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Saft �toffe sa technologie de batteries au lithium

2009-11-03T07:25:57Z

Alors que saft, projette de constuire des usines de production de batteries au lithium-ion aux Etats-Unis, le sp�cialiste fran�ais des batteries a �largi sa gamme de technologies lithium avec la batterie lithium phosphate de fer, la VL 10V Fe Super-Phosphate™.

Selon la firme, ces batteries de grande capacit� ont �t� con�ues pour des applications de d�fense qui exigent une puissance et une fiabilit� optimales, telles que les op�rations sousmarines de la Navy am�ricaine.[BRK1]

"La technologie de pointe lithium phosphate de fer de Saft r�pond � un v�ritable besoin sur le march� des batteries lithium � haute puissance destin�es � des applications dont les seuils de tol�rance aux situations abusives sont peu �lev�s", indique Thomas Alcide, directeur g�n�ral de Saft Specialty Battery Group. "Les �l�ments de Saft ont une puissance sup�rieure, (W/kg) et une meilleure ad�quation entre la puissance et l'�nergie que les batteries lithium phosphate de fer standard."

La batterie VL 10V Fe Super-Phosphate™ con�ue et d�velopp�e par Saft peut produire en continu 7 kW/kg, ce qui en fait la batterie lithium-phosphate de fer la plus puissante au monde.

Compar�e aux batteries lithium phosphate de fer standard, la batterie Super-Phosphate™ de Saft, outre son aptitude � accepter la charge rapide, se caract�rise par un accroissement de la s�curit�, de la dur�e de vie en cyclage, de la dur�e de vie calendaire ainsi que par une gamme de temp�ratures �largie y compris une meilleure performance dans les temp�ratures les plus basses.

Saft utilise sous licence une vari�t� de phosphate de fer invent�e par les chercheurs de l'Universit� du Texas. Les batteries sont fabriqu�es aux �tats-Unis.[BRK2]

Les piles rechargeables zinc-air, bient�t une r�alit�

2009-10-29T08:55:23Z

Une entreprise suisse bas�e � Staefa affirme avoir mis au point une pile rechargeable zinc-air capable de stocker trois fois plus d'�nergie (densit�) que des batteries au lithium-ion, tout en co�tant deux fois moins cher.

La soci�t� ReVolt devrait commercialiser une pile "bouton" pour appareils auditifs � partir de l'ann�e prochaine.

Elle pr�voit �galement d'int�grer dans les ann�es � venir sa technologie dans des batteries plus volumineuses comme le t�l�phone portable, et les v�los �lectriques. Elle commence aussi � d�velopper des batteries � destination des v�hicules �lectriques.[BRK1]

Contrairement aux piles classiques contenant tous les r�actifs n�cessaires pour g�n�rer de l'�lectricit�, les piles zinc-air font appel � l'oxyg�ne de l'atmosph�re pour produire du courant.

"A la fin des ann�es 1980, ces piles �taient consid�r�es comme l'une des technologies les plus prometteuses, en raison de leur capacit� de stockage � haute densit� �nerg�tique" pr�cise M. Gary Henriksen, Directeur du d�partement de l'�nergie �lectrochimique de stockage � "Argonne National Laboratory" dans l'Illinois. Les composants de la batterie reste relativement stable puisqu'ils ne n�cessitent pas de mati�res volatiles, et les piles zinc-air ne sont pas enclins � prendre feu, comme dans les batteries lithium-ion.

Mais apr�s des cycles r�p�t�s de charge et de d�charge, l'�lectrode Air peut donner des signes de faiblesse et ralentir ou arr�ter les r�actions de l'oxyg�ne. La batterie peut ne plus fonctionner si elle s�che ou si le zinc s'accumule de fa�on in�gale, formant une structure qui cr��e un court-circuit entre les �lectrodes.

ReVolt pr�cise qu'il a d�velopp� des m�thodes pour contr�ler la forme de l'�lectrode Zinc (en utilisant certains g�lifiants et agents contr�l�s) et la gestion de l'humidit� dans la batterie. Il a �galement test� un nouvel �lectrode Air, qui combine des catalyseurs capables d'am�liorer la r�duction de l'oxyg�ne de l'air lors de la d�charge et de stimuler la production d'oxyg�ne pendant la charge.

