Inf ’ Février 2014 - N ° 88
EDITO Le déploiement des énergies renouvelables et d’un réseau électrique efficace et intelligent passe par le développement de moyens de stockage de l’énergie. Ce mois-ci, l’Inf’Ose vous propose un article sur les batteries aux algues vertes, ainsi qu’une brève relative à l’hydrogène, deux vecteurs innovants de stockage de l’énergie qui pourraient permettre de lisser la production d’électricité. Nous nous attarderons aussi sur le rôle de la France dans les échanges électriques sur la plateforme européenne ainsi que sur les difficultés de l’exploration pétrolière en 2013. Enfin, la mascotte du mastère spécialisé, Bob, va illustrer le fait que derrière un chiffre se cachent beaucoup de conjonctures et qu’il faut donc manipuler les données numériques avec précaution.
SE BRÈVE 2013, une année difficile pour l’exploration pétrolière P. 3
BRÈVE L’hydrogène, vecteur énergétique du futur ? P. 4
ARTICLE Les batteries aux algues vertes : l’avenir des véhicules électriques et du stockage de l’énergie P. 5
Bonne lecture ! ARTICLE La France au cœur des flux électriques en Europe P. 6
LES AVENTURES DE BOB P. 7
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2 NEWS ! Chiffre du mois : 500 000 500 000 tonnes d’émissions de gaz à effet de serre ont été évités en Russie depuis mars 2013. En 2007, le comité d’organisation des Jeux Olympiques s’était engagé à atténuer l’empreinte carbone directe de l’olympiade relative aux émissions associées au transport et à l’hébergement des athlètes, du personnel et des bénévoles. L’impact écologique de cet évènement a été évalué à 360 000 Tonnes équivalent CO2, soit l’équivalent de 300 millions d’aller-retour Paris-New York en avion. Celui-ci a pu être en partie compensé par la mise en place de technologies à haute efficacité énergétique dans divers domaines d’activités tels que les infrastructures, réduisant ainsi les émissions.
ArcelorMittal et le chauffage solaire de bâtiments Le géant de l’acier ArcelorMittal a annoncé, le jeudi 6 février 2014, son arrivée sur le marché français du chauffage solaire des bâtiments, en s’alliant au numéro un mondial du secteur, la société canadienne Conserval Engineering. Grâce à des capteurs en acier installés sur les bâtiments pour amener de l’air chauffé à l’intérieur, la technologie «SolarWall» de Conserval Engineering est un système de chauffage solaire pouvant permettre de faire baisser jusqu’à 50 % la consommation de chauffage habituelle. Ces capteurs sont développés par ArcelorMittal Construction, et cette technologie permettra ainsi de réduire à la fois les coûts de fonctionnement et les émissions de CO2.
L’itinérance de la recharge électrique accélérée grâce à une alliance franco-allemande A l’occasion des 3èmes Assises Nationales de l’Infrastructure de Recharge des Véhicules Electriques qui ont eu lieu à Nice, les 5 et 6 Février 2014, les deux sociétés Gireve SAS et Hubject GmbH ont annoncé leur coopération afin d’accélérer l’interconnexion des réseaux de recharge électrique en Europe. Ce partenariat a pour objectif de promouvoir l’itinérance de la recharge à l’échelle européenne. Les usagers auront la possibilité d’accéder à une infrastructure de recharge qui ne se limite plus à celle de leur fournisseur de mobilité habituel.
Une nouvelle autoroute allemande de l’électricité
Stockage d’énergie : accord stratégique signé entre AREVA et Schneider Electric Areva et Schneider Electric viennent de signer un partenariat visant à développer une technologie de stockage et de gestion de l’énergie basée sur la pile à combustible et la production d’hydrogène. Les deux entreprises ont choisi d’associer leurs compétences afin de participer à l’amélioration de la fiabilité des réseaux d’électricité des zones isolées où l’approvisionnement est limité. Le groupe nucléaire français procurera sa solution de stockage d’énergie Greenergy Box. Cette technologie, opérationnelle depuis 2011, est actuellement reliée à une centrale solaire photovoltaïque de 560 kW sur la plateforme de démonstration MYRTE, en Corse. Elle sera bientôt reliée aux panneaux photovoltaïques de la ville de La Croix Valmer, dans le Var. Ce partenariat vise à optimiser l’intégration et la gestion de l’intermittence des énergies renouvelables.
