[⚠️ Ceci est notre poisson d’avril 2024]

Les énergies renouvelables utilisent notre environnement pour produire de l’énergie. Au sein de cet environnement, il y a le soleil, dont nous pouvons utiliser la lumière par des panneaux photovoltaïques. Nous pouvons également utiliser le vent pour produire de l’électricité grâce à des éoliennes, ou les courants marins grâce à des hydroliennes. Mais il est une autre source d’énergie renouvelable, la matière noire, qu’une startup veut dompter en construisant dans l’espace une surprenante éolienne.

Il y a quelques années, les découvertes de la mission Gaïa avaient défrayé la chronique. Dans un article scientifique déposé sur Arxiv, un groupe de chercheurs espagnols et anglais avaient en effet annoncé la détection d’un puissant vent de matière noire qui traverse notre système solaire. Baptisé « S1 », ce vent proviendrait d’une galaxie naine absorbée il y a quelques milliards d’années par notre galaxie, la Voie lactée. Et ce vent circulerait vite, très vite, si bien que les chercheurs n’ont pas hésité à qualifier ce flux de « Dark Matter Hurricane » (soit « ouragan de matière noire »).

Aujourd’hui, c’est avéré. Le professeur Underwater et son équipe viennent de confirmer la détection d’un nouveau vent de matière noire, en provenance de η Piscium (lire « etha Pichium »), l’étoile la plus brillante de la constellation des Poissons. Et ce courant est lui aussi très rapide, il se déplacerait à près de 500 km/s, c’est-à-dire environ 1 500 fois plus vite qu’un avion de ligne. Une vitesse colossale, quand on songe au fait que l’engin le plus rapide envoyé par l’Humanité est la sonde Parker, qui le 29 avril 2021 a plongé vers notre Soleil à une vitesse de près de 140 km/s.

La matière noire, inconnue, mais indispensable à notre compréhension de l’univers

Rappelons ce qu’est la matière noire. Indispensable pour expliquer la forme et la dynamique des galaxies ainsi que l’évolution de l’univers, la « matière noire », ou « matière sombre », est utilisée notamment dans le modèle dit « Lambda-CDM ». Ce modèle est aujourd’hui le modèle privilégié par de nombreux astrophysiciens pour expliquer notre cosmos. La matière noire aurait pour propriété de ne pas interagir, ou très peu, avec la matière ordinaire (dite « matière baryonique ») ainsi qu’avec la lumière. Cette propriété explique le fait qu’elle soit si difficile à observer dans les profondeurs de l’espace.

La matière noire aurait différentes formes, et l’une d’entre elles se présenterait sous la forme de particules dites WIMP, pour « Weakly Interacting Massive Particles » que l’on peut traduire par « particules massives interagissant faiblement ». Ces particules seraient de différentes natures, très exotiques, et leurs noms ne le sont pas moins : Barino, Truitino et, après le Quark Top et le Quark Bottom et autre Quark Charm et Quark Strange, une autre saveur de Quark : le Quark Saumoné. « Celui-ci, c’est mon préféré », nous confie le Professeur Underwater.

Ces particules de matière noire s’organisent sous la forme d’un halo autour des galaxies, et notamment la Voie lactée. Petites, mais nombreuses et puissantes, elles donnent à notre galaxie sa forme, et déterminent le mouvement des étoiles. Une force capable de sculpter les galaxies et de moduler le mouvement des étoiles, ce ne peut pas être négligé. Serait-il possible d’utiliser cette force pour résoudre nos problèmes environnementaux et d’approvisionnement en énergie ? C’est ce que pense le fondateur de la SCEP (Space Company for Energy Phishing), qui envisage de s’en servir pour produire de l’énergie.

Comment produire de l’énergie avec de la matière noire ?

Nous l’avons dit, la matière noire s’organise en halo autour des galaxies, comme un vaste océan dans lequel nous serions plongés. Mais elle s’organise également selon des structures plus complexes, particulièrement sous la forme de courants, comme les courants marins, ou de « vent », de matière noire plus dense, comme justement le courant S1 que nous avons évoqué en introduction. Ce vent serait-il exploitable pour produire de l’énergie ?

Principale difficulté, la matière noire interagit faiblement avec la matière plus ordinaire, notamment du fait de sa très faible densité : les chercheurs indiquent que la densité moyenne de matière noire serait 0,5 GeV/cm3 (lire giga-electron-volt par centimètre-cube), soit moins du dix-millième de milliardième de milliardième de la densité de l’air. En revanche, le vent de matière de noire se déplace beaucoup plus vite, et nous savons que la puissance d’une éolienne augmente avec la vitesse du vent élevée au cube.

Illustrons par un calcul. Les éoliennes du parc off-shore de Saint-Brieuc ont un rotor de 167 m de diamètre. Avec un vent de 10 m/s, elles peuvent délivrer une puissance de l’ordre de 8 MW. Pour une éolienne à matière noire de même puissance, avec un vent de matière noire à 500 km/s, il faudrait un rotor de 350 km de diamètre, soit un dixième du diamètre de la Lune.

Cela ne fait pas peur à la startup, qui, pour son éolienne April Wind, envisage des pales extrêmement fines en nanotubes de carbone. Ou son hydrolienne. « Nous avons beaucoup débattu pour savoir comment l’appeler. Nous nous sommes dits qu’une hydrolienne dans l’espace, ça ne ferait pas crédible. Nous avons donc opté pour le terme éolienne », nous dit Lawrence Achab, le fondateur de la startup. « Ce que nous craignons le plus, c’est un très gros corps de matière noire qui se déplacerait silencieusement au fin fond de l’espace. Les chercheurs l’ont baptisé les Dents de la mer Noire, je dois avouer que c’est un peu effrayant. » Nous le croyons sans peine.

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Bluetti ne cesse d’innover pour proposer des produits toujours plus aboutis. Cette fois, le fabricant lance une batterie de 2048 Wh de capacité, pouvant être rechargée à 80 % en seulement 45 minutes !

ⓘ Communication commerciale pour Bluetti

Après l’AC200P et l’AC200MAX que nous avons testé il y a quelques mois, Bluetti dévoile l’AC200L, une version améliorée de ces deux modèles. Au menu, on retrouve les atouts qui ont fait le succès de ses prédécesseurs, à savoir la puissance, l’autonomie et la polyvalence, avec une vitesse de recharge largement améliorée.

Lancée au tarif de 1 599 €, cette nouvelle batterie aux arguments de taille saura séduire les pros du camping, les travailleurs hors réseau et les plus prévoyants d’entre nous qui ne veulent pas subir de coupure de courant dans leur logement.

Puissance et autonomie au rendez-vous

Si la capacité de de l’AC200L ne varie quasiment pas par rapport à l’AC200P et l’AC200MAX, la puissance, elle, passe à 2 400W et même 3 600 W en mode Power Lifting ! En d’autres termes, presque aucun appareil électrique ne peut lui résister. Il est ainsi possible de recharger en simultané un ensemble d’appareils sans risque de surcharge de la batterie. Frigo, ordinateur, TV, lumière ou même bouilloire : grâce à cette batterie, vous pouvez retrouver le confort de votre maison dans votre camping-car. L’AC200L permet même d’alimenter des outils électroportatifs dans le cadre de chantiers sans alimentation électrique.

Pour faciliter son utilisation comme alimentation de secours, la batterie bénéficie du mode UPS qui permet, en moins de 20 ms, de détecter une coupure de courant et d’alimenter vos appareils. C’est six fois moins de temps qu’il ne faut pour cligner des yeux !

Pour les plus gourmands en énergie, l’AC200L peut être couplée aux batteries annexes BLUETTI de type B230 et B300, permettant d’obtenir une capacité maximale de 8 192 Wh. La capacité de base de l’AC200L s’élève à 2 048 Wh.

Une recharge toujours plus rapide

Outre une hausse de la puissance, c’est surtout la vitesse de recharge qui distingue l’AC200L de ses prédécesseurs. Du chargeur de 500 W de l’AC200MAX, on passe ici à un chargeur AC de 2 400 W, qui permet de recharger la batterie de 0 à 80 % en seulement 45 minutes. La recharge complète de la batterie ne nécessite qu’une heure et demie. Pour ce qui est de la recharge solaire, il ne faudra, dans des conditions optimales d’ensoleillement, d’orientation et de température, que 2 heures pour recharger entièrement la batterie grâce à une capacité de recharge de 1 200W. Comme les modèles précédents, il est également possible de la recharger grâce à une prise allume-cigare.