Des prototypes ont fonctionn� pendant plus d'une centaine de cycles, et les premiers produits commercialis�s par la soci�t� devraient durer quelques centaines de cycles. ReVolt esp�re porter ce chiffre entre 300 et 500 cycles, ce qui les rendraient int�ressant pour les t�l�phones mobiles et les v�los �lectriques.[BRK2]

Quand l'asphalte des chauss�es produira de l'�nergie

2009-10-28T08:37:19Z

Alors que beaucoup de scientifiques travaillent exclusivement sur la technologie solaire, quelques-uns comme ceux de Novotech se focalisent sur un syst�me qui pourrait canaliser la chaleur issue de mat�riaux de rev�tement comme l'asphalte des routes.

Contrairement aux panneaux solaires qui fonctionnent uniquement pendant la journ�e, l'asphalte est un isolant qui garde la chaleur bien apr�s le coucher du soleil. Pour r�cup�rer cette chaleur, les chercheurs ont exp�riment� l'assimilation dans la chauss�e de tuyaux de cuivre gain�s dans du graphite.[BRK1] Ils ont �galement �tudi� l'utilisation d'une s�rie de dissipateurs thermiques similaires � ceux utilis�s dans certains syst�mes de chauffage r�sidentiel par le plancher.

La viabilit� �conomique de ce proc�d�, en particulier sur de longues distances, demeure cependant extr�mement faible. Pour cette raison, les chercheurs ciblent certains endroits comme les parcs de stationnement � c�t� des centres commerciaux. L'�lectricit� produite serait alors utilis�e par des b�timents situ�s � proximit� (susceptibles de chauffer l'eau), r�solvant du coup le probl�me de la distance.

En plus de l'�nergie g�n�r�e directement par l'asphalte, ce processus permettrait �galement de faire baisser � l'int�rieur m�me de la chauss�e les contraintes de frottement, ce qui r�duirait les � �lots de chaleur". Ces derniers se produisent lorsque la chauss�e r�chauffe l'air environnant. Moins d'�lots de chaleur entraineraient une diminution de l'air conditionn� dans les zones urbaines, et donc une demande en �nergie moindre.[BRK2]

Sharp am�liore le rendement de sa cellule solaire

2009-10-26T08:35:30Z

La compagnie niponne Sharp a obtenu un rendement de conversion de 35,8% en laboratoire pour une cellule photovolta�que d'1 cm2 qui utilise un proc�d� d�t de "triple jonction".

La cellule solaire triple jonction est constitu�e d'un empilement de trois couches qui absorbent chacune des longueurs d'onde de lumi�re diff�rentes. En raison de leur rendement de conversion �lev�, ce type de cellule solaire est principalement employ� dans les panneaux solaires des satellites spatiaux.[BRK1]

G�n�ralement, le Germanium (Ge) est appliqu� dans la couche inf�rieure, en raison notamment de sa grande facilit� de fabrication. En termes de performance par contre et bien que le Germaniun g�n�re une grande quantit� de courant, le constat demeure que plus de la moiti� de ce courant �lectrique reste inutilis�e. L'astuce pour r�soudre ce probl�me a donc �t� de remplacer le germanium (Ge) situ� dans la couche basse par de l'ars�niure de gallium indium (InGaAs).

La cellule solaire nouvellement cr��e est compos�e au final de phosphure de gallium indium pour la couche haute, d'ars�niure de gallium pour la couche du milieu, et d'ars�niure de gallium indium pour la couche basse.

Le taux de rendement de conversion qui �tait de 31,5% pr�c�demment (en 2003) a atteint au final les 35,8%. Un taux de 45% serait m�me envisageable gr�ce � l'association d'un concentrateur solaire x 1000.[BRK2]

Toshiba lance sa premi�re pile � combustible � m�thanol

2009-10-23T06:56:38Z

Toshiba a annonc� jeudi, le lancement de sa premi�re pile � combustible � m�thanol direct (DMFC), une source d'�nergie externe capable de fournir de l'�lectricit� � des appareils num�riques portables grand public.

Baptis� Dynario, le syst�me sera commercialis� au Japon le 29 octobre prochain en vente directe exclusivement sur internet (http://shop1048.jp), en quantit� limit�e � 3.000 unit�s, pour un prix de 29.800 yens (soit 217 euros), auquel il faudra adjoindre la cartouche de carburant liquide (50 ml) pour 3.150 yens (soit 23 euros).[BRK1]

Toshiba met en avant la faiblesse des batteries actuelles en terme d'autonomie pour justifier la mise sur le march� de ce g�n�rateur d'�nergie (Direct Methanol Fuel Cell). La pile � combustible - Dynario - produit de l''�nergie gr�ce � une r�action chimique engendr�e par le m�lange du m�thanol et de l'oxyg�ne issu de l'air ambiant.

