Du 3 au 5 mars 2010 se sont déroulés à Tokyo le 3e Salon International
des Cellules Photovoltaïques (PV Expo 2010), le 6e Salon International de
l’Hydrogène et des Piles à Combustible (FC Expo 2010), ainsi que les
premières éditions du Salon International de la Batterie (Battery Japan),
du Salon International de la Fabrication des Systèmes Photovoltaïques
(PV System Expo) et du Salon des Techniques Industrielles pour le
Secteur des Energies Renouvelables (Processing Technology Expo). Ce
rapport présente les technologies japonaises majeures exposées dans les
domaines de l’énergie photovoltaïque (PV Expo), des piles à combustible
(FC Expo) et des batteries (Battery Japan).
TRACK 9. A world of digital competences: mobile apps, e-citizenship and computacional systems as learning tools
Authors: Jose Angel Trujillo Padilla and Carina Soledad González González
https://youtu.be/Vikdl70pZyY
Taller Gobierno Abierto - La experiencia del Municipio de Bahia BlancaFundación CiGob
En el marco del Programa de Talleres Abiertos de la Fundación CiGob el 9 de realizamos realizar el Taller: "Gobierno Abierto: experiencias, desafíos y oportunidades". Allí se mostraron algunas experiencias concretas en la implementación del Gobierno Abierto, entre ellas la del Municipio de Bahia Blanca. Esta es la presentación que hizo Esteban Mirofsky, responsable del área de Gobierno Abierto.
Un site immobilier est un ensemble de pages que nous pouvons accéder par Internet, dans le cas des sites immobiliers ces pages fournissent des informations sur les services immobiliers et leurs biens. Avec eGO Real Estate choisissez votre
site immobilier de dernière génération à partir des dizaines de modèles déjà créé et conçu pour le secteur immobilier et commencez à travailler votre présence en ligne.
TRACK 9. A world of digital competences: mobile apps, e-citizenship and computacional systems as learning tools
Authors: Jose Angel Trujillo Padilla and Carina Soledad González González
https://youtu.be/Vikdl70pZyY
Taller Gobierno Abierto - La experiencia del Municipio de Bahia BlancaFundación CiGob
En el marco del Programa de Talleres Abiertos de la Fundación CiGob el 9 de realizamos realizar el Taller: "Gobierno Abierto: experiencias, desafíos y oportunidades". Allí se mostraron algunas experiencias concretas en la implementación del Gobierno Abierto, entre ellas la del Municipio de Bahia Blanca. Esta es la presentación que hizo Esteban Mirofsky, responsable del área de Gobierno Abierto.
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La technologie des smart grids - Fabien HegoburuFabien Hegoburu
Introduction rapide au technologie des smart grids.
Dans quelle mesure la technologie Smart Grid peut-elle replacer le consommateur au centre du dialogue économique et écologique?
La technologie des smart grids - Fabien HegoburuFabien Hegoburu
Introduction rapide au technologie des smart grids.
Dans quelle mesure la technologie Smart Grid peut-elle replacer le consommateur au centre du dialogue économique et écologique?
Jules César, sur les conseils du grand scientifique astronome Sosigène d ’Alexandrie, avait ajouté un jour supplémentaire au
calendrier julien (ancêtre de notre calendrier grégorien) tous les 4 ans. Notre chère planète effectuant une révolution complète en 365.2524 jours, cela permettait de maintenir le calendrier au plus proche de nos saisons historiques, et ainsi conserver les rituels et fêtes en bonne et due forme.
Introduction à l'énergie solaire photovoltaïqueMarianneSalama
Bienvenue à « L'énergie solaire », une formation destinée aux ingénieurs.
Suivez ce cours en ligne ici :
https://www.ipolytek.com/courses/energie-solaire
Dans ce cours, nous aborderons les questions suivantes:
1. Quel est le rôle actuel de la technologie photovoltaïque dans l'approvisionnement énergétique mondial ? Quel sera son rôle dans le futur ?
2. Comment l'énergie solaire se compare-t-elle en ampleur à d'autres ressources d'énergie renouvelable et non renouvelable ?
3. Comment les cellules solaires produisent-elles de l'électricité ?
4. Quels sont les différents types de cellules photovoltaïques qui existent aujourd'hui ? Quelles sont leurs efficiences ?
5. Comment calculer le nombre de modules solaires dont vous avez besoin ?
6. Quel est le coût d'une centrale d'énergie solaire en moyenne à travers le monde ? au Canada ? aux États-Unis ?
Evaluation de la gestion de l’innovation de ST Microelectronics entre 2001 et...Pierre Metivier
Etude réalisée dans le cadre du module ETN 205 sur la Gestion de l’innovation dans l’entreprise (Innovation et
stratégie d’entreprise) du CNAM, Conservatoire Nationale des Arts et Métiers.
Professeur - Marc Giget.
Nous vous proposons ce mois-ci un focus sur des avancées technologiques qui offrent des perspectives intéressantes
pour les systèmes énergétiques de demain.
Avec la démocratisation des objets connectés, l’Internet of Things trouve toujours plus d’applications. Nous mettons
en avant dans ce numéro la façon dont cette technologie peut se mettre au service de l’efficacité énergétique.
Nous vous proposons également de revenir sur la découverte récente d’un laboratoire du MIT, où des chercheurs
ont réussi à dépasser le rendement théorique des cellules photovoltaïques. Autre technologie d’avenir,
l’hydrogène tient une place centrale dans ce numéro. Dans cet article, vous découvrirez le rôle important que ce
gaz pourrait avoir dans la transition énergétique.
Nous consacrons également quelques pages aux énergies conventionnelles avec un zoom sur l’industrie offshore
oil & gas.
Enfin, dans ce numéro, c’est au tour du programme énergétique de la candidate frontiste Marine Le Pen d’être
présenté.
Sans oublier un petit clin d’oeil aux élèves qui se sont distingués au concours CNF CIGRE en février.
Bonne lecture !
L’industrie face aux prix de l’énergie - Les marchés européens sont-ils en dé...La Fabrique de l'industrie
Entre la mi-2021 et la mi-2022, les prix du gaz et les coûts de production de l’électricité ont été multipliés par quatre. Cette situation exceptionnelle a eu un impact considérable sur les industriels, dont la facture énergétique totale a été multipliée par deux dans tous les secteurs d’activité et dans tous les pays européens. Dans ce contexte inédit, le fonctionnement du marché européen de l’électricité a pu être remis en cause par certains observateurs qui craignaient une « inflation importée » du fait de la forte consommation de gaz ailleurs en Europe, et regrettaient que les industriels français ne profitent pas assez de la compétitivité de « notre » électricité nucléaire.
Cette Note montre que la réalité est tout autre. Pendant les quatorze années qui ont précédé la crise, les industriels français ont bien bénéficié d’un prix de l’électricité plus faible qu’en Allemagne. Mais la pénurie d’offre, principalement du fait de l’indisponibilité des centrales nucléaires, se faisait déjà sentir dès 2016. L’envolée du prix du gaz n’est responsable que pour moitié de l’augmentation récente des prix de l’électricité en France, qui tient tout autant à des déséquilibres spécifiquement nationaux et ne doit rien à l’intégration des marchés européens.
À l’heure où notre pays s’apprête à investir dans le renouvellement de ses moyens de production d’électricité, il convient de se demander quels sont les effets de son mix électrique sur la compétitivité de son industrie. Cette étude permet notamment de dissocier les impacts respectifs de la hausse généralisée des prix de l’énergie et ceux du mix électrique français sur les tarifs imputés aux industriels. Elle examine dans un premier temps la hausse récente de la facture énergétique des industriels. Dans un second temps, elle analyse les prix de l’électricité payés par les industriels en Europe et leurs déterminants.
Cette Note s’adresse aux dirigeants d’entreprises, décideurs publics, chercheurs, étudiants et citoyens souhaitant comprendre les effets de la crise énergétique sur l’industrie française.
La lutte contre le changement climatique s’accélère en vue d’atteindre l’objectif de neutralité carbone de notre pays en 2050. Avec 31 % des émissions nationales en 2018, le transport représente le principal poste des émissions de gaz à effet de serre et ses émissions ont même augmenté de 6 % par rapport à 1993. Comment infléchir cette tendance ? En particulier, quels leviers actionner pour réduire les émissions du transport routier ?
