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Avec	le	soutien	de
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
Premiè...
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 : proj...
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 v...
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 de...
Qui sommes-nous?
5
Le Cluster TWEED est une organisation wallonne rassemblant
les acteurs du secteur de l'énergie durable....
Que faisons-nous?
• Mise en réseau des entreprises et autres acteurs des secteurs de l'énergie
durable via l'organisation ...
TWEED en quelques chiffres
(depuis sa création, mars 2008)
• > 100 membres effectifs (payants), dont 85% d’entreprises
• R...
TWEED en quelques images
Axes stratégiques prioritaires de
TWEED
Soutenir	les	acteurs	publics/privés	
dans	leur	axe	Energie
Offrir	des	solutions	co...
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,	Kro...
Actions 2017
Offrir	des	solutions	complètes	
auprès	des	clients/secteurs
Lancement	d’un	site	WEB	BtoC	et		
journées	“décou...
Actions 2017
Référentiel	Piscines
(Prochain:	Hôpitaux)
Offrir	des	solutions	complètes	
auprès	des	clients/secteurs
www.ene...
Actions 2017
Favoriser	le	rayonnement	local	&	
international	des	technologies	du	
cluster
Partenaire	du	Pitch	Workshop	à	
...
Actions 2017
Favoriser	le	rayonnement	local	&	
international	des	technologies	du	
cluster
Partenaire	du	TBB	à	
Amsterdam	(...
Actions 2017
Favoriser	le	rayonnement	local	&	
international	des	technologies	du	
cluster
BtoB matching
(ex: H2 Mission @
...
Actions 2017
Event	“Mobilité	Electrique”		
– 20/06	!
Identifier	les	opportunités	de	
marché	&	Monter	/	Participer	à	des	
p...
Actions 2017
Event	““Exploring Green	Hydrogen
Economy in	the	Benelux”	– 30/06	!
Identifier	les	opportunités	de	
marché	&	M...
Actions 2017
Event	avec	Mecatech	– Focus	
Projets	Energie
Identifier	les	opportunités	de	
marché	&	Monter	/	Participer	à	d...
Actions 2017
Event	avec	Infopole	Cluster	TIC	–
Digitalisation	du	secteur	de	
l’énergie	- Pitch’s	session
Identifier	les	op...
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 implantatio...
OBJECTIFS
24
• Diagnostiquer le secteur
• Cartographier les acteurs
• Promouvoir les compétences wallonnes
• Stimuler les ...
Exemple – Secteur Solaire PV
25
• Diagnostiquerle secteur
• Cartographier les acteurs
Forces : BIPV, intégration du solair...
Exemple – Secteur Biomasse
26
• Diagnostiquer le secteur
• Cartographier les acteurs
Forces : ensembliers & bureaux d’étud...
Exemple – Secteur Eolien
27
• Diagnostiquer le secteur
• Cartographier les acteurs
Forces : O&M, software,
matières premiè...
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...
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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%	
Fabricatio...
37
Chaînes de valeurs (réponses)
Electrochimique	- batteries	conventionnelles
Plomb-Acide	(LAB) 10 16%	
Nickel-Cadmium	(Ni...
38
Chaînes de valeurs (réponses)
Electrostatique	/	Magnétique
Super	condensateur 12 19%	
Supraconducteur 5 8%	
Mécanique
A...
Emplois - statistiques
39
Emplois - profils recherchés
40
• ICT / mathématiques / modélisation :
o Ingénieurs avec expérience en informatique, optim...
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	inno...
50
STOCKAGE
Interests Stockage	de	l’électricité	via	production	 de	l’hydrogène	 ou	via	des	batteries,	
mobilité	aux	traver...
51
SWOT : stockage
MENACES
• Potentiel (marché) : limité si wallon.
• Modèle : manque de clarté quant au modèle de
marché ...
Cartographie
hydrogène
52
73	organisations	identifiées:
à Contact	établi	avec	59
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Association
Bureau	
d'études
Certification
Formati...
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combustible
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Mobilité
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C...
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CH4
Résumé	« H2	&	ses	dérivés »
CO2
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CH4
Eoliennes
Panneaux	
photovoltaïques
Unité	de	
biométhanisation
Réseau	
électriq...