La batterie de secours ou de voyage par excellence

Outre ses performances et sa taille contenue (42 × 28 × 36,65cm), l’AC200L se démarque par une polyvalence à toute épreuve. On dénombre 4 prises 240 V, 2 ports USB-C d’une puissance de 100W et 2 ports USB-A. Pour les amoureux du camping, la batterie dispose également d’une prise 12 V de type allume-cigare, et surtout d’une prise 48 V de type camping-car. L’ensemble permet de brancher près d’une dizaine d’appareils en simultané. Et comme BLUETTI ne fait pas les choses à moitié, la batterie est équipée d’un écran LCD doublé d’une connexion Bluetooth qui la rend contrôlable depuis l’application dédiée.

Une offre de lancement immanquable

À l’occasion de son lancement, ce 13 mars 2024, la Bluetti AC200L bénéficie d’un Super Early Bird de 1 599 €, et il est même possible d’obtenir 100 € de réduction supplémentaire grâce au code promo Revolution. À ce tarif, impossible de ne pas craquer. Si l’AC200L ne correspond pas à vos besoins, vous trouverez forcément votre bonheur dans le reste de la gamme Bluetti. À l’occasion des soldes de Printemps, la marque propose des remises pouvant atteindre 30 % du 5 mars au 25 mars.

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Les électrolyseurs, qui permettent de produire de l’hydrogène vert à partir d’eau et d’électricité renouvelable, coûtent encore cher et ne sont pour l’heure ni assez efficaces ni assez durables. Et si une nouvelle technologie dite « supercritique » venait résoudre tous ces problèmes ?

Pour permettre à l’hydrogène de prendre toute sa place dans notre transition énergétique, quelques progrès doivent encore être accomplis. Les rendements de la chaîne hydrogène, notamment, ne sont pas optimaux. Lorsqu’il s’agit d’utiliser l’hydrogène pour stocker de l’électricité renouvelable avant de produire à nouveau de l’électricité, par exemple, ils dépassent péniblement les… 25 % !

Améliorer l’efficacité de l’électrolyse pour produire de l’hydrogène vert

Si l’étape de la production de cet hydrogène vert par électrolyse à partir d’une électricité renouvelable affiche un rendement compris entre 60 et 75 %, les scientifiques n’en cherchent pas moins à améliorer les performances des électrolyseurs actuellement sur le marché. Une fiche technique publiée par l’Ademe en 2020 donne un rendement de l’électrolyse de l’ordre de 55 kWh_é/kgH₂. Comprenez que pour produire un kilo d’hydrogène, il faut fournir à l’électrolyseur environ 55 kilowattheures d’électricité.

Certains comptent sur l’électrolyse à haute température pour faire grimper les rendements à 90 %. D’autres visent des innovations sur les membranes, éléments clés des électrolyseurs existants qui s’adapteraient le mieux à une alimentation par des énergies renouvelables variables. C’est le cas d’un laboratoire commun qui vient d’être créé entre la société Elogen, leader français de l’électrolyse de l’eau à membrane échangeuse de protons (PEM), l’Université Paris-Saclay et le CNRS.

Les atouts de l’eau supercritique pour la production d’hydrogène vert

D’autres, enfin, misent désormais sur celle que les chercheurs appellent l’eau supercritique. Une eau tout à fait classique, en réalité, mais portée à des températures et à des pressions qui lui donnent des propriétés différentes. À la fois celles d’une eau liquide et celles d’une eau à l’état gazeux. L’eau supercritique, par exemple, peut se mélanger avec l’huile. Et en matière de production d’hydrogène, elle permettrait d’atteindre des performances intéressantes. Les porteurs espagnols d’un projet européen baptisé X-SEED évoquent un rendement d’environ 42 kWh_é/kgH₂.

Diagramme en pression-température des phases de l’eau / Image : Olivier Descout via Wikimedia Commons

La démonstration de la pertinence de la technologie a déjà été faite en laboratoire. Avec une eau portée à 374 °C et à 221,1 bars, les chercheurs ont réussi à maximiser l’efficacité énergétique du système. Et à se passer de l’usage de membranes. De quoi réduire les coûts et prolonger la durée de vie de leur électrolyseur. Car les membranes sont réputées, non seulement être onéreuses, mais aussi constituer une fragilité de ces systèmes.

Grâce à un financement de 3 millions d’euros attribué par l’Union européenne, le projet X-SEED va passer dans une phase plus industrielle. Objectif : produire de premiers kilos d’hydrogène vert économiquement viables d’ici juin 2027.

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Les zones rurales sont caractérisées par leurs vastes espaces disponibles les différenciant des zones urbaines densément peuplées. D’après une étude, certains de ces endroits en Europe pourraient être valorisés par leur transformation en des sites de production d’énergie renouvelable, contribuant ainsi à l’atteinte des objectifs de transition énergétique. En effet, le potentiel des espaces exploitables en milieu rural s’élèverait à plus de 10 000 TWh/an.

L’UE s’est fixé un objectif ambitieux d’atteindre 42,5 % d’énergies renouvelables dans son bouquet énergétique et de réduire d’au moins 55 % ses émissions de gaz à effet de serre par rapport à 1990 d’ici 2030. Ces efforts s’inscrivent dans le cadre d’un objectif plus large, notamment la neutralité carbone d’ici 2050. Face à ces défis, l’Europe dispose d’un avantage significatif : d’importantes ressources terrestres non exploitées. Selon les experts, le potentiel inutilisé d’énergie renouvelable dans l’ensemble de l’UE est estimé à 12 500 TWh par an.

Dans un rapport de la Commission Européenne intitulé « Renewable Energy Production and Potential in EU Rural Areas », les zones rurales sont identifiées comme des acteurs majeurs de la transition énergétique et de la lutte contre le changement climatique. Ces régions sont déjà responsables de 72 % de la production d’énergies solaire, éolienne et hydroélectrique en Europe. Malgré cette contribution significative, le rapport souligne l’existence d’un vaste potentiel encore inexploré dans ces zones.

Quel est le potentiel de production d’énergie renouvelable des zones rurales ?

L’énergie solaire photovoltaïque présente le plus grand potentiel inexploité dans les zones rurales européennes. Actuellement, cette source d’énergie génère environ 136 TWh par an, mais son potentiel de production pourrait s’élever à 8 600 TWh par an, soit une augmentation de soixante fois la capacité actuelle. Cette opportunité est largement attribuée à l’abondance des terrains exploitables.

Concernant l’éolien terrestre, les zones rurales sont également perçues comme acteurs clés. Sur les 350 TWh produits actuellement à partir de cette source, 280 TWh proviennent déjà d’installations en milieu rural. Le potentiel de ces zones est pourtant évalué à 1200 TWh/an, soit quatre fois plus. Enfin, pour l’hydroélectricité, la production dans les zones rurales est actuellement de 280 TWh, alors que le potentiel estimé est de 350 TWh/an. Il est cependant à préciser qu’une part importante de ce potentiel inexploité en hydroélectricité provient de systèmes hybrides solaire flottant-hydroélectricité.

Une exploitation équilibrée des ressources locales

En parallèle avec la transition énergétique, l’Europe vise également à maintenir et à renforcer la sécurité alimentaire au sein de l’UE. C’est pour cela que cette étude privilégie une approche ascendante qui utilise les ressources locales de manière durable et équilibrée, en tenant compte de la nécessité de préserver l’équilibre entre l’exploitation des énergies renouvelables et d’autres utilisations potentielles des ressources (les terrains et les eaux). De plus, le déploiement de nouvelles centrales dans ces milieux ruraux implique un choix bien étudié des sites afin d’intégrer harmonieusement les installations dans le paysage existant.

Afin de maintenir un bon équilibre d’utilisation, la Commission européenne a émis des lignes directrices destinées aux États membres. Ces directives visent à promouvoir une sélection durable des sites pour les installations solaires et éoliennes, en tenant compte des implications environnementales et sociales. Ces lignes recommandent de privilégier l’utilisation de terrains déjà impactés par des activités humaines, comme les toits des bâtiments, les terrains autour des infrastructures de transport, les parkings, les terrains industriels, ou encore les sites de déchets. L’idée est d’utiliser des espaces où l’impact environnemental supplémentaire serait minimal.