D'un poids de 280 grammes � vide, le Dynario d�livre du 5V (400 mA) avec un r�servoir d'une contenance de 14 ml.

La firme nippone affirme qu'avec une injection de solution au m�thanol sur une p�riode d'environ 20 secondes, "le Dynario est en mesure de g�n�rer assez d'�nergie pour alimenter (directement ou via les batteries) deux t�l�phones portables standards � travers d'une prise USB par exemple".

Les piles � combustible � m�thanol direct ou DMFC sont une sous-cat�gorie de piles � combustible � membrane d'�change de protons dans lesquelles le combustible, le m�thanol (CH3OH), n'est pas reform� mais est fourni directement � la pile � combustible. Le m�thanol demeure l'un des rares r�actifs avec l'hydrog�ne comportant des propri�t�s d'oxydation suffisamment int�ressantes pour pouvoir �tre utilis� dans les piles � combustible fonctionnant � basse ou moyenne temp�rature.[BRK2]

La nanotech au service d'applications �nerg�tiques

2009-10-20T06:45:57Z

Des chercheurs de l'Universit� de Tel Aviv (TAU) annoncent avoir con�u gr�ce aux nanotechnologies de nouveaux proc�d�s applicables dans diff�rents domaines tels que la fabrication d'un nouveau type de vitrage auto-nettoyant ou encore le d�veloppement de batteries rechargeables � forte puissance.

L'auto-assemblage de nanotubes de peptide (prot�ine) est l'œuvre du professeur Ehud Gazit et de son �quipe du d�partement de microbiologie mol�culaire. Leur innovation est publi�e dans la revue scientifique Nature Nanotechnology.[BRK1]

La nanotechnologie est l'�tude du contr�le de la mati�re � l'�chelle mol�culaire et implique des structures de taille inf�rieure � 100 nanom�tres - milliardi�me de m�tre. Une cha�ne tr�s courte et peu co�teuse de peptides, compos�s de deux acides amin�s et facile � synth�tiser dans la production de masse est � la base de cette technologie.

"L'auto-assemblage est effectu� � vide et � des temp�ratures �lev�es. Le peptide utilis� est aussi simple que celui de l'aspartame, l'�dulcorant artificiel" a indiqu� le professeur Adler-Abramovich. Et d'ajouter, "Les nanotubes ont la particularit� incroyable de s'auto-assembler pour ressembler � des � for�ts d'herbes artificielles � et sont hydrophobes, ce qui signifie qu'ils repoussent l'eau, ainsi que des particules de poussi�re".

Les panneaux solaires install�s dans des zones d�sertiques seraient ainsi en mesure de repousser la poussi�re et d'accro�tre leur efficacit�. "Si les verres ont besoin d'�tre parfaitement propres, un compl�ment d'eau pourrait �liminer compl�tement la salet� sans que personne n'intervienne" pr�cise la chercheuse.

Les super-condensateurs constitueraient une autre application pour ces nanotubes capables de se ranger en grande densit� et de produire enfin une batterie �lectrique rechargeable o� sera stock�e de grandes quantit�s d'�nergies.

Le budget recherche de TAU a d�pass� les 100 millions de dollars pour la premi�re fois cette ann�e. Par ailleurs, la Communaut� Europ�enne participe � ce financement � hauteur de 18% contre 11 % pour les USA.[BRK2]

Des capteurs autonomes en �nergie dans les avions

2009-10-16T07:12:45Z

La maintenance des avions pourrait devenir plus ais�e � l'avenir, gr�ce notamment � l'int�gration de capteurs de contr�le dans le rev�tement de l'avion.

Ainsi, si les capteurs d�tectent des bosses ou des fissures - ex. par la collision d'un oiseau - ils seront en mesure d'envoyer un signal radio � une unit� de surveillance.

Selon les chercheurs de l'Institut Fraunhofer, "comme les capteurs sont l�gers - ils n'ont pas besoin de c�bles ou de piles". Aussi, tirent ils leur �nergie � partir de la diff�rence de temp�rature entre l'air ext�rieur (environ - 20 � - 50�C) et la cabine passagers (environ 20�C). De plus, les capteurs peuvent �tre plac�s � des endroits g�n�ralement inaccessibles sur l'avion.[BRK1]

"Nous utilisons des g�n�rateurs thermo�lectriques, d�velopp�s en coop�ration avec Micropelt, et nous les adaptons afin qu'ils puissent fonctionner efficacement", explique le Dr Dirk Ebling, scientifique � l'IPM**.

