L’hydrogène sauvera-t-il la planète ?

*** Erratum : La République de Platon datant du 4ième siècle vant JC. Sa rédaction remonte aux alentours de 2400 ans et non de 1400 comme écrit précédemment.

@ Serge Drouginsky
Vous dites que « le propre des utopies est qu’elles finissent tôt ou tard par se réaliser »? Dans ce cas, j’ai bien hâte de voir à quel moment, tôt ou tard, se réalisera l’utopie que vous venez de nous lancer à l’effet que « l’avenir est aux cellules photovoltaïques qui fonctionnent 24h/24 ». Bravo pour l’avenir! Il y a une question qui me chicote cependant : vous les éclairez comment vos cellules photovoltaïques la nuit pour qu’elles produisent de l’énergie 24h/24? Avec une lampe de poche? J’attends votre réponse impatiemment.
J’ai de la difficulté à vous suivre également quand vous dites que « la citation écrite en exergue de l’article de Valérie Borde n’est pas le fait de la journaliste, c’est plutôt le texte d’introduction à l’article rédigé par la rédaction de L’Actualité ». Vous dites ça comme pour disculper Madame Borne d’avoir écrit la sottise à l’effet que « pour éviter la catastrophe climatique, l’hydrogène (sous-entendu « vert », bien sûr) devra combler le QUART de nos besoins énergétiques d’ici 2050 ». C’est une sottise, je vous l’accorde. Nous sommes d’accord là-dessus, vous et moi. Mais alors, si c’est la rédaction de L’Actualité qui a commis une telle bourde, ce n’est guère plus rassurant. Aurait-elle inventé cette citation d’après vous ? Si c’est le cas, c’est grave, vous accusez L’Actualité de « fake news ». Vous devriez dès lors déposer une plainte à cet effet au Conseil de presse du Québec. Mais si la rédaction de L’Actualité vous répond que la citation qu’elle a rapportée provient bien textuellement de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), vous devriez bien admettre dans ce cas que c’est l’AIE qui est à l’origine de cette sottise. C’est exactement ce que je disais dans mon commentaire précédent! Vous voyez comme on finit par se comprendre!
Si ce n’est pas elle qui a écrit la sottise qui apparait en exergue de son article, Madame Borde ne s’en sort pas innocentée pour autant. C’est bien elle, je suppose, qui a écrit que «Ottawa entrevoit (…) dans sa Stratégie canadienne pour l’hydrogène (SCPH) que l’hydrogène fournira (d’ici 2050) le TIERS de l’énergie utilisée au pays, et (que) cette production fera diminuer de 190 millions de tonnes les émissions de GES, soit environ le quart des émissions actuelles du Canada». Bien sûr, ce n’est pas vraiment elle qui l’a écrit puisqu’elle cite le rapport de la SCPH. Mais elle a fait preuve d’un grand manque de jugement en ne voyant pas que ce qu’elle rapportait était aussi stupide que la déclaration de l’AIE. Et comme nous étions d’accord, vous et moi, Monsieur Drouginsky, pour dire que cette déclaration était stupide, nous sommes sûrement d’accord aussi pour dire que la dernière citation de la SCPH rapportée par Madame Borde l’est tout autant.
Mais au bénéfice de ceux qui n’auraient pas votre perspicacité, je vais essayer d’expliquer un peu plus en détail pourquoi cette dernière citation est vraiment stupide.
Premièrement (et malheureusement) parce que l’hydrogène n’est pas une source primaire d’énergie. L’hydrogène peut servir à stocker de l’énergie, bien sûr, mais on ne peut produire de l’énergie avec l’hydrogène si on n’a pas d’abord utilisé une source primaire d’énergie pour le créer. Cette source primaire peut être renouvelable comme l’éolien et le solaire, ou non renouvelable comme les produits fossiles et nucléaires. Mais si « on veut sauver la planète » selon la doctrine giecienne, il faut absolument éviter les produits fossiles qui ont le fâcheux défaut de dégager du CO2 avec toutes les catastrophes climatiques qui ne manqueront pas de s’en suivre. On sait que c’est maintenant sûr officiellement à 99%. Il n’est pas trop recommandé non plus d’utiliser l’énergie provenant de la fission nucléaire qui a le fâcheux défaut de laisser des résidus radioactifs pouvant durer des siècles, voire des millénaires. Remarquez, ce n’est pas trop grave si l’apocalypse a lieu dans vingt ans. Mais enfin, on sait jamais, des fois qu’on serait encore là après vingt ans. Restent finalement, comme toute source primaire acceptable, l’éolien et le solaire.
Deuxièment (et malheureusement), produire de l’énergie à partir du vent et du soleil, nous limite drôlement dans la capacité qu’on aurait à satisfaire aux besoins en énergie de l’humanité. D’abord parce que ce sont des sources intermittentes : les éoliennes sont en chômage quand le vent tombe, les panneaux solaires le sont tout autant quand la nuit tombe (oui, je sais, c’est en attendant bien sûr de disposer de vos cellules photovoltaïques, Monsieur Drouginsky, qui fonctionneront 24h/24, avec ou sans soleil).
Pour cette raison, les éoliennes produisent cinq fois moins d’énergie que les centrales hydrauliques de même puissance et les panneaux solaires, dix fois moins. Le projet de centrales solaires HyDeal Ambition, dont parlait Madame Borde dans son article, malgré ses 67 GW de puissance nominale, ne produira guère plus de 50 TWh d’énergie par année, ce qui est quatre fois moins que la production de 200 TWh d’Hydro-Québec avec son réseau de centrales hydroélectriques de 37 GW.

