L’énergie carbure ou explose ?

La chanson "City light" de Blanche me parait une bonne entrée en matière.

Je dis matière puisque la lumière qui apparaît est d'après les théories quantiques tout aussi bien des photons sous forme d'ondes ou de corpuscule de matière.

Histoire de l'électrolyse

Le 25 avril 1954, une radio a fonctionné pour la première fois avec la lumière du soleil. Des batteries et des piles à électrolyte, Henri Becquerel avait déjà donné l'idée. Daryl Chapin et Gérald Pearson améliorèrent les électrodes en sélénium avec un rendement toujours trop faible de 0,5% avec 5W par m2. Calvin Fuller dopa le silicium avec des impuretés et des pôles à charges opposées. Les photons devaient ainsi frapper les électrons et libérer de l'énergie. Le Gallium et le Lithium comme impuretés apportèrent le rendement à 23%. RCA arriva avec sa pile atomique avec le Strontium et bouscula les préjugés de Fuller. Celui-ci ajoute de l'Arsenic et du Bore en couche mince pour établir un meilleur contact avec le Silicium et assure 50W par m2.

En France, un mètre carré de sol reçoit en moyenne 1,3 MWh d'énergie solaire pendant un an.

23 km2 de capteurs solaires performants devraient suffire pour remplacer toutes les centrales nucléaires françaises.

Une troisième génération pourrait être en marche s'il était apporté des résolutions aux problèmes de abaissement du coûts qui sont de 100 à 200 euros par MWh, de l'augmentation des rendements, du stockage der l'énergie pour l'utiliser pendant la nuit, de gérer le parc éclaté avec l'intelligence dans les réseaux, déjà en place dans les réseaux internet, de recycler le matériel qui ne serait qu'un faux problème.

Tous les jours en Belgique, on diffuse l'information de ce que la journée a pu apporter d'énergie par le photovoltaïque. Même si la saison printanière et estivale sont particulièrement providentielle, le problème de coût reste le plus épineux tout comme l'approvisionnement de l'électricité.

Plus on monte vers le Nord et les pôles, moins le soleil a une influence dans la production d'énergie.

En 2014, il y eut une crainte de blackout à cause du parc des centrales en panne. 

Arriver à l'énergie presque gratuite, sans déchets, sans danger d'explosion et sans gaz à effet de serre, voilà le but à atteindre mondialement.

Jusqu'à récemment, toutes les factures énergétiques comportaient un poste encore faible de participation dans le "Coûts énergie verte" au côté des coûts de réseau.

Mais en pénurie des sources, comme on les connaît actuellement, les prix de l'énergie risquent d'exploser

Plus prosaïquement, il faut parler de l'écologie des citoyens.

En France, l'énergie fossile représente toujours 80% de la production d'énergie. La réduire de 30% est un but avouable mais plus difficile à réaliser pour basculer dans un paradigme différent.

Les voitures électrique, j'en parlait dans "Le Dieselgate et l'addiction de l'auto". 

Si toutes les voitures chargent les batteries des voitures en même temps, il est possible de planter le réseau électrique. 

Il faut attendre que les bornes de chargement se multiplient de manière drastique.

Le lien du moteur à essence qui pourait charger la batterie du moteur électrique d'une voiture hybride n'existe que dans une marque (pas de pub).

La crise des Gilets jaunes s'est initiée à la suite d'une augmentation du prix du diesel que les camionneurs n'acceptaient pas d'assumer. 

Le train est un bon moyen d'apporter des marchandises mais il s'arrête dans des gares et pas à destination dans les chaumières et les magasins.

"La dérive des continents" imagine de réduire la taille des centrales pour en diminuer les risques, mais cela ne résout rien de manière radicale et définitive.

Le soleil sur Terre

Le nucléaire de fission des gros atomes déjà naturelement radioactifs (comme l'Uranium) pour générer de l'énergie a été la solution la plus facile.

Quatre ans ont été suffisants pour mettre celle-ci en production dans de grandes centrales nucléaires. 

En 2011, l'article "Le soleil sur Terre"  parlait de l'énergie nucléaire de fusion. Presque tous les débats actuels au sujet du nucléaire ne mentionnent pas la fusion nucléaire à partir de l'Hydrogène pour fournir de l'électricité.

Faut-il croire à la révolution hydrogène ?

