Technologies Propres: l'actu du jour

http://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/environnement-securite-energie-thematique_191/calculer-et-reduire-son-empreinte-carbone-article_72573/?utm_source=ABO&utm_medium=alerte&utm_campaign=tiThematique_191

L’ADEME a développé un nouvel outil permettant d’établir précisément son bilan gaz à effet de serre (GES) appelé Base Carbone®.

Polluer moins, diminuer ses émissions de CO2, autant d’objectifs motivés par le grenelle de l’environnement, notamment pour les prestataires de transports.

En effet, ses derniers ont pour obligation de réaliser un bilan GES tous les trois ans, idem pour plusieurs centaines de collectivités.

Mais comment convertir une activité en kilogramme équivalent CO2 ? Pour y arriver, l’ADEME a créé une base de données recensant plus de 1300 facteurs d’émissions de CO2 (acheter une tonne de papier ou effectuer un trajet en bus par exemple), complété par un millier de données sources comme la consommation moyenne des logements ou le taux de recyclage de l'acier.

Cette base de données commune doit servir de référence à tous les acteurs de la comptabilité carbone (entreprises, collectivités, fédérations, bureaux d’études… et permettre deux objectifs. D’une part elle facilite la réalisation des bilans GES, d’autre part cette harmonisation des données permet de comparer les bilans. Pour utiliser cet outil, rendez-vous sur www.basecarbone.fr. Il suffit de s’inscrire pour accéder aux informations nécessaires à la réalisation d’un bilan GES.

Enfin, cet outil se veut participatif, et chacun peut y contribuer, sous le contrôle du comité de gouvernance de la Base Carbone® présidé par l’ADEME.

3 mai 12 Scientists discover bilayer structure in efficient solar material

Findings may offer clues to superior performance and guide synthesis of materials with improved properties

Contact: Karen McNulty Walsh
kmcnulty@bnl.gov
631-344-8350
DOE/Brookhaven National Laboratory

UPTON, NY - Detailed studies of one of the best-performing organic photovoltaic materials reveal an unusual bilayer lamellar structure that may help explain the material's superior performance at converting sunlight to electricity and guide the synthesis of new materials with even better properties. The research, published in Nature Communications April 24, 2012, was conducted by scientists at the U.S. Department of Energy's (DOE) Brookhaven National Laboratory, in collaboration with researchers from Stony Brook University, Seoul National University in Korea, the Max Planck Institute for Polymer Research in Germany, and Konarka Technologies.

The material, known by the handle PCDTBT, is an example of a "polycarbazole conjugated polymer," a molecule composed of a chainlike carbon backbone with alkyl side chains. Its ability to move electrons around - both "donating" and "accepting" them - makes it among the best organic photovoltaic materials currently in use, able to convert sunlight to electricity with efficiency as high as 7.2 percent in organic solar cells.

"Despite the fact that this material has been extensively studied, no one has reported detailed structural features to provide a basis for its superior performance," said Brookhaven physicist Benjamin Ocko, who led the current research. "Understanding why this material performs so well will help scientists harness its essential attributes to engineer new materials for a wide range of applications, including displays, solid-state lighting, transistors, and improved solar cells," he said.

To probe the molecular structure, the team exposed thin films of PCDTBT to intense beams of x-rays at Brookhaven's National Synchrotron Light Source (NSLS, http://www.nsls.bnl.gov/ ) using a high-resolution x-ray scattering technique. Unlike previous studies, which used less-intense x-rays, these studies revealed the formation of a crystalline-like phase at elevated temperatures. Furthermore, the patterns produced by the diffracted x-rays indicate that the structure is comprised of layers of conjugated backbone pairs, a pattern quite different from the single backbone constructions observed in all other organic photovoltaic materials studied to date.

Xinhui Lu, the paper's lead author, noted that by analyzing the scattering patterns, they discovered undulations along the polymer's backbone, and how the undulations in neighboring backbones are shifted with respect to each other. By carrying out molecular modeling simulations, the authors were able to predict which polymer backbone configuration would be most stable.

In a conjugated polymer, the backbone provides the path for electrical conductivity and the alkyl side chains, similar to simple oils, provide the solubility required for processing. Though necessary, these side chains interfere with the polymer's electrical performance. PCDTBT is novel, the scientists say, since it is predominately composed of the backbone with little alkyl material. "Similar to oil and water, the polymer's conjugated backbone pairs 'phase separate' from their alkyl side chains and this gives rise to the bilayer structure," said David Germack, one of the paper's coauthors. It is this structural motif that likely contributes to the material's excellent electrical properties, and this understanding could guide the design of new organic solar materials.

