Selon certaines estimations, environ 0,2 à 0,5 pour cent de la surface terrestre du monde est recouverte de routes. Et ce ratio devrait augmenter de 60% d'ici 2050. Il y a une quantité incroyable d'espace réservé aux routes, et en fait, elles sont principalement utilisées uniquement pour le transport. Et si vous leur faisiez produire de l'énergie? La Chine construit l'une des premières pistes solaires au monde. Les autoroutes à revêtement solaire pourraient-elles être les centrales électriques du futur?
L'un des avantages des combustibles fossiles par rapport aux sources d'énergie renouvelables est la densité énergétique. La raison est assez simple: les combustibles fossiles sont des énergies renouvelables qui s'accumulent sur des millions d'années. Pétrole, charbon, gaz naturel - ce sont toutes des réserves d'énergie qui ont été créées à partir des plantes (et des animaux qui ont mangé ces plantes) et de l'énergie solaire accumulée pendant des milliers d'années grâce à la photosynthèse. Il s'avère que les combustibles fossiles sont plus gourmands en énergie que l'utilisation de l'énergie solaire en temps réel.
En termes simples: les combustibles fossiles nécessitent beaucoup moins de terres pour produire de l'énergie que les panneaux solaires.
L'un des plus grands obstacles à l'utilisation des sources d'énergie renouvelables est l'espace physique requis pour desservir ces sources. Et notre consommation d'énergie toujours croissante en fait un problème. L'énergie primaire - la quantité totale d'énergie consommée par les humains de toutes sources - comprend les combustibles fossiles et les sources renouvelables. En 2016, nous avons consommé 478 TW d'énergie primaire, et ce nombre augmente chaque année.
Par exemple, si vous voulez répondre à tous nos besoins énergétiques avec du bioéthanol de maïs, qui a une densité de production d'énergie de 0,2 watts par mètre carré (l'un des pires parmi les biocarburants), vous avez besoin d'environ 2 x 1015 mètres carrés de terre pour faire pousser du maïs. Malheureusement, c'est plus de quatre fois la surface de la Terre.
Les opposants aux énergies renouvelables utilisent cet exemple pour montrer que l'infrastructure des énergies renouvelables n'est tout simplement pas possible. Mais c'est une exagération; la densité d'énergie des panneaux solaires peut atteindre 20 W / m2 ou même plus, et la surface de la Terre suffit amplement pour cela. Il convient également de noter que l'énergie produite par les panneaux solaires se présente sous forme d'électricité de haute qualité.
Puisque s'éloigner des combustibles fossiles signifie utiliser l'électricité au lieu de brûler du combustible, qui est souvent plus efficace, nous consommerions moins d'énergie primaire dans un monde sans combustibles fossiles; Les centrales à combustibles fossiles ne sont pas efficaces à 100% et certaines perdent jusqu'à 70% de leur énergie primaire lorsqu'elles sont converties en électricité. Cependant, l'échelle des sources renouvelables qui pourraient remplacer les sources d'énergie traditionnelles nécessitera beaucoup de terres.
Il est naturel que de nombreuses personnes considèrent les réseaux routiers comme une option.
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Considérant que le terrain est déjà recouvert de routes, les dommages environnementaux seront assez faibles. De telles centrales ne souffriront pas des problèmes d'éloignement auxquels nous pourrions être confrontés au Sahara; pour la réparation et l'entretien il suffira de les atteindre … par la route. Ajoutez des LED et des marquages, des panneaux de signalisation, des lumières et des bordures apparaîtront. On pourrait même rêver qu'un jour, les voitures recevront de l'énergie sans fil, simplement en voyageant sur de telles routes.
Il semblerait que ce soit complètement impossible. Mais non, les routes solaires bénéficient du soutien des gouvernements et des entreprises.
