Daniel Nocera on personalized energy

Le Professeur Daniel Nocera, du MIT Massachusetts, croit qu'il peut résoudre les problèmes en énergie du monde avec une piscine Olympique (n'est-ce pas d'actualité?). Ce dernier et son équipe ont identifié une technique simple pour alimenter la Terre et à moindre coût, en utilisant la lumière du soleil pour diviser les molécules d'eau et stocker de l'énergie. Sa vision à longue échelle est de subvenir en énergie solaire de manière individuelle. J'ai assisté à une de ses présentations sur le sujet, et voici son message:
" Voilà ce dont je vais traiter aujourd'hui (tout en pointant l'image en arrière plan). Ainsi, vous voyez ces poteaux électriques, et bien je vais les exploser, je vais les détruire... je vais tout détruire, excepté cette petite personne ici même qui va porter sa propre énergie! Je vais donc discuter de la notion d'énergie personnalisée.Je voudrais juste traiter rapidement de quelques chiffres. Juste quelques uns. J'ai réalisé de nombreux calculs généraux sur l'énergie, et puis beaucoup de personnes ont utilisés mes chiffres et puis ont merdé! Donc je vais vous expliquer ce que j'ai fait, pour bien comprendre le challenge. Globalement, nous utilisons actuellement 14 térawatts (trillion watts - TW) d'énergie chaque année. Nous aurons besoin de 16 TW de plus en 2050. Je serai mort mais fermez vos yeux et imaginez-vous dans 40 ans... pensez à vos enfants, ce que vous aimez, ceci sera leur futur. Si vous regardez ces chiffres, ceci sera un bien piètre future. Les données indiquant 5 à 7TW représentent l'entière récolte mondiale, je la collecte et la brûle en CO2 et eau, et vous ne pouvez obtenir plus d'énergie à partir de ces récoltes, même pour celles dont la croissance est la plus rapide au monde. Ceci provient d'une limite liée à la photosynthèse. J'ai récolté toute l'énergie liée au vent, 2-4TW peut être extrait. En termes d'énergie nucléaire, nous pourrons générer 8TW, nous devrons construire 200 sites nucléaires chaque année pour atteindre la moitié de ce que nous aurons besoin. Ce qui correspond à un nouveau site tous les 1.5 jours, et gardez en tête qu'il sera nécessaire de les désinstaller presque aussi vite que nous les construirons!

Maintenant, nous utilisons 14TW, et pourquoi aurons-nous besoin de 16 nouveau TW? La première hypothèse que j'ai posée est que vous ferez toutes les bonnes choses nécessaires, et que vous sauverez 100% de l'énergie que vous utilisez aujourd'hui. Et nous aurons toujours besoin de 16TW! Si vous voulez être des andouilles, et ne pas l'écouter (surement une référence à ce petit être avec sa propre énergie), vous devrez alors me donner 45TW, et non 30 (et encore avec une consommation à l'américaine, c'est vraisemblablement autour de 100TW)! Ainsi, dans le monde développé (legacy world), je veux de vous que vous sauviez 100% de votre énergie, et vous devriez toujours me donner 16TW.

Maintenant vous voudriez surement savoir d'où viennent ces chiffres? Ces chiffres viennent des 6 milliards de nouveaux consommateurs. 3 milliards de personnes n'ont pas d'énergie (non-legacy), et 3 milliards ne sont pas encore nés. La solution dans ce challenge autour de l'énergie, à mon avis, est de fournir au monde "non-legacy" (i.e. sans développement) une politique de l'énergie renouvelable. Et de ne pas faire comme le Département de l'Énergie fait tout le temps, en prenant de grand système et en essayant de les faire plus petits, et puis au final se rendre compte que c'est trop coûteux. Ainsi, vous devez partir du bas et croître. Si vous ne le faites pas, je vous garantis que ce sera trop coûteux!

L'énergie et l'eau sont des problèmes entrelacés. Au regard de ces chiffres ces deux problèmes ne peuvent être séparés (photo ci-dessus). Si nous voulons réduire ces dépenses, nous pourrions toujours essayer d'empêcher 300 millions d'individus de naître, en éduquant les femmes dans les régions rurales (à propos du contrôle des naissances). Ceci est un moyen de réaliser un important impact sur l'énergie. Mais cela ne sera pas assez. Même en utilisant les panneaux solaires les moins chers au monde, vous êtes condamnés. Car vous n'aimez pas vivre (sans électricité) après que le soleil soit couché. Aussi, nous avons besoin de stocker l'énergie.

