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SORTIE DE LA CARTOGRAPHIE STOCKAGE
22 ma i 2017
SMARTWATER
HYB2HYB
HYLIFE
SOTHERCO
S o r t i e o f f i c i e l l e d e l a c a r t o g r a p h i e s t o c k a g e – 2 2 / 0 5 / 1 7
P R O G R A M M E
Première partie : cartographie secteur et entreprises
• Cartographie stockage : résultats et tendances
M. Cédric Brüll & M. Paul Bricout - Cluster TWEED
• Aquale : géothermie et stockage saisonnier
Tanguy Robert, chargé de recherches
• Engie : Etat de l'art de la filière "Power to gas »
Michel Guerlus, Business Development Manager
• CE+T : Technology, innovation, impact
Olivier Bomboir, Product Management
2
S o r t i e o f f i c i e l l e d e l a c a r t o g r a p h i e s t o c k a g e – 2 2 / 0 5 / 1 7
3
Deuxième partie : projets de recherche
• Projet HYB2HYB : développer la technologie de stockage hybride
batterie Li-ion/SCE
Professeur Patrick Hendrick, ULB
• Projet SMARTWATER : système de régulation des réseaux
électriques par intégration de sites carriers et souterrains pour le
stockage énergétique par turbinage-pompage hydroélectrique
Professeur Patrick Hendrick, ULB
• Projet HYLIFE : matériaux à longue durée de vie pour piles à
combustible PEM hydrogène-air
Professeur François Reniers, ULB
• Projet SOTHERCO (Solar Thermochemical Compact Storage
System) : un système de stockage solaire thermochimique
saisonnier compact, modulaire et innovant
Professeur Marc Frère, UMons
P R O G R A M M E
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
1
CARTOGRAPHIE
STOCKAGE
Namur	– 22/05/2017
PLAN
2
• INTRODUCTION
• CARTOGRAPHIE STOCKAGE
o Objectifs
o Appels à participation
o Réponses
o Publication & chaînes de valeur
• CARTOGRAPHIE HYDROGÈNE
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
3
INTRODUCTION
4
La compétitivité du renouvelable s’est fortement accru ces dernières
années, le stockage est un « game changer » avec des applications
nombreuses (micro-grids, mobilité durable,…)
Contexte
Qui sommes-nous?
5
Le Cluster TWEED est une organisation wallonne rassemblant
les acteurs du secteur de l'énergie durable.
Nos secteurs clés :
Que faisons-nous?
• Mise en réseau des entreprises et autres acteurs des secteurs de l'énergie
durable via l'organisation de conférences à thèmes, d'évènements de
networking, de conférences, de séminaires, de séances d'information, de
visites d'entreprises...
• Organisation de groupe-projets qui rassemblent des entreprises aux
compétences complémentaires afin de constituer des filières d'entreprises
capables d'offrir des solutions globales aux clients dans des projets de taille
industrielle
• Soutien technique au montage de projets d'investissement et/ou de R&D
sur la thématique des énergies durables
• La réalisation d'une veille technologique dans le domaine de l'énergie
durable
• Réalisation d'études de marché et d'analyse économique et
technologique sur la thématique de l'énergie durable
• Promotion locale et internationale du cluster et de ses membres via
l’Agence Wallonne à l’Exportation (AWEx), l’Energy Techonlogy Energy Club
(AREC) et l’organisation de missions de prospection (Maroc, Pologne).
• Participation à des projets wallons & européens
6
TWEED en quelques chiffres
(depuis sa création, mars 2008)
• > 100 membres effectifs (payants), dont 85% d’entreprises
• Réseau de plus de 350 acteurs technologiques (membres ReWallonia)
• Près de 100 networking events
• Aide au montage de 30 projets de recherche ou d’investissement dans le
secteur « énergie durable » et partenaires de projets wallons (Plan Marshall,
DGO4, First Spin-Off,…) ou européens (H2020, Interreg,…)
• Présence sur plus d’une vingtaine de salons (EWEA, Intersolar, Husum, EU
Biomass Conference,…) et élaboration de plus de 10 missions à
l’international
• Réalisation de 6 cartographies d'acteurs économiques (Eolien, Solaire PV,
Biomasse-énergie, Chaleur verte, Smart Grid, Stockage)
• Plus de 50.000 pages visitées par an sur nos sites Web, 12 newsletters par
an, veille informative,…
• Plus de 15 partenariats : AWEX, Agoria, Energy Technology Club,
International Cleantech Network, Edora, Apere, pôles et clusters wallons
(Mécatech, GreenWin, Cap2020/eco-Construction,…), clusters étrangers
(Energie 2020, Tenerrdis, OREEC-Oslo Energy Cluster, Cluster de Energía del
País Vasco)
7
TWEED en quelques images
Axes stratégiques prioritaires de
TWEED
Soutenir	les	acteurs	publics/privés	
dans	leur	axe	Energie
Offrir	des	solutions	complètes	
auprès	des	clients/secteurs
Favoriser	le	rayonnement	local	&	
international	des	technologies	du	
cluster
Identifier	les	opportunités	de	
marché	&	Monter	/	Participer	à	des	
projets	d’envergure	
Priorités	
TWEED
Actions 2017
Soutenir	les	acteurs	publics/privés	
dans	leur	axe	Energie
Event	– PAED	avec	les	villes	&	
communes
Actions 2017
Soutenir	les	acteurs	publics/privés
dans	leur	axe	Energie
Exemple	de	« Buyers »	:	DEME,	VAF	
Instruments,	Krohne,	ThyssenKrupp Liften,	
Eneco,…
Events	– Meet	the	Buyer
Actions 2017
Offrir	des	solutions	complètes	
auprès	des	clients/secteurs
Lancement	d’un	site	WEB	BtoC	et		
journées	“découvertes”	d’acteurs	
(“Wood/Pellets	Day”)	!
Les objectifs principaux de ce
regroupement est d’informer et
améliorer la visibilité et l’image du
secteur via l’organisation
d’une journée dédiée et d’un site
Web orienté BtoC
www.leboisénergie.be
Actions 2017
Référentiel	Piscines
(Prochain:	Hôpitaux)
Offrir	des	solutions	complètes	
auprès	des	clients/secteurs
www.energiepiscines.be
Ou	via
www.rewallonia.be
Actions 2017
Favoriser	le	rayonnement	local	&	
international	des	technologies	du	
cluster
Partenaire	du	Pitch	Workshop	à	
Copenhague	(Juin	2017)
Actions 2017
Favoriser	le	rayonnement	local	&	
international	des	technologies	du	
cluster
Partenaire	du	TBB	à	
Amsterdam	(25-26	Octobre	17)	
– Réduction	de	40%	en	tant	
que	membre	de	TWEED	!
Quelques-unes	 des	entreprises	partenaires	fidèles	à l’événement	
Exposez
votre innovation
Pitchez
devant un public
d’investisseurs
et d’industriels
Rencontrez
en	face	à	face		
vos	futurs clients		
via	des	rdvBtoB
Networkez
avec	des		
spécialistes	 	
dusecteur
Participez
à	des conférences		
animées par
des intervenants	
de	haut niveau
6
Venez rencontrer:	
- les	startups	et	projets
soutenus par	InnoEnergy
- Nos partenairesEuropéens
- De	potentiels investisseurs
cleantech
Actions 2017
Favoriser	le	rayonnement	local	&	
international	des	technologies	du	
cluster
BtoB matching
(ex: H2 Mission @
Grenoble)
Marketing
international
Markets/Technology/
Opportunity Watch
(ex : C40 project)
Collaborations
(ex: AWEX,
Agoria, )
International
Cleantech
Network
(ex: Passport
ICN)
Actions 2017
Event	“Mobilité	Electrique”		
– 20/06	!
Identifier	les	opportunités	de	
marché	&	Monter	/	Participer	à	des	
projets	d’envergure	
Speakers	:
- Campus	
Francorchamps
- Enersol
- Laborelec
- Ulg
- Ecar
- Tesla
- …
Actions 2017
Event	““Exploring Green	Hydrogen
Economy in	the	Benelux”	– 30/06	!
Identifier	les	opportunités	de	
marché	&	Monter	/	Participer	à	des	
projets	d’envergure
Actions 2017
Event	avec	Mecatech	– Focus	
Projets	Energie
Identifier	les	opportunités	de	
marché	&	Monter	/	Participer	à	des	
projets	d’envergure
Actions 2017
Event	avec	Infopole	Cluster	TIC	–
Digitalisation	du	secteur	de	
l’énergie	- Pitch’s	session
Identifier	les	opportunités	de	
marché	&	Monter	/	Participer	à	des	
projets	d’envergure
21
Axes stratégiques prioritaires de
TWEED
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
22
CARTOGRAPHIE
S TOC K A GE
PARTICIPATION
23
• Les conditions de participation sont les suivantes :
o Avoir votre siège d'exploitation/une implantation en
Wallonie ou à Bruxelles
o Apporter une plus-value technologique à la filière
’stockage' (fabrication, R&D, innovation...)
• La participation à cette cartographie est gratuite !
• Rendez-vous sur www.rewallonia.be
OBJECTIFS
24
• Diagnostiquer le secteur
• Cartographier les acteurs
• Promouvoir les compétences wallonnes
• Stimuler les projets d'investissement et de R&D
Avec le soutien de
Exemple – Secteur Solaire PV
25
• Diagnostiquerle secteur
• Cartographier les acteurs
Forces : BIPV, intégration du solaire PV
sur le réseau,…
• Promouvoir les compétences wallonnes
• Stimuler les projets d'investissement
et de R&D
Exemple – Secteur Biomasse
26
• Diagnostiquer le secteur
• Cartographier les acteurs
Forces : ensembliers & bureaux d’études,
chauffage résidentiel,…
• Promouvoir les compétences wallonnes
• Stimuler les projets d'investissement
et de R&D
Exemple – Secteur Eolien
27
• Diagnostiquer le secteur
• Cartographier les acteurs
Forces : O&M, software,
matières premières,..
• Promouvoir les compétences wallonnes
• Stimuler les projets d'investissement
et de R&D
Exemple – Secteur Eolien
28
RESULTATS
CARTOGRAHIE STOCKAGE
29
Participants
30
Acteurs ont rempli le formulaire
31
ACIT
CECOTEPE
CITIZEN’S
RESERVE
COMPAGNONS
ENERGIES
RENOUVELABLES
ENERGY4ME
HARMELING
HENNALUX
KESSLER MIDEO
SINK FLOAT
SOLUTIONS
32
Benchmarking
Portail ReWallonia :
350 acteurs belges & plus de 4.000 followers !
Participants
33
CHAÎNES DE VALEUR (offline)
Ex : ULB
Analyse des chaînes de valeur
35
Les technologies étudiées sont :
Chaînes de valeurs (réponses)
36
CHAINE	HORIZONTALE
R&D 45 70%	
Etudes	&	Conception 47 73%	
Financement 11 17%	
Fabrication	&	Production 14 22%	
Distribution	 &	Installation 16 25%	
Commercialisation	&	Fourniture 12 19%	
Opérations	&	Maintenance 18 28%	
Démantèlement	&	Recyclage 3 5%	
Formation	&	Certification 18 28%	
Education,	promotion	 &	sensibilisation 29 45%
37
Chaînes de valeurs (réponses)
Electrochimique	- batteries	conventionnelles
Plomb-Acide	(LAB) 10 16%	
Nickel-Cadmium	(NiCd) 5 8%	
Nickel-hydrure	métallique	(Ni-MH) 4 6%	
Sodium-Soufre	 (NaS) 5 8%	
Lithium-Ion	(Li-ion) 18 28%	
Lithium-Soufre	 (Li-S) 7 11%	
Métal-Air 5 8%	
Electrochimique	- batteries	à	circulation
Zinc-Brome	(ZBR) 5 8%	
Vanadium	Redox	(VRB) 6 9%	
Chimique	- combustibles	de	synthèse
Combustible
Hydrogène	liquide 8 13%	
Hydrogène	gazeux 11 17%	
Méthane 10 16%	
Hythane 3 5%	
Application
Power	to	gas 13 20%	
Pile	à	combustible	PEM 8 13%	
Pile	à	combustible	à	oxyde	solide 5 8%	
Electrolyseur
Electrolyseur	à	membrane 9 14%	
Electrolyseur	alkalin 6 9%
38
Chaînes de valeurs (réponses)
Electrostatique	/	Magnétique
Super	condensateur 12 19%	
Supraconducteur 5 8%	
Mécanique
Air	comprimé 7 11%	
Hydraulique	Gravitaire 9 14%	
Volant	d'Inertie 10 16%	
Thermique
Chaleur	sensible 10 16%	
Chaleur	latente 5 8%	
Chaleur	de	réaction 10 16%	
Stockage	saisonnier 11 17%	
Stationnaire	/	Embarqué
Stockage	stationnaire 30 47%	
connecté	au	réseau 27 42%	
curatif 19 30%	
palliatif 15 23%	
non	connecté	au	réseau 15 23%	
Stockage	embarqué 10 16%	
Voitures 11 17%	
Transports	publics 7 11%	
Téléphones 3 5%	
Ordinateurs 3 5%	
Domestique	/	Industriel
Stockage	domestique 27 42%	
Stockage	industriel 28 44%
Emplois - statistiques
39
Emplois - profils recherchés
40
• ICT / mathématiques / modélisation :
o Ingénieurs avec expérience en informatique, optimisation mathématique, ...
o Modélisation et contrôle des système de stockage
o Physiciens ou ingénieurs avec goût prononcé pour la modélisation
o Spécialistes du load management dans le résidentiel et le tertiaire
o Web Developers pour mettre en forme les modèles
• Business :
o Business developers
o Consultants (ingénieurs et ingénieurs commerciaux) ayant une bonne connaissance
du secteur de l’énergie et des défis à venir.
o Gestion de projets
• Technique / R&D :
o Développement hardware version 1.0 et industriel
o Doctorants et post-docs avec diplôme en génie chimique
o Electrochimie, génie chimique, génie mécanique, ...
o Techniciens en chimie, bio-ingénieurs
o Ingénieurs éléctro-mécaniciens (stockage sur barge), des ingénieurs en géotechnique,
des géologues, et des cartographes (STEP géantes à économie d'échelle)
PUBLICATION
CARTOGRAHIE STOCKAGE
41
42
PUBLICATION
43
NOUVEAU PORTAIL	REWALLONIA	EN	2016!
44
CHAÎNES DE VALEUR (online)
http://www.rewallonia.be/cartographies/stockage/
CHAÎNES DE VALEUR (online)
45
46
47
Vue interactive !
PROJETS
CARTOGRAHIE STOCKAGE
48
49
STOCKAGE
Accutherm Stockage	combiné	de	chaud	et	froid	pour	certaines	utilisations	industrielles	
via	l’utilisation	innovante	des	matériaux	à	changement	de	phase
BATWAL Développement	de	batteries	lithium-ion	 à	peindre	pour	le	stockage	local	et	
leur	intégration	dans	le	réseau	global	pour	une	gestion	efficace	de	l'énergie	
électrique	en	Wallonie
Ecoptine Sous-station	électrique	ferroviaire	avec	stockage	de	l'énergie	(récupération	
de	l'énergie	de	freinage	du	train ;	stockage	électromagnétique ;	volants	
d'inertie).
