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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Du Walkman à la voiture électrique
Cette année, le prix Nobel de chimie récompense trois chercheurs pour leur contribution respective au développement des batteries lithium-ion. Petr Novák mène lui aussi des recherches dans ce domaine au PSI. Il connaît personnellement les trois lauréats et évoque, dans l’interview qui suit, le moment décisif de l’annonce lors duquel il était assis en face de l’un d’entre eux.
Treize mois en Arctique
Le 20 septembre 2019 un projet de recherche du PSI sur la chimie de l’atmosphère embarquera à bord du brise-glace Polarstern. Julia Schmale, chercheuse, évoque l’expédition et explique en quoi consistera sa participation.
«C’est incroyablement ambitieux»
Tous les trois ans, le Conseil mondial de l’énergie cherche à déterminer les évolutions possibles du système énergétique global dans le cadre de trois scénarios différents. Tom Kober, responsable du groupe de recherche Economie énergétique du PSI et l’un des principaux auteurs de l’étude, détaille ce que signifie chacune des projections et ce qui permettrait de réduire le réchauffement climatique.
Observer des batteries tout solides en train de se déformer
Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI ont observé avec une précision inégalée à ce jour des processus mécaniques qui se passent dans les batteries tout solides. Le recours à la tomographie aux rayons X à la Source de Lumière Suisse SLS leur a permis de découvrir le mode de propagation des fissures à l’intérieur des batteries. Leurs conclusions pourraient permettre d’améliorer la sécurité et la performance des batteries des voitures électriques et des smartphones.
La recherche au-dessus des nuages
Au Jungfraujoch, les scientifiques du PSI étudient les particules fines. Et ils doivent s’accommoder du fait que le corps humain n’est pas conçu pour vivre à 3500 mètres d’altitude.
Le système énergétique du futur et le Power-to-X
Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI analysent le potentiel du Power-to-X pour l’approvisionnement énergétique de la Suisse et présentent leurs résultats dans un livre blanc. Ils concluent notamment que les coûts de l’énergie issue du Power-to-X pourraient baisser d’un tiers.
En plein air et dans le smog
Les chercheurs du PSI forent, en haute montagne, dans des glaciers millénaires et analysent, à Delhi en Inde, les concentrations de poussières fines les plus élevées du monde. Ils contribuent ainsi à élucider les questions globales liées au changement climatique et à limiter la pollution atmosphérique.
Tester aujourd’hui en conditions aussi réelles que possible le système énergétique du futur
Avec le coup d’envoi du projet ReMaP, les entreprises se voient offrir une possibilité supplémentaire de tester dès maintenant leur vision du système énergétique de demain. La plateforme ESI du PSI apporte une contribution pour qu’à l’avenir l’énergie renouvelable soit mieux exploitée, de manière plus intelligente.
Les gaines de crayons combustibles et leurs propriétés
Johannes Bertsch travaille au PSI dans la division de recherche Energie nucléaire et sûreté, où il étudie les gaines qui enrobent le combustible exploité dans les centrales nucléaires.
Observer les électrons et allumer les bits
L’électronique doit rapetisser, devenir plus rapide et surtout moins énergivore. Au PSI, plusieurs groupes de recherche se penchent aussi sur ces thématiques. Des améliorations graduelles à la réorientation totale: voici un aperçu de qui travaille sur quoi en ce moment.
Les causes de la fin du Petit Âge glaciaire au milieu du XIXe siècle
Au cours de la première moitié du XIXe siècle, une série de fortes éruptions volcaniques dans les Tropiques a provoqué temporairement un refroidissement global du climat terrestre. Le fait que les glaciers ont progressé pendant la phase finale du Petit Âge glaciaire, avant de reculer à nouveau, était un phénomène naturel. C’est ce qu’ont montré des chercheurs du PSI au moyen de carottes de glace.
Gaz d'échappement purifiés grâce à une structure en éponge
Des chercheurs du PSI ont développé un nouveau catalyseur pour le traitement des gaz d'échappement des moteurs à gaz naturel. Il reste très actif même à basse température et pendant longtemps. La combustion du gaz naturel est ainsi plus propre et plus respectueuse du climat. Cela renforce l'attrait du gaz naturel et du biogaz comme alternative aux produits pétroliers, par exemple comme carburant pour les voitures.
Moteurs diesel: pour des émissions propres
Des chercheurs du PSI ont découvert pourquoi il est difficile de lutter à basses températures contre les oxydes d'azote venant des émissions de moteurs diesel pour ainsi les épurer efficacement à l'avenir.
Du courant à la demande
Quand des installations photovoltaïques et éoliennes produisent plus de courant que le réseau ne peut en absorber, cette énergie précieuse est perdue. A la plateforme ESI, des chercheurs du PSI étudient la contribution que les piles à combustible sont susceptibles d’apporter pour permettre une exploitation ciblée de cette énergie, en passant par le stockage.
Mutuellement profitable
La jeune entreprise Swiss Hydrogen a son siège à Fribourg. Elle est spécialisée dans la conception de piles à combustible à haute performance, utilisables dans des véhicules écologiques ou comme groupes électrogènes stationnaires. Alexandre Closset évoque la collaboration de sa start-up avec le PSI. Une collaboration qui, selon lui, profite aux deux parties.
Une technologie testée en pratique
Le prestataire énergétique zurichois Energie 360° fournit du gaz naturel, du biogaz et des pellets de bois dans toute la Suisse. Cette entreprise et l'Institut Paul Scherrer PSI viennent de tester avec succès une nouvelle technologie de power-to-gas, utilisée dans le domaine de la production de biogaz. Leur projet commun s’est vu décerner le Watt d’Or, prix Suisse d’excellence énergétique. Peter Dietiker, responsable de département à Energie 360°, évoque cette collaboration avec le PSI.
Exploiter ce que l'on a sous la main
A l’Institut Paul Scherrer PSI, les chercheurs tentent de trouver des solutions qui permettraient d’intégrer efficacement l’énergie issue du soleil, du vent et de la biomasse dans le système énergétique suisse.
Energie efficiente issue de déchets organiques – Watt d'Or pour le PSI et Energie 360°
Utiliser l'énergie issue de déchets organiques de manière efficiente? C'est possible grâce à une technologie développée au PSI et testée avec succès en collaboration avec le fournisseur d'énergie zurichois Energie 360°. Elle permet de générer nettement plus de méthane à partir des déchets que les procédés habituels. Pour cette contribution importante à un approvisionnement en énergie durable, le PSI et Energie 360° se sont vus décerner le Watt d'Or 2018 de l'Office fédéral de l'énergie dans la catégorie énergies renouvelables.
Test de résistance réussi
Une technologie développée à l'Institut Paul Scherrer PSI permet de produire à partir de déchets organiques environ 60% de biogaz en plus que les méthodes conventionnelles. Mais peut-elle aussi faire ses preuves dans la pratique? Grâce à un test de 1000 heures conduit à la station d’épuration et de traitement de biodéchets de Werdhölzli, à Zurich, en collaboration avec le fournisseur d’énergie zurichois Energie 360°, il est aujourd’hui possible de répondre à cette question par l’affirmative. L’évaluation de l’essai est à présent disponible.
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.