Produire de l'énergie au fil de l'eau, l'objectif du projet HARVEST

Si la plupart des éoliennes aujourd'hui en service dans le monde utilisent des turbines horizontales de grande taille, des chercheurs du département des Sciences et Technologies de l'Information et de l'Ingénierie (ST2I) du CNRS, travaillant dans quatre laboratoires de la région Rhône-Alpes (LEGI, 3S-R, G2ELAB, LAMCOS), ont imaginé des turbines verticales, de petite taille, tournant autour de leur axe vertical perpendiculairement à l'écoulement de l'eau. Précisons que plusieurs de ces turbines sont empilées sur un même axe pour former une tour, permettant ainsi d'utiliser la hauteur d'eau disponible. Sortes d'éoliennes sous-marines, ces "hydroliennes", comme on les appelle, permettent de produire de l'énergie électrique à partir de l'énergie cinétique des courants en rivière, voire en mer.

Les avantages qu'offre l'utilisation de ces hydroliennes sont multiples. Ainsi, elles fonctionnent, quelle que soit l'orientation du courant. De plus, elles nécessitent la mise en oeuvre de structures légères qui favorisent l'exploitation rationnelle des gisements tout en limitant l'impact sur l'environnement. Autant d'avantages qui ont conduit au lancement d'un projet baptisé HARVEST (Hydroliennes à Axe de Rotation VErticale STabilisé). Labellisé par le pôle de compétitivité TENERRDIS et soutenu financièrement par l'ANR, celui-ci comporte plusieurs étapes. La première vise à achever la mise au point de la turbine verticale, actuellement en cours de développement. Au cours d'une seconde étape, courant 2009, il s'agira alors d'implanter une première tour dans un canal EDF. Enfin, une troisième étape consistera à mettre en commun plusieurs tours afin de former une "ferme" fluviale ou marine composée de plusieurs tours.

BE France numéro 211 (19/06/2008) - ADIT / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/55091.htm

Des chercheurs chinois et australiens font une percée en matériaux pour les énergies renouvelables

Un groupe de chercheurs australiens et chinois ont fait une découverte qui pourrait révolutionner l'énergie solaire. Max Lu, professeur à l'Université du Queensland (UQ) de l 'Institut australien pour la bio-ingénierie et les nanotechnologies (AIBN), a déclaré qu'ils ont accompli un pas de plus en faveur de l'efficacité de l'énergie solaire.

"Nous avons fait croître les premiers cristaux d'oxyde de titane isolés, avec une grande surface réactive, alors que l'on pensait que ce serait pratiquement impossible", dit Lu à Xinhua. "Les nano-cristaux de titane permettent d'envisager l'obtention de cellules solaires plus performantes, la production d'hydrogène par la séparation de molécules d'eau, et la décontamination solaire de polluants", dit-il. Il confie que les travaux réalisés par son équipe permettent d'obtenir ces matériaux facilement et à bas coût.

Lu dit que les énergies renouvelables ne sont pas l'unique champ d'application possible pour ces cristaux miniatures à haute efficacité. "Ils sont également fantastiques pour purifier l'air et l'eau", a-t'il dit, "On pourrait peindre ces cristaux à une fenêtre ou un mur et ainsi purifier l'air dans une chambre. Cette technologie peut être très largement utilisée pour purifier l'eau et pour le recyclage de matériaux."

Lu dit que des applications comportant de tels cristaux seraient disponibles d'ici à 5 ans pour le traitement de la pollution de l'eau et de l'air, et d'ici à 10 ans pour la conversion d'énergie solaire. Le Pr. Lu dit également que ce travail résulte d'une fructueuse et ancienne collaboration internationale avec le Pr. Huiming Cheng du groupe de l'Académie Chinoise des Sciences, un institut de recherche d'envergure internationale, avec laquelle l'UQ a collaboré à plusieurs reprises dans des travaux de recherche.

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans le dernier numéro du journal scientifique Nature.

BE Chine numéro 49 (3/06/2008) - Ambassade de France en Chine / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54833.htm

Bientôt un champignon pour produire des biocarburants de seconde génération à partir des végétaux

Trichoderma reesei, tel est le nom de ce champignon filamenteux, découvert durant la Seconde Guerre mondiale, dans le Pacifique Sud, où il était alors responsable de la dégradation des équipements de l'armée américaine. En effet, aucune toile de coton ne résistait à ce champignon dont le secret est de renfermer une batterie d'enzymes, des cellulases, aux propriétés catalytiques particulièrement performantes pour dégrader les végétaux. Aussi apparaît-il dans le monde entier comme La référence pour transformer la cellulose de la paroi végétale en sucres simples, ce qu'on appelle la saccharification, dont il se nourrit. Or après fermentation, ces sucres simples peuvent être facilement transformés en biocarburants, comme l'éthanol.

Aussi, afin de percer les mystères de l'incroyable activité enzymatique de ce champignon filamenteux, l'équipe de glycogénomique dirigée par Bernard Henrissat, au sein du Laboratoire Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques (CNRS/Universités de la Méditerranée et de Provence), spécialisée dans l'étude des enzymes de dégradation des sucres, a-t-elle procédé au décryptage de son génome, en collaboration avec des chercheurs américains. Ces travaux, dont les résultats sont publiés en ligne sur le site de la revue Nature biotechnology, révèlent que Trichoderma reesei ne possède qu'un nombre très faible de gènes codant pour des cellulases, très inférieur à ce qui est observé habituellement chez les champignons capables de dégrader la paroi des plantes. Qui plus est, ce champignon est privé, ou ne possède qu'en très faible quantité, de nombreuses activités enzymatiques permettant habituellement la digestion de composants particuliers de cette paroi. Des limitations qui apparaissent finalement comme un aubaine, le cocktail enzymatique que recèle Trichoderma reesei se prêtant ainsi facilement à de nombreuses améliorations génétiques.