En Chine, ils ont décidé d'enfermer 2 kilomètres de panneaux solaires dans un sandwich entre de l'asphalte transparent et une couche d'isolants. Et c'est la toute dernière tentative de faire quelque chose. Solar Roadways, une start-up basée dans l'Idaho, a déjà levé 2 millions de dollars pour le développement sur Indiegogo. Scott Bryusov, fondateur de l'entreprise, a dévoilé un prototype de route d'arrière-cour qui pourrait répondre à la moitié des besoins énergétiques des États-Unis. Malheureusement, les routes solaires devront attirer davantage d'investissements et surmonter la barrière sceptique. David Biello a noté dans un article de Scientific American que "le verre pour de telles routes doit être trempé, autonettoyant et capable de transmettre la lumière aux batteries même dans des conditions météorologiques difficiles - un tel verre n'existe tout simplement pas".
La méthode chinoise utilise un nouvel asphalte transparent au lieu du verre et résout le problème des scientifiques des matériaux, car il peut résister à 10 fois plus de pression que l'asphalte conventionnel. La construction de routes solaires n'est pas l'affaire d'une personne ou d'un pays; des prototypes ont été créés aux Pays-Bas - la piste cyclable SolaRoad, et en France - il semble qu'ils aient même construit la première route solaire. De tels projets génèrent de l'énergie depuis plusieurs années, donc l'idée est, en principe, réalisable. Malheureusement, il existe un énorme fossé entre «en principe réalisable» et «pratique».
Par exemple, le prix. Il y a une estimation des routes solaires de Scott Bryusov, le coût du remplacement des routes américaines par des routes solaires sera de 56 billions de dollars, donc aucun financement participatif ne couvrira les coûts (à moins que tout le monde sur la planète ne paie pour l'affaire Bryusov). Il existe un consensus au sein de tout gouvernement sur l'investissement dans les infrastructures, mais il est peu probable que les routes solaires reçoivent un financement sans heurts. La route solaire chinoise coûte 458 dollars le mètre carré, tandis que la route de Bryusov coûte 746 dollars. Mieux, mais pas beaucoup.
De toute évidence, toute véritable solution à notre crise énergétique doit être radicale et massive. Des projets drastiques similaires pour transformer le Sahara en un panneau solaire géant ou aspirer le dioxyde de carbone de l'atmosphère vont également valoir des billions de dollars.
Mais avec le coût, il y a aussi une question très importante de savoir si cela fonctionnera comme une solution à la crise énergétique. Les routes n'ont pas toujours été construites dans des emplacements optimaux pour les panneaux solaires, et elles peuvent ne pas être à l'angle idéal pour les panneaux solaires. Si le nettoyage des panneaux solaires au Sahara de la poussière est un problème, alors garder les routes en bon état de fonctionnement et propres en même temps peut devenir le cauchemar d'un technicien. Il est difficile de comprendre pourquoi placer des panneaux parallèlement à la route ne serait ni meilleur marché ni meilleur.
Et les prototypes eux-mêmes …
Un prototype de route aux Pays-Bas aurait obtenu de «meilleurs résultats que prévu», générant «70 kilowattheures par mètre carré et par an». Mais 70 kWh, ce n'est pas beaucoup. Si vous souhaitez recharger votre voiture sur une telle route, 1 mètre carré vous donnera 500 kilomètres par an dans votre Tesla; cependant, la voiture moyenne parcourt 15 000 kilomètres par an, donc ces 500 kilomètres seront une goutte d'eau dans l'océan.
Qu'en est-il du problème de densité d'énergie? La mise à l'échelle du prototype néerlandais se traduira par une densité de 8 watts par mètre carré. Si vous dépensez 56 billions de dollars sur les routes solaires, vous couvrez environ 7,5 x 1010 mètres carrés avec des panneaux et obtenez 600 GW d'électricité. Pas mal - à peu près la même quantité d'énergie consommée par les États-Unis par jour. Mais pour 56 trillions, on pourrait penser à quelque chose de mieux.
La volonté de construire une route solaire en Chine est symbolique à sa manière. Le pays recherche des solutions énergétiques innovantes. Qui sait, peut-être qu'un jour les routes solaires deviendront suffisamment bon marché et efficaces pour devenir une réalité. Au pire, ce projet nous empêchera de trouver de meilleures solutions. Au mieux, la route recevra un autre rendez-vous.
Ilya Khel
