Un réseau électrique vert pour l'Europe en mer du nord

Le réseau de la mer du Nord demanderait à lui seul des investissements de l'ordre de 20 à 30 milliards d'euros d'ici à 2030. Par comparaison, l'Agence internationale de l'énergie (AIE) estime que le total des investissements dans les réseaux de transport européens d'électricité sera de 187 milliards d'euros d'ici 2030. Le financement du futur réseau européen impliquerait donc des investissements de taille non seulement de la part des autorités gouvernementales des Etats impliqués mais aussi des investisseurs privés et des groupements financiers. La commission européenne a déjà mis à disposition 565 millions d'euros en décembre 2009 pour la première phase du projet, auxquels devraient s'ajouter 165 millions d'euros qui reviendront au réseau de la mer du Nord (North Sea Grid). 


Dans le cadre de ce super-réseau européen, des câbles sous-marins à haute tension établis dans la mer du Nord pourraient relier des parcs éoliens offshore situés au large des côtes allemandes et britanniques avec des centrales hydroélectriques norvégiennes, des installations marémotrices belges et danoises ainsi que des parcs solaires et éoliens implantés sur la terre ferme de différents partenaires européens. Ce réseau international permettrait ainsi de compenser les fluctuations météorologiques dans diverses régions et assurerait un approvisionnement fiable en électricité verte, y compris aux heures de pointe. Il servirait à accroître la sécurité énergétique des pays signataires, tout en aidant à optimiser la production éolienne offshore d'électricité. 

 Du point de vue technologique, l'utilisation de la technologie HVDC (High Voltage Direct Current) est selon l'Association européenne de l'énergie éolienne (EWEA) la plus adaptée pour l'exploitation du réseau offshore. Il existe actuellement 2 principaux types de liaison HVDC : la technologie conventionnelle LCC-HVDC (Line Commutated Converter), largement utilisée dans le monde, et la technologie récente VSC-HVDC (Voltage Source Converter), plus appropriée aux besoins spécifiques en mer, car permettant des liaisons longue distance (jusqu'à 600 km) avec des pertes minimes. Grâce à son faible encombrement, son impact environnemental et ses coûts de construction sont minimisés. Enfin, cette technologie est directement compatible avec les réseaux à terre. Les 2 grands fabricants de la technologie VSC-HVDC sont ABB, leader mondial des technologies de l'énergie et de l'automation, et Siemens.
En Allemagne, le gouvernement souhaite quadrupler (de 7% actuellement à 25%) d'ici 2025 la part d'énergie éolienne dans la production électrique [2], et assurer la moitié de l'approvisionnement électrique d'ici 2030 avec des énergies renouvelables (EnR). Actuellement, d'après l'EWEA, plus de 100 GW de projets en éolien offshore sont en cours, susceptibles de couvrir à l'avenir plus de 10% de l'approvisionnement énergétique européen. Ainsi, le réseau international aiderait l'Union européenne elle-même à atteindre ses objectifs en matière de production d'EnR pour 2020 et 2030 (objectif 2020 : 20% d'électricité de source EnR). Selon l'Agence européenne de l'environnement, les éoliennes pourraient fournir plus de 3.000 TWh d'ici 2030, ce qui représente presque 80% de la consommation électrique européenne estimée. Au-delà du défi technique de la construction d'un réseau européen en mer intégrant les 40 GW d'énergie éolienne offshore attendus d'ici à 2020, et les 150 GW d'énergie éolienne offshore attendus d'ici 2030, les défis principaux demeurent la réglementation et l'autorité de gestion d'un tel réseau, et notamment son intégration dans l'initiative européenne. Un super-réseau européen ne pourra pas voir le jour sans une vision européenne globale, impliquant un véritable engagement de la Commission européenne, du Réseau européen des gestionnaires de réseau de transport d'électricité (REGRT-E, [3]), d'associations telles que l'EWEA, ainsi qu'une forte coopération entre les Etats membres, et un accès au financement. 

http://lenergie-solaire.info

Industrie & Technologies - Observer l'énergie électrique à l'échelle d'une molécule

Des chercheurs canadiens ont trouvé un moyen d’étudier le transport d’électricité à l’échelle d’un seul polymère. Leurs observations ont pour but de comprendre dans quelles conditions ce phénomène est le plus efficace.


