Le tour des énergies : de Bergen à Ceuta

De Paris à Rio, en pas­sant par Ber­gen, Lusa­ka et Pékin, le Tour des Éner­gies s’est lan­cé à la ren­contre des acteurs de l’énergie de demain. Après deux mois de péré­gri­na­tions, images et impres­sions se bous­culent dans nos mémoires. Rien ne vaut un compte-ren­du pour La Jaune et la Rouge pour y mettre un peu d’ordre ! C’est d’Europe qu’il s’agira aujourd’hui, de recherche et de construction.

La foudre de Thor ?

Par­ties le 28 jan­vier d’Orly, nous sommes arri­vées à Ber­gen, ancienne capi­tale de la Nor­vège, dont le dégel et le redoux plu­vieux nous ont accueillies contre toutes nos attentes d’un hiver rigou­reux. L’ancienne ville han­séa­tique est la patrie d’Egil Lil­lestøl, cher­cheur au CERN et pro­fes­seur de phy­sique ato­mique à l’Université de Ber­gen. Après une car­rière bien rem­plie, celui-ci a déci­dé de se lan­cer dans la pro­mo­tion active d’un concept étu­dié dans les années quatre-vingt­dix par notam­ment son ami et col­lègue, le Prix Nobel de phy­sique Car­lo Rub­bia : un nou­veau type de réac­teur nucléaire, l’Amplificateur d’Énergie (Ener­gy Ampli­fier [EA]). Il en défend la réa­li­sa­tion par un consor­tium inter­na­tio­nal dont la Nor­vège pren­drait la tête, en accep­tant d’accueillir sur son sol un pro­to­type qui prou­ve­rait sa fai­sa­bi­li­té industrielle.

Sché­ma de PEACE. (Source : Dr Y. Kadi, CERN.)
Ici, un cyclo­tron est rete­nu pour accé­lé­rer de pro­tons. Il pour­rait aus­si s’agir d’un accé­lé­ra­teur linéaire.

Réac­teur nucléaire sous-cri­tique à cycle tho­rium, ali­men­té en réac­ti­vi­té via une source de spal­la­tion (pro­duc­tion de neu­trons) par un accé­lé­ra­teur de pro­tons, l’EA aurait le triple avan­tage d’utiliser une source d’énergie plus abon­dante que l’uranium¹, de ren­for­cer la sûre­té du sys­tème d’un fac­teur aus­si éle­vé que sou­hai­té², et de réduire signi­fi­ca­ti­ve­ment la toxi­ci­té et le poten­tiel pro­li­fé­rant des déchets par rap­port à la filière ura­nium³. Ce sys­tème aurait en outre la bien­séance de pou­voir inci­né­rer les déchets pro­duits par les réac­teurs actuels.

Pour qu’un ITER du tho­rium voie le jour, et même au pays de sa divi­ni­té épo­nyme, il faut conqué­rir opi­nion publique et déci­deurs politiques.

L’abondance hydro­élec­trique a occul­té la néces­si­té d’un débat natio­nal sur l’énergie. Suite aux récentes impor­ta­tions élec­triques du pays, l’agitation du Frem­skritts­par­tiet (Par­ti du Pro­grès, qui, à l’extrémité droite du spectre poli­tique nor­vé­gien, sou­tient ce pro­jet de réac­teur nucléaire) et du bro­ker en élec­tri­ci­té Ber­gen Ener­gy, concer­nés l’un par l’indépendance éner­gé­tique du pays et l’autre par l’apport de nou­velles capa­ci­tés de pro­duc­tions sur un mar­ché euro­péen sous ten­sion, a pous­sé le gou­ver­ne­ment nor­vé­gien à déci­der d’une enquête sur le pro­jet PEACE⁴ défen­du par le pro­fes­seur Lil­lestøl. La Nor­vège, qui dis­po­se­rait d’au moins 15% des res­sources mon­diales de tho­rium, fera-t-elle le pari de ce nucléaire différent ?

