{"id":11365,"date":"2023-12-21T12:11:18","date_gmt":"2023-12-21T11:11:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.renouvelle.be\/?p=11365"},"modified":"2023-12-21T12:21:07","modified_gmt":"2023-12-21T11:21:07","slug":"voyage-au-coeur-de-nos-energies-renouvelables","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.renouvelle.be\/fr\/voyage-au-coeur-de-nos-energies-renouvelables\/","title":{"rendered":"Voyage au c\u0153ur de nos \u00e9nergies renouvelables"},"content":{"rendered":"\n

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L\u2019introduction de notre s\u00e9rie sur les mat\u00e9riaux de la transition<\/a>, vous avait laiss\u00e9 sur un constat : malgr\u00e9 l\u2019impr\u00e9visibilit\u00e9 de l\u2019\u00e9volution de la demande future et les variations entre les \u00e9tudes, tout semble converger vers une augmentation de l\u2019extraction des m\u00e9taux pour r\u00e9pondre aux besoins croissants li\u00e9s \u00e0 la transition \u00e9nerg\u00e9tique.<\/p>\n\n\n\n

Nos trois technologies phares de la transition \u00e9nerg\u00e9tique, repr\u00e9sent\u00e9es dans les trois derni\u00e8res colonnes du graphique ci-contre, sont compos\u00e9es d\u2019une vari\u00e9t\u00e9 de mat\u00e9riaux, les plus connus \u00e9tant le cuivre, le nickel, le cobalt et le lithium en raison de leurs propri\u00e9t\u00e9s. Zoomons maintenant sur chacune d\u2019entre elles pour en conna\u00eetre les quantit\u00e9s et proportions.<\/p>\n\n\n\n

Les panneaux photovolta\u00efques<\/strong><\/h2>\n\n\n
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Un panneau requiert des \u00e9l\u00e9ments tels que du silicium et du cuivre pour leurs propri\u00e9t\u00e9s fonctionnels \u00e0 la conversion d\u2019\u00e9nergie. Cependant, ceux-ci ne repr\u00e9sentent, ensemble, que quelques pourcents de la masse totale. Un panneau contient surtout des mat\u00e9riaux de structure li\u00e9s au module (aluminium, verre, plastique, etc.) et \u00e0 l\u2019installation (acier, b\u00e9ton rarement utilis\u00e9 pour les installations en toiture, etc.) qui repr\u00e9sentent plus de 80% de la masse totale.  <\/p>\n\n\n\n

Par ailleurs, le silicium n\u2019est pas exactement un minerai rare et sa quantit\u00e9 n\u00e9cessaire, par watt de cellule PV, ne cesse de diminuer : 16 grammes en 2004, et moins de 4 grammes aujourd\u2019hui (idem pour l\u2019argent).<\/p>\n\n\n\n

Les \u00e9oliennes<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Contenant des mat\u00e9riaux comme du cuivre et du zinc, la grande majorit\u00e9 de leur poids provient du b\u00e9ton, de l\u2019acier et du fer, tout comme les panneaux photovolta\u00efques. Le ciment utilis\u00e9 pour les fondations des \u00e9oliennes fait souvent d\u00e9bat. Sans minimiser son impact, il convient aussi de mettre cela en perspective car, en Wallonie, ce ciment ne repr\u00e9sente que 0,05% de la production de celui-ci. En consid\u00e9rant 1000 tonnes de b\u00e9ton pour une \u00e9olienne de 4MW, 500 \u00e9oliennes en Wallonie en 18 ans et que 12% de la masse du b\u00e9ton est du ciment, on obtient 3333 tonnes de ciment par an, soit 0,05% du volume de ciment consomm\u00e9 en Belgique annuellement (7.340.000 tonnes en 2021, selon Febelcem, la f\u00e9d\u00e9ration de ciment belge).<\/p>\n\n\n\n