Les chercheurs vont en effet pouvoir découvrir quelles enzymes pourront être ajoutées au patrimoine génétique de ce champignon en vue d'une saccharification plus efficace pour produire du bioéthanol. Rappelons que la production de biocarburants de deuxième génération, qui ne présentent pas les contraintes des agrocarburants de première génération, élaborés à partir des céréales ou de la betterave sucrière, les industriels cherchent aujourd'hui à développer des souches de champignons capables de produire un cocktail complet de cellulases et d'hemicellulases à plus de 50 g/L. Or Trichoderma reesei semble être l'organisme de choix pour la majorité des projets dans ce domaine.

BE France numéro 210 (26/05/2008) - ADIT / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54770.htm

Projet allemand de construction d'une centrale à cheminée solaire de 1000 mètres de haut en Afrique

A la demande du fournisseur d'énergie namibien NamPower, des ingénieurs allemands mènent actuellement un projet de construction d'une immense centrale à cheminée solaire (ou centrale solaire aérothermique). Culminant à 1000 mètres de haut. La tour pourrait voir le jour dans quelques années à Arandis (Namibie).

La structure et le principe sont simples : la tour en béton armé est entourée à sa base par un toit de verre en forme de croix qui s'étend sur une surface gigantesque : environ 20km2. "Le soleil chauffe l'air qui se trouve sous le toit de verre. L'air chaud remonte dans la cheminée et aspire derrière lui l'air extérieur plus froid. Ce cycle fournit de l'énergie cinétique que nous souhaitons récupérer, en lui faisant actionner d'abord des ventilateurs puis des alternateurs - il n'y a pas plus simple!", explique Hans-Jürgen Niemann, concepteur de la centrale et ingénieur spécialiste de l'éolien à l'Université de Bochum (RUB). Le générateur doit fonctionner jour et nuit et délivrer une puissance de 50MW, valeur faible dans l'absolu mais qui représenterait 1/8ème de la puissance électrique totale consommée en Namibie.

Avec ce projet, c'est un défi technologique d'un genre particulier que s'est lancé l'équipe de chercheurs de la RUB, en collaboration avec des collègues de l'Université de Wuppertal et des partenaires sud-africains. Il consiste à trouver une forme donnant aux parois, relativement fines, la même résistance que si elles étaient beaucoup plus épaisses. La forme optimale est calculée à l'aide de simulations numériques. Elle lui confèrera une stabilité comparable à celle d'un roseau, fin et creux, dont la structure segmentarisée lui permet de résister aux tempêtes, même violentes.

Une fois cette forme déterminée, il faudra encore faire subir des essais en soufflerie à un modèle de la centrale, afin d'étudier son comportement dans des écoulements d'air à des altitudes très élevées. Les matériaux entrant dans la composition du rotor devront pouvoir résister à des températures élevées (jusqu'à 100°C). Par ailleurs, la gigantesque surface recouverte par l'enceinte de verre pourrait être exploitée, au moins partiellement, comme une serre pour y cultiver des fruits et légumes. Afin de concrétiser ce projet, le gouvernement de Namibie est actuellement à la recherche d'investisseurs.

Un prototype de centrale solaire aérothermique a déjà été construit en 1982 par l'ingénieur de Stuttgart Jörg Schlaich. Haut de 200m, il devait délivrer 100kW mais n'a en réalité fourni que la moitié de cette puissance. Qui plus est, la tour s'était effondrée après 3 années d'exploitation. Les mesures enregistrées sur cette période constituent néamoins une base de données expérimentales utile pour les scientifiques de Bochum.

BE Allemagne numéro 385 (15/05/2008) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/54630.htm

Canada: bientôt du biohydrogène à partir de déchets organiques

La majeure partie de l'hydrogène vient actuellement du gaz naturel et le reste, surtout du pétrole lourd, du naphta et du charbon. Des techniques qui consomment énormément d'énergie et produisent des gaz à effet de serre.

« Produire de l'hydrogène à partir de matières organiques est meilleur pour l'environnement et exige considérablement moins d'énergie », explique Serge Guiot, chef du groupe de bioingénierie environnementale à l'Institut de recherche en biotechnologie du CNRC. « Divers obstacles devront toutefois être surmontés avant qu'on puisse le faire à grande échelle. »

L'équipe de Serge Guiot cherche la combinaison idéale de microorganismes et de conditions de culture pour capter l'hydrogène de la matière organique. La fermentation libérant peu d'hydrogène, l'équipe a songé à développer et à optimiser des piles à combustible microbiennes assistées d'un léger courant électrique. L'approche, baptisée « électrolyse biocatalysée », accroît la production d'hydrogène après fermentation. L'équipe examine aussi un système de fermentation à haute température qui augmentera la concentration en hydrogène du gaz synthétique obtenu par gazéification, advenant le cas où cette technique thermochimique permettrait une meilleure conversion des déchets solides, de la paille, des résidus du bois ou du charbon.

« Nous aimerions créer des biosystèmes qu'on regrouperait en processus à étapes multiples afin d'extraire tout l'hydrogène ou presque de la matière première », déclare Serge Guiot.

Allemagne: une peinture pour purifier l'air

C'est l'élaboration d'une couche de peinture permettant de purifier l'air de ses composants polluants qui a permis à une équipe de chercheurs de l'Institut de Chimie inorganique de l'Université de Erlangen-Nürnberg en collaboration avec deux entreprises, de remporter le 28ème prix d'innovation de l'industrie allemande, catégorie PME.

