L’histoire des énergies renouvelables

L’énergie renouvelable est essentielle pour lutter contre le changement climatique et le réchauffement climatique. L'utilisation d'énergies propres et de ressources énergétiques renouvelables, telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne et l'énergie hydraulique, trouve son origine au début de l'histoire de l'humanité. La manière dont le monde a exploité l’énergie de ces ressources pour répondre à ses besoins énergétiques a évolué au fil du temps. Voici un bref aperçu de l’évolution des différentes formes de production d’énergie renouvelable pour diversifier le secteur mondial de l’énergie et l’approvisionnement énergétique mondial.

Les efforts pour exploiter la puissance du soleil remontent à l'Antiquité, lorsque les Grecs et les Romains utilisaient des miroirs brûlants (des miroirs concaves qui concentrent les rayons du soleil) pour allumer des torches. Le premier capteur solaire connu au monde, un dispositif qui recueille le rayonnement solaire, a été inventé en 1767 et utilisé par la suite pour cuire des aliments. Puis, à la fin des années 1800, on assiste à l’avènement du premier chauffe-eau solaire commercial et de la première cellule solaire, un appareil capable de convertir la lumière en électricité.

Selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat des Nations unies, les années 1950 ont marqué l’âge moderne dans le domaine de la recherche sur l’énergie solaire, avec la création de l’International Solar Energy Society et l’intensification de la recherche et développement sur l’énergie solaire dans de multiples secteurs d’activité. Au début des années 1960, l’énergie solaire thermique (la concentration de la lumière du soleil pour créer de la chaleur) était largement utilisée pour fournir de l’eau chaude aux maisons en Israël, au moment même où les cellules solaires, également connues sous le nom de cellules photovoltaïques, gagnaient en efficacité. La crise énergétique et la flambée des prix du pétrole des années 1970 ont encore stimulé le développement de l’énergie solaire. De plus en plus de pays ont investi dans la technologie solaire en tant que source d’énergie alternative aux combustibles fossiles^.1

Depuis les années 1990, l’innovation continue au niveau de la production d’énergie et les politiques énergétiques des gouvernements, notamment à travers des incitations fiscales ont stimulé la croissance du secteur de l’énergie solaire et son utilisation. La construction de centrales solaires à grande échelle a commencé, notamment de centrales solaires thermiques, et l’électricité solaire décentralisée (production d’électricité dans les zones résidentielles et commerciales grâce à des panneaux solaires installés sur les toitures) s’est développée. L’énergie solaire est également devenue une source d’énergie pour les véhicules électriques, les conducteurs chargeant les batteries de leurs voitures grâce à des systèmes installés sur leur toit et à des bornes de recharge publiques alimentées grâce à l’énergie solaire. En 2022, la production solaire photovoltaïque a atteint près de 1 300 térawattheures d’électricité, soit une hausse record de 26 % par rapport à l’année précédente.²

La demande en énergie solaire est en partie motivée par les entreprises qui cherchent à passer à des sources d’énergie renouvelables pour atteindre leurs objectifs ESG. Pour certaines d’entre elles, la production d’énergie solaire est devenue une opération interne ; des sociétés comme GPT Group, un groupe immobilier aux activités diverses et coté à l’Australian Securities Exchange (ASX), la bourse australienne, ont installé des panneaux solaires photovoltaïques sur site. Pour suivre les résultats de ces efforts, notamment en termes d’efficacité énergétique et de réduction des émissions, GPT Group déploie un outil SaaS qui regroupe les données ESG de l’entreprise à des fins d’analyse et de production de rapports.

Les humains utilisent depuis longtemps l’énergie éolienne à des fins mécaniques. En Chine, des éoliennes simples étaient utilisées pour pomper l'eau et des éoliennes à axe vertical étaient utilisées pour moudre du grain au Moyen-Orient en 200 avant JC. Le Moyen-Orient a également commencé à produire des aliments à l'aide des éoliennes dès le 11e siècle. Plus tard, en Europe, les Pays-Bas ont adapté les éoliennes à divers usages industriels, notamment la fabrication de papier et l’évacuation des lacs. Et, au 19e siècle, les colons des Amériques utilisaient des éoliennes pour pomper l’eau pour l’agriculture.³