CO2
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H2
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CH4
Résumé	« H2	&	ses	dérivés »
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CH3OH
…
CO2
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H2
H2
CH4
Eoliennes
Panneaux	
photovoltaïques
Unité	de	
biométhanisation
Réseau	
électriq...
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79
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
TWEED	Asbl
Rue	Natalis 2	– 4020	Liège	– B...
Géothermie
Stockage saisonnier
Sortie officielle de la cartographie stockage
Namur - 22 mai 2017
Tanguy ROBERT
Chargé de r...
2
Eaux souterraines, surface,
sols/sous-sols
Géothermie (valorisation
captages, champ de sondes)
Aménagement du territoire
P...
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
APPLICAT...
Haute énergie : T° > 120 °C
Moyenne énergie : 60 °C < T° < 120 °C
Basse énergie : 30 °C < T° < 60 °C
Très basse énergie : ...
Haute énergie : T° > 120 °C
Moyenne énergie : 60 °C < T° < 120 °C Anecdotique en Wallonie
Basse énergie : 30 °C < T° < 60 ...
ROI de 4 à 12 ans selon la géologie et les besoins;
Réduction des émissions de gaz à effet de serre;
Production de chaud, ...
Grandes puissances
PRINCIPES GÉNÉRAUX
Source = nappe
Circuit ouvert
Source = sol/roche
Circuit fermé (champ de sondes)
Pet...
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
100 m3/h...
PRINCIPES DE LA GÉOTHERMIE SUR NAPPE (Circuit ouvert)
Source = nappe
Circuit ouvert avec stockage
PhD Bonte 2013
Aquifer
T...
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes
Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
PRINCIPE...
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
Quels so...
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Etude ...
Potentiel
et adéquation du
système ?
Conception
Installation
Monitoring
Maintenance
Champ de
sondes
Pompage sur
aquifère
D...
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Centre...
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Refroi...
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Nouvea...
§ Nouveau Centre de Formation de la Province de Liège
à Seraing
Design d’un champ de sondes pour le chauffage et la climat...
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
pomp...
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’investissemen...
NOS SERVICES
22/05/2017 4
TECHNICAL
SERVICES
Electricité HT/BT
Génie climatique
Ascenseurs
Telecom
Détection incendie
Trai...
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
Chif...
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 V...
Deux projets de démonstrateurs en cours
11
GRHYD:
Production of H2 to
blend it with methane
and test it in urban
applicati...
Focus Jupiter 1000
« Jupiter 1000 » est par ailleurs le premier projet qui valorise
du CO2 issu de fumées industrielles en...
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...
P2G par Methanation biologique
Les technologies de méthanation
vise à convertir en méthane le CO2
et l’hydrogène par l’act...
Bientôt du Power-to-gas en
Wallonie ?
Les principes du P2G biométhane
04/02/15 Pré ComCom: Projet GazWal 17
Biogaz
Epuration
Biométhane
WelkenraedtMouscron
Rése...
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...
22/05/2017 21
Contact
Michael Guerlus
ENGIE Cofely
Business Development Manager
Boulevard du Roi Albert II 30 - WTC 1,
boî...
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 facilit...
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
2k...
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	...
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...
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...
3P balancing
Balanced
AC in
Unbalanced
AC out (2kW)
Power to P1
through DC bus
Balanced
AC in
From P1 to the AC load
Balan...
Back to the grid
*Certification	pending
Battery discharging
AC out
Grid injection
Grid injection*
Use the battery to inject power to your m...
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 en...
…
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 hybri...
#1 Challenge:
Increase the voltage of the electrochemical storage unit above 4 V
#2 Challenge:
Understanding the similarit...
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 Manag...
P1. Amélioration de l’hybridization des batteries Li-ion et SCEs: Procédés
à base de matériaux semi-conducteurs et de nano...
P2. Adaptation de l’hybridization des batteries Li-ion et SCEs vis-à-vis des
systèmes hybrides d’énergie photovoltaïque : ...
Numéro de la tâche Intitulé
T1 Amélioration des cathodes et des collecteurs de courant associés
T2 Architectures et électr...
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 - C...
