Energie et environnement

En 2010, deux physiciens d’origine russe se sont vu décerner le prix Nobel pour la découverte et la caractérisation du graphène : un matériau d’épaisseur monoatomique, composé d’une seule couche de carbone. Leur découverte a fait grand bruit, car à maints égards, le graphène est un matériau exceptionnel. Depuis qu’il a été isolé pour la première fois, les scientifiques du monde entier se sont donc jetés dessus, en quête d’applications. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) on a présent élaboré les fondements d’un supercondensateur à base de graphène. Ce dernier pourrait contribuer, par exemple, à allonger notablement la durée de vie des batteries des voitures hybrides.

Les batteries lithium-ion sont des batteries de puissance utilisées pour le stockage de l’énergie de nombreux appareils électroniques. Elles peuvent emmagasiner une quantité importante d’énergie pour un volume et un poids relativement faibles. Par ailleurs et ce jusqu'à présent, elles ont eu la réputation de ne pas être sensibles à l’effet mémoire. C’est ainsi que les spécialistes désignent une déviation du potentiel de la batterie, cette dernière est causée quand la batterie n’est pas complètement chargée ou déchargée. Le résultat en est que l’énergie stockée n’est que partiellement disponible et il n’est alors plus possible de procéder à une estimation fiable de l’état de charge de la batterie. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) et leurs collègues des Toyota Central R&D Labs, Inc, au Japon, ont à présent identifié un effet mémoire dans un type de batteries lithium-ion très répandu. Cette découverte revêt une importance toute particulière dans la perspective de l’arrivée imminente des batteries lithium-ion sur le marché du véhicule électrique. Leur travail paraît aujourd’hui dans la revue spécialisée Nature Materials.

L’urée en solution aqueuse permet de nettoyer les gaz d’échappement, issus de la combustion du diesel, de leurs oxydes d’azote nocifs. L’urée se dégrade en ammoniaque et, à son tour, ce dernier réduit les oxydes d’azote en azote inoffensif. L’urée en solution peut toutefois former des résidus indésirables, mais aussi geler en cas de grand froid. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont maintenant développé un catalyseur, qui permet d’utiliser des agents réducteurs plus efficaces que l’urée pour la réduction de l’oxyde d’azoteCette actualité n'existe qu'en allemand.

Sur les photos prises de nuit depuis l’espace, le flot lumineux des éclairages permet d’identifier facilement les grandes métropoles de la planète. Mais il faut un œil exercé pour apercevoir sur ces images satellite, à part New York ou Tokyo, les sites de certains puits de pétrole. La lumière qui les signale provient surtout de la combustion de méthane. Le gaspillage d’une ressource naturelle aussi précieuse a des consequences négatives d’un point de vue économique ansi que pour l’environnement. Des scientifiques de l’Institute Paul Scherrer PSI sont à la recherche d’une solution : la transformation du méthane en méthanol.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont analysé l’évolution du secteur suisse de l’électricité au travers de différents scénarios, en se servant de leur modèle STEM-E. Leur conclusion : toutes les alternatives à l’approvisionnement actuel en électricité devraient entraîner une augmentation des coûts des systèmes. Il se pourrait, par ailleurs, que des concessions doivent être faites au niveau de certains objectifs relevant du développement durable, comme la protection du climat et l’indépendance de la Suisse par rapport à l’étranger en matière d’approvisionnement en énergie. L’analyse indique que d’ici 2050, les coûts de production d’électricité augmenteront probablement d’au moins 50 pour cent.

En matière de stockage d’énergie, les batteries lithium-ion (Li-ion) représentent aujourd’hui l’une des meilleures technologies disponible sur le marché. Elles sont en effet dotées d’une haute densité énergétique , d’une grande énergie spécifique , mais aussi d’une durée de vie suffisamment longue pour être mises à profit dans les appareils microélectroniques et les voitures électriques voire hybdride. Leur ascension commerciale dans les dernières deux décennies est impressionnante. Mais des améliorations sont toujours possibles, et à l’Institut Paul Scherrer (PSI) aussi, des chercheurs y travaillent. Toutefois, le potentiel de la batterie lithium-ion est chimiquement limité : l’obtention d’une densité énergétique plus élevée, qui revêt une importance cruciale pour le marché du véhicule électrique, n’est possible qu’avec d’autres types d’accumulateurs.