Les polymères sont de longues molécules organiques, qui peuvent conduire l’électricité. Des chercheurs canadiens de l’Université McGill sont parvenus à visualiser le transport de l’énergie électrique dans une seule molécule.

Un moyen d’étudier la corrélation entre ce phénomène et la conformation de ces chaines, c'est-à-dire la façon dont elles s’étendent ou se replient.  Pour cela, l’équipe, menée par le professeur Gonzalo Cosa, a eu l’idée de piéger les polymères dans des vésicules, des ''sacs'' de lipides de 200 nanomètres : plus petits qu’une cellule humaine. Ces vésicules immobilisées, leur contenu a pu être observé par microscopie électronique.

http://www.mcgill.com

Le transport de l'énergie électrique : un nouvel enjeu pour le développement du Guangdong

Le 28 décembre 2009 a eu lieu la mise en chantier de la ligne haute tension Yunnan - Guangdong. La technologie HVDC (courant continu haute tension, technologie CCHT en français) rend possible le transport de l'électricité de manière plus efficace sur de très longues distances. Ce projet de liaison électrique HVDC de 1373 km reliant la province du Yunnan à la province du Guangdong (via le Guangxi) est le premier au monde d'une puissance de 5 GW pour une tension de 800 kV. Cette ligne HVDC permettra de réduire les émissions de CO2 de 30 mégatonnes par an.


Ce projet de ligne à haute tension est une réponse à la demande de l'Etat chinois d'exploiter les énergies hydro-électrique/solaire/éolienne de l'ouest du pays, et de les transporter vers les régions côtières les plus développées. Concernant les 5 provinces de la Chine du sud-ouest (Guangdong, Guangxi, Hainan, Yunnan et Guizhou), le Yunnan et le Guizhou sont riches en ressources primaires (90,5% du total), par rapport à 3,5% pour le Guangdong qui représente 67% du total économique mais consomme 1,6 fois plus d'énergie que les 4 provinces voisines réunies.

Avec la première tranche mise en route, seule une puissance de 2,5 GW d'électricité pourra être acheminée dans le Guangdong. Après l'achèvement des travaux prévus en juin 2010, et avec une capacité de 5GW, cela délestera d'autant les centrales thermiques de la région, économisant par la même près de l'équivalent de 17 million tonnes de CO2 par an.

Fin 2008, à l'issue de plus d'une dizaine d'années de développement, on décomptait 8 lignes (bipolaires) en courant alternatif ainsi que 4 en courant continu de 500 kV en Chine méridionale. Ces lignes représentent une capacité totale supérieure à 18 GW, soit 1/3 de la consommation du Guangdong. Le transport de l'électricité de l'ouest à l'est permet d'accroître le taux d'utilisation des ressources renouvelables, diminuant d'autant l'empreinte carbone, et au final de diminuer la pollution environnementale. Les avantages de cette ligne hyper haute tension en courant continu Yunnan - Guangdong sont de doubler la capacité de transport par rapport à une ligne conventionnelle de 500kV, de diminuer de 40% les pertes en ligne et enfin de limiter l'impact environnemental dû au plus faible nombre de câbles.

Ce projet est mené par China Southern Power Grid Company, une entreprise en plein essor depuis 1993, où il n'y avait qu'une seule ligne de transport de capacité 70 kW. Elle possède aujourd'hui 13 lignes HT d'une puissance supérieure ou égale à 500 kW, représentant une capacité totale de 23 GW. Débuté en décembre 2006, le nouveau projet Yunnan - Guangdong à été conçu et fabriqué en interne par China Southern Power Grid et rendu possible grâce à un lourd investissement technique (8 brevets déposés) et en ressources humaines.


http://www.bulletins-electroniques.com

Le graphène pourrait aider à séquencer l’ADN

Portrait du graphène au microscope électronique : la distance entre chaque atome de carbone est de 0,14 nanomètre.

