Auteur/autrice : Raymond Bonnaterre

Une voie innovante et pleine d’avenir: la photo-électrochimie des cellules solaires à colorant
                  En ces périodes de rentrée, les esprits sont reposés, il est donc possible d’aborder des sujets complexes tels que la photo-électrochimie qui comme son nom l’indique associe réaction photochimique et réactions électrochimiques, durant lesquelles s’échangent des électrons. Elles peuvent donc être mises à profit pour générer du courant comme dans une pile ou un accumulateur: c’est par exemple, le principe de la cellule de Grätzel, inventée en 1991 par Michael Grätzel, à l’Ecole Polytechnique de Lausanne. Pour comprendre son fonctionnement je pense qu’il faut oublier pendant quelques minutes les semi-conducteurs et revenir à la vieille chimie de Lavoisier. Une cellule de Grätzel est constituée d’un verre conducteur, de poudre de TiO2 nanocristalline conductrice (anatase) revêtue d’un colorant photosensible au contact d’une solution RedOx (typiquement iodure / iode) et d’une électrode conductrice (FIG.).
                           Le colorant photosensible R au contact de la lumière va donner naissance à une forme excitée R* qui va revenir à un état plus stable en cédant un électron au TiO2 et en formant un cation R+. Ce cation au contact de la solution d’iodure va oxyder l’ion iodure en iode (I3-) et revenir à son état initial R. Le bilan sur cette électrode photosensible est donc l’oxydation de l’ion iodure en iode avec libération d’un électron. La liaison sur une utilisation électrique du circuit extérieur va donc se comporter comme une pile solaire avec réduction de l’iode en iodure sur le pole positif. On le voit dans un tel système l’énergie est apportée par la lumière qui est transformée en électricité grâce à une réaction photochimique et deux réactions électrochimiques. Le transfert des charges à l’intérieur du système est assuré par le verre et le TiO2 conducteurs d’électrons et par les ions du système redox en solution. Du point de vue des tensions, par rapport à une électrode normale à hydrogène standard, la dissociation de l’espèce excitée en cation et un électron correspond à une tension d’environ -0,5V (Niveau de Fermi du TiO2) et le potentiel d’équilibre I3- / I- qui est de + 0,53V. La tension max d’une telle cellule est donc d’environ 1V.
                           Ces cellules photovoltaïques, appelées communément "Dye-sensitized solar cell" ou DSC, font l’objet de nombreux développements en particulier au Japon. Les paramètres fondamentaux sont nombreux (nature du colorant, nature du système redox, composition et nature de l’électrolyte), les rendements et l’allongement de la durée de vie des divers systèmes sont étudiés. La mise en oeuvre technologique par transfert continu par rouleau sur une feuille de plastique conductrice rend le procédé de production très séduisant. C’est une des voies probables d’obtention de cellules photovoltaïques organiques industrielles de faibles coûts qui permettront de rendre la filière solaire compétitive et non subventionnée dans un avenir proche.
                        Au niveau fondamental, des chercheurs du MIT ou tout récemment de l’Université de Tel Aviv, explorent la possibilité de créer du courant à partir de Chlorophylle et de protéines, sortes de cellules de Grätzel naturelles (FIG. qui montre la complexité des processus photo-électrochimiques mis en oeuvre lors de la photosynthèse, l’un formant de l’oxygène et libérant des électrons (PSII), l’autre PSI transformant le CO2 et l’eau en sucres par réduction) . L’utilisation du génie génétique de cyanobactéries recherche à "durcir" ces protéines pour qu’elles résistent dans le temps. Les possibilités d’évolution de l’ensemble ces systèmes photo-électrochimiques complexes sont considérables.
Le 18 Août 2008.