En outre, selon la Commission, les zones protégées, les réserves naturelles, les corridors migratoires des oiseaux, et d’autres zones écologiquement sensibles doivent être évités pour préserver la biodiversité et les écosystèmes vulnérables. Les terres qui ont été dégradées ou qui ne sont plus viables pour l’agriculture représentent également des sites potentiels pour déployer de nouvelles installations.

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Les Philippines sont un vaste archipel composé de plus de 7 600 îles classées en trois principales divisions géographiques : Luzon, Visayas et Mindanao. Appartenant au groupe des Visayas, Capul est une île relativement isolée et hors réseau, et pourtant peuplée de plus de 12 000 habitants. Elle a été choisie pour accueillir la première centrale d’énergie marémotrice du pays, qui sera également la première en Asie du Sud-Est.

L’éolien offshore est actuellement perçu comme la technologie d’énergie renouvelable la plus viable commercialement aux Philippines. Toutefois, en raison de sa situation archipélagique, le pays bénéficie aussi d’un potentiel significatif pour l’exploitation de l’énergie marine. Ainsi, dans l’île isolée de Capul, plus exactement dans le long du détroit de San Bernardino, l’installation d’une centrale marémotrice est prévue.

Ce projet est le fruit de la collaboration entre l’entreprise philippine Energies PH et la société britannique spécialisée dans les énergies renouvelables Inyanga. Elles envisagent de déployer le dispositif « HydroWing », un système sous-marin équipé de plusieurs rotors fixés à une structure en métal. Une fois immergées, les turbines seront entrainées par les courants de marée, transformant l’énergie cinétique des mouvements marins en électricité. Ce projet s’inscrit dans une initiative plus large visant à promouvoir l’exploitation de l’énergie marémotrice dans d’autres régions isolées et non connectées du pays.

Décarboner l’électricité sur l’île de Capul

Le projet va permettre à l’île de Capul de réduire, voire de supprimer, sa dépendance aux combustibles fossiles. En effet, déconnectée du réseau national, l’île s’appuie actuellement sur une centrale diesel de 750 kW pour répondre à ses besoins en électricité. Celle-ci sera ainsi renforcée (et potentiellement remplacée) par le système HydroWing de 1 MW de puissance, une technologie plus respectueuse de l’environnement et plus puissante. Avec une mise en service prévue en 2025, la nouvelle centrale sera connectée aux microréseaux électriques locaux. Elle sera également associée à un système de stockage afin de garantir une alimentation électrique constante et fiable, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.

En plus de fournir de l’électricité bas-carbone à l’île, ce projet vise aussi à améliorer la qualité de vie des habitants. Le taux d’électrification y avoisinerait les 60 % selon les derniers rapports. En outre, l’approvisionnement électrique ne durerait que 16 heures par jour en raison des pannes fréquentes de la centrale diesel. L’augmentation de l’accès à l’électricité, grâce à cette initiative, promet d’améliorer significativement la qualité de vie sur l’île, d’élargir l’accès à des services essentiels et de stimuler l’économie locale, posant ainsi les fondations d’un avenir plus prospère pour ses habitants.

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Pour nous débarrasser des énergies fossiles, l’électricité sera l’une des clés. Mais l’hydrogène restera indispensable dans certains secteurs. C’est la conclusion d’une étude menée par des chercheurs allemands.

L’électricité bas carbone ne fera pas tout. L’hydrogène non plus. Pour arriver à la neutralité tant espérée sur notre vieux continent européen, il faudra mixer l’un et l’autre. Et des chercheurs du Potsdam Institute for Climate Impact Research (Allemagne) nous apportent aujourd’hui quelques précisions quant à la part qu’électricité et hydrogène décarbonés pourraient prendre dans notre mix énergétique de demain.

Ils livrent le détail de leurs réflexions et des incertitudes qu’elles portent dans la revue One Earth. Mais pour résumer, voici ce qu’il en ressort. Les chercheurs observent d’abord que pour atteindre le zéro émissions nette, l’Europe devra produire, d’ici 2050, entre 2 et 3 fois plus d’électricité — soit entre 5 200 et 7 300 TWh par an — qu’elle ne le fait aujourd’hui. Car l’électricité ne servira pas seulement aux nouveaux usages, mais aussi à la production d’hydrogène — au moins 500 TWh et jusqu’à 1 800 TWh par an — par électrolyse. L’Europe va donc devoir accroître son approvisionnement en électricité bas carbone. Et pour réussir cette transformation, les chercheurs attendent des politiques de l’Union européenne qu’elles suppriment rapidement les obstacles à l’expansion des énergies renouvelables, éolienne et solaire.

L’électricité pour une transition rapide et économique

Les auteurs de l’étude affirment ensuite que « passer aux technologies électriques autant que possible est de loin le moyen le plus rapide et le moins cher d’éliminer les émissions de carbone dans la plupart des secteurs ». Ils prévoient ainsi que la part de l’électricité dans la consommation d’énergie finale devrait passer d’environ 20 % aujourd’hui à quelque chose entre 42 et 60 % d’ici 2050. La part de l’hydrogène, quant à elle, se situerait entre 9 et 26 %. Le tout ne tenant pas compte des changements de mode de vie, des gains en efficacité ou de la délocalisation des industries qui pourraient intervenir dans l’intervalle. Et considérant que la part des combustibles résiduels doit être réduite à son minimum du fait des incertitudes qui planent sur le potentiel de la bioénergie et des technologies de capture du carbone.

Les chercheurs rappellent pourtant que ce qu’ils appellent électrification directe — parce que basée sur l’utilisation de technologies électriques, comme les pompes à chaleur ou les voitures électriques — nécessite une transformation des technologies. Malgré tout, ces technologies sont de plus en plus disponibles et capables d’utiliser l’électricité renouvelable de manière efficace. L’électrification indirecte — celle qui se fait via des carburants de synthèse ou l’hydrogène, produits à partir d’électricité — peut s’opérer sur un large éventail de technologies et d’infrastructures d’utilisation finale partiellement existantes. Toutefois, les chercheurs observent des pertes de conversion. Et les technologies d’utilisation associées s’avèrent moins efficaces. Les capacités de production d’hydrogène par électrolyse en Europe sont par ailleurs actuellement bien trop faibles. Alors que le transport de l’hydrogène qui pourrait être importé reste lui aussi un défi à relever.

Électricité et hydrogène se partagent des secteurs clés

Dans le détail, les chercheurs constatent que l’électrification directe est plus efficace pour les voitures particulières et pour le chauffage des bâtiments par pompes à chaleur. L’hydrogène et les carburants de synthèse, quant à eux, pourraient servir plus avantageusement à l’aviation, au transport maritime, à l’industrie lourde et au stockage de l’électricité. Ainsi, les deux stratégies, loin d’être concurrentes, se révèlent-elles largement complémentaires. Sauf dans quelques secteurs bien précis comme le transport par camion ou la production de chaleur industrielle. Pour ceux-là, le meilleur choix dépendra de paramètres encore difficiles à définir, comme l’ampleur que pourront prendre les importations d’hydrogène, par exemple.

Ce que les chercheurs recommandent aux dirigeants de l’Union européenne, c’est donc de donner la priorité à l’électrification et à l’hydrogène respectivement dans les secteurs qualifiés de « sans regret », c’est-à-dire les secteurs dans lesquels l’une des stratégies est privilégiée par tous les scénarios étudiés. Les politiques européennes devront aussi encourager le développement des chaînes d’approvisionnement en hydrogène. Et rester adaptatives pour les secteurs dans lesquels l’incertitude demeure.

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Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont développé une nouvelle cathode organique (partie de la batterie chargée positivement) pour les batteries lithium-ion. Cela signifie qu’elle est composée de matériaux abondants sur terre qui viennent remplacer les métaux rares, dont l’extraction et la disponibilité sont problématiques.

Des chercheurs du MIT ont trouvé une alternative plus durable intégrée aux batteries lithium-ion. En mettant au point une nouvelle cathode dont les métaux rares sont remplacés par des matériaux organiques, leur prototype atteindrait des capacités égalant les performances de batteries traditionnelles au lithium. Ces moyens de stockage sont constitués de deux électrodes : la cathode, chargée positivement, et l’anode, chargée négativement. Une électrolyte circule au milieu et permet aux ions de se déplacer pour transporter le courant lors de la charge ou de la décharge.

