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Les nanotechnologies vont révolutionner le stockage de l’énergie

11247 lectures / 14 commentaires09 avril 2009, 14 h 53

L’essor des véhicules électriques bute encore sur les batteries actuelles qui, malgré de réels progrès, ne contiennent pas assez d’énergie pour faire rouler sur de longues distances nos voitures et nécessitent en outre de longs temps de rechargement. Mais les nanotechnologies sont en train de révolutionner les solutions de stockage embarqué d’électricité. Plusieurs laboratoires dans le monde travaillent sur des nanocondensateurs électrostatiques, qui augmentent par dix la capacité de stockage du classique condensateur électrostatique. Avec ce dispositif, il sera bientôt possible de stocker et de distribuer efficacement l’électricité récoltée grâce aux moyens alternatifs (solaire, vent etc.).

Gary Rubloff, directeur du NanoCenter de l’Université du Maryland, souligne que cette technologie offre "une haute densité d’énergie, d’une forte puissance et d’un rechargement rapide qui sont essentiels pour notre énergie future". Le chercheur insiste sur le fait qu’il s’agit d’une technologie pour la production de masse. Le but étant de réussir à appliquer des milliards de nanostructures dans une batterie. À long terme, il prévoit que la même nanotechnologie sera utilisée pour offrir une nouvelle façon de stocker les énergies renouvelables destinées à l’alimentation énergétique des usines. Mais également de pouvoir faire face à une demande croissante en énergie propre.

D’après des chercheurs du MIT, il sera bientôt possible de fabriquer à un coût raisonnable des batteries de téléphone ou d’ordinateurs qui se rechargent en quelques dizaines de secondes, tout en étant plus petites et plus légères. La technologie qu’ils ont mise au point ne change pas drastiquement des batteries actuelles que nous utilisons, les batteries Lithium Ion. En effet, le matériau utilisé est le Lithium Fer Phosphate, LiFePO4 et l’approche ne requiert que de simples changements dans le procédé de production de ce matériau déjà bien connu. Tout ça joue en faveur d’une commercialisation qui ne prendrait pas plus de deux ou trois ans, selon le responsable de la recherche Gerband Ceder.

Comme toutes les batteries Lithium Ion, le LiFePO4 absorbe et délivre de l’énergie par l’extraction simultanée et respectivement l’insertion d’ions Li+ et d’électrons. Ainsi, la capacité à fournir de la puissance et à se recharger dépend de la vitesse de déplacement des ions Li+ et des électrons à travers l’électrolyte et à travers le matériau des électrodes.

Les simulations faites par les chercheurs Byoungwoo Kang et Gerbrand Ceder montrent que les ions et les électrons se déplacent intrinsèquement vite, donc la limite à leur déplacement rapide dans les batteries actuelles se situe autre part : ils ont mis en évidence que les particules chargées se déplacent dans des sortes de tunnels à travers le matériau, dont les entrées et les sorties se situent sur la surface. Si les particules ne sont pas en face de ces entrées, elles ne peuvent pas se déplacer. Le LiFePO4 nanostructuré permet d’obtenir une mobilité importante des ions et électrons en surface du matériau. Un prototype de batterie de ce type pourrait se charger en moins de 20 secondes, contre 6 minutes avec un matériau non modifié.

La plupart des batteries commercialisées sont faites de Lithium Cobalt, mais le LiFePO4 ne souffre pas de surchauffe, ce qui a déjà entraîné la destruction d’ordinateurs portables ou autres baladeurs mp3. Même s’il est peu cher, le LiFePO4 n’a pas jusqu’à maintenant retenu l’attention car le Lithium Cobalt peut stocker plus de charge pour un poids donné.

Cependant, les chercheurs ont découvert que leur nouveau matériau ne perd pas sa capacité de charge avec le temps alors que les batteries standard ont une durée de vie plus limitée. Cela signifie que l’excès de matériau nécessaire pour les batteries standards pour compenser leur dégradation avec le temps ne sera plus nécessaire, rendant les batteries plus petites et plus légères avec des performances de charge et de décharge très importantes. Charger des batteries en quelques secondes au lieu de plusieurs heures va permettre un changement des habitudes quotidiennes, et donc permettra de nouvelles applications technologiques. En effet, la vitesse d’évolution de l’électronique est limitée par la capacité des batteries. Seulement 360W sont nécessaires pour charger une batterie de téléphone portable de 1Wh en 10 secondes.

