Les news Environnement / Sécurité / Energie de février

ASTRID, vers le nucléaire français « durable » ?

En novembre dernier, AREVA et le CEA ont signé un accord de collaboration relatif aux premières études de conception du projet de prototype de réacteur nucléaire de 4ème génération ASTRID (Advanced SodiumTechnological Reactor for Industrial Demonstration). Dès 2017, le gouvernement français pourra ainsi prendre les décisions concernant la construction de ce réacteur à neutrons rapides (RNR) refroidi au sodium, à vocation de démonstration technologique et industrielle. Un tel démonstrateur est en effet nécessaire pour tester, avant l’étape d’une tête de série commerciale, les innovations par rapport aux réacteurs à neutrons rapides antérieurs. Il est important de rappeler que ce type de réacteur permet d’améliorer très fortement la valorisation énergétique de l’uranium naturel appauvri ou de retraitement, autorise la consommation et le recyclage multiple du plutonium et a la capacité, si ce choix en est fait, de recycler aussi des actinides mineurs. Plusieurs de ces RNR sont déjà en cours de construction ou à l’état de projet en Inde, en Russie, en Chine et au Japon. L’énergie nucléaire assure aujourd’hui 16 % de la production mondiale d’électricité, avec plus de 400 réacteurs en fonctionnement. L’Agence Internationale de l’Energie Atomique (AIEA) prévoit d’ici à 2030 une augmentation de 20 à 80 % de la puissance nucléaire installée dans le monde. 45 réacteurs électronucléaires sont actuellement en construction dans le monde et environ 130 autres sont prévus, principalement en Chine, en Inde, au Japon, aux Etats-Unis et dans la Fédération de Russie. Ajoutons à cela tout un ensemble de pays, notamment au Moyen Orient et en Asie, qui, s’ils ne comptent pas encore de réacteurs de puissance dans leur parc électrique, ont décidé d’opter pour le nucléaire.

Dans ce contexte, se pose alors la question de savoir si le nucléaire est en mesure de satisfaire sur le long terme une demande d’énergie qui ne cesse et ne cessera d’augmenter aux cours des prochaines décennies. D’où la nécessité d’inscrire le nucléaire dans une perspective de développement durable, c’est-à-dire qui soit capable de préserver les ressources en uranium qui ne sont pas inépuisables à long terme. C’est tout l’enjeu de la 4ème génération qui vise à exploiter l’ensemble du minerai d’uranium, à multirecycler le plutonium et à transformer en combustible une partie des déchets radioactifs en assurant un fonctionnement qui réponde aux critères de sûreté les plus exigeants. D’où la création du Forum Génération IV dont la mission est de catalyser tous les efforts de R&D menés dans le monde autour d’un nucléaire durable. Consciente de ces enjeux, la France a donc décidé de faire porter ces efforts sur deux des six filières retenues par le Forum Génération IV. Elle s’est également engagée à construire à l’horizon 2020 un prototype de réacteur à neutrons rapides. C’est donc dans ce cadre, et après une première phase de R&D, qu’a été lancée courant 2010 une phase technique, avec les 650 millions d’euros alloués au CEA, via l’Emprunt National, pour la réalisation d’ASTRID. Parallèlement au développement de ce démonstrateur, la France travaille aussi sur la filière des RNR refroidis au gaz, ceci dans le cadre d’une collaboration européenne qui devrait déboucher sur la construction, hors des frontières de l’Hexagone, d’un réacteur expérimental de petite taille, ALLEGRO. A l’horizon 2012-2013, le CEA devrait donc disposer d’une « image technique » du réacteur souhaité avec des options fermées et des options ouvertes, d’un chiffrage de ces différentes options, avec certaines incertitudes ce qui est normal dans le cadre d’une phase amont d’avant projet sommaire, enfin d’un planning de développement ultérieur avec les coûts associés. « Nous verrons alors si 2020 est une date légitimement envisageable », indique-t-on à la direction de l’énergie nucléaire du CEA.