Valorization model
Source to grid
Energy source LoadGrid
PTMASource to storage
Grid to load
Storage to load
Source to load...
Home self-sufficiency (PV + Li-ion)
Optimization Results
*Source: G. Silva & P. Hendrick. Photovoltaic self-sufficiency
in...
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 Tour...
Parc Initialis
Rue Pierre et Marie Curie, 2
B-7000 Mons (Belgium)
Eurometropolitan e-Campus
Rue du Progrès, 13
B-7503 Tour...
Parc Initialis
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Eurometropolitan e-Campus
Rue du Progrès, 13
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Rue Pierre et Marie Curie, 2
B-7000 Mons (Belgium)
Eurometropolitan e-Campus
Rue du Progrès, 13
B-7503 Tour...
Parc Initialis
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Eurometropolitan e-Campus
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HYLIFE
Matériaux à longue durée de vie pour piles à combustible
PEM hydrogène-air
François Reniers
Cartographie Stockage –...
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
22...
Contexte
Piles à combustible PEM – applications stationnaires
Projet Ene-Farm (Japon)
Installation d’une
pile Ballard sur ...
Contexte
Piles à combustible PEM – composants essentiels
Couche catalytique
cathodique (Air)
Couche
de
diffusion
Membrane
...
Contexte
Piles à combustible PEM – composants essentiels
- Plaques bipolaires en graphite usiné
à collecteur de courant
à ...
Contexte
Freins au développement industriel
• Coût : marchés de niche à marché de volume
– Actuellement : 2000 – 4000 €/kW...
Contexte
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Marché en croissance
Projet précédent : INNOPEM (déc. 2011 – nov. 2013)
AME
Plaques bipolaires
Catalyseur:
- supports carbone
nanostructurés
- ...
HYLIFE : objectifs
Nouveaux matériaux à longue durée de vie
- Poursuivre les travaux d’INNOPEM
- catalyseurs
- membranes
-...
AME
Plaques bipolaires
Catalyseur:
- supports carbone nanostructurés graphitisés
- dépôt de métal par imprégnation ou plas...
Moyens
Catalyseurs
- Supports à surface graphitisée
à xérogels post-traités
àOMCs
à nanotubes
- Alliages PtM/C
à essentiel...
Moyens
Membranes à synthèse par procédé plasma
- Poursuite de travaux précédents
à amélioration de l’homogénéité spatiale
...
Moyens
Plaques bipolaires
- Standard CrxNy/316L (Arceo) par voie PVD
à base de comparaison
à amélioration envisagée par vo...
Consortium - complémentarité
AME
Plaques bipolaires
Catalyseur:
- supports carbone nanostructurés ULg
- dépôt de métal par...
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Catalyseurs – synthèse en phase liquide
100 nm
50 nm
Catalyseurs Pt/c...
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Catalyseurs – synthèse en phase liquide
Catalyseurs PtCo/carbone nano...
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Catalyseurs – synthèse par plasma basse pression
Pt
Pt
acetylacetonat...
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Catalyseurs – synthèse par plasma basse pression
Etudes plus fondamen...
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Catalyseurs – synthèse par plasma basse pression
Catalyseurs bimétall...
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Support carboné
ENCR
E
SPRA
Y
Paramètre
s de
préparatio
n
Paramètre
s...
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Couches catalytiques par plasma à pression atmosphérique
50	nm 50	nm ...
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Membranes par plasma à pression atmosphérique
Distributeur de gaz
Ent...
Résultats
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
Membranes par plasma à pression atmosphérique
Chaînes carbonées
allip...
Resultats
Plaques bipolaires
- Plaques d’acier de type 316L revêtues par un film de
polypyrrole
à électropolymérisation = ...
Résultats
Plaques bipolaires
- Plaques d’acier de type 316L revêtues par un film de
polypyrrole
à electropolymérisation
Ca...
Conclusion
Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
AME
Plaques bipolaires
Catalyseur:
- haute durée de vie
- performanc...
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	p...
Université de Mons
§ Informations générales.
§ Enjeux du projet
§ Principe et cahier des charges
§ Programme de travail et...
Université de Mons
Informations	générales
Bureaux d'Études Solaires (Belgium)
Coordination, conception, fabrication et tes...