Troisièmement (et malheureusement), non seulement ces sources sont-elles intermittentes, mais en plus, contrairement aux sources fossiles et nucléaires, on ne dispose pas dans leur cas de réservoirs de vent ou de soleil dans lesquels ont pourrait puiser au besoin. Pour cette raison, il faut stocker cette énergie dans des piles ou dans des gaz (comme l’hydrogène) pour pouvoir en disposer de façon continue ou pour la transporter ailleurs, loin de son point de production. Or cette opération ne se fait pas sans une perte considérable d’énergie. Pour générer de l’hydrogène gazeux par l’électrolyse de l’eau, par exemple, il en coûte 20% de l’énergie ayant servi à le produire. C’est dire qu’avec le projet HyDeal Ambition et sa production d’énergie solaire de 50 TWh, il n’en restera plus que 40 TWh, une fois celle-ci stockée dans l’hydrogène gazeux.
Quatrièmement (et malheureusement), l’hydrogène gazeux occupe, à température et pression normale, un très très grand volume. Pour le stocker ou le transporter ailleurs il est nécessaire de le comprimer à très haute pression (200 à 700 bars) ou de le liquéfier à très basse température (-253°C). Cette opération ne se fait pas sans perte d’énergie non plus : au moins 30% de l’énergie déjà stockée sous forme d’hydrogène gazeux servira à le comprimer ou à le liquéfier. Pour le projet HyDeal Ambition, des 40 TWh stockés sous forme d’hydrogène gazeux, il n’en restera plus que 28 TWh sous forme d’hydrogène comprimé ou liquide.
Cinquièmement (et malheureusement), cette énergie sous forme d’hydrogène comprimé ou liquide ne sert à rien si on ne peut pas la reconvertir ensuite en énergie électrique pour l’utiliser dans le réseau électrique quand il n’y a ni vent ni soleil en quantité suffisante. Autre perte d’énergie importante encore dans cette opération : 50% au moins. Pour le projet de centrales solaires HyDeal Ambition, avec ses 67 GW de puissance, les 28 TWh stockés dans l’hydrogène liquide, donneront donc 14 TWh par année, une fois convertie finalement en énergie électrique. C’est 14 fois moins que la production hydroélectrique annuelle d’Hydro-Québec avec ses 37 GW de puissance installée. Avec un si faible rendement, on peut comprendre pourquoi en Allemagne où 40% de l’énergie électrique provient de l’éolien et du solaire, que le prix du kWh électrique soit maintenant rendu à 0,30€ (45¢). On apprécie d’autant le petit 7¢ du kWh que l’on paye au Québec…
Sixièmement (et malheureusement), cette faible productivité et son coût faramineux font en sorte qu’on voit mal comment on pourra construire suffisamment de centrales « pharaoniques » comme celles de HyDeal Ambition pour « fournir le TIERS de l’énergie utilisée au Canada à partir de l’hydrogène » comme nous le rapportait joyeusement Madame Borde en citant le rapport jovialiste de Stratégie canadienne pour l’hydrogène (SCPH).
Combien en faudrait-il, au fait ?
Selon l’Agence internationale de l’énergie (Eh oui, encore elle. Mais attention, l’AIE est un monstre à deux têtes. Il s’agit ici de la tête économique de l’AIE, celle qui tient des statistiques sérieuses sur l’énergie à travers le monde. À ne pas confondre avec sa tête folle, celle qu’on a chargée de dire des sottises pour faire accroire les délires du GIEC), le Canada, dis-je, consommait en 2018, 7,3 EJ d’énergie (EJ ou exajoule, c’est un milliard de milliards de joules ou un, suivi de 18 zéros). Selon les sages recommandations de la SCPH, le tiers de cette énergie, soit 2,4 EJ devrait être fournie par l’hydrogène en 2050. Le projet HyDeal Ambition, on l’a vu, produisait au bout du compte 14 TWh ou 50 PJ d’énergie (PJ ou petajoules, c’est un million de milliards de joules ou un, suivi de 15 zéros).
Le nombre de projets comme celui d’HyDeal Ambition qui serait nécessaire de construire pour fournir en 2050 le tiers de l’énergie consommée au Canada en 2018 s’obtient facilement en divisant 2,4 EJ par 50 PJ. Ça donne environ 50 projets. On ne dit pas combien coûtera le projet HyDeal Ambition, c’est un secret bien gardé pour ne pas effaroucher tout de suite les citoyens qui seront appelés à en payer le coût « pharaonique » avec leurs taxes et leurs impôts. Mais on peut facilement imaginer quelques dizaines de milliards de dollars. Tout ce que l’on sait, c’est que les 30 producteurs d’énergie qui construiront les installations en Espagne, en France et en Allemagne se donnent 8 ans pour entrer en activité en 2030. Ça m’étonnerait qu’ils y arrivent à temps. Mais, disons.
Alors, est-ce réaliste de penser que le Canada, avec une population 6 fois moindre, arrivera à construire 50 projets comparables d’ici 2050, au rythme d’environ 2 projets par année pendant 25 ans pour se retrouver à la fin avec un prix de l’énergie dix fois supérieur à celui qu’on aurait payé si on s’était abstenu « d’investir » mille milliards de dollars dans l’aventure ? Je vous laisse répondre maintenant que vous avez tous les éléments en main.
C’est ça une utopie, Monsieur Drouginsky.
Vous allez me dire : oui, mais si après ça on aura « sauvé la planète », ça en valait la peine, non?
Non pas, hélas. On n’aura rien sauvé du tout, mon bon Monsieur. En fait, la planète ne se rendra même pas compte qu’on l’a sauvée d’une catastrophe certaine! D’après les savants calculs de Stratégie canadienne pour l’hydrogène, si jamais on fournissait avec l’hydrogène le tiers de l’énergie consommée au Canada en 2050, cela réduirait de 190 millions de tonnes nos émissions de CO2. Un petit calcul montre, en supposant une sensibilité climatique de 3 degrés, qu’une telle réduction aura alors pour effet d’éviter en 2100 une augmentation de la température dans la basse atmosphère d’environ … UN MILLIÈME de degré. Personne ne s’en apercevra, évidemment. D’autant plus qu’au moment où j’écris ces lignes, la Chine émet, chaque seconde, 313 tonnes de CO2. À ce rythme, il ne lui faudra que 7 jours d’émission pour effacer d’avance notre réduction de 190 millions de tonnes de CO2 que nous aurons péniblement obtenue en 2050 au prix d’un effort colossal de 1000 milliards de dollars.
C’est ce que j’entendais au début quand je disais que la citation de l’Agence internationale de l’énergie, qui apparaît en exergue dans l’article de Madame Borde, est une pure sottise.
Mais comme vous dites si bien dans votre commentaire, levons quand même une coupe de champagne à notre avenir que j’entrevois radieux, enveloppé d’une douce chaleur.
Alain Bonnier, docteur en physique