Deux des principaux opérateurs de réseau allemands, TenneT et TransnetBW ont présenté, mercredi 5 Février 2014, un nouveau projet qui consiste à construire une « autoroute de l’électricité » en Allemagne, d’une longueur de 800 kilomètres. Ce projet, baptisé «Suedlink», vise à relier l’Etat régional du SchleswigHolstein, du nord de l’Allemagne, à la Bavière et à l’Etat du BadeWurtemberg (sud) à l’horizon 2022 et à acheminer l’électricité produite par les nombreux parcs éoliens.
GDF Suez va installer le plus gros terminal flottant de GNL Le premier ministre britannique David Cameron a annoncé le 13 Janvier 2014, des mesures fiscales incitatives pour l’exploration et l’exploitation des hydrocarbures non conventionnels, au profit des collectivités locales concernées. Le même jour, Total a confirmé l’accord sur une licence d’exploitation de ces hydrocarbures dans le Lincolnshire. Le groupe a l’ambition de devenir en 2015 le premier producteur d’hydrocarbures du Royaume-Uni.
Caroline HENNES Henry-Pierre DEMAY Sources : www.actu-environnement.com/ www.areva.com www.planete-energies.com
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3 BRÈVES Les brèves 2013, une année difficile pour l’exploration pétrolière
A l’image des échecs de la compagnie pétrolière Tullow Oil en 2013, pourtant réputée pour ses découvertes de qualités dans le passé (notamment sur la côte ouest de l’Afrique), l’exploration pétrolière fut plutôt morose l’année dernière pour les différents majeurs de cette filière. Selon une étude de la banque d’affaires spécialisée dans l’énergie, Tudor, Pickering, Holt & Co., l’analyste Anish Kapadia dresse un bilan assez terne de l’exploration pétrolière et gazière en 2013, principalement ponctuée par de nombreuses déconvenues pour certains groupes pétroliers. La découverte de « seulement » 20 milliards de barils d’hydrocarbures conventionnels alors que la consommation s’élève à plus de 50 milliards sur la même période met en évidence l’équation complexe qu’il reste à résoudre pour conserver le pétrole comme la première source d’énergie primaire de la planète. Dès 2011, Peter Voser, PDG de Shell, affirmait que « le monde devrait ajouter l’équivalent de quatre Arabie Saoudite ou de dix mers
conséquences assez lourdes pour les différents acteurs pétroliers qui doivent mettre en œuvre des technologies de pointe de plus en plus onéreuses, comme en témoigne le graphique ci-contre qui présente l’évolution des dépenses d’exploration. Même si le tableau dressé est plutôt noir pour 2013, et que l’évaluation des réserves reste un exercice délicat, il ne faut pas dramatiser la situation, car les réserves de pétrole non conventionnel ne sont pas prises du Nord dans les dix prochaines en compte dans le portrait présenté années rien que pour maintenir ci-dessus. l’offre à son niveau actuel »… D’autres enseignements Nicolas GARCIA intéressants peuvent être tirés de cette étude : d’une part, les compagnies pétrolières Sources : découvrent moins de pétrole Le Monde, « Les Pétroliers trouvent de que de gaz (moins lucratif moins en moins de gisements », 13/01/14 à exploiter), d’autre part, la Forbes, « The 10 biggest Oil and Gas majorité des nouveaux puits discovers of 2013 », 08/01/14 Panorama 2013, Le d’hydrocarbures sont sous-marins IFPEN, renouvellement des réserves de pétrole à grande profondeur (au moins et de gaz 1 500 m). Ces tendances ont des
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4 BRÈVES L’hydrogène, vecteur énergétique du futur ? Un rapport parlementaire publié par le sénateur du Tarn, Jean Marc Pastor et par le député de Moselle, Laurent Kalinowski, en janvier 2014, a pour but de développer la filière de l’hydrogène « vert ». A ce jour, il existe deux filières principales de l’hydrogène : la filière chimique et la filière énergétique. La première représente plus de 99 % des usages de l’H2 et elle est industriellement mûre. Cependant cet hydrogène est produit à 96 % par des énergies fossiles. La filière énergie quant à elle, est encore au stade de R&D. Le rapport s’intéresse au déploiement de cette seconde filière, peu mature. L’hydrogène est un vecteur énergétique qui présente de nombreux atouts. Tout d’abord c’est un moyen de stockage de l’énergie qui a l’intérêt de
pouvoir être directement utilisé comme combustible. L’autre aspect intéressant du H2 vient du fait qu’il n’émet pas de CO2 lors de sa combustion. Le rapport parlementaire propose de défiscaliser intégralement la production d’hydrogène « vert » (c’est-à-dire ne provenant pas d’hydrocarbures). Un des points de ce programme serait de détaxer l’électricité qui a été utilisée pour le produire. Ainsi l’hydrogène permettrait de résoudre le problème de l’intermittence des énergies renouvelables. Un système de stockage lié à une installation d’EnR permettrait de lisser la production d’électricité. L’hydrogène produit pourrait être directement envoyé sur le réseau gazier ou être utilisé dans une pile à combustible pour générer de l’électricité. Cependant, cette filière n’est pas