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août 18, 2008
Etats-Unis: les tensions montent dans le solaire et l’éolien dans l’attente du vote des subventions 2009 par le Congrès
                     La génération d’électricité solaire ou éolienne ne peut pas trouver d’équilibre économique sans subventions ou sens tarifs adaptés. Ceci pour une raison simple: les capitaux employés par MWh annuels produits sont trop importants pour arriver à amortir, au prix de gros du Marché de l’électricité, les installations qui pourtant utilisent des ressources naturelles gratuites. Tel est le paradoxe du moment. Les subventions ou les aides tarifaires exacerbent la demande d’équipements, les équipementiers et leurs fournisseurs augmentent leurs prix et leurs délais. Les investissements deviennent plus nombreux et plus chers, il en résulte qu’il faut donc plus de subventions en volumes et en prix unitaires! La machine s’emballe. Alors les gouvernements réfléchissent, hésitent où arbitrent. On a vu l’Allemagne réduire les subventions à la filière photovoltaïque, au profit de l’éolien. Le Japon fait l’inverse, il privilégie le photovoltaïque pour lequel les marges de progrès techniques sont considérables, par rapport à une industrie éolienne plus simple, plus accessible, mais en bout de course technologique. Aux Etats-Unis les subventions sont acquises pour les réalisations courant jusqu’au 31 Décembre 2008, mais il est nécessaire d’obtenir un vote de reconduction, d’au moins un an des aides à la production, de la part du Congrès, pour poursuivre l’aventure. Mais le déficit budgétaire, alimenté par les conflits irakiens et afghans, doit être contenu.
                     Alors tout le monde se dépêche et veut terminer ses programmes d’ici à la fin de l’année, ce qui ajoute de la tension sur les fournisseurs et donc des majorations tarifaires.
                     Les nouveaux projets tels que l’installation de deux importantes usines photovoltaïques pour la Pacific Gas & Electric Co en Californie, l’une de 250 MW confiée à SunPower pour démarrage en 2010, l’autre de 550 MW confiée à OptiSolar pour démarrage en 2011 sont dépendants de l’extension par le Congrès du "Production tax credit" (PTC) fédérale pour les deux ou trois ans à venir.
                     Les Etats américains, comme le Wisconsin, la Caroline du Sud, ou l’Etat de New York, qui voudraient mener leur propre politique de sponsoring aux énergies renouvelables réfléchissent à instaurer soit des tarifs spéciaux selon le mode européen (Feed-in tariffs) soit de permettre aux installations solaires privées d’être connectées au réseau (Net Metering) afin d’offrir la possibilité aux particuliers d’investir dans des panneaux solaires et de réduire ainsi le montant de leur facture d’électricité, après signature d’un contrat avec leur fournisseur d’énergie électrique.
                     Faire payer le contribuable ou majorer la facture du consommateur sont les deux issues à la résolution du problème initial. L’un et l’autre risquent de se lasser un jour, surtout qu’ils ne font qu’un. Il serait préférable que ces industries d’énergie renouvelables soient payées des émissions de carbone qu’elles évitent, sous la forme d’attributions de droits d’émissions qu’elles pourraient revendre sur le Marché à leurs concurrents pollueurs. Une saine gestion de ces droits permettrait à la fois de pénaliser les productions polluantes et d’encourager les énergies renouvelables. Seule alors, resterait à résoudre la part de pollution induite par l’arrêt inopinée de la production d’électricité d’origine renouvelable.
Le 17 Août 2008.
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août 17, 2008
La réduction de masse des véhicules devrait accompagner la baisse des consommations
               Depuis des décennies, malgré l’optimisation des coûts et des matériaux utilisés, on assiste à une lente et inexorable montée en masse des véhicules (FIG.), plombés le plus souvent par des fonctions annexes de confort tels que l’air conditionné ou par des modes "tout terrain" faisant appel à de vastes habitacles décorés de chromes rutilants et juchés haut sur pattes. L’utilisation de l’Aluminium trois fois plus léger que l’acier permet sensiblement de réduire par deux la masse des pièces, plus volumineuses à propriétés mécaniques constantes. En moyenne il doit y avoir 140 kg d’aluminium dans les voitures récentes, soit 10% de leur masse environ. De techniquement prestigieuses voitures ont été construites, en utilisant largement l’aluminium de la Dyna Panhard de nos grands-pères (incroyable prouesse technique pour l’époque) à l’AUDI A2 qui était constituée à 34% de sa masse en Aluminium mais dont le flop commercial a entraîné l’arrêt de production en Juillet 2005. Les précurseurs ont toujours tort.