Finalement, l’utilisation de l’énergie éolienne est passée d’applications mécaniques à la production d’électricité. La construction de la première éolienne au monde est attribuée à l’ingénieur en électricité James Blyth, qui l’installa dans son jardin en Écosse en 1887. Ses collègues Charles Brush et Poul la Cour ont respectivement poursuivi les recherches dans l’Ohio et au Danemark, avant la fin du XIX^e siècle. Plus tard, James Blyth construisit une deuxième éolienne pour alimenter un asile local, Charles Brush utilisa la sienne pour alimenter son manoir et Poul la Cour exploita l’énergie éolienne pour éclairer une école.⁴

Il a toutefois fallu des décennies pour que la production d’énergie éolienne devienne viable à l’échelle commerciale. Comme pour l’énergie solaire, les crises énergétiques des années 1970 ont renforcé l’intérêt pour l’énergie éolienne. Le Danemark s’est imposé comme l’un des premiers leaders de l’énergie éolienne commerciale, les politiques du gouvernement danois soutenant particulièrement le développement de ce secteur au niveau national. Des parcs éoliens à grande échelle ont ensuite été installés en Californie dans les années 1980, puis en Allemagne et en Espagne dans les années 1990.

Aujourd’hui, l’ensemble des éoliennes dans le monde représente plus de 2 100 térawattheures (TWh) d’électricité par an. Même si la plupart des éoliennes sont installées sur terre, les parcs éoliens en mer ont joué un rôle croissant dans la production mondiale d’électricité ces dernières années, représentant 18 % de la croissance de la capacité éolienne en 2022.⁵

Comme le suggère le préfixe « hydro », l’hydroélectricité est l’énergie dérivée de l’eau, plus précisément l’écoulement de l’eau. Comme pour l'énergie éolienne, l'homme profite depuis longtemps des applications mécaniques de l'énergie hydraulique. Les Grecs de l'Antiquité, par exemple, utilisaient l'énergie hydraulique pour faire tourner des roues hydrauliques qui transformaient le blé en farine.⁶

L'utilisation de l'énergie hydraulique pour produire de l'électricité n'est toutefois devenue courante que bien plus tard. Des innovations dans la technologie des turbines hydrauliques ont eu lieu tout au long des années 1800, notamment l'invention de la turbine Francis par l'ingénieur britannico-américain James Francis, qui est encore largement utilisée aujourd'hui. À la fin des années 1800, ces innovations ont abouti à des projets hydroélectriques allant de l'alimentation d'une seule lampe dans une maison en Angleterre en 1878 à, quatre ans plus tard, une véritable centrale hydroélectrique d'une capacité de 12,5 kW qui alimentait deux papeteries et une résidence.^{6, 7}

Des pays du monde entier ont rapidement accueilli des projets hydroélectriques, de l'Australie au Canada. Après la Seconde Guerre mondiale, le développement de l’hydroélectricité s’est encore accéléré, avec des projets publics en Europe, en Amérique du Nord, au Japon et dans l’ex-Union soviétique. Aujourd'hui, les deux plus grands projets hydroélectriques au monde sont des barrages situés en Amérique du Sud et en Chine : le barrage d'Itaipu, d'une capacité de 14 000 mégawatts, sur le fleuve Paraná, à la frontière du Brésil et du Paraguay, et le barrage des Trois Gorges, d'une capacité de 22 500 mégawatts, sur le fleuve Yangtze, en Chine.

L’hydroélectricité joue un rôle important non seulement dans la production d’électricité, mais aussi dans le stockage de l’énergie. Grâce à l'hydroélectricité par pompage, un modèle de stockage de l'énergie datant des années 1890, l'eau circule entre deux réservoirs situés à des altitudes différentes. Lorsque l'énergie est abondante et provient d'autres sources (comme les parcs solaires et éoliens), elle est utilisée pour pomper l'eau dans un réservoir supérieur. Si nécessaire, l'eau est rejetée du réservoir supérieur vers le réservoir inférieur pour produire de l'électricité, « en gros, pour combler les lacunes pendant les pics de demande », selon le ministère américain de l'Énergie (DOE).⁸

L’énergie géothermique provient de la chaleur de la Terre. Elle peut être utilisée pour chauffer et refroidir les bâtiments et pour produire de l’électricité (énergie géothermique). Les humains exploitent l’énergie géothermique depuis au moins la période paléolithique, lorsque des sources chaudes étaient utilisées pour les bains. La première utilisation commerciale connue de l'énergie géothermique n'a toutefois eu lieu qu'en 1830, lorsque les gens pouvaient payer un dollar pour utiliser les bains alimentés par trois sources chaudes dans la ville de Hot Springs, dans l'Arkansas. Quelque 60 ans plus tard, le premier système de chauffage urbain a été installé à Boise, dans l'Idaho, pompant l'eau des sources chaudes pour alimenter plus de 200 maisons et entreprises.⁹

Malgré toute l’innovation géothermique aux États-Unis, les Européens ont mis en place la première centrale géothermique. En 1904, un prince italien, Piero Conti, a alimenté des ampoules grâce à une expérience d'énergie géothermique qui exploitait la vapeur du champ géothermique du Larderello, en Toscane. Ses travaux se sont ensuite soldés par la construction d’une centrale électrique commerciale alimentée par la vapeur dans la région.