Les mat�riaux thermo�lectriques sont des semi-conducteurs qui produisent de l'�nergie �lectrique sous l'influence d'une diff�rence de temp�rature. Si un certain nombre de ces �l�ments thermo-�lectriques sont branch�s en s�rie, ils produisent suffisamment d'�nergie pour alimenter de petits capteurs ainsi qu'un dispositif radio transmettant les r�sultats de mesure � une unit� centrale. "Nous sommes �galement en train d'optimiser le flux de chaleur", souligne le chercheur.

Les premiers prototypes de capteurs ont d�j� �t� �labor�s. Mais l'ensemble du syst�me comprenant le capteur, le g�n�rateur thermo�lectrique, le dispositif de stockage d'�nergie et le module de transmission du signal ne devrait pas �tre boucl� avant trois ans.

Les applications li�es aux capteurs autonomes sont nombreuses. Dans le secteur automobile, ils pourraient contribuer � r�duire le poids du v�hicule en supprimant l'installation de c�bles lourds. Ils seraient �galement utiles dans les b�timents, o� int�gr�s aux murs ils surveilleraient le taux d'humidit�. Leur utilisation dans le secteur m�dical constitue �galement une voie � suivre.

** Institut Fraunhofer de physique Measurement Techniques (IPM) de Fribourg[BRK2]

Thermeleon : une tuile qui s'adapte aux temp�ratures

2009-10-15T06:53:38Z

Une �quipe de jeunes dipl�m�s du MIT a d�velopp� une tuile surnomm�e "Thermeleon", qui a la propri�t� de changer de couleur en fonction de la temp�rature.

Ainsi, la tuile devient blanche lorsqu'il fait chaud, ce qui lui permet de r�fl�chir la chaleur du soleil. Au contraire, quand il fait froid, elle devient noire et absorbe la chaleur.

Des mesures r�alis�es en laboratoire montrent que, dans leur �tat blanc, les carreaux refl�tent environ 80% de la lumi�re du soleil re�ue, contre seulement 30 % lorsqu'ils sont recouverts de noir. [BRK1]Cela signifie que dans le premier cas, ils pourraient �conomiser jusqu'� 20 % des co�ts induits par le fonctionnement d'une climatisation. Les �conomies r�alisables sur l'�tat inverse - en hiver - n'ont pas encore �t� quantifi�es.

Pour arriver � ce r�sultat, les chercheurs ont utilis� un polym�re classique dans une solution d'eau. Cette solution est encapsul�e - entre des couches de verre et de plastique pour le prototype original, contre des couches souples en plastique pour la version la plus r�cente - avec une partie sombre � l'arri�re.

Lorsque la temp�rature est en de�a d'un certain seuil, le polym�re reste dissous, et la surface noire appara�t, absorbant la chaleur du soleil. Mais quand la temp�rature monte, le polym�re se condense pour former de minuscules gouttelettes, dont les petites tailles diffusent de la lumi�re et donc produisent une surface blanche r�fl�chissante.

Les chercheurs travaillent actuellement sur une version encore plus simple et plus �conomique, une teinture qui pourrait �tre peint directement sur une toiture existante.

Pour finir, l'�quipe du Thermeleon a remport� la semaine derni�re un prix de 5.000 dollars, en prenant la premi�re place du concours interne du MIT : MADMEC (Making and Designing Materials Engineering Contest)[BRK2]

L'arm�e US produira de l'�nergie � partir de d�chets

2009-10-14T07:52:51Z

La soci�t� QinetiQ s'est vue attribuer un contrat par l'arm�e am�ricaine pour fournir un syst�me qui g�n�re de l'�lectricit� � partir des ordures.

Le syst�me baptis� PYTEC est capable de fonctionner en continu et traiter jusqu'� 100 kg de d�chets solides par heure. Les d�chets domestiques** dig�r�s par la machine peuvent �tre de volumes diff�rents et non trait�s.

Ce m�lange de d�chets est ensuite chauff� � haute temp�rature dans le tube de pyrolyse, un processus qui lib�re du combustible gaz�ifi�.[BRK1]

Le syst�me g�n�re jusqu'� 500 kW d'�nergie thermique par heure, dont une partie sera utilis�e pour produire de l'�lectricit�.

Selon QinetiQ, le syst�me engendre 5 fois plus d'�nergie qu'il n'en consomme. L'autre produit r�siduel est constitu� de d�chets vitrifi�s qui repr�sentent 5% du volume des d�tritus d�vers�s.

