Comment faire de la Suisse un pays sans CO2?

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La Suisse devra procéder à une transformation complète de son système énergétique si elle prévoit de réduire considérablement ses émissions de CO2. Le 3 juillet, à l’Académie Empa, la conférence d’une journée sur le thème "Energie et décarbonisation" s’est concentrée sur la manière dont une telle transformation peut réussir et sur les aspects qui y sont liés. Plus de 120 experts ont participé aux discussions.

L’approvisionnement énergétique de la Suisse repose encore en grande partie sur les combustibles fossiles. Pour changer cela, des changements dans plusieurs domaines sont nécessaires. De nouvelles technologies sont nécessaires pour fournir, stocker et convertir l’énergie - et en même temps, il est crucial d’améliorer l’échange de données entre tous les secteurs concernés. Plusieurs départements de l’Empa mènent des recherches dans ce domaine. La manifestation "Energie et décarbonisation" de l’Académie Empa a donné pour la première fois un aperçu de toutes les activités de recherche.

Le séminaire a été ouvert par Benedikt Unger de l’agence de conseil en énergie Pöyry Management Consulting, active en Europe. Il a souligné les différentes manières dont une économie peut s’attaquer à la décarbonisation. Il existe des variantes plus ou moins chères. L’expert a conclu : "La consomma-tion d’énergie doit devenir plus flexible à l’avenir qu’elle ne l’est aujourd’hui. Les clients sont égale-ment responsables, car les fournisseurs d’énergie ne peuvent à eux seuls fournir la flexibilité.

Philipp Heer, responsable de la plate-forme "Energy Hub" de l’Empa, a parlé des possibilités d’assou-plissement de l’approvisionnement en énergie dans les quartiers d’habitation et de travail. La numéri-sation peut aider à mieux équilibrer l’offre et la demande. La question demeure : Devrions-nous stock-er l’énergie excédentaire dans de grandes installations de stockage ou dans de petites installations de stockage décentralisées - Heer préconise des batteries locales, à proximité des systèmes photovol-taïques des maisons individuelles. Toutefois, la réglementation de l’état de charge ne doit pas être dé-terminée uniquement par les habitants de la maison, mais aussi par le fournisseur d’énergie régional, qui doit exploiter et stabiliser le réseau. Les intérêts des deux parties doivent être mis en balance.

Christina Orehounig, responsable du laboratoire "Urban Energy Systems", a soulevé la question : Les bâtiments qui n’étaient auparavant que des consommateurs d’énergie peuvent-ils devenir des fournis-seurs de services énergétiques à l’avenir - Peuvent-ils produire et stocker de l’électricité et de la chaleur et ainsi soutenir l’approvisionnement énergétique de la région - L’équipe d’Orehounig a calculé des modèles pour plusieurs sites en Suisse, dont Zurich-Altstetten, Bâle, Zernez, Brig-Glis et Rheinfelden. Conclusion : La situation énergétique dans tous ces endroits est très différente. Il n’y a pas de solution brevetée qui s’adapte à ces différences.

Environ 51% de l’énergie consommée en Suisse est produite par le chauffage. Il est donc judicieux d’envisager également de stocker la chaleur de l’été à l’hiver afin de réduire la consommation globale du pays. Luca Baldini, qui travaille également au département "Urban Energy Systems", a donné un aperçu des différentes technologies de stockage de la chaleur, comme les recherches de l’Empa sur le stockage de la soude caustique concentrée, qui produit de la chaleur lorsqu’elle est diluée dans l’eau. Les accumulateurs de chaleur saisonniers doivent avant tout être peu coûteux. Ces systèmes ne sont chargés et déchargés qu’une fois par an. Les coûts de ce stockage devront concurrencer les prix des autres sources d’énergie.

L’expansion du photovoltaïque est inutile sans l’augmentation de la capacité de stockage de l’électricité produite à midi. Ruben-Simon Kühnel du laboratoire "Materials for Energy Conversions" a donné un aperçu des activités de recherche de l’Empa dans le domaine des batteries. Par exemple, les chercheurs travaillent sur une version plus puissante de la batterie lithium-ionet sur des batteries à semi-conducteurs qui pourraient remplacer la technologie actuelle à moyen terme. Les piles au sel de fusion comme la pile au chlorure de sodium et de nickel pourraient être utiles pour stocker l’électricité dans les maisons ou les quartiers urbains. Ils sont faits de matériaux peu coûteux et répandus qui ne s’épuisent pas si rapidement.

Les cellules solaires doivent également participer à la bataille internationale des prix. La cellule solaire la plus efficace au prix le plus bas gagnera la course. Thierry Moser du laboratoire "Thin Films and Photovoltaics" a présenté les recherches dans ce domaine. La solution tend vers les cellules solaires flexibles à couche mince qui peuvent être produites en rouleaux - comme les films d’emballage pour les chips - et qui ont récemment atteint un nouveau record d’efficacité pour les chercheurs de l’Empa. L’entreprise dérivée Flisom à Niederhasli dispose d’une installation pilote avec la participation de l’Empa. Ces cellules solaires flexibles peuvent également être conçues en deux couches, sous la forme d’une cellule dite tandem. En théorie, ces cellules peuvent atteindre des rendements supérieurs à ceux des cellules solaires au silicium cristallin.

Christian Bach, chef du laboratoire " Automotive Powertrain Technologies " de l’Empa, a comparé les émissions de CO2 des voitures électriques, des véhicules à gaz naturel et des véhicules à essence ou diesel sur toute leur durée de vie et sur une distance de 200 000 km. Ici aussi, il n’existe pas UNE seule solution adaptée à tous les besoins. Les voitures électriques offrent un avantage écologique évident pour le trafic sur de courtes distances, en ville. Mais sur les autoroutes et pour les longs trajets, cet avantage s’amenuise, car de grosses batteries de traction sont nécessaires et le moteur électrique est moins efficace à forte charge. Les véhicules à essence et à gaz avec des carburants produits de manière durable constituent une alternative.