Energattert (Optiobiogaz/Ecobiogaz) Gérer	et	stocker	le	biogaz	pour	une	meilleure	
flexibilité	du	réseau
HYB2HYB*	 Développer	la	technologie	de	stockage	hybride	batterie	Li-ion/SCE
HYLIFE* Matériaux	à	longue	durée	de	vie	pour	piles	à	combustible	PEM	hydrogène-air
Industore* Gestion	optimisée	des	moyens	de	flexibilité,		de	stockage	et	de	production	
des	sites	industriels
*Energinsere
50
STOCKAGE
Interests Stockage	de	l’électricité	via	production	 de	l’hydrogène	 ou	via	des	batteries,	
mobilité	aux	travers	des	véhicules	électriques	ou	hydrogène,	flexibilité…
MESB (Micro	Energy Storage	in	Buildings)	Stockage	d’énergie	dans	le	bâtiment
PHOSPHAGEL Sol-Gel/	Développement	d’un	matériau	de	cathode	et	électrolyte,	fixation	
en	couche	mince
SMARTWATER* Système	de	régulation	des	réseaux	électriques	par	intégration	de	sites	
carriers	et	souterrains	pour	le	stockage	énergétique	par	turbinage-
pompage	hydroélectrique
Sotherco Système	de	stockage	solaire	thermo-chimique	 saisonnier,	 compact,	
modulaire	et	innovant
Story	 Démontrer	la	valeur	ajoutée	des	technologies	de	stockage	d'énergie	dans	
les	marchés	de	l'énergie	actuel	et	futur
WallonHY Identifier	le	rôle	du	Power-to-Hydrogen,	notamment	pour	la	flexibilité	des	
réseaux
51
SWOT : stockage
MENACES
• Potentiel (marché) : limité si wallon.
• Modèle : manque de clarté quant au modèle de
marché (normes, législation, gouvernance, …).
• Concurrence : marché concurrentiel et
international. Production de batteries en Asie.
• Ressources : limitées pour certaines batteries
(lithium…).
• Maturité : technologies & standards
OPPORTUNITÉS
• Potentiel (marché) : marché du stockage sous-
exploité et en croissance.
• Intégration : NRJ-R & VE sur le réseau.
• Électricité : croissance de la demande en
électricité, toujours plus volatile par ailleurs, et des
pics de consommation.
• R&D : ↓ coûts de production, ↑ rendements,
↑cycle de vie, innovations… à MT/LT.
• Taxes : augmentation des taxes réseau.
FAIBLESSES
• PME : secteur wallon du stockage principalement
constitué de PMEs
• Cadre législatif : à préciser.
• Incitants financiers : régime tarifaire spécifique,
subsides aux citoyens/entreprises, …
• Cas pilotes : à multiplier (ex. : Campus Spa-
Francorchamps, projet MeryGrid, …)
Forces
• R&D : nombreuses recherches et projets
• Technologies : hydrogène (réseau Airliquide),
batteries au sodium, …
• Success stories & innovations : Colruyt, CE+T,
Powerdale, …
• Intérêt politique : réserve stratégique, blackouts,
plan Marshall 4.0…
• Markets drivers : acteurs smart & micro -grids
Cartographie
hydrogène
52
73	organisations	identifiées:
à Contact	établi	avec	59
4
4
1
1
35
11
11
Association
Bureau	
d'études
Certification
Formation
Industrie
R&D
Utilisateur
48
11
8
Wal.	&	
Brux.
Fl.
Non	
connu
46
12
9
6 Actif
Intérêt
Non	connu
Non
Cartographie	des	acteurs	H2:
CO2
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
CH4
Panneaux	
photovoltaïques
Unité	de	
biométhanisation
Réseau	
électrique
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Electrolyseur
Unité	de	
méthanisation
Stockage
Réseau
gazier
Mobilité
Industrie
Chauffage	
domestique
Eoliennes
1.	Power-to-Power
H2
CO2
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
CH4
Unité	de	
biométhanisation
Réseau	
électrique
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Electrolyseur
Unité	de	
méthanisation
Stockage
Réseau
gazier
Mobilité
Industrie
Chauffage	
domestique
Panneaux	
photovoltaïques
1.	Power-to-Power
CO2
CO2
CH4CH4
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H2
H2
CH4
Unité	de	
biométhanisation
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Electrolyseur
Unité	de	
méthanisation
Stockage
Réseau
gazier
Mobilité
Industrie
Chauffage	
domestique
Réseau	
électrique
1.	Power-to-Power
CO2
CO2
CH4CH4
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H2
H2
CH4
Unité	de	
biométhanisation
Pile	à	
combustible
Unité	de
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Unité	de	
méthanisation
Stockage
Réseau
gazier
Mobilité
Industrie
Chauffage	
domestique
Electrolyseur
1.	Power-to-Power
CO2
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CH4CH4
CH4 CH4e
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H2
H2
CH4
Unité	de	
biométhanisation
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Unité	de	
méthanisation
Réseau
gazier
Mobilité
Industrie
Chauffage	
domestique
Stockage
1.	Power-to-Power
CO2
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H2
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CH4
Unité	de	
biométhanisation
Unité	de
cogénération
Unité	de	
méthanisation
Réseau
gazier
Mobilité
Industrie
Chauffage	
domestique
Pile	à	
combustible
1.	Power-to-Power
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H2
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CH4
Unité	de	
biométhanisation
Unité	de
cogénération
Unité	de	
méthanisation
Réseau
gazier
Mobilité
Industrie
Chauffage	
domestique
Réseau	
électrique
1.	Power-to-Power
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H2
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Unité	de	
biométhanisation
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Unité	de	
méthanisation
Stockage
Réseau
gazier
Industrie
Chauffage	
domestique
2.	Power-to-Mobility
Mobilité
CO2
CO2
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H2
H2
H2
CH4
Unité	de	
biométhanisation
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Unité	de	
méthanisation
Stockage
Réseau
gazier
Mobilité
Chauffage	
domestique
3.	Power-to-Industry
Industrie
Source:	Mc	Phy
CO2
CO2
CH4CH4
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e H2
H2
H2
CH4
Unité	de	
biométhanisation
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Unité	de	
méthanisation
Stockage
Mobilité
Industrie
Chauffage	
domestique
4.	Power-to-Gas
Réseau
gazier
e
e e
e H2
H2
Unité	de	
biométhanisation
Unité	de
cogénération
Unité	de	
méthanisation
Chauffage	
domestique
Résumé	« H2 »
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
CH4
Unité	de	
biométhanisation
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Unité	de	
méthanisation
Stockage
Réseau
gazier
Mobilité
Chauffage	
domestique
Dérivés	H2
5.	Power-to-Gas
Industrie
CO2
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
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H2
H2
CH4
Unité	de	
biométhanisation
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Stockage
Réseau
gazier
Mobilité
Chauffage	
domestique
5.	Power-to-Gas
Unité	de	
méthanisation
CO2
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
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H2
H2
CH4
Unité	de	
biométhanisation
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Stockage
Mobilité
Chauffage	
domestique
5.	Power-to-Gas
Réseau
gazier
CO2
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
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e H2
H2
H2
CH4
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Stockage
Mobilité
Chauffage	
domestique
6.	Power-to-Gas	+
Unité	de	
biométhanisation
CO2
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
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e H2
H2
H2
CH4
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Stockage
Mobilité
Chauffage	
domestique
6.	Power-to-Gas	+
Unité	de	
Méthanisation
Réseau
gazier
CO2
CO2
CH4Biogaz
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
CH4
Pile	à	
combustible
Stockage
Mobilité
Chauffage	
domestique
(7.	Power-to-Heat&Power)
Unité	de
cogénération
CO2
CO2
CH4Biogaz
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
CH4
Pile	à	
combustible
Stockage
Mobilité
Chauffage	
domestique
Réseau	
électrique
(7.	Power-to-Heat&Power)
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Stockage
Chauffage	
domestique
CO2
CH4
8.	Power-to-Mobility
Mobilité
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Stockage
Mobilité
Chauffage	
domestique
CO2
CH4
9.	Power-to-Industry
Industrie
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Stockage
Mobilité
CO2
CH4
10.	Power-to-Heat
Chauffage	
domestique
CO2
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
CH4
Résumé	« H2	&	ses	dérivés »
CO2
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
CH4
Eoliennes
Panneaux	
photovoltaïques
Unité	de	
biométhanisation
Réseau	
électrique
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Electrolyseur
Unité	de	
méthanisation
Stockage
Réseau
gazier
Mobilité
Industrie
Chauffage	
domestique
Résumé	« H2	&	ses	dérivés »
CO2
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
e
H2
H2
H2
CH4
Résumé	« H2	&	ses	dérivés »
CO2
CH3OH
…
CO2
CO2
CH4CH4
CH4 CH4e
e e
e H2
H2
H2
CH4
Eoliennes
Panneaux	
photovoltaïques
Unité	de	
biométhanisation
Réseau	
électrique
Pile	à	
combustible
Unité	de
cogénération
Electrolyseur
Unité	de	
méthanisation
Stockage
Réseau
gazier
Mobilité
Industrie
Chauffage	
domestique
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79
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
TWEED	Asbl
Rue	Natalis 2	– 4020	Liège	– Belgium
Bricout	Paul
Project	engineer
pbricout@clustertweed.be
Olivier	Ulrici
Project	engineer
oulrici@clustertweed.be
Cédric	Brüll
Director
cbrull@clustertweed.be
80
Géothermie
Stockage saisonnier
Sortie officielle de la cartographie stockage
Namur - 22 mai 2017
Tanguy ROBERT
Chargé de recherches
t.robert@aquale.com
081 83 01 20
2
Eaux souterraines, surface,
sols/sous-sols
Géothermie (valorisation
captages, champ de sondes)
Aménagement du territoire
Permitting
Expertise exportée au Canada, Maroc et Italie
Gestion environnementale de sites industriels et carrières
Imagerie du sous-solEtude de stabilité
4
La géothermie permet de capter / stocker
l’énergie thermique dans le sous-sol
Il	existe	différentes	géothermies
Introduction
Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
APPLICATIONS DE LA GÉOTHERMIE
Chauffage et climatisation pour toutes puissances
Haute énergie : T° > 120 °C
Moyenne énergie : 60 °C < T° < 120 °C
Basse énergie : 30 °C < T° < 60 °C
Très basse énergie : T° < 30 °C
RÉGIMES DE TEMPÉRATURE
Gammes des températures
Introduction
Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
Haute énergie : T° > 120 °C
Moyenne énergie : 60 °C < T° < 120 °C Anecdotique en Wallonie
Basse énergie : 30 °C < T° < 60 °C
Très basse énergie : T° < 30 °C
Nécessite une PAC si chauffage
Deux sources de chaleur (ou de froid) possibles :
Le sous-sol et/ou l’eau souterraine
RÉGIMES DE TEMPÉRATURE
Gammes des températures
Introduction
Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
ROI de 4 à 12 ans selon la géologie et les besoins;
Réduction des émissions de gaz à effet de serre;
Production de chaud, de froid et ECS avec la même technologie;
Température source stable toute l’année;
Maintenance très limitée;
Stockage de chaleur ou de froid.
AVANTAGES DE LA GÉOTHERMIE
Introduction
Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
Grandes puissances
PRINCIPES GÉNÉRAUX
Source = nappe
Circuit ouvert
Source = sol/roche
Circuit fermé (champ de sondes)
Petites à moyennes puissances
Introduction
Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
100 m3/h ~ 600 kW géoth.
Grandes puissances : plusieurs
centaines de kW, MW.
PRINCIPES DE LA GÉOTHERMIE SUR NAPPE (Circuit ouvert)
Source = nappe
Circuit ouvert § La chaleur est prélevée dans l’eau
de la nappe souterraine;
§ L’eau pompée (puits de production)
passe par l’échangeur;
§ Elle est restituée dans la nappe via
un puits d’injection ou en eau de
surface;
§ L’eau rejetée subi un ΔT de 4 à 6°C;
§ Le système utilise un (ou plusieurs)
doublet(s) de forage.
PRINCIPES DE LA GÉOTHERMIE SUR NAPPE (Circuit ouvert)
Source = nappe
Circuit ouvert avec stockage
PhD Bonte 2013
Aquifer
Thermal
Energy
Storage
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes
Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
PRINCIPES DU CHAMP DE SONDES (Circuit fermé)
Source = sol/roche
Circuit fermé § La chaleur est prélevée dans le sol
par des sondes géothermiques
verticales utilisées comme
échangeur;
§ Un liquide caloporteur circule dans
une boucle étanche;
§ Le nombre de sondes varie de 2 à
plusieurs dizaines en fonction des
besoins thermiques;
§ Possibilité d’utiliser les fondations
des bâtiments comme sondes
verticales.
~ 35-50 W/m géoth. pour un chauffage de
2000 h/an
Moyennes puissances : quelques dizaines
à centaines de kW.
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
Quels sont les besoins en chaud/en froid ?
à Ils déterminent la puissance des outils de production (PAC, appoint, …),
ses heures de fonctionnement, les COP.
Inscrire la réflexion « géothermie » dès le début du projet :
à peut constituer un critère de choix pour l’emplacementdu site (si bâtiment
neuf)
à permet de travailler avec un agenda précis concernant:
§ Les délais de permis pour la caractérisation du sous-sol;
§ L’exploitation géothermique.
Proscrire tout surdimensionnementde la PAC :
à Dimensionnée à 50%, elle peut couvrir au moins 85 % des besoins et est
complétée avec un appoint.
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Etude de pertinence
• Vérification de l’opportunité du projet de géothermie, étude
d’orientation du projet.
à étude bibliographique, cartes (hydro)géologiques, confrontation des besoins aux
ressources locales, détermination d’un design sur nappe ou sondes.
§ Etude de pré-faisabilité
• Pré-dimensionnementdes ouvrages,
• Approche préliminaire technico-économique,
• Forages de prospection,
• Mesures in-situ de prospection
§ Etude de faisabilité
• Mise en route des permis,
• Caractérisation du sous-sol,
• Validation des capacités de la ressource,
• Dimensionnementdes ouvrages / équipements,
• Plan financier.
Potentiel
et adéquation du
système ?
Conception
Installation
Monitoring
Maintenance
Champ de
sondes
Pompage sur
aquifère
Définition des
besoins
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Centre de production d’eau:
6 forages de 200 m avec débit de 5 Mm3/an
Etude hydrogéologique complexe
• Design des puits de captage par modélisation
hydrogéologique dans un contexte très sensible
d’exploitation de la nappe
• Valorisation du pompage pour le
chauffage d’un écoquartier voisin
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Refroidissement de data-centers par hydrothermie
(avec réinjection)
Essais pilotes
• Forages et caractérisation géologique
• EIE (RIP, etc.)
