mai 15, 2021

La transition du pétrole et du gaz vers les énergies renouvelables a nécessité des recherches technologiques complexes. La production d’énergie durable est devenue une priorité dans le monde entier. Bien que la transition ait été lente, les progrès technologiques sont prometteurs. Lorsqu’ils abordent une transition énergétique, les dirigeants devraient tenir compte de toutes les différentes avenues possibles et de leurs impacts potentiels. De nombreuses sources d’énergie alternatives sont disponibles, chacune avec ses propres avantages et inconvénients.

La transition vers l’abandon des hydrocarbures ne se limite pas à la production d’énergie , elle implique également de trouver des alternatives pour les processus industriels et les plastiques. Apprenez-en davantage sur le changement sociétal qui s’éloigne des hydrocarbures et sur ce que cela pourrait signifier.

Les hydrocarbures vers les énergies renouvelables : un guide complet

Apprenez tout sur la transition des hydrocarbures aux énergies renouvelables.

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1. Économie des énergies renouvelables

La transition vers les énergies renouvelables nécessite d’examiner ses impacts économiques.

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2. Impacts environnementaux

Le passage des hydrocarbures aux énergies renouvelables profitera à l’environnement à bien des égards.

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3. Transition vers les énergies renouvelables

De nombreuses sources d’énergie alternatives sont disponibles, chacune avec ses propres avantages et inconvénients.

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4. Planification de la construction

Une fois que vous avez décidé d’investir dans la technologie des énergies renouvelables, vous devrez comprendre le processus.

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5. Parlez avec les experts

TRC peut aider les entreprises à naviguer dans leur transition des hydrocarbures aux énergies renouvelables.

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Pourquoi devrions-nous nous éloigner des combustibles fossiles ?

Pourquoi est-il nécessaire de s’éloigner des combustibles fossiles en premier lieu ? Les combustibles fossiles ne sont pas viables. Ils causent de graves dommages à l’environnement et de la pollution et contribuent au changement climatique. Malgré leur efficacité et leur densité énergétique, les combustibles fossiles sont dangereux, endommagent les écosystèmes et menacent la santé publique. Pour ces raisons, la société réduira sa dépendance aux combustibles fossiles et aux hydrocarbures sous d’autres formes, ce qui signifie que les promoteurs de projets de services publics et d’énergie renouvelable doivent explorer de nouvelles options pour l’avenir.

Qu’est-ce qui peut remplacer les hydrocarbures ?

Les solutions pour éliminer progressivement les hydrocarbures sont compliquées et changent chaque année. Plusieurs sources différentes d’énergie renouvelable et de carburants de remplacement pourraient remplacer les hydrocarbures.

La solution la plus viable sera probablement une combinaison de diverses méthodes d’énergie renouvelable, variant en fonction de l’emplacement, de la disponibilité des ressources, des économies et d’autres facteurs.

En ce qui concerne les produits manufacturés, un remplacement des hydrocarbures pourrait être les bioplastiques composés de ressources autres que les combustibles fossiles. Des alternatives sont possibles pour l’électricité, la fabrication et le carburant.

Sources d’électricité alternatives

Les services publics utilisent les hydrocarbures pour l’électricité depuis de nombreuses années maintenant – la question des sources d’électricité alternatives a suscité beaucoup d’attention et de recherches. De nombreuses options différentes sont disponibles pour la production d’électricité. Chacun a une disponibilité et une fiabilité variables, de sorte que la société devra utiliser une combinaison de sources d’énergie renouvelables et propres. Certaines technologies avancées et émergentes comprennent les sources d’alimentation suivantes. Une transition énergétique vers les énergies renouvelables pourrait inclure une plus grande dépendance à l’égard de :

Gaz naturel renouvelable
Hydrogène renouvelable
Solaire photovoltaïque
Énergie solaire thermique
Énergie solaire concentrée
Piles à combustible d’énergie solaire
Éoliennes offshore et terrestres
Hydroélectricité
Géothermie

Gaz naturel renouvelable

Le gaz naturel renouvelable est un gaz de qualité pipeline qui peut être utilisé par les services publics de manière interchangeable avec le gaz naturel conventionnel. Lorsque le biogaz est traité selon des normes de pureté, le résultat final est le GNR. Le biogaz peut être utilisé dans une myriade d’industries et d’applications (carburant de transport sous forme de gaz naturel comprimé (GNC).

