Energie et climat
La recherche énergétique de l’Institut Paul Scherrer se concentre sur la recherche de procédés susceptibles d’être utilisés dans des technologies durables et sûres pour un approvisionnement en énergie si possible exempt d’émissions CO2. Les énergies renouvelables constituent un point fort important. A la plateforme ESI (Energy System Integration), la recherche et l’industrie peuvent tester des solutions d’intégration d’énergies renouvelables. Un autre point fort de ce domaine est l’utilisation sûre de l’énergie nucléaire. Ces activités sont complétées par des analyses d’évaluation globale des systèmes énergétiques. Le PSI mène également de la recherche climatique et environnementale sur les processus chimiques qui se jouent dans l’atmosphère.
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L'atmosphère à la lumière des rayons X
Des chercheurs du PSI ont développé une chambre d’expérience où ils reconstituent certains processus qui se jouent dans l’atmosphère et peuvent étudier ces derniers avec une précision inégalée grâce à de la lumière de type rayons X issue de la SLS. Lors de leurs premières expériences, ils ont étudié la formation du brome, qui joue un rôle essentiel dans la dégradation de l’ozone dans les couches inférieures de l’atmosphère. A l’avenir, cette nouvelle chambre d’expérience sera également mise à disposition de chercheurs d’autres disciplines scientifiques.
L'avenir dans le marc de café
En raison de son important teneur en azote, le marc de café est un engrais que l’on utilise volontiers dans son jardin. Eliminé de cette manière, il contribue aujourd’hui déjà, à petite échelle, à une gestion écologique des déchets. Mais son potentiel est loin d’être épuisé: une méthode développée au PSI permet de produire du méthane, un gaz combustible, à partir de marc de café. Des chercheurs du PSI ont réussi à en faire la démonstration dans le cadre d’un essai pilote mené en collaboration avec le groupe alimentaire Nestlé, dont la production de café soluble génère du marc de café et qui souhaiterait voir ce dernier réutilisé de manière utile.
Un nanomatériau pour stocker l'énergie solaire: efficace et peu coûteux
Si l'on veut pouvoir stocker l'énergie solaire et éolienne sous forme d'hydrogène, il faut disposer d'électrolyseurs efficaces. A l'avenir, ces appareils devraient être meilleur marché et plus efficaces grâce à un nouveau matériau développé par des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI et de l'Empa. Les chercheurs ont également montré comment ce matériau pouvait être produit de manière fiable en grandes quantités. Ils ont aussi démontré son rendement dans une cellule électrolytique technique, le composant principal d'un électrolyseur.
Essence et produit chimique issus de déchets végétaux
En tant que composant de nombreux végétaux, la lignine existe en grandes quantités et pourrait théoriquement être exploitée comme matière première pour la fabrication de carburants et de produits chimiques. Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI et de l'ETH Zurich ont développé une méthode qui permet d'observer en détail les processus qui se jouent lors de la décomposition catalytique de la lignine. Les connaissances ainsi acquises permettront à l'avenir une amélioration ciblée des procédés de fabrication des produits recherchés.
De la poudre de quartz pour la batterie du futur
Des chercheurs en matériaux pour batteries du PSI ont développé une méthode qui leur a permis de faire des découvertes cruciales sur les processus de charge et décharge des batteries lithium-soufre. Cette méthode a révélé par ailleurs que l’addition de poudre de quartz dans la batterie augmentait l’énergie disponible dans cette dernière et réduisait notablement la perte en capacité qui intervient avec le vieillissement.
Rendre une précieuse matière première exploitable grâce à l’eau
Lors de l’extraction du pétrole, on se contente le plus souvent de brûler le méthane, alors qu’il pourrait utilement servir de matière première à la fabrication de certains carburants et produits de l’industrie chimique. Un moyen de rendre le méthane exploitable consiste à le transformer en méthanol. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI et de l’ETH Zurich ont récemment développé un procédé qui permet de réaliser efficacement cette conversion à faible coût.
Bienvenue à Esiville
Une nouvelle exposition au PSI raconte l’histoire d’une ville suisse, qui passe d’un approvisionnement énergétique conventionnel à un approvisionnement énergétique reposant sur les nouvelles énergies renouvelables.
Quelles sont les différentes sources d’électricité potentielles pour la Suisse à l’horizon 2050?
Le Laboratoire d’analyses des systèmes énergétiques de l’Institut Paul Scherrer PSI examine à quoi pourrait ressembler l’approvisionnement en électricité de la Suisse d’ici 2050 sous différentes conditions. Sur base de leurs calculs, les chercheurs du laboratoire peuvent se prononcer sur de futurs développements et déterminer, par exemple, par quels biais atteindre les objectifs ambitieux de réduction d’émissions de CO2, moyennant des coûts aussi bas que possible.
Du cuivre historique prisonnier dans la glace
Jusqu’ici, on ignorait à quel moment précis la production de cuivre avait démarré en Amérique du Sud. Rares sont les traditions et les artefacts des anciennes civilisations au Pérou, au Chili et en Bolivie qui nous sont parvenus. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI à Villigen (Suisse) viennent cependant d’élucider le mystère. Leur analyse de la glace du glacier de l’Illimani dans les Andes boliviennes leur a permis de découvrir que l’exploitation du cuivre en Amérique du Sud avait commencé vers 700 av. J.-C.