Par ailleurs, cette technologie pourrait également bouleverser l’automobile : décharger une batterie en quelques secondes, c’est disposer de la puissance immédiate qui fait défaut aux véhicules électriques actuels. La charger en quelques minutes au lieu d’y passer la nuit permet d’envisager sereinement de longs trajets ; encore faut-il, bien entendu, que le réseau électrique fournisse une puissance suffisante pour permettre cette charge rapide.

En effet, 180kW sont nécessaires pour charger une batterie de 15kWh (batterie pour véhicules hybrides électriques) en cinq minutes, ce qui implique l’utilisation de stations d’énergie électriques pour recharger les voitures hybrides électriques. Certains constructeurs ont cependant déjà investi dans des batteries à charges rapide. Utilisant la technologie d’Altair Nanotechnologies, Phoenix Motorcars a construit un prototype de voiture électrique, autonome sur 160 km, pouvant être rechargée en seulement 10 minutes. Selon Ceder, de telles batteries pourraient être sur le marché d’ici trois ans.

On voit donc que les nanotchnologies, qui sont déjà en train de bouleverser la médecine, la biologie et l’électronique vont également permettre des ruptures technologiques décisives dans les domaines tratégiques de l’énergie et des véhicules propres.

Dans ce contexte, on ne peut que se réjouir du lancement, il y a quelques jours, du projet GIANT -Grenoble Isère Alpes NanoTechnologies, dont l’ambition est de faire de MINATECH un pôle scientifique mondial équivalent au célèbre MIT américain. Ce projet GIANT, qui est porté par les acteurs scientifiques et universitaires de la région, a été lancé en 2006, sous l’impulsion de Jean Therme, directeur du CEA (commissariat à l’énergie atomique) Grenoble.

Il repose sur l’alliance d’acteurs locaux du secteur de la recherche, des grandes écoles et des universités et du monde industriel (grandes entreprises tout autant que start-up), autour de trois axes : les micro et nanotechnologies, les nouvelles technologies de l’énergie et les biotechnologies. GIANT rassemble aujourd’hui 6 000 chercheurs et 6 000 étudiants. Les objectifs visés, à six ans, consistent à atteindre 8 000 chercheurs, 10 000 étudiants, 5 000 publications et 350 brevets par an, avec un budget annuel de 1 milliard d’euros.

Jean Therme, initiateur du projet et directeur du CEA Grenoble, a par ailleurs annoncé un futur "Minatec" de l’énergie qui devrait réunir 3000 chercheurs sur 100000 m2. Il aura vocation à soutenir la production de capteurs solaires, à élaborer les véhicules à basse consommation et à développer une filière de la batterie.

La France, qui a su développer un pôle de compétence et d’excellence de niveau mondial dans ce domaine des nanotechnologies, doit absolument poursuivre et accroître son effort au cours des prochaines années car il ne fait à présent plus de doute que les nanotechnologies vont permettre, dans cinq secteurs clés, l’environnement, les sciences de la vie, les technologies de l’information, l’énergie et les transports, des sauts technologiques majeurs.

Auteur

René TREGOUËT (www.tregouet.org). Sénateur honoraire, fondateur du Groupe de Prospective du Sénat ; date originale : 09 avril 2009, 14 h 53

Les opinions exprimées dans cet article n'engagent que leur auteur et ne reflètent pas nécessairement celles de notre-planete.info

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14 commentaires

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avatar Eléonore Visart Belgique - 09/04/2009, 16:29

AU SECOURS! Tout le monde bientôt ne va plus jurer que par les nanos qui vont révolutionner le monde!! Quant aux risques énormes que ces découvertes vont faire courir à l'humanité bien peu en parle. Les nanos sont partout et déjà dans tous les domaines. Ils vont tout révolutionner et on les présentera bientôt comme les sauveurs de l'humanité! Ils se répandent dans la plus grande indifférence générale et tous les monstres de multinationales ont déjà misés sur cette découverte...que ce soit pour les produits de beauté avec l'Oréal notamment et son grand complice, Nestlé pour l'agro-alimentaire...et les autres monstres européens et américains. Dans l'électronique, les automobiles, même pour les pneus, Michelin, Pirelli...même Weleda, pourtant si pur et si éthique, accepte de la nano pour sa crème solaire...enfin partout, partout....C’est AFFREUX ce manque de réaction. Et le pire c’est qu’il n’y aura pas d’indication pour avertir le consommateur sur les produits en contenant ! Dans les puces qui un jour seront sous notre peau! Dans les portables, les PC etc etc....

