% de l’électricité est produite par du charbon) qu’en France (où 90% de l’électricité est produite par des énergies non carbonées). Ensuite, les quantités de béton (très importantes) varient fortement selon la nature du terrain et la taille de la machine.

Enfin, on ne recycle pas partout les éoliennes qui ont arrivées au bout du rouleau. Aux États-Unis, les pales (difficiles à valoriser) sont mises en décharge. Ce qui dégrade plutôt le bilan environnemental de l’ensemble. En France, la loi impose aux propriétaires des machines de recycler la quasi totalité de leurs composants. Les centaines de tonnes de béton des fondations doivent aussi être récupérées. Very much better.

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Sur la route de la voiture électrique verte

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voiture électrique, Tesla,

Deux start-up nord-américaines proposent de  recycler les matériaux précieux contenus dans les anciennes batteries. Une très bonne initiative face à cet enjeu écologique majeur. 

Si vous ne connaissez pas encore Redwood Materials et Li-Cycle, cela ne devrait pas tarder. Grâce à ces deux start-up, la voiture électrique amorce un grand bond écologique. La compagnie made in Nevada et sa concurrente ontarienne se positionnent sur le marché embryonnaire du recyclage des batteries de véhicules électrique. Et il y a du travail!

Métaux précieux

Dans le monde, plus de 95 % des batteries sur 4 roues finissent à la décharge, dans des incinérateurs ou dans la nature. Or, même si elles sont à plat, elles restent bourrées de matériaux précieux. La moitié de la valeur de la très performante NMC 811 de LG Chemical est le fait du nickel, lithium, cobalt et du manganèse que contiennent ces batteries très performantes.

Recycler ces matières premières, c’est réduire l’exploitation des gisements miniers. Ce qui allège le bilan environnemental et climatique des batteries et donc des voitures électriques ! Important, car les mines sont souvent situées dans des pays où l’on se moque de l’environnement et des hommes (république démocratique du Congo, Chine).

De plus, les matériaux font du chemin avant d’être placé sous le capot. Extrait au Congo, le cobalt est le plus souvent raffiné en Finlande, avant d’être transformé, en Chine. Les modules prêts à l’emploi sont envoyés ensuite dans les Gigafactories européennes ou américaines pour y être intégrés aux batteries.

Gisements domestiques

Après avoir levé plus de 1,3 milliard de dollars, Redwood Materials et Li-Cycle vont construire leurs usines de recyclage et collecter des millions de batteries de tous types : auto, vélo, ordinateurs, téléphone. La matière première secondaire ne manque pas : rien qu’aux Etats-Unis, 1 milliard de batteries usagées dormiraient dans les tiroirs et les garages. Les deux sociétés ont, en outre, conclu des partenariats avec des grands distributeurs (Amazon), des fabricants de véhicules électriques (Proterra, Specialized, Tesla) et des producteurs de batteries (Panasonic) pour faciliter leur approvisionnement et s’ouvrir de nouveaux marchés.

Nouvelle, l’activité suscite de grands espoirs chez les industriels et les investisseurs. D’ici à 2030, la demande annuelle de batteries pour véhicules électriques devrait décupler, estime Bloomberg New Energy Finance. Et il n’est pas sûr que les mines en activité puissent satisfaire pareille augmentation de la demande. Flairant un marché prometteur, le Wall Street Journal et Dow Jones publient, depuis le 1er août, les mercuriales de prix des métaux entrant dans la composition des batteries. Faites vos jeux.

 

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