Augmenter le rendement en méthane à partir des déchets organiques
Les déchets organiques de Suisse recèlent un important potentiel énergétique. Car ils permettent de produire du méthane, un gaz précieux, principal composant du gaz naturel. Grâce à une technologie développée au PSI, il devrait être possible à l’avenir d’augmenter nettement le rendement en méthane à partir des déchets organiques. Un test de longue durée, mené conjointement avec le fournisseur d’énergie Energie 360° à la station d’épuration et de méthanisation de Werdhölzli (ZH), devrait à présent permettre de faire avancer la technologie sur la voie de l’application industrielle.
De nouvelles approches des réactions chimiques grâce aux nanotechnologies
80 % des produits de l’industrie chimique sont fabriqués par recours à la catalyse. Ce procédé est également indispensable dans la conversion énergétique et l’épuration des gaz d’échappement. L’industrie teste donc continuellement de nouvelles substances et de nouvelles configurations susceptibles de déboucher sur de nouveaux procédés catalytiques plus performants. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI à Villigen et de l’ETH Zurich ont à présent développé une méthode qui permet d’améliorer nettement la précision de tels essais, ce qui devrait accélérer la recherche de solutions optimales.
La chercheuse d’air
Julia Schmale, spécialiste en sciences de l’atmosphère, embarquera à bord d’une expédition maritime qui fera le tour de l’Antarctique en trois mois. Elle y cherchera l’air le plus propre qu’abrite encore notre planète
Simulations pour des centrales plus efficaces
Pour produire de l’électricité, le plus souvent, on chauffe de l’eau et on la transforme en vapeur. Les bulles de vapeur qui se forment alors dans l’eau jouent un rôle décisif. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer ont réussi à simuler à l’ordinateur le comportement de ces bulles et à rendre ce dernier plus prévisible.
Les substances qui rendent les nuages blancs
Les nuages sont faits de minuscules gouttelettes. Celles-ci se forment lorsque l’eau se condense sur de petites particules en suspension dans l’atmosphère appelées aérosols. Pour mieux comprendre l’apparition des aérosols des chercheurs ont à présent effectué une vaste simulation numérique fondée sur des données expérimentales étendues. Or cette simulation montre qu’outre l’acide sulfurique, deux autres substances jouent un rôle décisif dans l’apparition d’aérosols: certains composés organiques et l’ammoniac. Les résultats de recherche viennent d’être publiés dans Science, la revue spécialisée renommée.
Réacteurs à sels fondus: exploration d’une possibilité
À l’Institut Paul Scherrer PSI, un petit groupe de scientifiques se penche au moyen de modèles théoriques sur un modèle possible de réacteur nucléaire du futur: les réacteurs dits à sels fondus. Cette recherche contribue à assurer la place de l’expertise de la Suisse dans les questions globales, actuelles et à venir, dans le domaine de l’énergie nucléaire et de la sûreté des réacteurs.
Energies renouvelables: démarrage de la plateforme d’essai ESI
La plateforme Energy System Integration à l’Institut Paul Scherrer PSI entre en service cet automne. Elle a été présentée aujourd’hui aux médias et à quelque 150 représentants des milieux politiques, de l’industrie et du monde scientifique dans le cadre d’un double colloque intitulé Recherche énergétique suisse en réseau.
Carburant solaire
En dépit de son potentiel important, l’énergie solaire est toujours face à un problème: le soleil ne brille pas tout le temps et son énergie est difficilement stockable. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI et de l’ETH Zurich sont les premiers à présenter un processus chimique permettant d’utiliser l’énergie thermique du soleil pour produire directement des carburants hautement énergétiques à partir de dioxyde de carbone et d’eau. Ils ont développé à cet effet une nouvelle combinaison de matériaux à base d’oxyde de cérium et de rhodium.
Des batteries qui durent plus longtemps et se rechargent plus rapidement
Des chercheurs du PSI et de l’ETH Zurich ont développé un procédé simple et bon marché qui permet d’améliorer nettement la performance des batteries lithium-ion. Qu’il s‘agisse de montres, de smartphones, d’ordinateurs ou de voitures, ce procédé permet d’optimiser les batteries pour tous les domaines d’application, car il est modulable en terme de taille. Non seulement l'autonomie est meilleure, mais en plus la recharge se fait plus rapidement.
Faire du gaz avec de l’électricité et de l’électricité avec du gaz
Le développement des installations photovoltaïques et éoliennes va croissant et leur intégration dans le système énergétique existant représente un défi. La plateforme ESI permet de tester les conditions de réussite de cette intégration. La solution: stocker l’excédent d’énergie sous forme de gaz.
Des catalyseurs plus performants pour les voitures à gaz
Les véhicules à gaz ont le vent en poupe et ont besoin eux aussi de pots catalytiques. Alors que l’Empa travaille à optimiser les moteurs et les catalyseurs à gaz, le PSI se spécialise dans les méthodes d’analyse qui permettent d’observer très précisément les processus dans le catalyseur. Les chercheurs du PSI ont développé une chambre de mesure universelle pour leurs travaux, où le catalyseur peut être étudié par le biais de différentes méthodes dans des conditions toujours identiques.