La glace et la neige revêtent une importance fondamentale pour le climat. Communément, on part du principe que la science connaît bien les fondements de phénomènes aussi ordinaires. Mais au niveau moléculaire, de nombreuses questions restent ouvertes. Or ce savoir serait essentiel pour établir des prévisions sur l’avenir de notre planète. Entretien sur ces grandes inconnues, avec Thorsten Bartels-Rausch.

Avec la stratégie énergétique 2050 de la Confédération, la Suisse se dirige vers une transformation probablement radicale de son système énergétique. Au vu de l’évolution incertaine de la demande en électricité, des objectifs climatiques nationaux, et de la sortie du nucléaire décidée par le Conseil fédéral, l’approvisionnement en électricité, notamment, représente un défi. Afin d’évaluer les options les plus indiquées pour ce changement, des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont étudié différents scénarios pour l’avenir du secteur suisse de l’électricité. Ces scénarios sont développés et analysés par un outil conçu au PSI : un modèle qui considère en même temps les développements à long terme (jusqu’en 2050 et au-delà) et les fluctuations quotidiennes de l’offre et de la demande en électricité.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont réussi à se faire une idée plus précise d’un mécanisme de vieillissement particulièrement courant de la membrane polymère des piles à combustible à hydrogène. La robustesse de cette membrane influence la durée de vie des piles à combustible. Ces nouveaux éléments de connaissance pourraient ouvrir la voie au développement de piles qui durent plus longtemps, et écarter l’un des principaux obstacles à la commercialisation de ces convertisseurs d’énergie propres.

Début 2013, la création de l'Institut pour biomasses et efficacité de ressources a été réalisée par les deux institutions PSI et FHNW. Ce nouvel institut est censé examiner l'efficience des ressources à la fois du côté de l'énergie et du côté des matériaux ; une première, couvrant toute la Suisse afin d'apporter une contribution substantielle à la "Stratégie Energie 2050" de la Confédération. L'accent est mis sur l'utilisation durable des biomasses.

Les centrales à gaz et à vapeur, connues sous le nom de centrales à cycle combiné, figurent dans de nombreux pays européens comme l'option de la garantie d'approvisionnement en énergie. La stratégie énergétique de la Fédération helvétique pour l'année 2050 les évoque comme l'une des possibilités alternatives aux centrales nucléaires. Pour augmenter le rendement de la transformation du gaz naturel en électricité jusqu’à 60 pour cent, les centrales à cycle combiné utilisent des turbines à gaz et à vapeur d'eau. Elles se distinguent en outre par des mises en route et arrêts très rapides, ce qui les prédestine à la compensation des fluctuations de la production de parcs d'éoliennes et de centrales hélioélectriques. Mais leur émission en CO₂, bien qu'elle soit moins importante que celle de toutes les centrales électriques conventionnelles à base de combustibles fossiles, est encore trop élevée. Dans le cadre d'un projet européen, les chercheurs de l'Institut Paul Scherrer travaillent à la solution de cet inconvénient.

Le ciment est le liant universel dans la construction de bâtiments modernes. Comme composant du béton et d'autres matériaux de construction, son volume de production fait de lui l'un des biens économiques les plus importants dans le monde. Toutefois, la fabrication de ciment consomme d'énormes quantités d'énergie provenant en grande partie de la combustion de carburants fossiles. Les chercheurs de l'Institut Paul Scherrer et de la société Holcim, un producteur de ciment suisse aux activités internationales, ont décidé de changer cette situation.

Les responsables politiques ont établi les lignes directrices: ne plus construire de nouvelles centrales nucléaires en Suisse. Cela signifie qu’au futur 40% de la production d’électricité actuelle devront provenir d’autres sources d’énergie. Il est certain que nous devons ainsi diminuer notre consommation énergétique et utiliser d’avantage les énergies renouvelables. Et si cela ne suffisait pas? Aura-t-on besoin de centrales à gaz? Ou sera-t-on dépendants d’une électricité importée? Il s’agit là de questions que le PSI étudie attentivement au travers de scénarios énergétiques.