Université de Mons
Informations	générales
Austrian Institute of Technology (Austria)
Simulation système-bâtiment
Free Univ...
Université de MonsUniversité de Mons
Enjeux
• Stockage inter-saisonnier
• Densité énergétique élevée
• Faibles pertes ther...
Université de MonsUniversité de Mons 6
Principe	et	cahier	des	charges
Eté:	sel	hydraté	+	chaleur									sel	déshydraté	+	...
Université de Mons
Le	Programme	de	travail
7
Réactions
Prototype	Labo
Prototype	Taille réelle
Système	complet
Tests
Delive...
Université de Mons
La	stratégie
8
• Plusieurs acteurs pour chaque tâche (diversité
des approches)
• Spécialistes dans les ...
Université de Mons 9
Les	réactions
• Bibliothèque de réactions potentiellement
intéressantes.
§ Evaluation des capacités d...
Université de Mons 10
SG+CaCl2 SG+MgCl2
SG+SrBr2 MIL-160(Al)
0,0
0,1
0,2
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Université de Mons 11
Prototypes	de	réacteurs
Lit fixe Réacteur	à	lit	mobile Réacteur	vibrant
Concept	
• Le réacteur produ...
Université de Mons
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Université de Mons 13Essort des	énergies	renouvelables	:	quelles	solutions	 pour	consommer	intelligemment	?
Prototypes	de	...
Université de Mons 14
Système	complet	1	(mode	chauffage)
Simulation,	bâtiment passif
Energie	thermique	délivrée	(kWh) 1 68...
Université de Mons 15
Système	complet	2	(mode	chauffage)
Journée	Cluster	TWEED	– présentation	 de	la	cartographie	Stockage...
Université de MonsUniversité de Mons 16
Travaux futurs et	conclusions
§ Différents matériaux réactifs synthétisés dont les...
Université de MonsUniversité de Mons 17
Merci	pour	votre attention	!
Contact:
marc.frere@umons.ac.be
http://www.sotherco.e...
Sortie officielle de la cartographie stockage - 22 mai 2017
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La première partie des conférences est liée à la cartographie du secteur du stockage (TWEED) et fait intervenir diverses entreprises (Aquale pour le stockage géothermique, Engie pour le Power-to-gas, CE+T pour des onduleurs novateurs). La seconde partie est liée aux projets de recherche Hyb2Hyb (stockage hybride batterie Li-ion/SCE), Smartwater (turbinage-pompage hydroélectrique), HYLIFE (matériaux à longue vie pour PEM-FC) et Sotherco (stockage solaire thermochimique).

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Sortie officielle de la cartographie stockage - 22 mai 2017

  1. 1. Avec le soutien de SORTIE DE LA CARTOGRAPHIE STOCKAGE 22 ma i 2017 SMARTWATER HYB2HYB HYLIFE SOTHERCO
  2. 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. 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
  4. 4. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development 1 CARTOGRAPHIE STOCKAGE Namur – 22/05/2017
  5. 5. PLAN 2 • INTRODUCTION • CARTOGRAPHIE STOCKAGE o Objectifs o Appels à participation o Réponses o Publication & chaînes de valeur • CARTOGRAPHIE HYDROGÈNE
  6. 6. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development 3 INTRODUCTION
  7. 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. 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. 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. 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
  11. 11. TWEED en quelques images
  12. 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
  13. 13. Actions 2017 Soutenir les acteurs publics/privés dans leur axe Energie Event – PAED avec les villes & communes
  14. 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. 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
  16. 16. Actions 2017 Référentiel Piscines (Prochain: Hôpitaux) Offrir des solutions complètes auprès des clients/secteurs www.energiepiscines.be Ou via www.rewallonia.be
  17. 17. Actions 2017 Favoriser le rayonnement local & international des technologies du cluster Partenaire du Pitch Workshop à Copenhague (Juin 2017)
  18. 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. 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)
  20. 20. 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 - …
  21. 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
  22. 22. Actions 2017 Event avec Mecatech – Focus Projets Energie Identifier les opportunités de marché & Monter / Participer à des projets d’envergure
  23. 23. 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
  24. 24. 21 Axes stratégiques prioritaires de TWEED
  25. 25. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development 22 CARTOGRAPHIE S TOC K A GE
  26. 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. 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. 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. 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. 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. 31. Exemple – Secteur Eolien 28
  32. 32. RESULTATS CARTOGRAHIE STOCKAGE 29
  33. 33. Participants 30 Acteurs ont rempli le formulaire
  34. 34. 31 ACIT CECOTEPE CITIZEN’S RESERVE COMPAGNONS ENERGIES RENOUVELABLES ENERGY4ME HARMELING HENNALUX KESSLER MIDEO SINK FLOAT SOLUTIONS
  35. 35. 32 Benchmarking Portail ReWallonia : 350 acteurs belges & plus de 4.000 followers !