• Modélisation du transport de chaleur
• 500 kW
Quartier général de SWIFT, La Hulpe (Belgique)
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Nouveau Pôle Culturel de la Province de Liège
Etude faisabilité chauffage et climatisation par géothermie sur nappe
• Caractérisation du sous-sol
par géophysique
• Dimensionnement du design
par modélisation 3D
§ Nouveau Centre de Formation de la Province de Liège
à Seraing
Design d’un champ de sondes pour le chauffage et la climatisation - par
géothermie sur nappe
• Environnement avec présence d’anciennes galeries de mines
• Test de Réponse Thermique
• Suivi des forages et équipement de sondes
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
20
R&D : stockage court-terme pour des
applications DSM
21
Stockage	de	chaleur	en	aquifère	et	
flexibilité	de	la	demande	électrique :	
quelles	possibilités?
Durée
cumulée du
pompage (h)
Volume
récupéré (%)
Energie
récupérée (%)
Températu
re (°C)
0 0 0 21
1,75 100 35 17
4,5 250 70 14
22
MERCI DE VOTRE ATTENTION
ETAT DE L'ART DE LA FILIÈRE "POWER TO GAS"
22 mai 2017
ENGIE COFELY
Au cœur de la transition énergétique
LE PROFIL D’ENGIE*
153 090
collaborateurs
dans le monde entier
Des activités dans
70 pays
16 milliards d’€
d’investissements de croissance
sur la période 2016-2018 dont
1 milliard dans l’innovation et
le digital
3
* Chiffres au 31 décembre 2016
Chiffre d’affaires
66,6 milliards d’€
EBITDA
10,7 milliards d’€
22/05/2017
NOS SERVICES
22/05/2017 4
TECHNICAL
SERVICES
Electricité HT/BT
Génie climatique
Ascenseurs
Telecom
Détection incendie
Traitement des eaux
ENERGY SERVICES
& RENEWABLE ENERGY
Audit énergétique
Contrats de performance énergétique
Smart Metering
Mobilité verte
Automatisation (GTC)
Cogénération
Biométhanisation
SOFT
SERVICES
Nettoyage
Gestion des déchets
Sécurité
Espaces verts
Move & Space Management
Catering
Handyman
100
25.000 m² 2 000
23
35 000
heures de
formation
par an
40 millions
de bagages t​riés par an
via le système BagStage
Chiffre d’affaires ENGIE
Cofely
400 000,-k€
Filiales incluses
2 800
100
piscines gérées
5 500
échantillons d’eau
analysés chaque année
dans les piscines
Taux de fréquence sécurité
4,64
Recrutement
179
ENGIE COFELY
EN QUELQUES CHIFFRES
22/05/2017 5
52 000
tonnes
d’émissions de
CO2 évitées grâce à
la cogénération et à
l’utilisation d’énergie
durable
Chiffres 2015
Solutions Power-to-gas
Power to Gas (P2G) : répondre à un besoin
22.05.17 7
Power to Gas : à la base, un outil de stockage
22.05.17 8
La situation en Allemagne
Source: DENA, Strategy platform PtG
15 projets soumis: 11 projets labélisés + 3 poursuivis hors
labélisation
10
Awards
ENGIE Partner
ENGIE Coordinator
• Gas Value Chain
• Cofely
• CRIGEN
• Tractebel
• GEM
• Storengy
• CNR
• GN Vert
• Futures Energies
• AIFA
Task Force : 10 entités
Coord. KP H2
Deux projets de démonstrateurs en cours
11
GRHYD:
Production of H2 to
blend it with methane
and test it in urban
applications (homes,
buildings and mobility)
JUPITER 1000:
Production of H2 for
injection in the gas
network
and production of
methane reusing CO2
emissions
2014-2018
Project leader: ENGIE (DRT)
Location: DUNKIRK (France)
Budget: 15 M€
Project funded by AMI
(ADEME/IA): 4,5 M€
2016-2020
Project leader: GRTgaz
Location: FOS (France)
Budget: 30 M€
Subsidies from ADEME
(AMI/IA) and FEDER
Focus Jupiter 1000
« Jupiter 1000 » est par ailleurs le premier projet qui valorise
du CO2 issu de fumées industrielles en France, en intégrant
une unité de captage de CO2 sur les cheminées d’un industriel
local, Asco Industries
Power to Gas (P2G) : quelques ordres de grandeur
22.05.17 13
P2G par Methanation thermochimique
Le procédé de méthanation
thermochimique qui consiste à
produire du méthane de synthèse à
partir de la
réaction entre l’hydrogène et le CO
et/ou le CO2 est un procédé
catalytique qui est connu et appliqué
à l’échelle
industrielle depuis plus de 30 ans
14
Source : Audi AG
P2G par Methanation biologique
Les technologies de méthanation
vise à convertir en méthane le CO2
et l’hydrogène par l’action des
microorganismes de type archea.
Cette technologie présente un
fort potentiel de flexibilité.
Le réacteur biologique opère à 70°C
et à pressions inférieures à 10 bars
15
Source : Viessman AG
Bientôt du Power-to-gas en
Wallonie ?
Les principes du P2G biométhane
04/02/15 Pré ComCom: Projet GazWal 17
Biogaz
Epuration
Biométhane
WelkenraedtMouscron
Réseaux de gaz naturel
Le biométhane, c’est plus de potentiel et de souplesse !
Biométhanisation
Biomasse
CH4
CH4+ CO2
CO2 Methanation
H2
CH4
Electricité (ENR)
La base : site de production de Biométhane (Leuze-en-Hainaut)
22.05.17 18
Eoliennes
19
La synergie éoliennes et biogaz
Les grands principes du projet
22.05.17 20
Fertilisant
Biomasse
Site de production
CH4
C02
Réseau gaz naturel
Elec
Chaleur
Site(s) de valorisation
Biogaz
Electricité
verte
H2
H2O CH4
H2
O2
C02
Futur : P2G
H2
22/05/2017 21
Contact
Michael Guerlus
ENGIE Cofely
Business Development Manager
Boulevard du Roi Albert II 30 - WTC 1,
boîte 28 - 1000 Brussels
mob. +32 476 40 96 28
E-mail. michael.guerlus@engie.com
Technology, innovation, impact
Cluster Tweed
22/05/2017
Our main markets
Oil & GasTelecom Rail
Power Utilities Datacom
Facts & figures
200+ employees
€ 40 million (+/- US$ 44 million)
4 factories (Belgium, China, India and USA)
4 R&D facilities :
n Belgium, Luxembourg, China and India
n 10% of the turnover is reinvested yearly
Trends
Intelligents	IoT Fiables
Multisources Robustes
Grid one direction
Renewable
Storage devices coming
Next EV Vehicule to Grid
SIERRA 3kVA modular
Power Routing solution
Bidirectional on 3 ports
§ AC in feeds both AC loads and DC loads + battery
From the AC source
From DC source
§ DC in feeds both AC loads and/or AC grid injection
From AC loads
§ AC load feeds both DC loads and /or AC grid injection
Power topology and DC buffer
Disturbances rejection & unity PF
Power	
Failure
UndervoltageFrequency
Variation
Switching
Transient
Harmonic
Distortion
No single point of failure
True	redundant
Autonomous
Hot	swappable
High efficiency
AC	Source
DC	Source
AC	LOAD
96%
High efficiency
AC	Source
DC	Source
AC	LOAD
94%
Applications
Secure DC and AC loads
&
3P infrastructure backup
AC in
Limited to 2kW/P
AC out
2kW
Battery
discharging
AC in
Limited to 2kW/P
AC out
2kW
AC out
2kW
P1
P2
P3
Power outage
on a AC IN
Storage
Charging
AC output
A : 2,4 kW
B : 1,35 kW
C : 0,3 kW
DC Source
A : 0,3 kW
B : 1,35 kW
C : 2,4 kW
AC Source
2,7 kW
AC	ó AC	:	96%
DC	ó AC	:	94%
A dynamic double conversion from a 2,7 kW power on the AC source
Test
AC output
A : 2,0 kW
B : 2,5 kW
C : 1,5 kW
DC
A: 2,0 kW
B: 2,0 kW
C: 2,0 kW
AC Source
A : 0,0 kW
B : 0,5 kW
C : - 0,5 kW
Ability to discharge at constant power with a =, < or > AC loads.
Peak shaving
AC output
A : 2,0 kW
B : 2,5 kW
DC
A: 0,0 kW
B: 0,5 kW
AC Source
A : 2,0 kW
B : 2,0 kW
Limiting the AC source whatever the AC loads need
3P balancing
Balanced
AC in
Unbalanced
AC out (2kW)
Power to P1
through DC bus
Balanced
AC in
From P1 to the AC load
Balanced
AC in
Unbalanced
AC out (1,33kW)
Unbalanced
AC out (0,66kW)
P1
P2
P3
Back to the grid
*Certification	pending
Battery discharging
AC out
Grid injection
Grid injection*
Use the battery to inject power to your micro-grid or to the grid
(when authorized)
Energy recovery
AC output
A : 2,4 kW
B : 2,4 kW
C : 2,4 kW
AC Source
A : 2,4 kW
B : 1,2 kW
C : 0,0 kW
“Output” reactive energy recovery (regenerative braking, …)
Energy stored in the battery or injected into the grid
DC
A : 0,0 kW
B : 1,2 kW
C : 2,4 kW
…
And	many others
Olivier Bomboir
o.bomboir@cet-power.com
www.cet-power.com
22/05/2017 – Cluster TWEED
Hyb2Hyb
Patrick Hendrick – patrick.hendrick@ulb.ac.be
Sorin Melinte – sorin.melinte@uclouvain.be
Batteries and BES [Battery Energy Storage]
Connection to
RES [renewable energy sources]
21
Li-ion Batteries for Stationary Energy Storage
Li-ion batteries: SAFT
Supercapacitors: Maxwell
Software : http://viridityenergy.com
HYB2HYB. Concept
LiFePO4PTMA
5C
Sci. Rep. 4 (2014), 4315
« HYB2HYB » Amélioration des caractéristiques
de stockage des batteries Li-ion / supercondensateurs
électrochimiques hybrides et des performances
vis-à-vis des systèmes d’énergie photovoltaïque hybrides
Boosting the Hybrid Supercapacitor / Li-ion
Battery Technology for stationary energy
storage
#1 Challenge:
Increase the voltage of the electrochemical storage unit above 4 V
#2 Challenge:
Understanding the similarities and differences between different chemistries
#3 Challenge:
Grid-scale design
Principal Objective: Smart Materials and Novel
Technologies for Hybrid LIBs-Supercapacitors
Need for New Materials
Need for Grid Integration
www.epri.com
Integration in pouch cells,
Hardware and Software
Industrial Scale Compatibility
Wow Technology, ABB, Be-Sol
Battery Management System [BMS] Innovation
Hardware-in-the-loop [NI]
www.ni.com
Off-the-shelf BMS
P1. Amélioration de l’hybridization des batteries Li-ion et SCEs: Procédés
à base de matériaux semi-conducteurs et de nanostructures de carbone
Matériaux : Modélisation et synthèse
Architectures et valeur ajoutée de la solution
Performances et vieillissement
HYB2HYB – Phase 1
HYB2HYB. Structure du Projet
P2. Adaptation de l’hybridization des batteries Li-ion et SCEs vis-à-vis des
systèmes hybrides d’énergie photovoltaïque : Procédés à base de
matériaux semi-conducteurs et de nanostructures de carbone
Matériaux : modélisation et synthèse
Architectures et valeur ajoutée de la solution
Performances et vieillissement
HYB2HYB – Phase 2
HYB2HYB. Structure du Projet
Numéro de la tâche Intitulé
T1 Amélioration des cathodes et des collecteurs de courant associés
T2 Architectures et électrolytes avancés
T3 Anodes et collecteurs de courant associés
T4 Fabrication et dimensionnement des batteries Li-ion/SCEs hybrides
T5 Intégration des batteries Li-ion/SCEs hybrides
T6 Coordination scientifique
HYB2HYB. Description des Tâches
V
+
-
Li+ e-
Charge
Décharge
T1
T4
T3
T2
T5
Numéro de la tâche ICTM IMCN SMPC SCMN ULB-ATM
T1 X X
T2 X X X X X
T3 X X X
T4 X X X X
T5 X X X X
T6 X X X X X
HYB2HYB - Contributions des Partenaires
Fin	le	31	août	2017
Valorization model
Source to grid
Energy source LoadGrid
PTMASource to storage
Grid to load
Storage to load
Source to load
Charge losses Discharge
losses
Self-discharge
losses
LFP
Grid to storage Storage to grid
Hybrid battery
P. Hendrick & G. Silva
Cluster Tweed meeting
22/05/2017 17
Home self-sufficiency (PV + Li-ion)
Optimization Results
*Source: G. Silva & P. Hendrick. Photovoltaic self-sufficiency
in households using lithium-ion batteries, and its impact on
the grid. Applied Energy (2017) [under review].
Parameter Value
Annual real interest rate 5%
PV capital cost 2164 P 0.81
€
PV lifetime 30 years
Battery installation 2000€
Battery capital cost 600€/kWhuseful
Inverter/charger cost 500€/kW
Battery lifetime 5000 cycles/ 20 years
Battery power capacity 0.5 kW/kWhuseful
Battery round-trip efficiency 90%
Battery self-discharge 3%/month
Grid connection cost 70€/ year
Grid to load elec. price 0.18€/kWh
PV to grid elec. price 0.03€/kWh
Cluster Tweed meeting
22/05/2017
18
22/05/2017 – Cluster Tweed meeting
Hyb2Hyb
Patrick Hendrick – patrick.hendrick@ulb.ac.be
THANK YOU
Parc Initialis
Rue Pierre et Marie Curie, 2
B-7000 Mons (Belgium)
Eurometropolitan e-Campus
Rue du Progrès, 13
B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium)
T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be
SmartWater
Cluster TWEED
Beez
22 May 2017
Parc Initialis
Rue Pierre et Marie Curie, 2
B-7000 Mons (Belgium)
Eurometropolitan e-Campus
Rue du Progrès, 13
B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium)
T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be
SmartWater: project consortium
SmartWater
Geological models
UMONS, ULG, ISSEP
Hydraulics, EM models
ULB, UCL, Cofely-
Fabricom
Economical models
ULB, Multitel, UMONS,
Laborelec, Electrabel
Legal/Env. Framework
Ecorem, IDETA
12 Partners, 7 Industrial Sponsors
Heidelberg Group, Carmeuse, ELIA, ORES, IDEA,
IDELUX, Ensival-Moret
Decision support tool
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Rue Pierre et Marie Curie, 2
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Why PHES ? (1)
Lifetime energy cost ratio : 210
PHES still a leader in sustainability!
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Mining activity in Wallonia (1)
Open-pit mines: more than 1500 sites, 160 still
in exploitation
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Rue du Progrès, 13
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T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be
Mining activity in Wallonia (2)
Underground mines
104 coal mines
104 metal mines
38 slate mines, and few others...