Cet ouvrage analyse les opportunités, les difficultés à lever et formule des propositions concrètes pour accélérer la baisse des émissions de gaz à effet de serre du transport routier. Les solutions sont examinées sur les plans technique et économique pour les différentes catégories du transport routier, en particulier la batterie d’autonomie limitée pour une large part des trajets des personnes et des biens, et l’électrification des autoroutes pour le transport de marchandises longue distance. En outre, elles montrent l’importance de la concertation et de la coordination entre les acteurs publics et privés, au niveau national et européen.
Cette publication s’adresse aux dirigeants d’entreprises, décideurs publics, chercheurs, étudiants et citoyens qui souhaitent en savoir davantage sur les options possibles et leurs conséquences pour la décarbonation du transport routier.
Ce travail est issu d’un mémoire de deux ingénieurs-élèves du Corps des mines en troisième année de formation. Ils ont rencontré de nombreux acteurs du transport pour analyser les différents points de vue exprimés sur leur sujet et pour approfondir les approches technico-économiques possibles.
GROUP’Enr et les panneaux photovoltaïquesgroup-enr
la société GROUP’Enr est le leader dans le domaine des énergies renouvelables. Preuve de sa réussite, elle est maintenant présente sur tout le territoire français (hors Corse et outre-mer).
Tableau de bord de l’attractivité de la France 2012PARIS
La France est un acteur de premier rang de l’investissement
international. Plus de 20 000 sociétés étrangères y développent
aujourd’hui leurs activités, emploient près de deux millions de salariés. Elles
contribuent pour un tiers aux exportations, et sont à l’origine
de 20 % des dépenses de R&D consenties par les entreprises.
Les nouveaux investissements étrangers génèrent environ
30 000 emplois chaque année. Ce nouveau tableau de bord 2012 sur l\'attractivité de la France retient une
autre approche, en séparant l’analyse des données objectives
concernant les investissements et les déterminants des choix
de localisation de l’étude des jugements portés sur l’attractivité
française.
La comparaison entre la France et onze pays de l’OCDE (neuf
Etats-membres de l’Union européenne, les Etats-Unis et le
Japon) s’enrichit, dans cette troisième édition, de l’inclusion
de la Suède et de l’Autriche.
L’analyse des indicateurs économiques souligne l’attractivité de
notre territoire, qui bénéficie de son positionnement géographique
en Europe, de la taille du marché domestique, de la qualité de ses
infrastructures et de la qualification de la main-d’œuvre, comme
de la qualité du cadre de vie.
La Smart Grid en Californie: Acteurs et EnjeuxPARIS
La Californie est engagée dans la lutte contre le changement climatique, et cela passe par la modernisation de son infrastructure électrique. L’intégration de sources d’énergies renouvelables et le déploiement de véhicules électriques vont amener leur lot de perturbations sur un réseau vieillissant et en mauvais état. Mais c’est aussi pour cet état qui reste un champion de l’efficacité énergétique une formidable opportunité de remettre les compteurs à zéro en installant une infrastructure capable de flexibilité dans la gestion de toutes ces ressources variables. Pour beaucoup d’entreprises et de startups c’est aussi une occasion unique de se positionner sur un marché gigantesque. On s’est donc dans ce rapport attaché à comprendre les particularismes régionaux du déploiement du réseau dit intelligent mais que tout le monde désigne ici par « Smart Grid ». Rapport de l\'Ambassade de France à Washington, Consulat de San Francisco. Novembre 2011. Arnaud SOUILLE.
De même que l’énergie est considérée comme un besoin vital, la maitrise de l’énergie et le développement des énergies renouvelables représentent des enjeux importants au niveau économique, social et contribuent à lutter contre le changement climatique.
Leur développement est confronté à des obstacles, en particulier pour les personnes à faibles revenus et en situation de précarité énergétique : le prix et l’accès au financement sont les principales contraintes soulevées pour l’obtention d’équipements pour les ménages les plus pauvres et les petites activités génératrices de revenus (AGR).
La microfinance, reconnue comme un outil essentiel de lutte contre la pauvreté en favorisant le développement économique et social des micro entrepreneurs et de leurs proches, joue un rôle encore modeste pour favoriser l’accès à l’énergie et promouvoir des systèmes plus efficaces énergétiquement. Renforcer les capacités techniques et institutionnelles des acteurs locaux, inciter les institutions de microfinance (IMF) à créer des modèles financiers et à développer des actions de sensibilisation pour faciliter l’accès de leurs clients aux énergies renouvelables (ER) et d’efficacité énergétique (EE) permettent de diminuer durablement la précarité énergétique.
Ainsi, PlaNet Finance et ses partenaires ont décidé de mettre en place le projet FREEME au Maroc et en Egypte pour permettre la diffusion des Énergies Renouvelables et des services d’Efficacité Énergétique en y associant la microfinance. D’une durée de 3 ans, le projet FREEME s’attachera à apporter des réponses concrètes pour lutter contre la précarité énergétique des groupes de populations vulnérables des zones urbaines et rurales et à diffuser régulièrement les résultats. Bienvenue au projet FREEME
Dans le cadre de son partenariat avec le Maroc, l’Union Européenne soutient les principales réformes du secteur énergétique du Royaume par le biais de multiples actions et instruments financiers.
En complémentarité avec son principal programme d’appui sectoriel, le projet FREEME contribue au déploiement à l’échelle nationale et régionale de mesures d’efficacité énergétique et des énergies renouvelables par des mécanismes de financement novateurs et efficaces.
Cyril DEWALEYNE Chargé de programme Énergie et Gouvernance au sein de la délégation de l’UE au Maroc.
EU Energy Strategy in the South MediterraneanPARIS
The study provides an overview of energy policies of South Mediterranean
countries in and outside of the EU and describes the state of play regarding
the development of energy routes and infrastructure. The study also offers
recommendations on (external) energy policy and provides advice on
fostering regional integration and the interconnection of energy networks of
Mediterranean countries. Published in June 2011.
EnR : l\'éolien chinois et les petits projets photovoltaïques européens tirent les investissements mondiaux. Le PNUE publie le bilan 2010 des énergies renouvelables et pointe la croissance de l\'éolien chinois et l\'importance des petits projets photovoltaïques en Europe. Quant à l\'avenir, il juge notamment que le gaz pourrait concurrencer les renouvelables.
Le Plan solaire Méditerranéen a pour objectif le développement d’une production de masse d’énergies renouvelables électriques dans le pourtour méditerranéen. Cette perspective mobilisant tous les pays membres de l’Union pour la Méditerranée s’inscrit dans l’objectif de la construction d’une nouvelle solidarité en Méditerranée, de diversification des approvisionnements énergétiques de l’Europe, d’accroissement de la part des énergies renouvelables dans le bilan énergétique requis par la politique européenne de l’Energie et du Climat.
La production de l’électricité renouvelable et son transport doivent être développés simultanément. La valorisation des énergies renouvelable nécessite un réseau électrique pour les collecter, les transporter et les livrer aux zones géographiques de leur utilisation.
La production de masse des énergies renouvelables en particulier lorsqu’elles sont générées sur des sites distants des zones de consommation suscite un intérêt croissant pour le courant continu.
C’est pourquoi Transgreen se propose d’étudier la faisabilité d’un projet de transport à courant continu sur longue distance reliant les sites de production et de consommation d’énergie renouvelables envisagées dans le cadre du Plan Solaire Méditerranéen. Cette étude englobe les aspects techniques, industriels, économiques, financiers, règlementaires et institutionnels.
Rapport WINDUSTRY France 2010 : 150 entreprises d\'ores et déjà intéressées
Deux nouvelles usines sont déjà en route dans l’Hexagone. Celle de l\'allemand Enercon près de Compiègne (Picardie), dans la fabrication de mâts en béton, avec à la clé 300 emplois d\'ici fin 2010-début 2011. Et le projet d’EADS Astrium et Plastinov, près de Bordeaux (Aquitaine) pour la fabrication de pales, notamment pour les éoliennes de Vergnet.
Sur les 150 entreprises intéressées par le projet Windustry France, on trouve des grands groupes comme Safran (multiplicateurs, pales et composites, freins, etc), Nexter (électronique, mécanique), Caterpillar France (arbre principale, contrôle-commande, par exemple), ou encore les acteurs de l\'aéronautique DCNS et EADS.
Renewable Energies in the MENA Region:
Potential for Sustainable Energy Provision and
Export to Europe. by Hans Müller-Steinhagen and Franz Trieb
Institute of Technical Thermodynamics, German Aerospace Center(DLR).