"While we have significant in-house expertise in synthetic chemistry and organic solar device fabrication, we lack the in-depth structural characterization tools available at Brookhaven Lab," said Jeff Peet, a senior scientist at Konarka Technologies, a world leader in the development and commercialization of organic solar cells. "These kinds of tools and collaborative studies with research partners at Brookhaven can elucidate very subtle differences between materials, giving us critical insights into how we should design our next generation of solar cell materials."

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Additional collaborators on this research are: Htay Hlaing of Broookhaven Lab and Stony Brook University, Won Ho Jo of Seoul National University, and Denis Andrienko and Kurt Kremer of the Max Planck Institute for Polymer Research.

This research was funded by the DOE Office of Science, Konarka Technologies, the Energy Laboratory Research and Development Initiative at Brookhaven Lab, the German Research Foundation, and the German Federal Ministry of Education and Research. The National Synchrotron Light Source at Brookhaven is also supported by the DOE Office of Science.

DOE's Office of Science is the single largest supporter of basic research in the physical sciences in the United States, and is working to address some of the most pressing challenges of our time. For more information, please visit http://science.energy.gov.

One of ten national laboratories overseen and primarily funded by the Office of Science of the U.S. Department of Energy (DOE), Brookhaven National Laboratory conducts research in the physical, biomedical, and environmental sciences, as well as in energy technologies and national security. Brookhaven Lab also builds and operates major scientific facilities available to university, industry and government researchers. Brookhaven is operated and managed for DOE's Office of Science by Brookhaven Science Associates, a limited-liability company founded by the Research Foundation of State University of New York on behalf of Stony Brook University, the largest academic user of Laboratory facilities, and Battelle, a nonprofit, applied science and technology organization. Visit Brookhaven Lab's electronic newsroom for links, news archives, graphics, and more at http://www.bnl.gov/newsroom , or follow Brookhaven Lab on Twitter, http://twitter.com/BrookhavenLab .

Related Links

Scientific paper: "Bilayer order in a polycarbazole-conjugated polymer" http://dx.doi.org/10.1038/ncomms1790

2 mai 12 Graphene boosts efficiency of next-gen solar cells

Contact: Yun Hang Hu
yunhangh@mtu.edu
906-487-2261
Michigan Technological University

The key is its conductivity

The coolest new nanomaterial of the 21st century could boost the efficiency of the next generation of solar panels, a team of Michigan Technological University materials scientists has discovered.

Graphene, a two-dimensional honeycomb of carbon atoms, is a rising star in the materials community for its radical properties. One of those properties is electrical conductivity, which could make it a key ingredient in the next generation of photovoltaic cells, says Yun Hang Hu, a professor of materials science and engineering.

Dye-sensitized solar cells don't rely on rare or expensive materials, so they could be more cost-effective than cells based on silicon and thin-film technologies. But they are not as good at converting light into electricity.

In dye-sensitized solar cells, photons knock electrons from the dye into a thin layer of titanium dioxide, which relays them to the anode. Hu's group found that adding graphene to the titanium dioxide increased its conductivity, bringing 52.4 percent more current into the circuit.

"The excellent electrical conductivity of graphene sheets allows them to act as bridges, accelerating electron transfer from the titanium dioxide to the photoelectrode," Hu said.

The team also developed a comparably foolproof method for creating sheets of titanium dioxide embedded with graphene. It first made graphite oxide powder, then mixed it with titanium dioxide to form a paste, spread it on a substrate (such as glass) and then baked it a high temperatures.

"It's low-cost and very easy to prepare," said Hu. But not just any recipe will do. "If you use too much graphene, it will absorb the light in the solar cell and reduce its efficiency," he said.

Their work was presented at the US-Egypt Joint Workshop on Solar Energy Systems, held March 12-14 in Cairo. It was funded by the American Chemical Society Petroleum Research Fund and the National Science Foundation.

1 mai 12 Houle des océans : Le projet Wave Energy Converter S3

http://www.enerzine.com/7/13840+houle-des-oceans---le-projet-wave-energy-converter-s3+.html

La houle de nos océans représente une ressource énergétique énorme, mais exploiter cette énergie de manière efficace requiert un niveau de connaissance et d’expertise approfondi du milieu marin que possède la compagnie SBM.
Récemment, SBM offshore a cherché à utiliser ce niveau d’expertise pour développer des systèmes novateurs de production d’énergies renouvelables marines.