Toutes ces découvertes aux mains d'une véritable mafia qui dirige le monde, c'est complètement fou! Sans même parler de la souffrance quotidienne que notre race inflige aux plus faibles de la société, je pense aux animaux! Rien que ce crime abominable qu'est la vivisection, ou, qui s'amuse de spectacles indignent d'êtres qui se prétendent humains, comme les corridas etc...Il y a vraiment de quoi déprimer et d'avoir des coups de gueule! En tout cas, pour moi, ces nanos devant qui, même certains écologistes applaudissent et en vantent les bienfaits sont comme une goutte qui fait déborder le vase! Trop, c'est trop!

Comme je voudrais pouvoir quitter cette planète ou règnent les apprentis-sorciers de cette science sans conscience à qui la majorité fait confiance ! Quel cauchemar !

http://www.piecesetmaindoeuvre.com/spip.php?page=plan

http://www.sens-de-la-vie.com/forums/viewforum.php?forum=23

Cliquer sur "lecture seule" pour accéder à la rubrique)



avatar douds - 09/04/2009, 20:49

entre une saloperie qui va se loger jusque dans ton ADN et marcher à pied, tu choisis quoi ?? crever toi et ta descandance dans les 50 ans qui viennent ou même tout de suite ou être mis à pied pour retards répétés. En ce moment c'est tout le temps la même chanson, les nouvelles découvertes rendent caducques la mise en place actuelle et massive du solaire et de l'eolien. (geothermie, enfouissement féologique du carbonen nanos, etc...) . on nous a fait le même coup avec la luttre contre le cancer. Si on prenait toutes les pistes trouvées dans les médias depuis vingt ans, il y aurait 100% de rémissions totales et définitives des cancers dans le quotidien. Sauf que 40% des gens en meurent. Mêler nanos et ENR, c'est comme mêler énergie nucléaire et ENR, c'est aussi con et aussi salop.

avatar Gah - 09/04/2009, 22:24

Rien compris (encore)

avatar Fedy - 89400 - 10/04/2009, 15:54

Comme à chaque fois, on nous canalise vers des solutions miracles mais moi j'attend qu'on me parle un peu des conséquences parce que ce serait surprenant que la science d'aujourd'hui soit sans conséquence. Alors mesieurs les scientifiques de grace dites nous tout et tout de suite.

avatar William - 10/04/2009, 16:42

Les nanotechnologies sont UNE DES solutions aux problèmes de l'énergie. Et tant mieux si des industries s'emparent de ces découvertes parce que ce ne sont sûrement pas des gens qui prêchent le retour à la marche, les vêtements en chanvre et la culture bio qui vont offrir les solutions aux problèmes qui se développent aujourd'hui et qui touchent et toucheront de plus en plus de gens (milliards!)



On ne vit pas dans une utopie écologiste rétrograde. Et c'est quoi ce délire que les nanotechnologies vont se loger dans notre ADN?! Une mafia qui dirige le monde?!



Vraiment, c'est ce genre de discours (sarcasme, pour ceux qui ne comprennent pas) qui fait avancer la cause environnementale et le progrès (parce que oui, le progrès est possible et nécessaire à l'amélioration de la condition de la vie humaine, bande de sinique désillusionnés et pessimistes.)



Le développement durable est possible, mais rien ne se fait sans accro, sans erreurs de parcours et difficultés à surmonter mais on doit au moins laisser la chance au coureur.



Signé: Un environnementaliste qui en a marre de la litanie et des chiâleux.

avatar Sami - 11/04/2009, 16:55

...Pfffff encore un retour en arrière



Parce que la solution n'étais pas tout simplement de limiter les transports routier ? Limiter le CO2 est une chose, mais notre façon de consommer et de prendre la route en est une autre.

Je doute que les voitures électriques puissent apporter solution aux problèmes, surtout si les petits caprices des consommateurs continuent de reigner !