@ Marc Sauvageau,
Vos commentaires du : 12 août 2021, 17 h 34 min

Je n’ai pas de réponse à votre première question. Je pense que vous auriez la meilleure réponse en vous adressant directement à la rédaction de L’actualité en leur demandant qui est le mieux placé pour lire les rapports de AIE pour fin de rédiger les textes de présentation. Peut-être que personne n’est bien placé. Allez don’ savoir !

À votre seconde question : Combien d’utopies sont restées des utopies ? Je peux répondre partiellement. Je n’ai pas la moindre idée du nombre d’utopies qui sont passées dans la tête de l’humanité depuis qu’elle dicte la marche du monde. Ce qui importe ici, c’est de savoir plutôt si ce qui semble utopique à un moment donné, peut devenir une réalité à un autre moment. Ce ne sont pas les exemples qui manquent d’utopies qui se soient effectivement réalisées. S’il fallait mettre aux vidanges tout projet qui peut sembler fou, irréaliste ou extravaguant. Il est fort à parier que nous n’aurions pas dépassé l’âge des cavernes en ce moment.

Le prix de l’énergie commande effectivement les orientations énergétiques. Pensez-vous que le prix du pétrole va baisser et couler abondamment indéfiniment ? Le coût de la production d’énergies alternatives et renouvelables baisse continuellement. Je ne vais pas vous apprendre comment fonctionne l’économie de marché. C’est le marché qui nous apprendra si l’hydrogène a de l’avenir ou bien pas.

Mais pourquoi n’en aurait-il pas ?

@Serge Drouginsky
Au sujet des cellules photovoltaïques qui fonctionnent 24h/24

Réglons maintenant, si vous le voulez bien, la question des cellules photovoltaïques que vous avez invoquées dans votre avant-dernier commentaire et qui fonctionneraient, selon vous, 24h/24. Ce qui permettrait par conséquent de produire de l’énergie électrique jour et nuit, soleil ou pas soleil. N’est-ce pas merveilleux ?

J’ai eu l’insolence de qualifier d’utopie cette idée saugrenue. J’ai même ri un peu de vous en vous demandant comment vous les éclaireriez la nuit vos cellules-photovoltaïques-qui-fonctionnent-24h/24. Avec une lampe de poche ?

Ça vous a piqué au vif, on dirait, parce que vous me revenez avec ça dans votre dernier courriel en disant : « une petite recherche dans un moteur, vous aurait certainement permis de vérifier par vous-même que des panneaux solaires 24h/24 ne sont pas une invention de mon imagination. Les références ne manquent pas. En voici une sérieuse :
https://www.sciencesetavenir.fr/fondamental/materiaux/photovoltaique-des-panneaux-solaires-qui-fonctionnent-la-nuit_141157 »
Que dire devant une telle réplique ?
D’abord, j’aimerais vous faire remarquer que le magazine Sciences & Avenir n’est pas ce qu’on pourrait appeler une « référence sérieuse » en matière de science. (Pas plus d’ailleurs que le magazine L’Actualité, soit dit en passant, quand on voit sa propre cheffe du bureau Science nous lancer que l’hydrogène « devra combler 25% de nos besoins énergétiques d’ici 2050 ».) Le magazine Sciences & Avenir, dis-je, n’est pas une « référence sérieuse » en matière de science, surtout quand il sort une « nouvelle » comme celle-là. Première petite-lumière-JAUNE qui clignote dans ma tête quand je vois une telle « nouvelle », je me dis en moi-même : « Si c’est trop beau pour être vrai, eh bien peut-être que ce n’est pas vrai, justement. »