Or, pour que la cathode gagne en stabilité et densité d’énergie, la plupart de ces dernières sont dopées de cobalt, nickel ou manganèse. Ces trois matériaux sont rares et mal répartis sur la planète, les coûts environnementaux associés à leur extraction sont déplorables, leurs prix fluctuent grandement et ne vont qu’augmenter avec l’explosion de la demande. La façon dont ils sont extraits du sol, notamment en République démocratique du Congo d’où provient deux tiers de l’offre mondiale, pousse également à envisager de se séparer de ces performants mais embarrassants métaux.

Des matériaux organiques pour améliorer la stabilité de la cathode

Venons-en à la solution développée par les chercheurs du laboratoire américain. Le recours à des matériaux organiques est un challenge car, s’ils veulent remplacer les métaux rares, ils doivent répondre à la même stabilité, c’est-à-dire qu’ils doivent rester sur la cathode tout au long de la réaction et ne pas se dissoudre dans l’électrolyte. Ce phénomène créerait un effet délétère : un court-circuit.

Pour que ces matériaux restent solidaires de la cathode, les scientifiques ont développé un matériau constitué de plusieurs couches de TAQ (bi-tetraaminobenzoquinone), dont la structure est similaire au graphite. La molécule jouit aussi de fortes liaisons hydrogène pour améliorer son « attache » à la cathode. Ainsi, la batterie peut aisément réaliser 2000 cycles de charge/décharge avec peu de perte. Afin de fixer la cathode et la couche collectrice de courant et d’éviter la formation de fissure, une faible quantité de cellulose est ajoutée à la cathode.

Représentation de la molécule TAQ / Image : Chen et al 2024

Des résultats encourageants

Quels résultats ont-ils été obtenus ? Un ensemble de tests a été effectuée en laboratoire pour observer la structure du nouveau matériau avec de la diffraction à rayon X et de la spectroscopie dans diverses longueurs d’ondes. Des tests électrochimiques ont été menés sur la nouvelle cathode pour évaluer ses performances vis-à-vis de la cathode traditionnelle au cobalt. Le résultat est concluant : la conductivité et la capacité de stockage égalent celle des batterie actuellement commercialisées. La cathode expérimentale TAQ permet surtout d’accélérer la recharge. Lamborghini a ainsi déposé un brevet.

Les chercheurs se réjouissent de leur trouvaille. L’impact environnemental, social, économique est potentiellement très important. Ces matériaux organiques sont faciles à sourcer car les précurseurs de quinone et amine utilisés sont déjà produits dans des grands volumes. Ils estiment que les coûts des matériaux pour assembler la batterie avec cette nouvelle cathode sont inférieurs au tiers de ceux des technologies cobalt actuelles.

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Le prix de l’uranium explose et atteint son plus haut niveau depuis 17 ans. Déjà malmenés par les hausses spectaculaires des dernières années, les Français vont-ils voir les prix de l’électricité continuer leur envol ?

Le contrat de référence sur l’oxyde d’uranium, appelé U3O8 (ensuite enrichi) est monté jusqu’à 106 dollars la livre (environ 450 g). C’est plus de deux fois le prix encore observé en avril 2023 et plus de quatre fois celui de 2019. La fièvre observée depuis ces dernières années résulte d’une multitude de facteurs, entre conflits en cours et rebond de la demande.

Côté demande, la période Fukushima est révolue. La Suède a abrogé une loi empêchant la construction de nouvelles centrales sur son sol et au même moment la France relance la construction d’EPR. Nombreuses sont les prolongations de réacteurs comme au Royaume-Uni et en Belgique (+ 10 ans). En Californie, le régulateur a validé l’extension de cinq ans la durée de vie de deux réacteurs de Diablo Canyon qui devaient initialement fermer en 2024 et 2025. Globalement, plus de 100 réacteurs sont actuellement en construction dans le monde, majoritairement soutenu par la Chine (25 en projet). Lors de la COP28, une vingtaine de pays menés par la France a appelé à tripler la capacité nucléaire dans le monde d’ici à 2050.

Une offre d’uranium en berne

Côté offre, plusieurs entreprises connaissent des ralentissements aux causes multiples. Les perspectives d’extraction sont plus faibles qu’anticipé chez plusieurs industriels du secteur, comme le kazakh Kazatomprom, qui fait face à une pénurie d’acide sulfurique nécessaire à l’extraction. Près de la moitié de la production mondiale d’uranium provenait du Kazakhstan en 2022. Chez le français Orano, le ralentissement de l’approvisionnement vient du retrait du Niger, pays connaissant un coup d’État militaire. Ce pays représentait 4 % de la production mondiale d’uranium en 2022 et 20 % de l’approvisionnement français sur ces dix dernières années.

La Russie, représentant 5 % de la production mondiale, est devenue un partenaire commercial embarrassant dans le cadre de la guerre qu’elle mène contre l’Ukraine et s’est vue imposer un embargo voté par la Chambre de représentants américaine. À ces phénomènes physiques et géopolitiques s’ajoutent une dose de spéculation financière puisque le cours ne cesse de monter, accumulant d’importantes réserves et alimentant la montée des prix.

Quel impact sur la facture d’électricité ?

Le minerai n’est plus extrait sur le territoire français depuis la fermeture de la dernière mine en 2001 car « les gisements n’étaient plus exploitables économiquement », explique Orano. Depuis que la France a décidé de cesser d’en extraire sur son sol, le 3ᵉ mineur mondial s’est doté d’instruments pour limiter son exposition à la volatilité du marché. Il maintient, en permanence, plus de 20 ans de ressources et réserves, et diversifie ses approvisionnements. Pour ce faire, il signe des contrats long terme à prix fixe, avec ses partenaires historiques comme le Kazakhstan, le Canada et le Niger, ainsi qu’avec de nouveaux partenaires comme l’Ouzbékistan ou la Mongolie. L’entreprise française constitue des stocks naturels d’uranium correspondant à 2 ans de production d’électricité nucléaire.

Enfin, le prix de l’uranium n’est qu’une faible composante du coût du nucléaire, récemment réévalué à 70 euros par mégawattheure (€/MWh). D’après la Cour des Comptes, l’uranium compte pour moins de 5 % du coût de production du parc nucléaire actuel, loin des 34 % que représentent les coûts d’exploitation des réacteurs et des 41 % des coûts de construction. Un doublement du prix de l’uranium ne conduirait ainsi conduit qu’à une augmentation du coût de production de l’électricité de l’ordre de 3,5 €/MWh. La situation est très différente des centrales au gaz, par exemple, dont le coût d’achat du gaz représente la majeure partie des coûts du MWh.

Cette hausse permettra peut-être de relancer les investissements dans l’amont du cycle du combustible, pour relancer les mines et répondre à la demande grandissante de la filière nucléaire.

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L’Allemagne envisage d’importer de l’hydrogène algérien pour décarboner son industrie. Un plan d’action vient d’être signé entre les deux pays pour développer l’importation d’hydrogène depuis l’Algérie vers l’Europe.

Afin d’atteindre une production électrique 100 % neutre en carbone d’ici à 2035, l’Allemagne mise sur l’éolien et le photovoltaïque. Mais, pour compléter la variabilité de leur production, le pays mise sur les centrales « Hydrogen Ready » qui fonctionnent au gaz naturel, mais qui pourront être converties à la consommation d’hydrogène. L’Allemagne envisage la construction de ce type de centrales pour une puissance de 17 à 21 GW (gigawatts) entre 2025 et 2031.

Une délégation allemande en visite en Algérie pour signer un accord entre les deux pays

Pour s’approvisionner en hydrogène, notre voisin d’outre-Rhin se tourne vers l’Algérie. C’est dans ce contexte que le vice-chancelier allemand s’est rendu en Algérie ces derniers jours. À cette occasion, les deux pays ont signé une déclaration d’intention dans le but de coopérer pour la production d’hydrogène vert.

Un projet expérimental de production d’hydrogène vert devrait ainsi voir le jour sur le site de la compagnie algérienne d’hydrocarbures Sonatrach, à Arzew. La capacité du site sera de 50 MW (mégawatts) et pourra se développer grâce à une contribution financière de l’État allemand de l’ordre de 20 millions d’euros.