La France fait un pas vers la recharge intelligente des batteries

Premier producteur français d’énergie 100 % renouvelable et experte en gestion des énergies dites « aléatoires » (hydroélectricité, éolien, photovoltaïque) la Compagnie Nationale du Rhône (CNR), filiale du groupe GDF Suez a présenté en décembre dernier « Move In Pure ». Ce concept qu’elle a imaginé présente la particularité d’utiliser la partie aléatoire de sa production exclusivement renouvelable pour la stocker dans les batteries des véhicules électriques à travers un système embarqué, pilotable à distance. La recharge des batteries devient ainsi une recharge intelligente. Le fonctionnement de celle-ci s’effectue grâce à un boîtier installé dans la voiture et commandé par un smart phone. Ainsi le conducteur peut communiquer ses besoins de charge à la CNR, ce qui lui apporte une totale liberté quant aux choix du moment et du lieu de charge. Via son smart phone, il peut également consulter l’historique de ses consommations au travers d’une interface spécifique. Précisons par ailleurs que si les productions éoliennes et photovoltaïques ne sont pas suffisantes, les centrales hydroélectriques de la CNR assurent, quelles que soient les conditions météorologiques, l’énergie nécessaire à la recharge des batteries. Au-delà des avantages qu’elle apporte en termes d’utilisation aux conducteurs de véhicule électriques, cette innovation, en faisant correspondre les moments de charge avec les surplus de production de la CNR permet à cette dernière d’optimiser une part aléatoire de sa production tout en permettant au consommateur de bénéficier d’un tarif préférentiel. Si son développement est envisagé dans un premier temps au travers d’un partenariat avec les collectivités locales ou des industriels gérant des flottes de véhicules électriques, cette innovation pourrait ensuite être proposé directement lors de la vente ou de la location des véhicules, y compris aux particuliers.

Autolib’ : c’est pour bientôt

Dès octobre prochain, Paris proposera des voitures électriques en libre service. Décision a été prise en décembre dernier, suite à l’appel d’offres qui avait été lancée par le Syndicat mixte de la ville de Paris, de confier cette délégation de service public, pour une durée de 12 ans, au groupe Bolloré et à sa petite « Bluecar », sa proposition s’étant révélée « être la plus solide et celle présentant les meilleures garanties pour la partie publique », a souligné le Syndicat mixte. Une cinquantaine de communes de la région Ile-de-France ont d’ores et déjà répondu favorablement concernant leur participation à ce projet ambitieux qui devrait permettre à terme l’installation d’environ 1 000 stations et la mise à disposition de 3 000 véhicules à la fin 2011 dans Paris et sa région. Depuis juillet 2010, trois candidats restaient dans la course : Bolloré, le consortium Avis-RATP développpement-SNCF-Vinci Park et le groupement VTLIB’ (Véolia Transport Urbain). Mais c’est finalement le groupe Bolloré qui l’a emporté, celui-ci s’étant distingué notamment « par une offre de services dans sa globalité la plus intéressante », a-t-on souligné du côté du Syndicat mixte Autolib’. Dès octobre prochain, Paris et sa région, du moins un certain nombre de communes, proposeront donc des voitures électriques en libre service. En tout, ce sont 3 000 véhicules à quatre places qui seront mis à disposition du public, ce qui, à cette échelle, en fait « une première mondiale » selon la mairie de Paris. Fabriquées en Italie, à Turin, ces voitures seront équipées de batteries au lithium métal polymère dont le temps de recharge est de 4 heures. Celles-ci seront fabriquées en Bretagne, au sein d’une usine du groupe Bolloré. Chacun de ces véhicules disposera ainsi d’une capacité de 30 kWh qui lui permettra de parcourir environ 250 km en cycle urbain. Ces véhicules, qui seront tous équipé d’un autoradio, d’un port USB et d’une prise jack afin de pouvoir y brancher toutes sortes de lecteurs multimédias, et dont la planche de bord sera dotée d’un écran permettant notamment le guidage GPS, seront accessibles via des stations où cohabiteront trois types de mobiliers urbains : des bornes de recharge, des bornes principales comparables à celles du service Vélib’, grâce auxquelles chaque usager pourra s’identifier et effectuer sa réservation, enfin des « Espaces Autolib’ », au nombre de 75, qui permettront de recevoir les utilisateurs d’Autolib’ à Paris et dans les communes adhérentes de ce service. Parallèlement, 250 bornes de recharges destinées aux véhicules particuliers seront installées, bornes auxquelles le public pourra accéder moyennant un abonnement de 15 euros par mois pour les voitures ou de 15 euros par an pour les véhicules deux-roues. Précisons que le stationnement y sera limité à deux heures, durée au-delà de laquelle chaque utilisateur devra payer un supplément de 6 euros par demi-heure. Moins de dix minutes suffiront pour s’abonner à Autolib’, en station, dans l’un des « Espaces Autolib' », et obtenir une carte dédiée nominative. Par la suite, il lui suffira de se rendre à la station Autolib’ la plus proche, de s’identifier sur la borne principale et de valider le choix du véhicule proposé. La borne lui délivrera alors un reçu et il n’aura plus qu’à débrancher le câble du véhicule, un câble qui s’enroule automatiquement dans la borne, monter à bord du véhicule, puis composer son code secret sur l’écran tactile de la planche de bord avant de pouvoir circuler librement dans Paris et sur l’ensemble du réseau routier francilien. Montant d’un abonnement mensuel : 12 euros + 5 euros en moyenne par demi-heure d’utilisation. Rendez-vous donc début octobre 2011 pour profiter de ce nouveau service de voitures électriques en libre service dans Paris et sa région.

ZOOM sur les Etats-Unis

1, 2, 3, soleil

Les Etats-Unis sont engagés dans une bataille : celle des technologies propres. Et le vocabulaire utilisé récemment par le secrétaire général du Département de l’Energie (DoE), Steven Chu, n’était pas sans rappeler certaines heures de la guerre froide : il parlait de « Moment Sputnik » en Novembre dernier, faisant référence à la prise de conscience par les USA des capacités technologiques de l’Union Soviétique pour les vols spatiaux habités. Cette prise de conscience avait mené à la course à la Lune, ou « Moon Shot ». C’est donc naturellement que Steven Chu annonçait la semaine passée le nouveau programme Américain « SunShot » dont les ambitions sont d’atteindre le prix mythique de 1 dollar le Watt de photovoltaïque installé en 2017. C’est à ce prix que l’industrie du solaire Américain pourrait gagner son bras de fer face à l’Asie et à la Chine plus particulièrement. C’est lors d’un atelier de travail organisé l’été dernier par le DoE que le programme a été défini. C’était un gigantesque brainstorming où étaient invités une soixantaine de chercheurs, d’industriels, d’entrepreneurs et d’investisseurs du secteur photovoltaïque (PV) ou de domaines adjacents. L’objectif étant de repositionner les Etats-Unis en situation de dominance du marché PV mondial alors que la part de marché actuelle est de 6%. Pour cela, il faut réduire de 75 % le coût du PV installé, qui comprend le coût du module, de l’électronique de puissance et de tout le reste y compris l’installation. On peut voir sur la Figure ci-dessous une décomposition du coût du PV installé suivant 3 scénarios :

• colonne 1 : le coût actuel ;

• colonne 2 : le coût en 2016 sans l’initiative SunShot ;

• colonne 3 : le coût avec le programme 1 dollar/W.

Les objectifs sont les suivants pour 2017 :

• Etre capable de produire les composants majeurs et les méthodes d’installation de systèmes de 5MW au minimum au coût d’$1/watt, ce qui équivaut à un prix moyen pondéré de l’électricité de 6 cents/kWh ;

• Le coût doit inclure tous les équipements et installations nécessaires pour que l’électricité produite soit injectée sur le réseau ;

• Utiliser des matériaux abondants ;

• Fabriquer des composants recyclables ;

• Etre compatible avec les standards de sécurité et environnementaux.

Encore une fois c’est un professeur de UC Berkeley qui se trouve nommé à un poste de responsabilité dans le domaine de l’énergie au niveau fédéral et qui vient grossir les rangs des représentants de la Baie de San Francisco à Washington. C’est le Professeur Ramamoorthy Ramesh qui vient de prendre pour au moins 2 ans la tête de l’équipe de 12 personnes qui gère l’initiative SunShot au sein de la division Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) du DoE. Techniquement en congé de son poste de directeur d’une équipe de recherche à Berkeley, ce spécialiste des couches minces et des nanostructures continue néanmoins à travailler à distance avec ses 25 étudiants et chercheurs le soir et le week-end, en s’appuyant sur l’aide des plus expérimentés. Cette hyper-activité ne l’a pas empêché de se prêter de bonne grâce au jeu de l’interview.

Il est intéressant de noter qu’il a travaillé par le passé à Bell Labs sous la responsabilité de Jean-Marie Tarascon, spécialiste mondial de nanochimie et de stockage énergétique, aujourd’hui Professeur à l’université de Picardie, membre de l’académie des sciences et professeur au collège de France.