Un kg d'Hydrogène équivaut à 3 fois plus d'énergie qu'un kilo de gazole.
En 2050, 1/5 de l'énergie consommée pourrait provenir de l'hydrogène pour un montant de 2.200 milliards d'euros.

L'hydrogène réduirait de 70 à 90% de l'effet de serre, dans la contribution du transport aérien par rapport au kérosène actuel.

Les défis sont : le coût, le rendement et le stockage. 

Les magazines "Science & Univers" et "Science & Avenir Junior"

Science et Vie Junior commence par dire "L'énergie qui peut sauver le futur. C'est presque trop beau pour être vrai. La fusion nucléaire promet une énergie propre sans rejets ni déchets, sûre et inépuisable. Avant d'en arriver là, le défi technologique est immense. Voici comment on peut le relever. Depuis 4,5 milliards d'années, le soleil bombarde la Terre d'une quantité faramineuse d'énergie grâce à un phénomène qui anime toutes les étoiles de l'Univers. Les scientifiques comprennent bien le bénéfice que l'humanité pourrait en tirer s'ils parvenaient à imiter ces étoiles pour produire de l'énergie une énergie propre et inépuisable. L'énergie nucléaire produit de l'énergie électrique par des centrales à travers le monde. ".

Il continue par des explications et comment on peut l'exploiter pour générer de l'électicité.  

Le soleil sur Terre

Dates clés :

1920 : L'astrophysicien A.Eddington émet l'hypothèse que l'énergie du Soleil viendrait de la la fusion d'atomes d'hydrogène.

1934 : Des réactions de fusion initiées au sein d'un accélérateur de particules américain.

1952 : Essai de la 1ère bombe H dans l'océan Pacifique.

1968 : Réacteur soviétique tokamak T-3 obtient un plasma de 10 millions de degrés.

Défits : stabilisations du plasma, résistance des matériaux, production de combustible, délais forcément longs. Projet à court terme baptisé LIFE avec Mike Kotschen.

Le soleil produit de l'énergie sans les désagréments de l'explosion potentielle dans la création d'énergie

Dans le billet "Le soleil sur terre", j'avais décrit l'avancement des recherches dans le domaine de la fusion nucléaire jusqu'en 2011. 

Les recherches et expériences de la fusion des plus petits atomes continuent par étapes dans plusieurs laboratoires dans le monde.

1.  La Chine active son ‘soleil artificiel’ par un réacteur expérimental à fusion nucléaire
"Chine nouvelle" annonça "La Chine avait activé avec succès son réacteur expérimental à fusion nucléaire le plus avancé, a rapporté l’agence de presse "Chine nouvelle". Une étape majeure dans la recherche du géant asiatique pour produire des énergies à faibles émissions en carbone. Le pays, premier pollueur mondial, a largement bâti sa croissance à partir des énergies fossiles. Dans le même temps, elle continue à construire chaque année de nouvelles centrales électriques au charbon, très polluantes tout en investissant le plus au monde dans les énergies renouvelables. Dans sa recherche pour produire des énergies bas carbone, elle réalise notamment des expérimentations sur la fusion nucléaire considérée par ses défenseurs comme l’énergie de demain puisqu'elle elle est infinie en ne produisant ni déchets ni gaz à effet de serre.
Dans la province du Sichuan, un réacteur Tokamak HL-2M, surnommé ‘soleil artificiel’, est le plus performant du pays. Il s’agit d’une chambre de confinement magnétique qui génère une chaleur phénoménale dans le but de fondre des noyaux atomiques. en raison de la température qui peut dépasser les 150 millions de degrés, soit dix fois la chaleur produite au cœur même du soleil.
"Le réacteur devrait apporter un soutien technique essentiel à la Chine dans le cadre de sa participation au projet international Iter sur des réacteurs à fusion expérimentaux", indiqua l’ingénieur en chef Yang Qingwei.
Des chambres de confinement magnétique ont initialement été conçues en URSS. D’autres ont été édifiées en Europe, aux Etats-Unis, au Japon et en Corée du Sud.
Cette ‘fusion’ nucléaire (dont le principe initial était utilisé pour l’explosion des bombes H.
La difficulté consiste à maintenir ces températures de façon durable et de les contenir dans des matériaux résistants.
La France a lancé à Saint-Paul-lès-Durance l’assemblage d’un gigantesque réacteur à fusion dans le cadre du projet ITER. Il vise les 150 millions de degrés mais après 15 ans depuis sa conception, les premiers tests ne sont pas attendus avant 2025 .