économiquement compétitive et de ce fait l’Etat a un rôle important à jouer. Le développement de l’hydrogène « vert » ne peut se faire, en effet, qu’en instaurant un système de subventions. Néanmoins, il est nécessaire de réfléchir à la meilleure allocation de l’aide dans le temps pour ne pas rencontrer les mêmes difficultés que pour le photovoltaïque.
Julien MAGIN Sources : http://www.sciencesetavenir.fr/natureenvironnement/20140122.OBS3263/ doper-l-hydrogene-en-france.html h t t p : / / w w w. l e p o i n t . f r / a u t o addict/actualites/l-hydrogeneenergie-d-avenir-pour-lafrance-21-01-2014-1782720_683.php h t t p : / / w w w. e n e r z i n e . c o m / 8 5 7 / transition-energetique---la-solution-delhydrogene/participatif.html
Source : http://www.flickr.com/photos/warriorwoman531/8155235271/sizes/m/in/photostream
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5 ARTICLES Les articles Les batteries aux algues vertes : l’avenir des véhicules électriques et du stockage de l’énergie
Face au développement accru des énergies renouvelables et à la nécessité de maintenir l’équilibre entre l’offre et la demande, le stockage d’énergie devient un enjeu majeur pour la transition énergétique. Aujourd’hui, les batteries les plus performantes utilisent la technologie lithium-ion. Cette technologie est développée depuis longtemps et continue à faire l’objet de recherches. Des expérimentations sont en cours pour porter la densité énergétique de ces batteries, actuellement entre 120 et 200 Wh/kg, à 350 voire même jusqu’à 500 Wh/kg. Selon les américains d’A123 et de SolidEnergy, il serait même possible de développer des batteries avec un potentiel de 800 Wh/kg. Les batteries lithium-ion ont cependant des défauts parmi lesquels, le coût élevé de fabrication, la toxicité de certains composants, leur poids important et la perte de capacité progressive due aux cycles de charge/décharge. Une équipe de chercheurs de l’Université d’Uppsala (Suède) a réussi à exploiter une variété d’algues vertes appelée Aegagropila linnaei* qui produirait une substance non toxique, facile à isoler et peu coûteuse. Elle serait capable d’alimenter des batteries en ayant un impact limité sur l’environnement et serait compatible avec des technologies de batterie souples et/ou minces. Cette algue verte a la capacité de produire un type de cellulose unique, mais qui nécessite de grandes surfaces de culture (1 gramme de matière produite par 80 m²). En recouvrant cette substance d’un polymère conducteur comme du Polypyrrole, l’équipe de chercheurs a pu réaliser une
batterie extrêmement légère. L’un des principaux chercheurs, Gustav Nyström, indique également que ce modèle présente une capacité de stockage et une vitesse de charge prometteuses à ce stade du développement. De plus, elle est capable de se recharger un très grand nombre de fois sans que cela n’entraîne une diminution de capacité au fil du temps. La capacité de stockage de ces nouvelles batteries reste cependant loin d’égaler celle des batteries lithium-ion. En effet, la capacité de ces batteries expérimentales est de 25 Wh/kg soit 40 Wh/litre. Il est donc bien évidemment nécessaire d’optimiser leur fonctionnement afin de pallier cet obstacle. Néanmoins, cette nouvelle technologie dispose d’ores et déjà d’avantages réels comparés aux batteries actuelles. Elles sont plus légères, non toxiques et se rechargent plus vite, ce qui en fait un atout majeur pour le secteur du véhicule électrique. De telles qualités pourraient avec certitude augmenter la viabilité de ce secteur dont les enjeux reposent en partie sur la batterie. En effet, l’un des principaux défauts des voitures électriques est l’autonomie jugée insuffisante par les usagés potentiels. De plus, le poids des véhicules pose de grandes difficultés aux constructeurs. Si le problème de densité énergétique est résolu et qu’elle atteint celle des batteries non organiques, ces batteries utilisant des algues vertes pourraient permettre aux véhicules électriques d’être plus compétitifs sur le marché en offrant une autonomie supérieure à masse égale et un prix d’achat moins élevé. Cette technologie de batterie à base d’algues vertes vient seulement d’émerger, mais devrait pouvoir changer la donne en terme de
stockage d’énergie, si les résultats attendus sont effectivement atteints à plus grande échelle.