Suivant votre invitation à le faire, je suis quand même allé googler sur internet « cellule photovoltaïque fonctionnant la nuit », et j’ai effectivement trouvé, comme vous dites, des tas de références qui disaient exactement la même chose. Je me suis dit « Wow ! C’est plus sérieux que je pensais. Comment ai-je pu manquer ça, moi qui prétends tout savoir en physique…» Mais j’ai une autre petite lumière JAUNE qui s’allume dans ma tête quand je vois comme ça la répétition d’une même nouvelle qui me semble douteuse au départ. Je me dis en moi-même : « Attention! Ce n’est pas parce que plusieurs personnes répètent la même chose que c’est ‘plusse’ vrai pour autant. » En science, en tout cas, on a d’autres critères de vérité. Une fausseté répétée ‘N’ fois ne devient jamais vérité, quelle que soit la valeur de ‘N’. Descartes avait une formule plus littéraire pour dire la même chose : « L’unanimité des opinions, disait-il, n’est preuve qui vaille ». (On aurait d’ailleurs intérêt à méditer cette sage maxime dans le domaine du climat en particulier quand vous entendez dire, par exemple, que « 97% des climatologues pensent que l’activité humaine est la principale responsable des changements climatiques… ». Mais ça, c’est une autre histoire. J’y reviendrai peut-être un jour dans un futur commentaire dans l’Actualité.)
Pour vérifier une allégation, il faut donc aller un peu plus loin et vérifier sur quelles observations ou sur quelles lois physiques déjà bien vérifiées elle s’appuie. « Assurons-nous bien du fait avant que de nous inquiéter de la cause. — disait déjà Fontenelle il y a très longtemps.— Il est vrai que cette méthode est bien lente pour la plupart des gens qui courent naturellement à la cause, et passent par-dessus la vérité du fait ; mais enfin nous éviterons le ridicule d’avoir trouvé la cause de ce qui n’est point. »
Je suis donc allé voir l’article de Sciences & Avenir dont vous me parliez. Après l’affichage du titre qui disait : « Pointés vers le ciel étoilé : une nouvelle piste de développement pour des panneaux photovoltaïques « nocturnes » ». Apparaît en même temps que le titre, une belle image de la Voie Lactée sous laquelle on disait encore plus explicitement : « Des cellules photovoltaïques permettraient de générer jusqu’à un quart de la production d’électricité de cellules solaires. ». Wow ! Ç’a l’air vrai ! Bien que l’emploi du conditionnel ‘permettraient’ donne à penser qu’on n’est pas encore très sûr. Mais on veut vraiment en savoir plus! Comment a-t-on réussi un tel miracle ? Soudain, une petite fenêtre s’ouvre à l’écran. Si on tient vraiment à en savoir plus, il faut donner son mot de passe d’abonné à Sciences & Avenir ou s’abonner tout simplement pour un certain montant. À défaut des deux, on peut quand même consulter l’article gratuitement, mais il faut d’abord accepter de regarder une vidéo publicitaire dont le revenu permettra à Sciences & Avenir de continuer à bien nous informer à l’abri des « fake news ». Fort bien. Je choisis cette option. Si on veut avoir du journalisme de qualité, il faut bien que les journalistes puissent vivre. Mais juste avant de cliquer, une autre petite lumière JAUNE se met encore à clignoter dans ma tête et me dit : « Tout à coup que toute cette histoire de panneaux-photovoltaïques-nocturnes-qui-pourraient-générer-jusqu’à-un-quart-de-la-production-d’électricité-de-cellules-solaires ne serait qu’un attrape-nigaud pour m’amener à cliquer sur une pub et qu’une fois que j’aurai gobé la pub, j’apprendrai finalement que c’était moi l’attrapé-nigaud. » Vous voyez, Monsieur Drouginsky, comme j’ai l’esprit mal tourné. Vous n’êtes pas comme ça, vous, je sais. Eh bien, j’ai cliqué quand même. Quitte à perdre ma belle réputation scientifique devant tout le monde.