Cette diver­si­fi­ca­tion des options d’un géant de l’énergie passe par l’acceptation des risques liés au déve­lop­pe­ment d’une nou­velle tech­no­lo­gie, dont le fonc­tion­ne­ment de chaque sous-sys­tème a certes fait l’objet d’expérimentations en par­ti­cu­lier au CERN de Genève, mais dont il reste à assu­rer l’intégration, et par l’acquisition d’une exper­tise nucléaire aujourd’hui limi­tée à de petits cercles uni­ver­si­taires. De la phy­sique des par­ti­cules aux poli­tiques indus­trielles, il n’est qu’un abîme – que le pro­fes­seur Lil­lestøl a fran­chi avec confiance et détermination.

En pays d’huile et d’eau, gaz et vent sont à l’honneur

Au pied de l’une des deux éoliennes de l’île, la sta­tion de fabri­ca­tion, de sto­ckage et de com­bus­tion de l’hydrogène.

Déter­mi­na­tion qui est aus­si celle des ingé­nieurs d’Hydro et de Sta­toil, l’hydraulique et la pétro­lière qui ont récem­ment convo­lé en nor­diques noces. Qu’il s’agisse de la cen­trale élec­trique de Møng­stad dont il est pré­vu que les gaz de com­bus­tion soient cap­tu­rés et séques­trés, de l’hydraulienne sous-marine appri­voi­sée dans le grand Nord (région d’Hammefest), de la « route de l’hydrogène » HyNor entre Sta­van­ger et Oslo, du centre de recherche Hytrec dédié à l’hydrogène à Trond­heim, ou encore de la mise au point d’un sys­tème com­bi­né hydro­gène – éolien⁵, de nom­breux sen­tiers inno­vants sont explo­rés pour diver­si­fier le mix éner­gé­tique norvégien.

Le plastique peut tout faire – même du solaire !

Le 7 février, nous débar­quons à Fri­bourg, capi­tale éco­lo­gique de l’Europe d’après Jean-Marie Pelt⁶. Nous y sommes accueillies par Andreas Gom­bert, direc­teur du labo­ra­toire de recherche en maté­riaux du plus grand ins­ti­tut de recherche solaire d’Europe, l’Institut Fraun­ho­fer pour les sys­tèmes d’énergie solaire (ISE). L’un de ses défis ? Mettre au monde les cel­lules pho­to­vol­taïques du XXI^e siècle, bon mar­ché, flexibles, légères, effi­caces… à base de poly­mères et non plus de silicium.

Les poly­mères conju­gués étu­diés ont des pro­prié­tés simi­laires à celles des semi-conduc­teurs. Si des charges libres n’y voient pas direc­te­ment le jour sous irra­dia­tion solaire, elles sont rem­pla­cées par des « exci­tons » qui peuvent être consi­dé­rés comme la com­bi­nai­son de trous et d’électrons liés. Il s’agit donc de les sépa­rer en com­bi­nant le poly­mère don­neur à un buck­mins­ter ful­le­rène qui joue­ra le rôle d’accepteur et per­met­tra de libé­rer l’électron pour en tirer du courant.

Que reste-t-il à faire avant de pou­voir fabri­quer ces cel­lules en série ? Tout d’abord, amé­lio­rer leur effi­ca­ci­té de conver­sion de l’énergie solaire : attei­gnant aujourd’hui 2 % pour une cel­lule car­rée de 3 mm de côté⁷, elle pour­rait être accrue en aug­men­tant l’écart entre les niveaux éner­gé­tiques des orbites molé­cu­laires don­neuses et accep­teuses concer­nées par l’extraction de l’électron de l’exciton (afin d’atteindre un vol­tage plus impor­tant), ou en dimi­nuant la lar­geur de la bande pas­sante (pour cap­ter l’énergie de rayons à plus grande lon­gueur d’onde)⁸. Ensuite et sur­tout, leur dura­bi­li­té : si le film poly­mère uti­li­sé est très stable, il n’en est pas de même de son inter­face avec les élec­trodes trans­pa­rentes qui récoltent les élec­trons. Après 4000 heures (équi­valent de quatre années d’utilisation) d’irradiation hors spectre UV, une cel­lule sur cinq est hors d’usage.