Encore une application pour le graphène : cette fois, c’est en décodeur d’ADN que l’équipe du physicien américain Daniel Branton, associant des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology et de l’Université de Harvard, veut transformer le désormais fameux feuillet de carbone d’un atome d’épaisseur. L’idée est la suivante : utiliser une membrane de graphène (épaisse de deux feuillets, soit moins d’un nanomètre d’épaisseur) pour séparer deux bacs contenant chacun des ions en solution. Lorsque des ions traversent la membrane par un trou de quelques nanomètres de diamètre, un signal électrique continu est mesuré. L’idée des chercheurs est d’introduire des molécules d’ADN dans un des bacs. Attirées dans le trou, les longs rubans y pénètrent alors comme un fil par le chas d’une aiguille. Chaque base composant le code génétique étant d’une taille légèrement différente, son passage dans le trou modifie le flux d’ions traversant, et du coup le signal électrique. Dont la variation permet alors d’identifier les composants de la chaîne, base par base… Vertigineux ! Evidemment, il s’agit encore d’un « décodeur » expérimental, encore très loin d’un dispositif industriel. Mais les chercheurs espèrent bien parvenir à en tirer un appareil à la fois plus rapide et moins coûteux que les décodeurs actuels.
http://nouvellestechnos.science-et-vie.com

precis-chimie

 


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"Smart Cut": la corrosion comme outil de coupe de précision dans le silicium

Des scientifiques de l'Institut Fraunhofer de techniques de fabrication et de recherche appliquée sur les matériaux (IFAM) de Brême, de l'Institut Fraunhofer de mécanique des matériaux IWM de Fribourg-en-Brisgau (Bade-Wurtemberg), de l'Université de Brême, de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT, Bade-Wurtemberg) et du King's College de Londres, réunis dans le projet de recherche européen ADGLASS, ont réussi pour la première fois, grâce à une nouvelle technique de simulation, à comprendre les principes de dynamique moléculaire du procédé de découpe "Smart Cut": une corrosion sous contraintes (CSC) lente et progressive conduit à une séparation cristalline atomique de précision. Des couches cristallines avec une épaisseur d'environ 50 nm peuvent ainsi être séparées d'un wafer de silicium avec une précision atomique, après implantation de la surface du wafer avec un faisceau d'hydrogènechauffage. puis
L'industrie des semi-conducteurs applique ce procédé depuis quelques années, afin de constituer à l'aide de la technique du Smart Cut les structures de "silicium sur isolant" nécessaires pour le circuit électrique intégré. Les mécanismes mis en jeu dans le cristal de silicium lors de la "coupe fine" étaient jusqu'à présent inconnus. Ainsi les fabricants ne pouvaient optimiser la technique du Smart Cut que de façon empirique à l'aide de la méthode d'"essai et erreur".

Champ de contraintes mécaniques (rouge: tension, bleu: compression) et détails de la réaction de corrosion sur un défaut induit par l’hydrogène dans le silicium cristallin.
 
Après l'irradiation d'une surface de silicium par de l'hydrogène, des défauts se constituent sous la surface sous forme de régions nanométriques et discoïdes, constituées de liaisons dissociées de silicium. Lors du chauffage, ces défauts grandissent, se lient les uns aux autres et sectionnent finalement le silicium. Jusqu'à présent, les chercheurs supposaient que les atomes d'hydrogène s'infiltraient dans les défauts, formaient des molécules d'hydrogène et causaient une rupture du cristal sous la pression du gaz.

Le Dr. Gianpietro Moras du KIT dément cette hypothèse: "Si la pression du gaz était la cause de la rupture du cristal, cela conduirait à des surfaces dentelées et non pas aux surfaces extrêmement régulières se constituant lors du procédé technologique".