Convention de la Marsa 1883, Protectorat TunisiePARIS
Dans son Article 1er, la convention de la Marsa qui institue le protectorat français stipule " Afin de faciliter au gouvernement français l\’accomplissement de son protectorat S A Le Bey de Tunis s\’engage à procéder aux réformes administratives, judiciaires et financières que le gouvernement Français jugera utiles".
Spillovers from Europe into Morocco and
Tunisia, IMF, by
Reinout De Bock, Daniel Florea, and
Joël Toujas-Bernaté.
This paper examines the economic and financial linkages between Morocco and Tunisia and their European partners. Using structural vector autoregressions, we find that growth shocks in European partner countries generate significant responses on growth in Morocco and Tunisia. For Tunisia, exports and, to a much lesser extent, tourism appear to be the major transmission channels. In Morocco, exports, remittances and tourism play relatively equal roles. An analysis with sectoral data supports these results.
Algeria – A Future Supplier of Electricity from Renewable Energies for Europe?PARIS
Algeria – A Future Supplier of Electricity from Renewable
Energies for Europe?
Algeria’s Perspective and Current European Approaches. Study by Wuppertal Institute for Climate, Environment and Energy and Centre de Recherche en Economie Appliquée pour le Développement (CREAD).
Chargé par le président de la République française en décembre 2009 de travailler sur ce dossier avec une équipe d\'une dizaine d\'experts de plusieurs pays méditerranéens, Charles Milhaud vient donc d\'en déposer les conclusions approuvées à l\'unanimité des membres.
La commission de financement du co-développement en Méditerranée, selon non nom officiel, suivait comme feuille de route l\'évaluation de "la capacité des institutions financières actives dans la région à mobiliser des financements et à proposer des pistes de réforme visant à une plus grande coordination et/ou à un renforcement des instruments existants, dans le cadre des projets de l’Union pour la Méditerranée".
Le texte insiste sur le déficit de financement pour certains secteurs stratégiques mais parle aussi des difficultés de financement de long terme des Pme et des Tpe ainsi que les problèmes d\'investissements sur les grands projets régionaux que sont l\'eau, le Plan solaire méditerranéen et le développement urbain durable.
Selon un communiqué publié par l\'Elysée, "le rapport met également l\'accent sur la nécessité de continuer les réformes entreprises en vue de créer un cadre juridique des affaires adapté et protecteur pour les investisseurs. Il met aussi en évidence la nécessité d\'accroître le transfert de compétences du Nord vers le Sud par la formation d\'experts."
UNION FOR THE MEDITERRANEAN: PROJECTS FOR THE FUTUREPARIS
UNION FOR THE MEDITERRANEAN: PROJECTS FOR THE FUTURE. Published by the European Institute of the Mediterranean (IEMed) in January 2010 at the Barcelona Euromed Forum, which has the aim of becoming the annual date of reference in
the Mediterranean, bringing together top Euro-Mediterranean actors and experts from the public and private sectors. The objective is to generate a powerful dialogue centred
on the European and Mediterranean strategic issues on the global agenda in order to influence policy definition and development. Having this objective, this Forum was supported by the European Commision.
Morocco and Tunisia : big plans afoot. PHILIPPE DOIZELET, Head of HORWATH HTL’s Paris practice, makes a solid case for considering these
two North African countries the next hot Mediterranean markets, especially for developments mixing hotels
and privately owned residences.
Why the European Union Needs a Broader Middle East PolicyPARIS
Working Paper "Why the European Union Needs a Broader Middle East’ Policy" by FRIDE, Feb 2010.
Commissioned by the Istituto Affari Internazionali, the paper explores the fragmented nature of European foreign policy in the Middle East and North Africa (MENA) and explores important trends that now render the divide between Europe’s Mediterranean and Gulf policies increasingly incongruous.
PV development in France Market, Policy & ForecastsPARIS
PV development in France
Market, Policy & Forecasts.
Presentation by by Richard Loyen, General secretary of Enerplan, French professional association of solar energy.
www.enerplan.asso.fr
PV development in France Market, Policy & Forecasts
Les nouvelles énergies s’exposent à Tokyo,
1. Ambassade de France au Japon
Service pour la Science et la Technologie
4-11-44, Minami-Azabu, Minato-ku,
Tokyo, 106-8514, Japon
Tél. : 81-3-5798-6034
Fax : 81-3-5798-6050
http://www.ambafrance-jp.org
Domaine : énergie
Document : rapport d’ambassade
Titre : les nouvelles énergies s’exposent à Tokyo
Auteurs : Hugues CHATAING (adjoint.ing@ambafrance-jp.org)
Pierre DESTRUEL (attache.ing@ambafrance-jp.org)
Date : mars 2010
Mots-clefs : photovoltaïque, hydrogène, pile à combustible, batterie,
nouvelles énergies
Résumé : Du 3 au 5 mars 2010 se sont déroulés à Tokyo le 3e Salon International
des Cellules Photovoltaïques (PV Expo 2010), le 6e Salon International de
l’Hydrogène et des Piles à Combustible (FC Expo 2010), ainsi que les
premières éditions du Salon International de la Batterie (Battery Japan),
du Salon International de la Fabrication des Systèmes Photovoltaïques
(PV System Expo) et du Salon des Techniques Industrielles pour le
Secteur des Energies Renouvelables (Processing Technology Expo). Ce
rapport présente les technologies japonaises majeures exposées dans les
domaines de l’énergie photovoltaïque (PV Expo), des piles à combustible
(FC Expo) et des batteries (Battery Japan).
NB : Toutes nos publications sont disponibles auprès de l’Agence pour la Diffusion de
l'Information Technologique (ADIT), 2, rue Brûlée, 67 000 STRASBOURG (http://www.adit.fr)
2. Les nouvelles énergies s’exposent à Tokyo
Du 3 au 5 mars 2010 se sont déroulés à Tokyo le 3e Salon International des Cellules
Photovoltaïques (PV Expo 2010), le 6e Salon International de l’Hydrogène et des Piles à
Combustible (FC Expo 2010), ainsi que les premières éditions du Salon International de la
Batterie (Battery Japan), du Salon International de la Fabrication des Systèmes
Photovoltaïques (PV System Expo) et du Salon des Techniques Industrielles pour le Secteur
des Energies Renouvelables (Processing Technology Expo). Il s’agit d’un grand
rassemblement international (le plus grand au monde en ce qui concerne l’énergie
photovoltaïque) autour des nouvelles énergies, secteur dans lequel le Japon entend bien
jouer le rôle de leader mondial.
Les salons ont attiré 80 000 visiteurs sur trois jours. Les exposants, dont le nombre
dépassait le millier, provenaient de nombreux pays asiatiques (Japon, Taïwan, Corée du Sud,
Chine...), américains (Etats-Unis, Canada…), européens (Allemagne, Suisse, France…) et
océaniens (Australie…).
Fort de ce succès, l’expérience sera renouvelée l’année prochaine (du 2 au 4 mars
2011), avec deux salons supplémentaires : l’Eco House Expo et le Smart Grid Expo. En
attendant, ce rapport propose un aperçu des technologies présentées au cours des trois
salons principaux : PV Expo, FC Expo et Battery Japan.
Bien évidemment, il n’est pas question de dresser ici la liste exhaustive des produits
exposés pendant ces trois jours mais seulement de proposer une sélection des technologies
qui ont attiré notre attention, et ce afin d’offrir au lecteur un panorama des développements
japonais récents dans les domaines de la production d’électricité d’origine photovoltaïque, de
l’hydrogène, et des batteries rechargeables.
N.B. : le taux de change utilisé dans ce document est de 125 yens pour un euro.
