Engineering for energy transition

Prélèvement dans un dispositif de production d'hydrogène par fermentation sombre. Des substrats cellulosiques sont dégradés pour produire du biogaz (composé d'hydrogène et de dioxyde de carbone) et des acides gras volatiles. Le prélèvement permet de suivre la production de biomasse, la consommation des éléments indispensables à la culture comme l'azote et le phosphore et la production d'acide gras volatils. Le dispositif est composé d'un Bioréacteur à membrane immergée (BAMI), un système d…

Une photoanode composée de silicium revêtu d’une couche nanométrique de nickel produit des bulles d’oxygène sous illumination solaire. Ici, l’oxydation de l’eau, réaction indispensable pour la production d’hydrogène, est effectuée de manière photoélectrochimique. Les cellules photoélectrochimiques (cellules PECs) sont des dispositifs permettant de convertir l’énergie solaire en "carburants". Ces dispositifs sont constitués de photoélectrodes semiconductrices immergées dans un liquide. Sous…

Injection d'un colorant inerte dans la cuve remplie d'eau distillée et agitée d'un fermenteur anaérobie. Ce colorant va permettre de caractériser l'écoulement dans un fermenteur, en déterminant un temps de mélange. Une caméra filme l'expérience pour suivre l'évolution du mélange au cours du temps. L'objectif est de produire du biohydrogène à partir de coproduits agricoles et agroalimentaires.

Dégagement d'hydrogène sur une électrode métallique au cours d'une électrolyse alcaline, dans une macrocellule électrochimique. Il s'agit d'une collaboration entre le CNRS et H2X-Ecosystems qui consiste à mettre au point des électrodes imprimées en 3D (structure, matériaux) en vue de l’électrolyse industrielle alcaline. C'est une méthode de production d’hydrogène consistant à séparer l’oxygène et l’hydrogène de l’eau.

Montage de bioélectrolyseurs pour la production d'hydrogène. Ces réacteurs en verre contiennent des bactéries formant un biofilm et de l'eau usée provenant d'une station d'épuration. Les bactéries consomment la matière organique contenue dans l'eau, dégradant ainsi la pollution. L'énergie qu'elles en extraient est utilisée pour produire de l'hydrogène à faible coût énergétique. Cet hydrogène peut être utilisé comme carburant dans une pile à combustible pouvant servir à alimenter une voiture à…

Photoréacteur utilisé pour des mesures expérimentales de production photocatalytique de dihydrogène. Il est éclairé par des sources artificielles (panneau de LED ou simulateur solaire) avec une densité de flux lumineux constante. Les chercheurs mesurent la vitesse de production de dihydrogène à partir d'eau ou de donneurs d'électrons sacrificiels par l'augmentation de la pression dans le réacteur. Cette mesure, associée à la connaissance de l'énergie lumineuse absorbée dans le réacteur permet…

Vérification des connexions électriques et des capteurs pour mesurer les concentrations en oxygène (O2) et en hydrogène (H2) dans l'électrolyseur alcalin. Ce réacteur, conçu puis fabriqué avec une imprimante 3D, permet de dissocier l'eau en O2 (à l'anode) et H2 (à la cathode). L'anode et la cathode sont fabriquées à base de matériaux abondants par pulvérisation cathodique et situées dans des compartiments séparés par une membrane anionique.

Gaëlle Poignand, lauréate de la médaille de cristal du CNRS 2022, instrumente un prototype de générateur d'électricité thermoacoustique. Ce prototype, développé au laboratoire d'acoustique de l'université du Mans (Laum), permet la production d'électricité à partir de chaleur (apportée ici par une résistance chauffante). Il est constitué d’un matériau poreux, placé dans un guide d’onde toroïdale, qui est chauffé à une de ses extrémités. La différence de température aux extrémités du matériau…

Cellule du dispositif de conversion de l'énergie osmotique en électricité de la start-up Sweetch Energy. L'énergie osmotique, libérée lors du mélange de deux eaux ayant des concentrations en sel différentes, est l'une des futures énergies renouvelables pour la transition énergétique. La membrane utilisée dans cette cellule sépare les ions positifs (ions sodium) des ions négatifs (ions chlore) du sel. La séparation des charges positives et négatives produit un courant ionique converti en courant…

