Gregoire's CleanTech Blog

Largest Solar Field

Soon, also in France...

Freiburg Solar Village

When Germans understood there was an economic opportunity & serious scientific business...

Une première : la pile à combustible pour le chauffage domestique

 

Le chauffage domestique,pour nous tous, c’est le gaz, l’électricité ou le fioul. Et pourtant, il faut que nous évoluions tous collectivement vers des moyens de chauffage qui utilisent des énergies primaires renouvelables, comme la biomasse ou le bois sous ses différentes formes, mais ce n’est pas vraiment pratique d’utilisation dans des immeubles collectifs.
Ou encore, une autre forme de production d’énergie, dont on parle beaucoup en particulier pour l’automobile mais dont on nous parle seulement pour dans quinze à vingt ans, la pile à combustible.

En voici pourtant un prototype très abouti pour une l’application du chauffage collectif urbain qui représente 40 % de toute l’énergie consommée en France. C’est la société Dalkia, filiale de Veolia Environnement et d’EDF, spécialisée dans la fourniture de services aux collectivités, qui l’a conçue pour chauffer un ensemble d’immeubles de 283 appartements du 15e arrondissement appartenant à l’Opac (Office public d’aménagement et de construction) de la Ville de Paris.

Elle a été baptisée Cellia, et a des mensurations imposantes, neuf mètres de long sur quatre de haut et un poids total de vingt-huit tonnes ! C’est donc la première pile à combustible de grande puissance pour cette application, et elle est prévue développer une puissance électrique de 230 KWh en même temps qu’une puissance thermique de 180 KWt pour chauffage et eau chaude. C’est la technique de la cogénération, bien connue dans l’industrie.

Comme tout prototype, elle a coûté une fortune, sept millions d’euros qu’il n’a été possible de trouver qu’en partageant les coûts entre Dalkia pour 1,6 million, l’Opac pour 1 million, le Conseil général d’Ile-de-France pour 2, l’Europe pour 1,5 million ainsi que l’Ademe et EDF. Elle est prévue émettre 30 % de CO2 de moins qu’une installation classique grâce à son fonctionnement à très haute température (650°C) et à son rendement de 80/90 %. L’excédent d’électricité sera revendu à EDF. Quant à la source d’énergie primaire, c’est l’hydrogène, présent dans le gaz naturel.

La pile à combustible est fournie par l’Allemand MTU et l’assembleur de l’unité de cogénération finale est Veolia environnement. Il ne s’agit bien sûr que d’un prototype, qui est prévu être en phase d’essai pendant six ans, dans le cadre d’un contrat de rachat de cogénération avec EDF. A la fin de cet essai industriel en vraie grandeur, on devrait connaître le potentiel d’utilisation de la technique pour le chauffage urbain.

Il restera néanmoins un énorme challenge à relever : diviser le coût par dix, et réduire l’encombrement de moitié !

Tarifa : nouveau centre de recherche dans l'éolien

Le ministère de l'éducation et des sciences et la conseillère en innovation ont prévu la création en Andalousie de huit nouvelles installations scientifiques et technologique spécialisées(ICTS).

Parmi ces nouveaux projets figure le centre de recherche technologique en énergie éolienne qui devrait être construit à Tarifa, près de Cadiz.

Parmi les centres déjà labélisés ICTS figurent la plateforme solaire d'Almeria et la réserve scientifique de Donanana, par exemple. Le ministère cherche maintenant à favoriser les nouveaux secteurs à fort potentiel de développement comme celui des énergies renouvelables.

Ces centres se veulent uniques en leur genre, de très haute spécialisation et ont pour but de servir de plateformes de recherches et de tests pour de nouveaux procédés technologiques innovants avant une probable commercialisation.BE Espagne numéro 60 (16/02/2007) - Ambassade de France en Espagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/41340.htm

(Via http://www.enerzine.com/backend-breves.php.)

Self-Assembling Lithium-Ion batteries

Researchers at MIT have designed a rechargeable lithium-ion battery that assembles itself out of microscopic materials. This could lead to ultrasmall power sources for sensors and micromachines the size of the head of a pin. It could also make it possible to pack battery materials in unused space inside electronic devices.

Yet-Ming Chiang, a professor of materials science at MIT, and his colleagues selected electrode and electrolyte materials that, when combined, organize themselves into the structure of a working battery. The researchers had been looking for ways to exploit short-range forces between micro- and nanoscale particles. After measuring such forces between materials using ultraprecise atomic-force microscope probes, they were able to select materials with just the right combination of attractive and repulsive forces. As a result, similar materials clustered together to form opposite electrodes, while a gap necessary for the battery to function was maintained between the electrodes. The work is the cover story in the current issue of Advanced Functional Materials.

Self-assembly is attractive because it could potentially reduce manufacturing costs and allow molecular-level control of the structure of the batteries, leading to materials and devices not easy to make using conventional manufacturing methods. Self-assembly has already been used to create a number of materials and a handful of simple devices, including half a battery. (See "Powerful Batteries That Assemble Themselves.") "Ultimately, the goal is just to chuck a bunch of stuff into a bucket and have it self-assemble into a battery," says Jeff Dahn, professor of chemistry and physics at Dalhousie University, in Canada. Chiang's work creating a prototype self-assembling battery is "really nice science," Dahn says. "Just the fact that you can do it is pretty cool."

The researchers faced a number of challenges in designing the self-assembling batteries. They are limited to materials with the electrochemical properties necessary for battery electrodes. And within each electrode, the particles need to pack together tightly, which can be accomplished if they are attracted to each other. The particles must also be attracted to materials that conduct electrons to and from the electrodes. Most important, the battery's two electrodes need to be kept separate--a challenge because they are oppositely charged and therefore tend to attract each other.

By relying on their new understanding of short-range forces, Chiang and his colleagues were able to select two electrode materials that, at very short distances on the order of a couple dozen nanometers, had surface repulsive forces greater than their attractive forces. As a result, there is always a space left between the electrodes.

The researchers used lithium cobalt oxide and microbeads of graphite for the electrodes--materials commonly used in lithium-ion batteries--pairing them with a carefully selected liquid electrolyte. The electrolyte serves as an insulator, allowing ions to shuttle between the electrodes but forcing electrons to move through an external circuit, where they can be used to power a device.

In the researchers' prototype battery, the graphite microbeads pack together to form one electrode and connect to a platinum current collector, all the while staying clear of the lithium cobalt oxide that forms the other electrode. The researchers tested the battery and showed that it could be both discharged and recharged multiple times.

The extent to which such batteries will find commercial applications is unclear. Dahn points out that in manufacturing today's batteries, the electrode materials are compressed under enormous pressures to ensure as great as possible energy storage. Such forces could not be applied to a self-assembled battery, so Dahn says it will be "very tough" to compete with conventional batteries in terms of energy capacity and maybe even in terms of cost. Dahn also notes that challenges still remain before such batteries can be commercialized. For example, it is still necessary to find a way to package the self-assembled materials to protect them once they have formed a battery.

One potential application is in very small devices. "It should be relatively easy to make a very small footprint device, rice-grain-size and smaller--the size of the head of a pin," Chiang says. He adds that self-assembly could allow more-efficient use of space than conventional batteries can. That's in part because it's possible for the electrode particles to pack into irregular shapes within a device or follow its outside contours.

As the researchers move toward such applications, which could include use in distributed sensors for the military, their next step is to replace the liquid electrolyte with a solid polymer to make the battery more rugged. The better understanding of the relevant short-range forces could also be used to select different materials for applications in transistors or certain types of solar cells.

Source : Technology Review

Saint-Gobain se lance dans les piles à combustible

Le verrier annonce sa volonté de développer et de commercialiser une technologie de piles à combustible à oxyde solide et un nouveau partenariat stratégique avec FZ Jülich. Cette initiative SOFC globale vient compléter les activités de Saint-Gobain sur les marchés de l’énergie éolienne et photovoltaïque.

Saint-Gobain annonce la création d’un nouveau programme de développement de produits basés sur la technologie de piles à combustible à oxyde solide SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) pour répondre aux besoins croissants de consommation d’énergie. Pour accélérer cet effort de développement, Saint-Gobain a en outre mis en place un partenariat stratégique avec le laboratoire national allemand Forschungszentrum Jülich (FZ Jülich) à Cologne.

Les piles à combustible à oxyde solide sont des dispositifs à solide composés de différentes couches de céramiques fonctionnelles qui ont la capacité de convertir directement l’énergie chimique en énergie électrique. Par une série de réactions chimiques à des températures allant de 750 à 1.000°C, les SOFC produisent de l’électricité à partir d’un combustible et d’air. Elles offrent un rendement de production d’électricité extrêmement élevé sur une vaste gamme de niveaux de puissance. En raison du haut rendement des combustibles utilisés, les SOFC permettent de réduire efficacement la dépendance vis à vis des combustibles fossiles et la production de gaz à effet de serre, tout en offrant des coûts d’exploitation réduits par rapport aux technologies de production d’énergie classiques."

(Via ENERGIE - Saint-Gobain se lance dans les piles à combustible - J3E)

Photovoltaïque : vers une réduction des coûts

 

Mené dans le cadre de l'Institut de R&D sur l'énergie photovoltaïque, le projet CISEL qui réunit EDF, le CNRS et l'Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris, vise à développer une technologie de modules photovoltaïques pour un coût / performance à 1 € par Watt crête.
L'innovation du projet consiste à déposer le matériau actif grâce à un procédé électrolytique à pression atmosphérique, bien adapté à la réalisation de capteurs de grandes surfaces et permettant également de hautes capacités de production. La rupture technologique permet cette fois d'envisager de réduire les coûts !

Les technologies existent depuis plusieurs années, et même si elles sont moins performantes en terme de rendement photovoltaïque, le gain en matière première constitue un atout. Toutefois, elles font appel à des procédés de fabrication des panneaux qui s'avèrent relativement coûteux et qui ne créent pas la rupture économique par rapport aux systèmes à base de silicium, qui représentent 99 % du marché du photovoltaïque.

Le projet CISEL mise quant à lui sur un procédé innovant permettant de déposer le matériau actif à base de cuivre, indium, sélénium - c'est-à-dire l'absorbeur qui convertit la lumière en électricité - directement sur un substrat verrier associant un contact métallique, divers métaux et de l'oxyde de zinc.
Le meilleur panneau à base de silicium atteint un rendement entre 15 et 18 %. Dans ce domaine, il faut considérer le coût du KWh et le prix de revient de l'électron en €/Wc produit par les panneaux photovoltaïques. Pour abaisser ces coûts, il existe deux leviers : augmenter le rendement ou diminuer le coût de fabrication. Cette approche oblige à différencier deux applications : le cas où la surface disponible est réduite ou onéreuse et donc nécessite des capteurs à rendement élevé, et celui où le prix du Watt crête est prépondérant parce que le m2 de surface est bon marché.

La mission confiée à l'IRDEP à fin 2007, consiste à trouver l'équilibre compétitif qui permettra à cette source d'énergie de se développer sans subvention sur le marché. "Nous nous sommes fixés la réalisation d'un capteur entre 8 et 10 % de rendement pour un coût divisé par 2 ou 3 par rapport aux prix actuels situés entre 2,2 et 2,5 €/Wc", indique Olivier Kerrec, responsable du projet.
Les applications envisagées vont des montres et calculettes aux bâtiments du futur avec des toits et des façades recouverts de panneaux photovoltaïques, en passant par l'électrification des sites isolés, voire l'automobile ?

Les différents produits issus du bois liquéfié

Dr. Matjaz Kunaver et dr. Andrej Krzan du Laboratoire de chimie des polymères et de technologie de l'Institut de chimie de Ljubljana et dr. Vesna Tisler de la Faculté biotechnique de Ljubljana travaillent sur les processus de liquéfaction du bois (NDLR : en Slovénie).