  36. 36. Participants 33
  37. 37. CHAÎNES DE VALEUR (offline) Ex : ULB
  38. 38. Analyse des chaînes de valeur 35 Les technologies étudiées sont :
  39. 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. 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. 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%
  42. 42. Emplois - statistiques 39
  43. 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)
  44. 44. PUBLICATION CARTOGRAHIE STOCKAGE 41
  45. 45. 42 PUBLICATION
  46. 46. 43 NOUVEAU PORTAIL REWALLONIA EN 2016!
  47. 47. 44 CHAÎNES DE VALEUR (online) http://www.rewallonia.be/cartographies/stockage/
  48. 48. CHAÎNES DE VALEUR (online) 45
  49. 49. 46
  50. 50. 47 Vue interactive !
  51. 51. PROJETS CARTOGRAHIE STOCKAGE 48
  52. 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. 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. 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
  55. 55. Cartographie hydrogène 52
  56. 56. 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:
  57. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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
  65. 65. 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 Chauffage domestique 3. Power-to-Industry Industrie Source: Mc Phy
  66. 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
  67. 67. e e e e H2 H2 Unité de biométhanisation Unité de cogénération Unité de méthanisation Chauffage domestique Résumé « H2 »
  68. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 78. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Résumé « H2 & ses dérivés »
  79. 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. 80. CO2 CO2 CH4CH4 CH4 CH4e e e e H2 H2 H2 CH4 Résumé « H2 & ses dérivés » CO2 CH3OH …
  81. 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
  82. 82. Besoin d’aide ? Contactez-nous ! 79
  83. 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. 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. 85. 2
  86. 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. 87. 4 La géothermie permet de capter / stocker l’énergie thermique dans le sous-sol Il existe différentes géothermies
  88. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 103. 20 R&D : stockage court-terme pour des applications DSM
  104. 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. 105. 22 MERCI DE VOTRE ATTENTION
  106. 106. ETAT DE L'ART DE LA FILIÈRE "POWER TO GAS" 22 mai 2017
  107. 107. ENGIE COFELY Au cœur de la transition énergétique
  108. 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. 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. 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
  111. 111. Solutions Power-to-gas
  112. 112. Power to Gas (P2G) : répondre à un besoin 22.05.17 7
  113. 113. Power to Gas : à la base, un outil de stockage 22.05.17 8
  114. 114. La situation en Allemagne Source: DENA, Strategy platform PtG
  115. 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. 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. 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. 118. Power to Gas (P2G) : quelques ordres de grandeur 22.05.17 13
  119. 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. 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. 121. Bientôt du Power-to-gas en Wallonie ?
  122. 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. 123. La base : site de production de Biométhane (Leuze-en-Hainaut) 22.05.17 18
  124. 124. Eoliennes 19 La synergie éoliennes et biogaz
  125. 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. 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
  127. 127. Technology, innovation, impact Cluster Tweed 22/05/2017
  128. 128. Our main markets Oil & GasTelecom Rail Power Utilities Datacom
  129. 129. 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
  130. 130. Trends Intelligents IoT Fiables Multisources Robustes
  131. 131. Grid one direction
  132. 132. Renewable
  133. 133. Storage devices coming
  134. 134. Next EV Vehicule to Grid
  135. 135. SIERRA 3kVA modular Power Routing solution
  136. 136. Bidirectional on 3 ports
  137. 137. § AC in feeds both AC loads and DC loads + battery From the AC source
  138. 138. From DC source § DC in feeds both AC loads and/or AC grid injection
  139. 139. From AC loads § AC load feeds both DC loads and /or AC grid injection
  140. 140. Power topology and DC buffer
  141. 141. Disturbances rejection & unity PF Power Failure UndervoltageFrequency Variation Switching Transient Harmonic Distortion
  142. 142. No single point of failure True redundant Autonomous Hot swappable
  143. 143. High efficiency AC Source DC Source AC LOAD 96%
  144. 144. High efficiency AC Source DC Source AC LOAD 94%
  145. 145. Applications
  146. 146. Secure DC and AC loads &
  147. 147. 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
  148. 148. Storage
  149. 149. 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
  150. 150. 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.