Aegagropila linnaei : Appelée boule de mousse, elle appartient à l’espèce « algue verte » de la famille des Cladophoraceae. C’est une algue filamenteuse qui forme des colonies souvent sphériques, au fond des lacs de l’hémisphère nord. Elle mesure entre 2 et 20 cm et vit dans des eaux allant de 6 à 24°C avec un pH relativement neutre (6,5 à 7,5). Sa croissance, très lente, se fait à éclairage faible. Sources :
Antoine GIRARD
h t t p : / / w w w. t e c h n i q u e s - i n g e n i e u r. fr/actualite/environnements e c u r i t e - e n e rg i e - t h e m a t i q u e _ 1 9 1 / la-batterie-aux-algues-vertes-peutrevolutionner-l-industrie-du-stockage-denergie-article_6295/ http://www.techniques-ingenieur.fr/ actualite/environnement-securiteenergie-thematique_191/les-batterieslithium-ion-solution-d-avenir-pour-lesvehicules-electriques-article_5846/ http://www.avem.fr/actualite-a123systems-veut-developper-une-batterielithium-de-800-wh-kg-4516.html http://www.voiture-electrique-populaire. fr/enjeux/technologie/batterie h t t p : / / w w w. f u t u r a - s c i e n c e s . c o m / magazines/high-tech/infos/actu/d/ technologie-batterie-metal-air-800-kmautonomie-voitures-electriques-21308/ Alexandre Hoffer, Pierre Germain. Analyse du rôle du transport de gaz naturel dans l’économie de l’hydrogène en France. s.l. : E-Cube, 2013.
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6 ARTICLES La France au cœur des flux électriques en Europe Chaque année, le gestionnaire du réseau électrique français, RTE, présente le bilan électrique français de l’année passée. En plus de la stabilisation de la consommation d’électricité et de l’accroissement de la part de production d’électricité à partir de sources renouvelables en France, le bilan électrique 2013, publié en janvier 2014, souligne les fluctuations toujours plus importantes des échanges entre pays européens. La France est le pays le plus exportateur d’Europe, les interconnexions électriques avec ses pays voisins sont ainsi toujours plus sollicitées. Conformément aux missions qui lui sont confiées, RTE élabore tous les ans un schéma décennal de développement du réseau de
transport d’électricité en France. Cet ouvrage s’appuie sur des études à moyen et long terme d’évolution de la consommation et du mix énergétique, il répertorie les projets de développement du réseau qui doivent être réalisés et mis en service dans les trois ans, et présente les principales infrastructures de transport d’électricité à envisager dans les dix ans à venir. Le schéma décennal est mis à jour chaque année par RTE, l’édition actualisée et publiée en début de cette année 2014 met en avant l’importance de la France dans le système électrique européen. En effet, le schéma décennal de développement du réseau européen (en anglais : Ten-Year Network Development Plan, TYNDP,
disponible sur www.entsoe.eu), réalisé par l’ENTSO-E, prévoit dans les dix prochaines années des flux particulièrement importants : • entre les îles britanniques et le continent, du fait d’un fort développement d’éoliennes en Irlande, Ecosse, et au large de l’Angleterre, • entre la péninsule ibérique et le reste de l’Europe, là encore du fait du fort développement éolien, • au cœur de l’Europe occidentale : l’alternance du nord au sud de concentrations éoliennes, d’aires urbaines denses, et des capacités de stockage hydraulique en fait le siège de flux importants et variables. La poursuite du développement des énergies renouvelables d’ici à 2030 creusera