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                  Dans les modèles d’entrée de gamme, censés être les plus sobres, des divers constructeurs il en est très peu dont la masse soit inférieure à une tonne (FIG.). La "short list" comprend la Smart, la C1 de Citroën, la 107 de Peugeot, l’Aygo de Toyota et la Fiat 500.
                     La masse d’une voiture est un des paramètres majeurs qui déterminent sa consommation en carburant. Pour acquérir une certaine vitesse le véhicule va devoir vaincre quatre forces dont trois dépendent de sa masse : si la résistance à la pénétration dans l’air est indépendante de la masse du véhicule, la résistance à l’accélération, la résistance au roulement et le gain en énergie potentielle en côte dépendent de la masse (FIG.). Son énergie cinétique acquise est proportionnelle à la masse.
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                        Les prix très élevés des feuillards d’acier de qualité automobile, de Nippon Steel ou de ses concurrents, pouvant dépasser les 1100$/tonne, l’impérieuse nécessité de présenter des modèles plus sobres en carburants, militent pour une utilisation plus large de l’Aluminium dans l’élaboration des véhicules. Cet impératif de gain de masse sera encore plus vif avec les véhicules électriques puisqu’il permettra d’accroître l’autonomie électrique, à énergie et masse de batterie embarquée constante. La voiture électrique I-Miev de Mitsubishi Motors présentera un châssis en Aluminium.
                        Au delà de l’Aluminium les fibres de Carbone qui pèsent le quart de l’acier mais qui, surtout, présentent des propriétés mécaniques incomparables devraient permettre de réduire les masses des véhicules d’environ 400kg en utilisant ce matériau pour le châssis, le capot et le toit. De nombreux constructeurs travaillent activement sur les deux problèmes majeurs posés par ces fibres: le prix (à près de 20$ par kg soit 18 fois celui de l’acier au kilogramme) et surtout la lenteur de mise en oeuvre, incompatible avec des productions de série. Toray, le grand producteur de fibres japonais, et Nissan qui travaillent ensemble sur ce sujet déclarent avoir réduit la durée d’élaboration d’un capot à 10 minutes alors qu’il en fallait 160 auparavant. Bien sûr c’est encore trop long, mais Toray va poursuivre ses développements dans un nouveau centre de recherches à Nagoya, spécifiquement dédié aux problèmes de l’industrie automobile. Son objectif est de proposer des solutions acceptables par cette industrie dès 2010. Par ailleurs, BMW travaille activement sur ces problèmes avec la Société américaine Zoltech Companies, basée à Saint Louis et qui aimerait voir le prix des fibres descendre vers les 11$ le kg.
                     Nul doute que de futurs véhicules haut de gamme équipés de batteries et à très longue autonomie électrique vont voir le jour. Ils utiliseront l’Aluminium et les fibres de Carbone, leur toit sera constitué d’un panneau solaire translucide à très haut rendement de conversion, ils disposeront de tous les moyens modernes de surveillance et de communication avec l’environnement. Les pauvres, ébahis dans leur 4X4 acheté au rabais, lors de la liquidation judiciaire de General Motors-Ford-Chrysler juste après la fusion des trois groupes, contempleront avec envie ces véhicules du XXIème siècle.
Le 17 Août 2008.