Une fois gobée la pub, je peux enfin commencer à lire l’article. La journaliste « scientifique » Marine Benoit ne tarde pas à nous expliquer toute la problématique en jeu :
« Les panneaux solaires photovoltaïques, dit-elle, comptent aujourd’hui parmi les sources d’énergie électrique les plus propres jamais mises au point, …
—[ C’est vrai ça, elle a bien raison! ]—
…et ce même si leur fabrication génère inexorablement des émissions de CO2…
—[ Maudit CO2, il est vraiment partout! Et y a pas moyen de s’en débarrasser. ]—
…Mais la technologie sur laquelle ils reposent – la conversion du rayonnement solaire en électricité grâce à des cellules exploitant l’effet photovoltaïque – dépend d’une condition sine qua non pour fonctionner : la présence d’un rayonnement solaire suffisamment intense…
—[ Tout ça est parfaitement vrai. Je regrette nullement d’avoir cliqué sur la pub pour en apprendre autant. ]—
…Aujourd’hui, lorsqu’il pleut, un panneau solaire perd jusqu’à 90 % de son efficacité. Et à la nuit tombée, celle-ci est réduite à néant…
—[ C’est très ennuyeux en effet. Ce panneau qui ne sert à rien! Juste au moment, en plus, où on en aurait le plus grand besoin pour s’éclairer! ]—
…La problématique est donc simple : comment rendre une cellule solaire utile lorsque le Soleil n’éclaire justement plus sa surface ?…
—[Bonne question! Et je sens que Madame Benoit est sur le point de nous donner la réponse. Je trépigne d’impatience.]—
…Depuis plusieurs années, des équipes de chercheurs travaillent à résoudre ce casse-tête en exploitant un même principe : celui du rayonnement infrarouge émis par tout objet plus chaud que l’environnement dans lequel il se trouve…
—[Mais oui! Le rayonnement infrarouge émis par tout objet chaud! Comment n’y avais-je pas pensé avant! ]—
…En somme, il s’agit du même principe que celui sur lequel s’appuient les panneaux photovoltaïques classiques – des cellules, souvent à base de semiconducteurs en silicium, convertissent une partie du rayonnement solaire en énergie thermique ou électrique –, mais renversé : « Plutôt que d’être froids et pointés vers le Soleil chaud, les cellules de ces appareils sont chaudes et pointées vers quelque chose de plus froid, comme la simple température ambiante », explique à Sciences et Avenir Jeremy N. Munday, auteur principal d’une étude publiée le 29 janvier 2020 dans la revue ACS Photonics…
—[ C’est la même explication, mot pour mot, que j’ai trouvée un peu partout sur internet. C’est donc ce Jeremy Munday qui doit être à l’origine du communiqué de presse qui a été envoyé à tous les magazines de vulgarisation scientifique à travers le monde pour faire connaître sa brillante découverte. ]—

