Comment l’industrie électronique relève le défi des nouvelles sources d’énergie alternatives.
Alors que les marchés mondiaux de l’énergie sont en plein bouleversement, les énergies alternatives, un sujet très débattu depuis des années, ont soudainement été propulsées sous les feux de la rampe. Compte tenu des situations géopolitiques mondiales qui déstabilisent le marché des combustibles fossiles pour de nombreux pays, les entreprises énergétiques et les consommateurs recherchent des solutions pour résoudre les problèmes liés à la durabilité, à la tarification et à l’approvisionnement. Dans cet article, nous examinerons le paysage des énergies alternatives, nous discuterons de certaines des tendances majeures qui font évoluer le marché de l’énergie, nous explorerons les sources d’énergie alternatives et nous verrons comment les entreprises du marché des semi-conducteurs développent des technologies pour répondre aux exigences des solutions énergétiques alternatives.
Pourquoi les énergies alternatives ? Pourquoi maintenant ?
L’énergie alternative trouve largement ses racines dans le désir de s’éloigner des combustibles fossiles. Cet élan est essentiellement motivé par les impacts climatiques des sources traditionnelles de combustibles fossiles. Alors que les phénomènes météorologiques extrêmes prennent des proportions de plus en plus dramatiques dans le monde, les énergies alternatives sont considérées comme une solution potentielle (et certes partielle) pour aider à compenser les dommages causés par la production et la combustion de combustibles fossiles.
Combiné à la croissance généralisée des produits électriques à haute capacité et à forte utilisation, tels que les véhicules électriques et les datacenters, il existe une pression croissante pour trouver des sources d’énergie supplémentaires et alternatives pour aider à alimenter ces produits exigeants.
Qu’est-ce que l’énergie alternative et quelles sont les sources d’énergie alternatives courantes ?
Le terme lui-même, « énergie alternative », peut sembler ambigu, mais sa définition est assez succincte. L’énergie alternative désigne simplement toute source d’énergie qui n’épuise pas les ressources naturelles et ne nuit pas à l’environnement. Certains simplifieraient encore ce terme en affirmant que l’énergie alternative est toute source d’énergie qui n’utilise pas de combustibles fossiles. Il existe également un certain désaccord sur la question de savoir si l’énergie nucléaire peut être considérée comme une source d’énergie alternative. Pour les besoins de cet article, nous suggérerons que cette dernière n’en fait pas partie, car elle nécessite l’extraction et l’utilisation de matériaux nucléaires rares.
Alors, quelles sont les sources d’énergie alternatives courantes ? Les plus utilisées aujourd’hui proviennent de trois forces naturelles qui produisent des quantités importantes d’énergie : le vent, le soleil et la mer. La production d’énergie éolienne, solaire et hydroélectrique a connu une croissance massive, notamment sur le marché des consommateurs. Selon l’Agence internationale de l’énergie, la quantité d’électricité produite par l’énergie éolienne a augmenté de 17 % en 2021, soit une croissance de 45 % supérieure à celle de l’année précédente. Dans le même temps, l’énergie hydroélectrique connaît également une croissance importante et devrait augmenter de 17 % d’ici 2030. Si l’énergie hydroélectrique traditionnelle, celle qui est générée à partir de l’eau stockée dans des lacs et des réservoirs et qui est libérée par des turbines pour créer de l’électricité, est le type d’énergie hydroélectrique le plus courant, l’énergie marémotrice gagne également du terrain en tant que source d’énergie alternative. En exploitant l’énergie créée par la montée et la descente naturelle des océans, ainsi que les courants océaniques naturels, cette source d’énergie alternative a un potentiel important pour aider à compenser la dépendance du monde aux combustibles fossiles.
La bioénergie est une autre source d’énergie alternative en plein essor. Les technologies de la bioénergie permettent essentiellement d’utiliser les biodéchets, tels que ceux provenant des déchets de culture, des résidus forestiers, des déchets de bois urbains et des déchets alimentaires, comme source d’énergie. Ce type de matériau peut être utilisé pour alimenter les voitures et les camions, créer des bioproduits et même servir de source de production d’énergie. Une étude du ministère américain de l’énergie suggère que d’ici 2040, les États-Unis pourraient produire chaque année jusqu’à 1 milliard de tonnes sèches de ressources de biomasse non alimentaire, tout en continuant à répondre aux demandes de nourriture pour les humains et le bétail.
Les énergies alternatives et l’industrie des semi-conducteurs
L’un des défis des énergies alternatives est que la quantité d’énergie produite n’est pas aussi instantanée et puissante que les sources d’énergie traditionnelles. Pour résumer, la qualité de l’électricité n’est pas toujours régulière. Cependant, les progrès de l’industrie des semi-conducteurs permettent une nouvelle génération de sources d’énergie alternatives et des capacités de production qui ouvrent la porte à ces solutions énergétiques alternatives.
L’un des principaux moteurs technologiques de l’énergie alternative est l’utilisation de matériaux semi-conducteurs à bande interdite élevée dans les produits de puissance, notamment le carbure de silicium (SiC). En tant que matériau semi-conducteur, le SiC est uniquement capable de gérer des charges d’énergie à haute tension et haute fréquence tout en maintenant une alimentation propre et fiable avec des pertes minimales. Ainsi, le SiC a rapidement trouvé sa place dans les systèmes d’énergie alternative pour aider à retenir l’énergie générée et à la transmettre de manière fiable d’un appareil à l’autre. Un exemple est le C3M0015065K MOSFET de Wolfspeed. Ce MOSFET SiC discret présente des résistances à l’état passant et des pertes de commutation incroyablement faibles, ce qui en fait une star des systèmes de stockage d’énergie.
D’autres matériaux à large bande interdite, tels que le nitrure de gallium (GaN), ont également gagné en popularité pour être utilisés dans des applications énergétiques alternatives. Des fabricants comme Infineon, Littelfuse, Microchip et Nexperia ont tous élargi leurs portefeuilles de puissance et ont réalisé des investissements importants dans les semi-conducteurs à large bande interdite.
Une opportunité subsiste
Avec une dynamique mondiale en constante évolution et une nouvelle ère de véhicules électriques qui arrive rapidement, les possibilités de nouvelles sources d’énergie alternatives restent illimitées. Grâce aux progrès réalisés dans le domaine des semi-conducteurs et à la prolifération des matériaux à large bande interdite, l’industrie électronique continuera à évoluer pour relever ces défis à venir.