Ne laissez personne vous dire que les batteries vont s'améliorer. Et laissez-moi vous dire pourquoi. Je suis chimiste alors écoutez-moi bien. Elles ne peuvent pas, ceci est physiquement impossible. Les batteries sont faites d'électrons sur métal avec des oxygènes entre. Sans un moyen de compresser la matière et rendre le système plus dense, les batteries ne peuvent être améliorées (ouf, c'est ce que je tente de faire!). Ce que les gens font est la densité de puissance (en gros la délivrance d'énergie, comme lorsque vous accélérez au démarrage avec votre voiture). Mais les batteries en elles-mêmes sont nulles, nulles, nulles. Nous utilisons les fuels depuis plus d'un siècle car ils ont beaucoup d'électrons. Nous pourrions utiliser d'autres sources d'énergie, mais lors de la propulsion, nous obtenons une énergie commensurable à partir du fuel, car nous pouvons apparier ces électrons dans de petit volume.Maintenant regardez ceci. Il y a le Boeing 777, une machine de gravure, un outil d'usinage, une automobile (graphe au-dessus). Regardez ce que j'ai tracé, ce qui montre que je suis réellement fou, et que j'ai l'habitude de l'être. Ceci est juste pounds (poids) et dollars, en fonction du volume annuel que vous en fabriquez. Aussi, je parle de réelles manufactures, de tous les jours. Ainsi, regardez ceci (là le logo McDonald's apparaît sur sa courbe). Si vous pouvez mettre un Boeing 777 et un hamburger de chez McDonald's sur la même courbe, il y a quelque chose de non sens là dedans! Que pensez-vous de l'énergie? Nous construisons une chose, et elle pèse énormément... celle-ci apparaît au haut de la courbe. Mais si vous voulez générer de l'énergie pour le monde entier, vous devez avoir une production quasi-infinie, et vous feriez mieux de la faire très légère. Ceci est exactement le contraire de ce que nous avons l'habitude de réaliser! Mais c'est de cette manière que nous devrions penser.Comment fonctionne une feuille? Photosynthèse. Elle stocke un taux incommensurable d'énergie mais après la plante doit l'utiliser. Pourquoi la photosynthèse n'est-elle pas bien? La plupart des êtres vivants utilisent une grande partie de leur énergie pour vivre, et non pour nous donner de l'huile. Souvenez-vous ce que vous avez appris en grade-school: une plante utilise la lumière, de l'eau et du CO2 et fabrique de l'O2 et du sucre. Elle utilise les liaisons de basse énergie de l'eau, la lumière du soleil pour réarranger les liaisons et fabriquer de l'oxygène et de l'hydrogène. L'énergie est stockée dans des liaisons à haut pouvoir énergétique.Ici est le fuel. Vous démarrez votre voiture et regardez ce qu'il se passe (les molécules se réarrangent pour former de l'eau + CO2 + de l'énergie). Ainsi, que fait une plante. Elle prend l'énergie des liaisons issue de l'eau avec la lumière du soleil, réarrange les liaisons pour former de l'oxygène et de l'hydrogène. Pourquoi je veux que vous utilisiez de l'eau. Parce que je vais vous montrez ô combien une molécule d'eau peut contenir d'énergie. Ici est la piscine du MIT. Souvenez-vous le message dont je vous ai alerté au début, à propos de vos enfants en grand danger. Et bien, ici, est leur message d'espoir. Ce que les plantes nous offrent est un aperçu du comment nous pourrions créer du fuel liquide exploitable. La piscine du MIT contient 3.2 millions de litres d'eau, cette piscine pourrait stocker 43TW de l'énergie, si nous extrayons l'eau du bassin en hydrogène et oxygène. Ceci en assumant 100% d'efficacité en la conversion de l'eau. Mais même si nous réalisons 50% d'efficacité, nous pourrions générer le besoin énergétique de la planète entière avec uniquement 2/3 de cette piscine. Le défi est que, je suis en train de parler de résoudre le problème énergétique avec une piscine Olympique, nous pourrions le faire globalement par seconde. Ceci est votre espoir, parce qu'il y a tant de densité énergétique dans ce fuel.Si je pouvais séparer les molécules d'eau contenues dans ce verre d'eau, je pourrais fabriquer quelque chose de bon marché et hautement manufacturable. Mon groupe a résolu le problème de réaliser de la photosynthèse artificielle à base de cellules photovoltaïques. Le procédé est auto-contrôlé, s'il échoue, il peut se fixer par lui-même. Et il ne demande pas de l'eau pure pour fonctionner. Enfin l'eau une fois traitée devient consommable."
Ainsi, Daniel Nocera nous offre l'opportunité d'un procédé entièrement bio, et remarquablement efficace. Il finira sa présentation en exposant quelques prototypes d'électrolyser, de véritables équipements individuels de stockage de l'énergie. Il reviendra enfin sur sa première image de son exposé, si emblématique si je puis dire, de ce petit être tenant sa propre source d'énergie, et extrapola son discours vers une vision qui pourrait être celle de demain, d'une maison entièrement équipée, entièrement auto-suffisante (peut-être moins de 10gallons d'eau nécessaires réutilisables par jour). L'autonomie de demain passe par l'autonomie individuelle en énergie. Ceci est un véritable paradigme, une révolution de la manière de penser autour des puissances énergétiques. Cependant, il souligne le fait que nous avons déjà rencontré ce genre de paradigme auparavant. Nous sommes en effet passés de serveur central informatique aux ordinateurs personnels, et ainsi nous pouvons passer des réseaux câblés aux systèmes à énergie personnelle...