Que faudra t il ensuite pour faire plaisir aux consommateurs ? Des voitures electriques qui se rechargent en 1 seconde parce que 3 minutes c'est trop long ???

Mais parfois je me demande pourquoi les industrielles et les pouvoirs publics mettent autant d'argent dans des recherches aussi stupide alors qu'en fait le but (à la base) était de limiter le transport, favoriser le co voiturage et les transport en commun... Arrétons ces milliards de bagnols tout en gadget electrique déjà... le jour ou il y a un pépin de court circuit ce sont les gens qui vont se mettre a chialer !!



En attendant, l'énergie nucléaire a misé le gros paquet pour mettre en œuvre ce beau projet, pensant qu'elle n'aura qu'a nourrir ces futurs gourmandes d'énergies (parce que les conducteurs ne se limiteront pas a 200km par semaine !)... quand il y aura trop de demande d'énergie électrique parce qu'on aura pas voulu développer le solaire c'est edf qui pleura dans 5 ou 10 ans en achetant de l'énergie a l'étranger (comme actuellement 3%).



Et puis comme environnementaliste, que l'on me parle de solution l'énergie électrique est a l'origine de pollution thermique dans nos fleuve et de réel soucis concernant les déchets occasionné ... il est évident que le tout à l'electrique est une méthode radical du lobby nucléaire pour avoir le monopole... oui.. c'est un peu comme la mafia.




La voiture K2000 a du marquer les inventeurs de ces prototypes, :.DD les ingénieurs en electro ne le sont pas forcément en matières de santé et d'impacts environnementaux... voilà tout .. soit on bosse tous ensemble pour le même but soit le CEA reste dans son coin buter par son energie atomique.



Mais que l'on ne me parle pas de solutions durables, nos enfants en paierons la facture... Et ça, c'est pas la facture electrique qui devrait enchanter les consommateurs !!!...





Dans 2 ans ?? Bah tiens.. et les sondages ont été pris en compte pour développer cette petite tuture a pile rechargeables ?? ... Bah non...

Ya t il eu de réels études d'impact environnemental pris en compte avant de lancer le projet ?? ... de qui ?? le CEA peut être ??



Faites moi rire, demandez a un boulanger de vous refaire votre charpente on verra si elle tiens la route ...





" ...Les nanotechnologies sont UNE DES solutions aux problèmes de l'énergie...." Alors qu'elles ne nous envahissent pas ... honnêtement c'est pas de bonne augure... Les nanos sont déjà partout... le reste on attend toujours.

avatar Diane - 15/04/2009, 19:11

Les "nanos" sont déjà responsables d'intoxications sous forme de médicaments, et on est qu'au début.

Comme il est apparemment impossible de revenir à une vie HUMAINE sur cette terre, l'artificialisation du monde est en marche, les hommes sont virés comme des chiens de leur boulot, certains fabriquent même des robots qui bientôt nous remplaceront, alors.......Huxley ( le meilleur des mondes) avait raison. Il ne nous reste plus que la providence pour ceux qui veulent y croire.

avatar Moise44 le nanatais - 18/04/2009, 18:05

Oui, c'est bien beau les nanos mais effectivement science sans conscience n'est que ruine de l'âme ( citation dont j'ai oublié l'auteur).

De toute façon, il est bien écrit dans cet article qu'il faut du lithium pour fabriquer les batteries actuelles ou même futures, non ?

Il me semble qu'aucun des matériaux utilisés aujourd'hui dans les filières énergétiques (carbone fossile, silicium, lithium, uranium...etc) n'est extractible a l'infini...

De plus, comme il est précisé dans l'article; il reste encore un pb a l'adoption de cette technologie : La source primaire d'énergie...qui est aujourd'hui insuffisante a la mise en place d'un réseau efficace et sûr d'une telle distribution et stockage de l'énergie électrique seulement !

Non, je pense que la vraie solution est de consommer moins tout court !