Ajustement de la cellule d'un dispositif de conversion de l'énergie osmotique en électricité. L'énergie osmotique, libérée lors du mélange de deux eaux ayant des concentrations en sel différentes, est l'une des futures énergies renouvelables pour la transition énergétique. La membrane du dispositif permet de séparer les ions positifs (ions sodium) des ions négatifs (ions chlore) du sel. La séparation des charges positives et négatives produit un courant ionique converti en courant électrique…

Ajustement de la cellule d'un dispositif de conversion de l'énergie osmotique en électricité. L'énergie osmotique, libérée lors du mélange de deux eaux ayant des concentrations en sel différentes, est l'une des futures énergies renouvelables pour la transition énergétique. La membrane du dispositif permet de séparer les ions positifs (ions sodium) des ions négatifs (ions chlore) du sel. La séparation des charges positives et négatives produit un courant ionique converti en courant électrique…

Tour de la centrale solaire THEMIS qui reçoit la lumière réfléchie par les héliostats vus de derrière, à Targassonne dans les Pyrénées-Orientales. Ces héliostats sont des miroirs plans orientables chargés de renvoyer les rayons du Soleil vers la tour. Depuis 2006, le laboratoire PROMES travaille sur ce site (propriété du Conseil départemental) sur un projet appelé PEGASE (Production of Electricity from GAs turbine and Solar Energy). Son objectif est de produire de l'électricité à partir de l…

Centrale solaire THEMIS à Targassonne, dans les Pyrénées-Orientales, avec sa tour à droite et ses héliostats à gauche. Ces héliostats sont des miroirs plans orientables chargés de renvoyer les rayons du Soleil vers la tour. Depuis 2006, le laboratoire PROMES travaille sur ce site (propriété du Conseil départemental) sur un projet appelé PEGASE (Production of Electricity from GAs turbine and Solar Energy). Son objectif est de produire de l'électricité à partir de l'énergie solaire en faisant…

Héliostats de la centrale solaire THEMIS à Targassonne, dans les Pyrénées-Orientales. Cent sept héliostats sont aujourd'hui opérationnels. Ces miroirs plans orientables sont chargés de renvoyer les rayons du Soleil vers la tour. Depuis 2006, le laboratoire PROMES travaille sur ce site (propriété du Conseil départemental) sur un projet appelé PEGASE (Production of Electricity from GAs turbine and Solar Energy). Son objectif est de produire de l'électricité à partir de l'énergie solaire en…

Héliostats de la centrale solaire THEMIS à Targassonne, dans les Pyrénées-Orientales. Ces miroirs plans orientables sont chargés de renvoyer les rayons du Soleil vers la tour. Depuis 2006, le laboratoire PROMES travaille sur ce site (propriété du Conseil départemental) sur un projet appelé PEGASE (Production of Electricity from GAs turbine and Solar Energy). Son objectif est de produire de l'électricité à partir de l'énergie solaire en faisant appel à une turbine à gaz, avec une puissance…

Capteurs cylindro-paraboliques de la microcentrale solaire MicroSol-R du site PROMES d'Odeillo-Font Romeu, dans les Pyrénées-Orientales. Inaugurée en 2016, la microcentrale MicroSol-R (Microcentrale Solaire pour la Recherche) est chargée de transformer l'énergie solaire en électricité. La captation de l’énergie solaire est assurée par trois capteurs cylindro-paraboliques de 12 m de long et de 5,7 m d’ouverture. Ces capteurs concentrent le rayonnement solaire vers un fluide caloporteur, alors…

Réacteur solaire Sol@rmet au site PROMES d'Odeillo-Font Romeu, dans les Pyrénées-Orientales. Le réacteur est ouvert et contient au centre une poudre métallique. Sol@rmet est utilisé dans le cadre d'un cycle innovant de "combustion-régénération" qui permettrait de générer un carburant vert pour les véhicules du futur. Ce cycle consiste à brûler du métal pour alimenter un véhicule (combustion), à récupérer l'oxyde métallique issu de cette réaction pour ensuite le retransformer en métal par voie…

