La chimie est au cœur des enjeux de la production d’électricité pour pérenniser l’avantage nucléaire, développer les énergies renouvelables, développer la faisabilité de la capture et du stockage industriel du dioxyde de carbone.

Les exemples illustrent l’aide de la chimie à la pérennisation de l’avantage nucléaire dans le maintien de la réactivité du cœur, le maintien de la performance du réacteur et de sa durée de vie (matériaux et corrosion), la radioprotection et le respect de l’environnement (développement des micro-organismes pathogènes, caractérisation des rejets et de leur comportement dans l’environnement). Le rôle de la chimie est également illustré dans le développement des cellules photovoltaïques couches minces et dans les technologies de captage et de stockage de CO₂.

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Les domaines les plus énergivores sont à différentes échelles : la production d’électricité, les transports et le secteur tertiaire. Il faut se poser les bonnes questions pour voir comment la chimie et la technologie peuvent réduire la facture énergétique de ces différents secteurs et atteindre les objectifs nationaux et européens de 2020.

L’isolation de l’habitat est l’un des premiers moyens. Dans les transports, les améliorations de consommation, les biocarburants et les véhicules électriques sont porteurs d’espoirs. Les divers procédés de production d’énergie renouvelable, le recyclage des matériaux dans chaque domaine, la crédibilité des solutions proposées sont examinés et confrontés aux réalités thermodynamiques et économiques.

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L’introduction des énergies intermittentes dans le mix énergétique et le développement du véhicule électrique entraînent obligatoirement l’utilisation du stockage électrique.

Le stockage par voie électrochimique du fait de sa flexibilité de fonctionnement s’impose dans les applications de faible puissance/énergie, mais aussi de plus en plus dans des applications de grandes dimensions. En matière de véhicule électrique, la clé du déploiement est la batterie qui doit allier des caractéristiques de densité énergétique, de robustesse et de coût. Les apports de la chimie à l’amélioration des batteries (formulation des matériaux, nouvelles technologies, écoconception et recyclage) sont illustrés sur des exemples d’actualité.

La présentation illustre quelques cas d’usage de technologie de stockage électrochimique et de l’interfaçage avec son environnement.

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Un économiste, directeur de recherche au CNRS, donne des éléments de prospective sur l’avenir énergétique de notre planète.

Il explique pourquoi nous devons dans les quarante prochaines années effectuer une transition énergétique au plan global permettant de nous libérer de notre dépendance par rapport aux énergies fossiles et d’arriver à un mix énergétique nous permettant d’espérer limiter le phénomène du changement climatique. Il donne quelques orientations possibles pour les scénarii énergétiques du futur et identifie des solutions tout en recherchant l’efficacité économique sans lesquelles les politiques menées risquent d’aboutir à une impasse.

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Parmi les domaines consommateurs d’énergie, celui des transports est le plus tributaire des ressources fossiles. Dans le domaine des carburants et des vecteurs énergétiques comme l’hydrogène, les progrès nécessaires sont immenses et les travaux de recherche en plein essor.

Les apports de la chimie dans ce domaine sont illustrés par des exemples et déclinés autour de quatre thèmes :

• les procédés de conversion pour prendre en charge la diversité de ressources fossiles (produits lourds, résidus, gaz, charbon) ;
• les technologies permettant de réduire les sources de pollution (S, CO₂, GAS) ;
• la chaîne de traitement et de procédés permettant l’essor de l’utilisation de la biomasse dans la filière de production des carburants ;
• les solutions de production d’hydrogène dans des volumes et des niveaux de qualité compatibles avec les différents modes de transport.

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Pour répondre à la demande mondiale et à l’épuisement des ressources fossiles, pour diminuer l’impact climatique, la priorité mondiale est de décarboniser le bouquet énergétique. Les exemples choisis montrent que ce scénario est possible pour la France.

Les exemples pris dans le cycle du combustible nucléaire, les piles à combustibles, les batteries, les cellules photovoltaïques et la biomasse montrent que la chimie intervient à tous les stades dans l’ensemble des technologies : pour la production, le stockage, la distribution et la transformation de l’énergie. La chimie de l’énergie fait appel à de très nombreuses disciplines de la chimie pour résoudre les défis auxquels nos sociétés sont confrontées. La chimie des matériaux, et notamment la chimie des nanomatériaux, intègre l’ensemble de la chaîne de l’énergie. Il en est de même pour la radiochimie, l’analyse, la physico-chimie ou encore la chimie des procédés pour le développement de la biomasse de seconde génération.

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Aujourd’hui les moteurs du développement des réseaux de transport et de distribution de l’électricité (RTE) sont la localisation géographique des nouveaux moyens de production, l’intégration des énergies renouvelables et la maîtrise de l’énergie.

Les RTE doivent équilibrer l’offre et la demande et faire face à trois défis :

• intégration de la production à base d’énergies renouvelables ;
• évolution des usages et la maîtrise des pointes ;
• intégration des conséquences de la transition énergétique avec l’apparition des nouveaux usages et de la plus grande flexibilité de la demande.

Ce développement passe par des solutions utilisant les technologies du domaine des matériaux et de la chimie. Les ouvrages souterrains utilisent des nouveaux composants. Les ouvrages aériens sont rénovés en utilisant de nouveaux conducteurs. Demain, certaines infrastructures utiliseront des conducteurs supraconducteurs ou tireront parti des nanotechnologies. Un autre défi vise au remplacement de l’hexafluorure de soufre (gaz à effet de serre) utilisé comme isolant dans les infrastructures. La part liée à la chimie dans ces évolutions-clés du succès de la transition énergétique est expliquée.

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