En l'absence d'oxyg�ne, le processus de pyrolyse diff�re des autres syst�mes traitant des d�chets. Selon la d�finition donn�e par Wikipedia "la pyrolyse, est la d�composition d'un compos� organique par la chaleur (sans flamme, pour �viter l'oxydation et la combustion) pour obtenir d'autres produits (gaz et mati�re) qu'il ne contenait pas".

L'arm�e am�ricaine pense d�ployer jusqu'� dix syst�mes PYTEC dans ses bases au Moyen-Orient. Cette initiative leur permettrait non seulement de r�duire l'utilisation de combustibles fossiles mais �galement d'�viter de mettre sur certaines routes non s�curis�es, un circuit de camions poubelles.

** Les d�chets domestiques produits dans une base militaire : nourriture, m�dical et sanitaire, papier, plastique, �tain, p�trole et verre.[BRK2]

L'ASTM ouvre la voie du k�ros�ne GTL pour l'aviation

2009-10-12T07:32:00Z

ASTM, l'organisme de normalisation internationale vient de publier les sp�cifications de nouveaux carburants de synth�se (GTL - Gas to Liquid) � destination des moteurs d'avion produits � partir du charbon, du gaz naturel ou de la biomasse en utilisant le proc�d� Fischer-Tropsch.

La publication de cette sp�cification fait suite � deux ann�es de recherche et de discussions au sein du groupe de normalisation ASTM, organisme multipartite r�unissant des producteurs, des fabricants d'�quipements et des consommateurs de carburant aviation.[BRK1]

Ainsi, la nouvelle norme ASTM D7566 "Carbur�acteur d'aviation contenant des hydrocarbures de synth�se" approuve l'utilisation d'un carbur�acteur contenant jusqu'� 50% de k�ros�ne GTL dans l'aviation civile. Ces m�langes seront appel�s GTL Jet Fuel. Le k�ros�ne GTL est l'un des cinq produits de type GTL qui seront produits en volumes commerciaux par le projet Pearl GTL, actuellement en construction par Qatar Petroleum et Shell.

Sa production sera d'environ un million de tonnes de k�ros�ne GTL par an, quantit� suffisante pour propulser un avion de transport commercial type sur un demi-milliard de kilom�tres (soit le transport de 250 passagers 4.000 fois autour de la terre) lorsqu’il est utilis� � 50% pour obtenir le GTL Jet Fuel.

La construction de Pearl GTL doit s'achever � la fin de l'ann�e 2010, avec une mont�e en puissance durant 2011 et aboutir � la commercialisation du K�ros�ne GTL � compter de 2012.

Un consortium r�unissant Shell, Airbus, Qatar Fuel Company (WOQOD), Qatar Petroleum, Qatar Science & Technology Park et Rolls-Royce m�ne actuellement des recherches sur les avantages potentiels de l'utilisation du Jet Fuel GTL dans les moteurs d'avion.

"Les qualit�s du Jet Fuel GTL, entre autres son potentiel de r�duction de la pollution autour des a�roports et son aptitude � permettre une l�g�re r�duction de la charge de carburant va en faire un produit attractif pour les compagnies a�riennes et les autorit�s a�roportuaires. Pour le Qatar, le GTL va lui permettre de commercialiser son gaz naturel sur divers march�s actuellement approvisionn�s en produits d�riv�s du p�trole. L'approbation publi�e aujourd'hui fait de l'aviation un autre de ces march�s et va aider le Qatar � maximiser la valeur qu'il peut tirer de ses ressources naturelles." indique le Directeur g�n�ral du projet Pearl GTL,

Outre le k�ros�ne GTL, Pearl GTL produira du gasoil GTL, un type de carburant diesel ; des huiles � base de GTL, utilis�es pour fabriquer des lubrifiants de haute qualit� ; de la paraffine normale de GTL, utilis�e pour la production de d�tergents ; et du naphte de GTL, mati�re de base pour la production de plastique.[BRK2]

Panasonic pr�sente un rack de batteries lithium-ion

2009-10-07T10:22:32Z

Panasonic affirme avoir d�velopp� un rack de batterie d'1,5 kWh qui r�pond aux exigences des industriels en termes de capacit�, de rendement, de fiabilit� et de s�curit�.

D'une intensit� de 58 Ah (25,2v) le nouveau module d'un volume d'environ 7 litres, p�se 8 kg.

Plusieurs unit�s de ce module peuvent �tre connect�s en s�rie et / ou parall�le pour construire des blocs-batteries en fonction des besoins de l'application.[BRK1]

Le bloc-batterie est compos�e de 7 rang�es (reli�es en s�rie) par 20 cellules lithium-ion de type 18650 (18 mm de diam�tre x 65 mm de longueur) connect�es en parall�le. Ce type de structure permet de pr�venir une perte de performance ou m�me un arr�t total du syst�me, � cause d'une ou plusieurs cellules d�ficientes.

Cette technologie utilise �galement une couche isolante entre les �lectrodes positives et n�gatives afin d'emp�cher des courts-circuits et une surchauffe, qui peut se produire lorsque des particules �trang�res se m�langent dans la cellule de la batterie.

Panasonic pr�cise que les cellules "18650" offrent une fiabilit� et de bonnes performances pour un co�t acceptable, sans pour autant donner de chiffres. Le nickel (sous forme d'hydroxyde) de l'�lectrode positive, permet de booster les capacit�s et la long�vit� du module.

Panasonic va d�voiler son prototype lors du CEATEC JAPAN 2009 qui se d�roule actuellement du 6 au 10 octobre.[BRK2]

IBM : objectif 800 km pour une batterie Lithium-Air

2009-10-05T05:55:36Z

IBM a lanc� le projet "Battery 500", une initiative regroupant les 40 meilleurs ing�nieurs et scientifiques de la plan�te et qui vise � augmenter consid�rablement l'autonomie des v�hicules �lectriques d'aujourd'hui en passant de moins de 200 km � plus de 800 km !

"La technologie des batteries s'est am�lior�e, mais elle reste largement inf�rieure � l'essence en terme de quantit� d'�nergie d�tenue", a d�clar� Spike Narayan, chercheur chez IBM. "La densit� d'�nergie - cad : la quantit� d'�nergie stock�e par unit� de volume - d'une batterie lithium-ion ne suffit vraiment pas � tansporter une berline familiale sur des distances comprises entre 500 et 800 km".[BRK1]

L'astuce, selon IBM, consiste � tirer parti des techniques de fabrication op�r�es sur les semi-conducteurs � une �chelle nanom�trique pour stimuler la capacit� des batteries en multipliant leur densit� de stockage par 10 (voire par 100) par rapport aux batteries Lithium-ion.

Dans la technologie de type Lithium-Air, la batterie n'est plus un syst�me herm�tiquement clos car on va associer l'oxyg�ne (essentiellement atmosph�rique) � la cathode, offrant ainsi un nombre quasi illimit� de r�actifs, dont la seule limite demeure la surface des �lectrodes.

Enfin, le poids des batteries Lithium-Air consid�rablement all�g� permettra d'am�liorer les performances du v�hicule � diff�rents niveaux (vitesse, place, autonomie).

IBM estime qu'il faudra au minimum deux ans pour d�terminer si les objectifs du projet "Battery 500" seront atteints avec la technologie batteries Lithium-Air.[BRK2]

Rendement de 23,4% pour une cellule solaire

2009-09-30T08:00:58Z

Des chercheurs de la branche ISE de l'Institut Fraunhofer ont obtenu un taux de rendement de 23,4% pour une cellule solaire monocristalline en silicium compos�e d'une couche mince semi-conductrice de type-p sur un substrat semi-conducteur de type-n.

La superficie de la cellule est de 4 cm2 (2 x 2 cm).

"La plupart des cellules solaires en silicium actuellement commercialis�es sont de type P" pr�cise Dr. Martin Hermle, responsable du groupe chez Fraunhofer ISE. [BRK1]Aussi, les cellules solaires bas�es sur des substrats semi-conducteurs de type-n poss�dent elles une plus grande tol�rance aux impuret�s. Par cons�quent, il est th�oriquement plus facile d'am�liorer le rendement de conversion �nerg�tique des anciennes cellules solaires.

Selon Fraunhofer ISE, les mat�riaux d'�tanch�it� tels que l'oxyde de silicium (SiO2) et le nitrure de silicium (SiN x) ne fonctionnent pas correctement sur les semiconducteurs de type-P. Par cons�quent, de nombreuses cellules solaires monocristallines en silicium sont form�es d'une couche semi-conductrice de type-n sur un substrat semi-conducteur de type-p, recouvert d'une couche SiO2 ou SiNx. L'ISE a utilis� de l'oxyde d'aluminium (Al2O3) comme mat�riau d'�tanch�it� sur le c�t� qui re�oit la lumi�re du soleil.
[DEVIS|1] Le taux de rendement le plus �lev� pour une cellule solaire monocristalline en silicium est de 25%. Elle a �t� r�alis�e par l'�quipe du professeur Martin Green, exer�ant � l'Universit� de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) en Australie. Mais, elle est r�put�e plus difficile � produire en masse.[BRK2]

L'ancienne centrale solaire Th�mis rena�t avec P�gase

2009-09-29T06:38:45Z

La centrale Th�mis reprend du service gr�ce au projet P�gase. Avec d'importants d�fis scientifiques et, en ligne de mire, une �nergie solaire thermique performante et rentable.

Abandonn�e pour cause de p�trole pas cher dans les ann�es quatre-vingt, qui aurait mis� un centime sur Th�mis il y a seulement cinq ans ?

La centrale solaire de Targasonne dans les Pyr�n�es-Orientales, unique en son genre, va pourtant rena�tre. Le projet � Production d'�lectricit� par turbine � gaz et �nergie solaire � (P�gase), pilot� par le laboratoire � Proc�d�s, mat�riaux et �nergie solaire � (Promes) du CNRS � Odeillo, d�marre cet hiver et ouvre de nouvelles perspectives au solaire thermique en France. [BRK1]

Plus de 200 miroirs plans mobiles, ou h�liostats, braqu�s vers le sommet d'une tour en b�ton de 101 m�tres de haut qui se d�tache sur le ciel d'un bleu tr�s pur… Th�mis est immanquable au d�tour de la route qui m�ne, quelques kilom�tres plus loin, � Font-Romeu et au c�l�bre four solaire d'Odeillo.

Dans les ann�es soixante-dix, apr�s le choc p�trolier, on tente d'utiliser le solaire pour produire de l'�nergie. Le CNRS con�oit Th�mis, l'EDF la construit : les miroirs concentrent les rayons du soleil vers une tour o� circule un fluide caloporteur (des sels fondus). Chauff� par les rayons, celui-ci transf�re son �nergie � un circuit d'eau. La vapeur alors produite actionne une turbine, comme dans une centrale nucl�aire.

Mais apr�s le d�marrage en 1983, de nombreuses interruptions, une production faible et un p�trole � nouveau bon march� auront vite raison de la centrale. L'EDF arr�te les frais en 1986. Des astrophysiciens prennent alors le relais et installent, � la place des h�liostats, des d�tecteurs de rayons cosmiques. Leurs observations dureront jusqu'en 2004. Cette fois, le site est abandonn�, mais pas pour longtemps. � Le r�chauffement climatique et la hausse du prix du p�trole sont pass�s par l� �, explique Alain Ferri�re, chercheur au Promes et responsable du projet. L'�nergie propre redevient une priorit�, le solaire retrouve la cote.

Mais tout est � recommencer… m�me si l'installation est globalement en bon �tat. Sur les 201 h�liostats, la moiti�, selon la volont� du conseil g�n�ral des Pyr�n�es-Orientales, propri�taire du site, recevra des cellules photovolta�ques pour la production d'�lectricit�. L'autre moiti� sera consacr�e � P�gase. � Pas question de refaire Th�mis. On a choisi quelque chose de tout nouveau, orient� vers la recherche : un cycle � beaucoup plus haute temp�rature, avec de tr�s hauts rendements �, souligne Alain Ferri�re. Le futur r�cepteur solaire plac� sur la tour aux environs de 2010 et qui recevra les rayons r�fl�chis par les miroirs devrait monter � 1 000 �C, contre 500 �C auparavant. Mais comment faire passer cette �nergie dans le circuit de la turbine ? Quels mat�riaux utiliser ?

Concevoir le r�cepteur solaire, conna�tre et ma�triser les transferts � tr�s haute temp�rature entre la paroi du r�cepteur et l'air comprim� figurent parmi les nombreux probl�mes � r�soudre. � P�gase, ce n'est pas que de la technologie, il y a beaucoup de vrais d�fis de recherche, en particulier sur la m�canique des fluides et les mat�riaux �, insiste Gilles Flamant, directeur du laboratoire Promes.

Si l'objectif est une centrale qui ne fonctionne qu'avec l'�nergie du soleil, le syst�me sera dans un premier temps mixte, et br�lera du fuel afin d'augmenter la temp�rature et d'assurer la production d'�lectricit� pendant les p�riodes de moindre ensoleillement. Mais avant d'en arriver l�, les h�liostats seront d'abord remis en �tat (1), et un projet, financ� par l'Agence nationale de la recherche sur trois ans, visera � d�velopper des prototypes de r�cepteurs (2).

Ensuite, la turbine � gaz, d'une puissance de 1,6 MW (l'�quivalent d'une �olienne moderne) et le r�cepteur final seront install�s, aux alentours de 2009-2010. Au total, le budget consolid� se monte � environ 6 millions d'euros sur sept ans, une somme relativement modeste pour un projet porteur d'espoir au sein d'une fili�re et d'un laboratoire en plein renouveau. � Nous avions une comp�tence dans le domaine de la conversion de l'�nergie solaire, et elle �tait en sommeil depuis pr�s de vingt ans ! D�sormais, elle est redevenue un th�me porteur, et P�gase un projet structurant du laboratoire �, conclut Gilles Flamant.

Pour preuve, le laboratoire Promes s'est ouvert � l'Europe en initiant Sollab et Solface (3). Son directeur r�ve d�sormais d'un � campus solaire �, qui regrouperait Th�mis-P�gase et Odeillo et accueillerait des �tudiants de cursus internationaux ainsi que des micro-entreprises. Vu la hausse du prix du p�trole, ses espoirs ne sont pas vains.

Jean-Fran�ois Ha�t

MAJ 29/09/2009

Selon Alain Ferri�re, "A la fin de l'ann�e, les 107 h�liostats du site d�di�s � P�gase seront op�rationnels, avec un nouveau syst�me de contr�le-commande, et nous commencerons � travailler sur la concentration".

Le projet P�gase restera un prototype et devrait �tre achev� en 2013 avec l'installation du syst�me de production �lectrique de 2 MW.

[Credits Images : PROMES / CNRS]

1. Partenariat Ademe, R�gion Languedoc-Roussillon, Total, EDF.
2. Partenariat Promes, CEA-GRETh, Limsi, Bertin technologies.
3. Sollab : r�seau europ�en de laboratoires ; Solface : acc�s libre des scientifiques europ�ens aux installations de Font-Romeu. Voir Consulter le site web, rubrique � actions internationales �.[BRK2]

Le magn�sium raffin�, un vecteur d'�nergie inexploit�

2009-09-28T07:36:32Z

Le magn�sium est le troisi�me m�tal derri�re l'aluminium et le fer. C'est aussi le troisi�me composant des sels dissous dans l'eau de mer. Les oc�ans en contiennent environ 1800 milliards de tonnes, qui, une fois raffin�s pourraient satisfaire les besoins �nerg�tiques mondiaux pour les 300.000 prochaines ann�es.

Mais cet �l�ment alcalino-terreux n'a jamais �t� consid�r� comme un vecteur d'�nergie viable, car le raffiner r�clame des temp�ratures �lev�es pouvant atteindre les 4000 � C et n�cessite en cons�quence beaucoup de ressources.[BRK1]

Mais cela pourrait bient�t changer avec la m�thode de raffinage invent�e par Takashi Yabe et son �quipe du Tokyo Institute of Technology (TIT).

Le processus commence par l'extraction du chlorure de magn�sium � partir d'eau de mer en utilisant une technique d'�vaporation sp�cialement d�di�e. Apr�s que le chlorure de magn�sium ait �t� transform� en oxyde de magn�sium, les chercheurs utilisent un syst�me de lentilles de Fresnel (4 m2) de mani�re � concentrer la lumi�re du soleil sur un laser compact dont les faisceaux seront dirig�s sur des fibres microscopiques. Ces fibres vont aider la lumi�re - et la chaleur - � se focaliser sur les particules d'oxyde de magn�sium � l'int�rieur d'une chambre � vide. Le r�sultat constitue un magn�sium raffin�.

Dans la seconde partie du processus, les chercheurs ont d�velopp� un moteur � combustion de magn�sium qui s'occupe de m�langer les granules de magn�sium obtenus pr�c�demment avec de l'eau, afin de cr�er � la fois de l'�nergie thermique (chaleur) et de l'hydrog�ne. Les seuls sous-produits g�n�r�s sont l'eau et l'oxyde de magn�sium, qui peuvent �tre d�compos�s � nouveau par le laser solaire de Yabe.

Les batteries de magn�sium seraient sept fois plus puissantes que les batteries lithium-ion utilis�es actuellement par les v�hicules �lectriques. "Si nous pouvons remplacer la combustion d'�nergie avec notre cycle, il n'y aura pas d'�mission de CO2 �, explique pour finir Yabe.[BRK2]