Ambassade de France au Japon, mars 2010 2/26
3. Sommaire
PV Expo 2010 ....................................................................................................................... 4
Les différentes technologies photovoltaïques................................................................ 4
Le Silicium ............................................................................................................ 4
Les cellules à base de composés inorganiques autres que le silicium .................. 9
Les cellules organiques et les cellules à colorant.................................................11
L’intégration des modules photovoltaïques aux bâtiments : l’exemple de Mitsubishi et
OM Solar......................................................................................................................13
Le photovoltaïque devient mobile.................................................................................14
FC Expo 2010 ......................................................................................................................16
L’hydrogène pour les véhicules....................................................................................16
L’hydrogène à la maison ..............................................................................................19
L’hydrogène pour les appareils nomades.....................................................................20
Battery Japan .......................................................................................................................21
Les batteries Li-ion.......................................................................................................21
Les batteries Li-polymère.............................................................................................23
Une autre technologie couramment utilisée : le NiMH ..................................................24
La batterie à flux ..........................................................................................................25
Ambassade de France au Japon, mars 2010 3/26
4. PV Expo 2010
PV Expo 2010
PV Expo 2010 a rassemblé 579 exposants provenant de 21 pays. A l’exception
notoire de Sanyo, tous les plus grands industriels japonais du secteur de l’électricité d’origine
photovoltaïque étaient présents sur le salon : Sharp, Kyocera, Mitsubishi, Solar Frontier
(anciennement Showa Shell), etc.
Ce rapport donne tout d’abord une description des différentes technologies
développées par les entreprises nippones. Il présente ensuite quelques exemples
d’application.
Les différentes technologies photovoltaïques
Le Silicium
Qu’il soit multicristallin, polycristallin, monocristallin ou amorphe, le silicium constitue
le matériau de base de la majorité des panneaux solaires actuellement vendus dans le
commerce. La recherche dans le domaine est très active, si bien que les modules affichent
des rendements de conversion de plus en plus élevés.
Kyocera a annoncé le 2 mars de cette année qu’il prévoyait de porter sa capacité de
production annuelle à 1 GW d’ici 2012. Cette entreprise est spécialisée dans la fabrication de
cellules photovoltaïques à silicium multicristallin (technologie qui représente 50% du marché).
Elle a présenté différents modèles de « toitures photovoltaïques », aux noms de Samurai,
Econoroots ou Heyban. Les deux premiers sont des modules rectangulaires de différentes
dimensions à poser sur la toiture. Le troisième présente des panneaux en forme de tuiles.
Tous ces modules ont leur surface texturée par gravure ionique réactive (gravure au plasma
où ce dernier réagit chimiquement avec l’élément gravé) ce qui permet de réduire la réflexion
de la lumière incidente et donc d’augmenter son absorption par la cellule.
La marque a également exposé le prototype d’un module constitué de cellules à
silicium multicristallin à contact arrière (i.e. les électrodes sont situées à l’arrière de la cellule,
et non sur la face exposée au soleil, ce qui évite un effet d’ombrage sur la partie qui absorbe
la lumière). Chacune de ces cellules mesure 156 mm de côté et affiche un rendement de
conversion en laboratoire de 18,5%. Le module, lui, a une puissance de 220 W.
Ambassade de France au Japon, mars 2010 4/26
5. PV Expo 2010
Sharp a également exposé des modules en silicium
multicristallin. De forme rectangulaire ou triangulaire (figure 1),
ils sont conçus pour recouvrir l’intégralité de la toiture d’une
maison. Leur rendement de conversion varie entre 9% et 10%
pour les modules triangulaires et de 12% à 14% pour les
modules rectangulaires. A noter la présence d’un module au
rendement de 14,4%, le plus élevé au monde pour les modules
actuellement commercialisés.
Etait également présent sur le salon la nouvelle cellule Figure 1 : module triangulaire de
Sharp (rendement de 10,1%)
en silicium multicristallin de Mitsubishi Electric (figure 2) dont le
rendement de conversion est de 19,3%. De forme carrée, de 15
cm de côté et d’une épaisseur de 0,2 mm, elle est une version
améliorée d’une première cellule présentée en septembre 2009
dont le rendement s’élevait à 19,1%. Ce gain de 0,2 points a
été obtenu par le développement d’un procédé de
« nettoyage » de la galette de silicium avant le dépôt des
électrodes, technique qui permettrait de réduire de 4% la
résistance de contact des électrodes avec la galette. La figure 3
présente le schéma de principe de cette cellule avec la
structure en nid d’abeille de la face avant qui réduit la réflexion Figure 2 : cellule en silicium
multicristallin de Mitsubishi
et donc augmente la quantité de lumière absorbée. De plus, la Electric
face arrière est constituée d’une couche réflectrice qui renvoie
la lumière à l’intérieur de la cellule.
structure en nid d’abeilles
réduction de la réflexion
des rayons lumineux
électrodes galette de silicium
multicristallin réflexion des rayons infra-rouges
face arrière réfléchissante
Figure 3 : structure de la cellule en silicium multicristallin de Mitsubishi Electric
Ambassade de France au Japon, mars 2010 5/26
6. PV Expo 2010
Le silicium amorphe est de plus en plus utilisé dans la fabrication des cellules
photovoltaïques. Ces dernières présentent des rendements inférieurs à ceux des cellules en
silicium cristallin, mais elles sont moins chères à produire (quantité plus faible de silicium,
procédé de fabrication moins consommateur d’énergie) et, parce que leur rendement se
dégrade moins par mauvais temps, selon leurs fabricants, elles génèrent plus d’électricité
dans une année qu’un module en silicium cristallin.
On peut noter deux constructeurs japonais qui ont développé des produits à base de
silicium amorphe : Mitsubishi Heavy Industries (MHI) et Fuji Electric Systems.
MHI a exposé un panneau en silicium amorphe appelé MA100. D’une forme
rectangulaire, d’une longueur de 1 414 mm et d’une largeur de 1 114 mm pour une
épaisseur de 35 mm, sa puissance nominale est de 100 W. Il est plutôt destiné aux
entreprises et aux bâtiments commerciaux dont les panneaux seraient connectés au réseau
de distribution d’électricité.
MHI a également présenté une cellule tandem constituée d’une couche de silicium
polycristallin et d’une couche de silicium amorphe. Cette technologie permet d’augmenter le
spectre de la lumière absorbée (chaque couche absorbant une partie différente du spectre)
et donc d’obtenir des rendements de conversion plus élevés. Les deux modules présentés
(MT120 et MT130) ont les mêmes dimensions que le MA100. Leur puissance nominale est
néanmoins supérieure (120 W et 130 W).
Fuji Electric Systems a développé une cellule tandem à
base de silicium amorphe, composée de quatre couches (figure 5) :
- une première constituée d’un substrat en plastique
enserré entre deux sous-couches métalliques,
- une seconde en alliage de silicium-germanium
amorphe,
- une troisième en silicium amorphe,
- une quatrième en ITO (oxyde d’indium et d’étain).
Figure 4 : module Proof
Solar de Sojitz utilisant le
fwave de Fuji Electric
Le résultat, appelé fwave, est une cellule souple et légère (moins de 1 kg/m²).
Plusieurs compagnies l’ont adopté pour concevoir leurs propres produits (figure 4 par
Ambassade de France au Japon, mars 2010 6/26
7. PV Expo 2010
exemple), si bien qu’il était visible chez plusieurs exposants du salon, sous différentes
formes.
une sous-cellule
ITO ITO
p p
couche supérieure Si amorphe Si amorphe
n n 1 m
p p
couche inférieure SiGe amorphe SiGe amorphe
n n
métal métal
film plastique film plastique 50 m
métal métal métal
Figure 5 : structure du fwave de Fuji Electric Systems
Pour finir, deux compagnies, Clean
Venture 21 et Solar Silicon Technology (SST),
ont développé un nouveau type de cellule en
silicium cristallin de forme sphérique. Chaque
réflecteur et
cellule (figure 6) est composée de billes de électrode négative
silicium d’un millimètre de diamètre qui
silicium n jonction
reposent chacune au fond d’un réflecteur de 2,2
mm à 2,7 mm de diamètre. L’ensemble
constitue une cellule souple à la texture d’un
nid d’abeille, incassable selon les fabricants. Le
silicium p
réflecteur constitue l’électrode négative, la base
de la sphère l’électrode positive. Cette
technologie permet d’augmenter la surface du
silicium exposée au soleil, tout en réduisant la électrode positive
quantité de matériau employée. Figure 6 : structure de base d’une
cellule en silicium sphérique
Ambassade de France au Japon, mars 2010 7/26
8. PV Expo 2010
Les sphères de silicium sont gaz inerte
fabriquées par un procédé de goutte à
goutte (figure 7). Le silicium est fondu
dans un creusé en forme d’entonnoir. En
chauffage
augmentant la pression par injection d’un
Si fondu
gaz inerte, le silicium est poussé vers le four
creuset
fond du creuset d’où il s’échappe par
gouttes qui sont recueillies après une
chute de 12 m. Cette méthode permet
d’obtenir des sphères de silicium
Si sphérique
polycristallin. Les compagnies peuvent tour de
chute libre
aussi fabriquer des sphères de silicium
monocristallin poli mais elles ne précisent
pas leur méthode de fabrication.
