Comment les analyses technoéconomiques ouvrent la voie à un plus bas

Les niveaux de dioxyde de carbone dans l’air, contribuant au réchauffement de la planète, continuent d’augmenter. Réduire les émissions en s'éloignant des combustibles fossiles est une priorité, tout comme l'élimination du carbone déjà émis. Parmi les nombreuses technologies émergentes proposées, lesquelles seront les plus efficaces, et où ? Qu’en est-il des coûts ? Quels types d’investissements auront le plus d’impact ?

Les scientifiques du laboratoire national Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) du ministère de l'Énergie (DOE) répondent à ce genre de questions avec une analyse technoéconomique, un moyen basé sur les données pour prédire les meilleures voies vers la décarbonisation.

« Le Berkeley Lab développe de nombreuses technologies d’énergie propre qui pourraient avoir un impact énorme sur notre chemin vers un avenir à faibles émissions de carbone. L'analyse technoéconomique nous aide à concentrer nos recherches sur les technologies les plus susceptibles d'être développées en produits performants et abordables », a déclaré Mike Witherell, directeur du laboratoire de Berkeley.

L'analyse technoéconomique utilise des modèles informatiques pour évaluer les implications financières et les impacts environnementaux potentiels des technologies émergentes. Ces modèles peuvent s’appuyer sur les résultats initiaux de la recherche sur une technologie et calculer les coûts de sa mise à l’échelle. Ce type d'analyse prédictive peut être utilisé pour soutenir la prise de décision par les chercheurs, les acteurs de l'industrie, les régulateurs et les décideurs politiques.

La combinaison d’une puissance de calcul robuste et de techniques plus sophistiquées a fait de l’analyse technoéconomique une approche de plus en plus puissante. En conséquence, l'équipe du Berkeley Lab, centrée sur le domaine des technologies énergétiques du laboratoire avec du personnel dans les domaines des sciences de la Terre et de l'environnement et des biosciences, s'est élargie pour inclure 20 scientifiques issus d'un large éventail de disciplines qui travaillent en partenariat avec des équipes du Berkeley Lab et d'autres institutions. . La recherche nécessite souvent une combinaison de conception technique, de conception et de simulation de processus, d’analyse des flux de trésorerie, d’évaluation du cycle de vie et d’analyse géospatiale.

« Avec une nouvelle technologie, nous ne pouvons pas simplement prendre une analogie avec une industrie et deviner ses performances. Nous devons vraiment construire de tout nouveaux systèmes techniques et les modèles de processus qui les entourent », a déclaré Hanna Breunig, chercheuse scientifique au Berkeley Lab. "Cela nécessite une science d'équipe et de nouvelles approches informatiques pour commencer à prédire les performances."

Alors que les projets d'analyse technoéconomique antérieurs reposaient généralement sur des logiciels existants avec des entrées et des sorties limitées, les chercheurs du Berkeley Lab créent aujourd'hui des modèles informatiques multicouches sur mesure pour obtenir une image plus complète d'une technologie. Plus important encore, l’équipe a renforcé ces modèles avec des données issues de recherches préliminaires au laboratoire. Cela crée une boucle de rétroaction dans laquelle les données renforcent les modèles, et vice versa.

« Avec une nouvelle technologie, nous ne pouvons pas simplement prendre une analogie avec une industrie et deviner ses performances. Nous devons vraiment construire de tout nouveaux systèmes techniques et les modèles de processus qui les entourent. "Cela nécessite une science d'équipe et de nouvelles approches informatiques pour commencer à prédire les performances."

– Hanna Breunig

L'histoire de l'analyse technoéconomique du Berkeley Lab au cours des deux dernières décennies s'avère désormais utile dans diverses stratégies clés d'atténuation du changement climatique. Cela inclut des technologies à émissions négatives telles que la capture directe de l’air et l’altération améliorée, un processus qui accélère les réactions chimiques qui éliminent naturellement le carbone. Cela comprend également la décarbonation de la fabrication ; biocarburants et bioproduits; production et stockage d'hydrogène ; et des méthodes pour soutenir une économie circulaire où davantage de matériaux peuvent être recyclés, évitant ainsi d'avoir à en fabriquer de nouveaux.

"Quand les technologies sont si naissantes et qu'elles sont commercialisées rapidement, nous obtenons des données de toutes les directions", a déclaré Corinne Scown, scientifique du Berkeley Lab. « Nous devons donc comprendre très rapidement quels sont les principaux facteurs de coûts, de bilans énergétiques et d’émissions. Cela nécessite le type d’expertise et de capacités technologiques que nous avons développé.