  151. 151. 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
  152. 152. 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
  153. 153. Back to the grid
  154. 154. *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)
  155. 155. 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
  156. 156. … And many others
  157. 157. Olivier Bomboir o.bomboir@cet-power.com www.cet-power.com
  158. 158. 22/05/2017 – Cluster TWEED Hyb2Hyb Patrick Hendrick – patrick.hendrick@ulb.ac.be Sorin Melinte – sorin.melinte@uclouvain.be
  159. 159. Batteries and BES [Battery Energy Storage] Connection to RES [renewable energy sources]
  160. 160. 21
  161. 161. Li-ion Batteries for Stationary Energy Storage
  162. 162. Li-ion batteries: SAFT Supercapacitors: Maxwell Software : http://viridityenergy.com
  163. 163. HYB2HYB. Concept LiFePO4PTMA 5C Sci. Rep. 4 (2014), 4315
  164. 164. « 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
  165. 165. #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
  166. 166. Need for New Materials
  167. 167. Need for Grid Integration www.epri.com
  168. 168. 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
  169. 169. 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
  170. 170. 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
  171. 171. 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
  172. 172. 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
  173. 173. 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
  174. 174. 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
  175. 175. 22/05/2017 – Cluster Tweed meeting Hyb2Hyb Patrick Hendrick – patrick.hendrick@ulb.ac.be THANK YOU
  176. 176. 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
  177. 177. 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
  178. 178. 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
  179. 179. 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?
  180. 180. 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
  181. 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 Mining activity in Wallonia (2) Underground mines 104 coal mines 104 metal mines 38 slate mines, and few others...
  182. 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 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
  183. 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 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)
  184. 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 •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
  185. 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 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 ?
  186. 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 Workpackages
  187. 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 Micro-PHES in Froyennes
  188. 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 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.]
  189. 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 A14
  190. 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 Thank you for your attention !
  191. 191. HYLIFE Matériaux à longue durée de vie pour piles à combustible PEM hydrogène-air François Reniers Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  192. 192. Stockage électrochimique de l’énergie électrique Electricité Contexte Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017
  193. 193. 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
  194. 194. 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
  195. 195. 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
  196. 196. 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
  197. 197. 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
  198. 198. Contexte Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Marché en croissance
  199. 199. 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
  200. 200. 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
  201. 201. 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
  202. 202. 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
  203. 203. 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
  204. 204. 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
  205. 205. 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
  206. 206. 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 ??
  207. 207. 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
  208. 208. 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)
  209. 209. 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
  210. 210. Résultats Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Catalyseurs – synthèse par plasma basse pression Catalyseurs bimétalliques Pt-Ni/C STEM (HAADF) - EDX
  211. 211. 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
  212. 212. 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
  213. 213. 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
  214. 214. 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
  215. 215. 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
  216. 216. 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
  217. 217. 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
  218. 218. Cartographie Stockage – Namur – 22/05/2017 Financement
  219. 219. 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
  220. 220. 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
  221. 221. 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
  222. 222. 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
  223. 223. 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
  224. 224. 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
  225. 225. 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
  226. 226. 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
  227. 227. 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
  228. 228. 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
  229. 229. 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
  230. 230. 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
  231. 231. Université de Mons 13Essort des énergies renouvelables : quelles solutions pour consommer intelligemment ? Prototypes de réacteurs (taille réelle)
  232. 232. 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
  233. 233. Université de Mons 15 Système complet 2 (mode chauffage) Journée Cluster TWEED – présentation de la cartographie Stockage en RW
  234. 234. 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
  235. 235. 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,

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