Mal­gré les dif­fi­cul­tés qui rendent encore, aux yeux du Dr Gom­bert, quinze années de recherche néces­saires avant que ne soit don­né le feu vert pour leur pro­duc­tion indus­trielle, ces cel­lules attirent l’attention d’un nombre crois­sant d’acteurs. Leur cible : pro­duire des cel­lules à 50 cents/Wc⁹ et au moins 5% de ren­de­ment. À vos éprou­vettes ? Prêts ?

Vauban, en avant vers la maison à 20 et – pourquoi pas – 0 kWh par m² et par an

Envi­rons de la gare cen­trale de Fri­bourg-en-Bris­gau. Pho­to prise du « pont à vélo » joux­tant le garage à bicyclettes.

Par­tez pour le quar­tier Vau­ban, qui comme son nom le laisse entendre, a rem­pla­cé les casernes des mili­taires fran­çais de la guerre froide. Voi­sine de Col­mar, Fri­bourg s’est éveillée à la maî­trise de l’énergie au milieu des années soixante-dix, quand sa popu­la­tion s’est mobi­li­sée contre la construc­tion d’une cen­trale nucléaire dans la région. Cela s’est tra­duit, outre un recours accru à la concer­ta­tion et à la média­tion par­ti­ci­pa­tive dans les choix d’aménagement, par la mise en place d’une poli­tique pous­sée de trans­ports en com­mun (déve­lop­pe­ment de pla­te­formes inter­mo­dales comme celle de la gare cen­trale qui est aus­si gare rou­tière, garage à vélos, sta­tion de tram­way et de bus ; amé­na­ge­ment de pistes cyclables, ain­si celles de ce pont où pas­saient autre­fois les ber­lines et qu’empruntent aujourd’hui 9 000 vélos/jour ; mise en place dès 1983 d’un ticket men­suel de trans­port mul­ti­mode valable d’abord dans toute la ville puis dans un rayon de 20 km autour de cel­le­ci…), la construc­tion des quar­tiers éco­nomes en éner­gie de Vau­ban et plus récem­ment, Rie­sel­feld, le recours à la cogé­né­ra­tion pour la pro­duc­tion de 50 % de l’électricité de la ville, ain­si que l’essor d’une indus­trie solaire autour de l’ISE.

Aire de jeux entre deux ran­gées de mai­sons individuelles.

Pour construire Vau­ban, la muni­ci­pa­li­té a fait appel à plu­sieurs archi­tectes sou­mis à un cahier des charges ambi­tieux en termes de normes éner­gé­tiques de construc­tion : afin que la consom­ma­tion d’énergie pri­maire des loge­ments ne dépasse pas 65 kWh par m² et par an¹⁰, il a fal­lu recou­rir à des vitrages à coef­fi­cients d’émissivité réduits, ren­for­cer l’isolation des murs et des toi­tures, réin­ven­ter la mai­son indi­vi­duelle conti­guë, éli­mi­ner les ponts ther­miques etc.

Ce fut l’occasion de repen­ser le quar­tier comme une aire rési­den­tielle com­mune, favo­ri­sant les contacts entre habi­tants et limi­tant le recours à la voi­ture : de grandes tra­vées vertes en aèrent la dis­po­si­tion, deux ter­mi­naux de tram­way y ont été amé­na­gés, la mai­son de retraite jouxte l’école, et le « bateau solaire » qui fait office de centre com­mer­cial est acces­sible à pied, en tram ou à vélo.