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On entend souvent parler de terres rares dans les \u00e9oliennes. Il s\u2019agit de 17 \u00e9l\u00e9ments chimiquement r\u00e9actifs aux propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectromagn\u00e9tiques permettant un gain de performance pour les technologies les utilisant, comme les aimants des turbines d\u2019\u00e9oliennes.  Mais l\u2019appellation \u00ab terres rares \u00bb est, ici, trompeuse car, g\u00e9ologiquement parlant, elles ne le sont pas dans la croute terrestre. Elle exprime, en r\u00e9alit\u00e9, la difficult\u00e9 \u00e9conomique de les exploiter et des cons\u00e9quences environnementales de leur extraction. Les diff\u00e9rentes \u00e9tapes sont tr\u00e8s polluantes et n\u00e9cessitent des quantit\u00e9s importantes d\u2019eau, \u00e0 traiter par la suite, pour \u00e9viter une pollution des sols et nappes phr\u00e9atiques. Notons que le secteur \u00e9olien cherche \u00e0 remplacer le n\u00e9odymium par du dysporisum, praseodymium et terbium. De la m\u00eame fa\u00e7on, la fabrication et l\u2019installation d\u2019une \u00e9olienne de 3,45MW requiert, par kWh d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 produite, 15% de b\u00e9ton, 50% de cuivre, 50% de fibre de verre et 60% d\u2019aluminium de moins que les machines de 2MW mises en services il y a quelques ann\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

Les batteries des v\u00e9hicules \u00e9lectriques<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Enfin, attardons-nous sur les v\u00e9hicules \u00e9lectriques. N\u00e9cessitant un large \u00e9ventail de min\u00e9raux pour le moteur et la batterie, elles constituent le principal poste de consommation m\u00e9tallique de la transition (celle des PV et des \u00e9oliennes \u00e9tant n\u00e9gligeable), le march\u00e9 \u00e9tant actuellement domin\u00e9 par les batteries au lithium. Celles-ci exploitent les propri\u00e9t\u00e9s de divers min\u00e9raux pour alimenter les v\u00e9hicules \u00e9lectriques. Les plus populaires sont les batteries nickel-mangan\u00e8se-cobalt (NMC), nickel-cobalt-aluminium (NCA) et lithium-fer-phosphate (LFP).<\/p>\n\n\n\n

En termes de poids, les cellules d’une batterie lithium-ion moyenne d’une capacit\u00e9 de 60 kilowattheures (kWh) contiennent environ 185 kg de min\u00e9raux.<\/p>\n\n\n\n

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La chimie des batteries \u00e9volue rapidement. Les constructeurs \u00e9vitent de plus en plus les mat\u00e9riaux critiques comme le cobalt et le nickel en raison de probl\u00e8mes d’\u00e9thique d’exploitation et de volatilit\u00e9 des prix. Celui croissant du cobalt entra\u00eene une diminution de sa concentration dans les batteries (moins de 10%). En 2022, les batteries LFP et NMC dominaient le march\u00e9. Dans le graphique ci-dessus \u00e0 droite, le nombre \u00e0 trois chiffres \u00e0 c\u00f4t\u00e9 de NMC indique la proportion de l\u2019\u00e9l\u00e9ment dans la composition chimique de la batterie. On observe une augmentation du nickel (premier chiffre) et une diminution du cobalt (dernier chiffre). Les batteries NMC et LFP resteront probablement les plus courantes dans cette d\u00e9cennie. Mais de nouvelles technologies \u00e9mergent rapidement, comme les batteries au sodium (le 4\u00e8me<\/sup> \u00e9l\u00e9ment le plus abondant sur Terre) qui pourraient remplacer le lithium et le cobalt avec des options moins ch\u00e8res et plus abondantes.<\/p>\n\n\n

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G\u00e9n\u00e9ralement, la demande de mat\u00e9riaux augmentera dans tous les sc\u00e9narios, surtout pour les v\u00e9hicules \u00e9lectriques et les batteries (repr\u00e9sent\u00e9s en vert fonc\u00e9 sur le graphique ci-dessous), ainsi que pour les r\u00e9seaux \u00e9lectriques (en jaune), qui joueront un r\u00f4le essentiel dans l’augmentation de la demande en cuivre. Ce dernier est couramment employ\u00e9 dans les r\u00e9seaux \u00e9lectriques, et en raison de ses propri\u00e9t\u00e9s conductrices, il est \u00e9galement essentiel pour les technologies de production d’\u00e9nergie \u00e0 faibles \u00e9missions, comme les panneaux solaires, les \u00e9oliennes et les batteries.<\/p>\n\n\n