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août 17, 2008
Seule, parmi les grands pays européens, l’Allemagne a présenté au mois de Juin des productions industrielles en croissance
                     Tout comme au mois de Mai, l’Allemagne se singularise parmi les grands pays européens en conservant une production industrielle en croissance (FIG.). Depuis deux mois consécutifs les données d’Eurostat indiquent des productions industrielles, par rapport au même mois de l’année précédente, pour la Zone Euro globalement en décroissance (Mai: -0.6%, Juin: -0.5%). Parmi les grands pays européens c’est l’Espagne qui voit sa situation le plus se dégrader avec une chute de -5.5% au mois de Mai, aggravée à -9% au mois de Juin. L’embellie espagnole est passée, l’éclatement de la bulle immobilière se propage.
                  Puis vient la France avec une chute de -1.9% au mois de Mai, amplifié au mois de Juin par -2.5% de repli en un an. Ces mauvais résultats ne sont peut-être pas dramatiques pour l’activité industrielle française qui doit préparer au mois de Juin les livraisons des mois de Juillet et d’Août traditionnellement moins actifs. Il va donc falloir suivre les entrées de commandes de Juin et de Juillet qui vont largement déterminer les facturations de la deuxième partie de l’année.
                  Seule l’Allemagne avec une légère croissance, par rapport à il y a un an, de l’activité industrielle de 0.9% en Mai et de 1.7% en Juin sort la tête de l’eau, mais on est loin des 5% à 6% de croissance du début de l’année.
                  Au mois de Mai et Juin dans la Zone Euro ce sont surtout les livraisons de biens durables qui ont été affectés avec des retraits de plus de 5% par rapport à il y a un an. Les autres postes (biens de consommations, énergie et biens intermédiaires) sont également dans le rouge. Seul le poste investissement reste encore positif par rapport à il y a un an.
Le 16 Août 2008.
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août 16, 2008
Le ralentissement de l’activité économique en Europe ne date pas du trimestre dernier
                     Les opinions sur la bonne tenue de la santé économique de l’Europe se sont inversées en quelques semaines. Souvenons nous du début du mois de Juillet et du curieux relèvement des taux de refinancement de la BCE de 25 points de base, à 4,25%, de l’euro chatouillant les 1,60 dollars le 14 Juillet, de la Bank of England prète elle aussi à relever ses taux. Et puis en trois ou quatre semaines on a assisté à une formidable inversion d’opinions, effet laser économique, retour aux données fondamentales. L’euro se déprécie de 8% par rapport au dollar en 4 semaines, la Livre sterling fait pire encore puisqu’elle a baissé par rapport à l’euro, le taux d’intérêt du 10 ans allemand baisse de 50 points, de 4.66% à 4.17% . Et pourtant en regardant les courbes du PIB des grands pays européens, en glissement sur quatre trimestres, on s’aperçoit que ce mauvais deuxième trimestre 2008 s’inscrit dans la continuité des précédents (FIG.).
               L’Espagne tout d’abord (courbe rouge), en décroissance depuis un an, soutenue à bouts de bras par des dépenses des administrations très élevées, mais dont l’activité et la consommation des ménages s’affaissent. La Grande-Bretagne (courbe parme) dont l’économie souffre de la crise bancaire, d’une inflation galopante des prix de l’énergie (gaz et charbon) et d’une baisse du tourisme. L’Italie (courbe verte) qui avait déjà chuté au quatrième trimestre de l’an dernier et affiche un zéro pointé. La France (courbe bleue) dont l’activité languissante traduit sa perte de compétitivité industrielle, aggravée par un euro surévalué qui décourage tout nouvel investissement de capacité de production sur notre sol. L’Allemagne enfin (courbe noire) dont l’activité économique est laminée par une progression du niveau de consommation des ménages très faible et même parfois en retrait, comme au quatrième trimestre 2007.