Le transport de l’hydrogène vert devrait être assuré par le gazoduc Corridor Sud H2, actuellement à l’étude et qui devrait transiter sur 3 300 km via la Tunisie, l’Italie et l’Autriche avant d’atteindre l’Allemagne en utilisant des gazoducs existants.

Un contrat de fourniture de gaz entre Algérie et Allemagne

Cette visite en Algérie a également été l’occasion pour le groupe allemand VNG de signer un contrat avec Sonatrach pour la livraison à moyen terme de gaz naturel. Il s’agit de la première entreprise allemande à acheter du gaz par canalisation depuis l’Algérie.

Ce partenariat « marque le début des livraisons de gaz naturel à l’Allemagne, pays avec lequel nous estimons qu’un grand potentiel existe pour développer davantage cette coopération commerciale et l’étendre dans le futur vers d’autres domaines de la chaine de valeur énergétique tel que l’hydrogène » a déclaré Rachid Hachichi, PDG de Sonatrach dans un communiqué de presse.

Rappelons toutefois que l’investissement allemand prévu en faveur de l’hydrogène vert, notamment avec la construction de centrales « hydrogen ready » a été bousculé ces dernières semaines pour des raisons budgétaires. Il se pourrait donc que notre voisin soit finalement obligé de lever le pied sur sa frénésie en faveur de l’hydrogène.

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Ce composant est un générateur de vapeur aux dimensions spectaculaires, d’une hauteur de 21 mètres, d’un diamètre de 4,5 mètres et d’un poids de 330 tonnes. Trois unités ont été livrées et seront installées en 2024 dans le bâtiment du réacteur de l’unité 3, en remplacement de ceux en place.

L’unité 3 de la centrale fait l’objet d’une 4ᵉ inspection décennale, nécessitant l’arrêt du réacteur et le contrôle de l’ensemble de l’installation. C’est une étape importante dans la poursuite de l’exploitation de l’unité de production pour 10 ans supplémentaires de fonctionnement.

Le remplacement des générateurs de vapeur est essentiel en termes de sécurité et de performance. Leur durée de vie étant atteinte, leur efficacité sera augmentée de l’ordre de 15 %, grâce à une surface d’échange thermique plus importante que sur les anciens modèles.

Comment ça marche ?

Un générateur de vapeur est un échangeur thermique avec un circuit dit « primaire ». Il est constitué de milliers de mètres cumulés de tubes, noyés dans une énorme cuve servant de circuit dit « secondaire ». Il est positionné entre la cuve du réacteur et la turbine servant à la production d’électricité.

1. Dans le circuit primaire, on fait circuler l’eau dans l’ensemble des tubes internes du générateur, provenant de la cuve du réacteur à haute température, conservée à l’état liquide sous haute pression.
2. Dans la cuve servant de circuit secondaire, on alimente en eau le réservoir, qui, au contact des tubes du primaire, se transforme en vapeur. Cette vapeur est ensuite acheminée à la turbine, entraînant la rotation de l’alternateur servant à produire l’électricité.

Schéma de principe d’un réacteur à eau pressurisée / Image : Steffen Kuntoff, retouchée par RE.

Les deux circuits sont fermés et indépendants :

• Le circuit primaire a une eau radioactive. Seul le contact avec la grande surface des tubes sert au transfert de la chaleur au circuit secondaire. L’eau refroidie revient à la cuve du réacteur pour être remontée en température en boucle fermée.
• Le circuit secondaire contient de l’eau liquide à l’entrée du générateur, et à l’état vapeur à la sortie pour entraîner la turbine. La vapeur résiduelle est ensuite transmise à un condenseur, qui permet de transformer la vapeur en eau, pour être réinjectée dans la cuve du générateur en boucle fermée. Le condenseur est raccordé à la tour de refroidissement et à l’apport d’eau extérieur (rivière, lac, mer). Le condenseur est également un échangeur thermique dans le sens inverse du générateur de vapeur.

C’est de l’eau ordinaire qui est utilisée comme fluide caloporteur en circuit primaire et transformée en vapeur en circuit secondaire. Les quantités d’énergie à évacuer sont importantes, ce qui explique la nécessité de construire les centrales nucléaires à proximité d’une grande quantité d’eau, ou de construire des tours de refroidissement.

Dans la cuve et en circuit primaire d’un REP (réacteur à eau sous pression), les températures de l’eau sont de l’ordre de 300°C, maintenues sous haute pression de 160 bars, permettant qu’elle reste en phase liquide, avant d’être transférée au générateur de vapeur.

Un chantier important bien maitrisé

Les réacteurs de Cruas-Meysse sont des REP (réacteur à eau sous pression) comme 80% des réacteurs dans le monde. Le parc français comprend 56 réacteurs en fonctionnement, tous des REP, où l’eau joue le rôle de fluide caloporteur, c’est-à-dire qu’elle permet de transmettre la chaleur aux générateurs de vapeur, et aux condenseurs.

Les générateurs de vapeur de l’unité 4 et 1 ont été respectivement remplacés en 2014 et 2017. Ceux de l’unité 2 seront à remplacer en 2027. Les anciens générateurs sont démontés et stockés dans un bâtiment spécialement construit sur le site en vue de leur démantèlement. L’inspection décennale va durer environ sept mois. Le remplacement des générateurs de vapeur durera 3 mois, impliquant 1000 travailleurs sur le site.

Les générateurs de vapeur sont construits par Framatome, dans leur usine de Chalon-sur-Saône. Pour chaque unité, le transport fluvial est effectué par barge spéciale sur 283 km, pour un voyage de deux jours entre Saône-et-Rhône, et 3 km par la route pour livraison à la centrale.

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Avant le début de la guerre en Ukraine, l’Autriche dépendait déjà largement du gaz russe. Un héritage du passé. Mais cette dépendance vient d’atteindre de nouveaux sommets.

Lorsque la Russie a envahi l’Ukraine, en février 2022, la plupart des pays d’Europe se sont accordés à dire qu’ils devaient d’urgence réduire leur dépendance au gaz russe. L’Autriche comptait alors sur Gazprom pour un impressionnant 80 % de son approvisionnement. L’héritage d’un accord gazier conclu… avec l’Union soviétique dans les années 1960. Après le début de la guerre, le chiffre est, un temps, tombé à moins de 20 %. À la faveur, principalement toutefois, des restrictions de livraison décidées par Gazprom. Mais la ministre autrichienne de l’Énergie, Leonore Gewessler, constate aujourd’hui que la tendance s’est lourdement inversée. Au mois de décembre dernier, l’Autriche a importé de Russie une part record de 98 % de son gaz fossile !

Le chiffre s’explique en partie par le prix de ce gaz. Car pour l’Autriche aussi, d’autres solutions existent. Mais elles demeurent plus coûteuses.

Un contrat avec Gazprom jusqu’en 2040

Et puis le chiffre est quelque peu à relativiser. D’abord, parce que la consommation autrichienne de gaz fossile a diminué. Selon les données du ministère de l’Énergie, elle est passée de 100 TWh à 75 TWh en 2023. Or un contrat court jusqu’en 2040 entre la compagnie autrichienne OMV et Gazprom : le pays s’est engagé sur un volume d’achat de 60 TWh par an. Le tout, pour l’année écoulée, pour une facture qui devrait s’élever à environ 3 milliards d’euros. « Une facture qui finance indirectement une guerre abominable en Ukraine », s’est désolée Leonore Gewessler dans la presse.

Par ailleurs, il est intéressant de noter que, selon les chiffres de l’Agence internationale de l’énergie, le gaz comptait, en 2022, pour environ 16 % de la production d’électricité en Autriche. Pour comparaison, le gaz fossile occupe une part sensiblement identique dans le mix électrique allemand, mais moins de 10 % en France. Et l’Autriche s’est fixé pour objectif d’atteindre le 100 % renouvelable d’ici à 2030. Déjà, près de 80 % de son électricité est aujourd’hui verte. Grâce à un secteur de l’hydraulique très développé.

Sortir de la dépendance au gaz russe

La part du gaz fossile dans le mix énergétique de l’Autriche, quant à elle, frôle les 22 %. Quelque 4 millions de résidences principales comptent ainsi sur lui pour être chauffées. Dans le mix énergétique de l’Allemagne, la part du gaz fossile est de plus de 24 % et dans celui de la France, de moins de 16 %.