Quant aux ENR par rapport au nucléaire, je rappelle tout de même que l'on ne connait pas vraiment les bilans énergétiques (par conséquent bilan carbone) de la fabrication de panneaux solaires PV (au rendements de 15% max en cellule mono cristalline de silicium raffiné), et des éoliennes de 0.5 a 5 MW. En lisant le livre "Le réchauffement climatique, Quel temps feront nous ?" de JM.janovici, j'ai été surpris par les chiffres. Et contrairement a ce que pense la majorités, ce ne sont pas les transports les plus gros émetteurs de GES mais par exemple l'agriculture qui est bien devant (engrais azotés, méthane, déforestation, labours, culture anaérobies...etc). Si vous incluez tous les coups intrinsèques (fabrication, maintenance, durées de vie, intermittence du soleil et du vent), le nucléaire émet moins de CO2 que tous les autres moyens actuels pris séparément de produire de l'électricité (mise a part l'hydraulique (15% de l'électricité mondiale tout de même, et le bois). Donc, selon moi, oui, on peut inclure ENR et Nucléaire dans le même discourt dès lors qu'il s'agit de les comparer. Quant aux puissances des lobbys, il faudrait ouvrir les yeux ; tous et tout le temps nous les voyions partout,mais est-ce vraiment pour cela qu'ils sont toujours mauvais ? Le Nucléaire n'est pas la solution parfaite au problème de l'énergie, mais a cause de l'urgence du changement climatique, c'est CERTAINEMENT la MOINS MAUVAISE.

@Diane

Les robots existent depuis très longtemps dans nos usines !C'est même a cause d'eux que nos usines consomment autant d'énergie. Ils font ce que des hommes pourraient faire bien sur, mais certainement pas aussi bien et aussi vite (donc certainement pas aussi rentable économiquement...). Ce qui empêcherait de payer les caisses de retraites par répartition actuelles(par exemple) ! Oui, car moins de voiture, çà veut dire plus chère l'unité, et donc moins de ventes et ainsi de suite...

Au passage, cette fameuse voiture électrique qu'on nous promet dans un avenir proche, il faudra aussi la fabriquer ! Et ceci est quand même aussi l'œuvre d'un grand nombre de robots...Eh oui, il faut prendre le produit dans sa globalité (matériau, transformation, durée de vie, utilisation, recyclage). Car si l'on ne prend que le bilan du produit lors de son utilisation, alors il est facilement positif.



Pour conclure, je sais, et nous le savons tous, que ce genre de solution ne fait que prolonger la fuite en avant. Il nous incite a penser qu'après nous le déluge pourra bien s'abattre puisque nous ne serons plus là, et que cette solution nous permettra de continuer a vivre comme avant sans s'inquiéter de l'avenir a long terme ...La voiture électrique n'est donc pas une solution. La solution qui s'imposera d'elle même après le pic pétrolier, sera de se déplacer moins, beaucoup moins !

avatar altair - 28/04/2009, 16:13

nous évoluons depuis longtemps nous ne retournerons pas en arrière alors si des nouveautés sont constructives, tant mieux!

avatar René 59210 - 04/05/2009, 18:09

Et pourquoi pas un moteur à air, sans doute plus simple qu'à eau ?

avatar Jack Canada - 16/06/2009, 03:45

Si cette technologie vous fait peur, bien continuer de vous déplacer à pied ou à vélo. Ou achetez-vous un cheval tant qu'a faire. La marde de cheval, cela polue pas. Mais tant qu'a moi, je préfère faire les 300 km qui me sépare de mes patients en voiture.

avatar Julien, Paris - 30/09/2009, 02:37

le premier commentaire de Éléonore est afligeant, la meuf completement parano anti progrés, la planete tu l'aimes ou tu l'as quitte ! mdr va vivre sur mars tte façon tu viens de labas mdr



Genre c pas bien le progrés après se que tu lis tu nous ponds ça ... mais t une réincarnation des gens qui ont brulé les scientifique au moyen age par peur du progrés ... ?



avec des gens comme ça on va pas loin on serait encore dans nos grotte a chasser le mamouth mdr

avatar Julien, Paris - 30/09/2009, 02:40

vivement les premieres voiture électrique avec des batteries aux nano technologies, je serai le premier a en acheter une... enfin rouler propre, sans bruit, sans Co2 avec des station d'energie alimentaire par pano solaire aux nano technologies qui fourniront plus d'électricité avec moins de surface... oui c ça l'avenir une énergie décarboné

avatar payne france lyon - 31/12/2009, 21:38

c vrai que le premier post est affligeant de connerie. Pour ma part, comme julien, je serait le premier à acheter un vehicule electrique.

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