Le centre com­mer­cial à toi­tures PV.

À deux pas, le lotis­se­ment solaire « Schlie­berg », dont les mai­sons « éner­gie plus » pro­duisent plus d’énergie qu’elles n’en consomment. Plus loin encore, preuves que la per­for­mance éner­gé­tique concerne aus­si les bâti­ments ter­tiaires : le bâti­ment de l’ISE, ou la Chambre de com­merce et d’industrie qui uti­lise un sys­tème de cli­ma­ti­sa­tion solaire (ther­mique).

Ces réa­li­sa­tions démon­trant l’utilisation de tech­niques d’éco-construction à l’échelle de quar­tiers entiers ne sont pas limi­tées à Fri­bourg ; elles vont de paire avec celles de l’éco-quartier anglais Bed­zed¹¹, ou du pro­jet euro­péen Poly­ci­ty (pro­gramme Concer­to) à Stutt­gart, Bar­ce­lone et Turin. Elles illus­trent d’ailleurs pro­ba­ble­ment les pré­sen­ta­tions faites dans le cadre de la chaire ‘science des maté­riaux pour la construc­tion durable’ ouverte en 2006 à l’X !

De l’aimantation des moteurs

Le 12 février, nous arri­vons à Bar­ce­lone. Un entre­tien avec le res­pon­sable de la cel­lule du réchauf­fe­ment cli­ma­tique de la Régio­na­li­té Auto­nome de Cata­logne nous convainc qu’une visite à l’entreprise Ron­ser s’impose.
Deux retrai­tés ont mis au point le Pola­ri­za­dor, un sys­tème magné­tique à ins­tal­ler en amont de l’injection du moteur de tout véhi­cule rou­lant, quel que soit son âge, sa marque ou son car­bu­rant à condi­tion que ce der­nier soit liquide et car­bo­né. Ils ont per­fec­tion­né l’invention du pro­fes­seur ita­lien Ser­gio Ron­co­ni, ont créé leur start-up en s’appuyant sur un finan­cier et un jeune com­mer­cial, et s’attaquent à l’immense mar­ché des véhi­cules en cir­cu­la­tion, fort des éco­no­mies de car­bu­rant que leur inven­tion leur feront réaliser.

Le Pola­ri­za­dor avec embouts d’entrée et de sor­tie de car­bu­rant. Le sty­lo donne l’échelle du boîtier.

Bali­vernes, sem­blables aux arnaques d’internet où des char­la­tans vantent les mérites magné­tiques de gad­gets déco­ra­tifs pour faire for­tune sur le dos du cha­land ? Ce n’est pas l’avis de la ville de Bar­ce­lone, dont les bus ont ser­vi de démons­tra­teurs gran­deur nature à l’invention récem­ment cer­ti­fiée pou­voir éco­no­mi­ser entre 5 et 10% de car­bu­rant. Elle a d’ailleurs pas­sé com­mande pour équi­per l’essentiel de son parc rou­lant en Polarizadors.
Com­ment fonc­tionne cet appareil ?

Il sem­ble­rait que le champ magné­tique créé par deux aimants per­ma­nents mon­tés en paral­lèle et autour des­quels s’enroule le tube dans lequel cir­cule le car­bu­rant avant de rejoindre le sys­tème d’injection per­mette d’orienter les chaînes car­bo­nées. Celles-ci se mélan­ge­raient alors mieux à l’oxygène dis­po­nible dans la chambre de com­bus­tion, ce qui résul­te­rait en une com­bus­tion plus com­plète – et donc plus propre – du car­bu­rant. Le pro­grès réa­li­sé est d’autant plus signi­fi­ca­tif que le véhi­cule gref­fé est de fac­ture ancienne… de quoi redon­ner de l’air à nombre de grandes villes !

