Le besoin en ressources minérales dans les énergies bas carbone

L’Agence Internationale de l’Energie (AIE ou IEA en anglais) a publié un rapport sur la criticité liée à l’utilisation de certaines ressources minérales dans l’énergie. Voici quelques explications sur l’utilisation de ces minéraux.

photo de moulins a vent a l aube

Photo de Laura Penwell sur pexel.com

Voici l’un des graphiques du rapport qui circule sur les réseaux sociaux et qui intrigue beaucoup de monde. je vais essayer d’éclaircir certains points.

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Précision préalable : ces graphes ne prennent pas en compte le fer et l’aluminium. Ils parlent d’acier mais l’acier étant un alliage si c’était vraiment le cas les graphes seraient tout autre. Le rapport complet est disponible ici.

Le cuivre est commun à toutes les technologies, puisqu’il est nécessaire à la mise en place du réseau électrique. Comme l’aluminium qui n’est pas dans ce graphe.

1/ Eolien

Le besoin en minéraux dépend bien sûr de la taille de l’éolienne mais aussi du type de turbine. Ceux contenant des aimants permanents génèrent une demande en terres rares plus importantes en fonction de la technologie considérée. C’est plutôt de l’offshore dans ce cas.

La demande en cuivre est plus importante pour l’offshore, plus de deux fois supérieure à celle des projets terrestres, avec une utilisation importante dans les câbles sous-marins et les câbles de plus grande taille.
Pour l’onshore, c’est la techno GB-DFIG (génératrice asynchrone à double alimentation) qui domine le marché (70%). Comme on le voit c’est celle qui demande le moins de terres rares.

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Pour l’offshore, c’est la techno DD-PMSG (génératrice synchrone à aimant permanent) qui domine le marché (60%) et c’est aussi celle qui demande le plus de terres rares. Mais l’IEA anticipe une évolution de cette technologie avec une réduction de la taille des aimants permanents.

Le zinc, également en très grande quantité, est utilisé pour la protection anticorrosion des éléments métalliques, surtout sous la forme d’un revêtement (galvanisation). Le zinc se consomme à la place de l’acier dans cet environnement.

En Offshore cette galvanisation peut être protégée par une couche de peinture très haute durabilité ce qui permet d’augmenter la durée de vie de la protection de zinc, au-delà de 25 ans. Le système zinc+peinture est appelé système duplex.

2/ Panneaux Solaires (PV)

Il y a beaucoup de silicium pour la fabrication des modules mais aussi pour le verre de protection. C’est un point qui pourra évoluer avec les prochaines générations de PV qui pourront contenir moins de silicium avec une performance équivalente.

L’IEA anticipe une réduction de 25-30% de silicium d’ici 2030 pour une même performance. Mais le développement de nouvelles technologies de PV demandera l’utilisation d’autres matériaux de remplacement (tellure, gallium et cadmium entre autres).

A noter aussi que les panneaux solaires peuvent nécessiter en fonction de leur distribution l’utilisation de micro-onduleurs (sous chaque panneau) qui nécessitent environ 40 % de cuivre en plus par rapport à un onduleur centralisé.

3/ Nucléaire

L’uranium ne fait pas partie des matériaux étudiés parce qu’il entre dans la catégorie des combustibles. Le chrome et le nickel sont très utilisés, notamment dans la fabrication de d’acier inox (ou acier allié). Ces 2 éléments sont utilisés pour améliorer les propriétés de résistance à la corrosion (entre autres), notamment en présence d’acides non-oxydants. Le manganèse est également utilisé dans certains alliages en complément.

L’IEA n’anticipe pas de réduction majeure de la demande en matériaux pour le nucléaire puisque c’est une technologie mature. Mais les nouvelles technologies comme les SMR pourraient avoir des besoins différents. Pour l’instant il n’y a pas assez de données pour le déterminer.

4/ Hydraulique

Pas mentionné sur le premier graphe mais le rapport de l’IEA en parle. Le besoin en matériaux, à part le béton et l’acier, est assez faible. La demande en manganèse et nickel est liée à l’utilisation d’acier inox, mais elle reste très inférieure à celle des autres technos.

5/ Pour conclure

Le rapport de l’IEA est intéressant parce qu’il met en lumière l’évolution probable de la demande en ressources minérales d’ici 2040 ainsi que les questions que cela pose d’un point de stratégique, notamment pour les pays qui ne disposent pas de ces ressources.

De plus, aujourd’hui l’extraction de ces ressources est généralement avec des énergies fossiles. Ce qui peut changer ces prochaines années. Ce sont des paramètres à prendre en compte dans la stratégie de développement des technologies bas-carbone pour chaque pays.

 

Petit lien vers le Thread Twitter :

https://twitter.com/Kako_line/status/1391073595972014087?s=20

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