L'élément clé de cette peinture est le dioxyde de titane. Ce pigment blanc est déjà utilisé par certains artistes-peintres et entre également dans la composition de certaines pâtes dentifrices. Sa surface est modifiée de façon à ce qu'aucune réaction chimique ne puisse avoir lieu lorsqu'elle entre en contact avec des rayons lumineux. Sans une telle désactivation, l'énergie des rayons UV est absorbée par la surface qui se transforme en zone hautement réactive. Le contact avec l'air engendre des liaisons organiques oxygénées, responsables de la décomposition de certaines molécules se trouvant à proximité. Lors de ce processus, le dioxyde de titane n'est pas utilisé directement : il est simplement le photocatalysateur de la réaction.

Le mode de fonctionnement naturel du dioxyde de titane, néfaste dans le cas des pâtes dentifrices, a pu être exploité dans le cas de la peinture dans le but de décomposer les oxydes d'azote présents dans l'air, en nitrates par exemple. Le pourcentage de 3% d'ultra-violet dans la lumière du soleil est cependant trop faible pour transformer le dioxyde de titane en catalysateur actif. Les particules pigmentées ont dû être modifiées pour que la partie visible de la lumière (environ 50%) soit aussi exploitée.

En 3 ans, ces chercheurs de l'Institut de chimie anorganique de l'Université d'Erlangen dirigés par le Prof. Dr. Horst Kisch ont réussi à développer un dioxyde de titane modifié, qui peut décomposer les polluants de l'air et de l'eau lors d'une exposition à la lumière du jour ou même à une lumière artificielle. Il a ensuite fallu deux ans pour que soit mis sur le marché un produit appelé "Innenraumdispersionsfarbe", une peinture d'intérieur capable d'éliminer le monoxyde de carbone, les oxydes d'azote, le formol, le dichloroéthylène, le benzène. Lors des tests effectués dans un bureau repeint, la concentration des polluants de l'air a baissé en quelques jours d'environ 80%.

Cette innovation est le fruit d'une mise à profit de 25 ans d'expérience dans l'application de la photocatalyse pour la synthèse chimique. D'après Horst Kisch, c'est aussi la coopération avec l'entreprise allemande Sto AG et l'entreprise germano-américaine de chimie Kronos qui ont contribué au transfert rapide d'un résultat de recherche en produit.

BE Allemagne numéro 378 (27/03/2008) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53696.htm

Galp Energia veut mettre des microalgues dans votre moteur

Le groupe pétrolier portugais Galp Energia va s'associer avec l'Institut national d'ingénierie, de technologie et d'information (Ineti)et avec la société Alga Fuel pour se lancer l'année prochaine dans la production d'un biocarburant à partir de microalgues.

"En 2009, nous voulons que notre projet pilote soit opérationnel. Nous voulons produire un biocombustible à partir de microalgues", a déclaré M. Ferreira de Oliveira, le président du groupe, lors d'une conférence de presse.

Pour ce projet pilote l'investissement se montera de 1 à 2 millions d'euros. D'ici 2009 le projet passera par plusieurs étapes. Dans un premier temps, AlgaFuel se chargera de sélectionner les microalgues. Le projet pilote sera alors mis en place. l'INETI récoltera les microalgues et produira de la biomasse. Galp Energia interviendra alors pour produire le biocarburant en "recyclant" le CO2 séquestré de sa raffinerie de Sines (Sud du Portugal).

Le passage du stade de pilote à la phase de commercialisation dépendra des résultats de la première étape qui sera suivie de plusieurs tests en laboratoire.

Etats-Unis: des cellules photovoltaïques "Arc en Ciel" pour un meilleur rendement

A l'University of Notre Dame, Indiana, un groupe de chercheurs dirigé par Dr Prashant V. Kamat a mis au point des cellules photovoltaïques en combinant des quantum dots semiconducteurs de différentes tailles et des nanotubes de TiO2 à la place des semiconducteurs classiquement utilisés, les rendant beaucoup plus efficaces. L'étude, soutenue par l'Office of Basic Energy Sciences du Department of Energy est publiée dans le Journal of the American Chemical Society.













Les scientifiques utilisent ces quantum dots de Cadmium Selenide (CdSe) semiconducteurs plutôt que d'autres matériaux car ils présentent l'unique avantage d'absorber certaines longueurs d'ondes de la lumière, en fonction de leur taille : les quantum dots plus petits vont absorber des longueurs d'ondes plus courtes, les plus grands vont en absorber de plus longues. En combinant plusieurs types de Quantum dots de CdSe, les chercheurs peuvent donc créer des cellules photosensibles qui absorbent un plus grand spectre de lumière et sont par là même plus efficaces. L'équipe a arrangé ces quantum dots en motif ordonné sur la surface d'un film d'épaisseur nanométrique, et y ont intégré des nanotubes de dioxyde de Titane (TiO2). Les quantum dots absorbent les photons et produisent des électrons qui sont alors transportés par les nanotubes et collectés par une électrode, produisant ainsi le photocourant.

Outre l'absorption de longueurs d'onde particulières, les chercheurs ont remarqué que la taille des quantum dots a une influence sur la performance, en faisant l'expérience avec quatre types de ces nanoparticules (entre 2,3 et 3,7 nm de diamètre, elles présentent des pics d'absorption à des longueurs d'onde situées entre 505 et 580 nm). Les plus petits quantum dots peuvent convertir plus rapidement les photons en électrons, quand les plus larges absorbent un plus grand pourcentage de photons. Les quantum dots de 3nm de diamètre offrent le meilleur compromis. Après le développement de la première cellule photovoltaïque composée de différents types de quantum dots, les chercheurs prévoient pour les prochaines étapes de leur recherche de créer des cellules "arc en ciel", en superposant des couches de quantum dots en fonction de leur taille : sur la couche externe, les plus petits absorbent le bleu, et la lumière rouge (longueur d'onde plus grande) passe à travers cette couche pour atteindre la couche interne composée des quantum dots les plus larges qui absorbent le rouge, créant ainsi un gradient d'absorption "arc en ciel", tout en combinant les effets de conversion rapide des petits quantum dots et de taux d'absorption important des quantum dots plus larges.