2. ITER, l’assemblage du gigantesque réacteur du projet international,  vise à maîtriser la fusion de l’hydrogène et à générer une énergie presque inépuisable comme le soleil, qui avait débuté dans le sud de la France.
« Avec la fusion, le nucléaire peut être une promesse d’avenir par une énergie non polluante, décarbonée, sûre et pratiquement sans déchets. Iter est une promesse de paix et de progrès », avait souligné le président Emmanuel Macron, dans une vidéo pré-enregistrée diffusée lors de la cérémonie organisée sur le site d’Iter, de Saint-Paul-lès-Durance au sujet de ce projet international lancé par un traité de 2006, réunissant 35 pays dont le Royaume-Uni, la Suisse, la Russie, la Chine, l’Inde, le Japon, la Corée du Sud et les Etats-Unis comme le plus grand projet scientifique de l’histoire de l’humanité.
Covid oblige, les représentants de sept des partenaires se sont exprimés lors de la cérémonie, tous à distance dans des vidéos préenregistrées. Un rêve partagé de créer une énergie propre et sûre d’ici à 2050..
Lancé il y a 15 ans, le projet Iter vise cet objectif dans l’espoir de trouver une alternative aux énergies fossiles.
Le réacteur expérimental baptisé « Tokamak », haut comme un immeuble de quatre étages et pesant plusieurs centaines de tonnes, a été livré sur le site en provenance d’Inde, de Chine, du Japon, de Corée du Sud ou encore d’Italie.
La procédure d’assemblage devrait durer jusqu’à la fin 2024 d'après Bernard Bigot,. La fusion fusion sera obtenue en portant à une température de l’ordre de 150 millions de degrés en mélangeant deux isotopes de l’hydrogène transformé à l’état de plasma dès la fin 2025-début 2026 et atteindre sa pleine puissance en 2035 pour s’affranchir des énergies fossiles à partir de combustibles comme l’eau et le lithium et sans générer de déchets radioactifs.

3. National Ignition Facility  "Aussi prometteuse soit la fusion nucléaire, il est indispensable que les réactions au cœur du processus puissent se maintenir avec un apport externe d’énergie minimal. Dans un bâtiment de dix étages mis en service en 2009, le National Ignition Facility abrite 192 lasers à même de délivrer 1,9 mégajoule d’énergie ultraviolette. Concentrée sur une capsule de combustible de la taille d’un plomb de chasse, la pression et les températures phénoménales générées provoquent la fusion d’atomes séparés en hélium, libérant une grande quantité d’énergie. Des avancées modestes mais essentielles. En augmentant la quantité d’énergie laser concentrée sur le combustible et en modifiant la géométrie de la cible ainsi que le schéma de transfert d’énergie entre les faisceaux laser, l’équipe a créé une nouvelle façon de contrôler le processus d’implosion en comprimant et chauffant le combustible de façon à obtenir un plasma auto-entretenu dans lequel la quantité d’énergie émise est supérieure à celle nécessaire pour déclencher les réactions de fusion, d'après Annie Kritcher.

La durée de vie de ce plasma brûlant n’a été mesurée qu’en nanosecondes vers le seuil d’ignition, à partir duquel les réactions de fusion créent un plasma suffisamment chaud pour produire un effet d’emballement dans un cycle de réactions auto-entretenu. 

4. La Z-Machine Comme toujours, on réserve toujours le plus surprenant pour la fin. C'est ce qu'a tenté de faire "Science & Univers" dans son dernier encart. Il y a un lien entre l'énergie qui carbure et l'énergie militaire qui explose avec la bombe nucléaire. Avec la Z-Machine, ce lien entre l'exploitation militaire et la version pacifique se reproduit et s'amplifie même avec le numérique (pourquoi ? Probablement parce que les budgets militaires sont souvent non limités).

La Machine Z est un appareil militaire américain conçu à l'origine pour rassembler les données nécessaires à la simulation informatique des armes nucléaires. Les physiciens des laboratoires Sandia ont eu l'idée d'exploiter les courants surpuissants d'un générateur de rayons X, pulsé pour déclencher la fusion nucléaire puisque ce dispositif engendre des températures de plusieurs milliards de degrés.

Cela fait appel au concept MagLIF qui permet de confiner, de comprimer un plasma à l'aide d'un champ magnétique déclenché par un choc électrique et, finalement, de chauffer le plasma par un laser.