               Ce tableau de l’activité économique européenne n’a donc rien de réjouissant et les chiffres du deuxième trimestre 2008 ne sont pas un accident, ils sont dans la continuité des précédents. L’association d’un euro surévalué, d’un accroissement fou des prix de l’énergie et des "commodities", refuges des liquidités errantes libérées par la crise bancaire, et l’absence d’une politique énergétique européenne cohérente ont eu raison de la progression de l’activité économique en Europe. Cependant, dans les mois à venir, une baisse des cours de l’euro et des cours de l’énergie devraient relancer la machine économique alimentée, entre autres, par le retour des pétro dollars dans le flux économique sous forme de commandes de biens d’équipements lourds.
Le 16 Août 2008.
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août 16, 2008
La consommation des véhicules américains peut être notablement réduite
                        Chacun sait que les véhicules américains, trop lourds, équipés de moteurs surdimensionnés, utilisant de l’essence sont des gouffres de carburant qui transforment en CO2 plus de 9 millions de barils par jour de pétrole, soit près de 10% de la consommation mondiale. Consciente de cette gabegie, l’Administration américaine a fixé un objectif de consommation moyenne des gammes automobiles proposées par chaque constructeur. C’est le CAFE (corporate average fuel economy) qui doit être en 2020 de 6,7 litres/100 km (ou en unité US de 35 miles/gallon). Le site cars.com a calculé la consommation moyenne par constructeur sur la base des modèles proposés et pondérée des volumes de ventes. Ce classement en miles par gallon, converti en litres aux cent kilomètres pour une meilleure compréhension de lecteurs francophones, est des plus instructifs (FIG.).
               Il montre que parmi les gammes de produits les plus grosses consommatrices se trouvent les trois américains Chrysler à plus de 12 litres, General Motors et Ford, puis viennent les constructeurs allemands aux environs de 11 litres et enfin, les constructeurs japonais autour de 10 litres. La consommation moyenne est de 10,8 litres/100km. Parmi les rares bons élèves citons la Smart (6,5 l/100), déjà à l’objectif du CAFE, ou la Mini de BMW (8,3 l/100) qui rencontrent un large succès aux Etats-Unis.
               Ces quelques chiffres permettent de comprendre pourquoi il est aisé de pronostiquer pour les années à venir une forte décroissance des consommations d’essence américaines. L’atteinte de l’objectif du CAFE en 12 ans correspond à nombre de véhicules constant à une réduction de consommation de 3,4 millions de barils/jour d’essence, soit de 4% par an. La croissance du parc automobile américain suivant la croissance de population a été de 1,7% par an. Il est donc possible de calculer une baisse de consommation d’essence moyenne de 2,3% par an. En sachant que la part de fuel éthanol dans le mélange carburant, va continuer à croître, l’ensemble de ces données permet de penser que la part de pétrole consommée par les véhicules américains (hors bus et poids lourds) va baisser annuellement d’environ 250 à 300 mille barils par jour.
               Les marges de progrès pour les constructeurs américains sont considérables, la démarche de Ford d’introduire aux USA ses modèles européens par exemple, va lui permettre d’offrir rapidement une gamme de produits consommant 1/3 de moins de carburant que sa gamme actuelle.
Le 16 Août 2008.
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août 16, 2008
EDF va pouvoir accroître sa participation dans le capital de son partenaire américain Constellation
Constellation est un groupe américain impliqué dans l’énergie. Il possède, entre autre, une puissance de production d’électricité de 9 gigawatts répartie dans 83 centrales électriques et 60% de cette puissance installée est de nature électronucléaire, avec 5 réacteurs situés sur trois sites. EDF est associée à Constellation pour la définition, la construction et l’exploitation de futures centrales de type EPR aux Etats-Unis, par l’intermédiaire de leur filiale UniStar Nuclear Energy (LIRE). EDF qui possède 4,97% des actions de Constellations a décidé de porter progressivement sa participation à 9,9% par des achats d’actions en Bourse. Des discussions seraient en cours entre les deux Sociétés pour éventuellement renforcer plus encore leur rapprochement, dans le cadre des lois américaines.