Parc Initialis
Rue Pierre et Marie Curie, 2
B-7000 Mons (Belgium)
Eurometropolitan e-Campus
Rue du Progrès, 13
B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium)
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Site examples (1)
Limestone quarry
lSite : Maizeret
lHigh hydraulic conductivity
lLower reservoir: 175mx175m
lWater volume : Max 300000 m³
lHead : 100m
Chalk quarry
lSite : Obourg
lHigh hydraulic conductivity
lLower reservoir: 25ha
lWater volume : Max 1000000 m³
lHead : 40m
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Site examples (2)
Porphyry quarry
lSite : Lessines
lLow hydraulic conductivity
lLower reservoir: 10 ha
lWater volume : Max 800000 m³
lHead : 120m
Slate quarry
lSite : Martelange
lWater volume : Max 600000 m³
lHead : 150m (mine) + 100m (nearby hill)
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•List candidate sites for a conversion into small-sized (<25MW) PHES units (mostly) to
average-sized (~100MW).
•Identify key factors for the success of conversions of sites into PHES units.
•Design methodologies needed to identify geological risks.
•Identification of legal and environnemental hurdles, proposals to modify the existing
framework.
•Development of models and tools (hydrogeology, geology, hydraulics, mechanics,
economics) supporting a decision making software.
Objectives
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lIs the topology of such sites suitable for PHES units ? Can the advantages
(existing reservoirs, short distance between reservoir, good access to the road
network and the power grid,...) balance the disavantages (low head, aquifer-
mine interactions,...) ?
lHow the storage unit should be operated to a achieve the economical
sustainability?
lWhich voltage level ? What services (arbitrage, power reserve, other anciliary
services)?
lWhat is the optimal electro-mechanical configuration?
lHow the specifities of such systems (varying head, aquifer-reservoir
interactions,...) can be taken into account ? What is their economical impact ?
Open Issues ?
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Micro-PHES in Froyennes
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Turbomachinery at variable load
Regulation at variable rotation speed
Regulation with constructional or set modifications
"Small and Mid-Size Pump-Turbines with Variable Speed,”
[From T. Ueda et al., “Deriaz type pump-turbine for
Kuromatagawa”, Fuji Electric review ][From J. Krenn et al., "Small and Mid-Size Pump-Turbines with Variable
Speed," Energy and Power Engineering, Vol. 5 No. 2A, 2013, pp. 48-54.]
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HYLIFE
Matériaux à longue durée de vie pour piles à combustible
PEM hydrogène-air
François Reniers
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Stockage électrochimique de l’énergie électrique
Electricité
Contexte
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Contexte
Piles à combustible PEM
1 cellule : 1.23 V – 90 mA.cm-2
Monocellule PEMFC
Source : Wikipedia
+
+ eHH Oxydation
222
OHeOH
Réduction
222
1
22 +++
Source : Wikipedia
+
+ eHH Oxydation
222
OHeOH
Réduction
222
1
22 +++
Source : CEA
Stack PEMFC
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Contexte
Piles à combustible PEM – applications stationnaires
Projet Ene-Farm (Japon)
Installation d’une
pile Ballard sur le
site de Toyota
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Contexte
Piles à combustible PEM – composants essentiels
Couche catalytique
cathodique (Air)
Couche
de
diffusion
Membrane
Nafion®
Couche catalytique
anodique (H2)
Couche de
diffusion
Couche catalytique
cathodique (Air)
Couche
de
diffusion
Membrane
Nafion®
Couche catalytique
anodique (H2)
Couche de
diffusion
20 - 30 nm
membrane
couchedediffusion
couche
catalytique
20 - 30 nm20 - 30 nm
membrane
couchedediffusion
couche
catalytique
- Couche catalytique
- Membrane
à Assemblages Membrane-Electrodes
(AMEs)
à Difficultés: - triple interface
Pt/carbone/électrolyte
- durabilité
Catalyseur Pt/carbone
25 - 60 wt. %
20-30 µm
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Contexte
Piles à combustible PEM – composants essentiels
- Plaques bipolaires en graphite usiné
à collecteur de courant
à distributeur de gaz
à Difficultés: - coût
- poids/encombrement
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Contexte
Freins au développement industriel
• Coût : marchés de niche à marché de volume
– Actuellement : 2000 – 4000 €/kW
àobjectif 2020: automobile 50 -100 €/kW
stationnaire (installé avec
périphériques) : 1000 €/kW
– 1/3 plaques – 1/3 catalyseur – 1/3 membranes
Durée de vie
- Actuellement : automobile : 2000 – 2500 h à objectif :
5000 h
stationnaire : 10000 h à objectif min.
20000 h
• Infrastructure
– Fabrication/distribution d’hydrogène
Sources: DOE – FCH-JU
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Contexte
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Marché en croissance
Projet précédent : INNOPEM (déc. 2011 – nov. 2013)
AME
Plaques bipolaires
Catalyseur:
- supports carbone
nanostructurés
- dépôt de métal par
imprégnation contrôlée
ou plasma
- optimisation de la quantité de platine
àDiminution du coût
Solutions: nouveaux matériaux
Membrane:
- fabrication par plasma haute pression
à Diminution du coût
Remplacement du graphite usiné
par de l’inox coaté
à Industrialisation du procédé
à Diminution du coût
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
HYLIFE : objectifs
Nouveaux matériaux à longue durée de vie
- Poursuivre les travaux d’INNOPEM
- catalyseurs
- membranes
- plaques bipolaires/revêtements polymère conducteur
- Accent particulier sur la durée de vie des matériaux
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
AME
Plaques bipolaires
Catalyseur:
- supports carbone nanostructurés graphitisés
- dépôt de métal par imprégnation ou plasma
- Pt/C ou PtCo/C
Nouveaux matériaux à longue durée de vie
Membrane:
- fabrication par plasma à pression atmosphériq
Remplacement du graphite
usiné
par de l’inox coaté
à coatings polymère
conducteur
HYLIFE : objectifs
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Moyens
Catalyseurs
- Supports à surface graphitisée
à xérogels post-traités
àOMCs
à nanotubes
- Alliages PtM/C
à essentiellement PtxCoy/C
- Nanoparticules « cœur-coquille »
- Particules creuses
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Moyens
Membranes à synthèse par procédé plasma
- Poursuite de travaux précédents
à amélioration de l’homogénéité spatiale
à amélioration de la reproductibilité
à générateur pulsé pour un meilleur contrôle de la polymérisation
- Durabilité mécanique
à utilisation de trames
à ajout d’agents réticulants (e.g. divinylbenzène)
à source UV
- Industrialisation du procédé
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Moyens
Plaques bipolaires
- Standard CrxNy/316L (Arceo) par voie PVD
à base de comparaison
à amélioration envisagée par voie multicouche
- Revêtements polymère conducteur
à electropolymérisation
à dopage par nanoparticules conductrices ou nanotubes
à revêtement déformable
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Consortium - complémentarité
AME
Plaques bipolaires
Catalyseur:
- supports carbone nanostructurés ULg
- dépôt de métal par imprégnation ULg/LEPMI
- dépôt de métal par plasma ULB/LISEMembrane:
- fabrication par plasma haute
pression ULB
Plaques bipolaires
inox coaté MN
Participants
Validation: ULg/MN/LEPMI
Caractérisation des interfaces: LISE
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Catalyseurs – synthèse en phase liquide
100 nm
50 nm
Catalyseurs Pt/carbone nanostructuré
- synthèse par imprégnation optimisée
- Excellente dispersion
- Taille de particules idéale
- Excellente activité en pile
Mais
- Durabilité ??
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Catalyseurs – synthèse en phase liquide
Catalyseurs PtCo/carbone nanostructuré
- synthèse par imprégnation optimisée
- Structure particulière des particules
- à particules creuses
- à coque en alliage PtCo
- Activité en pile = 2x activité Pt
Et
- Durabilité significativement améliorée
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Catalyseurs – synthèse par plasma basse pression
Pt
Pt
acetylacetonate
SupportC
support
1 2 3
PARAMETRES
Puissance RF, durée du traitement,
Chimie Plasma (Ar,O2, N2 etc.)
Précurseurs organometalliques
(nanoparticules)
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Catalyseurs – synthèse par plasma basse pression
Etudes plus fondamentales
1. Décomposition du précurseur OM
2. Fonctionalisation du supportcarboné
3. Contrôle de la taille des particules et de leur état chimique
4. Ancrage par liaison C-O-Métal
[3- 5] nmExcellente dispersion, taille de particules, activité
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Catalyseurs – synthèse par plasma basse pression
Catalyseurs bimétalliques Pt-Ni/C
STEM (HAADF) - EDX
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Support carboné
ENCR
E
SPRA
Y
Paramètre
s de
préparatio
n
Paramètre
s plasma
üSimplicit
é
üAdaptabi
lité
üContrôla
bilité
Entrée gaz plasma
Electrode
de masse
Zone plasma
Echantillo
n
Electrode
alimentée
Porte
échantillon Torche plasma
RF
Couches catalytiques par plasma à pression atmosphérique
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Couches catalytiques par plasma à pression atmosphérique
50	nm 50	nm 100	nm
ü Taille moyenne ≈ 3 nm
ü Agrégationlimitée
ü Forme métallique
Energie de liaison / eV
Surface électrochimiquement active
(ECSA)
Courbes de Tafel (à activité
catalytique)
Ratio entre l’activité
catalytique et ECSA
àPerformances en pile
comparables (variationduesà
l’incorporationde l’ionomère)
OM/C= ½, charge = 50 mg/20 mL,Nb= 10-100
x, DAr = 10 L/min, P = 60 W, d= 3 mm,t = 300 s
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Membranes par plasma à pression atmosphérique
Distributeur de gaz
Entrée
1
Entrée
2
Entrée
3
Entrée
4
Générateu
r
Pression
atmosphérique
Electrodes de cuivre
recouvertes par du
verre (diélectrique)
Plaque
mobile
Styrène (STY)
Précurseur de
la matrice
polymérique
Acide « triflique »
(TFMSA)
Précurseur pour
groupements
échangeurs de
protons
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Membranes par plasma à pression atmosphérique
Chaînes carbonées
alliphatiques
Groupements carbonés
aromatiques
Groupements oxygénés
Groupes CFX, SO3
-
et SO3H
Nombre d’onde / cm-1
Intensité
Energie de liaison / eV
Intensitérelative
Intensité
relative
Intensité
relative
Energie de liaison / eV
Energie de liaison / eV
Aromaticité
préservée
Peu de
groupements
fragmentés
100	µm
Morphologie de surface :
Films dense (pas de craquelure)
Porosité (décharge Ar filamentaire)
Epaisseur :
> 50 microns
Ar-Sty-TFMSA= 7,0-1 ,0-2,0 ; P= 40 W ; v = 50 mm/s
; t = 40-80 min ; ν = 17,1 kHz; substrat = Si /Al
Resultats
Plaques bipolaires
- Plaques d’acier de type 316L revêtues par un film de
polypyrrole
à électropolymérisation = polymérisation	amorcée	à	
l’électrode	 d’un	monomère	en	solution.
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Résistance de contact trop élevée - cahier des charges < 10 mW.cm2
à 150 N/cm2
Mise au point d’une
formulation de bain en
solution aqueuse :
H2C2O4 0,1	M	+	Pyrrole	0,1M	
+	salicylate	de	sodium	
0,05M	+	125	mL isopropanol	
+	eau	démi (pH	=	1,5)
Electropolymérisationen mode pulse
Résultats
Plaques bipolaires
- Plaques d’acier de type 316L revêtues par un film de
polypyrrole
à electropolymérisation
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
H2C2O4 0,1	M	+	Pyrrole	0,1M	+	salicylate	de	sodium	0,05M	+	
125	mL isopropanol	+	eau	démi (pH	=	1,5)
Ajouter agents dopants
SDS
dodecylsulfate
de	sodium		
Amélioration	des	propriétés	conductrices	des	revêtements		
o le SDS améliore les propriétés de
conductivité et joue également le
rôle d’inhibiteur de la réaction de
l’oxygène à la surface de l’acier
Conclusion
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
AME
Plaques bipolaires
Catalyseur:
- haute durée de vie
- performances au moins équivalentes
aux catalyseurs actuels
Délivrable final
Membrane:
- fabrication par plasma haute pression
- performances au moins équivalentes
aux membranes actuelles
Plaques bipolaires
- inox coaté
Prototype pile PEM monocellule
- performances au moins égales à celles des piles
actuelles
- vitesse de dégradation significativementmoindre
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Financement
22/05/2017
Le	projet	SOTHERCO:
Solar	Thermochemical
Compact	Storage	System
Marc	Frère	et	al.
Journée	du	cluster	TWEED	de	présentation	de	
la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons
§ Informations générales.
§ Enjeux du projet
§ Principe et cahier des charges
§ Programme de travail et stratégie
§ Résultats
§ Conclusions et perspectives
Plan	général	de	l’exposé
2Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons
Informations	générales
Bureaux d'Études Solaires (Belgium)
Coordination, conception, fabrication et test des prototypes
UMONS University of Mons (Belgium)
Synthèse des matériaux réactifs, test des prototypes de labo, modélisation
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (France)
Synthèse et caractérisation des matériaux réactifs
Objectif général: développer, installer et évaluer un système compact et
modulaire de stockage inter-saisonnier de chaleur d’origine solaire pour le
chauffage de bâtiments.
Financement: EU’s 7th Framework Program for research, technological
development and demonstration - 1/2013 à 9/2017.
Institut National de l'Énergie Solaire (France)
Test du système complet en environnement simulé
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons
Informations	générales
Austrian Institute of Technology (Austria)
Simulation système-bâtiment
Free University of Brussels – 4MAT(Belgium)
Caractérisation structurale des matériaux réactifs, ACV
University of Liège - BEMS (Belgium)
Test du système complet en environnement proche de la réalité
Simulation système-bâtiment
CLIPSOL of Groupe ENGIE (France)
Support technique, marché
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de MonsUniversité de Mons
Enjeux
• Stockage inter-saisonnier
• Densité énergétique élevée
• Faibles pertes thermiques
• Variabilitédes conditionsde fonctionnement
• Thermochimie vs stockage par chaleur
sensible
• 800 kWh/m3 vs 30 kWh/m3
• Pertes faibles vs pertes élevées
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de MonsUniversité de Mons 6
Principe	et	cahier	des	charges
Eté:	sel	hydraté	+	chaleur									sel	déshydraté	+	vapeur	d’eau
Hiver:	sel	hydraté	+	chaleur									sel	déshydraté	+	vapeur	d’eau
2500-3000	kWh/an<	100	°C
20	m2
30	°C
100- 200 kWh/m3
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons
Le	Programme	de	travail
7
Réactions
Prototype	Labo
Prototype	Taille réelle
Système	complet
Tests
Deliverables
TRL:	3-4
TRL:	6
Prototype	de	système	complet	fonctionnant	dans	des	conditions	proches	de	celle	de	
l’application	(tests	pendant	quelques	semaines)	+	étude	du	comportement	par	simulation	
du	système	développé	dans	différents	types	de	bâtiments	et	sous	divers	climats.