Figure 7 : fabrication du silicium sphérique
Elles ont ainsi conçu deux types de cellules qui diffèrent par la nature du silicium.
Leurs caractéristiques sont données dans le tableau ci-dessous. Les modules assemblés à
partir de ces cellules (figure 8) ont un rendement compris entre 7,8% et 8,5%.
Silicium monocristallin Silicium polycristallin
Densité de courant de court-circuit (Jsc) 39,7 mA/cm² 33,5 mA/cm²
Tension de circuit ouvert (Voc) 0,534 V 0,512 V
Facteur de Forme FF 73,7% 67,6%
Rendement 15,5% 11,6%
Tableau 1 : caractéristiques des cellules en silicium sphérique
Figure 8 : cellules à silicium sphérique présenté par la société SST
Ambassade de France au Japon, mars 2010 8/26
9. PV Expo 2010
Les cellules à base de composés inorganiques autres que le silicium
Le silicium est certes le deuxième élément le plus courant sur Terre, facile à se
procurer, mais il nécessite d’être purifié pour être utilisé dans une cellule photovoltaïque. La
fabrication d’un lingot de silicium utilisable dans des cellules photovoltaïques est
consommatrice d’énergie et émettrice de CO2. Aussi de nombreux acteurs du secteur
cherchent à s’affranchir de cet élément en développant de nouvelles technologies. Parmi les
solutions proposées, on retiendra celles de deux sociétés : Sharp et Solar Frontier.
Une des grandes vedettes du salon était
incontestablement la nouvelle cellule de Sharp (figure 9), au
rendement de conversion record de 35,8%. Il s'agit d'une
cellule triple jonction, c'est-à-dire qu'elle comporte trois
couches qui absorbent chacune des longueurs d'onde de
lumière différentes. Les cellules triples jonction sur lesquelles
travaillait la société jusqu'à présent étaient composées de
phosphure de gallium indium (InGaP) pour la couche Figure 9 : cellule triple jonction de
Sharp (rendement de 35,8%)
supérieure, d'arséniure de gallium-indium (InGaAs) pour la
couche médiane, et de germanium (Ge) pour la couche inférieure. Les couches en
germanium sont faciles à fabriquer, mais la moitié du courant électrique qui apparait dans
cette couche ne pouvant pas être utilisée, les chercheurs de Sharp ont décidé de remplacer
ce matériau par de l'arséniure de gallium indium. La nouvelle cellule est ainsi constituée
d’InGaP pour la couche supérieure, d'arséniure de gallium (GaAs) pour la couche médiane,
et d’InGaAs pour la couche inférieure. Le taux de rendement de conversion a ainsi été
amélioré de 31,5% à 35,8%. En utilisant un concentrateur sous 1000 soleils, le rendement
de conversion atteint les 45%. Les autres caractéristiques de la cellule sont données par le
tableau ci-dessous.
Rendement Voc Jsc FF Superficie
2
35,8% 3,012 V 12,27 mA/cm² 85,3% 1 cm
Tableau 2 : caractéristiques de la cellule triple-jonction de Sharp
Ambassade de France au Japon, mars 2010 9/26
10. PV Expo 2010
Pour rappel, l’Université Tokai avait remporté le
dixième World Solar Challenge (Australie) avec une
voiture équipée de cellules triples jonction de Sharp.
Ce véhicule1 était exposé sur le salon (figure 10).
La compagnie Solar Frontier s’est spécialisée
dans les cellules à couche mince de type CIS (Cuivre
Indium Sélénium). Son pavillon était ainsi
Figure 10 : voiture solaire
exclusivement consacré aux avantages du CIS par de l’Université Tokai
rapport au silicium. Les principaux arguments défendus par l’entreprise sont :
- un temps de retour sur énergie investie de 0,9 ans contre 2 à 3 ans pour les
cellules en silicium polycristallin.
- une meilleure stabilité dans la production d’électricité : un module CIS est
constitué d’une seule cellule tandis que les modules en silicium cristallin sont
constitués de plusieurs cellules connectées en série. Si l’une d’entre elles est
défectueuse ou non exposée au soleil, toute la ligne devient hors-service.
- la technologie en fine couche permet d’utiliser moins de matière première que le
silicium cristallin.
Précisons qu’il est possible de fabriquer des cellules en couches minces de silicium,
également plus économiques en matières premières et plus stable en production d’électricité
en cas d’ombre partielle sur le module. Toutefois, leurs rendements restent inférieurs à ceux
des cellules CIS.
Solar Frontier prévoit de commercialiser en 2011 un module de 150 W pour un
rendement de 12,2%, et un autre module en 2012 d’une puissance de 160 W et d’un
rendement de 13%. Elle compte augmenter sa capacité de production de 60 MW/an
actuellement pour approcher les 1 500 MW/an en 2014.
1
Voir BE 520 : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/061/61229.htm
Ambassade de France au Japon, mars 2010 10/26
11. PV Expo 2010
Les cellules organiques et les cellules à colorant
Les cellules photovoltaïques organiques sont légères, flexibles, et peu chères à
fabriquer. Leurs faibles rendements (5% à 6%) et leur courte durée de vie retardent
néanmoins leur entrée sur le marché. Deux constructeurs japonais, DNP et Fujikura, font le
pari des cellules organiques et de celles à pigments photosensibles (ou à colorant).
Fujikura a développé en partenariat avec la Tokyo
University of Science et l’Organisation pour le Développement
des Energies Nouvelles et des Technologies Industrielles
(NEDO) un module constitué de cellules à pigments
photosensibles (figure 11) structurées en quatre couches (voir
figure 12) :
- une plaque de verre conductrice,
Figure 11 : cellule à pigments
- une couche de dioxyde de titane (TiO2) mésoporeux photosensibles de Fujikura
(20 cm x 20 cm)
dans laquelle est absorbé le colorant (N719),
- l’électrolyte liquide contenant le couple d'oxydants-réducteurs (I- / I3-),
- une électrode enrobée de platine.
plaque de verre conductrice
colorant N719 absorbé dans du TiO2
- -
électrolyte (I / I3 )
électrode enrobée de platine
Figure 12 : structure de la cellule à pigments photosensibles de Fujikura
Les caractéristiques d’une cellule carrée de 20 cm de côté sont données par le
tableau ci-dessous.
Rendement Voc Jsc FF Dimensions
7,6% 0,68 V 16,5 mA/cm² 65% 20 cm x 20 cm
Tableau 3 : caractéristiques d’une cellule à pigments photosensibles de Fujikura
Ambassade de France au Japon, mars 2010 11/26
12. PV Expo 2010
Il est à noter que la Tokyo University of Science dit avoir obtenu en laboratoire les
rendements de 10,7% pour une cellule de 5 cm de côté, et de 11,2% avec une cellule
tandem avec une architecture en série.
La société Dai Nippon Printing (DNP) a présenté des
cellules photovoltaïques organiques et des cellules à pigments
photosensibles (figure 13). Leur finesse et leurs différentes
couleurs permettent de les intégrer dans différents objets de la
vie quotidienne (rideaux, jouets, murs, etc…).
DNP travaille actuellement sur le développement de
cellules à colorant utilisant des matériaux peu chers (dioxyde Figure 13 : cellules
organiques de DNP
de titane et colorants). Leur structure est similaire à celle
représentée sur la figure 12, mais leur rendement de conversion est actuellement très
inférieur (2,8 %).
La compagnie a aussi présenté des cellules organiques d’une épaisseur comprise
entre 100 nm et 200 nm de structure classique représentée sur la figure 14. Elles sont
constituées de cinq couches imprimables, d’où un coût de fabrication peu élevé. Leur
rendement est, comme celui de toute cellule organique, relativement bas : 4,1%.
substrat conducteur transparent
couche de transport des trous
100 à 200 nm couche active
couche de transport des électrons
électrode métallique
Figure 14 : structure des cellules organiques de DNP
Bien que les rendements soient peu élevés, la technologie des cellules
organiques permet d’intégrer des éléments photovoltaïques dans des
applications inattendues, à l’image de cette affiche publicitaire conçue par
Toppan Forms (figure 15), qui intègre le matériau photovoltaïque PowerPlastic
de l’américain Konarka. La cellule ainsi réalisée permet d’alimenter un
afficheur à cristaux liquides. On peut imaginer une nouvelle génération de
posters à affichage dynamique autoalimentés. Figure 15 : affiche de
Toppan Forms équipée d’une
cellule photovoltaïque
organique (en bas à gauche)
Ambassade de France au Japon, mars 2010 12/26
13. PV Expo 2010
L’intégration des modules photovoltaïques aux bâtiments :
l’exemple de Mitsubishi et OM Solar
Nombreuses sont les sociétés à proposer des solutions d’installation de modules sur
les toits des bâtiments ou dans des fermes solaires. Les décrire toutes seraient fastidieux et
probablement répétitif. Ce rapport présente donc uniquement le concept Eco Sky Roof de
Mitsubishi Estate et OM Solar.