Le combustible est produit à partir de sources de déchets de méthane. Les fermes et les décharges peuvent fournir les produits gazeux de la décomposition. Les services publics et les chefs de projet à la recherche d’émissions réduites peuvent traiter cela sans construire d’infrastructure de manière significative. Cela réduira les coûts alors que vous cherchez à utiliser les énergies renouvelables comme méthode améliorée pour l’électrification des maisons et des entreprises.

Les projets de gaz naturel renouvelable sont complexes et nécessitent le soutien d’équipes de gestion de projet bien informées et de partenariats stratégiques. Une équipe de projet performante fournira des services de gaz d’enfouissement (LFG) à la sensibilisation du public.

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Hydrogène renouvelable

L’hydrogène est produit par la biomasse, l’hydroélectricité, l’énergie éolienne, l’énergie solaire, la géothermie, le gaz naturel et plus encore. Le plus grand défi des fournisseurs de services publics avec l’utilisation de l’hydrogène comme alternative renouvelable est le coût. Les piles à combustible de transport à coût compétitif nécessitent des recherches supplémentaires. Pour s’assurer que l’hydrogène est compétitif par rapport aux carburants conventionnels, la recherche est axée sur l’amélioration de l’efficacité de la durée de vie des technologies de production ainsi que sur la réduction des coûts d’exploitation, d’équipement et d’entretien.

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Solaire photovoltaïque

Certaines des alternatives électriques les plus fortes impliquent l’énergie solaire. Le soleil fournit une énergie infinie à la surface de la Terre. Toutes les formes d’énergie sur Terre dérivent du soleil d’une manière ou d’une autre. Les scientifiques ont découvert plusieurs façons d’exploiter l’énergie solaire à des fins humaines. Les panneaux solaires permettent la conversion de la lumière du soleil en énergie électrique. Le développement de l’énergie solaire est le secteur de l’énergie renouvelable qui connaît la croissance la plus rapide aux États-Unis.

Les progrès technologiques récents ont augmenté l’efficacité et réduit les coûts, faisant de l’énergie solaire une option économique plus forte. L’énergie solaire photovoltaïque (PV) fonctionne en utilisant de petites cellules faites de semi-conducteurs pour convertir le rayonnement électromagnétique du soleil en énergie utilisable. Les cellules individuelles se connectent pour créer des unités plus grandes appelées panneaux. Plusieurs panneaux solaires travaillent ensemble pour former des panneaux solaires. Les baies sont dotées de convertisseurs qui transforment l’énergie recueillie du courant continu en courant alternatif pour la rendre utilisable.

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Énergie solaire thermique

Les alternatives de chaleur solaire thermique exploitent l’énergie du soleil d’une manière différente de celle des cellules photovoltaïques. Ils utilisent la chaleur du soleil au lieu de son rayonnement, convertissant la chaleur de la lumière du soleil en électricité. La façon dont cela fonctionne est similaire à une éolienne. Les générateurs solaires thermiques contiennent du liquide, qui chauffe en vapeur sous pression qui fait tourner une turbine. La filature génère de l’électricité.

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Énergie solaire concentrée

L’énergie solaire concentrée (CSP) offre un moyen de convertir l’énergie solaire en énergie ou en carburant liquide. Il utilise l’énergie du soleil pour créer du gaz synthétique. Il fonctionne en utilisant des miroirs pour concentrer la lumière du soleil. La chaleur qui en résulte entraîne un moteur connecté à un générateur d’énergie électrique.