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons
La	stratégie
8
• Plusieurs acteurs pour chaque tâche (diversité
des approches)
• Spécialistes dans les domaines des matériaux réactifs
(synthèse, caractérisation microstructurale, caractérisation
macroscopique)
• Spécialistes dans le domainedes procédés chimiques
• Spécialistes HVAC
• Spécialistes en construction mécanique
• Acteurs « pont »
• Processus itératif du matériau réactif au système
complet de taille réelle
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons 9
Les	réactions
• Bibliothèque de réactions potentiellement
intéressantes.
§ Evaluation des capacités de stockage
(bibliographie, mesures, simulations)
§ SrBr2, CaCl2, MgCl2
§ Problèmes de stabilité des sels: encapsulation
(SG – CaCl2)
§ Solides poreux innovants (MOF)
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons 10
SG+CaCl2 SG+MgCl2
SG+SrBr2 MIL-160(Al)
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Masse	adsorbée	(g	H2O/g	composite	anhydre)
Pression	(Pa)
30°C	sim 40°C	sim 50°C	sim 60°C	sim 70°C	sim 80°C	sim
30°c	exp 40°C	exp 50°C	exp 60°C	exp 70°C	exp 80°C	exp
Dm=0,4g/g
200	kWh/m3
Les	réactions
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons 11
Prototypes	de	réacteurs
Lit fixe Réacteur	à	lit	mobile Réacteur	vibrant
Concept	
• Le réacteur produit la puissance thermique nécessaire mais ne stocke pas
le solide
• L’air humide est utilisé comme gaz porteur et caloporteur
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons
0
20
40
60
80
100
120
140
00:00:00 00:28:48 00:57:36 01:26:24 01:55:12 02:24:00 02:52:48 03:21:36 03:50:24 04:19:12
Power	(W)
Time	(h)
Air	heat	power
1 - SiO2-CaCl2	152l/min	50%	17C 2 - SiO2-CaCl2	152l/min	50%	20C 3 - SiO2-CaCl2	152l/min	70%	20C
4 - SiO2-CaCl2	215l/min	50%	17C 5 - SiO2-CaCl2	215l/min	50%	20C 6 - SiO2-CaCl2	215l/min	70%	20C
Prototypes	de	réacteurs	(échelle	labo)
Mesures	sur	les	prototypes	de	laboratoire	
• Comportement cinétique du couple solide réactionnel-réacteur.
• Modèle simple pour up-scaling rapide, modèle détaillé pour optimisation
ultérieure.
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons 13Essort des	énergies	renouvelables	:	quelles	solutions	 pour	consommer	intelligemment	?
Prototypes	de	réacteurs	(taille	réelle)
Université de Mons 14
Système	complet	1	(mode	chauffage)
Simulation,	bâtiment passif
Energie	thermique	délivrée	(kWh) 1 684
Nombres	d’heure	de	
fonctionnement	 (h)
2478	h
Densité	énergétique	(kWh/m3) 190	
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de Mons 15
Système	complet	2	(mode	chauffage)
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de MonsUniversité de Mons 16
Travaux futurs et	conclusions
§ Différents matériaux réactifs synthétisés dont les
performances sont en adéquation avec l’application
§ Différentes technologies de réacteur
§ Méthodologie d’upscaling, modèles pour la simulation du
comportement du réacteur et du système complet
§ Faisabilité du concept en taille réelle et en environnement de
test proche de la réalité (tests de quelques semaines +
simulation sur une année complète)
§ Optimisation
§ Démonstration
§ Industrialisation
§ Autres applications
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage	en	RW
Université de MonsUniversité de Mons 17
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Sortie officielle de la cartographie stockage - 22 mai 2017

  • 1. Avec le soutien de SORTIE DE LA CARTOGRAPHIE STOCKAGE 22 ma i 2017 SMARTWATER HYB2HYB HYLIFE SOTHERCO
  • 2. S o r t i e o f f i c i e l l e d e l a c a r t o g r a p h i e s t o c k a g e – 2 2 / 0 5 / 1 7 P R O G R A M M E Première partie : cartographie secteur et entreprises • Cartographie stockage : résultats et tendances M. Cédric Brüll & M. Paul Bricout - Cluster TWEED • Aquale : géothermie et stockage saisonnier Tanguy Robert, chargé de recherches • Engie : Etat de l'art de la filière "Power to gas » Michel Guerlus, Business Development Manager • CE+T : Technology, innovation, impact Olivier Bomboir, Product Management 2
  • 3. S o r t i e o f f i c i e l l e d e l a c a r t o g r a p h i e s t o c k a g e – 2 2 / 0 5 / 1 7 3 Deuxième partie : projets de recherche • Projet HYB2HYB : développer la technologie de stockage hybride batterie Li-ion/SCE Professeur Patrick Hendrick, ULB • Projet SMARTWATER : système de régulation des réseaux électriques par intégration de sites carriers et souterrains pour le stockage énergétique par turbinage-pompage hydroélectrique Professeur Patrick Hendrick, ULB • Projet HYLIFE : matériaux à longue durée de vie pour piles à combustible PEM hydrogène-air Professeur François Reniers, ULB • Projet SOTHERCO (Solar Thermochemical Compact Storage System) : un système de stockage solaire thermochimique saisonnier compact, modulaire et innovant Professeur Marc Frère, UMons P R O G R A M M E
  • 5. PLAN 2 • INTRODUCTION • CARTOGRAPHIE STOCKAGE o Objectifs o Appels à participation o Réponses o Publication & chaînes de valeur • CARTOGRAPHIE HYDROGÈNE
  • 7. 4 La compétitivité du renouvelable s’est fortement accru ces dernières années, le stockage est un « game changer » avec des applications nombreuses (micro-grids, mobilité durable,…) Contexte
  • 8. Qui sommes-nous? 5 Le Cluster TWEED est une organisation wallonne rassemblant les acteurs du secteur de l'énergie durable. Nos secteurs clés :
  • 9. Que faisons-nous? • Mise en réseau des entreprises et autres acteurs des secteurs de l'énergie durable via l'organisation de conférences à thèmes, d'évènements de networking, de conférences, de séminaires, de séances d'information, de visites d'entreprises... • Organisation de groupe-projets qui rassemblent des entreprises aux compétences complémentaires afin de constituer des filières d'entreprises capables d'offrir des solutions globales aux clients dans des projets de taille industrielle • Soutien technique au montage de projets d'investissement et/ou de R&D sur la thématique des énergies durables • La réalisation d'une veille technologique dans le domaine de l'énergie durable • Réalisation d'études de marché et d'analyse économique et technologique sur la thématique de l'énergie durable • Promotion locale et internationale du cluster et de ses membres via l’Agence Wallonne à l’Exportation (AWEx), l’Energy Techonlogy Energy Club (AREC) et l’organisation de missions de prospection (Maroc, Pologne). • Participation à des projets wallons & européens 6
  • 10. TWEED en quelques chiffres (depuis sa création, mars 2008) • > 100 membres effectifs (payants), dont 85% d’entreprises • Réseau de plus de 350 acteurs technologiques (membres ReWallonia) • Près de 100 networking events • Aide au montage de 30 projets de recherche ou d’investissement dans le secteur « énergie durable » et partenaires de projets wallons (Plan Marshall, DGO4, First Spin-Off,…) ou européens (H2020, Interreg,…) • Présence sur plus d’une vingtaine de salons (EWEA, Intersolar, Husum, EU Biomass Conference,…) et élaboration de plus de 10 missions à l’international • Réalisation de 6 cartographies d'acteurs économiques (Eolien, Solaire PV, Biomasse-énergie, Chaleur verte, Smart Grid, Stockage) • Plus de 50.000 pages visitées par an sur nos sites Web, 12 newsletters par an, veille informative,… • Plus de 15 partenariats : AWEX, Agoria, Energy Technology Club, International Cleantech Network, Edora, Apere, pôles et clusters wallons (Mécatech, GreenWin, Cap2020/eco-Construction,…), clusters étrangers (Energie 2020, Tenerrdis, OREEC-Oslo Energy Cluster, Cluster de Energía del País Vasco) 7
  • 12. Axes stratégiques prioritaires de TWEED Soutenir les acteurs publics/privés dans leur axe Energie Offrir des solutions complètes auprès des clients/secteurs Favoriser le rayonnement local & international des technologies du cluster Identifier les opportunités de marché & Monter / Participer à des projets d’envergure Priorités TWEED
  • 14. Actions 2017 Soutenir les acteurs publics/privés dans leur axe Energie Exemple de « Buyers » : DEME, VAF Instruments, Krohne, ThyssenKrupp Liften, Eneco,… Events – Meet the Buyer
  • 15. Actions 2017 Offrir des solutions complètes auprès des clients/secteurs Lancement d’un site WEB BtoC et journées “découvertes” d’acteurs (“Wood/Pellets Day”) ! Les objectifs principaux de ce regroupement est d’informer et améliorer la visibilité et l’image du secteur via l’organisation d’une journée dédiée et d’un site Web orienté BtoC www.leboisénergie.be
  • 18. Actions 2017 Favoriser le rayonnement local & international des technologies du cluster Partenaire du TBB à Amsterdam (25-26 Octobre 17) – Réduction de 40% en tant que membre de TWEED ! Quelques-unes des entreprises partenaires fidèles à l’événement Exposez votre innovation Pitchez devant un public d’investisseurs et d’industriels Rencontrez en face à face vos futurs clients via des rdvBtoB Networkez avec des spécialistes dusecteur Participez à des conférences animées par des intervenants de haut niveau 6 Venez rencontrer: - les startups et projets soutenus par InnoEnergy - Nos partenairesEuropéens - De potentiels investisseurs cleantech
  • 19. Actions 2017 Favoriser le rayonnement local & international des technologies du cluster BtoB matching (ex: H2 Mission @ Grenoble) Marketing international Markets/Technology/ Opportunity Watch (ex : C40 project) Collaborations (ex: AWEX, Agoria, ) International Cleantech Network (ex: Passport ICN)
  • 21. Actions 2017 Event ““Exploring Green Hydrogen Economy in the Benelux” – 30/06 ! Identifier les opportunités de marché & Monter / Participer à des projets d’envergure
  • 26. PARTICIPATION 23 • Les conditions de participation sont les suivantes : o Avoir votre siège d'exploitation/une implantation en Wallonie ou à Bruxelles o Apporter une plus-value technologique à la filière ’stockage' (fabrication, R&D, innovation...) • La participation à cette cartographie est gratuite ! • Rendez-vous sur www.rewallonia.be
  • 27. OBJECTIFS 24 • Diagnostiquer le secteur • Cartographier les acteurs • Promouvoir les compétences wallonnes • Stimuler les projets d'investissement et de R&D Avec le soutien de
  • 28. Exemple – Secteur Solaire PV 25 • Diagnostiquerle secteur • Cartographier les acteurs Forces : BIPV, intégration du solaire PV sur le réseau,… • Promouvoir les compétences wallonnes • Stimuler les projets d'investissement et de R&D
  • 29. Exemple – Secteur Biomasse 26 • Diagnostiquer le secteur • Cartographier les acteurs Forces : ensembliers & bureaux d’études, chauffage résidentiel,… • Promouvoir les compétences wallonnes • Stimuler les projets d'investissement et de R&D
  • 30. Exemple – Secteur Eolien 27 • Diagnostiquer le secteur • Cartographier les acteurs Forces : O&M, software, matières premières,.. • Promouvoir les compétences wallonnes • Stimuler les projets d'investissement et de R&D
  • 31. Exemple – Secteur Eolien 28
  • 35. 32 Benchmarking Portail ReWallonia : 350 acteurs belges & plus de 4.000 followers !