Un programme ambitieux

Le budget de ce programme n’est pas finalisé, mais il le sera sous peu. Il s’agit de rediriger une grande partie du budget solaire du DoE sur ce programme. En 2010 cela représentait 200 dollars millions, dont la majeure partie allait aux laboratoires NREL, Sandia National Lab, ainsi que quelques universités et entreprises. Tout d’abord il s’agit de caractériser les différents domaines technologiques sur lesquels des avancées notables doivent être faites :

• les modules ;

• l’électronique de puissance ;

• l’installation.

Ensuite dans chacune de ces catégories il faut financer des travaux de R&D ambitieux par des acteurs privés ou publics, sur le modèle de ce que fait ARPA-E. Puis lorsque les technologies sont matures – un délais de 3 ans est prévu pour les développements technologiques – il s’agira d’intégrer verticalement les acteurs travaillant sur des segments différents dans des équipes transversales Modules/Electronique/Installation en compétition entre elles pour créer des champions du PV capables de fournir une technologie complète à 1dollar/W installé au bout de 3 ans supplémentaires. Les premiers investissements annoncés ne concernent que le manufacturing. Mais il s’agit simplement d’une communication maladroite : les 27 millions de dollars annoncés sont en réalité le premier échelon d’un plan d’investissement qui en comportera huit ou neuf. Par ailleurs les projets, illustrés sur la carte, étaient sur le point d’être annoncés. Il s’agit de 20 millions de dollars consacrés à des startups travaillant sur des procédés de fabrication de cellules PV ainsi que de 7 millions de dollars pour soutenir des startups dans le cadre du PV Technology Incubator du NREL. Il faut s’attendre donc à voir un certain nombre de nouveaux financements se faire sur les autres catégories telles que l’électronique de puissance et l’installation dans les mois qui viennent. Par ailleurs il est intéressant de noter qu’un certain nombre de lauréats de bourses ARPA-E ont su attirer des capitaux privés. Le DoE mise sur le même mécanisme pour faire en sorte que les startups financées au départ sur les deniers de l’état finissent pas trouver grâce aux yeux des investisseurs privés.

Comment le DoE va-t-il en pratique mettre en place l’intégration verticale après les deux premières années de recherche des acteurs travaillant sur des sujets différents ? Il ne s’agit en aucun cas de désigner des groupes devant travailler ensemble. Une série d’ateliers de travail sera organisée, au cours de laquelle on assistera à l’émergence spontanée d’équipes désireuses de se rapprocher. Cela pourra amener à la création de nouvelles architectures, de nouvelles façons de procéder. Selon Pr Ramesh il faut s’attendre à voir cela arriver dans les dernières années du programme. Ce serait donc une sorte de gigantesque brainstorming sur plusieurs années.

Il est surprenant de voir que dans la liste des lauréats du PV Technology Incubator du NREL se trouve l’entreprise Solexant qui va développer des cellules couches minces à base de tellure de cadmium. Pourtant le tellure est un composé peu abondant, et le cadmium assez toxique. Selon le chef de l’initiative SunShot, cela n’est pas incompatible avec les objectifs. En effet les recherches doivent être d’abord poursuivies dans toutes les directions technologiques : Silicium, cellules multi-junction (III-V) à base d’arsenure de gallium, CIGS et CdTe. Le fait de vouloir utiliser des matériaux abondants est important, mais il ne sera pas réalisé dans la période allant jusqu’à 2017. L’objectif du programme est avant tout de réaliser le 1 dollar/W maintenant avec les technologies disponibles.

Il est aussi surprenant de voir que le stockage n’a pas pour l’instant sa place dans la liste des domaines abordés par l’initiative SunShot. Selon le Pr Ramesh, cela vient de la faible pénétration actuelle du marché (de l’ordre de 0,1%) et le peu d’impact que cela aurait sur la fluctuation. Mais le problème se posera très vite et c’est pourquoi il supervise la mise en place de programmes sur ce sujet en collaboration avec ARPA-E (notamment dans le programme GRIDS). En 2017, quoi qu’il arrive, d’autres pays seront sans doute capables de parvenir au chiffre d’1 dollar /W. L’objectif pour SunShot est de permettre aux Etats-Unis de garder des parts de marché, c’est pourquoi il faut avant tout rendre le PV compétitif avec les autres sources d’énergie. Cette initiative ne ferme pas la porte à des collaborations internationales et des partenariats sont mis en place avec l’Inde et l’Australie. EERE possède d’ailleurs une division qui finance des projets de collaborations internationaux similaires aux fonds France-Stanford et France-Berkeley qui permettent de financer des travaux de recherche entre des laboratoires français et ces deux universités.