Das PSI ist in der Jubiläumsausstellung auf dem Jungfraujoch prominent vertreten75 Jahre Sphinx-Observatoirum und 100 Jahre Jungfraubahnen: Dies ist der Anlass für eine Ausstellung der internationalen Stiftung Hochalpine Forschungsstationen Jungfraujoch und Gornergrat, die im Frühjahr eröffnet wurde.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Une équipe de chercheurs de l'Institut Paul Scherrer vient de reconstituer l'évolution des taux du plomb dans l'atmosphère de la Russie depuis l'année 1680. Les résultats de l'analyse montre une nette augmentation de la concentration du plomb dans l'atmosphère dés les années trente du 20ème siècle et une nette diminution à partir des années soixante-dix.

Le tournant énergétique en tant que volonté politique est réalité, mais comment la Suisse va-t-elle adapter son approvisionnement actuel en énergie aux objectifs formulés pour l’année 2050? C’est justement sur les questions de mise en oeuvre, des options possibles et des défis à relever lors de la restructuration du paysage énergétique suisse que s’est penché le Congrès sur l’Énergie, organisé le 14 mai 2012 par l’Institut Paul Scherrer. Le sujet principal était la restructuration des réseaux électriques dans un environnement d’approvisionnement énergétique de plus en plus décentralisé.

Les chercheurs de l'institut Paul Scherrer PSI ont développé un procédé efficace de filtrage de l’iode radioactif. Après la fusion du cœur à la suite d'une avarie au sein d'une centrale nucléaire, ce filtre élimine à peu près totalement l’iode contenu dans l'air pollué par les substances radioactives avant qu'il ne soit rejeté dans l'environnement. Pour que la méthode puisse être mise en œuvre partout dans le monde, PSI et CCI-Industries AG (Balterswil/TG) ont récemment signé un contrat de licence d'exploitation de ce procédé breveté du PSI.

Das Paul Scherrer Institut wird in Zusammenarbeit mit dem Weltenergierat nachvollziehbare Modelle für zukünftige globale Energiesysteme entwickeln. In einem auf drei Jahre ausgelegten Projekt wollen PSI-Forscher um Stefan Hirschberg ein Modell entwickeln mit dem man Aussagen über zukünftige Energiesysteme machen kann. Das besondere daran ist, dass es sich um ein sogenanntes Open-Source-Modell handeln wird. D. h. Experten und andere Interessenten können einen Zugang zum Programm erhalten, sowie Informationen darüber, von genau welchen Annahmen die Forscher bei der Ausarbeitung ihres Modells ausgegangen sind. Das ist bei kommerziellen Anbietern von Prognosewerkzeugen nicht üblich.Cette actualité n'existe qu'en allemand.

«swisselectric research award 2011»Kostengünstiger Strom aus Sonnenenergie: Der Maschinenbauingenieur Illias Hischier hat einen Sonnenstrahlempfänger entwickelt, der die aufgenommene Energie über eine Gasturbine für die hocheffiziente Stromerzeugung nutzt. Hischier hat den Empfänger als Doktorand an der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit dem Labor für Solartechnik am Paul Scherrer Institut entwickelt. Er erhält dafür den «swisselectric research award 2011».Cette actualité n'existe qu'en allemand.

Vom Menschen verursachte Aerosole wirken in der Atmosphäre kühlend: Klimaforscher nehmen an, dass sie einen Grossteil des anthropogenen Treibhauseffekts kompensieren. Allerdings müssen sich die Partikel zum Teil in der Atmosphäre erst neu bilden. Diesen bisher kaum untersuchten Prozess nimmt das CLOUD-Experiment am CERN, an dem auch Forscher des Paul Scherrer Instituts beteiligt sind, unter die Lupe. Dabei wurde erstmals ein Teilchenbeschleuniger für die Untersuchung von Vorgängen in der Atmosphäre eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen: die Beschreibungen der Aerosolbildung in Klimamodellen muss revidiert werden.Cette actualité n'existe qu'en allemand.