Ce système produit de l’électricité, grâce à des panneaux solaires, mais également
de la chaleur. La figure 16 montre les modules photovoltaïques qui sont disposés sur le toit
de manière à ce que l’air puisse circuler au-dessous. Le flux d’air récupère la chaleur
produite par les panneaux solaires et le collecteur de chaleur. Cet air chaud est ensuite
utilisé pour chauffer la maison en hiver, l’eau en été, les deux à l’intersaison. Selon les
compagnies, ce système permet une économie d’énergie atteignant les 65%. Le schéma ci-
dessous illustre les différents flux en fonction des saisons.
eau froide
eau chaude
air chaud
collecteur de chaleur
air tiède
air froid échangeur de chaleur
module photovoltaïque
été
Air chauffé air extérieur
intersaison
été
été, intersaison
réservoir d’eau intersaison
chauffée
par l’air chaud hiver hiver
hiver
intersaison intersaison
intersaison
été
réservoir d’eau
chauffée par la
pompe à chaleur
accumulateur de chaleur (option)
pompe à chaleur
Figure 16 : principe de l’Eco Sky Roof
Ambassade de France au Japon, mars 2010 13/26
14. PV Expo 2010
Le photovoltaïque devient mobile
Nombreuses sont les compagnies à avoir
présenté des solutions pour rendre mobile la
production d’électricité photovoltaïque. On notera
pour commencer le panneau conçu par Kyocera
pour la Toyota Prius 3 (figure 17). En silicium
multicristallin, d’une puissance de 56 W et d’un
rendement de conversion de 16,5%, il fournit
l’électricité nécessaire au fonctionnement de la
Figure 17 : toit solaire de la Toyota Prius 3
ventilation du véhicule. (Kyocera)
La société Clean Venture 21 a utilisé les
cellules en silicium sphériques présentés sur la
figure 6 pour concevoir un certain nombre de
chargeurs solaires pour téléphones et consoles de
jeux vidéo portables. Certains de ces modèles
sont déjà en vente, tels ce chargeur à quatre
cellules pliables ou encore ce « mini-paravent »
(figure 18). Tous deux sont vendus au prix de
Figure 18 : chargeurs solaires de Clean Venture
22 050 yens (176,4 euros). 21 pour téléphones et consoles de jeux
portables
La compagnie OS a développé à partir du
fwave de Fuji Electric Systems un système
photovoltaïque enroulable et donc portable (figure
19). Il comprend une unité contenant une batterie
et assurant la connexion avec les appareils
électriques. D’un poids de 5,88 kg, elle mesure 30
cm sur 20 cm pour une hauteur de 14,2 cm. Elle
peut délivrer une tension alternative de 100 V ou
une tension continue de 5 V ou 10 V. A cette
« unité source » sont branchées jusqu’à 5 « unités
solaires » de 50 W. Chacune d’elles pèse 7,74 kg,
mesure 55 cm sur 20 cm pour une hauteur de 14,2 Figure 19 : système solaire portable d’OS
cm et contient un rouleau photovoltaïque de 3,5 m de long. Le prix de vente de chaque
appareil n’est pas encore publié mais devrait être de l’ordre de 100 000 yens (800 euros)
Ambassade de France au Japon, mars 2010 14/26
15. PV Expo 2010
l’unité (source ou solaire). L’investissement minimum est donc de 200 000 yens (1 600
euros). Le dispositif peut fonctionner plus de 20 ans.
L’association Watt Kobe (25 entreprises travaillant dans
le domaine du développement des énergies naturelles) a
également présenté un modèle de rouleau photovoltaïque
portable développé à partir du fwave de Fuji Electric Systems.
Ce modèle e-pot (figure 20) n’est constitué que d’une seule
unité de 54 cm de largeur, 16 cm de profondeur et 30 cm de
hauteur. D’une puissance de 22 W, elle délivre une tension
alternative de 100 V ou une tension continue de 12 V. Son prix
de vente est aujourd’hui estimé à 200 000 yens (1 600 euros)
mais l’association veut essayer de le réduire avant de lancer sa
Figure 20 : système
commercialisation. photovoltaïque e-pot de
Watt Kobe
Pour finir, on notera les sacs et porte-documents conçus par Toppan Forms à partir
des cellules photovoltaïques organiques de Konarka (figure 21). Ils permettent de charger
les batteries de téléphones portables.
Figure 21 : sac et porte-document photovoltaïques de Toppan Forms
Ambassade de France au Japon, mars 2010 15/26
16. FC Expo 2010
FC Expo 2010
La sixième édition du Salon International de l’Hydrogène et des Piles à Combustible a
rassemblé 397 exposants en provenance de 18 pays. Loin de couvrir l’intégralité des sujets
abordés dans ce salon, ce rapport d’ambassade se concentre sur trois des domaines
d’application principaux des piles à combustible au Japon : les véhicules, la production
d’électricité dans l’habitat et la charge des batteries d’appareils portables.
L’hydrogène pour les véhicules
Au Japon, la recherche sur l’hydrogène et les véhicules utilisant des piles à
combustible s’inscrit essentiellement dans le cadre du projet pilote JHFC (Japan Hydrogen
Fuel Cell Demonstration Project).
Le projet a été initié en 2002 par le Ministère de l’Economie et de l’Industrie (METI).
Depuis 2009, il est co-piloté par l’Organisation pour le Développement des Energies
Nouvelles et des Technologies Industrielles (NEDO). Il associe des constructeurs
automobiles (Toyota, Nissan, Honda, Suzuki, Mazda, Hino, Daimler, Mercedes-Benz et
General Motors) à des compagnies pétrolières (Cosmo, ENEOS, Shell, Jomo, Sinanen,
Itochu Enex), gazières (Tokyo Gas, Iwatani, Japan Air Gases, Taiyo Nippon Sanso, Osaka
Gas, Toho Gas), sidérurgique (Nippon Steel Corporation), de l’eau (Kurita) et d’éléctricité
(Kansai Electric).
L’objectif du projet est de rassembler les différentes données relatives à la recherche
sur l’hydrogène et les véhicules utilisant cet élément comme carburant, et d’établir la feuille
de route qui conduira à une production de masse et une large diffusion de ce type de
véhicules dans la société.
Un certain nombre de véhicules développés pour ce projet ont été présentés à FC
Expo 2010. Ce rapport n’en décrit que deux qui utilisent différemment l’hydrogène comme
carburant : le Toyota FCHV-adv et la Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid.
Ambassade de France au Japon, mars 2010 16/26
17. FC Expo 2010
La Premacy Hydrogen RE (Rotary Engine) Hybrid
(figure 23) est un véhicule hybride essence-hydrogène. Elle est
équipée d’un moteur à combustion de conception particulière :
les pistons habituels sont remplacés par une pièce rotative en
forme de triangle arrondi, inspiré du moteur Wankel (figure 22).
Ce moteur brûle indifféremment de l’hydrogène ou de l’essence
ordinaire (le véhicule possède deux réservoirs) pour produire de
l’électricité. Il entraîne un générateur qui recharge la batterie Li-
Figure 22 : vue d’artiste du
ion, ou alimente directement un moteur électrique d’une moteur de la Mazda Premacy
puissance de 110 kW chargé de la mise en mouvement du Hydrogen RE Hybrid
véhicule. Le véhicule peut parcourir 200 km en mode de fonctionnement « tout hydrogène »
(réservoir de 150 pressurisé à 35 MPa), 550 km en mode « tout essence » (réservoir de 25
).
