Chaque année, le monde consomme 35 milliards de barils de pétrole.
Cette dépendance à grande échelle aux énergies fossiles pollue la Terre
et ne durera pas éternellement.
Les chercheurs estiment que nous avons consommé
environ 40% de la réserve mondiale de pétrole.
Selon les estimations actuelles,
à cette allure, nous manquerons de pétrole et de gaz d'ici environ 50 ans,
et de charbon d'ici environ un siècle.
En revanche, nous avons du soleil, de l'eau et du vent en abondance.
Ce sont des énergies renouvelables
ce qui signifie que nous ne pouvons pas les épuiser.
Et si on échangeait notre dépendance aux énergies fossiles
contre une utilisation exclusive d'énergies renouvelables ?
Cela fait des décennies qu'on réflechit à cette question,
pourtant, à ce jour, l'énergie renouvelable
ne couvre que 13% de nos besoins.
Pour que l'énergie renouvelable puisse couvrir tous nos besoins,
il faudrait qu'elle soit économique et accessible.
Ceci représente un énorme défi,
même si on ignore les enjeux politiques
et que l'on se concentre sur la science et l'ingénierie.
Pour apprécier davantage le problème,
il faut mieux comprendre notre utilisation de l'énergie.
La consommation mondiale de l'énergie est un système divers et complexe,
et les différents éléments nécessitent leurs propres solutions.
Concentrons-nous pour l'instant
sur les deux énergies les plus présentes dans notre quotidien :
l'électricité et les combustibles liquides.
L'électricité alimente les hauts fourneaux,
les ascenseurs, les ordinateurs, et toutes sortes de choses
dans les maisons, au travail et dans la production.
Les combustibles liquides, eux, jouent un rôle crucial
dans presque tous les modes de transport.
Concentrons-nous d'abord sur l'électricité.
La bonne nouvelle est que nous sommes déjà assez avancés technologiquement
pour capturer toute cette énergie à partir de sources renouvelables,
et l'offre est abondante.
Le soleil émet continuellement
quelques 173 quadrillons de watts d'énergie solaire vers la Terre,
ce qui représente presque 10 000 fois nos besoins actuels.
On estime qu'une surface qui s'étend sur plusieurs milliers de kilomètres
serait nécessaire pour couvrir les besoins actuels de l'humanité.
Alors pourquoi ne pas construire cela ?
Car il y a d'autres difficultés,
comme l'efficience
et le transport d'énergie.
Pour maximiser l'efficience,
les centrales solaires doivent être localisées
dans des zones où il fait beau toute l'année, comme les déserts.
Cependant, celles-ci se trouvent loin des régions à forte population
où la demande d'énergie est élevée.
On pourrait utiliser d'autres formes d'énergie renouvelable,
comme l'énergie hydroélectrique,
géothermale,
et les biomasses,
mais celles-ci ont aussi des limites
en fonction de la disponibilité et de l'emplacement.
En principe, un réseau d'énergie électrique connecté
avec des lignes électriques sillonnant la planète
nous permettrait de transporter l'énergie de là où elle est produite
à là où on en a besoin.
Mais construire un système à cette échelle demanderait un coût exorbitant.
On pourrait réduire le coût en développant des technologies avancées
pour capturer l'énergie plus efficacement.
Les infrastuctures qui transportent l'énergie
devraient aussi être considérablement changées.
Les lignes électriques d'aujourd'hui
perdent environ 6-8% de l'énergie qu'elles transportent
car le matériau des fils dissipe l'énergie à cause de la résistance.
Des lignes électriques plus longues conduiraient à une perte d'énergie.
Des câbles supraconducteurs pourraient être une solution.
De tels matériaux peuvent transporter l'électricité sans qu'elle ne se dissipe.
Malheureusement, ils fonctionnent seulement
s'ils sont refroidis à des températures basses,
ce qui demande de l'énergie et donc va à l'encontre de l'objectif.
Pour profiter de cette technologie,
il faudrait découvrir de nouveaux matériaux supraconducteurs
qui opèrent à température ambiante.
Et qu'en est-il des très importants combustibles liquides dérivés du pétrole ?
Ici, le défi scientifique est d'emmagasiner l'énergie renouvelable
d'une manière facilement transportable.
Depuis peu, nous produisons de meilleures batteries au lithium-ion,
qui sont légères et qui possèdent une forte densité d'énergie.
Cependant, même les plus performantes d'entre elles
n'emmagasinent qu'environ 2,5 mégajoules par kg.
C'est environ 20 fois moins que l'énergie dans un kilogramme d'essence.
Pour être vraiment compétitives, les batteries de voitures
devraient stocker beaucoup plus d'énergie sans que le prix en soit affecté.
Les défis augmentent pour les transports plus grands
comme les navires et les avions.
Pour alimenter le vol transatlantique d'un avion,
on aurait besoin d'une batterie pesant environ 1 000 tonnes.
Ceci demande également de trouver de nouveaux matériaux,
une densité plus grande d'énergie,
et un meilleur stockage.
Une solution prometteuse serait de trouver des manières efficaces
de convertir l'énergie solaire en énergie chimique.
Cela se fait déjà dans les laboratoires,
mais ce n'est pas encore assez efficient pour être lancé sur le marché.
Pour trouver de nouvelles solutions, il faudra beaucoup de créativité,
d'innovation,
et des incitations considérables.
La transition vers une utilisation exclusive d'énergies renouvelables
est un problème complexe
qui implique la technologie, l'économie et la politique.
Les priorités pour faire face à ce défi dépendent des suppositions spécifiques
que l'on doit faire lorsqu'on essaye de résoudre un problème si multidimensionnel.
Cependant, de nombreuses raisons nous font penser que l'on va y arriver.
Les meilleurs esprits scientifiques dans le monde entier y travaillent
et font tout le temps des découvertes capitales.
Et de nombreux gouvernements et entreprises
investissent dans des technologies
qui exploitent l'énergie tout autour de nous.