Madame Benoit ajoute maintenant quelques précisions supplémentaires pour bien faire comprendre qu’on a affaire ici à du sérieux : « Ce professeur au Département de génie électrique et informatique de l’Université de Californie…
—[ Ça m’inspire confiance, moi, ce titre de professeur universitaire. Pas vous? Là on voit bien que c’est sérieux, on n’a même pas besoin d’aller voir comment ça marche. On peut lui faire confiance les yeux fermés. Mais voyons quand même la suite…]—
…ce professeur, dit-elle, a mis au point un prototype de cellule photovoltaïque…
—[ Oups! Petite lumière JAUNE clignote encore dans ma tête. Petite ambiguïté ici : « …ce professeur a mis au point un prototype de cellule photovoltaïque… » Ce professeur a-t-il matériellement fabriqué ce prototype de cellule photovoltaïque afin de pouvoir le tester et le ‘mettre au point’ ou est-ce un prototype théorique qu’il a imaginé et qu’il est en train de peaufiner avant de le fabriquer et de le tester ? Je sais, pour un non scientifique la question peut paraître oiseuse, mais n’oubliez pas que la physique est une science expérimentale. On peut avoir une très bonne idée sur papier ou une très belle théorie, être un très grand professeur de génie électrique dans une très grande université, mais il faut tester son idée quand même dans la réalité avec un VRAI prototype pour voir si cette idée fonctionne réellement. Enfin, supposons que la chroniqueuse s’est mal exprimée et que Munday a réellement fabriqué un prototype.]—
… un prototype, enchaîne-t-elle, capable de générer jusqu’à 50 Watts d’énergie par mètre carré la nuit en conditions optimales, soit environ un quart de ce que peut produire en une journée un panneau solaire conventionnel. »

Oh là! Petite lumière ORANGE qui clignote maintenant : Je ne comprends pas trop. Je relis tranquillement : « (…) un prototype capable de générer jusqu’à 50 watts d’énergie par mètre carré la nuit (…) soit environ un quart de ce que peut produire en une journée un panneau solaire conventionnel. » J’ai beau relire la phrase, elle me semble toujours n’avoir aucun sens. D’abord, générer « 50 W/m2 la nuit », c’est beaucoup quand on sait que le flux solaire moyen annuel incident à Montréal, par exemple, est d’environ 200 W/m2 et que le rendement des panneaux solaires dépasse rarement les 20%. Ils ne peuvent donc générer beaucoup plus que 40 W/m2! Ça voudrait dire que les cellules photovoltaïques nocturnes de Munday produiraient plus de W/m2 la nuit que les meilleurs panneaux solaires le jour ? Curieux, non ? Le mystère s’épaissit davantage quand, après nous avoir parlé de l’étonnante puissance par mètre carré générée par les cellules Munday, Madame Benoit compare maintenant cette puissance « au quart de ce que peut produire en une journée un panneau solaire ». On retrouve la même confusion ici que dans l’article de Madame Borde, entre la notion de « puissance générée » et celle «d’énergie générée ». Je rappelle qu’il faut multiplier le flux d’énergie (qui s’exprime en W/m2) par le temps (en heure) durant lequel s’applique cette puissance (en watt) et par la surface réceptrice de la cellule (en mètre carré), pour connaître (en watt-heure) l’énergie produite. Si la puissance des cellules Mundy s’exerce durant une seconde (1/3600 d’heure), disons, et que leur surface est d’un centimètre carré (1/10000 de mètre carré), ça ne fait pas beaucoup de watt-heure d’énergie produite à la fin de la nuit, même si la puissance générée est de 50 watts par mètre carré, ce qui est déjà étonnant en partant. La dernière phrase n’a donc vraiment aucun sens et ne permet pas, à ce stade, de savoir si on a affaire à une véritable avancée technologique ou à un simple canular.