Figure 23 : la Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid
Le Toyota FCHV-adv (figure 24) est un véhicule à hydrogène plus classique : il est
équipé d’une pile à combustible de type PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell –
Pile à Combustible à Membrane d’Echange de Protons), d’un moteur électrique à aimant
permanent (90 kW), et d’une batterie nickel-hydrure métallique (NiMH). Le moteur est soit
alimenté par la pile seule (vitesse de croisière), soit par la batterie seule (vitesse lente) soit
par les deux en même temps (forte accélération). En cas de freinage, l’énergie cinétique est
convertie en électricité stockée dans la batterie. L’hydrogène est stocké sous forme de gaz à
une pression de 70 MPa. Le réservoir de 156 a permis au véhicule de parcourir 830 km
(selon les normes du cycle de tests japonais 10-15).
Ambassade de France au Japon, mars 2010 17/26
18. FC Expo 2010
Figure 24 : toyota FCHV-adv
La société Tatsuno Mechatronics a présenté un modèle
de distributeur d’hydrogène pour station service (figure 25). Ce
serait le premier modèle au Japon destiné à un usage
commercial. Relié à un réservoir de stockage à 80 MPa, il
délivre de l’hydrogène pressurisé à 35 MPa et 70 MPa (les deux
pressions de stockage habituelles des véhicules du projet JHFC).
D’autres sociétés, telles que Japan Air Gases et Tokiko
ont également présenté leurs distributeurs.
Figure 25 : distributeur d’hydrogène
de la société Tatsuno Mechatronics
Pour finir avec les véhicules, Iwatani a
présenté un vélo équipé d’une pile à combustible
de 60 W (PEMFC – figure 26). Située sur le porte-
bagage, elle charge une batterie Li-ion qui alimente
un moteur qui assiste le cycliste dans son effort.
Une cartouche de 0,25 pesant 750 g et stockant 7
g d’hydrogène, permet de parcourir 45 km (soit 3
heures de fonctionnement). Le poids total du
bicycle est de 31 kg.
Figure 26 : vélo à hydrogène d’Iwatani
Ambassade de France au Japon, mars 2010 18/26
19. FC Expo 2010
L’hydrogène à la maison
De nombreuses compagnies ont développé des solutions pour produire de l’électricité
dans les habitations à partir de l’hydrogène. Deux technologies sont actuellement
employées : les PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell – Pile à Combustible à
Membrane d’Echange de Protons) et les SOFC (Solid Oxide Fuel Cell – Pile à Combustible à
Oxyde Solide). Quelque soit la technologie, le principe est le même. Les systèmes sont
composés de deux unités (voir figure 27) : l’une contient la pile à combustible qui produit de
l’électricité, l’autre récupère la chaleur émise lors du fonctionnement de la pile pour produire
de l’eau chaude.
brûleur de secours
gaz naturel air
réservoir
reformeur d’eau
hydrogène chaude
pile à distributeur
combustible d’air
chaleur
électricité
onduleur
récupérateur eau
de chaleur chaude
Figure 27 : principe des piles à combustible pour les habitations
En 2008, 12 compagnies japonaises
(Idemitsu, Iwatani, ENEOS Cell Tech, Osaka Gas,
Cosmo, Japan Energy, Showa Shell, ENEOS,
Tokyo Gas, Toshiba, Toho Gas et Panasonic) se
sont regroupées en une association, la Fuel Cell
Association (FCA), pour mettre en commun leurs
résultats de recherche. En 2009, pour la première
fois au monde, l’association lançait la
commercialisation de l’ENE-FARM (Energy Farm),
un système de cogénération équipé d’une pile à
combustible et décliné sous les différentes
marques de l’association (figure 28). Figure 28 : ENE FARM de Tokyo Gas
Ambassade de France au Japon, mars 2010 19/26
20. FC Expo 2010
L’ENE-FARM dispose d’une pile à combustible de type PEMFC alimentée par du gaz
naturel qui est reformé pour donner de l’hydrogène. Le système peut fournir 1 kW de
puissance électrique et 1,4 kW de chaleur.
L’unité contenant la pile à combustible mesure 78 cm sur 40 cm pour une hauteur de
86 cm ; l’autre unité 75 cm sur 48 cm pour une hauteur de 188,3 cm. Le prix de l’équipement
(Tokyo Gas), de 3 465 000 yens (27 720 euros), est assez cher mais les Japonais peuvent
néanmoins bénéficier d’une subvention de 1 400 000 yens (11 200 euros).
D’autres compagnies ont développé des appareils disposant de piles de type SOFC
(figure 29). Elles sont regroupées autour d’un projet, le SOFC Project, lancé en 2007 par la
New Energy Foundation grâce à des financements de la NEDO.
Alimentées également en gaz naturel, les SOFC ont un rendement supérieur à celui
des PEMFC (45% à 55% contre 35% à 45%). Elles ont cependant une température de
fonctionnement bien plus élevée (700° à 1000° contre 70° à 90°
C C C C). Elles ne sont pas
encore commercialisées. Toutefois, de nombreux constructeurs ont présenté leur modèle,
tous d’une puissance de 700 W.
Figure 29 : différents modèles de SOFC pour les habitations
L’hydrogène pour les appareils nomades
Plusieurs compagnies ont développé des piles à combustible pour recharger des
appareils nomades. Fin 2009, Toshiba fut le premier à en commercialiser une, de type
DMFC (Direct-Methanol Fuel Cell – Pile à Combustible à Méthanol Direct), sous le nom de
Dynario. Les DMFC sont des piles de type PEMFC mais qui utilisent du méthanol comme
carburant au lieu de l’hydrogène. Sur le salon, Fujikura a présenté son propre modèle. D’une
forme parallélépipédique, d’une longueur de 150 mm, d’une largeur de 90 mm et d’une
hauteur de 35 mm, le produit de Fujikura fournit une puissance de 4 W et permet de charger
une batterie de téléphone ou d’ordinateur portables.
Ambassade de France au Japon, mars 2010 20/26
21. Battery Japan
Battery Japan
231 exposants provenant de 14 pays se
sont rassemblés lors de ce premier Salon
International de la Batterie Rechargeable qui a
laissé une grande place à la batterie lithium ion.
Que ce soit pour les satellites (figure 30), les
avions, l’automobile, l’industrie, ou les appareils
électriques portables, les applications de cette
dernière sont en effet multiples. Toutefois, ce fort
engouement des industriels pour cette technologie
n’occulte pas pour autant les autres solutions de
Figure 30 : batteries Li-ion de GS Yuasa
stockage existantes : le nickel-hydrure métallique pour satellites
(NiMH), le lithium polymère ou encore le vanadium.
Les batteries Li-ion
Une batterie lithium ion fonctionne par échange d’ions lithium entre deux électrodes.
Elle possède l’avantage d’avoir une forte densité énergétique et de n’avoir aucun effet
mémoire.
Parmi les technologies intéressantes
présentées sur le salon, on pourra citer la batterie
de PUES Corporation. Il s’agit d’une unité de 215
mm sur 174,5 mm pour une épaisseur de 15,5 mm.
D’un poids de 720 g, elle affiche une densité
énergétique de 100 Wh/kg et une puissance de
Figure 31 : unité constituée de 95 cellules
sortie de 1 000 W/kg. Elle a une capacité de 72 Wh PUES connectées en série
(20 Ah – 3,6 V). Il est possible de connecter en série (sans câble) jusqu’à 192 unités pour
obtenir une batterie de 13,5 kWh (690 V).
On notera également la batterie de la taille d’une pièce de monnaie, la CLB2032
(CLB pour Coin type Lithium rechargeable Battery) présentée par Maxell. D’un diamètre de
20 mm et d’une épaisseur de 3,2 mm, elle ne pèse que 3,2 g. Sa capacité est de 70 mAh
qu’elle conserve à 80% au bout de 500 cycles. Elle peut fonctionner à des températures
comprises entre -20° et 60°
C C.
Ambassade de France au Japon, mars 2010 21/26
22. Battery Japan
La société Seiko Electric a présenté une batterie destinée aux habitations. D’une
capacité de 9,36 kWh, elle délivre du courant alternatif de 200 V ou 100 V à 50 Hz ou 60 Hz.
Elle peut servir pour stocker l’énergie produite par des panneaux photovoltaïques ou par des
piles à combustible. Elle fournit également du courant en cas de panne du réseau de
distribution à la suite d’un typhon ou d’autres catastrophes naturelles. A titre d’exemple, si la
batterie dispose de 5 kWh, elle peut alimenter en électricité un réfrigérateur et une télévision
de 200 W chacun, ainsi qu’un éclairage de 100 W pendant 10 heures.