ces tendances. (Elles seront exposées dans le TYNDP 2014 d’ENTSO-E.) La France est donc à un véritable carrefour des échanges d’électricité en Europe. Les capacités d’interconnexion actuelles ne sont pas suffisantes et des projets de renforcement sont en construction ou à l’étude sur l’ensemble des frontières. Afin de fluidifier les flux, la France se préoccupe également de la sécurité de son territoire et d’un renforcement du réseau à l’échelle nationale et régionale. Le schéma décennal développe aussi cette année des volets régionaux, pour chaque région administrative métropolitaine, pour mieux mettre en lumière les enjeux propres à chaque territoire. Elsa BRUNET Sources : Bilan électrique français 2013 (23 janvier 2014) http://www.shimz.co.jp/english/theme/ dream/lunaring.html http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_ power Source image : http://www.rte-france.com/ uploads/Mediatheque_docs/vie_systeme/ annuelles/Schema_developpement/ Schema_decennal_2013_synthese.pdf
Source : RTE MASTÈRE SPÉCIALISÉ OPTIMISATION DES SYSTÈMES ÉNERGÉTIQUES - MINES PARISTECH - http://www-ose.cma.ensmp.fr/
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7 LES AVENTURES DE BOB Le voyage de Bob continue. Après avoir traversé l’Allemagne et la République Tchèque, le voilà maintenant en Pologne. Nous rappelons que suite à son départ, nous cherchons à le remplacer et faisons passer pour cela des auditions à des mascottes potentielles. Chaque mois, nous vous en présentons une qui a retenu notre attention. Ce mois-ci, il s’agit du professeur BLASZAK : Bonjour,
Je suis le professeur BLASZAK, spécialiste en calculs. J’ai passé mes cinq dernières années à mettre au point une formule simple permettant de trouver le « nombre chance » d’un pays à partir de quelques informations
le concernant. J’ai détaillé ici cette formule avec l ’exemple de la Pologne dont le nombre chance est 12. Les informations nécessaires sont :
Message : Cet article insiste sur plusieurs points : les résultats présentés dans le monde professionnel proviennent parfois de formules complexes pouvant comporter des erreurs ou ne pas avoir de sens. Les données chiffrées sont à manipuler avec précaution, car il est possible de leur faire dire ce que l’on veut. D’où l’importance de la transparence dans la présentation de résultats et dans l’utilisation de sources, certaines étant plus fiables que d’autres.
Jean MEYER
Sources : http://fr.wikipedia.org/wiki/Pologne https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/geos/pl.html MASTÈRE SPÉCIALISÉ OPTIMISATION DES SYSTÈMES ÉNERGÉTIQUES - MINES PARISTECH - http://www-ose.cma.ensmp.fr/
La promotion 2013
Agenda Evenement
Date
14ème forum de la CRE : « Les réseaux de chaleur et de froid intelligents, une efficacité énergétique optimisée » Salon Bois Energie Salon Ecobat 2014 EVER 2014 : « Forum & conférences internationales sur les énergies renouvelables et les véhicules électriques »
Lieu
4 Mars
Paris
13 - 16 Mars 19 - 21 Mars
Saint-Etienne Paris
25 - 27 Mars
Monaco
Contacts :
Rédactrices en Chef Fabienne BREMOND & Capucine PLISSON
Contact infose@cma.mines-paristech.fr Téléphone 04 97 15 70 73 Mastère Spécialisé OSE Centre de Mathématiques Appliquées Mines ParisTech Rue Claude Daunesse - CS 10.207 06 904 SOPHIA ANTIPOLIS Cedex
Journalistes Tous les élèves du MS OSE
Sources photos
Maquettiste Jérôme HOUËL
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Rédaction :
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