Réaction de carboréduction dans le réacteur solaire Sol@rmet du site PROMES d'Odeillo-Font Romeu, dans les Pyrénées-Orientales. Ce réacteur est utilisé dans le cadre d'un cycle innovant de "combustion-régénération" qui permettrait de générer un carburant vert pour les véhicules du futur. Ce cycle consiste à brûler du métal pour alimenter un véhicule (combustion), à récupérer l'oxyde métallique issu de cette réaction pour ensuite le retransformer en métal par voie solaire concentrée …

Billes d'alumine utilisées pour le stockage thermique de la microcentrale solaire MicroSol-R du site PROMES d'Odeillo-Font Romeu, dans les Pyrénées-Orientales. La microcentrale MicroSol-R (Microcentrale Solaire pour la Recherche) capte l'énergie des rayons solaires et la concentre dans un fluide caloporteur (huile thermique) qui est ensuite stocké dans une cuve de type thermocline. Afin d'augmenter la capacité de stockage par rapport à un réservoir d'huile chaude, 6 280 kg de billes d'alumine…

Amiante vitrifié utilisé pour le stockage thermique de la microcentrale solaire MicroSol-R du site PROMES d'Odeillo-Font Romeu, dans les Pyrénées-Orientales. La microcentrale MicroSol-R (Microcentrale Solaire pour la Recherche) capte l'énergie des rayons solaires et la concentre dans un fluide caloporteur (huile thermique) qui est ensuite stocké dans une cuve de type thermocline. Afin d'augmenter la capacité de stockage par rapport à un réservoir d'huile chaude, ces morceaux d'amiante vitrifié…

Pack de batterie pour starter de voitures thermiques fabriqué par Tiamat, une start-up du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E). Le bac abrite quatre modules de seize cellules unitaires assemblées. Les membres du réseau RS2E travaillent à l'amélioration des batteries actuelles et à l'invention de celles de demain.

Cellules de batterie sodium-ion (Na-ion) au format 18650 de Tiamat, une start-up du réseau RS2E. Elles transforment l'énergie électrique du courant en énergie chimique, et inversement. Au fil des charges et décharges, les ions sodium passent d'une électrode à l'autre via l'électrolyte, un liquide conducteur, tandis que le séparateur, un isolant électrique perméable aux ions, empêche les courts-circuits dus au contact des électrodes. Le courant sort de la cellule par les clinquants. Si leur…

Face avant d'un système pile à hydrogène conçu par la start-up H2Sys. Ce système transforme de l'hydrogène et l'oxygène de l'air en électricité, à la demande, avec pour seuls résidus de l'eau et de la chaleur. Daniel Hissel, lauréat de la médaille de l'Innovation du CNRS 2020 travaille sur ces piles à hydrogène. En moins de 15 ans, ses travaux ont permis d'amener cette thématique émergente jusqu'à un niveau de maturité technologique élevé. Le projet de système pile à hydrogène destiné à…

Véhicule équipé d'un système pile à combustible développé par la start-up H2Sys, dont Daniel Hissel est le cofondateur. Ce système permet de convertir l'hydrogène stocké à bord du véhicule en électricité. Le projet est porté par la société Mahytec, entreprise issue de l'Institut FEMTO-ST dans le domaine du stockage de l'hydrogène. Les véhicules, financés par la Région Bourgogne-Franche-Comté, sont destinés à certains lycées de la collectivité. Lauréat de la médaille de l'Innovation du CNRS 2020…

Sébastien Faivre (à gauche), président de la start-up H2Sys et Daniel Hissel (à droite), lauréat de la médaille de l'Innovation du CNRS 2020 s'intéressent à un véhicule équipé d'un système pile à hydrogène. Daniel Hissel est professeur à l’Université de Franche-Comté et chercheur à l’Institut Franche-Comté électronique mécanique thermique et optique - sciences et technologies (FEMTO-ST, CNRS/Université de Franche-Comté/Université de Technologie Belfort-Montbéliard/ ENSMM), il est récompensé…