Plusieurs constructeurs ont développé des batteries lithium-ion de grosses capacités,
facilement transportables. Elles peuvent alimenter les appareils électriques en extérieur, sur
un chantier ou lors d’un événement culturel par exemple. Ainsi, la compagnie d’électricité
Kyushu Electric Power a exposé trois modèles transportables : une batterie de 6 kWh (955
mm x 550 mm x 850 mm – 3 kW – 100 V alternatif), une de 1 kWh (454 mm x 240 mm x 454
mm – 600 W – 100 V alternatif) et une de 800 Wh (440 mm x 240 mm x 290 mm – 150 W –
12 V continu). Autre exemple, la société Eliiy Power a présenté ses batteries de 2 kWh et de
1 kWh montées sur chariot.
La société Eliiy Power a été créée à partir
des résultats obtenus dans le cadre du projet Eliica.
Ce dernier, dirigé par le professeur SHIMIZU de
l’Université Keio, porte sur le développement d’une
voiture électrique (figure 32) dont la vitesse
maximale atteind les 370 km/h. Eliiy Power assure
le développement des batteries Li-ion initialement
Figure 32 : le prototype Eliica
conçues pour cette voiture. Elle a conçu une cellule de base de
petite taille (43,5 mm x 107,5 mm x 103,5 mm) d’une densité
énergétique de 100 Wh/kg et d’une capacité de 125 Wh.
Plusieurs cellules peuvent être assemblées en modules de
différentes tailles. Le plus important présenté sur le stand de la
compagnie regroupe 80 cellules pour une capacité totale de 10
kWh (unité destinée au stockage de l’électricité produite par des
panneaux photovoltaïques). Par ailleurs, en associant un
panneau solaire à un module de 40 cellules, la compagnie a
développé une station de recharge pour les véhicules
Figure 33 : station de charge de
batteries de véhicule électriques (figure 33).
(Eliiy Power)
Ambassade de France au Japon, mars 2010 22/26
23. Battery Japan
Notons enfin la batterie Li-ion à électrolyte solide d’Idemitsu Kosan (figure 34).
L’habituel électrolyte liquide organique des batteries Li-ion a été remplacé par du sulfate de
lithium, composé inorganique. Ce dernier présente une conductivité des ions lithium
comparable à celle des électrolytes organiques et une bonne stabilité thermique (jusqu’à
400°C). L’accumulateur ainsi constitué est plus sûr (non inflammabilité, pas de surpression
due à l’éventuelle vaporisation de l’électrolyte). Le modèle présenté au salon était équipé
des mêmes électrodes que sa version avec un électrolyte liquide. Néanmoins, le nouvel
électrolyte autorise l’emploi de soufre sur les électrodes : avec une cathode à base de soufre
et une électrode à base de lithium, les chercheurs estiment que la densité énergétique de la
batterie pourrait atteindre les 500 Wh/kg voire 700 Wh/kg. Les caractéristiques de la batterie
exposée au salon, de la taille d’une feuille A6 (105 mm x 148 mm), n’étaient pas précisées.
La compagnie prévoit une commercialisation en 2012.
Figure 34 : batterie Li-ion à électrolyte solide d’Idemitsu Kosan
Les batteries Li-polymère
Les batteries lithium polymère ont un fonctionnement similaire à celui des batteries
lithium ion mais, comme leur nom l’indique, elles se caractérisent par un électrolyte en
polymère. Le Mie Industry Enterprise Support Center (MIESC) a présenté un accumulateur
de ce type fabriqué entièrement par des procédés d'impression (figure 35). Intitulée U&G
Battery (Ubiquitous and Green Battery), elle est le fruit de la collaboration entre l'Université
de Mie, le Mie Prefecture Industrial Research Institute, le Suzuka National College of
Technology et des industriels (Kinseimatec, Kureha Elastomer, Shinkobe Electric Machinery,
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Toppan et Meisei Chemical Work). Fine, flexible et de grande surface, elle serait « sûre »
selon le MIESC.
La batterie est constituée de trois couches
assemblées par un procédé de roll-to-roll
(technique d'impression sur un substrat flexible) :
les deux électrodes et l'électrolyte. La cathode est
principalement composée de phosphate de
lithium-fer (LiFePO4) et de carbone, l'anode
d'oxyde de lithium-titane (Li4Ti5O12), de graphite et
de silicium. L'électrolyte est un polymère solide
Figure 35 : U&G Batteries
(et non à l'état de gel) à base d'oxyde de présentées par le MIESC
polyéthylène réticulé (appelé aussi polyéthylène glycol). Sa solidité a permis l'élimination des
séparateurs habituellement insérés entre les électrodes et l'électrolyte.
Le prototype a une épaisseur de 450 microns. Sa capacité initiale est de 45 mAh
(valeur qui, selon le MIESC, peut être améliorée en optimisant la composition des matériaux
qui constituent les électrodes). Sa tension de fonctionnement est de 1,8 V. La forte
conductivité ionique du polymère, y compris à basse température, rend possible une
utilisation entre 0° et 25° alors que d'ordinaire, une batterie lithium-polymère solide ne
C C,
peut pas fonctionner à température ambiante.
Une autre technologie couramment utilisée : le NiMH
Une batterie nickel-hydrure métallique (NiMH) est un accumulateur mettant en jeu
une réaction entre l'oxyhydroxyde de nickel et l’hydrure de nickel-lanthane. Elle est moins
performante qu’une batterie lithium-ion mais est beaucoup plus sure en cas de surchauffe.
Elle est également plus résistante aux charges et décharges rapides.
On retiendra comme exemple la Gigacell de
Kawasaki dont la photo et le schéma de principe
sont reportés sur les figures 36 et 37. La
compagnie a développé toute une gamme
d’accumulateurs aux caractéristiques adaptées à
diverses utilisations : voiture électrique, tramway
sans caténaire, réseau électrique des voies ferrées,
Figure 36 : Gigacell de Kawasaki
lissage de la production d’électricité d’origine (1234x126x237 mm / 1,8 kWh / 21 Wh/kg)
photovoltaïque ou éolienne.
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Chaque batterie a une forme parallélépipédique et contient plusieurs cellules. Ces
dernières sont constituées d’une alternance de feuillets qui constituent les électrodes. Cette
structure permet un meilleur refroidissement par le ventilateur qui équipe les batteries, ce qui
autorise des charges et décharges rapides. L’assemblage est réalisé sans soudure, ce qui
facilite le recyclage de la batterie.
électrode positive
(oxyhydroxyde de nickel)
électrode négative
(hydrure de nickel-lanthane)
dispositif de dispersion
de la chaleur
séparateur
ventilateur une cellule
Figure 37 : structure de Gigacell
Les produits proposés ont une capacité de 1,8 kWh à 2,1 kWh et une densité
d’énergie de 17 Wh/kg à 31 Wh/kg et délivrent une tension de 12 V à 36 V.
La batterie à flux
La société Zena system a présenté un type de batterie peu utilisé jusqu’à présent : la
batterie à flux (représentée sur la figure 38). La liquid battery ZV, c’est son nom, utilise deux
couples d’oxydo-réduction du vanadium : (V5+ / V4+) et (V3+ / V2+). La réaction générale est :
V4+ + V3+ V5+ + V2+
Cette batterie a pour originalité de stocker l’énergie électrique directement dans
l’électrolyte. Plus précisément, chacune des électrodes est constituée d’un électrolyte
conservé dans un réservoir. Lors de la charge et de la décharge, des pompes mettent en
circulation ces électrolytes qui s’échangent des protons via une membrane.
La compagnie peut fabriquer des batteries de différentes tailles, dont la capacité est
comprise entre 0,5 kWh et 100 MWh. Le grand avantage de ces batteries est qu’elles ne
perdent pas la charge quand elles ne sont pas utilisées. Ces batteries sont destinées
principalement au stockage de l’énergie électrique produite par des systèmes
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photovoltaïques, éoliens, hydrauliques, etc. Il est possible de transporter les réservoirs
d’électrolyte d’un lieu de production de l’électricité vers un lieu de consommation.
générateur charge décharge
charge
convertisseur de courant continu / alternatif
V5+ V2+
réservoir +
réservoir
5+ 4+ H 3+ 2+
V /V 4+ 3+ V /V
V V
pompe pompe
Figure 38 : principe d’une batterie à flux
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