  • 37. CHAÎNES DE VALEUR (offline) Ex : ULB
  • 38. Analyse des chaînes de valeur 35 Les technologies étudiées sont :
  • 39. Chaînes de valeurs (réponses) 36 CHAINE HORIZONTALE R&D 45 70% Etudes & Conception 47 73% Financement 11 17% Fabrication & Production 14 22% Distribution & Installation 16 25% Commercialisation & Fourniture 12 19% Opérations & Maintenance 18 28% Démantèlement & Recyclage 3 5% Formation & Certification 18 28% Education, promotion & sensibilisation 29 45%
  • 40. 37 Chaînes de valeurs (réponses) Electrochimique - batteries conventionnelles Plomb-Acide (LAB) 10 16% Nickel-Cadmium (NiCd) 5 8% Nickel-hydrure métallique (Ni-MH) 4 6% Sodium-Soufre (NaS) 5 8% Lithium-Ion (Li-ion) 18 28% Lithium-Soufre (Li-S) 7 11% Métal-Air 5 8% Electrochimique - batteries à circulation Zinc-Brome (ZBR) 5 8% Vanadium Redox (VRB) 6 9% Chimique - combustibles de synthèse Combustible Hydrogène liquide 8 13% Hydrogène gazeux 11 17% Méthane 10 16% Hythane 3 5% Application Power to gas 13 20% Pile à combustible PEM 8 13% Pile à combustible à oxyde solide 5 8% Electrolyseur Electrolyseur à membrane 9 14% Electrolyseur alkalin 6 9%
  • 41. 38 Chaînes de valeurs (réponses) Electrostatique / Magnétique Super condensateur 12 19% Supraconducteur 5 8% Mécanique Air comprimé 7 11% Hydraulique Gravitaire 9 14% Volant d'Inertie 10 16% Thermique Chaleur sensible 10 16% Chaleur latente 5 8% Chaleur de réaction 10 16% Stockage saisonnier 11 17% Stationnaire / Embarqué Stockage stationnaire 30 47% connecté au réseau 27 42% curatif 19 30% palliatif 15 23% non connecté au réseau 15 23% Stockage embarqué 10 16% Voitures 11 17% Transports publics 7 11% Téléphones 3 5% Ordinateurs 3 5% Domestique / Industriel Stockage domestique 27 42% Stockage industriel 28 44%
  • 43. Emplois - profils recherchés 40 • ICT / mathématiques / modélisation : o Ingénieurs avec expérience en informatique, optimisation mathématique, ... o Modélisation et contrôle des système de stockage o Physiciens ou ingénieurs avec goût prononcé pour la modélisation o Spécialistes du load management dans le résidentiel et le tertiaire o Web Developers pour mettre en forme les modèles • Business : o Business developers o Consultants (ingénieurs et ingénieurs commerciaux) ayant une bonne connaissance du secteur de l’énergie et des défis à venir. o Gestion de projets • Technique / R&D : o Développement hardware version 1.0 et industriel o Doctorants et post-docs avec diplôme en génie chimique o Electrochimie, génie chimique, génie mécanique, ... o Techniciens en chimie, bio-ingénieurs o Ingénieurs éléctro-mécaniciens (stockage sur barge), des ingénieurs en géotechnique, des géologues, et des cartographes (STEP géantes à économie d'échelle)
  • 47. 44 CHAÎNES DE VALEUR (online) http://www.rewallonia.be/cartographies/stockage/
  • 48. CHAÎNES DE VALEUR (online) 45
  • 49. 46
  • 52. 49 STOCKAGE Accutherm Stockage combiné de chaud et froid pour certaines utilisations industrielles via l’utilisation innovante des matériaux à changement de phase BATWAL Développement de batteries lithium-ion à peindre pour le stockage local et leur intégration dans le réseau global pour une gestion efficace de l'énergie électrique en Wallonie Ecoptine Sous-station électrique ferroviaire avec stockage de l'énergie (récupération de l'énergie de freinage du train ; stockage électromagnétique ; volants d'inertie). Energattert (Optiobiogaz/Ecobiogaz) Gérer et stocker le biogaz pour une meilleure flexibilité du réseau HYB2HYB* Développer la technologie de stockage hybride batterie Li-ion/SCE HYLIFE* Matériaux à longue durée de vie pour piles à combustible PEM hydrogène-air Industore* Gestion optimisée des moyens de flexibilité, de stockage et de production des sites industriels *Energinsere
  • 53. 50 STOCKAGE Interests Stockage de l’électricité via production de l’hydrogène ou via des batteries, mobilité aux travers des véhicules électriques ou hydrogène, flexibilité… MESB (Micro Energy Storage in Buildings) Stockage d’énergie dans le bâtiment PHOSPHAGEL Sol-Gel/ Développement d’un matériau de cathode et électrolyte, fixation en couche mince SMARTWATER* Système de régulation des réseaux électriques par intégration de sites carriers et souterrains pour le stockage énergétique par turbinage- pompage hydroélectrique Sotherco Système de stockage solaire thermo-chimique saisonnier, compact, modulaire et innovant Story Démontrer la valeur ajoutée des technologies de stockage d'énergie dans les marchés de l'énergie actuel et futur WallonHY Identifier le rôle du Power-to-Hydrogen, notamment pour la flexibilité des réseaux
  • 54. 51 SWOT : stockage MENACES • Potentiel (marché) : limité si wallon. • Modèle : manque de clarté quant au modèle de marché (normes, législation, gouvernance, …). • Concurrence : marché concurrentiel et international. Production de batteries en Asie. • Ressources : limitées pour certaines batteries (lithium…). • Maturité : technologies & standards OPPORTUNITÉS • Potentiel (marché) : marché du stockage sous- exploité et en croissance. • Intégration : NRJ-R & VE sur le réseau. • Électricité : croissance de la demande en électricité, toujours plus volatile par ailleurs, et des pics de consommation. • R&D : ↓ coûts de production, ↑ rendements, ↑cycle de vie, innovations… à MT/LT. • Taxes : augmentation des taxes réseau. FAIBLESSES • PME : secteur wallon du stockage principalement constitué de PMEs • Cadre législatif : à préciser. • Incitants financiers : régime tarifaire spécifique, subsides aux citoyens/entreprises, … • Cas pilotes : à multiplier (ex. : Campus Spa- Francorchamps, projet MeryGrid, …) Forces • R&D : nombreuses recherches et projets • Technologies : hydrogène (réseau Airliquide), batteries au sodium, … • Success stories & innovations : Colruyt, CE+T, Powerdale, … • Intérêt politique : réserve stratégique, blackouts, plan Marshall 4.0… • Markets drivers : acteurs smart & micro -grids
  • 57. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Panneaux photovoltaïques Unité de biométhanisation Réseau électrique Pile à combustible Unité de cogénération Electrolyseur Unité de méthanisation Stockage Réseau gazier Mobilité Industrie Chauffage domestique Eoliennes 1. Power-to-Power H2
  • 58. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Réseau électrique Pile à combustible Unité de cogénération Electrolyseur Unité de méthanisation Stockage Réseau gazier Mobilité Industrie Chauffage domestique Panneaux photovoltaïques 1. Power-to-Power
  • 59. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Pile à combustible Unité de cogénération Electrolyseur Unité de méthanisation Stockage Réseau gazier Mobilité Industrie Chauffage domestique Réseau électrique 1. Power-to-Power
  • 60. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Pile à combustible Unité de cogénération Unité de méthanisation Stockage Réseau gazier Mobilité Industrie Chauffage domestique Electrolyseur 1. Power-to-Power
  • 61. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Pile à combustible Unité de cogénération Unité de méthanisation Réseau gazier Mobilité Industrie Chauffage domestique Stockage 1. Power-to-Power
  • 62. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Unité de cogénération Unité de méthanisation Réseau gazier Mobilité Industrie Chauffage domestique Pile à combustible 1. Power-to-Power
  • 63. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Unité de cogénération Unité de méthanisation Réseau gazier Mobilité Industrie Chauffage domestique Réseau électrique 1. Power-to-Power
  • 64. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Pile à combustible Unité de cogénération Unité de méthanisation Stockage Réseau gazier Industrie Chauffage domestique 2. Power-to-Mobility Mobilité
  • 66. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Pile à combustible Unité de cogénération Unité de méthanisation Stockage Mobilité Industrie Chauffage domestique 4. Power-to-Gas Réseau gazier
  • 68. CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Pile à combustible Unité de cogénération Unité de méthanisation Stockage Réseau gazier Mobilité Chauffage domestique Dérivés H2 5. Power-to-Gas Industrie
  • 69. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Pile à combustible Unité de cogénération Stockage Réseau gazier Mobilité Chauffage domestique 5. Power-to-Gas Unité de méthanisation
  • 70. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Unité de biométhanisation Pile à combustible Unité de cogénération Stockage Mobilité Chauffage domestique 5. Power-to-Gas Réseau gazier
  • 71. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Pile à combustible Unité de cogénération Stockage Mobilité Chauffage domestique 6. Power-to-Gas + Unité de biométhanisation
  • 72. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Pile à combustible Unité de cogénération Stockage Mobilité Chauffage domestique 6. Power-to-Gas + Unité de Méthanisation Réseau gazier
  • 73. CO2 CO2 CH4Biogaz CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Pile à combustible Stockage Mobilité Chauffage domestique (7. Power-to-Heat&Power) Unité de cogénération
  • 74. CO2 CO2 CH4Biogaz CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Pile à combustible Stockage Mobilité Chauffage domestique Réseau électrique (7. Power-to-Heat&Power)
  • 75. CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 Pile à combustible Unité de cogénération Stockage Chauffage domestique CO2 CH4 8. Power-to-Mobility Mobilité
  • 76. CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 Pile à combustible Unité de cogénération Stockage Mobilité Chauffage domestique CO2 CH4 9. Power-to-Industry Industrie
  • 77. CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 Pile à combustible Unité de cogénération Stockage Mobilité CO2 CH4 10. Power-to-Heat Chauffage domestique
  • 78. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Résumé « H2 & ses dérivés »
  • 79. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Eoliennes Panneaux photovoltaïques Unité de biométhanisation Réseau électrique Pile à combustible Unité de cogénération Electrolyseur Unité de méthanisation Stockage Réseau gazier Mobilité Industrie Chauffage domestique Résumé « H2 & ses dérivés »
  • 80. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Résumé « H2 & ses dérivés » CO2 CH3OH …
  • 81. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Eoliennes Panneaux photovoltaïques Unité de biométhanisation Réseau électrique Pile à combustible Unité de cogénération Electrolyseur Unité de méthanisation Stockage Réseau gazier Mobilité Industrie Chauffage domestique
  • 83. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development TWEED Asbl Rue Natalis 2 – 4020 Liège – Belgium Bricout Paul Project engineer pbricout@clustertweed.be Olivier Ulrici Project engineer oulrici@clustertweed.be Cédric Brüll Director cbrull@clustertweed.be 80
  • 84. Géothermie Stockage saisonnier Sortie officielle de la cartographie stockage Namur - 22 mai 2017 Tanguy ROBERT Chargé de recherches t.robert@aquale.com 081 83 01 20
  • 85. 2
  • 86. Eaux souterraines, surface, sols/sous-sols Géothermie (valorisation captages, champ de sondes) Aménagement du territoire Permitting Expertise exportée au Canada, Maroc et Italie Gestion environnementale de sites industriels et carrières Imagerie du sous-solEtude de stabilité
  • 87. 4 La géothermie permet de capter / stocker l’énergie thermique dans le sous-sol Il existe différentes géothermies
  • 88. Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie APPLICATIONS DE LA GÉOTHERMIE Chauffage et climatisation pour toutes puissances
  • 89. Haute énergie : T° > 120 °C Moyenne énergie : 60 °C < T° < 120 °C Basse énergie : 30 °C < T° < 60 °C Très basse énergie : T° < 30 °C RÉGIMES DE TEMPÉRATURE Gammes des températures Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie
  • 90. Haute énergie : T° > 120 °C Moyenne énergie : 60 °C < T° < 120 °C Anecdotique en Wallonie Basse énergie : 30 °C < T° < 60 °C Très basse énergie : T° < 30 °C Nécessite une PAC si chauffage Deux sources de chaleur (ou de froid) possibles : Le sous-sol et/ou l’eau souterraine RÉGIMES DE TEMPÉRATURE Gammes des températures Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie
  • 91. ROI de 4 à 12 ans selon la géologie et les besoins; Réduction des émissions de gaz à effet de serre; Production de chaud, de froid et ECS avec la même technologie; Température source stable toute l’année; Maintenance très limitée; Stockage de chaleur ou de froid. AVANTAGES DE LA GÉOTHERMIE Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie
  • 92. Grandes puissances PRINCIPES GÉNÉRAUX Source = nappe Circuit ouvert Source = sol/roche Circuit fermé (champ de sondes) Petites à moyennes puissances Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie
  • 93. Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie 100 m3/h ~ 600 kW géoth. Grandes puissances : plusieurs centaines de kW, MW. PRINCIPES DE LA GÉOTHERMIE SUR NAPPE (Circuit ouvert) Source = nappe Circuit ouvert § La chaleur est prélevée dans l’eau de la nappe souterraine; § L’eau pompée (puits de production) passe par l’échangeur; § Elle est restituée dans la nappe via un puits d’injection ou en eau de surface; § L’eau rejetée subi un ΔT de 4 à 6°C; § Le système utilise un (ou plusieurs) doublet(s) de forage.
  • 94. PRINCIPES DE LA GÉOTHERMIE SUR NAPPE (Circuit ouvert) Source = nappe Circuit ouvert avec stockage PhD Bonte 2013 Aquifer Thermal Energy Storage Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie
  • 95. Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie PRINCIPES DU CHAMP DE SONDES (Circuit fermé) Source = sol/roche Circuit fermé § La chaleur est prélevée dans le sol par des sondes géothermiques verticales utilisées comme échangeur; § Un liquide caloporteur circule dans une boucle étanche; § Le nombre de sondes varie de 2 à plusieurs dizaines en fonction des besoins thermiques; § Possibilité d’utiliser les fondations des bâtiments comme sondes verticales. ~ 35-50 W/m géoth. pour un chauffage de 2000 h/an Moyennes puissances : quelques dizaines à centaines de kW.
  • 96. Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie Quels sont les besoins en chaud/en froid ? à Ils déterminent la puissance des outils de production (PAC, appoint, …), ses heures de fonctionnement, les COP. Inscrire la réflexion « géothermie » dès le début du projet : à peut constituer un critère de choix pour l’emplacementdu site (si bâtiment neuf) à permet de travailler avec un agenda précis concernant: § Les délais de permis pour la caractérisation du sous-sol; § L’exploitation géothermique. Proscrire tout surdimensionnementde la PAC : à Dimensionnée à 50%, elle peut couvrir au moins 85 % des besoins et est complétée avec un appoint.
  • 97. Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie § Etude de pertinence • Vérification de l’opportunité du projet de géothermie, étude d’orientation du projet. à étude bibliographique, cartes (hydro)géologiques, confrontation des besoins aux ressources locales, détermination d’un design sur nappe ou sondes. § Etude de pré-faisabilité • Pré-dimensionnementdes ouvrages, • Approche préliminaire technico-économique, • Forages de prospection, • Mesures in-situ de prospection § Etude de faisabilité • Mise en route des permis, • Caractérisation du sous-sol, • Validation des capacités de la ressource, • Dimensionnementdes ouvrages / équipements, • Plan financier.