Mais Madame Benoit s’est peut-être mal exprimée. Voyons la suite : « Dans une cellule solaire, ajoute-t-elle, l’absorption de la lumière provoque l’apparition d’une tension à travers l’appareil et la circulation du courant. Dans la cellule thermoradiative, la lumière cette fois émise (et non plus reçue) génère aussi une tension et un courant, mais dans le sens opposé. « Le résultat est le même, car la physique est la même : vous obtenez une certaine quantité d’énergie. Il faut juste utiliser des matériaux différents », poursuit Jeremy Munday. Mais la journée ? L’appareil devient-il donc, à l’instar des panneaux solaires classiques, inutile 12 heures durant ? « Non, répond Munday. S’il est doté d’un dispositif pour bloquer la lumière directe du Soleil, il pourrait potentiellement fonctionner 24h/24. » »

Grosse lumière ROUGE clignotante. Relisez la dernière phrase : « Si la cellule photovoltaïque de Munday est dotée d’un dispositif pour bloquer la lumière directe du Soleil, elle pourrait potentiellement fonctionner 24h/24. » » Vous aviez raison, Monsieur Drouginsky! Non seulement, les cellules de Munday fonctionnent étonnamment bien la nuit — et ce, sans parler des cellules cérébrales de Monsieur Munday lui-même —, mais en plus elles fonctionnent tout aussi bien le jour, à condition de « bloquer la lumière directe du Soleil »!

Je mets au défi ici tout physicien de lire cette dernière phrase sans partir à rire. Je rappelle à ceux qui l’ignoreraient que le rayonnement solaire incident représente 99,9% de l’intrant énergétique de la Terre. Vouloir produire suffisamment d’énergie électrique pour remplacer les énergies fossiles en EXCLUANT — en BLOQUANT même!— le principal intrant énergétique de la Terre, me semble tout à fait insensé.

Mais enfin, me direz-vous, si le prototype existe, et s’il a déjà été testé, qui êtes-vous, Monsieur Bonnier, pour rire ainsi de cette grande découverte ?

Justement. Bonne question. Est-ce qu’il existe vraiment ce prototype de cellule photovoltaïque? Ailleurs, du moins, que dans les cellules cérébrales survoltées la nuit de Monsieur Munday?

La fin de l’article nous l’apprend enfin :
« Le chercheur admet que de la théorie à la pratique, il reste un fossé…
—[Tiens, tiens. Donc le prototype n’existe pas. On aurait pu nous le dire clairement dès le début, ça m’aurait évité d’écrire trois pages pour rien.]—
…Les obstacles à franchir avant d’arriver à rendre un tel dispositif viable et commercialisable sont d’ailleurs, de son propre aveu, encore nombreux…
—[On s’en doutait bien!]—
… le rendement de conversion n’est pas encore suffisamment rentable et enfin, les matériaux semi-conducteurs de haute qualité nécessaires à sa fabrication sont encore trop coûteux. »

En fait, non seulement les semiconducteurs nécessaires à la fabrication des cellules photovoltaïques — qui carburent, pourrait-on dire, la nuit au rayonnement infrarouge émis par la Terre — sont « encore trop coûteux », mais ils n’existent tout simplement pas! Et n’existeront probablement jamais non plus.

On commence à s’approcher d’une utopie, n’est-ce pas Monsieur Drouginsky ?

Et pourquoi ces matériaux n’existeront-ils jamais ?

Actuellement on réussit effectivement à fabriquer des cellules photovoltaïques qui transforment l’énergie du rayonnement infrarouge en énergie électrique. Ces cellules sont dites « thermovoltaïques » et sont décrites dans Wikipédia :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Cellule_thermophotovolta%C3%AFque

Voici ce qu’on y lit :
« Afin d’être efficace dans une application thermophotovoltaïque, un matériau semiconducteur doit avant tout être caractérisé par une largeur de bande interdite aussi faible que possible…
—[Pour ceux qui ne sont pas familiers avec la physique de l’état solide, une ‘largeur de bande interdite’ est la différence d’énergie entre la bande de valence où se trouvent les électrons liés à des atomes, et la bande de conduction où se trouvent les électrons qui peuvent circuler d’un atome à l’autre. Pour produire un courant électrique, il faut fournir aux électrons de valence une énergie supérieure à la largeur de bande interdite. On mesure cette énergie au niveau atomique en eV (électron-volt). ]—
…Les valeurs usuelles de largeurs de bandes interdites sont de 1,44 eV pour le tellurure de cadmium, 1,424 eV pour l’arséniure de gallium, ou encore 1,1 eV pour le silicium, ce qui est bien trop élevé pour l’infrarouge puisque la majeure partie du spectre infrarouge échappe à la conversion en électricité par ce type de matériaux. Des valeurs moitié moindres seraient nécessaires pour couvrir une fraction suffisante des longueurs d’onde infrarouges. »

Pour éjecter un électron de la bande de valence à la bande de conduction avec un photon incident et lui faire traverser la bande interdite, il faut donc que l’énergie de ce photon soit supérieure à la valeur de la bande interdite. Ce n’est pas un problème pour les photons de la partie visible du spectre solaire dont les énergies vont de 2 à 4 eV et pour lesquels on utilise un semiconducteur au silicium, par exemple, dont la largeur de bande interdite est d’environ 1 eV.