Les cellules photosensibles actuelles en silicium ont une efficacité de 15 à 20%, le reste est perdu en chaleur. Kamat prévoit une efficacité plus importante avec ces nouveaux types de cellules photovoltaïques "arc en ciel", qui pourrait facilement dépasser les 30%.

BE Etats-Unis numéro 115 (14/03/2008) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53560.htm

Turquie: un pas en avant vers la production d'hydrogène "propre"

La pile à combustible, qui est au centre de nombreuses recherches dans le domaine des énergies renouvelables, nécessite la production d'hydrogène gazeux. Le gaz naturel, et en particulier le méthane, est pour l'instant la matière première la plus efficace pour produire de l'hydrogène. Les procédés courants actuels, comme le reformage ou l'oxydation partielle, présentent le désavantage de produire du dioxyde et du monoxyde de carbone. Le craquage (procédé permettant de casser les molécules dans des conditions de température et de pression particulières) est une des alternatives possibles pour la production "propre" d'hydrogène, sans production d'oxydes de carbone. De plus, le mélange méthane-hydrogène peut également servir à rendre la combustion plus efficace dans les moteurs, qui relâchent alors moins de gaz toxiques.

Une équipe turque de l'Université Hacettepe (Ankara), en collaboration avec une équipe canadienne, propose une amélioration du procédé de craquage sur catalyseur nickel/alumine. Ce dernier est habituellement "empoisonné" par le carbone solide qui se forme au court de la réaction, ce qui limite fortement le rendement. On tentait jusqu'ici de transformer à nouveau le carbone en gaz, mais ce procédé aboutissait jusqu'à présent à une perte d'activité du catalyseur.

Les chercheurs turcs et canadiens ont démontré qu'une régénération partielle du carbone en méthane en présence d'air permettait de s'affranchir de cette désactivation du catalyseur. Ils ont également étudié l'influence de divers facteurs (pourcentage de nickel, réduction préalable du catalyseur, température de réaction, quantité de carbone gazéifié) sur l'efficacité du procédé.

BE Turquie numéro 7 (11/03/2008) - Ambassade de France en Turquie / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53460.htm

9 litres d'hydrogène dans une boîte d'allumettes

Le professeur Shin-ichi ORIMO du Institute for Material Research de l'université de Tohoku a mis au point en collaboration avec Japan Steel Works un réservoir de la taille d'une boîte d'allumettes pouvant relâcher jusqu'à 9 litres d'hydrogène.

L'hydrogène est stocké dans un réservoir en aluminium sous forme de particules d'aluminium hydrogéné, molécule développée par le groupe de recherche. Lorsqu'il est chauffé à 80°C le composé relâche de l'hydrogène sous forme de gaz. Expérimentalement, on a pu extraire 9,3 litres d'hydrogène d'un réservoir mesurant 4 cm x 6 cm et d'une épaisseur de 5,5 mm. Ceci représente une contenance supérieure de 43% par rapport à l'alliage lanthane-nickel (LaNi5) habituellement utilisé pour le stockage de l'hydrogène. Le groupe espère améliorer les propriétés du système afin que l'aluminium hydrogéné libère le gaz à 60°C, ce qui permettrait une utilisation directe de la chaleur rejetée par les appareils électroniques et donc une alimentation par piles à combustibles d'instruments portables comme les téléphones ou les ordinateurs. Une fois que l'hydrogène a été libéré, il ne reste plus que de l'aluminium. Ce processus étant irréversible, les réservoirs seraient employés comme des cartouches à utilisation unique. La mise en application de la technologie se fera au plus tôt dans trois ans.

Japan Steel Works espère également utiliser cette technologie pour développer des réservoirs destinés à des véhicules roulant grâce à des piles à combustibles. A volume égal, cette méthode permettrait de stocker 3,6 fois plus d'hydrogène que des bonbonnes pressurisées à 35 MPa. La distance parcourue pourra alors atteindre les 650 km pour un réservoir de 90 litres qui ne pèserait que 100 kg, à la place de 220 kg actuellement.

Le principal défi à la diffusion des piles à combustible est le stockage et le transport du combustible. Le méthanol est accessible à faible coût mais son transport est délicat car c'est un corps inflammable. D'autre part, les alliages du type lanthane-nickel permettent de stocker de l'hydrogène d'une manière relativement sûre mais présentent l'inconvénient de peser très lourd. Toutes les alternatives restent donc à envisager.

BE Japon numéro 472 (22/02/2008) - Ambassade de France au Japon / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53225.htm

Comment s'inspirer de la nature pour concevoir les cellules solaires du futur ?

Une équipe de chercheurs de la chaire de Chimie Physique de l'Université Ludwig-Maximilian de Munich (LMU) a montré qu'il était possible d'améliorer considérablement la capacité naturelle d'absorption lumineuse des plantes en introduisant des nanoparticules d'argent dans les pigments responsables de cette absorption (LHC, [1]). Cette découverte, à laquelle ont également participé des chercheurs de l'Université américaine de Ohio, pourrait s'avérer significative pour le futur développement de cellules photovoltaïques innovantes, qui fonctionneraient sur l'exemple biologique d'exploitation photosynthétique de l'énergie solaire.