Aujourd'hui, les systèmes d'énergie géothermique contribuent à répondre à une part importante de la demande énergétique dans les pays du monde entier. Historiquement, le développement des centrales géothermiques a été limité par les conditions naturelles, un site potentiel devait disposer d'une chaleur naturelle, d'un fluide pour transporter cette chaleur et de chemins à travers les roches pour que ce fluide puisse circuler. Cependant, certains scientifiques espèrent que les progrès technologiques favoriseront la construction de centrales géothermiques et la consommation d’énergie géothermique dans un plus grand nombre d’endroits.

L'énergie géothermique peut faire partie de l'ensemble des sources d'énergie renouvelables utilisées par les entreprises pour atteindre leurs objectifs ESG. Celestica, une multinationale spécialisée dans la conception, la fabrication et les solutions pour la chaîne d'approvisionnement, a réduit sa dépendance au gaz naturel en passant à l'énergie géothermique sur son site d'Oradea, en Roumanie. L’entreprise, qui a également investi dans des systèmes photovoltaïques sur site, utilise un logiciel pour rationaliser les données sur ses efforts en matière d’énergie renouvelable.

La bioénergie est une source d’énergie renouvelable dérivée de la biomasse, de matières organiques provenant de plantes et d’animaux. Tout au long de l'histoire de l'humanité, les gens ont tiré parti de la bioénergie en brûlant du bois, qui a fourni de la chaleur et de la lumière. Le bois était le principal combustible pour la cuisine et le chauffage, tandis qu'une autre forme de biomasse, l'huile végétale, était le principal combustible pour l'éclairage des lumières avant le 19e siècle.

La biomasse peut être convertie en combustibles liquides appelés biocarburants. Les deux biocarburants les plus courants sont l'éthanol, un type d'alcool, et le biodiesel, qui est produit par un processus chimique appelé transestérification à partir d'huiles végétales ou de graisses animales. L'utilisation des biocarburants dans les moteurs à combustion interne remonte à plus d'un siècle. Rudolf Diesel, l'ingénieur mécanique allemand qui a inventé le moteur diesel en 1897, a expérimenté les huiles végétales dans ses travaux, tandis que l'éthanol est répertorié par le ministère américain de l'énergie comme l'un des premiers carburants automobiles. L'intérêt pour l'éthanol, en particulier en tant qu'additif à l'essence, s'est accru à la suite des crises énergétiques des années 1970 et de la hausse des prix du pétrole.

Les techniques de production de biocarburants et les matières premières continuent d’évoluer. Les scientifiques travaillent à l’utilisation des déchets du secteur alimentaire et des rejets des usines, mais aussi des algues pour surmonter les limites d’approvisionnement et d’utilisation des terres associées aux cultures utilisées pour les anciennes générations de biocarburant.¹⁰ En outre, ces dernières années, un biocarburant connu sous le nom de diesel renouvelable a connu une demande accrue.

Le diesel renouvelable est similaire au biodiesel, mais il est produit par un processus chimique différent. Sa popularité est due en partie au fait qu'il s'agit d'un carburant « prêt à l'emploi » : il peut être utilisé dans les moteurs diesel sans être mélangé au diesel de pétrole. En 2023, par exemple, un fabricant français d'équipements de production d'électricité a annoncé qu'il passait du diesel pétrolier au diesel renouvelable pour les essais de générateurs, ce qui a permis de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre.

Alors que de plus en plus d’entreprises se tournent vers les énergies renouvelables pour répondre aux exigences réglementaires et aux objectifs ESG, la gestion des données occupe une place centrale pour que les efforts en matière de développement durable restent sur la bonne voie. Le logiciel de production de rapports ESG d’IBM Envizi intègre une suite de produits qui vous aident à capturer et à gérer toutes vos données ESG dans un système d’enregistrement unique. Ils vous permettent en outre de produire des rapports en toute confiance, avec l’assurance que vos données sont auditables et de grande qualité.