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Piles à combustible d’énergie solaire

Les piles à combustible sont comme des batteries, stockant de l’énergie pour une utilisation future. Ils rendent l’énergie solaire beaucoup plus fiable. Associés à un système d’énergie solaire, ils fournissent une énergie stable lorsque la lumière du soleil n’est pas disponible. Sans piles à combustible, les propriétaires de panneaux solaires doivent compter sur d’autres méthodes de secours pour l’énergie. Une solution courante consiste à rester connecté au réseau énergétique.

Les piles à combustible maximisent les impacts environnementaux positifs de l’énergie solaire en utilisant tous les panneaux d’énergie produits. Ils permettent également une indépendance complète par rapport au réseau, ce qui est important pour les propriétaires fonciers ruraux ayant un accès limité au réseau. Pour ces raisons, les piles à combustible feront partie intégrante de la transition vers les énergies renouvelables.

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Éoliennes offshore et terrestres

Il est également possible de produire de l’électricité à partir du vent. La collecte de l’énergie éolienne est assez simple. Le vent tourne les pales en forme d’hélice autour d’un rotor, ce qui fait tourner un générateur et crée de l’électricité. Comme tous les types d’énergie, le vent représente une forme secondaire d’énergie solaire – le vent résulte du soleil chauffant l’atmosphère terrestre.

L’énergie éolienne offre de nombreux avantages. Il est peu coûteux, surtout s’il est à terre, et provoque une pollution négligeable et des émissions de gaz à effet de serre. En outre, les turbines occupent une place limitée, ce qui est l’un des principaux inconvénients de l’énergie solaire. La production d’énergie éolienne n’est pas sans défauts, bien sûr.

Les obstacles comprennent la transmission de l’énergie des sites ruraux aux villes, la pollution sonore et les dommages causés aux oiseaux et aux chauves-souris. Un placement approprié peut aider à réduire ces impacts négatifs. Dans l’ensemble, l’énergie éolienne est une forme d’énergie beaucoup plus propre et plus sûre que les combustibles fossiles.

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Hydroélectricité

L’une des plus anciennes sources d’énergie est l’hydroélectricité, autrefois utilisée pour moudre le grain. Il utilise la puissance de l’eau en mouvement, fonctionnant presque de la même manière que l’énergie éolienne. La force de l’eau fait tourner les pales d’une turbine, qui fait tourner un générateur et produit de l’électricité. La plupart des installations hydroélectriques retiennent l’eau derrière les barrages pour les libérer sur commande, mais certaines utilisent plutôt un système de canaux.

L’hydroélectricité a beaucoup de potentiel à l’ère des sources d’énergie renouvelables, bien qu’elle ait ses défis. Les barrages peuvent avoir un impact sur les migrations des poissons, et le processus hydroélectrique peut réduire les niveaux d’oxygène de l’eau. En outre, l’hydroélectricité repose sur un accès constant à l’eau, de sorte que les sécheresses sont une préoccupation. Malgré ces obstacles, l’hydroélectricité est aussi propre que l’énergie solaire ou éolienne.

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Géothermie

Une autre forme d’énergie alternative est la géothermie. Il utilise l’eau chaude sous la surface de la Terre. Trois méthodes différentes donnent accès à l’énergie géothermique :

  1. Vapeur sèche : Les puits souterrains récupèrent la vapeur de l’intérieur de la Terre. La vapeur fait tourner une turbine et un générateur pour produire de l’électricité.
  2. Vapeur flash : Les usines de vapeur flash ont accès à de l’eau si chaude et pressurisée qu’elle coule d’elle-même vers le haut. À mesure que la pression diminue et que l’eau bout, la vapeur qui en résulte alimente une turbine et un générateur. Les restes d’eau retournent sur terre et rendent le système renouvelable.
  3. Vapeur binaire : Les plantes à vapeur binaires utilisent la chaleur de l’eau à l’intérieur de la Terre pour faire bouillir un fluide secondaire. L’eau retourne à la Terre intacte, ce qui en fait la plus propre des trois méthodes.

