Le marché
L’Agence internationale de l’énergie a calculé qu’il faudrait investir 10 000 milliards de dollars dans l’énergie à l’échelle mondiale d’ici 2030. Le gouvernement chinois a déjà prévu d’investir 1 300 milliard de dollars dans un approvisionnement supplémentaire en électricité. Ces 10 000 milliards de dollars représentent l’équivalent d’1 % du PIB mondial sur l’ensemble de la période. Cependant, la part des investissements russes dans le PIB est plus proche de 5 %, et l’Afrique dépasse les 4 %, contre seulement 0.5 % pour les pays membres de l’OCDE.
La moitié de tous les investissements destinés à accroître la capacité de production d’électricité dans les 27 États membres de l’Union européenne est consacrée aux énergies renouvelables. Cependant, le défi des énergies renouvelables est que l’éolien et le solaire, les deux principales sources d’énergie verte, sont instables et nécessitent un investissement dans l’approvisionnement de base. Lorsqu’il n’y a pas de vent et que les nuages bloquent le soleil sur le continent européen, l’approvisionnement total en électricité à partir de ces deux sources principales qui représenteront respectivement 138 et 30 GW en 2030 pourrait chuter de 20 GW en une journée. C’est pourquoi, pour chaque unité supplémentaire d’énergie renouvelable, les fournisseurs d’énergie calculent qu’ils doivent investir 0,9 unité supplémentaire dans l’approvisionnement de base. Alternativement, ils pourraient investir dans le stockage de l’électricité, qui a tendance à être plus coûteux.
L’électricité de base fonctionne 365 jours sans interruption. Les sources d’énergie privilégiées pour cet approvisionnement stable sont le gaz naturel à cycle combiné, à un coût d’investissement de 1 000 dollars / KW, les centrales au charbon à 3 000 dollars / KW et le nucléaire à 5 000 dollars / KW. Bien que l’hydroélectricité et la géothermie puissent également faire partie du portefeuille énergétique de base, leur disponibilité est davantage déterminée par l’emplacement. Le coût d’investissement dans l’approvisionnement de base est déterminé par le type de financement. Les banques sont désireuses de financer la construction d’installations de production de base avec des contrats de vente à long terme, car ceux-ci présentent un faible risque. Pourtant, un investissement d’un milliard de dollars dans une station de base comprend 65 % en coûts de construction et 35 % en charges et frais financiers. Si le financement était basé sur des investissements en capital, le rendement pourrait augmenter d’au moins un tiers.
L’innovation
Étant donné que la plus grande partie de l’électricité de base est fournie par le charbon et le nucléaire, il y a une recherche d’énergie renouvelable qui peut fournir non seulement de l’électricité intermittente, mais aussi de l’électricité de base. L’énergie solaire concentrée est l’une des technologies prometteuses des énergies renouvelables. Il peut collecter et stocker de l’énergie dans de la vapeur sous pression, du sel fondu ou du graphite purifié. L’énergie éolienne a été combinée à une grande variété de systèmes de stockage, y compris l’accumulation hydroélectrique par pompage, les batteries, les piles à combustible régénératives, les volants et les aimants. Cependant, le plus prometteur semble être le stockage d’énergie d’air comprimé (CAES) qui stocke l’air dans des structures souterraines (géologiques). Le défi demeure que ces installations de stockage exigent des coûts d’investissement supplémentaires et une maintenance accrue, ce qui augmente encore le coût par KWH.