La capture de l'énergie lumineuse pour la plante s'effectue grâce à des antennes collectrices ou LHC qui sont des complexes multi-protéiques et pigmentaires capables d'intercepter les photons de différentes longueurs d'onde, c'est-à-dire d'énergies variées. Les mesures expérimentales menées par les scientifiques du LMU ont été effectuées sur un LHC particulier présent chez certaines algues marines (du type Amphidinium carterae) : le complexe péridinine-cholorophylle (PCP). Déposé sur un support en verre recouvert d'îlots de nanoparticules d'argent, le PCP a été exposé à une lumière laser (dans le domaine des longueurs d'onde bleu-vert) afin d'en déterminer par la suite la capacité absorbante à l'aide d'un spectromètre à fluorescence. L'expérience a révélé une intensité fluorescente du signal mesuré jusqu'à 18 fois supérieure pour le PCP modifié que pour le PCP naturel. Par ailleurs, aucune altération de la structure protéique du PCP n'a été observée.

Selon certains modèles théoriques, l'augmentation de l'efficacité de l'absorption s'explique par une double stimulation du PCP : à l'excitation directe de la lumière s'ajoute l'effet du champ électrique créé par les nanoparticules. Le recours à des LHC de synthèse et la fabrication de nanostructures métalliques spécifiques devraient permettre d'optimiser le processus inspiré par la biologie.

Ces résultats ont été publiés dans l'actuel numéro du magazine "Nano Letters".

BE Allemagne numéro 373 (20/02/2008) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53159.htm

SEAREV: l'électricité va bientôt venir des vagues

Outre leur contribution à la diminution des émissions de gaz à effet de serre, les énergies
renouvelables présentent le double avantage de réduire la dépendance des Etats vis-à-vis
des importations d’énergies fossiles et d'être fondées sur des technologies de pointe
créatrices d'emplois et d'exportations. Au sein de l’Union Européenne et sur ces nouveaux
créneaux, les états membres détiennent des positions mondialement dominantes qu'il leur
appartient de conforter. Le défi est de produire demain de l’énergie « propre » qui soit
compétitive avec les énergies « sales » d’hier et d’aujourd’hui. On sait que les courbes de
coût de ces deux types d’énergies vont se croiser un jour, les énergies propres étant de
moins en moins chères à mesure que leur utilisation se banalise et se généralise, les
énergies sales, elles, voyant leur coût lié aux ressources fossiles exploser. De nouvelles
technologies doivent être développées dès maintenant pour être prêtes le jour venu...

Dans ce cadre, la possibilité d’exploiter les énergies de la mer et notamment l’énergie des
vagues et de diversifier ainsi les ressources énergétiques est une opportunité à saisir. Les
technologies qui abordent ce domaine sont très novatrices et leur développement est plus
que d’actualité. Parmi ces systèmes qui défient les forces de Poséidon, le SEAREV est très
prometteur. Ce Système électrique autonome de récupération de l’énergie des vagues a été
créé par l’équipe d’Alain Clément au Laboratoire de mécanique des fluides (LMF,
CNRS/École Centrale de Nantes), est aujourd’hui en cours de transfert à un consortium
d’industriels français qui devraient en assurer la commercialisation dans les années à venir.
Depuis deux ans, ces industriels se sont saisis du concept issu des recherches du LMF et
breveté par le CNRS pour en faire un produit performant et commercialisable vers 2011-
2012.

L’énergie des vagues

L’énergie des vagues s’exprime en kilowatt par mètre de front d’onde (kW/m). On considère
la puissance moyenne annuelle transportée par mètre perpendiculaire à la direction de
propagation des vagues. Les valeurs maximales à la surface du globe, 100 kW/m, se trouvent au Cap Horn, alors que dans le Golfe de Gascogne en face de nos côtes, on trouve des niveaux de 40 kW/m. La ressource moyenne globale en énergie des vagues se situerait entre 1,3 et 2 TW d’après le World Energy Council, soit l’ordre de grandeur de la puissance
électrique mondiale installée (~2TW). L’énergie récupérable avec les moyens envisagés
aujourd’hui serait de l’ordre de 140 à 750 TWh/an. Les développeurs estiment que l’on
pourrait installer en mer des parcs de machines avec une densité de puissance de l’ordre de
25 MW par km2 de mer occupée, ce qui pourrait alimenter de 7000 à 8000 foyers français en électricité (moyenne annuelle hors chauffage).

Comment fonctionne le système SEAREV

SEAREV est un système offshore de deuxième génération composé d’un flotteur clos et étanche dans lequel est suspendue une roue chargée qui joue le rôle d’un pendule embarqué. Cette roue à axe horizontal, de grand diamètre (9m), dont la moitié supérieure est
évidée, a sa masse concentrée dans la moitié inférieure, lestée de béton, d’où l’effet de pendule. Sous l’action de la houle et des vagues, le flotteur se met à osciller, entraînant à son tour un mouvement de va-et-vient de la roue pendulaire. Chacun a son propre mouvement, et c’est le mouvement relatif entre le flotteur et la roue qui actionne un système hydro-électrique de conversion de l’énergie mécanique en électricité : des pompes hydrauliques liées à la roue pendulaire chargent des accumulateurs à haute pression ; en se déchargeant, ces derniers livrent à leur tour leur énergie à des moteurs hydrauliques qui entraînent des générateurs d’électricité. Plusieurs flotteurs SEAREV mouillés au large forment un parc (ou ferme). L’électricité est ramenée à terre par un câble sous-marin.


Une maquette testée en bassin à vagues

L’Ecole Centrale de Nantes possède la plus grande cuve à houle de France : 30mx 50mx5m.
C’est l’outil idéal pour mettre au point les systèmes houlomoteurs. Le logiciel de pilotage
des 48 générateurs de vagues peut y produire à la demande des champs de vagues
reproduisant fidèlement, à une échelle ad-hoc, des états de mer réels, mais aussi des
vagues géantes exceptionnelles, des houles croisées parfaites, etc.. Une maquette à l’échelle 1/12ème du prototype SEAREV a été testée dans ce bassin. Deux campagnes d’essais ont été menées en juin et octobre 2006. Elles ont permis de valider le concept général, y compris la méthode d’amplification du mouvement par contrôle adaptatif de la roue en temps réel, et de recaler par les données réelles les logiciels de simulation établis
préalablement sur des modèles virtuels idéaux. Ces essais ont également permis de mettre à jour des instabilités de comportement du flotteur dans des conditions bien spéciales, ce qui a entraîné la définition d’une nouvelle forme de flotteur est aujourd’hui à l’étude par simulation numérique et par essais en bassin.