Le principal obstacle à la géothermie réside dans ses limites géographiques. Seules quelques poches d’eau conviennent, et elles sont généralement situées le long des lignes de faille où les tremblements de terre et les éruptions volcaniques sont courants. Étant donné que les poches d’eau viables se trouvent dans des régions aussi volatiles, l’exploitation de l’énergie géothermique peut être risquée. Une autre préoccupation est le coût — l’équipement géothermique coûte cher.

La collecte de l’énergie géothermique crée également un danger pour la sécurité. L’eau doit être réinjecté pour maintenir la pression à l’intérieur de la Terre suffisamment élevée. Ne pas réinjecter suffisamment d’eau sous terre pourrait causer des dolines massives. Pour ces raisons, d’autres méthodes d’énergie de remplacement sont plus répandues, mais d’autres recherches pourraient aider à répondre à ces préoccupations.

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Défis solaires

Parmi les défis de l’énergie solaire figure sa fiabilité, qui varie en fonction de l’emplacement et de la période de l’année. Un accès constant à la lumière du soleil est nécessaire pour que l’ingénierie solaire fonctionne. Certains panneaux solaires comprennent des batteries ou des piles à combustible pour le stockage d’énergie excédentaire. Avec le stockage sur batterie, l’utilisateur peut accéder à l’énergie lorsque la lumière du soleil n’est pas disponible. Sinon, les propriétaires fonciers qui ont des panneaux solaires s’associent à des entreprises de services publics locales pour accéder au réseau énergétique lorsque cela est nécessaire.

Un autre défi qui s’applique à toutes les formes d’énergie solaire est l’espace qu’elle doit occuper. Les panneaux solaires monopolisent l’espace et nécessitent un accès à la lumière du soleil, comme les arbres et autres plantes. Pour éviter une perte d’habitat inutile, il est préférable de placer des panneaux solaires sur les toits existants ou d’autres structures.

Onshore vs Offshore

La plus grande décision pour la production d’énergie éolienne est de savoir où placer les turbines. Le placement peut se faire sur ou à l’étranger. Les éoliennes terrestres sont situées sur terre, tandis que les éoliennes offshore sont situées au-dessus de grandes étendues d’eau, le plus souvent l’océan. Les vitesses du vent en mer sont plus rapides, générant plus d’électricité. Cependant, l’installation initiale et la maintenance continue sont plus compliquées et coûteuses.

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Autres solutions de rechange à considérer

Les variations de température de l’océan constituent une autre source d’énergie. La disponibilité continue de l’énergie de l’océan présente un avantage par rapport aux autres sources d’énergie renouvelables. Plusieurs technologies sont émergentes pour exploiter l’énergie océanique, y compris la conversion de l’énergie thermique des océans (OTEC). OTEC utilise la différence de température entre les eaux profondes et froides de l’océan et les eaux tropicales peu profondes et chaudes.

L’eau de surface chaude vaporise un fluide avec un point d’ébullition bas, tel qu’un réfrigérant. La vapeur qui en résulte fait tourner une turbine pour produire de l’électricité. Ensuite, l’eau froide et plus profonde de l’océan condense le réfrigérant en un liquide pour reprendre le cycle. De plus grandes différences de température augmentent l’efficacité.

La construction en mer, cependant, présente des obstacles pratiques et des dépenses élevées. De plus, seuls des emplacements géographiques précis conviennent au CETO. Il nécessite des emplacements au large près de l’équateur, car le processus nécessite des eaux tropicales.