A présent, les chercheurs ont établi à l'aide de simulations en mécanique quantique, que la séparation cristalline se produit grâce à une CSC lente et progressive. Les molécules d'hydrogène formées à l'intérieur des défauts discoïdes réagissent avec les extrémités des liaisons silicium-silicium dilatées et entrainent la rupture des liaisons. Ainsi les défauts grandissent parallèlement à la surface du cristal et produisent des fêlures très lisses - en réalité lisses au niveau atomique - à l'intérieur du matériau. Ce n'est que lorsque le défaut devient assez grand (diamètre moyen d'environ 10 µm), que la pression de l'hydrogène affluant croît et conduit à la rupture du cristal cassant.




Alors que la CSC est habituellement considérée comme un phénomène catastrophique influençant fortement la sûreté et la durée de vie des infrastructures mécaniques, ces travaux montrent au contraire que ce procédé peut être mis en place pour la production de structures nanométriques. Ces constatations ouvrent de nouvelles perspectives dans l'optimisation de la technique du Smart-Cut, valable également pour d'autres matériaux covalents comme le germanium, le diamant et le carbure de silicium.


La CSC n'avait encore jamais été analysée avec une telle précision quantique dans des systèmes complexes de dimensions macroscopiques. Seul le développement d'une nouvelle technique de simulation hybride et quantique-classique - qui a eu lieu en partie dans le cadre du projet ADGLASS - a permis la percée.


Selon le coordinateur du consortium Colombi Ciacchi, "la compréhension détaillée de procédés de cette sorte n'a pas seulement des conséquences directes sur la technique du Smart-Cut, mais elle aidera aussi les ingénieurs et scientifiques à améliorer la résistance de nombreux matériaux et structures à haut risque de corrosion, comme par exemple le verre laminé, pour lequel les contraintes auxquelles sont soumises les différentes couches rendent le verre sensible à la corrosion par l'
eau. En outre, des systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS) en profiteront également, car ces minuscules machines sont souvent en contact avec des substances corrosives, comme des fluides biologiques".

L'abrasion d'éléments de construction en frottement et les procédés de fabrication comme l'usinage par enlèvement de copeaux microscopiques reposent aussi sur une
combinaison de réactions chimiques et de contraintes mécaniques. Ces simulations ouvrent ainsi de toutes nouvelles perspectives de recherche.
Source: BE Allemagne numéro 501 (21/10/2010) - Ambassade de France en Allemagne / 
Illustration: idw

L’estime de soi importante pour rester en bonne santé

Il semblerait que penser du bien de soi protège contre les problèmes cardiaques et les maladies du système immunitaire. C’est en tout cas les résultats d’une étude parus dans le Journal of Research in Personality du mois d’octobre 2010. Ce travail effectué par des chercheurs de Nouvelle-Zélande, des Etats-Unis et du Canada montre à travers 4 expériences complémentaires qu’avoir une forte estime de soi ne permet pas simplement de se sentir bien et d’avoir confiance en soi mais cela implique également des bénéfices sur la santé. 

Pour mesurer l’impact de l’estime de soi sur la santé des participants à ces études, les chercheurs se sont intéressés à évaluer la fonctionnalité du nerf vague, un nerf faisant partie du (SNP). Le SNP système nerveux parasympathiquecontrôle les activités involontaires des organes, glandes et vaisseaux sanguins et a un effet cardio-modérateur (il est responsable du ralentissement de la fréquence cardiaque). En particulier, le SNP contrebalance les effets du stress qui peut être à l’origine de maladies auto-immunes ou de problèmes cardiovasculaires dans le cas où celui-ci fonctionne de manière sub-optimale.


Au vu des résultats de ces expériences, impliquant 184 participants au total, les chercheurs ont montré qu’une plus forte estime de soi était corrélée à une plus importante activité du nerf vague sur le coeur. L’estime de soi augmente le sentiment de sécurité, ce qui engendrerait une augmentation de l’activité du nerf vague et donc un ralentissement de la fréquence cardiaque entrainant par là même une diminution des risques de maladies cardiovasculaires. D’autres travaux sont indispensables pour confirmer ces données préliminaires mais les résultats de cette étude permettent de faire l’hypothèse d’un lien existant entre un phénomène physiologique (le tonus vagal) et psychologique (l’estime de soi).


Auteur de l’article: Pierre-Alain Rubbo
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