Du nouveau pour les baroudeurs écolos

Les globes-trotteurs ont trouvé leur allié avec le kit solaire EXTEL NOMAD 13. Pratique, compact et efficace, il permet de subvenir aux besoins en énergie où que l’on soit. L’électricité verte produite par les panneaux solaires photovoltaïques représente une solution écologique et économique. Petit format, petit prix, NOMAD 13 est grand par son autonomie et idéal pour les aventuriers avides de liberté ! Prêt à poser, ce kit est idéal pour un éclairage d’appoint. Avec sa production de 12V, il permet une utilisation quotidienne de 4 heures : la solution idéale pour les inconditionnels de voyage vert ! Multi-usage, on peut recharger un téléphone, un lecteur ou une lampe ou bien encore alimenter un ordinateur, outillage électro portatif… Il est également possible de brancher un convertisseur de tension 230V. Simple à utiliser, il est également facile à transporter grâce à ses mallettes. Peu encombrant, il se range facilement dans un coffre pour encore plus de praticité. Une solution simple et économe pour les besoins en éclairage des installations nomades. Du câble de branchement aux douilles de fixation, en passant par l’interrupteur, EXTEL fournit tout ! Des kits ultra complets et « prêts à poser » ! Une offre exclusive sur le marché du bricolage…

Modules photovoltaïques : l’encombrement diminue, le rendement augmente

À l’occasion du Salon des Énergies Renouvelables qui s’est tenu du 15 au 18 février à Lyon, SOLON a présenté son nouveau système intégré au bâti : le SOLON SOLitaire. Il s’agit de la seconde génération perfectionnée du modèle précédent déjà primé à plusieurs reprises. Ce système est la solution idéale pour une installation entièrement intégrée en toiture avec une puissance pouvant atteindre 3 kWc. En France, le tarif d’achat pour les installations d’une puissance inférieure à 3 kWc s’élève à 58 cents par kilowattheure. Les modules, dont la puissance nominale peut aller jusqu’à 250 Wc, fournissent une puissance de sortie maximale même sur une surface réduite et leur installation est simple et rapide. Ce système entièrement intégré est adapté à toute sorte de couverture de toit, y compris en ardoises, et ne nécessite aucune sous-construction supplémentaire. Il est monté directement sur les liteaux à l’aide des vis et des joints contenus dans le système. 12 de ces modules à haut rendement SOLON suffisent à réaliser une installation de 3 kWc sur une surface de 25 m², capable à la fois de tirer au mieux profit des incitations financières et de couvrir les besoins annuels en électricité d’une famille de quatre personnes. En plus de ce tarif d’achat élevé, il est possible de bénéficier d’un crédit d’impôt allant jusqu’à 4 000 euros. En outre, le SOLON SOLitaire a été le premier module photovoltaïque intégré au bâti à passer avec succès le test incendie du Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB). Il s’agit  du premier module intégré au bâti en France à remplir une des conditions préalables essentielles permettant, à partir de 2011, de souscrire une assurance du bâtiment et de l’installation, assurance obligatoire pour un financement bancaire. Le nouveau SOLON SOLitaire pèse 14 kg par m² et convient à des inclinaisons de toit entre 10 et 60 degrés. À partir de 22 degrés, des mesures d’étanchéité supplémentaires deviennent inutiles, les modules eux-mêmes servant de surface de drainage. Cela associé au cadre en polyuréthane de haute qualité, résistant aux intempéries et aux UV, garantit une étanchéité totale du système. Le système de ventilation permet une circulation optimale de l’air derrière les modules afin d’éviter toute perte de puissance liée à l’élévation de la température. Le SOLON SOLitaire est composé de 60 cellules polycristallines mais peut être également proposé avec des cellules monocristallines sur simple demande. Les deux variantes seront disponibles à partir de janvier 2011 auprès du fabricant, elles comprennent l’assurance solaire gratuite SOLON, une garantie produit de 10 ans et une garantie de puissance à cinq niveaux sur 25 ans.

Par S.B.