Les essais à la mer du prototype grandeur réelle

Le système grandeur réelle (24 m sur 14m, 1000 tonnes dont 400 tonnes pour la roue
pendulaire) devrait avoir une puissance électrique installée de 500 kW. On estime que dans
une région correctement exposée aux vagues comme le littoral Atlantique français, chaque
unité pourrait alimenter près de 200 foyers à terre en moyenne sur une année.

Un premier prototype devrait être construit pour 2009, puis testé en mer et mis au point en
2009-2010. Dans le cadre du Contrat de Projet État/Région (CPER) 2007-2013, la région Pays de la Loire se propose d’accueillir et de financer un site d’essais à la mer sur son littoral, au voisinage de l’embouchure de la Loire. Ce projet d’infrastructure de recherche collaborative est soutenu par le CNRS. Il pourra accueillir le SEAREV, mais aussi tous les autres projets de machines houlomotrices aujourd’hui en construction en Europe.

Une ferme houlomotrice sera constituée de plusieurs dizaines de ces modules SEAREV
ancrés par 30 à 50 m de fond, donc à 5 ou 10 km des côtes. Les flotteurs situés au ras de
l’eau seront bien balisés mais quasi invisibles depuis la côte. Si l’un des modules est
défectueux, les autres continueront à fonctionner et à produire de l’électricité ; la
maintenance se fera au port après décrochage puis remorquage de la machine défectueuse.

Ignitor: du nucléaire propre ?

Le projet ITER dépassé ? C'est ce que laissent penser des recherches menées en Italie sur un réacteur du futur, capable de fournir une "énergie propre": l'Ignitor.
Ignitor est le fruit d'un groupe de travail entre le MIT, l'ENEA (Ente per le Nuove Tecnologie, l'Energia e l'Ambiente), et d'autres centres italiens initié dans les années 70 avec le projet Alcator. Il serait prévu pour consommer du deutérium et du tritium, avec des pics de températures pouvant atteindre jusqu’à 111 millions de degrés, soit davantage que le soleil, ainsi que des pressions de 33 atmosphères générant une puissance de 100 MégaWatts...

Avec un tel réacteur, le problème des déchets serait résolu car dans le cadre de son fonctionnement, il est prévu que « tout se recycle ». Le professeur Coppi, professeur de physique des plasmas au MIT, est d’ailleurs convaincu qu' ITER ne réussira jamais à construire un réacteur à fusion pour fournir de l’énergie propre, tandis que le projet Ignitor peut au contraire en l’espace de dix ans arriver à un résultat pratique et être correctement employé.

Les forêts contribuent-elles aux émissions de gaz à effet de serre du Canada ?

En vue de répondre à cette question, des scientifiques de Ressources Naturelles Canada (RNCan) ont élaboré le Système National de Surveillance, de Comptabilisation et de Production de Rapports concernant le Carbone des Forêts (SNSCPRCF).

Puisque les écosystèmes des forêts emmagasinent d'importantes quantités de carbone dans les arbres, la litière de surface et les sols, et parce que le carbone est libéré quand les forêts brûlent ou se décomposent, ces écosystèmes sont un facteur important à considérer dans l'étude des émissions de gaz à effet de serre. Afin de déterminer le bilan net de carbone, le SNSCPRCF utilise des données provenant de millions de peuplements forestiers dans tout le Canada.

"Ce projet se comparerait à une feuille de bilan géante sur laquelle serait enregistré un suivi des émissions et de l'absorption des gaz à effet de serre générés par nos forêts aménagées", a déclaré le scientifique Werner Kurz, de RNCan.

Le SNSCPRCF aidera non seulement les scientifiques à évaluer la capacité des forêts canadiennes en matière de stockage et de libération du carbone, mais il leur permettra également de contrôler et d'analyser les données collectées, ainsi que de conseiller les experts en aménagement forestier et les responsables des politiques.

Le modèle de bilan du carbone du secteur forestier canadien (CBM CFS3) est à l'origine de projet; ce modèle est un logiciel de modélisation basé sur des données compilées sur environ 20 ans de recherches.

BE Canada numéro 323 (12/10/2007) - Ambassade de France au Canada / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/51411.htm
crédit photo: Yann Arthus-Bertrand, la terre vue du ciel, Forêt en automne dans la région de Charlevoix, Canada.

De l'hydrogène à la demande grace à l'aluminium

Des chercheurs de l'Université de Purdue (USA) ont développé une technologie de production d'hydrogène à partir d'eau et un alliage d'aluminium et de gallium. Les chercheurs développent actuellement une méthode pour créer des particules d'alliages pouvant être placées dans un réservoir afin de réagir avec de l'eau et ainsi de produire de l'hydrogène à la demande.

Le principe repose au départ sur la réction chimique provoquée par la mise en contact de l'eau avec de l'aluminium, ce qui produit de l’hydrogène gazeux et de l’oxyde d’aluminium. Jusqu'ici l'obstacle était la couche d'oxyde qui se formait sur l'aluminium interrompant par là même la réaction chimique.

L'idée de Jerry Woodall, à l'origine de ce procédé découvert par hasard en 1967 alors qu'il était checheur chez IBM, est d'ajouter au mélange du gallium dont la finalité est de catalyser l'oxydation et de permettre une production d'hydrogène suffisante et constante pour alimenter une pile à combustible.