Stein Erik Skilhagen, le vice-président pour Osmotic Power à la Statkraft norvégienne a observé la puissance d’un séquoia qui aspire l’eau jusqu’à 100 mètres. L’arbre exploite la différence de concentration en poussant l’humidité jusqu’en haut. Lorsque l’eau douce des montagnes se jette dans l’eau de mer salée, une grande quantité d’énergie est libérée par le changement de concentration du sel. Il a observé que l’écoulement des rivières dans l’océan est un écoulement sans fin grâce aux cycles naturels d’évaporation, de condensation et de précipitation. Par conséquent, l’énergie libérée par la différence entre une salinité plus élevée qui a une pression plus élevée et une salinité plus faible avec une pression plus faible pourrait fonctionner 365 jours sans aucune interruption. Il s’agit d’une source d’énergie renouvelable de base idéale. La simple exploitation des différences de concentration qui génèrent des différences de pressions implique que la source d’énergie provient du domaine de la physique, le type d’innovations proposées par l’Economie Bleue.
Cette source d’énergie est également connue sous le nom de puissance osmotique ou de puissance du gradient de salinité, exploitant la différence de concentration en sel entre l’eau douce de rivière ou de pluie et l’eau salée. La technique de production d’électricité à partir de ce gradient a été testée aux Pays-Bas par électrodialyse inverse (RED) et a été mise en pratique en Norvège par osmose retardée sous pression (PRO). La membrane qui sépare les deux types d’eau est la clé du succès. Pendant que l’eau douce migre vers le côté salin, elle crée une différence de pression. Cette pression est utilisée pour faire tourner la turbine. Tout comme l’osmose inverse (OI), ce PRO génère un sous-produit. Cependant, contrairement à l’OI qui produit de la saumure à haute teneur en sel, la PRO produit de l’eau saumâtre qui pourrait être utilisée dans la production d’algues, ce qui permet la co-localisation de plantes énergétiques à base d’OI et de fermes d’algues. Ce regroupement d’activités économiques permet de générer des flux de trésorerie multiples, autre caractéristique des innovations proposées par l’Economie Bleue.
Le premier flux de trésorerie
Statkraft a décidé d’investir 8 millions de dollars dans une unité de démonstration. Un mètre carré de membranes produit actuellement 3W d’électricité. On s’attend à ce que l’introduction d’un nouveau type de membrane augmente la puissance à 5W. Les experts considèrent que c’est le minimum requis pour rendre la technologie PRO compétitive. Le coût d’exploitation doit inclure la filtration. La création d’un biofilm sur la membrane réduit rapidement son efficacité. C’est là que le vortex, une technologie suédoise éprouvée et testée en Espagne, pourrait servir de solution à faible coût et réduire encore les coûts d’investissement et de maintenance.
L’opportunité
L’application de l’osmose pour produire de l’électricité est limitée aux endroits où l’eau douce et salée est abondante. Cela implique que tout estuaire qui se jette dans la mer a un potentiel. Les experts ont déjà établi que le potentiel de l’énergie osmotique en Europe est trois fois supérieur au potentiel éolien et solaire combiné. Le fait qu’il peut fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 le rend aussi compétitif que la gravité. Hydro-Québec, la compagnie d’électricité canadienne, a calculé que l’estuaire du Saint-Laurent a un potentiel de 12 Gigawatts. Les pays avec une pluviométrie abondante et un long littoral s’attendent tous à exploiter ce potentiel. Le Tokyo Institute of Technology et Kyowakiden Industrial Co. de Nagasaki ont commencé à tester l’osmose à Fukuoka.
Stein Erik Skilhagen pense qu’une fois que quelques installations d’osmose seront en service, les principaux fournisseurs mondiaux de membranes appliqueront à l’osmose leur savoir-faire existant en matière de membranes d’osmose inverse pour la production d’eau potable à partir d’eau salée. Alors que l’Europe, l’Amérique du Nord et le Japon se sont déjà engagés dans la planification des installations, l’avenir réel est pour les grands deltas fluviaux du monde où l’énergie est rare et où un approvisionnement de base supplémentaire est urgent : Les fleuves Jaune et Yangtsé, Mékong, Gange, Perle, Brahmapoutre, Nil, Gambie, Okovango, Niger, Volta, Zambèze, Orinoco, Amazonie, Parana, Lena et Yenisey.