D’un continent à l’autre

Après avoir dis­cu­té poli­tique de ges­tion des déchets radio­ac­tifs et inno­va­tions solaires de grande puis­sance (tours solaires et fermes à hélio­stats) au CIEMAT de Madrid, nous fai­sons un pied de nez à Her­cule et ses colonnes en pre­nant le fer­ry pour Ceu­ta à Algé­si­ras. C’est d’Afrique que nous vous écri­rons le mois prochain !

PS : un avant-goût peut être trou­vé sur www.promethee-energie.org¹²

1. Les réserves de tho­rium seraient au moins supé­rieures à trois fois celles connues pour l’uranium. Il est d’autre part envi­sa­geable d’utiliser les déchets de la filière actuelle comme com­bus­tible de l’EA.
2. Car dépen­dant essen­tiel­le­ment de la réserve de réac­ti­vi­té choi­sie par ingé­nié­rie du coeur sous­cri­tique. La réac­tion de spal­la­tion engendre l’émission de plu­sieurs neu­trons suite à col­li­sion de la cible par un pro­ton accé­lé­ré. L’apport en pro­tons contrôle le flux de neu­trons néces­saire au main­tien de la réac­tion en chaîne : l’arrêt de l’accélérateur stop­pe­ra ain­si la réac­tion nucléaire, pré­ve­nant ain­si tout embal­le­ment du réacteur.
3. Le tho­rium ayant un nombre de masse infé­rieur de 3 à 5 uni­tés à celui de l’uranium, l’absorption des neu­trons pro­duit sta­tis­ti­que­ment moins de déchets pro­li­fé­rants (U235, Pu239).
4. Pro­to­type of the Ener­gy Ampli­fier for a Clean Environment.
5. Uti­li­sant l’électricité éolienne pour pro­duire de l’hydrogène et assu­rer par le biais de piles à com­bus­tibles et d’un moteur à hydro­gène la conti­nui­té de l’approvisionnement élec­trique d’ensembles iso­lés comme la com­mu­nau­té insu­laire d’Utsira.
6. C’est Vert et Ça Marche, Fayard, 2007.
7. Pour com­pa­rai­son de ren­de­ment : le record mon­dial pour cel­lules sili­cium (Si) mul­ti­cris­tal­lines est de 20.7 %, celui pour une cel­lule Si à bande pas­sante simple de 24% (ren­de­ment théo­rique maxi­mal ~30 %, ceux atteints par les cel­lules aujourd’hui sur le mar­ché : 16 %), pour des sys­tèmes mono­li­thiques à bandes pas­santes mul­tiples : 39%.
8. Les experts auront noté qu’il s’agit bien d’un ‘ou’ exclu­sif, étant don­né que les deux voies pro­po­sées sont inverses l’une de l’autre. La bande pas­sante idéale que cette double contrainte d’un vol­tage suf­fi­sant et de l’absorption dans une fré­quence ‘utile’ du spectre solaire défi­ni est d’1.6 eV.
9. Contre quelques 3 euros/Wc (Watt-crête) pour les pro­duits actuels.
10. En France, la RT 2000 puis la RT 2005 imposent res­pec­ti­ve­ment une consom­ma­tion d’énergie pri­maire maxi­male de 100 kWh/m2/an et de 85 kWh/m2/an. L’association Effi­ner­gie estime qu’il est tech­ni­que­ment pos­sible de fabri­quer des loge­ments à 20 kWh/m2/an et vise à abais­ser la moyenne natio­nale à 50 kWh/m2/an (source : www.cler.org).
strong>11. Bed­ding­ton Zero Ener­gy Deve­lop­ment, éco­quar­tier neutre en car­bone construit dans la ban­lieue de Londres.
12. Pour plus d’informations sur les pro­jets men­tion­nés dans cet article :

www.hydro.com 
www.statoil.com/newenergy
www.ise.fraunhofer.de
www.solarregion.freiburg.de
www.vauban.de 
www.sonnenschiff-fonds.de
www.concertoplus.edu

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