La stratégie s’articule autour de deux axes : une technologie fiable et une approche commerciale viable. Avec son savoir-faire dans le domaine de la conception de systèmes d’amarrage permanent en mer, cette évolution s’inclut naturellement dans sa logique de métier.
SBM travaille sur un prototype de convertisseur d’énergie houlomotrice fondé sur une conversion innovante et prometteuse faisant appel aux matériaux à base d’EAP. Les polymères électroactifs se déforment sous l’action de la houle convertissant ainsi directement l’énergie des vagues en électricité sans pièces mécaniques ou hydrauliques intermédiaires.
Ces polymères peuvent subir de grandes déformations, le système conserve toute son efficacité sur une large gamme de fréquences compatibles avec celles de la houle. Ces caractéristiques et l’élimination de tous les systèmes hydrauliques intermédiaires présentent l’avantage de réduire de manière significative les problèmes de fatigue et de survie, et donc, le nombre d’interventions nécessaires à l’opération et à la maintenance du système en mer.

Le budget R&D annuel de SBM avoisine les 30 millions de dollars destinés au développement de nouvelles technologies.

Dès 2005, SBM a entamé un important programme de recherche dans le domaine des énergies renouvelables marines, consciente du rôle grandissant que ces dernières tiendront dans le mix énergétique à l’horizon 2030. Selon la Commission Européenne, l’houlomotricité occuperait la quatrième place des énergies renouvelables utilisées pour produire de l’électricité, derrière l’éolien terrestre et offshore et l’hydraulique.

L’énergie de la houle représente un potentiel considérable en termes de production d’électricité et de compétitivité commerciale à l’échelle industrielle et aujourd’hui, le projet phare de SBM dans ce domaine est le développement d’un convertisseur d’énergie houlomotrice (Wave Energy Converter, WEC).

Le secteur de l’énergie houlomotrice se développe rapidement, bien qu’à ce jour, aucun projet permettant la production d’énergie électrique sur du long terme à l’échelle commerciale, n’ait encore été finalisé. C’est, l’une des technologies les plus difficiles à maîtriser, en raison de l’environnement marin, souvent hostile, qui impose aux systèmes de résister à des conditions extrêmes raccourcissant la durée de vie des composants.

Des WEC en test utilisent généralement des systèmes hydrauliques pour la conversion d’énergie en électricité ; souvent complexes, coûteux, difficiles à maintenir en état, donc difficilement viables commercialement à l’échelle industrielle.

SBM pour le développement de son WEC a adopté une approche différente, en optant pour l’utilisation de polymères électroactifs (electroactive polymers, EAP) comme matériau de base. Ce choix présente les avantages de produire de l’électricité propre avec efficacité, un faible taux d’usure et peu de nuisance sonore.

L’utilisation de cette technologie innovante permettra une meilleure exploitation de l’énergie houlomotrice.

En 2009, SBM a signé un contrat de partenariat avec une grande entreprise industrielle, dans le but d’intégrer la technologie EAP au coeur du concept de son WEC.

Suite à la validation du concept, les efforts de développement se centrent sur l’amélioration des performances à long-terme des matériaux EAP immergés en eau de mer et sur la définition et le déploiement de procédés industriels de fabrication en masse avec l’objectif premier de minimiser les coûts de production et la mise à l’échelle nécessaire pour une connexion au réseau électrique.

En 2010, elle a démontré avec succès la faisabilité du concept, lors de tests en bassin de houle. En première mondiale, de l’électricité a été produite par de l’EAP immergé, directement activé par la houle.

Pour démontrer l’efficacité à l’échelle industrielle de son WEC, SBM et ses partenaires français, l’IFREMER et l’Ecole Centrale de Nantes ont mis en place un programme de développement pour installer en mer un prototype connecté au réseau électrique. L’ultime phase du projet dans les cinq prochaines années sera donc une campagne d’essais en mer au site du SEMREV au large du Croisic (Pays de Loire, France).

L’utilisation de l’EAP est une (r)évolution qui devrait considérablement réduire le coût de production de l’électricité générée par ce système houlomoteur pendant toute sa durée
de vie en opération.

SBM et ses partenaires industriels sont convaincus que l’utilisation de l’EAP dans la conception du convertisseur houlomoteur est une approche prometteuse permettant la pleine exploitation de tout type de houle de manière simple et efficace.