Rappelons que l’Union européenne a prévu de se passer totalement du gaz russe d’ici à 2028. Mais pour l’heure, l’Autriche ne s’est pas fixé d’objectif clair à ce sujet. Aujourd’hui, la ministre de l’Énergie espère pouvoir contraindre les entreprises énergétiques nationales à éliminer progressivement le gaz russe. Elle souhaite également mettre fin de manière anticipée au contrat qui lie OMV — qui a annoncé de son côté être pour la poursuite des importations de gaz russe — à Gazprom. Cela pourrait coûter très cher au pays et lui poser quelques défis juridiques et politiques.

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Dogger Bank doit devenir la plus grande ferme éolienne en mer du monde, mais son installation a pris du retard. La cause principale ? Le manque de navires pour transporter les éoliennes sur le site.

Dogger Bank, c’est un immense banc de sable situé en mer du Nord. Une zone peu profonde, presque à mi-chemin entre le Danemark et le Royaume-Uni. C’est aussi le lieu qui a été retenu pour construire un gigantesque parc éolien en mer. Pas moins de 280 éoliennes géantes pour une capacité installée de 3,6 gigawatts (GW). Le projet se découpe en trois phases. Et depuis son lancement, la première phase de 1,2 GW, Dogger Bank A, imaginée pour s’étendre sur une superficie de plus de 500 km², connaît quelques déboires.

Des difficultés d’adaptation des équipements à un projet situé à plus de 120 km des côtes avaient déjà fait chuter les objectifs. Les premières éoliennes de type GE Haliade-X, des éoliennes de 13 MW parmi les plus grandes et les plus puissantes au monde, ont pourtant bien commencé à être installées au large. Et même à produire de l’électricité en octobre dernier. Avec, malgré tout, plusieurs mois de retard déjà sur le planning.

Un retard qui ne compromet pas le projet de parc éolien en mer de Dogger Bank

Et SSE Renewables, le spécialiste britannique de l’énergie renouvelable, vient de confirmer que le projet allait prendre encore un peu plus de retard. En cause, cette fois : des conditions météorologiques défavorables, mais aussi des retards dans la chaîne d’approvisionnement et le manque de disponibilité des navires-transporteurs.

SSE Renewables avait prévu d’installer pas moins de 95 éoliennes sur le site d’ici à la moitié de l’année 2024. Or, depuis le début du chantier, seulement 7 ont pu être achevées. Le début de l’exploitation commerciale des phases B — dont la construction a pourtant également déjà pris du retard — et C du parc éolien offshore de Dogger Bank restent pour l’heure annoncées pour 2025 et 2026. Mais plus de précisions sont attendues au mois de mai prochain. Le tout dans une ambiance quelque peu tendue pour le secteur de l’éolien en mer du côté du Royaume-Uni depuis plusieurs mois. Avec des licenciements et des objectifs de production annoncés à la baisse pour le parc éolien en mer Hornsea 3, au large de la côte du Norfolk, par exemple.

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📣 La phrase : « Le constat est clair : pour maintenir une trajectoire sous 1,5 °C, il faut réduire de 80 % les émissions de gaz à effet de serre d’ici à 2035. Or, le nucléaire, coûteux et lent à déployer, n’est pas en mesure de répondre à l’urgence de la situation »

🗞️ La source : un post de Greenpeace France sur X (ex-Twitter) du 2 décembre 2023.

ℹ️ Le contexte : le débat sur la décarbonation de nos économies est vif, car il implique des décisions de long terme, et des investissements très importants. Chaque partie prenante défend sa solution, et pointe les défauts des autres solutions.

⚖️ Le verdict : C’est en partie vrai, mais l’affirmation est à nuancer sur certains aspects.

Les objectifs climatiques en ligne de mire

Commençons par le début du message : « maintenir une trajectoire de 1,5 °C », c’est-à-dire contenir le réchauffement climatique à une température de +1,5 °C maximum. C’est bien l’objectif fixé par l’Accord de Paris du 4 novembre 2016.

Ensuite, « il faut réduire de 80 % les émissions de gaz à effet de serre d’ici à 2035 ». Au niveau de l’Union européenne, le plan « Fit for 55 » prévoit de réduire d’au moins 55 % les émissions de gaz à effet de serre (GES) d’ici 2030. L’objectif étant d’atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. Dans une récente recommandation du 6 février 2024, la Commission européenne envisage l’étape intermédiaire de 2040. À cette date, il faudra avoir réduit les émissions de 90 %.

Reste à évoquer la suite du message qui porte sur les moyens pour parvenir à atteindre ces objectifs climatiques et notamment la place que peut prendre le nucléaire.

Le déploiement du nucléaire est long : vrai

Pour Greenpeace, les enjeux climatiques se jouent à court terme, ce qui n’est pas compatible avec le déploiement du nucléaire, beaucoup trop long, sans parler de son coût élevé.

Évoquons d’abord le temps nécessaire au déploiement du nucléaire. La construction d’une paire de réacteurs prend beaucoup de temps, c’est vrai. Dans son plan de relance du nucléaire, l’État prévoit la construction de 6 réacteurs de type EPR2 d’ici 2050. Une durée de 25 ans est planifiée pour la mise en route de ces réacteurs, avec une marge de deux ans pour d’éventuels retards dans le chantier (Source : vie-publique).

Parce qu’il peut y avoir des retards. Quand on évoque la durée des chantiers en matière de nucléaire, on pense forcément aux déboires de l’EPR de Flamanville. Sa construction a débuté en 2007 et devrait se terminer (enfin) mi-2024 après de très nombreux reports.

Compte tenu de ces éléments, on peut dire effectivement que le temps de déploiement du nucléaire est long, même si les pouvoirs publics tentent d’améliorer la situation en allégeant les contraintes administratives, avec la loi sur l’accélération du nucléaire du 22 juin 2023.

Le déploiement des énergies renouvelables est plus rapide : vrai

Si le nucléaire est long à mettre en place, qu’en est-il des énergies renouvelables ? Pour l’éolien terrestre, il faut compter entre 7 et 10 ans depuis l’étape de prospection et d’analyse de préfaisabilité jusqu’au raccordement. Ce délai est nécessaire pour passer par de nombreuses phases : celle de concertation, celle des expertises environnementales, l’enquête publique, la demande d’autorisation environnementale, la décision du prêt et le déroulement du chantier (Source : Info-eolien). Cette durée est valable uniquement si le projet ne fait pas l’objet de recours juridique. Si tel est le cas, il faut ajouter le temps (long) de la procédure.

Pour l’éolien en mer, il faut compter entre 8 et 10 ans pour développer un projet, même si la loi d’accélération de la production d’énergies renouvelables du 10 mars 2023 vise à accélérer les procédures (Source : Engie.com). En pratique, pour le parc éolien en mer de Saint-Nazaire par exemple, le début de la concertation date de janvier 2007 et la mise en service a eu lieu en janvier 2022. Il aura donc fallu 15 ans (Source : Site officiel du parc de Saint-Nazaire).

Cela reste plus rapide que le nucléaire. Mais rappelons que la puissance installée n’est pas la même. Alors qu’une paire d’EPR2 est dotée d’une puissance de 3340 MW, le parc éolien de Saint-Nazaire est doté d’une puissance totale de 480 MW, pour un facteur de charge en faveur du nucléaire. La durée d’exploitation est également différente. Elle est prévue pour durer environ 25 ans pour le parc éolien en mer de Saint-Nazaire alors qu’une paire d’EPR2 doit pouvoir fonctionner pendant 60 ans.

Pour les centrales solaires, la durée de construction est plus courte, entre 1 an et 2 ans et demi pour une exploitation prévue entre 20 et 30 ans (Source : Eco-delta).

Ainsi, oui le nucléaire est long à déployer, et plus long que l’éolien et le photovoltaïque. Mais sa durée d’exploitation et sa puissance sont plus importantes. C’est également à prendre en compte dans l’analyse, pour être totalement objectif.

Le prix du nucléaire VS le prix des énergies renouvelables

Passons ensuite au coût d’installation du nucléaire. L’affirmation selon laquelle l’atome est cher est vraie.

Pour les nouveaux chantiers d’EPR2, le coût est estimé à 51,7 milliards d’euros pour trois paires de réacteurs. Mais il n’est pas déraisonnable d’envisager des retards qui engendreraient un surcoût de l’ordre de 4,6 milliards. Ces montants intègrent les coûts du démantèlement de la gestion des déchets (Source : Vie-publique).

