Comparaison des solutions énergétiques selon la réduction des émissions

Solutions alternatives pour maximiser la puissance et réduire les émissions

Quelles solutions énergétiques offrent la combinaison idéale de performances d'alimentation maximales qui améliorent l'efficacité tout en minimisant ou en éliminant les émissions?

La bonne réponse pour les besoins en énergie d’une entreprise dépend, bien sûr, de l’application, de l’accès de l’entreprise à des options à faible émission de carbone et du budget à sa disposition. 

Il existe une gamme de solutions énergétiques plus propres qui peuvent réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre (GES) et permettre aux entreprises d’atteindre leurs objectifs de durabilité.  

Nous examinerons quatre d’entre eux dans cet article : les moteurs à combustion interne avancés (ICE), les hybrides à batterie ICE, les systèmes de pile à carburant et les systèmes électriques-batterie. 

L’adoption de ces solutions énergétiques plus propres aujourd’hui peut avoir un impact positif immédiat sur l’environnement. Ils peuvent également permettre aux entreprises de réaliser des initiatives de transition énergétique. 

Moteurs à combustion interne avancés : une puissance plus propre

Les MJE conventionnels fournissent l’énergie fiable nécessaire pour les équipements miniers, ferroviaires, pétroliers et gaziers, de défense, maritimes et de production d’électricité. 

Mais les MITE sont parmi les plus grandes sources d’émissions. Par exemple, ils produisent des émissions directes par leurs tuyaux d’échappement ou d’échappement. Les systèmes ICE représentent 25% des émissions nocives, selon l’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis. Ces émissions comprennent les oxydes d’azote (NOx), qui contribuent à l’appauvrissement de la couche d’ozone. Les matières particulaires (MP) ont une incidence sur les problèmes de qualité de l’air. Le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4) contribuent au changement climatique. 

Les conceptions ICE sont optimisées et si largement adoptées qu’il est peu probable qu’elles soient remplacées à court terme. Cependant, ils peuvent être plus propres avec des solutions avancées et des carburants de remplacement à faible teneur en carbone. Parmi eux : les moteurs au gaz naturel offrent des performances fiables, propres et silencieuses, ainsi que de faibles émissions. Le gaz naturel, bien qu’il s’agisse d’un combustible fossile, offre également un rendement élevé, de faibles coûts totaux de carburant et une dépendance réduite à l’égard du pétrole importé. L’hydrogène, le diesel renouvelable et les biocarburants présentent également un grand potentiel en tant qu’alternatives propres aux combustibles fossiles pour les moteurs à combustion mixte. 

Les avantages supplémentaires sont la vaste base de connaissances ICE et la formation disponible pour soutenir les opérateurs et les techniciens.

Découvrez d’autres carburants alternatifs.

Les hybrides à batterie à moteur à combustion interne réduisent la consommation de combustibles fossiles

Une autre solution éprouvée, les hybrides ICE-batterie, peut alimenter une gamme d’applications, sur les marchés de la production d’électricité et de l’industrie.

Un hybride à batterie à combustion interne consomme généralement moins de carburant que les systèmes d’alimentation conventionnels. Il génère et stocke de l’énergie dans une batterie. Les systèmes hybrides ICE-batterie peuvent encore augmenter l’efficacité en récupérant de l’énergie grâce au freinage par récupération. 

Ces systèmes en boucle fermée puisent dans l’énergie stockée dans la batterie pour alimenter les moteurs électriques qui complètent les moteurs à combustion interne. La consommation de carburant, les dépenses d’exploitation et le coût total de possession (TCO) sont ainsi réduits. 

Les batteries des systèmes hybrides ICE-batterie peuvent être auto-rechargeables, chargées par la puissance du moteur dans le système ou ce sont des systèmes enfichables où la batterie est chargée par l’alimentation du réseau. Cela réduit encore la nécessité de brûler des combustibles fossiles conventionnels.

Les processus industriels peuvent être alimentés par la batterie. Cela permet de réduire la taille des génératrices alimentées par les moteurs à combustion interne. En conséquence, moins d’émissions sont libérées.

Les systèmes de piles à carburant accélèrent la transition énergétique

Les hybrides pile à combustible-batterie et les génératrices à pile à combustible alimentées à l’hydrogène émettent uniquement de la vapeur d’eau et de l’air chaud. Ils sont également plus efficaces que les systèmes ICE conventionnels.

Pour tirer pleinement parti des avantages environnementaux de l’hydrogène, celui-ci doit être produit à l’aide de sources d’énergie à faibles émissions telles que le gaz naturel, l’éolien et le solaire.
Pourtant, un défi important à surmonter est le manque d’infrastructure pour alimenter les systèmes de piles à hydrogène. Néanmoins, l’hydrogène devrait jouer un rôle important sur les marchés ferroviaire, maritime, minier et de production d’électricité. 

Les piles à hydrogène sont l’une des piles à carburant communément connues. Ils convertissent l’énergie chimique en énergie électrique par une réaction à partir d’un approvisionnement continu d’un carburant et d’un comburant. 

Les systèmes de piles à combustible à oxyde solide (SOFC) en sont un autre exemple. Il s’agit d’une technologie très efficace et respectueuse de l’environnement. Ils peuvent être conçus pour la production d’électricité à plus petite et à grande échelle à partir de gaz naturel ou de gaz de synthèse dérivé du charbon.

Les coûts des systèmes de piles à combustible devraient diminuer à mesure que l’adoption augmente dans tous les secteurs. Cela les rendra plus compétitifs avec les solutions ICE.
De même, l’adoption de piles à hydrogène peut aider à diversifier les options de production d’énergie.

Les systèmes électriques à batterie minimisent les émissions

Les applications peuvent fonctionner sur des solutions électriques à batterie qui stockent l’énergie pour alimenter les systèmes. 

Ils ne libèrent aucune émission du système d’échappement. Cependant, les batteries sont principalement chargées en se branchant sur des réseaux électriques qui libèrent des émissions au point de production d’électricité. 

La majorité de l’électricité dans de nombreuses régions du monde est générée par la combustion de combustibles fossiles. Par conséquent, les solutions électriques à batterie peuvent fournir une alternative plus propre lorsque les sources d’électricité ont une empreinte carbone plus faible. Les sources alternatives comprennent l’hydroélectricité, le nucléaire, le solaire et l’éolien. 

Le prix d’achat des systèmes électriques à batterie est généralement plus cher que celui des systèmes d’alimentation conventionnels similaires. Cependant, les coûts totaux du cycle de vie peuvent être réduits grâce à des économies de carburant, des crédits d’impôt et d’autres incitatifs régionaux.

Des solutions pour tous les besoins énergétiques 

L’accumulation de CO2 et d’autres GES réchauffe l’atmosphère terrestre, ce qui entraîne les changements climatiques que nous connaissons aujourd’hui. 

Les entreprises peuvent choisir de réduire ou d’éliminer les émissions de GES de leurs activités, de leurs installations et de leurs parcs. Cela nécessite d’investir dans des solutions allant des moteurs avancés aux systèmes hybrides qui associent les technologies ICE et à piles à hydrogène aux batteries, en passant par les systèmes purement électriques ou à hydrogène qui ne libèrent aucune émission locale.

Aujourd’hui, il existe des options bien adaptées à l’état d’avancement de la transition énergétique.