Comme matériel de départ pour liquéfier le bois, ils utilisent des rognures moulues de bois auxquelles ils ajoutent des alcools polyvalents comme l'éthylène glycol, le propylène glycol, ou la glycérine. Des petites quantités d'acide sulfurique servent comme catalyseur et ils réchauffent ce mélange à 150 ou 190 °C maximum. Le bois peut être également liquéfié avec les micro-ondes.

Le premier produit du bois liquéfié était la résine polyester non saturée. Le bois qui est ainsi décomposable remplace une partie des matières premières issues du pétrole.

Le deuxième produit du bois liquéfié obtenu est la mousse polyuréthane qui est extrêmement hydrophile et sera pour cette raison utile dans les techniques agricoles et dans l'horticulture.

Le troisième produit que les chercheurs ont préparé en mélangeant le bois liquéfié avec une résine de mélamine est une colle pour bois sans formaldéhyde.

Le bois liquéfié est intéressant également pour son pouvoir calorifique qui atteint 21,4 mégajoules par kilogramme. Il ne reste plus qu'à développer conjointement avec la Faculté d'ingénierie de Ljubljana un brûleur au bois liquéfiéBE Slovénie numéro 49 (14/02/2007) - Ambassade de France en Slovénie / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/41273.htm

(Via http://www.enerzine.com/backend-breves.php.)

La pénurie de silicium solaire affecte la production de Schott pour le photovoltaïque

Alors qu'il ne semble pas y avoir de problèmes d'approvisionnement en tranches de silicium pour les fabricants de semiconducteurs, le milieu du photovoltaïque continue de se plaindre d'une pénurie de matières premières. A l'occasion de la publication de son résultat 2006, l'Allemand Schott vient ainsi à son tour de signaler que la production de son usine de cellules solaires en Californie serait freinée par manque d'approvisionnements suffisants en silicium de qualité solaire, à un point tel que l'arrêt de la production pourrait même être envisagé. Schott estime toutefois que, au vu des investissements actuellement réalisés par les fournisseurs de silicium, ces problèmes d'approvisionnement devraient être résolus d'ici mi-2007.

Par ailleurs, il semblerait que de nombreux fabricants potentiels de cellules et de modules solaires, aussi bien européens que chinois, ne peuvent démarrer une production industrielle par manque de matière première. Selon des experts, même la capacité de production de silicium des installations qui commencent à être opérationnelles et de celles qui sont encore prévues serait encore très insuffisante si la croissance de l'industrie photovoltaïque se maintient à 40% par an. Des solutions alternatives, qui consistent à mettre en place des sources de matériaux à partir de silicium monocristallin, de silicium multicristallin moins pur ou de silicium métallurgique, sont à l'étude (à l'instar du projet Photosil soutenu par l'Ademe et les collectivités de Rhône-Alpes).

L'Australie prépare une loi pour les ampoules à néon

Mardi, les responsables australiens ont annoncé leur intention de remplacer à terme les ampoules à incandescence par des ampoules à néon dans le pays.

Une loi va restreindre la vente d'ampoules classiques. En effet, les ampoules à incandescence ne remplissant pas les objectifs écologiques fixés par le gouvernement seront progressivement interdites à la vente.

Cette mesure permettra d'après Malcolm Turnbull, le ministre de l'Environnement de faire baisser de 66 % la facture d'électricité des ménages et de réduire les émissions de gaz à effet de serre de l'Australie de quatre millions de tonnes d'ici 2012.

L'Australie a produit près de 565 millions de tonnes de gaz à effet de serre en 2004, selon les chiffres officiels.

Les ampoules à néon consomment 80 % d'énergie en moins que les ampoules classiques pour une même intensité d'éclairage. Elles ont une durée de vie plus longue, mais coûtent aussi plus chères.

(Via http://www.enerzine.com/backend-breves.php.)