L’océan fournit de l’énergie sous plusieurs formes. Avec l’énergie thermique, il offre une énergie mécanique à travers ses marées et ses vagues. Les dispositifs spécialisés captent l’énergie des houles naturelles de l’océan. La technologie d’utilisation des vagues océaniques ou de l’énergie hydrocinétique en est aux premiers stades de la recherche et du développement. Au cours des prochaines décennies, il pourrait devenir une forme plus répandue d’énergie alternative – bien qu’elle présente les mêmes problèmes de logistique et de dépenses que d’autres technologies océaniques.

Semblable à l’énergie des vagues océaniques, l’énergie marémotrice repose sur l’énergie cinétique des marées océaniques. Sa collecte nécessite des turbines ou des pagaies sous la surface qui tournent avec les mouvements de l’océan. C’est une autre source émergente d’énergie propre. Comme l’énergie hydrocinétique, l’énergie électrique marémotrice en est aux premiers stades de développement. Ses effets possibles sur la vie marine sont inconnus, de sorte que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer l’impact environnemental.

Alternatives aux plastiques

Les sources d’énergie alternatives ne sont pas le seul remplacement nécessaire pour les combustibles fossiles – les plastiques proviennent également de combustibles fossiles. Les plastiques à base de combustibles fossiles ont soulevé des préoccupations au sujet de la pollution et de la santé publique. Par exemple, les microplastiques présents dans l’eau potable pourraient causer de graves problèmes de santé. Parce que le plastique ne se biodégrade pas, les débris de plastique se retrouvent souvent dans l’océan – jusqu’à 90% des déchets dans l’océan et sur les plages du monde sont en plastique.

Les chercheurs ont mis au point des solutions de rechange en plastique. Les plastiques d’origine biologique, créés à partir de produits renouvelables, pourraient remplacer les plastiques synthétiques fabriqués à partir de combustibles fossiles. Les bioplastiques représentent une industrie en pleine croissance qui devrait atteindre 44 milliards de dollars d’ici 2022. Les bioplastiques peuvent provenir de plusieurs sources différentes, notamment :

  • Lignine ou cellulose.
  • Terpènes.
  • Graisses et huiles végétales.
  • Hydrates de carbone.
  • Déchets alimentaires recyclés.
  • Bactéries.

Bien que les bioplastiques produisent moins d’émissions de gaz à effet de serre au cours de leur vie que les plastiques traditionnels, ils peuvent toujours avoir des impacts négatifs sur l’environnement. Lorsqu’ils sont éliminés de manière inappropriée, les bioplastiques peuvent nuire aux efforts de recyclage. En outre, la production de bioplastique nécessite de vastes superficies terrestres et utilise des machines à combustible.

Bien que les alternatives aux plastiques soient prometteuses, il doit également y avoir un changement culturel vers la réutilisation des marchandises et la réduction des déchets. Les produits réutilisables gagnent en popularité. Par exemple, le marché des bouteilles d’eau réutilisables devrait atteindre 10,6 milliards de dollars d’ici 2025. S’éloigner des produits à usage unique contribuerait à réduire la pollution mondiale.

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Carburants de remplacement

Les combustibles fossiles alimentent également les véhicules sous forme de pétrole. Les alternatives renouvelables utilisent des matériaux biologiques pour produire du carburant. Ils sont faciles à reconstituer , contrairement aux combustibles fossiles, qui prennent des millions d’années à se former. Les solutions de rechange aux biocarburants comprennent une gamme de sources.

Le biocarburant est tout combustible produit à partir de la biomasse — la biomasse est un matériau végétal ou animal, comme le bois, les cultures ou les déchets animaux. L’utilisation de la biomasse n’est pas un concept nouveau. La biomasse a été la première source d’énergie que les humains aient jamais utilisée et reste importante dans de nombreuses régions du monde aujourd’hui. Des exemples de biocarburants comprennent l’éthanol et le biodiesel, qui sont viables parce qu’ils sont compatibles avec les moteurs et l’infrastructure de véhicules existants.

