Les batteries à l'eau de mer et l'économie émergente de l'énergie bleue
Alors que les marchés émergents cherchent à accélérer leur transition énergétique en augmentant leur capacité de production d'énergie solaire et éolienne, de récentes avancées technologiques qui exploitent le sodium de l'eau salée pourraient constituer une percée cruciale dans le domaine du stockage des batteries.
Au cours des derniers mois, des start-ups et des chercheurs ont dévoilé des technologies de batteries à l'eau salée qui promettent une capacité moins coûteuse de stockage de l'énergie solaire et éolienne variable à grande échelle, une avancée qui pourrait contribuer à réduire la dépendance du monde à l'égard du lithium.
En janvier, l'entreprise technologique américaine Salgenx a dévoilé une batterie à eau salée qui peut être utilisée pour le stockage autonome des énergies renouvelables, ainsi que pour alimenter les pompes d'irrigation agricole, l'irrigation ou l'éclairage des serres, les pompes des puits de pétrole et les tours de télécommunication.
La technologie fonctionne avec deux réservoirs distincts d'électrolytes fluides, l'un étant de l'eau salée et l'autre son électrolyte exclusif. La circulation des deux fluides permet à la batterie de réguler l'entrée et la sortie d'électricité.
En décembre 2022, des chercheurs de l'université de Sydney, en Australie, ont annoncé qu'ils avaient également mis au point une batterie sodium-soufre dont la capacité de stockage est quatre fois supérieure à celle des batteries lithium-ion.
En modifiant les électrodes pour améliorer la réactivité du soufre, les scientifiques australiens et américains développent des solutions pour répondre aux besoins énergétiques des marchés émergents, tout en contribuant à créer un marché pour des technologies concurrentes susceptibles d'aider les consommateurs du monde entier.
Le marché mondial des batteries à eau de mer s'élevait à 4 millions de dollars en 2021, mais il devrait connaître un taux de croissance annuel composé de 37,1 % et atteindre 36 millions de dollars d'ici 2028, selon le cabinet d'études de marché Business Research Insights.
Avantages pour les marchés émergents
Alors que les transitions énergétiques précédentes remplaçaient une source d'énergie dominante par une autre - par exemple, le bois a été remplacé par le charbon au XIXe siècle, et le charbon par le pétrole au XXe siècle - l'actuelle transition multi-sources et multi-technologies offre différentes options d'énergie propre pour différentes zones géographiques.
En l'occurrence, l'exploitation des technologies liées à l'eau salée aura des effets positifs pour les nombreux marchés émergents qui ont un accès étendu aux eaux côtières, et en particulier pour les nations insulaires en développement, qui sont parmi les plus vulnérables au changement climatique.
Pour ces raisons, il n'est peut-être pas surprenant qu'une start-up colombienne, E-Dina, ait réalisé la première percée dans cette technologie. En 2021, E-Dina a dévoilé WaterLight, une lampe sans fil qui peut générer 45 jours de lumière continue à partir de 500 ml d'eau salée - ou même d'urine - en déclenchant une réaction avec le magnésium de l'appareil qui émet de l'hydrogène.
Selon l'Agence internationale de l'énergie, le nombre de personnes privées d'électricité dans le monde devrait augmenter de près de 20 millions d'ici à 2022, de sorte qu'un tel dispositif pourrait contribuer grandement à lutter contre la pauvreté énergétique, en particulier en Afrique.
Cependant, les dernières avancées en matière de technologies de batteries à l'eau salée offrent aux communautés hors réseau la possibilité de développer une capacité de stockage renouvelable à grande échelle en exploitant la réactivité du soufre.
La conception de Salgenx est évolutive et l'entreprise propose des configurations de 250 kW, 3 MWh, 6 MWh, 12 MWh et 18 MWh. Plus important encore, elle ne comporte pas de membrane, comme la plupart des batteries à flux redox, ce qui réduit ses coûts initiaux et de maintenance.
Un autre avantage essentiel des batteries à eau salée pour les marchés importateurs d'énergie est qu'elles permettent de s'affranchir de la dépendance à l'égard des chaînes d'approvisionnement en lithium de plus en plus complexes.
L'année dernière, les fabricants de batteries lithium-ion se sont concentrés sur ce que l'on appelle le triangle du lithium en Amérique latine (Argentine, Bolivie et Chili), qui détient 53 % des réserves mondiales de lithium. Cela a déclenché une vague de diplomatie commerciale soutenue par des partenariats public-privé afin de positionner l'Amérique latine comme le centre de l'approvisionnement mondial en lithium pour les décennies à venir.
Cependant, avec la menace d'une rupture de la chaîne d'approvisionnement et la Chine qui représente 60 % du raffinage et du traitement du lithium dans le monde, les batteries lithium-ion traditionnelles présentent des insécurités d'approvisionnement, tout comme les hydrocarbures, les pays importateurs dépendant en fin de compte des exportateurs et des raffineurs.
L'économie de l'énergie bleue
Tout comme les technologies d'énergie propre ont exploité deux des forces naturelles les plus puissantes de la planète - le soleil et le vent -, l'exploitation des océans et de leur précieux sodium offre aux marchés émergents une autre possibilité de mettre en place des solutions nationales durables pour relever les défis de l'énergie et du climat.
Les batteries à l'eau salée sont les dernières d'une vague de nouveaux développements qui forgent ce que l'on appelle l'économie de l'énergie bleue, qui vise à utiliser les ressources océaniques de manière durable pour stimuler la croissance, créer des emplois et protéger les écosystèmes marins vitaux.
La société américaine Tesla Energy, spécialisée dans les énergies propres, utilise des batteries Powerwall et des panneaux solaires pour transformer l'eau salée en eau potable dans les communautés côtières du Kenya.
Dans le même temps, les Seychelles construisent la plus grande centrale solaire flottante en eau salée du monde, qui devrait être achevée à la fin de cette année. La centrale pourra fournir une capacité de 5,8 MW au réseau et s'inscrit dans le cadre de l'engagement du pays à atteindre ses objectifs en matière de climat.
Les Seychelles ont été les premiers à utiliser les obligations bleues au niveau mondial en 2018, en levant 15 millions de dollars pour soutenir le développement durable des ressources océaniques, et d'autres nations d'Afrique australe et orientale cherchent à utiliser les obligations bleues pour construire ce que l'on appelle la Grande Muraille bleue afin de protéger leurs écosystèmes océaniques.
Un autre domaine à surveiller est la technologie émergente de production d'hydrogène à partir de l'eau de mer, qui est actuellement en phase d'essai. En décembre 2022, des scientifiques chinois ont annoncé une avancée similaire en testant un double dispositif de dessalement et d'électrolyse qui produit de l'hydrogène gazeux à partir d'eau salée.
En septembre 2022, la start-up française Sweetch Energy, spécialisée dans les technologies climatiques, a reçu 6 millions d'euros de ses partenaires industriels français EDF Hydro et CNR, ainsi que des sociétés de capital-risque Go Capital, Demeter Investment Managers et Future Positive Capital, pour produire de l'électricité à partir de l'eau de mer.