Actuellement on réussit quand même à fabriquer des semiconducteurs constitués d’un alliage Indium-Phosphore-Arsenic-Antimoine (InPAsSb) dont la largeur de la bande interdite est aussi faible que 0,3 eV. Ce type de semiconducteur peut donc transformer en énergie électrique l’énergie des photons infrarouges ayant de 0,3 eV à 1,8 eV (Au-delà de 1,8 eV, on entre dans la partie visible du spectre qui commence avec le rouge.)

Le problème avec les cellules thermovoltaïques de Monsieur Monday, c’est que celui-ci compte les utiliser pour convertir le rayonnement infrarouge émis dans l’espace par la Terre durant la nuit. C’est une idée amusante. Mais la température à la surface de la Terre étant en moyenne de 15°C, le spectre d’émission infrarouge de la Terre durant la nuit est centré suivant la distribution de Planck autour de 0,1 eV. Ce qui veut dire que la très très grande majorité des photons infrarouges émis par la Terre durant la nuit ont une énergie inférieure à 0,3 eV et ceux-là ne pourront pas produire un courant électrique à l’aide d’un semiconducteur comme le InPAsSb. En fait, la performance de ce type de semiconducteur est à peu près nulle si on veut s’en servir pour transformer en énergie électrique le rayonnement infrarouge nocturne de la Terre centré autour de 0,1 eV.

On augmenterait cette performance, bien sûr, si on pouvait développer des semiconducteurs dont la largeur de bande interdite était inférieure à 0,3 eV et qui se rapprocherait le plus possible de 0,1 eV et même en dessous. Malheureusement, on est limité pour ce faire par un effet quantique connu depuis déjà près d’un siècle, appelé la « recombinaison Auger ». Selon cet effet, plus la largeur de la bande interdite diminue, plus il est alors difficile d’extraire des électrons de la bande de valence pour les faire sauter dans la bande de conduction, parce que ceux-ci quittent alors rapidement la bande de conduction pour venir se recombiner spontanément dans la bande de valence. Résultat net : pratiquement aucun courant électrique significatif ne pourrait provenir sérieusement des photons infrarouges de 0,1 eV émis par la Terre durant la nuit.

Voilà pourquoi le dispositif de Monsieur Munday — de son propre aveu d’ailleurs! c’est au moins ça d’honnête! — a peu de chance de donner naissance un jour à une industrie de panneaux photovoltaïques qui produiraient de façon significative de l’électricité 24h/24 à partir du rayonnement infrarouge émis par la Terre.

Pourquoi Munday a-t-il émis un communiqué de presse laissant croire le contraire? Peut-être pour obtenir du financement pour sa recherche ou pour se donner une certaine notoriété. Difficile à dire, mais c’est fréquent dans le domaine des énergies renouvelables et de la climatologie de laisser miroiter des utopies dans le but d’être financé ou d’avoir des subventions. Il suffit de crier « énergie renouvelable!» ou « changement climatique! » pour que pleuvent aussitôt financement et subventions.

Pourquoi Sciences & Avenir (et bien d’autres magazines, bien sûr) ont-ils accepté de publier une telle « nouvelle » qui a toutes les apparences d’une ‘fake news »? Comme je disais au début, Sciences & Avenir n’est pas une revue scientifique à comité de lecture. Les chroniqueurs « scientifiques » qui travaillent pour ces revues de vulgarisation dite scientifique n’ont pas nécessairement la compétence scientifique pour comprendre les communiqués de presse qu’ils reçoivent ou pour les expliquer correctement. De toute façon, ce n’est pas ce que l’employeur leur demande de faire, parce qu’il faut bien vendre le magazine. Et c’est beaucoup plus vendeur en effet d’annoncer, avec une belle photo de la Voie Lactée à l’appui, que « des cellules photovoltaïques nocturnes permettraient de générer jusqu’à un quart de la production d’électricité de cellules solaires classiques » que d’expliquer longuement et platement, comme je viens de le faire!, que c’est un bobard.

C’est plus vendeur, mais ce n’est pas honnête.

Et c’est comme ça, Monsieur Drouginsky, que vous avez été amené — en toute bonne foi, j’en suis convaincu — à propager ce bobard auprès des lecteurs de L’Actualité. Continuez quand même d’alimenter votre belle curiosité scientifique. Mais essayez d’être un peu plus critique à l’avenir dans vos lectures scientifiques. À moins que vous préfériez continuer à rester dans le merveilleux monde de Disney.

Alain Bonnier, docteur en physique