  • Éthanol : Le biodiesel à l’éthanol provient de matières végétales, le plus souvent du maïs ou de la canne à sucre. C’est un alcool simple, contenant de l’hydrogène, du carbone et de l’oxygène. Le mélange avec de l’essence aide à réduire les émissions de carbone. Il est également rentable de produire. Cependant, l’éthanol a ses inconvénients. Comme il provient de cultures vivrières, sa production pourrait gonfler les prix des aliments ou créer une pénurie alimentaire. De plus, le processus de création de l’éthanol est gourmand en terres et en énergie, ce qui limite son impact positif sur l’environnement.
  • Biodiesel : Le biodiesel provient d’huiles végétales ou de graisses animales liquides. Ses sources doivent contenir des acides gras à longue chaîne. Le maïs et le soja en sont des exemples. Alors que l’éthanol nécessite un mélange avec de l’essence, le biodiesel est le plus souvent mélangé avec du diesel pétrolier.

Foire aux questions

Malgré les recherches montrant les impacts des combustibles fossiles et les avenues alternatives prometteuses, la transition vers l’abandon des hydrocarbures a été lente. En 2018, les combustibles fossiles fournissaient encore environ 80% de l’énergie des États-Unis, contre 84% en 2008. En 10 ans, les États-Unis n’ont connu qu’une réduction de 4 % de leur dépendance aux combustibles fossiles.

Malgré la lenteur des changements, la transition est bien amorcée. Les progrès technologiques dans les solutions de rechange aux hydrocarbures continueront d’entraîner un changement culturel, en particulier dans les technologies solaires et éoliennes. Les projections suggèrent que l’énergie solaire et éolienne mèneront les ajouts de production d’électricité de 2021 à 2050, tandis que le charbon, le gaz naturel et l’énergie nucléaire verront le plus de retraits.

Les industries pétrolières et gazières sont confrontées à de nouveaux défis compte tenu de la pression sociale et politique pour réduire les émissions de carbone et la pollution. Ils sont confrontés à des exigences plus strictes ainsi qu’à l’évolution du paysage. Il est toutefois essentiel de tenir compte du rôle du pétrole et du gaz dans les années à venir. Ces industries pourraient faire partie intégrante du passage aux énergies renouvelables.

Les entreprises de l’industrie pétrolière et gazière pourraient diversifier leurs activités, investir dans les énergies renouvelables existantes ou rechercher de nouvelles solutions. Ils pourraient également chercher des moyens de réduire les émissions pendant les activités en amont et en aval. Dans le même ordre d’idées, ils devraient s’efforcer d’améliorer les efforts de nettoyage du site.

Les combustibles fossiles demeurent une source vitale d’énergie dans le monde, et les ressources pétrolières et gazières sont nécessaires au développement de technologies renouvelables. Ces industries devraient faire partie de la transition, et non en être victimes.

La transition des combustibles fossiles a été complexe et multiforme. La société en est venue à compter sur les hydrocarbures pour l’électricité, la fabrication et le carburant. Il a fallu beaucoup de temps et de recherches pour trouver des solutions de rechange rentables, propres et viables. Bien que de nombreuses options soient possibles, chacune a ses propres limites et problèmes potentiels.

De plus en plus d’entreprises, de promoteurs et de collectivités du secteur de l’énergie continueront de se joindre à la transition vers l’abandon des hydrocarbures en mettant en œuvre des projets d’énergie renouvelable. Le processus de réalisation de tels projets exige une planification et une diligence minutieuses. Pour en savoir plus sur le lancement de projets d’énergie renouvelable, voir le chapitre suivant.

Passez à la partie 4 : De la planification à la construction

Un changement sociétal généralisé est en cours – le moment est venu de réduire la dépendance aux combustibles fossiles et de commencer des projets d’énergie renouvelable. Renseignez-vous sur le processus d’investissement dans les énergies renouvelables et utilisez le guide de développement de projets d’énergie renouvelable pour vous aider à démarrer.

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