Groupe électrogène fonctionnant à l'hydrogène. Il contient un système pile à combustible, qui permet à l'hydrogène associé à de l'oxygène, de produire de l'électricité, sans émission de polluant et sans bruit. L'objectif affiché des chercheurs est d'utiliser un hydrogène vert afin d'obtenir un système entièrement respectueux de l'environnement, performant et durable. Le projet de système pile à hydrogène destiné à alimenter un nouveau type de groupe électrogène, écologique et silencieux a ainsi…

Semi-remorque frigorifique développé par la société Chéreau et fonctionnant avec un système pile à hydrogène développé par la société H2Sys. Fabien Harel et Daniel Hissel ont participé à ce projet. Daniel Hissel est lauréat de la médaille de l'Innovation du CNRS 2020. Professeur à l’Université de Franche-Comté et chercheur à l’Institut Franche-Comté électronique mécanique thermique et optique - sciences et technologies (FEMTO-ST, CNRS/Université de Franche-Comté/Université de Technologie…

Quatrième extension du supercalculateur Jean Zay. Derrière les racks de calcul (baies floquées), on voit les baies de stockage et le cœur de réseau. Acquis en 2019 par le Grand équipement national de calcul intensif (Genci), le supercalculateur est nommé en l'honneur de Jean Zay, homme politique et artisan de la création du CNRS. L'extension de 2024 conçue par Eviden, composée de 14 racks de calcul BullSequana XH3000, augmente sa puissance de calcul à 125,9 pétaflops (plus de 125 millions de…

Radiateur adiabatique du système de refroidissement du supercalculateur Jean Zay, installé à Orsay, à l’Institut du développement et des ressources en informatique scientifique. L’EPA Paris-Saclay a signé, le 16 février 2021, une convention avec le CNRS visant à récupérer la chaleur fatale produite par ce supercalculateur, qui alimentera le réseau d’échange de chaleur et de froid du Campus urbain Paris-Saclay.

Sous-station d'échange reliant le réseau de refroidissement du supercalculateur Jean Zay à la boucle tempérée du réseau de chaleur du Campus urbain Paris-Saclay, à l'Institut du développement et des ressources en informatique scientifique (Idris). Le supercalculateur Jean Zay est l'une des machines les plus éco-efficientes en Europe, grâce notamment au refroidissement des serveurs de calcul par eau chaude à cœur. L'échangeur (à gauche) permet également de récupérer les calories du circuit de…

La plateforme Smart and Secure Room est équipée d'une charge programmable qui permet de rejouer des scénarios de consommation. Les données issues des différents éléments de cette plateforme, liées à l'énergie (consommation, production, état du stockage électrique) et aux grandeurs mesurées dans la pièce (température, humidité, qualité de l'air), sont transmises à un serveur informatique qui vérifie leur intégrité et leur cohérence. La plateforme Smart and Secure Room vise à étudier les…

Les batteries au lithium (12 kWH) de la plateforme Smart and Secure Room sont chargées par les panneaux photovoltaïques présents sur le toit du bâtiment de l'Institut d'électronique et des technologies du numérique (IETR). Les données issues des différents éléments de cette plateforme, liées à l'énergie (consommation, production, état du stockage électrique) et aux grandeurs mesurées dans la pièce (température, humidité, qualité de l'air), sont transmises à un serveur informatique qui vérifie…

Panneaux photovoltaïques présents sur le toit du bâtiment de l'IETR qui permettent de gérer l'énergie renouvelable (en stockage, en consommation directe ou en revente) dans la plateforme Smart and Secure Room. Les données issues des différents éléments de cette plateforme, liées à l'énergie (consommation, production, état du stockage électrique) et aux grandeurs mesurées dans la pièce (température, humidité, qualité de l'air), sont transmises à un serveur informatique qui vérifie leur intégrité…