Le gallium est un composant important car il empêche la formation d'une couche d'alumine et permet ainsi la réaction complète de l'aluminium avec l'eau.

Cette solution d’une production continue d’hydrogène élimine l'inconvénient du réservoir, principal obstacle au développement des piles à combustibles.

Depuis la première annonce de cette technologie de production en mai 2007, les chercheurs ont amélioré la composition de l'alliage, en augmentant sa concentration en aluminium.

Espagne: de la graisse de poisson pour le biodiesel

Le Ministère pour l'Innovation et l'Industrie de Galice finance un projet de recherche sur l'utilisation de la graisse de poisson des industries de la conserverie dans l'élaboration du biodiesel. Pour l'instant, l'étude en est aux essais préliminaires. Le Centre Technologique National de Conservation des Produits de la Pêche (Anfaco Cecopesco) met à l'étude les avantages que la graisse de poisson trouvée dans les eaux résiduelles de l'industrie de la conserverie pourrait présenter pour la fabrication du biodiesel.

La chercheuse d'Anfaco-Cecopesca, Ana Belén Torres, affirme que son équipe est convaincue des bénéfices à tirer des huiles de conserverie. Selon elle, les effluents générés à certaines étapes du procesus d'élaboration des conserves de poisson pourraient présenter de grands avantages pour obtenir du biodiesel. En effet, ces huiles sont facilement séparables grâce à des méthodes physiques, et pour l'instant, elles ne sont destinées à aucune application industrielle.

"La création de nouveaux processus d'emploi des graisses d'origine animale permettra aux entreprises de transformation d'avoir plusieurs alternatives de valorisation de leurs résidus tout en obtenant un carburant écologique présentant de grands avantages environnementaux", précise la chercheuse.

Le travail de l'équipe d'Anfaco-Cecopesca commence par la récupération de la graisse. Ensuite, l'équipe purifie l'huile à travers un processus de centrifugation et d'évaporation. Une fois cela réalisé, les chercheurs mettent à l'étude le rendement de la production de biodiésel en fonction de variables déterminées (proportion d'alcool, température, temps de réaction). Une troisième étape réside dans l'analyse des propriétés du biodiesel obtenu pour évaluer sa qualité.

Les responsables du projet ont insisté sur l'importance de cette recherche. Si la production de biodiésel à partir d'huile de poisson s'avérait viable d'un point de vue technique et économique, elle supposerait une nouvelle forme de fabrication de biocarburant à partir d'un résidu qui pour l'instant n'est nullement exploité.

Pour l'instant, les chercheurs ont réalisé les premiers essais préliminaires qui leur permettront d'optimiser les processus et de commencer à analyser les paramètres de contrôle exigés pour le biodiésel commercial. Obtenir des résultats positifs dès cette première étape impliquerait que l'équipe de chercheurs se fixe de nouvelles phases de travail plus complexes et ambitieuses. Dans un premier temps, celles-ci exigeraient la réalisation d'études en laboratoire et des essais pilotes, ainsi qu'une analyse économique complète.

BE Espagne numéro 65 (19/09/2007) - Ambassade de France en Espagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/51044.htm

Japon: nouvelle méthode de capture du CO2

Les usines et les centrales thermiques sont responsables de 40% des émissions de CO2 japonaises. L'enfouissement et le stockage du CO2 paraît être actuellement la solution pour lutter contre le réchauffement climatique. Ces technologies existent mais le coût de ces opérations est un grand frein à leur développement.

C'est dans ce contexte que le RITE (Research Institute for Innovative Technology for the Earth) a mis au point une nouvelle méthode de capture du CO2 en deux temps. Les effluents gazeux traversent une solution à base d'aluminium qui piège le CO2. Le liquide est ensuite envoyé vers une membrane tubulaire percée d'orifices d'un dixième de micromètre. En abaissant la pression autour de cette membrane, le liquide s'éjecte par les petits trous en libérant le CO2.

Des méthodes similaires employant un liquide d'absorption existent déjà mais sont menées à des hautes températures (110-140°C), nécessitant de ce fait de grandes quantités d'énergie (20% de l'énergie produite dans le cas d'une centrale thermique). La méthode du RITE ne demandant qu'un environnement basse-pression permet de réduire de moitié le coût de séparation et de capture du CO2. Le RITE va continuer ses recherches afin d'obtenir d'ici deux ans un système consommant 4 fois moins d'énergie que les techniques actuelles et ne coûtant que la moitié.

Le RITE a mené au Japon des essais d'enfouissement de CO2 entre 2003 et 2005. Plus de 10000 tonnes de CO2 ont été enfouies dans des aquifères de la région de Niigata. On estime qu'au maximum 150 milliards de tonnes pourront être stockées au Japon, même si en réalité seules 52 milliards ont été confirmées. A l'échelle mondiale c'est 483 des 877 milliards de tonnes de CO2 rejetés d'ici 2050 qui pourraient être enfouies. Le projet européen CASTOR (CO2 from Capture to Storage) étudie actuellement les possibilités à l'échelle européenne. Il va sans dire que la nouvelle méthode du RITE représente un enjeu économique, scientifique et environnemental à l'échelle mondiale.

BE Japon numéro 456 (14/09/2007) - Ambassade de France au Japon / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/50947.htm

Bientôt un avion propre à hydrogène et énergie solaire ?

Dans la lutte contre la pollution provoquée par les avions, un type de pollution dont l'impact est destiné à augmenter (en 2022 le nombre de passagers qui a déjà triplé de 1980 à 2000, est destiné à croître encore jusque 8 875 milliards), la recherche change d'objectif. Après s'être concentrée sur l'amélioration des performances et sur le rendement des moteurs, aujourd'hui elle pointe sur les carburants de substitution moins nocifs pour l'environnement.