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On notera donc que les voitures \u00e9lectriques sont le principal consommateur de m\u00e9taux de la transition \u00e9nerg\u00e9tique, surtout pour leur besoin en lithium, nickel, cobalt, mangan\u00e8se et graphite. Des \u00e9l\u00e9ments essentiels pour optimiser les performances, la durabilit\u00e9 et la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des batteries. Quant au PV et aux \u00e9oliennes, leur impact sur la demande en m\u00e9taux dans les prochaines d\u00e9cennies sera minime. Bien que, les \u00e9oliennes n\u00e9cessitent des terres rares (pour les aimants permanents dans les turbines) et les panneaux solaires du silicium, ces technologies poss\u00e8dent un grand potentiel en termes d’efficacit\u00e9 et continuent de r\u00e9duire leur utilisation de ces mat\u00e9riaux. Enfin, la transition \u00e9nerg\u00e9tique aura besoin du d\u00e9veloppement de nos r\u00e9seaux \u00e9lectriques impliquant une quantit\u00e9 consid\u00e9rable d\u2019aluminium et de cuivre, \u00e9l\u00e9ments essentiels pour toutes les technologies li\u00e9es \u00e0 l\u2019\u00e9lectricit\u00e9.   <\/p>\n\n\n\n

Des ressources fragiles ?<\/h2>\n\n\n\n

Tout cela est-il soutenable ? Ces mat\u00e9riaux sont-ils si critiques ? Ces derni\u00e8res ann\u00e9es, des grandes puissances comme la Chine, l\u2019UE et les Etats-Unis ont \u00e9tabli des listes de min\u00e9raux critiques.<\/p>\n\n\n

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Au croisement de ces listes, on trouve plusieurs \u00e9l\u00e9ments \u00e9voqu\u00e9s pr\u00e9c\u00e9demment : cuivre, lithium, cobalt, nickel, terres rares et graphite. Notons que la criticit\u00e9 ne d\u00e9pend pas uniquement de sa disponibilit\u00e9 g\u00e9ologique. Elle prend en compte des aspects \u00e9conomiques, environnementaux, g\u00e9opolitiques, etc. Les capacit\u00e9s de production et de raffinage concentr\u00e9es dans quelques pays, l’utilisation g\u00e9opolitique des ressources par les pays producteurs, la transparence et la stabilit\u00e9 des prix sont \u00e9galement des facteurs critiques. Par exemple, le lithium, bien que pr\u00e9sent en abondance dans la cro\u00fbte terrestre, conna\u00eet une hausse des prix, et la capacit\u00e9 de production future est incertaine en raison du temps et des obstacles pour ouvrir de nouvelles mines (16,5 ann\u00e9es en moyenne pour concr\u00e9tiser les projets miniers de la d\u00e9couverte \u00e0 la premi\u00e8re production).<\/p>\n\n\n\n

Dans le prochain num\u00e9ro, nous nous pencherons sur la criticit\u00e9 de ces mat\u00e9riaux.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

L\u2019introduction de notre s\u00e9rie sur les mat\u00e9riaux de la transition, vous avait laiss\u00e9 sur un constat : malgr\u00e9 l\u2019impr\u00e9visibilit\u00e9 de l\u2019\u00e9volution de la demande future et les variations entre les \u00e9tudes, tout semble converger vers une augmentation de l\u2019extraction des m\u00e9taux pour r\u00e9pondre aux besoins croissants li\u00e9s \u00e0 la transition \u00e9nerg\u00e9tique. Nos trois technologies phares de la transition \u00e9nerg\u00e9tique, repr\u00e9sent\u00e9es dans les trois derni\u00e8res colonnes du graphique ci-contre, sont compos\u00e9es d\u2019une vari\u00e9t\u00e9 de mat\u00e9riaux, les plus connus \u00e9tant le cuivre, le nickel, le cobalt et le lithium en raison de leurs propri\u00e9t\u00e9s. Zoomons maintenant sur chacune d\u2019entre elles pour en conna\u00eetre les quantit\u00e9s et proportions. Les panneaux photovolta\u00efques Un panneau requiert des \u00e9l\u00e9ments tels que du silicium et du cuivre pour leurs propri\u00e9t\u00e9s fonctionnels \u00e0 la conversion d\u2019\u00e9nergie. Cependant, ceux-ci ne repr\u00e9sentent, ensemble, que quelques pourcents de la masse totale. Un panneau contient surtout des mat\u00e9riaux de structure li\u00e9s au module (aluminium, verre, plastique, etc.) et \u00e0 l\u2019installation (acier, b\u00e9ton rarement utilis\u00e9 pour les installations en toiture, etc.) qui repr\u00e9sentent plus de 80% de la masse totale.   Par ailleurs, le silicium n\u2019est pas exactement un minerai rare et sa quantit\u00e9 n\u00e9cessaire, par watt de cellule PV, ne cesse de diminuer : 16 grammes en 2004, et moins de 4 grammes aujourd\u2019hui (idem pour l\u2019argent). 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