Une nouvelle étude souligne le rôle des applied sciences anciennes dans l’énergie propre du futur
par Clarence Oxford
Los Angeles CA (SPX) 05 août 2024
Selon une récente étude menée par Stanford et publiée dans PNAS Nexus, une technologie de l’âge du bronze pourrait fournir une méthode rapide et rentable pour atteindre l’objectif climatique des Nations Unies de zéro émission nette d’ici 2050.
Cette approach consiste à utiliser des briques absorbant la chaleur, appelées « briques réfractaires », stockées dans un conteneur isolé pour capter la chaleur générée par l’énergie solaire ou éolienne. Cette chaleur peut ensuite être libérée en faisant passer l’air dans les conduits des piles de briques, ce qui permet aux usines de ciment, d’acier, de verre et de papier de fonctionner à l’énergie renouvelable même lorsque l’énergie éolienne et solaire n’est pas disponible.
Cette forme de stockage d’énergie thermique, que plusieurs entreprises commencent à commercialiser, utilise des briques fabriquées à partir de matériaux similaires à ceux utilisés dans les anciens fours et les fourneaux à fer. Pour favoriser le stockage de la chaleur plutôt que l’isolation, ces matériaux sont combinés dans des proportions variables.
« La différence entre le stockage par briques réfractaires et le stockage par batteries est que les briques réfractaires stockent la chaleur plutôt que l’électricité et coûtent dix fois moins cher que les batteries », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Mark Z. Jacobson, professeur de génie civil et environnemental à la Stanford Doerr Faculty of Sustainability et Faculty of Engineering. « Les matériaux sont également beaucoup plus simples. Ils ne sont en fait que des composants de la terre. »
Stockage à haute température
Les industries qui ont besoin de chaleur à haute température pour la fabrication doivent atteindre au moins 1 300 degrés Celsius (2 400 degrés Fahrenheit) pour le ciment et 1 000 degrés Celsius (1 800 degrés Fahrenheit) ou plus pour la manufacturing de verre, de fer et d’acier. Selon les calculs de Jacobson et de son co-auteur Daniel Sambor, la combustion de combustibles fossiles pour le chauffage industriel contribue à 17 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone. La transition vers des sources de chaleur renouvelables pourrait presque éliminer ces émissions.
« En stockant l’énergie sous la forme la plus proche de son utilisation finale, on réduit les inefficacités dans la conversion de l’énergie », explique Sambor, chercheur postdoctoral en génie civil et environnemental. « On dit souvent dans notre domaine que si vous voulez des douches chaudes, stockez de l’eau chaude, et si vous voulez des boissons froides, stockez de la glace. Cette étude peut donc se résumer ainsi : si vous avez besoin de chaleur pour l’industrie, stockez-la dans des briques réfractaires. »
Coûts et économies d’énergie
L’équipe de recherche a évalué le potentiel de l’utilisation de briques réfractaires pour le stockage de chaleur industrielle dans 149 pays, responsables de 99,75 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone, dans un scénario futur où tous les besoins énergétiques seraient satisfaits par l’énergie éolienne, géothermique, hydraulique et solaire. « Notre étude est la première à examiner une transition à grande échelle des énergies renouvelables avec des briques réfractaires comme partie de la answer », a déclaré Jacobson. « Nous avons constaté que les briques réfractaires permettent une transition plus rapide et moins coûteuse vers les énergies renouvelables, ce qui profite à tout le monde en termes de santé, de climat, d’emploi et de sécurité énergétique. »
L’étude a utilisé des modèles informatiques pour comparer les coûts, les besoins en terres, les impacts sur la santé et les émissions pour deux scénarios en 2050. L’un des scénarios supposait que les briques réfractaires fournissaient 90 % de la chaleur industrielle, tandis que l’autre supposait qu’il n’y aurait aucune utilisation du stockage d’énergie thermique, s’appuyant plutôt sur des fours électriques, des radiateurs, des chaudières et des pompes à chaleur avec batteries pour le stockage de l’électricité.
Le scénario de briques réfractaires pourrait réduire les coûts d’investissement de 1,27 billion de {dollars} dans les 149 pays par rapport au scénario sans briques réfractaires, tout en diminuant la demande d’énergie du réseau et le besoin de capacité de stockage sur batterie.
Avantages pour la santé et l’environnement
L’accélération de la transition vers une énergie propre améliore également la santé humaine. Des recherches antérieures montrent que la air pollution de l’air due aux combustibles fossiles provoque des thousands and thousands de décès prématurés chaque année. « Chaque half de flamable de combustion que nous remplaçons par de l’électricité réduit cette air pollution de l’air », a déclaré Jacobson. « Et comme les fonds disponibles pour effectuer cette transition à grande vitesse sont limités, plus le coût pour le système world est faible, plus vite nous pouvons la mettre en œuvre. »
Jacobson, qui a consacré sa carrière à l’étude de la air pollution de l’air, aux questions climatiques et à l’élaboration de plans énergétiques, voit dans les briques réfractaires une nouvelle approche prometteuse. « Imaginez que nous proposions une méthode coûteuse et difficile de transition vers l’électricité renouvelable – nous aurions très peu de preneurs. Mais si cela permet d’économiser de l’argent par rapport à une méthode précédente, elle sera mise en œuvre plus rapidement », a-t-il déclaré. « Ce qui m’enthousiasme, c’est que l’influence est très necessary, alors que beaucoup de applied sciences que j’ai étudiées ont des impacts marginaux. Ici, je peux voir un avantage substantiel à faible coût sous de multiples angles, de la réduction de la mortalité due à la air pollution de l’air à la facilitation de la transition du monde vers des énergies renouvelables propres. »
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