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Synergie renouvelable et production de nouvelles énergies

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Une nouvelle génération de centrales vise à avoir un impact moindre sur la nature, au profit des humains et de l'environnement.

Ces experts de la production d'énergie renouvelable travaillent à la conception d’une nouvelle génération de centrales capables de créer des synergies entre le solaire, l’éolien et d’autres formes d'énergie et la nature.

Pour des énergies renouvelables pleinement intégrées à l'économie mondiale, les experts s’accordent à dire que les usines de production de ces énergies ont un rôle crucial à jouer. Pourtant, certains appellent à la méfiance : ces grands sites de production d'énergies renouvelables ne seraient-ils pas susceptibles de nuire à l'environnement, en perturbant notamment les écosystèmes ? D’autres encore pointent du doigt leur aspect inesthétique, ou arguent que le terrain qu’ils occupent serait mieux affecté à l’agriculture, afin de subvenir aux besoins d’une population mondiale croissante.

C’est sans compter sur la nouvelle vague d'innovateurs et visionnaires qui s’attelle aujourd'hui à trouver des moyens de rendre les grands sites de production d'énergie renouvelable non seulement moins nocifs pour l'environnement, mais réellement bénéfiques. En développant une approche davantage holistique, ces experts de la production d'énergie renouvelable travaillent à la conception d’une nouvelle génération de centrales capables de créer des synergies entre le solaire, l’éolien et d’autres formes d'énergie et la nature. Le but : que cette opération de production soit plus respectueuse des humains et de l'environnement. Des fermes aquacoles aux serres solaires, voici un tour d'horizon des dernières innovations en la matière.

En mer du Nord, un consortium belgo-néerlandais a créé le projet « Wier and Wind », pionnier du doublement des éoliennes offshore en culture d'algues (« Wier » signifiant « algues » en néerlandais) :

De petits projets d'algues marines à proximité de parcs éoliens offshore ont été menés dans le passé, mais Wier and Wind est l'un des premiers projets pilotes à grande échelle. Situé à environ 20 kilomètres au large de Zeebruges, en Belgique, où 44 éoliennes génèrent près de 370 MW pour le réseau belge, le projet s’est étendu sur plus de 20 000 m² et sa réussite incite à reproduire le concept de cette ferme dans le futur.
Avec ce projet, qui a débuté en juillet 2019 et s'est achevé avec succès en décembre 2022, le parc a pu produire également une quinzaine de tonnes d'algues par an. Des champs d'algues – installés le long de cordes sous-marines – relient les turbines, séparées par une zone tampon.
Aujourd'hui, les algues sont principalement destinées aux marchés asiatiques, où elles sont utilisées en cuisine. Mais de plus en plus d'innovateurs voient en elles de potentiels avantages pour l'environnement : ces algues constituent tout d’abord un puits de carbone de premier ordre, et peuvent en outre servir à fabriquer des bio-plastiques et des biocarburants. Mais elles sont également susceptibles de servir d’alternative vertueuse aux matières premières animales, en cela qu’elles ne nécessitent pas de terres arables pour être cultivées.
Le partenariat entre les entreprises énergétiques et les agriculteurs vise à tout inclure, depuis les visites de sites, jusqu’aux process d'achat et autres opérations de maintenance.
En décembre 2020, North Sea Farmers, l'un des partenaires du consortium Wier and Wind, a annoncé qu'il s’attacherait à reproduire le projet sur des parcs solaires offshore.

Lorsqu’ils ne sont pas posés sur les toits de maison, c’est réunis en parcs sur de vastes étendues que nous avons l’habitude de voir les panneaux solaires. Ce qui n’en fait pas pour autant l’emplacement idéal pour ces derniers : depuis avril 2017, l'entreprise française d'énergie renouvelable Tenergie a fait le choix d’exploiter ses panneaux sous forme de serre solaire dans les Bouches-du-Rhône, au sud de la France.

Équipée de panneaux de 265 watts sur sa structure et forte d'une puissance installée de 2,1 MW, la serre produit suffisamment d'électricité pour compenser sa propre demande énergétique et satisfaire les besoins en énergie de quelque 700 foyers – en permettant au passage de cultiver des asperges ainsi qu’une variété d'autres légumes.
La démarche est comparable à l’installation de panneaux solaires sur les toits plutôt qu’en plein milieu du jardin, afin de maximiser les rendements des terres déjà altérées par l'activité humaine plutôt que de prendre davantage de place.
Les panneaux solaires utilisés sur ces serres ne sont pas à base de silicium mais de cellules solaires organiques semi-transparentes. Ils offrent une flexibilité supplémentaire, laissent entrer davantage de lumière et projettent moins d'ombre au sol par rapport à leurs homologues traditionnels. Ces serres sont également équipées de diffuseurs en polycarbonate et de systèmes d'ouverture de toit permettant d’optimiser le contrôle de la température, de la lumière et de la ventilation.
Et quid des asperges ? Une étude de l'Université d'État de Caroline du Nord a conclu que les cellules solaires semi-transparentes n'affectent ni la croissance ni la santé des plantes et légumes cultivés dans la serre. L'étude comparative, menée sur des laitues, n'a décelé aucune différence notable, que ce soit au niveau des mesures d’antioxydants, de l'absorption de CO2, ou encore du poids et de la taille des plants.
Les chercheurs prévoient de poursuivre l’étude en testant les effets de ces serres solaires sur des tomates.
Tenergie, de son côté, projette de construire une trentaine de ces serres au cours des prochaines années.
L’ambition ultime serait d'un jour pouvoir utiliser ces panneaux solaires sur les fenêtres des bâtiments urbains – mais il faudra pour cela patienter encore un peu. En attendant, ce sont les ombrières de parking qui représentent la majorité des nouveaux projets.

Une étude récente a démontré que l'installation d'une grande quantité de panneaux solaires le long des canaux californiens pourrait permettre d'économiser des centaines de milliards de litres d'eau, tout en générant une quantité d'énergie considérable :

Le nord de la Californie est riche en eau, mais jusqu'à 80% de la demande en eau de l'état émane du sud, lui sec. Pour remédier à cette situation, la Californie a construit un vaste réseau de canaux conduisant l'eau là où l’on en a le plus besoin. Elle se retrouve cependant à la merci du soleil brûlant des étés californiens et subit une évaporation majeure.
L'étude, publiée par Nature Sustainability, soutient qu’agrémenter les canaux d’un vaste réseau de panneaux solaires permettrait de résoudre deux problèmes à la fois : d'une part, l'ombre projetée par les panneaux aiderait à refroidir l'eau, empêchant ainsi l'évaporation de quelque 283 milliards de précieux litres par an ; d'autre part, ces panneaux pourraient générer 13 gigawatts d'énergie verte.
Autre impact positif du projet : contrairement à la mise en place de nouveaux parcs solaires au sol, cette installation ne nécessitera pas de terrain supplémentaire.