Le nucléaire est donc très coûteux, mais il faut mettre en perspective ce prix avec la puissance des parcs ainsi que leur durée d’exploitation que l’on a citées précédemment.

Pour l’éolien et le solaire, les prix sont beaucoup plus faibles. Par exemple, le parc éolien de Saint-Nazaire a nécessité un investissement de 2 milliards d’euros, selon les informations du site officiel.

Pour une meilleure comparaison, Greenpeace a publié une étude sur les coûts des énergies renouvelables et du nucléaire en novembre 2021. Il était apparu que le photovoltaïque au sol et l’éolien terrestre étaient les moins coûteux avec un coût de production inférieur à 60 euros/MWh. À l’opposé, l’EPR de Flamanville apparaît comme exceptionnellement coûteux du fait du retard du chantier et de l’explosion des sommes engagées (164 euros/MWh). Le photovoltaïque résidentiel apparaissait onéreux également (161 euros/MWh).

Enfin, le parc nucléaire existant, avec 72 euros/MWh, se situe à un niveau comparable avec celui des centrales solaires sur grandes toitures ou en ombrières (68 euros/MWh). Toutefois, si les coûts du nucléaire sont amenés à augmenter, c’est l’inverse pour le photovoltaïque dont le prix ne fait que baisser.

Le nucléaire, indispensable à la transition énergétique française

Le nucléaire est donc bien lent à déployer et coûteux, mais il faut tout de même apporter une nuance à ce propos.

En effet, il n’est pas question en France d’entamer un investissement dans le nucléaire qui serait effectivement trop long pour en tirer les bénéfices à court terme. Le pays est déjà doté de 56 réacteurs nucléaires qui permettent déjà d’assurer la majorité de la production électrique nationale de façon décarbonée.

Aujourd’hui, le pays ne peut donc pas se permettre de se passer du nucléaire pour effectuer sa transition énergétique. Les réacteurs nucléaires sont déjà là, il est d’ailleurs question de prolonger leur durée de vie et d’en ajouter de nouveaux pour accompagner la décarbonation de nos usages.

Pour autant, cela ne veut pas dire qu’il faut tout miser sur le nucléaire. Ce n’est d’ailleurs pas la politique actuelle en France. Dans son discours de Belfort de février 2022, Emmanuel Macron a indiqué vouloir unir tous les moyens de produire une électricité décarbonée, à la fois, en redynamisant la filière du nucléaire et en développant massivement les énergies renouvelables.

Ainsi, pour atteindre nos objectifs climatiques dès 2035, comme indiqué dans la publication de Greenpeace, on ne pourra pas compter sur les nouveaux réacteurs qui seront inachevés à cette date. Mais on pourra compter sur l’ensemble du parc nucléaire existant ainsi que sur les différentes structures de production d’énergies renouvelables qui existent déjà et sur celles qui seront mises en place d’ici là.

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Avec la transition énergétique, les besoins en flexibilité du réseau électrique augmentent. Le stockage par batterie peut répondre à certains d’entre eux. En 2023, il s’est assez largement développé en France.

D’un côté, des énergies renouvelables de plus en plus présentes. De l’autre, des productions fossiles pilotables qui diminuent. Et à la croisée des chemins, des besoins en flexibilité qui augmentent. En 2022, le stockage d’électricité par batterie a ainsi connu un essor marqué en Europe. Selon les données publiées par RTE, le gestionnaire du réseau de transport français, la puissance installée des batteries en France était de l’ordre de 490 MW cette année-là alors qu’elle n’était que de 316 MW en 2021. Qu’en est-il pour 2023 ? de nouvelles capacités ont été installées pour atteindre une puissance de 807 MW.

Le gigawatt n’est donc pas encore atteint. À noter que RTE ne communique malheureusement pas sur la capacité totale des batteries en terme d’énergie stockée.

Les capacités de stockage par batterie ont d’abord été installées sur les territoires insulaires, non interconnectés par nature, et riches en énergies renouvelables, notamment en solaire. Par exemple en Guadeloupe et en Martinique. Le plus grand système de stockage par batterie du pays (200 MWh) est d’ailleurs en cours de construction en Nouvelle-Calédonie.

De nombreux projets de stockage par batterie en France

Aujourd’hui, de nombreux projets visent aussi la France métropolitaine. Il y a quelques mois, par exemple, Q Energy s’est lancé dans la construction de l’un des plus grands projets de stockage d’énergie par batterie en France sur le site de la centrale électrique Emile Huchet (Saint-Avold). Une batterie de 35 MW/44 MWh qui s’inscrit dans le projet de décarbonation du site. Et Q Energy projette de déployer, au total, 400 MW de stockage par batterie en France.

« Il est peu probable que tous les projets de connexion de batteries au réseau électrique français aillent jusqu’au bout », estime Thomas Veyrenc, directeur général en charge de l’économie et de la prospective chez RTE. « Parce que les acteurs cherchent encore le bon modèle d’affaires. Il y aura une poursuite du développement des batteries sur notre réseau, mais aujourd’hui, il serait présomptueux de dire dans quelles proportions. »

Le stockage par batterie, une solution parmi d’autres

Rappelons que les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) demeurent, de très loin, le principal moyen de stockage exploité en France avec une puissance installée de 5,1 GW. Toutefois, l’usage de ces moyens de stockage n’est pas nécessairement le même. Les STEP, surtout les STEP dites hebdomadaires, peuvent stocker des volumes plus importants et ainsi, aider à lisser la production éolienne de toute une semaine. La contribution des batteries, quant à elle, demeure intrajournalière — certaines STEP rendent également ce service. Celles-ci, en effet, stockent les surplus de production photovoltaïque, par exemple, de l’après-midi pour les restituer quelques heures plus tard. Un service proche de celui assuré par la flexibilité de la demande qui devrait être utile dans les scénarios de fort développement du solaire en Europe. Avec leur temps de réponse rapide, les batteries peuvent aussi répondre à des besoins de flexibilité de l’ordre de quelques secondes. Elles sont ainsi de plus en plus envisagées comme des solutions idéales à la régulation de fréquence essentielle à l’équilibre de notre système électrique.

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À la différence de l’électricité, la chaleur est une forme d’énergie facile à stocker. Elle peut être conservée dans une variété de matériaux tels que l’eau, la céramique, le sable ou la brique réfractaire, pour n’en citer que quelques-uns. Dans ces cas, la chaleur est stockée sous sa forme sensible, qui est directement liée à la température du matériau. Toutefois, il existe également des méthodes de stockage de chaleur latente, où le matériau subit un changement d’état. C’est cette méthode de stockage que l’entreprise Grims Énergies a choisi d’exploiter.

Dans un réseau de chaleur, la demande en énergie varie en fonction de nombreux facteurs, tels que la météo, l’heure de la journée, le jour de la semaine, et les saisons. Cette variation peut être importante et imprévisible, ce qui complique la gestion efficace du réseau. Pour maintenir un équilibre entre l’offre et la demande, le gestionnaire doit réguler en permanence la production et la distribution de chaleur. Cela peut impliquer l’ajustement de la production des centrales de chauffage, mais également l’utilisation d’un système de stockage d’énergie thermique.

Afin de répondre à ce besoin, cette entreprise française, Grims Énergies, en collaboration avec le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), propose une nouvelle technologie modulaire pour stocker la chaleur en exploitant un matériau à changement de phase. Baptisée Grimsbox, leur solution se veut être une alternative plus efficace et plus compacte que les traditionnels ballons tampon.

Stockage thermique dans un matériau à changement de phase

Les matériaux à changement de phase (MCP) possèdent la capacité de changer d’état physique à une température déterminée, un processus au cours duquel ils absorbent, stockent, ou libèrent une importante quantité d’énergie thermique. Plus spécifiquement, ces matériaux captent la chaleur latente lors de leur passage de l’état solide à liquide et la relâchent lorsqu’ils redeviennent solides.

Pour sa part, Grims Énergies affirme utiliser un MCP « biosourcé » qui aurait une densité de stockage cinq fois supérieure à celle de l’eau. La batterie Grimsbox est équipée d’un échangeur thermique tubulaire traversé par un fluide caloporteur pour apporter ou retirer la chaleur. Le système intègre également de la mousse métallique, un matériau poreux composé de métal et d’espaces d’air, qui optimise l’échange de chaleur avec le MCP.