Une alliance entre les deux Sociétés dans un grand pays qui va devoir développer ses ressources électronucléaires a du sens pour les deux Sociétés. Cependant, le caractère encore trop national d’EDF peut constituer de l’autre côté de l’Atlantique, un frein à un tel rapprochement.
15 Août 2008.
août 15, 2008
Le ralentissement de la croissance des ventes chinoises de voitures est plus rapide que prévu.
La montée des prix des carburants de 20% à la pompe, l’instauration de taxes gouvernementales sur les ventes de voitures, un certain attentisme des Chinois devant des promesses de baisse des prix, par l’instauration de nouvelles règles commerciales concernant la concurrence, sont les raisons les plus citées pour expliquer le ralentissement de la croissance des ventes de véhicules au mois de Juillet. Ces ventes, d’après l’association des constructeurs de véhicules chinois, ne sont en croissance que de 6,8% par rapport à il y a un an. C’est le premier taux de croissance à "un digit" et le plus faible depuis deux ans. C’est aussi le cinquième mois consécutif de baisse de ce taux de croissance.
Il semblerait donc que les consommateurs chinois, contrairement à ce qu’affirme l’Agence Internationale de l’Energie dans son papier du mois de Juillet, aient des comportements similaires aux autres consommateurs dans le monde: ils réfrènent leurs désirs d’achats quand les prix et les taxes croissent. Décidément ces Chinois n’ont pas fini de nous surprendre: ils sont comme tout le monde!
Le 15 Août 2008.
août 15, 2008
Japon: la consommation d’électricité du mois de Juillet en forte croissance
Le Japon est un pays moderne dont le pic de consommation annuelle d’électricité se situe en été, en raison d’un climat chaud et humide (FIG.). L’air conditionné prévient, entre autres, le développement de moisissures dans les tatamis. En 2007 la consommation d’électricité japonaise a atteint les 1000 TWh soit sensiblement les consommations réunies de l’Allemagne et de la France. Les consommations durant la deuxième partie 2007 et le début 2008 (courbe rouge) ont été tirées vers le haut par de fortes consommations industrielles. Au mois de Juillet dernier les productions ont dépassé 94 TWh en raison d’un climat très chaud.
Ces poussées de consommations d’électricité japonaises tombent plutôt mal, au moment où l’industrie électronucléaire de ce pays est fortement déstabilisée depuis le tremblement de terre de l’été 2007. Pour assurer ses productions excédentaires d’électricité le Japon fait appel au gaz naturel et au pétrole. Bien sûr les émissions de CO2 japonaises vont connaître de ce fait, une croissance importante cet été.
Le 15 Août 2008.
août 15, 2008
L’inflation américaine a-t-elle atteint un maximum au mois de Juillet?
Avec une composante énergétique en hausse de 29% en un an (elle n’était que de 25% le mois précédent) l’inflation américaine atteint le record de 5,6% en un an. Hors énergie cette inflation est de 3% et hors énergie et alimentation elle apparaît à 2,5% (FIG.) niveau élevé de l’inflation sous-jacente par rapport à celle de la Zone Euro qui ressort à 1,7%. L’Europe a profité de la valorisation de l’euro et des taxes associées aux carburants qui ont amorti les augmentations de prix de l’énergie à 17% pour la Zone Euro.
Mais cet effet amortisseur jouera également dans l’autre sens avec la baisse des cours de l’énergie qui vont se répercuter plus franchement et plus rapidement sur la modération de l’inflation américaine dans les mois à venir. L’affaiblissement de l’Euro amortira également la baisse des prix de l’énergie en Europe. Le mois d’Août devrait donc voir les chiffres de l’inflation américaine se détendre. Il sera intéressant de suivre le taux d’inflation sous-jacente américain qui pourrait encore pâtir des augmentations de prix et de salaires rémanentes.
Le 14 Août 2008.
août 14, 2008