  • 98. Potentiel et adéquation du système ? Conception Installation Monitoring Maintenance Champ de sondes Pompage sur aquifère Définition des besoins Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie
  • 99. Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie § Centre de production d’eau: 6 forages de 200 m avec débit de 5 Mm3/an Etude hydrogéologique complexe • Design des puits de captage par modélisation hydrogéologique dans un contexte très sensible d’exploitation de la nappe • Valorisation du pompage pour le chauffage d’un écoquartier voisin
  • 100. Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie § Refroidissement de data-centers par hydrothermie (avec réinjection) Essais pilotes • Forages et caractérisation géologique • EIE (RIP, etc.) • Modélisation du transport de chaleur • 500 kW Quartier général de SWIFT, La Hulpe (Belgique)
  • 101. Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie § Nouveau Pôle Culturel de la Province de Liège Etude faisabilité chauffage et climatisation par géothermie sur nappe • Caractérisation du sous-sol par géophysique • Dimensionnement du design par modélisation 3D
  • 102. § Nouveau Centre de Formation de la Province de Liège à Seraing Design d’un champ de sondes pour le chauffage et la climatisation - par géothermie sur nappe • Environnement avec présence d’anciennes galeries de mines • Test de Réponse Thermique • Suivi des forages et équipement de sondes Introduction Géothermie sur nappe Champ de sondes Réflexions Etapes d’un projet de géothermie Projets en Wallonie
  • 103. 20 R&D : stockage court-terme pour des applications DSM
  • 104. 21 Stockage de chaleur en aquifère et flexibilité de la demande électrique : quelles possibilités? Durée cumulée du pompage (h) Volume récupéré (%) Energie récupérée (%) Températu re (°C) 0 0 0 21 1,75 100 35 17 4,5 250 70 14
  • 105. 22 MERCI DE VOTRE ATTENTION
  • 106. ETAT DE L'ART DE LA FILIÈRE "POWER TO GAS" 22 mai 2017
  • 107. ENGIE COFELY Au cœur de la transition énergétique
  • 108. LE PROFIL D’ENGIE* 153 090 collaborateurs dans le monde entier Des activités dans 70 pays 16 milliards d’€ d’investissements de croissance sur la période 2016-2018 dont 1 milliard dans l’innovation et le digital 3 * Chiffres au 31 décembre 2016 Chiffre d’affaires 66,6 milliards d’€ EBITDA 10,7 milliards d’€ 22/05/2017
  • 109. NOS SERVICES 22/05/2017 4 TECHNICAL SERVICES Electricité HT/BT Génie climatique Ascenseurs Telecom Détection incendie Traitement des eaux ENERGY SERVICES & RENEWABLE ENERGY Audit énergétique Contrats de performance énergétique Smart Metering Mobilité verte Automatisation (GTC) Cogénération Biométhanisation SOFT SERVICES Nettoyage Gestion des déchets Sécurité Espaces verts Move & Space Management Catering Handyman
  • 110. 100 25.000 m² 2 000 23 35 000 heures de formation par an 40 millions de bagages t​riés par an via le système BagStage Chiffre d’affaires ENGIE Cofely 400 000,-k€ Filiales incluses 2 800 100 piscines gérées 5 500 échantillons d’eau analysés chaque année dans les piscines Taux de fréquence sécurité 4,64 Recrutement 179 ENGIE COFELY EN QUELQUES CHIFFRES 22/05/2017 5 52 000 tonnes d’émissions de CO2 évitées grâce à la cogénération et à l’utilisation d’énergie durable Chiffres 2015
  • 112. Power to Gas (P2G) : répondre à un besoin 22.05.17 7
  • 113. Power to Gas : à la base, un outil de stockage 22.05.17 8
  • 114. La situation en Allemagne Source: DENA, Strategy platform PtG
  • 115. 15 projets soumis: 11 projets labélisés + 3 poursuivis hors labélisation 10 Awards ENGIE Partner ENGIE Coordinator • Gas Value Chain • Cofely • CRIGEN • Tractebel • GEM • Storengy • CNR • GN Vert • Futures Energies • AIFA Task Force : 10 entités Coord. KP H2
  • 116. Deux projets de démonstrateurs en cours 11 GRHYD: Production of H2 to blend it with methane and test it in urban applications (homes, buildings and mobility) JUPITER 1000: Production of H2 for injection in the gas network and production of methane reusing CO2 emissions 2014-2018 Project leader: ENGIE (DRT) Location: DUNKIRK (France) Budget: 15 M€ Project funded by AMI (ADEME/IA): 4,5 M€ 2016-2020 Project leader: GRTgaz Location: FOS (France) Budget: 30 M€ Subsidies from ADEME (AMI/IA) and FEDER
  • 117. Focus Jupiter 1000 « Jupiter 1000 » est par ailleurs le premier projet qui valorise du CO2 issu de fumées industrielles en France, en intégrant une unité de captage de CO2 sur les cheminées d’un industriel local, Asco Industries
  • 118. Power to Gas (P2G) : quelques ordres de grandeur 22.05.17 13
  • 119. P2G par Methanation thermochimique Le procédé de méthanation thermochimique qui consiste à produire du méthane de synthèse à partir de la réaction entre l’hydrogène et le CO et/ou le CO2 est un procédé catalytique qui est connu et appliqué à l’échelle industrielle depuis plus de 30 ans 14 Source : Audi AG
  • 120. P2G par Methanation biologique Les technologies de méthanation vise à convertir en méthane le CO2 et l’hydrogène par l’action des microorganismes de type archea. Cette technologie présente un fort potentiel de flexibilité. Le réacteur biologique opère à 70°C et à pressions inférieures à 10 bars 15 Source : Viessman AG
  • 121. Bientôt du Power-to-gas en Wallonie ?
  • 122. Les principes du P2G biométhane 04/02/15 Pré ComCom: Projet GazWal 17 Biogaz Epuration Biométhane WelkenraedtMouscron Réseaux de gaz naturel Le biométhane, c’est plus de potentiel et de souplesse ! Biométhanisation Biomasse CH4 CH4+ CO2 CO2 Methanation H2 CH4 Electricité (ENR)
  • 123. La base : site de production de Biométhane (Leuze-en-Hainaut) 22.05.17 18
  • 125. Les grands principes du projet 22.05.17 20 Fertilisant Biomasse Site de production CH4 C02 Réseau gaz naturel Elec Chaleur Site(s) de valorisation Biogaz Electricité verte H2 H2O CH4 H2 O2 C02 Futur : P2G H2
  • 126. 22/05/2017 21 Contact Michael Guerlus ENGIE Cofely Business Development Manager Boulevard du Roi Albert II 30 - WTC 1, boîte 28 - 1000 Brussels mob. +32 476 40 96 28 E-mail. michael.guerlus@engie.com
  • 128.
  • 129.
  • 130. Our main markets Oil & GasTelecom Rail Power Utilities Datacom
  • 131. Facts & figures 200+ employees € 40 million (+/- US$ 44 million) 4 factories (Belgium, China, India and USA) 4 R&D facilities : n Belgium, Luxembourg, China and India n 10% of the turnover is reinvested yearly
  • 132.
  • 137. Next EV Vehicule to Grid
  • 138.
  • 139. SIERRA 3kVA modular Power Routing solution
  • 141. § AC in feeds both AC loads and DC loads + battery From the AC source
  • 142. From DC source § DC in feeds both AC loads and/or AC grid injection
  • 143. From AC loads § AC load feeds both DC loads and /or AC grid injection
  • 144. Power topology and DC buffer
  • 145. Disturbances rejection & unity PF Power Failure UndervoltageFrequency Variation Switching Transient Harmonic Distortion
  • 146. No single point of failure True redundant Autonomous Hot swappable
  • 150. Secure DC and AC loads &
  • 151. 3P infrastructure backup AC in Limited to 2kW/P AC out 2kW Battery discharging AC in Limited to 2kW/P AC out 2kW AC out 2kW P1 P2 P3 Power outage on a AC IN
  • 153. Charging AC output A : 2,4 kW B : 1,35 kW C : 0,3 kW DC Source A : 0,3 kW B : 1,35 kW C : 2,4 kW AC Source 2,7 kW AC ó AC : 96% DC ó AC : 94% A dynamic double conversion from a 2,7 kW power on the AC source
  • 154. Test AC output A : 2,0 kW B : 2,5 kW C : 1,5 kW DC A: 2,0 kW B: 2,0 kW C: 2,0 kW AC Source A : 0,0 kW B : 0,5 kW C : - 0,5 kW Ability to discharge at constant power with a =, < or > AC loads.
  • 155. Peak shaving AC output A : 2,0 kW B : 2,5 kW DC A: 0,0 kW B: 0,5 kW AC Source A : 2,0 kW B : 2,0 kW Limiting the AC source whatever the AC loads need
  • 156. 3P balancing Balanced AC in Unbalanced AC out (2kW) Power to P1 through DC bus Balanced AC in From P1 to the AC load Balanced AC in Unbalanced AC out (1,33kW) Unbalanced AC out (0,66kW) P1 P2 P3
  • 157. Back to the grid
  • 158. *Certification pending Battery discharging AC out Grid injection Grid injection* Use the battery to inject power to your micro-grid or to the grid (when authorized)
  • 159. Energy recovery AC output A : 2,4 kW B : 2,4 kW C : 2,4 kW AC Source A : 2,4 kW B : 1,2 kW C : 0,0 kW “Output” reactive energy recovery (regenerative braking, …) Energy stored in the battery or injected into the grid DC A : 0,0 kW B : 1,2 kW C : 2,4 kW
  • 162. 22/05/2017 – Cluster TWEED Hyb2Hyb Patrick Hendrick – patrick.hendrick@ulb.ac.be Sorin Melinte – sorin.melinte@uclouvain.be
  • 163. Batteries and BES [Battery Energy Storage] Connection to RES [renewable energy sources]
  • 164. 21
  • 165. Li-ion Batteries for Stationary Energy Storage
  • 166.
  • 167. Li-ion batteries: SAFT Supercapacitors: Maxwell Software : http://viridityenergy.com
  • 169. « HYB2HYB » Amélioration des caractéristiques de stockage des batteries Li-ion / supercondensateurs électrochimiques hybrides et des performances vis-à-vis des systèmes d’énergie photovoltaïque hybrides Boosting the Hybrid Supercapacitor / Li-ion Battery Technology for stationary energy storage
  • 170. #1 Challenge: Increase the voltage of the electrochemical storage unit above 4 V #2 Challenge: Understanding the similarities and differences between different chemistries #3 Challenge: Grid-scale design Principal Objective: Smart Materials and Novel Technologies for Hybrid LIBs-Supercapacitors
  • 171. Need for New Materials
  • 172. Need for Grid Integration www.epri.com
  • 173. Integration in pouch cells, Hardware and Software Industrial Scale Compatibility Wow Technology, ABB, Be-Sol Battery Management System [BMS] Innovation Hardware-in-the-loop [NI] www.ni.com Off-the-shelf BMS
  • 174. P1. Amélioration de l’hybridization des batteries Li-ion et SCEs: Procédés à base de matériaux semi-conducteurs et de nanostructures de carbone Matériaux : Modélisation et synthèse Architectures et valeur ajoutée de la solution Performances et vieillissement HYB2HYB – Phase 1 HYB2HYB. Structure du Projet
  • 175. P2. Adaptation de l’hybridization des batteries Li-ion et SCEs vis-à-vis des systèmes hybrides d’énergie photovoltaïque : Procédés à base de matériaux semi-conducteurs et de nanostructures de carbone Matériaux : modélisation et synthèse Architectures et valeur ajoutée de la solution Performances et vieillissement HYB2HYB – Phase 2 HYB2HYB. Structure du Projet
  • 176. Numéro de la tâche Intitulé T1 Amélioration des cathodes et des collecteurs de courant associés T2 Architectures et électrolytes avancés T3 Anodes et collecteurs de courant associés T4 Fabrication et dimensionnement des batteries Li-ion/SCEs hybrides T5 Intégration des batteries Li-ion/SCEs hybrides T6 Coordination scientifique HYB2HYB. Description des Tâches V + - Li+ e- Charge Décharge T1 T4 T3 T2 T5
  • 177. Numéro de la tâche ICTM IMCN SMPC SCMN ULB-ATM T1 X X T2 X X X X X T3 X X X T4 X X X X T5 X X X X T6 X X X X X HYB2HYB - Contributions des Partenaires Fin le 31 août 2017
  • 178. Valorization model Source to grid Energy source LoadGrid PTMASource to storage Grid to load Storage to load Source to load Charge losses Discharge losses Self-discharge losses LFP Grid to storage Storage to grid Hybrid battery P. Hendrick & G. Silva Cluster Tweed meeting 22/05/2017 17
  • 179. Home self-sufficiency (PV + Li-ion) Optimization Results *Source: G. Silva & P. Hendrick. Photovoltaic self-sufficiency in households using lithium-ion batteries, and its impact on the grid. Applied Energy (2017) [under review]. Parameter Value Annual real interest rate 5% PV capital cost 2164 P 0.81 € PV lifetime 30 years Battery installation 2000€ Battery capital cost 600€/kWhuseful Inverter/charger cost 500€/kW Battery lifetime 5000 cycles/ 20 years Battery power capacity 0.5 kW/kWhuseful Battery round-trip efficiency 90% Battery self-discharge 3%/month Grid connection cost 70€/ year Grid to load elec. price 0.18€/kWh PV to grid elec. price 0.03€/kWh Cluster Tweed meeting 22/05/2017 18
  • 180. 22/05/2017 – Cluster Tweed meeting Hyb2Hyb Patrick Hendrick – patrick.hendrick@ulb.ac.be THANK YOU
  • 181. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be SmartWater Cluster TWEED Beez 22 May 2017
  • 182. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be SmartWater: project consortium SmartWater Geological models UMONS, ULG, ISSEP Hydraulics, EM models ULB, UCL, Cofely- Fabricom Economical models ULB, Multitel, UMONS, Laborelec, Electrabel Legal/Env. Framework Ecorem, IDETA 12 Partners, 7 Industrial Sponsors Heidelberg Group, Carmeuse, ELIA, ORES, IDEA, IDELUX, Ensival-Moret Decision support tool Multitel
  • 183. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be Why PHES ? (1) Lifetime energy cost ratio : 210 PHES still a leader in sustainability! SBC energy institute for IEA, sept 2013
  • 184. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be Why PHES ? (2) Big cost-saving opportunities in civil work (58%) and power grid modifications! Mid-sized PHES units (<25MW), a solution for mines?
  • 185. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be Mining activity in Wallonia (1) Open-pit mines: more than 1500 sites, 160 still in exploitation
  • 186. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be Mining activity in Wallonia (2) Underground mines 104 coal mines 104 metal mines 38 slate mines, and few others...
  • 187. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be Site examples (1) Limestone quarry lSite : Maizeret lHigh hydraulic conductivity lLower reservoir: 175mx175m lWater volume : Max 300000 m³ lHead : 100m Chalk quarry lSite : Obourg lHigh hydraulic conductivity lLower reservoir: 25ha lWater volume : Max 1000000 m³ lHead : 40m
  • 188. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be Site examples (2) Porphyry quarry lSite : Lessines lLow hydraulic conductivity lLower reservoir: 10 ha lWater volume : Max 800000 m³ lHead : 120m Slate quarry lSite : Martelange lWater volume : Max 600000 m³ lHead : 150m (mine) + 100m (nearby hill)
  • 189. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be •List candidate sites for a conversion into small-sized (<25MW) PHES units (mostly) to average-sized (~100MW). •Identify key factors for the success of conversions of sites into PHES units. •Design methodologies needed to identify geological risks. •Identification of legal and environnemental hurdles, proposals to modify the existing framework. •Development of models and tools (hydrogeology, geology, hydraulics, mechanics, economics) supporting a decision making software. Objectives
  • 190. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be lIs the topology of such sites suitable for PHES units ? Can the advantages (existing reservoirs, short distance between reservoir, good access to the road network and the power grid,...) balance the disavantages (low head, aquifer- mine interactions,...) ? lHow the storage unit should be operated to a achieve the economical sustainability? lWhich voltage level ? What services (arbitrage, power reserve, other anciliary services)? lWhat is the optimal electro-mechanical configuration? lHow the specifities of such systems (varying head, aquifer-reservoir interactions,...) can be taken into account ? What is their economical impact ? Open Issues ?
  • 191. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be Workpackages
  • 192. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be Micro-PHES in Froyennes
  • 193. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be Turbomachinery at variable load Regulation at variable rotation speed Regulation with constructional or set modifications "Small and Mid-Size Pump-Turbines with Variable Speed,” [From T. Ueda et al., “Deriaz type pump-turbine for Kuromatagawa”, Fuji Electric review ][From J. Krenn et al., "Small and Mid-Size Pump-Turbines with Variable Speed," Energy and Power Engineering, Vol. 5 No. 2A, 2013, pp. 48-54.]
  • 194. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be A14
  • 195. Parc Initialis Rue Pierre et Marie Curie, 2 B-7000 Mons (Belgium) Eurometropolitan e-Campus Rue du Progrès, 13 B-7503 Tournai – Froyennes (Belgium) T.: +32 65 34 27 32 www.multitel.be commercial@multitel.be Thank you for your attention !