Principe de fonctionnement de la Grimbox / Image : Grims Energies

Conçue principalement pour les réseaux de chaleur urbains, la Grimsbox trouve également des utilisations dans les habitations individuelles, et surtout dans les usines où elle permet de récupérer et de valoriser la chaleur fatale.

Une première installation dans le quartier Eurêka

La technologie Grimsbox a été déployée pour la première fois en 2022 dans le quartier Eurêka de Castelnau-le-Lez, à Montpellier. Eurêka est un projet pilote s’étendant sur 39 hectares, conçu autour de trois axes principaux : la connectivité, l’écologie et la mixité intergénérationnelle. Dans ce cadre, les modules de batteries thermiques Grimsbox ont été installés dans les sous-stations — points intermédiaires entre la centrale de chauffage et les utilisateurs finaux — du quartier. Les batteries thermiques ont des capacités variant entre 30 et 100 kWh. Ces installations permettent de gérer efficacement les pics de demande en chauffage du quartier.

Grimbox dans le quartier Eurêka de Montpellier / Image : Grims Énergies

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Le CNRS le présente comme le flux d’hydrogène naturel le plus important au monde. Il a été découvert en Albanie. Mais il ne devrait pas suffire à pousser l’hydrogène en bonne place dans notre mix énergétique.

De plus en plus de pays rêvent d’un hydrogène produit en quantité pour accélérer leur transition énergétique. L’ennui, c’est que pour l’heure, l’hydrogène est surtout extrait de ressources fossiles dans un processus qui émet des gaz à effet de serre. L’ambition pour le futur, c’est de réussir à en fabriquer massivement grâce à une électricité bas carbone. Renouvelable ou nucléaire. Mais l’opération demeure coûteuse. Alors certains placent leurs espoirs dans celui que les experts ont pris pour habitude d’appeler l’hydrogène blanc.

La course à l’hydrogène naturel est lancée

L’hydrogène blanc, c’est un hydrogène produit naturellement par notre Terre. Au cours de réactions d’altération des métaux au fond des océans, par exemple. Avec des taux de production possiblement lents, il pourrait ne pas être tout à fait renouvelable. Et puis, l’hydrogène blanc profite à toute une biosphère fragile que nous serions avisés de prendre en compte. Enfin, comme son cousin l’hydrogène vert, il pourrait s’avérer difficile et coûteux à exploiter. Surtout à grande échelle.

Des start-ups se sont pourtant déjà lancées dans le business. Même en France, des demandes de permis d’exploration de l’hydrogène naturel ont été déposées. Les chercheurs, quant à eux, se sont mis en quête de plus de sources. Une équipe de géologues raconte ainsi, dans la revue Science, comment elle a mis la main sur celle qu’elle qualifie de plus grande émanation d’hydrogène au monde dans une mine de chrome, en Albanie.

De l’hydrogène blanc en quantité au fond d’une mine

D’autres travaux avaient déjà montré l’existence d’un important réservoir d’hydrogène dans la région. Il est apparu il y a des millions d’années, à la faveur de mouvements de la croûte terrestre. Lorsque des morceaux de plaque océanique ont été poussés sur la plaque continentale.

Aujourd’hui, les chercheurs rapportent que de grandes quantités de cet hydrogène blanc presque pur s’infiltrent par des évents et bouillonnent dans les bassins de drainage de la mine. Et par « grandes quantités », les chercheurs entendent quelque 200 tonnes par an depuis au moins six ans. C’est de l’ordre de 1 000 fois plus que ce qui a pu être mesuré sur d’autres sites semblables dans le monde !

Les experts soulignent que les régions dans lesquelles les mêmes mouvements de croûte terrestre se sont produits par le passé sont nombreuses. Il pourrait ainsi être intéressant d’aller y voir de plus près. Toutefois, il reste encore à développer une technologie qui permettrait de capturer ce type d’hydrogène naturel de manière propre et économique. Le ministère américain de l’Énergie y a alloué 20 millions de dollars. Précisant qu’il faudrait se concentrer sur des gisements d’au moins 10 millions de tonnes d’hydrogène blanc. Or celui découvert en Albanie pourrait ne pas dépasser les 50 000 tonnes… Tout de même de quoi, potentiellement, alimenter localement une centrale de production d’électricité au gaz.

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La production des fromages de qualité est une activité ô combien importante dans notre pays. Elle peut de plus être reliée à nos sujets favoris : il est possible, en effet, de produire en même temps de la chaleur, de l’électricité, et du fromage ! Comment ? C’est ce que nous vous proposons de découvrir dans cet article…

Le Beaufort est un fromage emblématique de la Savoie. D’Appellation d’origine protégée (AOP), il est produit à partir du lait de vaches Tarine et Abondance. Ces races montagnardes s’alimentent dans les alpages des vallées du Beaufortain, d’une partie du Val d’Arly, de la Tarentaise et de la Maurienne.

Ces vaches peuvent-elles contribuer à produire de l’énergie ? / Image : UPB

La production du fromage génère des co-produits organiques. En effet, pour chaque kilogramme de Beaufort, il est nécessaire d’utiliser 10 kg de lait. Les 9 kg restants forment un autre produit : le lactosérum, plus communément appelé le « petit lait ». Le lactosérum est un mélange aqueux, contenant encore de la matière grasse, des protéines et du lactose.

Le lactosérum est traditionnellement valorisé par la fabrication de produits secondaires. En particulier, les matières grasses sont utilisées pour produire du beurre, tandis que les protéines sont utilisées pour produire de la ricotte, l’équivalent français de la ricotta italienne, et de la poudre de protéine. Cette dernière est utilisée comme complément alimentaire pour les enfants, les séniors ou les sportifs de haut niveau.

Le sucre est valorisé pour produire de l’électricité et de la chaleur

Une fois le petit lait déprotéiné et dégraissé, il reste de l’eau et du lactose, c’est-à-dire du sucre. Et c’est ce sucre qui peut être transformé en biogaz dans une unité de méthanisation, par l’action de bactéries. Le biogaz peut ensuite être utilisé par alimenter un cogénérateur, qui produit non seulement de l’électricité mais aussi de la chaleur. L’électricité est vendue à EDF, tandis que la chaleur peut être utilisée directement dans le procédé, par exemple pour la pasteurisation ou la production d’eau chaud pour le nettoyage.

Comment valoriser le lactosérum / Image : Savoie Lactée, UPB, Valbio

L’Union des producteurs de Beaufort (UPB) a construit Savoie Lactée en 2015 pour mettre en œuvre l’ensemble de ce procédé de valorisation du lactosérum. Pour l’UPB, ce sont en moyenne 200 000 L qui sont traités chaque jour dans l’installation, issus de la production de 650 éleveurs et 9 coopératives fromagères.

Ce lactosérum permet de générer plus de 1,5 millions de m³ de biogaz par an. Ainsi, ce sont de 3,0 à 3,5 GWh/an d’électricité qui sont produits et revendus à EDF, soit l’équivalent de la consommation en électricité de 600 foyers. La production d’électricité est supérieure aux besoins de l’installation. Quant à la chaleur, le cogénérateur permet de couvrir environ 70% des besoins à partir du biogaz. Le complément est assuré par du gaz naturel, notamment lorsque la production est plus la faible au cours de son cycle saisonnier, notamment en automne.

D’importantes économies à la clé

Le procédé est basé sur deux solutions brevetées de la société VALBIO : le traitement par méthanisation METHACORE, et le traitement GSBR, destiné aux résidus ultimes issus de la méthanisation. L’ensemble de la chaîne conduit à une eau suffisamment pure pour être rejetée sans risque dans l’Isère, c’est-à-dire dans le milieu naturel. Les contrôles environnementaux sont réguliers et rigoureux.

Les résidus de lactosérum était auparavant expédiés par camion pour traitement ; aujourd’hui, le traitement peut se faire localement, permettant de réduire de plus de 90% les besoins de transport. Le cumul passé de 800 000 km à 70 000 km. Pierre-Alexandre Vernerey, responsable du site nous indique : « Aujourd’hui, nous ne pourrions nous passer de l’unité de méthanisation. Elle est en outre autonome du point de vue financier. Nous avons prévu son extension de façon à pouvoir traiter plus de lactosérum».

L’installation Savoie Lactée a ainsi permis d’implanter localement une solution visant non seulement à limiter la pollution, mais à convertir des déchets en ressources et en énergie, et ce dans une perspective locale.

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