L'Union Européenne voudrait quant à elle réduire de 50% par kilomètre les émissions de CO2 par passager et de 80% ceux des NOX dans les phases de décollage et d'atterrissage, sans oublier la réduction de la pollution sonore et de l'impact sur l'environnement. Ces thèmes sont au centre du projet ENFICA-FC (Environmentaly Friendly Inter City Aircraft powered by Fuel Cells). Son objectif est d'aboutir en 36 mois au premier vol en Europe d'un avion à pile à combustible. Le Politecnico de Turin coordonne ce projet européen en collaboration avec 10 universités et centres de recherche de différents pays. C'est l'unique projet de ce type au niveau européen.

L'ingénieur Giulio Romeo explique : "Il existe deux phases. D'une part, nous visons à la réalisation d'un avion sans pilote, un UAV de 70 mètres alimenté par énergie solaire et pile à combustible. D'autre part, des études plus théoriques sont développées". Le prototype nommé "Heliplat" aurait beaucoup d'avantages environnementaux, mais aussi de nombreuses applications pratiques. Ses caractéristiques techniques (une autonomie de vol de 3 à 4 mois sans escale, un coût de 800 à 1000 euro l'heure - contre 5 à 6 mille des avions standards) le rendraient idéal pour les tâches de surveillance de l'aire méditerranéenne. Alimenté grâce à des panneaux solaires pendant le jour et par des piles à combustible durant la nuit, cet avion pourrait voler à près de 20 milles mètres d'altitude. Ce système pourrait alimenter, dans 15 ans, des petits avions biplaces pour des vols courts.

"Le plan de travail prévoit tout d'abord la modification d'un avion biplace : le système de propulsion traditionnel sera remplacé par des piles à combustibles. De nombreux tests seront effectués sur ce prototype pour analyser ses avantages techniques et améliorer son rendement". Le coût du projet est de 4,5 millions d'euro, dont 2.918.600 euros couverts par un financement européen. L'ingénieur Romeo conclut : "un million d'euro a été demandé au conseil régional pour réaliser l'avion à énergie solaire. Il est vrai que le financement est conséquent mais les politiciens devraient comprendre que financer la recherche est d'importance vitale pour le futur".

BE Italie numéro 56 (20/07/2007) - Ambassade de France en Italie / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/43648.htm

Bâtiment : projet de façade active grâce à des capteurs solaires à tubes sous vide

Architectes et scientifiques de l'Université de Stuttgart développent actuellement un concept innovant d'intégration à la fois performante et esthétique de capteurs solaires dans les façades vitrées de bâtiments de bureau. Par rapport aux systèmes actuels, le nouveau concept doit permettre d'apporter des améliorations notables en termes d'isolation, de protection contre la lumière du jour et d'utilisation de l'énergie solaire.

La façade "active" doit intégrer des capteurs solaires sous vide (du fabricant Schott-Rohrglas). Composés de série de tubes transparents en verre, ces capteurs, disposés en peigne, sont multifonctionnels : source de chaleur (pour le chauffage des pièces et de l'eau sanitaire) ou de froid (refroidissement solaire), ils offrent une protection partielle contre le soleil (grâce aux propriétés réfléchissantes des tubes et l'évacuation de la chaleur), tout en laissant pénétrer la lumière du jour et tout en permettant à l'habitant de voir à travers.

Les tubes doivent être disposés de manière optimale par rapport au rayonnement incident. Selon des mesures réalisées sur un prototype et des calculs de simulation, le rendement énergétique annuel de la façade active pourrait alors atteindre une valeur nette de 500 kWh par mètre carré (surface de la façade effectivement recouverte par des tubes absorbants) et une valeur brute de 340 kWh par mètre carré (surface totale de la façade), améliorant ainsi d'environ 35% les performances des façades recouvertes de collecteurs plans.

Rappelons que le secteur des bâtiments est responsable de 45% de la consommation énergétique mondiale ce qui justifie les efforts de R&D, tels que celui engagé par l'Université de Stuttgart.

BE Allemagne numéro 343 (11/07/2007) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/43586.htm

Israel: le Technion invente les ballons à hélium solaires

Les chercheurs de l’institut de technologie du Technion ont conçu une nouvelle méthode de production d’électricité grâce à des ballons d’hélium recouverts de cellules solaires.

Les scientifiques des départements d’ingénierie aéronautique, d’architecture et du génie civil ont déjà installé deux modèles, un à Haïfa et un autre dans une zone déserte en manque d’électricité.

Dr. Pini Gurfil, qui dirige le projet environnemental, a expliqué que pour produire l’électricité à partir de l’énergie solaire “les ballons pourraient être utilisés à une basse altitude dans le ciel”.

Gurfil et Yossi Corrie, étudiant en doctorat, ont développé une technique qui consiste à utiliser des ballons remplis d’hélium recouverts de cellules d’énergie solaire pour fournir de l’électricité.

Un seul et même câble apporte à la fois l’hélium au ballon et l’électricité à la terre.

Les chercheurs du Technion estiment que chaque maison ou appartement n’aurait besoin que deux ballons. S’ils étaient produits en masse, leur coût pourrait être réduit en dessous des 500 euros le mètre carré de piles solaires estimés aujourd’hui.

Le duo a breveté son invention et espère que cette technologie concurrencera les actuels producteurs d’électricité.

Cette technologie pourrait être utilisée dans un premier temps pour assurer l’électricité aux bateaux et aux maisons dans les jungles, les déserts ou autres lieux isolés. Mais au-delà de cette première étape, Gurfil et Corrie espèrent que les maisons dans les villes autour du monde obtiendront leur électricité à partir de tels ballons.

via israelvalley