Chimie et énergies nouvelles

Description

Il y a seulement quelques années, les énergies fossiles (charbon, pétrole) étaient reines et le nucléaire les complétait par des technologies d’avenir. Tout a changé aujourd’hui : le pétrole s’épuise et disparaîtra, des accidents rares mais terribles discréditent le nucléaire. Alors même que la vie, quotidienne comme économique, repose de plus en plus sur l’électricité ! Et voilà que l’obsession du changement climatique entre en jeu et vient disqualifier notre source privilégiée, le pétrole, puisque les émissions de gaz carbonique dues à la combustion sont principalement dénoncées ! Ce qui était une préoccupation pour les spécialistes au début du siècle mobilise maintenant tout le monde.

Les auteurs de cet ouvrage montrent comment les scientifiques et les ingénieurs modifient les procédés connus pour limiter les émissions de CO2 et en inventent d’autres. Ils montrent aussi comment se passer de combustibles fossiles, en utilisant l’énergie du vent (les éoliennes) ou celle du solaire (les cellules photovoltaïques), ou encore comment développer des procédés à base de plantes (les biocarburants),mieux sécuriser le nucléaire, voire, pour le grand avenir, utiliser la fusion des atomes – le procédé du soleil !

Dans les journaux ou les livres, ces thèmes – étant donnée leur importance critique – sont souvent abordés mais rarement de façon concrète comme le font les auteurs dans ce livre.

 Ici on ne vend pas du rêve, mais on incite au concret : tout (ou beaucoup) est possible, mais rien n’est ni simple ni garanti : il n’y a pas de « tout, tout de suite »possible. Le chemin vers les nouvelles énergies comportera des étapes, des déceptions passagères, des espoirs, des choix et des mobilisations avant des succès et des améliorations. Les meilleurs spécialistes des laboratoires et des industries nous transmettent dans ce volume ce qu’il faut savoir pour aborder cette ère techniquement révolutionnaire.

Avant-propos : par Danièle Olivier et Paul Rigny....................................................... 9

Préface : par Bernard Bigot.............................. 13

Partie 1 : L’évolution possible du bouquet énergétique diversifié en cours de développement

Chapitre 1 : Un an après la crise, quel paysage de l’énergie en 2050 ? par Jean-Eudes Moncomble.............................. 21

Chapitre 2 : Des cleantech aux climate tech : vers une énergie net-zéro carbone par Benjamin Tincq............................................ 37

Chapitre 3 : Vitesse de déploiement et acceptabilité des nouvelles technologies dans le domaine des énergies par Grégory De Temmerman............................ 53

Partie 2 : Innovation et énergie

Chapitre 4 : Le nucléaire dans le futur et la transition énergétique/complémentarité par Christophe Behar........................................ 91

Chapitre 5 : Quelles échéances vers la disponibilité de l’option « fusion de l’hydrogène » ? par Bernard Bigot.................. 103

Chapitre 6 : Quelques apports de la R&D à l’accélération de la transition énergétique par Catherine Rivière.......................... 137

Partie 3 : Transports et vecteurs énergétiques

Chapitre 7 : Nouveaux véhicules électriques et thermiques : quel impact sur l’environnement ? par Jean-Claude Bernier.............. 153

Chapitre 8 : Vision de l’hydrogène pour une énergie décarbonée par Xavier Vigor................................................. 173

Chapitre 9 : Avancées et perspectives dans le domaine du stockage électrochimique de l’énergie (batteries) par Dominique Larcher...................................... 187

Chapitre 10 : L’ammoniac : un des futurs e-fuel pour une production d’énergie à zéro empreinte carbone par Christine Rousselle......................... 199

Partie 4 : Politique de R&D des industriels dans les prochaines décennies ; apports attendus de la chimie

Chapitre 11 : Chimie et énergie, acteurs de la lutte contre le changement climatique par Jean-Pierre Clamadieu............ 211

Chapitre 12 : Transition énergétique : comment la recherche de Total trace la route (vers la neutralité carbone) par Olivier Greiner................... 217

Chapitre 13 : La R&D au service de la décarbonation de l’industrie par Jean-Philippe Laurent................................ 229

Chapitre 14 : Les matériaux de la transition énergétique : les attentes et les défis par Jean-Paul Moulin........................................ 237

Chapitre 15 : Trajectoire technologique et industrielle : accélérer la mise à l’échelle pour améliorer la compétitivité de l’hydrogène zéro carbone par Laurent Carme............................................. 247

Sujets

• Techniques
• Automatisation et Contrôle
• Contrôle des processus
• Automatisation
• Automate
• Chimie
• Environnement
• Sciences appliquées
• Environment
• Sciences et techniques
• Sciences industrielles
• Techniques industrielles

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 10 février 2022
• Nombre de lectures: 1
• EAN13: 9782759829699
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 10 Mo

Extrait

Sous la direction de

Christophe Béhar, Jean-Claude Bernier, Bernard Bigot, Laurent Carme, Jean-Pierre Clamadieu, Olivier Greiner, Dominique Larcher, Jean-Philippe Laurent, Jean-Eudes Moncomble, Jean-Paul Moulin, Catherine Rivière, Christine Rousselle, Grégory De Temmerman, Benjamin Tincq, Xavier Vigor, coordonné par Minh-Thu Dinh-Audouin, Danièle Olivier et Paul Rigny

Chimie et énergies nouvelles

Copyright

© EDP Sciences, Les Ulis, 2022

ISBN papier : 9782987526575 ISBN numérique : 9782759829699

Composition numérique : 2023

http://publications.edpsciences.org/

Cette œuvre est protégée par le droit d’auteur et strictement réservée à l’usage privé du client. Toute reproduction ou diffusion au profit de tiers, à titre gratuit ou onéreux, de tout ou partie de cette œuvre est strictement interdite et constitue une contrefaçon prévue par les articles L 335-2 et suivants du Code de la propriété intellectuelle. L’éditeur se réserve le droit de poursuivre toute atteinte à ses droits de propriété intellectuelle devant les juridictions civiles ou pénales.

Présentation

Il y a seulement quelques années, les énergies fossiles (charbon, pétrole) étaient reines et le nucléaire les complétait par des technologies d’avenir. Tout a changé aujourd’hui : le pétrole s’épuise et disparaîtra, des accidents rares mais terribles discréditent le nucléaire. Alors même que la vie, quotidienne comme économique, repose de plus en plus sur l’électricité! Et voilà que l’obsession du changement climatique entre en jeu et vient disqualifier notre source privilégiée, le pétrole, puisque les émissions de gaz carbonique dues à la combustion sont principalement dénoncées! Ce qui était une préoccupation pour les spécialistes au début du siècle mobilise maintenant tout le monde.

Les auteurs de cet ouvrage montrent comment les scientifiques et les ingénieurs modifient les procédés connus pour limiter les émissions de CO2 et en inventent d’autres. Ils montrent aussi comment se passer de combustibles fossiles, en utilisant l’énergie du vent (les éoliennes) ou celle du solaire (les cellules photovoltaïques), ou encore comment développer des procédés à base de plantes (les biocarburants),mieux sécuriser le nucléaire, voire, pour le grand avenir, utiliser la fusion des atomes – le procédé du soleil !

Dans les journaux ou les livres, ces thèmes – étant donnée leur importance critique – sont souvent abordés mais rarement de façon concrète comme le font les auteurs dans ce livre.

Ici on ne vend pas du rêve, mais on incite au concret : tout (ou beaucoup) est possible, mais rien n’est ni simple ni garanti : il n’y a pas de « tout, tout de suite »possible. Le chemin vers les nouvelles énergies comportera des étapes, des déceptions passagères, des espoirs, des choix et des mobilisations avant des succès et des améliorations. Les meilleurs spécialistes des laboratoires et des industries nous transmettent dans ce volume ce qu’il faut savoir pour aborder cette ère techniquement révolutionnaire.

Table des matiéres

Avant-propos(Danièle Olivier et Paul Rigny) Préface(Bernard Bigot) Partie 1. L’évolution possible du bouquet énergétique diversifié en cours de développement Un an après la crise, quel paysage de l’énergie en 2050 ?(Jean-Eudes Moncomble) 1. Les missions du Conseil Mondial de l’Énergie 2. L’évolution des consommations énergétiques depuis la deuxième moitié du e XX siècle 3. Les scénarios de transition énergétique du Conseil Mondial de l’Énergie 4. Évolution des scénarios face aux incertitudes apportées par la crise sanitaire de la Covid-19 Des cleantech aux climate tech : vers une énergie net-zéro carbone(Benjamin Tincq) 1. L’enjeu pour répondre au défi climatique avec des énergies nouvelles 2. Les cleantech pour décarboner l’énergie 3. Enjeux et perspectives des climate tech Vitesse de déploiement et acceptabilité des nouvelles technologies dans le domaine des énergies(Grégory De Temmerman) 1. Définition de la transition énergétique et ses objectifs 2. Les transitions énergétiques par le passé : des additions 3. Vitesses des déploiements des technologies dans l’énergie 4. Nécessité de la transition énergétique et contraintes à pallier

Partie 2. Innovation et énergie Le nucléaire dans le futur et la transition énergétique/complémentarité(Christophe Behar) 1. Le nucléaire est un candidat légitime pour être une énergie majeure dans les futures décennies 2. Adaptation des réacteurs nucléaires aux renouvelables 3. Quel réacteur au-delà de l’EPR ? Quelles échéances vers la disponibilité de l’option « fusion de l’hydrogène » ?(Bernard Bigot) 1. Émergence, histoire et généralités sur la fusion nucléaire 2. Le projet ITER Quelques apports de la R&D à l’accélération de la transition énergétique(Catherine Rivière) 1. La transition énergétique : une dynamique enclenchée 2. La recherche et l’innovation à IFP Énergies nouvelles 3. La chimie, une discipline clé pour les technologies bas carbone 4. Le recyclage chimique des plastiques 5. Le numérique dans la chimie, un atout performant

Partie 3. Transports et vecteurs énergétiques Nouveaux véhicules électriques et thermiques : quel impact sur l’environnement ?(Jean-Claude Bernier) 1. La part du transport dans les dépenses énergétiques et les émissions de gaz carbonique en France 2. Le véhicule thermique 3. Le véhicule électrique 4. Les véhicules électriques sont-ils vraiment écologiques ? 5. Comparaison des véhicules électriques et thermiques 6. Le véhicule àhydrogène Vision de l’hydrogène pour une énergie décarbonée(Xavier Vigor) 1. Les différents usages de l’hydrogène 2. Comment produire de l’hydrogène bas carbone ? 3. Comment stocker, transporter, distribuer l’hydrogène ? À quels coûts ? 4. Les défis à relever et la position de la France Avancées et perspectives dans le domaine du stockage électrochimique de l’énergie (batteries)(dominique Larcher) 1. Un bref aperçu de la situation actuelle 2. Histoire, avantages et inconvénients des batteries Li-ion

3. Quelles sont les chimies et technologies alternatives/ complémentaires ?

L’ ammoniac : un des futurs e-fuel pour une production d’énergie à zéro empreinte carbone(Christine Rousselle) 1. L’ammoniac, une solution de stockage chimique de l’énergie 2. Utilisation de l’ammoniac comme carburant/combustible

Partie 4. Politique de R&D des industriels dans les prochaines décennies ; apports attendus de la chimie Chimie et énergie, acteurs de la lutte contre le changement climatique(Jean- Pierred Clamadieu) 1. Le rôle de l’énergie dans la transition écologique 2. L’hydrogène 3. La volonté des industriels pour développer de l’énergie verte Transition énergétique : comment la recherche de Total trace la route (vers la neutralité carbone)(Olivier Greiner) 1. Les « promesses » de Total pour 2050 2. La R&D au cœur de ces « promesses » La R&D au service de la décarbonation de l’industrie(Jean-Philippe Laurent) 1. L’engagementdans la transition énergétique 2. La stratégie d’EDF pour accompagner ses clients dans la décarbonation

Les matériaux de la transition énergétique : les attentes et les défis(Jean-Paul Moulin) 1. La transition énergétique 2. Besoins et attentes pour les matériaux dans la transition énergétique 3. Concilier performances techniques et économiques 4. Accélérer l’adoption des nouveaux matériaux 5. Alléger pour unemeilleure efficacité énergétique 6. Matériaux recyclés et bio-sourcés à iso-performance 7. Synthèse des besoins : un cycle de vie vertueux Trajectoire technologique et industrielle : accélérer la mise à l’échelle pour améliorer la compétitivité de l’hydrogène zéro carbone(Laurent Carme) 1. Les usages actuels de l’hydrogène 2. Les enjeux de la filière hydrogène 3. L’électrolyse, pierre angulaire pour décarboner la production d’hydrogène 4. Stratégie d’industrialisation 5. McPhy, un acteur leader dans la production d’hydrogène décarboné 6. Réalisations et ambitions de la filière

Avant-propos

Danièle Olivier Vice-présidente de la Fondation de la Maison de la Chimie Paul Rigny Conseiller scientifique auprès du président de la Fondation de la Maison de la Chimie

a Fondation a créé, en 2007,un cycle de colloques « Chimie et … » qui L traite successivement des domaines d’application de la chimie. Ces colloques ont donné naissance à une collection d’ouvrages,la collection « Chimie et … », qui en diffusent les enseignements. Depuis,La chimie et la mer, le premier de la série, au présent volume,Chimie et énergies nouvelles, ce sont vingt-quatre volumes qui sont ainsi présentés sur vingtquatre thématiques importantes pour la vie quotidienne qui n’existeraient pas sans la chimie.

La Fondation de la Maison de la Chimie s’attache à faire prendre conscience à tous que les sciences de la chimie – dans l’industrie, dans la recherche scientifique et dans le développement – sont essentielles à nos vies quotidiennes. Elle se penche ainsi sur la réalité de ce qui nous entoure – les objets quotidiens, les vêtements, nos habitations, nos loisirs, nos médicaments etc. Certains de ces objets et de ces usages sont, pourrait-on dire, « vieux comme le monde », mais aujourd’hui, tous, sans exception, sont marqués pas les progrès de la recherche dans les laboratoires publics et industriels et souvent dans le cadre d’un partenariat étroit entre les deux.

Il n’est par exemple, pour présenter le présent volumeChimie et énergies nouvellesque de noter dans nos expériences personnelles les changements des conditions de vie. Sur une période d’au moins une dizaine d’années, l’explosion de notre consommation d’électricité est frappante : le nombre de prises de courant par pièce dans un appartement, de voyants associés à nos équipements, l’éclairage dans les rues ou les bâtiments nous rappellent que nous vivons dans un « toujours plus » d’énergie. Les ordinateurs, les téléphones portables, bientôt les maisons connectées, bientôt les transports électriques etc., tout va dans le même sens : plus d’électricité. Et la vie des individus n’est pas seule en cause, bien évidemment, la vie des entreprises est prise dans la même spirale : toujours plus d’électricité, toujours plus d’énergie, que tout le monde – toute la planète ! – recherche.

Hélas ! ce magnifique emballement – qui apporte un merveilleux confort à toujours plus de gens – est potentiellement mortel, il ne faut pas se le cacher. L’épuisement des ressources de la planète qui nous donnent leur énergie (le pétrole en particulier) et le changement climatique qui panique tant de gens