"Nous avons démontré, avec ce dispositif, la production de neutrons thermonucléaires que les résultats de nos expériences à diverses échelles correspondent à nos simulations", se félicite Steve Slutz.

 

Conclusions sur le prix de l'énergie

En Belgique, c'est encore dans un flou artistique et politique au sujet de la production énergétique. Julie Frère, porte-parole de Test Achat, parlait de cette augmentation du prix de l'énergie électrique comme une feuille d'impôt déguisée et apportait des solutions futures peu optimistes de la diminution de prix future de l'électricité.
L'énergie électrique est considérée comme source secondaire puisque pour produire l'électricité, c'est le gaz qui s'introduit dans le processus. Gaz dont la Belgique se fournit par les 4 gazoducs en provenance de Russie. 

Dans la politique de la Vivaldi belge, il reste une lecture liturgique du problème de l'électricité.

Alors quid ?

Ces derniers quatre jours, le Roi, la Reine et une délégation belge sont en visite au Sultanat d'Oman et à Dubaï pour réaliser des accords avec les pays du Golf au sujet de l'énergie verte et pour visiter "l'Exposition universelle à Dubaï".

Comme le disait la plume de Thomas Gunzig nous avons une exclusivité, une méthode typiquement belge quand une possibilité de guerre est à nos portes entre l'Ukraine et la Russie.

L'Allemagne et les Pays Bas préfèrent avoir une politique de l'énergétique chère.

La France, elle, veut limiter la hausse du prix de l'énergie.

58 réacteurs répartis sur 19 sites nucléaires, produisent chaque année, environ 405 TWh d'énergie nucléaire. Depuis 1974, l'option "nucléaire" a été prise. Le pays est devenu le plus important du monde en proportion de sa population. Une partie de la population considère l'Europe comme la responsable de son déclin alors que ces centrales nucléaires sont vieillissantes. 

"L’UE, c’est l’électricité chère, des vols à vide, la promotion du voile et l’effacement de Noël", écrit Laurent Herblay.

Le problème, c'est que toute l'énergie ne provient pas de l'Hexagone.

Alors, sera-ce stop ou encore pour le nucléaire fissionné ou fusionné ?

Pour le sport et la science, ce serait "encore" plutôt pour le fusionné. 

Pour la politique, cela pourrait être "stop fusionné" ou "encore fissionné".

La Russie et la Chine contrôlent leur politique par la force à l'opposé de l'Occident soutenue par les "Droits de l'Homme" comme effigie mais la liberté d'expression pataugent dans les points d'interrogation d'une démocratie qui s'autocensure pour ne pas faire trop de vagues mais qui font des vaguelettes dans le manque visions communes.

Le Grand Chef Xi Jinping a rencontré le Grand Chef Vladimir Poutine en montrant au monde que leur gouvernance est la meilleure.

Stocker l'énergie est un problème que Pasquale Nardonne apporte une solution futuriste au niveau mécanique.

Après 2008, une nouvelle fois, la Chine présente sa vitrine en direct pendant deux semaines aux 24ème JO d'hiver

C'est donc peut-être plus à l'attention des Juniors et des jeunes du monde qu'il faut adresser ce billet. 

Quand j'étais en 2ème année en Latin Science dans le secondaire, j'avais écrit une petit mémorandum qui avait pour titre "Voyage au royaume de l'atome" qui parlait déjà de l'énergie nucléaire de fusion.

Je voulais en faire ma profession, mais, lors de mon arrivée sur le marché, en informatique tout était encore nouveau et à écrire, j'ai abandonné ce projet avec opportunisme dans le domaine du numérique dont j'ai fait ma profession pendant 40 ans.  

L'avenir dira si l'énergie nucléaire du fusion est la structure idéale pour produire l'énergie quasiment gratuite. 

Je ne la verrai peut-être pas cette révolution du nucléaire.

Ce sont les plus jeunes d'aujourd'hui qui auront le pouvoir d'en bénéficier.

Une conclusion philosophique ?

A cause du Covid, on a appris à confiner notre énergie à la maison en se disant que la meilleure énergie est celle que l'on ne consomme pas. 

L'énergie est toujours restée gratuite quand elle est produite par le sport avec ses jambes et son esprit comme lors des JO.

Dommage que le PC n'est pas encore connecté avec des pédales pour l'alimenter en électricité.

Pour soutenir dans l'épreuve de santé de Florent Pagny, je chois sa chanson "L'avenir"

Allusion