  • 196. HYLIFE Matériaux à longue durée de vie pour piles à combustible PEM hydrogène-air François Reniers Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 197. Stockage électrochimique de l’énergie électrique Electricité Contexte Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 198. Contexte Piles à combustible PEM 1 cellule : 1.23 V – 90 mA.cm-2 Monocellule PEMFC Source : Wikipedia + + eHH Oxydation 222 OHeOH Réduction 222 1 22 +++ Source : Wikipedia + + eHH Oxydation 222 OHeOH Réduction 222 1 22 +++ Source : CEA Stack PEMFC Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 199. Contexte Piles à combustible PEM – applications stationnaires Projet Ene-Farm (Japon) Installation d’une pile Ballard sur le site de Toyota Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 200. Contexte Piles à combustible PEM – composants essentiels Couche catalytique cathodique (Air) Couche de diffusion Membrane Nafion® Couche catalytique anodique (H2) Couche de diffusion Couche catalytique cathodique (Air) Couche de diffusion Membrane Nafion® Couche catalytique anodique (H2) Couche de diffusion 20 - 30 nm membrane couchedediffusion couche catalytique 20 - 30 nm20 - 30 nm membrane couchedediffusion couche catalytique - Couche catalytique - Membrane à Assemblages Membrane-Electrodes (AMEs) à Difficultés: - triple interface Pt/carbone/électrolyte - durabilité Catalyseur Pt/carbone 25 - 60 wt. % 20-30 µm Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 201. Contexte Piles à combustible PEM – composants essentiels - Plaques bipolaires en graphite usiné à collecteur de courant à distributeur de gaz à Difficultés: - coût - poids/encombrement Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 202. Contexte Freins au développement industriel • Coût : marchés de niche à marché de volume – Actuellement : 2000 – 4000 €/kW àobjectif 2020: automobile 50 -100 €/kW stationnaire (installé avec périphériques) : 1000 €/kW – 1/3 plaques – 1/3 catalyseur – 1/3 membranes Durée de vie - Actuellement : automobile : 2000 – 2500 h à objectif : 5000 h stationnaire : 10000 h à objectif min. 20000 h • Infrastructure – Fabrication/distribution d’hydrogène Sources: DOE – FCH-JU Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 203. Contexte Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Marché en croissance
  • 204. Projet précédent : INNOPEM (déc. 2011 – nov. 2013) AME Plaques bipolaires Catalyseur: - supports carbone nanostructurés - dépôt de métal par imprégnation contrôlée ou plasma - optimisation de la quantité de platine àDiminution du coût Solutions: nouveaux matériaux Membrane: - fabrication par plasma haute pression à Diminution du coût Remplacement du graphite usiné par de l’inox coaté à Industrialisation du procédé à Diminution du coût Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 205. HYLIFE : objectifs Nouveaux matériaux à longue durée de vie - Poursuivre les travaux d’INNOPEM - catalyseurs - membranes - plaques bipolaires/revêtements polymère conducteur - Accent particulier sur la durée de vie des matériaux Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 206. AME Plaques bipolaires Catalyseur: - supports carbone nanostructurés graphitisés - dépôt de métal par imprégnation ou plasma - Pt/C ou PtCo/C Nouveaux matériaux à longue durée de vie Membrane: - fabrication par plasma à pression atmosphériq Remplacement du graphite usiné par de l’inox coaté à coatings polymère conducteur HYLIFE : objectifs Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 207. Moyens Catalyseurs - Supports à surface graphitisée à xérogels post-traités àOMCs à nanotubes - Alliages PtM/C à essentiellement PtxCoy/C - Nanoparticules « cœur-coquille » - Particules creuses Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 208. Moyens Membranes à synthèse par procédé plasma - Poursuite de travaux précédents à amélioration de l’homogénéité spatiale à amélioration de la reproductibilité à générateur pulsé pour un meilleur contrôle de la polymérisation - Durabilité mécanique à utilisation de trames à ajout d’agents réticulants (e.g. divinylbenzène) à source UV - Industrialisation du procédé Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 209. Moyens Plaques bipolaires - Standard CrxNy/316L (Arceo) par voie PVD à base de comparaison à amélioration envisagée par voie multicouche - Revêtements polymère conducteur à electropolymérisation à dopage par nanoparticules conductrices ou nanotubes à revêtement déformable Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 210. Consortium - complémentarité AME Plaques bipolaires Catalyseur: - supports carbone nanostructurés ULg - dépôt de métal par imprégnation ULg/LEPMI - dépôt de métal par plasma ULB/LISEMembrane: - fabrication par plasma haute pression ULB Plaques bipolaires inox coaté MN Participants Validation: ULg/MN/LEPMI Caractérisation des interfaces: LISE Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  • 211. Résultats Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Catalyseurs – synthèse en phase liquide 100 nm 50 nm Catalyseurs Pt/carbone nanostructuré - synthèse par imprégnation optimisée - Excellente dispersion - Taille de particules idéale - Excellente activité en pile Mais - Durabilité ??
  • 212. Résultats Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Catalyseurs – synthèse en phase liquide Catalyseurs PtCo/carbone nanostructuré - synthèse par imprégnation optimisée - Structure particulière des particules - à particules creuses - à coque en alliage PtCo - Activité en pile = 2x activité Pt Et - Durabilité significativement améliorée
  • 213. Résultats Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Catalyseurs – synthèse par plasma basse pression Pt Pt acetylacetonate SupportC support 1 2 3 PARAMETRES Puissance RF, durée du traitement, Chimie Plasma (Ar,O2, N2 etc.) Précurseurs organometalliques (nanoparticules)
  • 214. Résultats Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Catalyseurs – synthèse par plasma basse pression Etudes plus fondamentales 1. Décomposition du précurseur OM 2. Fonctionalisation du supportcarboné 3. Contrôle de la taille des particules et de leur état chimique 4. Ancrage par liaison C-O-Métal [3- 5] nmExcellente dispersion, taille de particules, activité
  • 215. Résultats Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Catalyseurs – synthèse par plasma basse pression Catalyseurs bimétalliques Pt-Ni/C STEM (HAADF) - EDX
  • 216. Résultats Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Support carboné ENCR E SPRA Y Paramètre s de préparatio n Paramètre s plasma üSimplicit é üAdaptabi lité üContrôla bilité Entrée gaz plasma Electrode de masse Zone plasma Echantillo n Electrode alimentée Porte échantillon Torche plasma RF Couches catalytiques par plasma à pression atmosphérique
  • 217. Résultats Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Couches catalytiques par plasma à pression atmosphérique 50 nm 50 nm 100 nm ü Taille moyenne ≈ 3 nm ü Agrégationlimitée ü Forme métallique Energie de liaison / eV Surface électrochimiquement active (ECSA) Courbes de Tafel (à activité catalytique) Ratio entre l’activité catalytique et ECSA àPerformances en pile comparables (variationduesà l’incorporationde l’ionomère) OM/C= ½, charge = 50 mg/20 mL,Nb= 10-100 x, DAr = 10 L/min, P = 60 W, d= 3 mm,t = 300 s
  • 218. Résultats Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Membranes par plasma à pression atmosphérique Distributeur de gaz Entrée 1 Entrée 2 Entrée 3 Entrée 4 Générateu r Pression atmosphérique Electrodes de cuivre recouvertes par du verre (diélectrique) Plaque mobile Styrène (STY) Précurseur de la matrice polymérique Acide « triflique » (TFMSA) Précurseur pour groupements échangeurs de protons
  • 219. Résultats Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Membranes par plasma à pression atmosphérique Chaînes carbonées alliphatiques Groupements carbonés aromatiques Groupements oxygénés Groupes CFX, SO3 - et SO3H Nombre d’onde / cm-1 Intensité Energie de liaison / eV Intensitérelative Intensité relative Intensité relative Energie de liaison / eV Energie de liaison / eV Aromaticité préservée Peu de groupements fragmentés 100 µm Morphologie de surface : Films dense (pas de craquelure) Porosité (décharge Ar filamentaire) Epaisseur : > 50 microns Ar-Sty-TFMSA= 7,0-1 ,0-2,0 ; P= 40 W ; v = 50 mm/s ; t = 40-80 min ; ν = 17,1 kHz; substrat = Si /Al
  • 220. Resultats Plaques bipolaires - Plaques d’acier de type 316L revêtues par un film de polypyrrole à électropolymérisation = polymérisation amorcée à l’électrode d’un monomère en solution. Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Résistance de contact trop élevée - cahier des charges < 10 mW.cm2 à 150 N/cm2 Mise au point d’une formulation de bain en solution aqueuse : H2C2O4 0,1 M + Pyrrole 0,1M + salicylate de sodium 0,05M + 125 mL isopropanol + eau démi (pH = 1,5) Electropolymérisationen mode pulse
  • 221. Résultats Plaques bipolaires - Plaques d’acier de type 316L revêtues par un film de polypyrrole à electropolymérisation Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 H2C2O4 0,1 M + Pyrrole 0,1M + salicylate de sodium 0,05M + 125 mL isopropanol + eau démi (pH = 1,5) Ajouter agents dopants SDS dodecylsulfate de sodium Amélioration des propriétés conductrices des revêtements o le SDS améliore les propriétés de conductivité et joue également le rôle d’inhibiteur de la réaction de l’oxygène à la surface de l’acier
  • 222. Conclusion Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 AME Plaques bipolaires Catalyseur: - haute durée de vie - performances au moins équivalentes aux catalyseurs actuels Délivrable final Membrane: - fabrication par plasma haute pression - performances au moins équivalentes aux membranes actuelles Plaques bipolaires - inox coaté Prototype pile PEM monocellule - performances au moins égales à celles des piles actuelles - vitesse de dégradation significativementmoindre
  • 223. Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Financement
  • 225. Université de Mons § Informations générales. § Enjeux du projet § Principe et cahier des charges § Programme de travail et stratégie § Résultats § Conclusions et perspectives Plan général de l’exposé 2Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 226. Université de Mons Informations générales Bureaux d'Études Solaires (Belgium) Coordination, conception, fabrication et test des prototypes UMONS University of Mons (Belgium) Synthèse des matériaux réactifs, test des prototypes de labo, modélisation Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (France) Synthèse et caractérisation des matériaux réactifs Objectif général: développer, installer et évaluer un système compact et modulaire de stockage inter-saisonnier de chaleur d’origine solaire pour le chauffage de bâtiments. Financement: EU’s 7th Framework Program for research, technological development and demonstration - 1/2013 à 9/2017. Institut National de l'Énergie Solaire (France) Test du système complet en environnement simulé Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 227. Université de Mons Informations générales Austrian Institute of Technology (Austria) Simulation système-bâtiment Free University of Brussels – 4MAT(Belgium) Caractérisation structurale des matériaux réactifs, ACV University of Liège - BEMS (Belgium) Test du système complet en environnement proche de la réalité Simulation système-bâtiment CLIPSOL of Groupe ENGIE (France) Support technique, marché Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 228. Université de MonsUniversité de Mons Enjeux • Stockage inter-saisonnier • Densité énergétique élevée • Faibles pertes thermiques • Variabilitédes conditionsde fonctionnement • Thermochimie vs stockage par chaleur sensible • 800 kWh/m3 vs 30 kWh/m3 • Pertes faibles vs pertes élevées Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 229. Université de MonsUniversité de Mons 6 Principe et cahier des charges Eté: sel hydraté + chaleur sel déshydraté + vapeur d’eau Hiver: sel hydraté + chaleur sel déshydraté + vapeur d’eau 2500-3000 kWh/an< 100 °C 20 m2 30 °C 100- 200 kWh/m3 Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 230. Université de Mons Le Programme de travail 7 Réactions Prototype Labo Prototype Taille réelle Système complet Tests Deliverables TRL: 3-4 TRL: 6 Prototype de système complet fonctionnant dans des conditions proches de celle de l’application (tests pendant quelques semaines) + étude du comportement par simulation du système développé dans différents types de bâtiments et sous divers climats. Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 231. Université de Mons La stratégie 8 • Plusieurs acteurs pour chaque tâche (diversité des approches) • Spécialistes dans les domaines des matériaux réactifs (synthèse, caractérisation microstructurale, caractérisation macroscopique) • Spécialistes dans le domainedes procédés chimiques • Spécialistes HVAC • Spécialistes en construction mécanique • Acteurs « pont » • Processus itératif du matériau réactif au système complet de taille réelle Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 232. Université de Mons 9 Les réactions • Bibliothèque de réactions potentiellement intéressantes. § Evaluation des capacités de stockage (bibliographie, mesures, simulations) § SrBr2, CaCl2, MgCl2 § Problèmes de stabilité des sels: encapsulation (SG – CaCl2) § Solides poreux innovants (MOF) Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 233. Université de Mons 10 SG+CaCl2 SG+MgCl2 SG+SrBr2 MIL-160(Al) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Masse adsorbée (g H2O/g composite anhydre) Pression (Pa) 30°C sim 40°C sim 50°C sim 60°C sim 70°C sim 80°C sim 30°c exp 40°C exp 50°C exp 60°C exp 70°C exp 80°C exp Dm=0,4g/g 200 kWh/m3 Les réactions Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 234. Université de Mons 11 Prototypes de réacteurs Lit fixe Réacteur à lit mobile Réacteur vibrant Concept • Le réacteur produit la puissance thermique nécessaire mais ne stocke pas le solide • L’air humide est utilisé comme gaz porteur et caloporteur Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 235. Université de Mons 0 20 40 60 80 100 120 140 00:00:00 00:28:48 00:57:36 01:26:24 01:55:12 02:24:00 02:52:48 03:21:36 03:50:24 04:19:12 Power (W) Time (h) Air heat power 1 - SiO2-CaCl2 152l/min 50% 17C 2 - SiO2-CaCl2 152l/min 50% 20C 3 - SiO2-CaCl2 152l/min 70% 20C 4 - SiO2-CaCl2 215l/min 50% 17C 5 - SiO2-CaCl2 215l/min 50% 20C 6 - SiO2-CaCl2 215l/min 70% 20C Prototypes de réacteurs (échelle labo) Mesures sur les prototypes de laboratoire • Comportement cinétique du couple solide réactionnel-réacteur. • Modèle simple pour up-scaling rapide, modèle détaillé pour optimisation ultérieure. Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 236. Université de Mons 13Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ? Prototypes de réacteurs (taille réelle)
  • 237. Université de Mons 14 Système complet 1 (mode chauffage) Simulation, bâtiment passif Energie thermique délivrée (kWh) 1 684 Nombres d’heure de fonctionnement (h) 2478 h Densité énergétique (kWh/m3) 190 Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 238. Université de Mons 15 Système complet 2 (mode chauffage) Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 239. Université de MonsUniversité de Mons 16 Travaux futurs et conclusions § Différents matériaux réactifs synthétisés dont les performances sont en adéquation avec l’application § Différentes technologies de réacteur § Méthodologie d’upscaling, modèles pour la simulation du comportement du réacteur et du système complet § Faisabilité du concept en taille réelle et en environnement de test proche de la réalité (tests de quelques semaines + simulation sur une année complète) § Optimisation § Démonstration § Industrialisation § Autres applications Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  • 240. Université de MonsUniversité de Mons 17 Merci pour votre attention ! Contact: marc.frere@umons.ac.be http://www.sotherco.eu/ Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW,