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Juillet 2013

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KAMITIS est une société spécialisée en expertise scientifique, en veille stratégique et technologique et en financement de l’innovation. Elle opère principalement auprès des entreprises innovantes mais également auprès des structures institutionnelles. KAMITIS réalise pour ses clients des états de l’art technologique, des études de marchés et des analyses technico-économiques. Elle les aide également à identifier et à obtenir les meilleurs financements pour leurs projets.

Lyon 6 Place Bellecour 69002 Pour plus d'informations : contact@kamitis.com - www.kamitis.com

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Sommaire

Éditorial L’hydrogène : clé de voûte de la troisième révolution industrielle ?

Expertise scientifique

Batteries imprimées en 3D Matériau textile intelligent Test de recharge sans fil de véhicules électriques

Financement Financement d’un projet d’efficacité énergétique

Intelligence économique Suppression des obligations de publication des comptes pour les TPE Informations stratégiques : que protéger ?

Focus : H2 levier énergétique

Energie – Les changements qui s’opèrent L’hydrogène comme levier de transition énergétique ?

I3 Autonomie énergétique 100% renouvelable – par JEAN-MICHEL AMARÉ L’électrolyse durable et Hydrogène vert – par ARTHUR MOFAKHAMI Hydrogène naturel : Une réalité ! – par VALERIE BEAUMONT Question commune

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L’hydrogène : clé de voûte de la troisième révolution industrielle ?

Déjà en 2002, dans son ouvrage visionnaire « l’économie hydrogène », l’essayiste américain posait les bases

de sa théorie : « Un nouveau régime énergétique apparaît, susceptible de reconstruire la civilisation sur

d'autres fondements. Si cette nouvelle technologie n'est pas abandonnée aux grands fournisseurs

d'électricité, les piles à combustible permettront à chaque être humain de produire et même d'échanger sa

propre électricité. L'ensemble de nos institutions économiques, politiques et sociales, ainsi que nos modes

de vie s'en trouveraient transformés ».

Or, la technique de production de l’hydrogène est connue depuis très longtemps. Si elle tarde à se

généraliser c’est autant pour des raisons de manque de volontés politiques que de réelles difficultés

techniques pour passer à la grande échelle : réseaux de transport, pression importante pour conditionner le

gaz, réservoirs de dimensions rédhibitoires, faible rendement, matériaux rares nécessaires à la technologie

(platine)... Cette technique existe dans les laboratoires, pour des applications réservées aux véhicules

spatiaux et dans quelques prototypes. Mais elle n’arrive pas à franchir la rampe de l’industrialisation pour

des applications autres que les batteries miniatures pour petits appareils.

Alors, l’hydrogène sera-t-il le moteur de croissance de demain ?

C’est à cette question que tentent de répondre nos intervenants dans ce numéro. Jean-Michel Amaré,

co-fondateur de la société Atawey, nous parlera du stockage de l’électricité grâce à l’hydrogène.

Arthur Mofakhami, Directeur associé chez Ceram Hyd nous fera découvrir une technique innovante

améliorant la performance des électrolyseurs. Enfin, Valérie Beaumont, chercheur à l’IFPEN, reviendra sur

la découverte de gisements d’hydrogène naturel et partagera avec nous les résultats des travaux

exploratoires sur le sujet.

Bonne lecture,

Éditorial

Lors du forum de l’innovation, organisé par l’ADEME au palais Brongniart en

juin dernier, Jeremy Rifkin, fondateur et président de la Fondation pour les

tendances économiques (Foundation on Economic Trends ou FOET), n’a pas

manqué d’expliquer sa théorie de la troisième révolution industrielle. Il a

demandé à l’audience d'imaginer un monde où des centaines de millions de

personnes produisent leur propre énergie verte à domicile, au bureau, à

l'usine et la partagent sur un « Internet de l'énergie », de la même manière

que nous créons et partageons en ligne aujourd'hui de l'information. Car,

selon sa théorie, il sera possible de construire un réseau énergétique mondial,

décentralisé sur le modèle du web et géré avec des algorithmes de

supervision issus du monde numérique. Ce système ne sera possible qu’avec

l’avènement et le déploiement d’une ressource énergétique inépuisable

et « propre » : l'hydrogène.

Par Khaled Baaziz

Dirigeant de Kamitis

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Batteries imprimées en 3D

Pour la première fois, une équipe constituée de

chercheurs de l'Institut Wyss, à l'Université

Harvard, Massachusetts, et de l'Université

d'Illinois à Urbana-Champaign, Illinois, a

démontré en juin 2013 qu'il était possible

d'imprimer en 3D une mini-batterie de la taille

d'un grain de sable, avec une capacité de

stockage d'énergie suffisante pour l'alimentation

de petits dispositifs électroniques.

Les chercheurs sont partis du constat qu'ils

pourraient condenser plus d'énergie s'ils

pouvaient créer des empilements d'électrodes

ultrafines entrelacées. Ils ont ainsi créé une large

gamme d'encres fonctionnelles présentant les

propriétés chimiques et électriques requises. Ces

encres ont été utilisées pour imprimer en trois

dimensions des structures précises présentant

les propriétés électroniques, optiques,

mécaniques ou biologiques recherchées. Pour

réaliser l'anode, l'équipe a créé une encre à partir

de nanoparticules d'un matériau à base de

dioxyde de lithium, et de même pour la cathode,

mais avec un autre matériau également à base

de dioxyde de lithium. L'imprimante dépose

ensuite les encres sur les dents de deux peignes

d'or, en créant un empilement fin

d'entrelacement d'anodes et cathodes. Le tout

est alors incorporé dans un petit container et

rempli d'un électrolyte liquide.

Les performances électrochimiques de ces

batteries sont comparables aux batteries

commerciales en termes de taux de charge et

décharge, cycle de vie et densité d'énergie.

Cette découverte ouvre ainsi la voie à la

miniaturisation de tout dispositif électronique.

Matériau textile intelligent

Tecnalia Research & Innovation, à travers

l'initiative FIK vient de concevoir "Varstiff". Ce

concept allie une combinaison de tissus

assemblée à un système de vide permettant de

rigidifier le composite et de lui permettre de

revenir à son état initial. Lorsque l'on applique le

vide, ce matériau textile intelligent se rigidifie

instantanément et atteint même une dureté

Expertise scientifique

6

équivalente à celle d'un matériau plastique

conventionnel. L'intérêt réside aussi dans le fait

que le matériau revient à son état flexible

lorsque le vide est libéré. La première utilisation

du produit Varstiff constituera l’immobilisation

d'urgence pour les victimes d'accidents mais

pourra surement trouver d'autres applications

dans le futur.

Test de recharge sans fil de véhicules électriques en stationnement et en

mouvement

Ces 30 derniers mois, le centre de recherche Flanders' DRIVE a collaboré intensivement avec neuf entreprises et deux universités flamandes sur un dispositif de recharge sans fil des batteries de véhicules électriques. Ce système vise à recharger des voitures en stationnement mais également des autobus en stationnement et en mouvement. Ce principe semblerait parfaitement réalisable, sûre et efficace, même en mouvement. Une véritable avancée aurait été obtenue, en outre, grâce aux connaissances et aux technologies développées par les partenaires flamands. Renilde Craps, directrice de Flanders' DRIVE, commente cette avancée : « Nos recherches prouvent que la recharge sans fil par induction, est presque aussi efficace qu'avec un câble : les systèmes mis au point lors de notre étude dépassent les 90 % de rendement pour la recharge statique, mais aussi pour la recharge de véhicules en mouvement avec une vitesse allant jusqu'à 70 km/h. Nous nous sommes bien sûr particulièrement attardés sur la sécurité de ces systèmes et sommes parvenus à maîtriser le champ magnétique généré lors de la recharge sans fil. »

Le système de recharge par induction est composé de deux éléments. Le premier est placé sous le plancher du véhicule électrique, une voiture ou un autobus. Le deuxième élément est soit intégré dans une voie de circulation pour une recharge en mouvement, soit intégré dans une place de parking pour une recharge statique. Dans le cadre de cette étude, le deuxième

élément a été placé dans une aire de recharge statique à Flanders’ DRIVE, et aussi dans un tronçon de la N769 à Lommel. Le système permet une recharge en 3,6 kW ou 22 kW, une version en 80 kW étant à l’étude. Pour les autobus, les deux méthodes de recharge statique et dynamique ont été étudiées. Les deux processus de recharge ont montré la même efficacité sur une chaussée bétonnée ou asphaltée. Toutefois, la recharge en mouvement requiert plus de concentration du chauffeur afin de garder le véhicule aligné dans de la voirie. Bombardier, Energy ICT, Infrax, Inverto, Katholieke Universiteit Leuven, Mobistar, NXP, OCW, Van Hool, Volvo Cars Company et la Vrije Universiteit Brussel sont les partenaires impliqués dans le projet.

Sources : http://phys.org/news/2013-06-3d-tiny-batteries.html http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=56960&origen=notiweb&dia_suplemento=martes http://www.youtube.com/watch?v=81am7XDy0WQ http://www.auto-innovations.com/actualite/actualite-energy.html

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Financement

Financement d’un projet d’efficacité énergétique

Le débat national sur la transition énergétique débuté en janvier 2013 aboutira à un projet de loi à l’automne prochain. L’un des axes de travail est le financement. Le financement des projets d’efficacité énergétique est aujourd’hui identifié comme l’un des principaux

freins au déploiement des opérations. Plusieurs subventions publiques locales, nationales et européennes

ont pour objectif de soulager les entreprises de tout ou partie de leurs dépenses.

Des dispositifs d’aide et des subventions Ademe existent pour accompagner les différentes phases d’un

projet :

- Phase de réflexion concernant la réduction des dépenses énergétiques (pré-diagnostic) : l’objectif

est d’identifier les optimisations possibles et trouver les solutions techniques et

organisationnelles envisageables.

- Phase de diagnostic et d’étude de faisabilité de l’investissement : investiguer et comparer les

différentes solutions (coût de mise en œuvre, calendrier, …)

- Mise en œuvre des investissements : l’Ademe intervient à travers le fonds "Chaleur". Doté de

1,2 milliard d’euros sur 5 ans, ce dernier permet de financer sous forme de subventions des

projets de taille importante dans différents secteurs (solaire thermique, bois, biomasse, pompes à

chaleur géothermiques, géothermie profonde, réseaux de chaleur,…). L’entreprise obtient son

financement au cours des trois mois suivants.

Les entreprises ont également la possibilité de

combiner ce financement avec une aide

européenne telle que celle du Fonds européen

de développement régional (Feder). Le FEDER

avec 10.1 milliards d'euros d'engagés, représente

43.3% du montant européen investit en France

entre 2007 et 2013.

Les certificats d’économie d’énergie (CEE) : les

CEE ont été mis en place par la loi Grenelle I en

2005, puis renforcé par la loi Grenelle II

(multiplication par six le volume

d’investissements pouvant faire l’objet de CEE).

Une enveloppe de 1 milliard d’euros est ainsi

disponible.

Il est possible parfois de cumuler plusieurs

subventions, alors que dans certains cas des

choix stratégiques sont à opérer. C’est le cas par

exemple entre les subventions Ademe et les CEE

pour un même investissement. Il est donc

important de bien analyser les différentes

solutions de financement d’un projet.

Un projet d’efficacité énergétique passe par

- La rénovation énergétique d’un bâtiment pour qu’il consomme moins,

- Le déploiement de méthodes de gestion de l’énergie plus efficientes

- L’installation d’équipements de production d’énergies renouvelables

(hydraulique, solaire, photovoltaïque).

Ces investissements permettent de diviser par dix la consommation

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Tableau: Les prestations pouvant bénéficier d’un soutien financier de l’Ademe

Type de prestation Objet Condition d’aide

Pré-diagnostic

- Bilan technique

- Identification des enjeux

- Hiérarchisation des axes d’amélioration

Taux maxi : 70 %

Plafond assiette : 5 000 €

Diagnostic

- Etude comparative des différentes solutions

techniques et/ou organisationnelles envisageables

- Mise en œuvre des préconisations d’actions

Taux maxi : 70 %

Plafond assiette : 50 000 €

Étude de faisabilité

- Définition d’une solution technique adéquate à

l’investissement

- Définition et dimensionnement de l’opération

Taux maxi : 70 %

Plafond assiette : 100 000 €

Sources :

H. Aboulouard, "Gestion des coûts – Comment financer un projet d’efficacité énergétique", Option Finance n°1226, Juin 2013. http://www.europe-en-france.gouv.fr/Configuration-Generale-Pages-secondaires/FEDER http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=-1&cid=96&m=3&catid=25130

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Intelligence économique

Suppression des obligations de publication des comptes pour les TPE : un outil de lutte contre les distorsions de concurrence internationale

L'obligation de publication disparaitra pour les entreprises de moins de 10 salariés et réalisant moins de 700.000 euros de chiffre d'affaires et sera allégée pour celles réalisant un chiffre d'affaires jusqu'à 8 millions d'euros.

Ce sujet a été identifié par la Délégation interministérielle à l’intelligence économique (D2IE), notamment

lors de ses nombreux contacts avec les entreprises. Sur mandat du gouvernement, la D2IE a piloté une

réflexion interministérielle, en liaison avec les organisations professionnelles et les organismes concernés.

Sur cette base, la D2IE a transmis des propositions au gouvernement en 2012.

L’objectif des mesures annoncées est double :

• Simplifier les procédures administratives pour les TPE ;

• Eviter des distorsions de concurrence entre les PME françaises et leurs concurrentes. Les PME

françaises sont en effet astreintes à des obligations de publication nettement plus contraignantes

que celles auxquelles sont assujetties, d’une part, leurs homologues de certains Etats membres de

l’Union européenne, d’autre part, et surtout, des principaux états extracommunautaires, où

n’existe quasiment aucune obligation de publication des comptes pour les entreprises non cotées.

Ces mesures de simplification permettront ainsi aux « start-ups » et TPE françaises de préserver la

confidentialité de leurs activités, et de rétablir de cette façon un équilibre face à leurs concurrentes

internationales.

Informations stratégiques : que protéger ?

En matière de sécurité économique, l’important est de trouver un équilibre entre une naïveté excessive, qui laisserait les acteurs économiques trop vulnérables, et une paranoïa stérile incompatible avec une économie ouverte et avec le bon fonctionnement des entreprises. Cet équilibre correspond à un bon niveau de vigilance.

Une information peut être qualifiée de

stratégique lorsque sa possession donne au

détenteur un avantage certain par rapport à

celui qui ne la possède pas. Sa valeur est liée au

fait que sa diffusion ou sa destruction pourrait

faire perdre l’avantage concurrentiel qu’elle

procurait à son détenteur premier. Une

information est cependant rarement stratégique

en elle-même. Elle le devient dans un contexte

précis qu’il convient d’identifier. Ainsi, par

exemple, le montant d’une offre commerciale

perd son caractère stratégique lorsque le marché

a été remporté. Il est donc impossible de définir

de façon générale ce qu’est une information

stratégique. Cela dépend de l’entité, du

moment, et du contexte dans lequel cette

information peut-être utilisée. Et seul le chef de

l’entreprise ou ses représentants sont à même

d’évaluer si l’information doit être protégée.

10

Les actes d’ingérences concernent néanmoins la plupart du temps trois grands types d’informations :

La politique de recherche et développement. Les résultats mais aussi, parfois, l’objet de la recherche et

les thèmes de travail constituent des données de grande valeur, tant pour les entreprises que pour les

établissements de recherche. Bien souvent leur captation par la concurrence est de nature à mettre en péril

l’entreprise ou le laboratoire.

La stratégie commerciale et le marketing. Les fichiers clients, les marchés en cours, la politique tarifaire,

les campagnes promotionnelles, les projets de rachat de concurrents, les perspectives de développement à

l’international sont autant de données dont la divulgation à un tiers est susceptible de créer un préjudice à

l’entreprise.

Le fonctionnement de l’entreprise. Les données personnalisées sur les employés, les organigrammes

détaillés, les plans des locaux de l’entreprise, les informations sur l’architecture informatique et sur les

systèmes de sécurité, sont des informations très précieuses pour le concurrent déloyal comme d’ailleurs

pour le délinquant de droit commun qui souhaite s’en prendre aux valeurs de l’entreprise ou du laboratoire

de recherche.

Sources :

http://www.intelligence-economique.gouv.fr/actualites/suppression-des-obligations-de-publication-des-comptes-pour-14-million-de-tpe-un-outil-de http://www.intelligence-economique.gouv.fr/dossiers-thematiques/securite-economique

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Focus : H2 levier énergétique

Energie – Les changements qui s’opèrent

- L’objectif commun des pays européens est de réduire les émissions de gaz à effet de serre de 20% en

2020 et d’au moins 80% à l’horizon 2050 par rapport au niveau de 1990.

- Le prix du pétrole qui, en moyenne, a été multiplié par quatre en dix ans (environ 25 à 100 dollars le

baril). En moyenne, en 2010, le prix du baril de Brent s’établissait à 79 dollars puis à 111 dollars en 2011.

- L’épuisement des ressources mondiales en hydrocarbures est inéluctable. L’échéance de la pénurie est

simplement retardée par la découverte impromptue de ressources d’hydrocarbures non

conventionnels. En effet vers 2030, les Etats-Unis pourraient acquérir une quasi-autonomie (en pétrole

et en gaz) ce qui ne sera pas le cas des pays européens et de la France en particulier. Il faudra donc gérer

une concurrence accrue pour accéder aux ressources notamment avec l’Asie fort importatrice

(aujourd’hui, la chine doit importer 53% de sa consommation en pétrole et passera probablement à près

de 80% en 2030).

Production du Pétrole en 2012

Pays non OPEP

Pays de l'OPEP

Arabie Saoudite

USA

Russie

Par Myriam Moussaoui

Chargée de développement chez Kamitis

Le contexte énergétique mondial est marqué par la hausse durable de la

demande énergétique (+35% d’ici 2035). Pour y faire face, les énergies

fossiles (pétrole, gaz, charbon), qui représentent 81% de la consommation

d’énergie primaire mondiale, devraient continuer à assurer l’essentiel des

besoins (75% en 2035). Le pétrole restera la principale source d’énergie

(32% aujourd’hui, 27% en 2035).

Pour prendre la mesure des efforts de transition énergétique dans

lesquels la France s’est engagée, il faut prendre connaissance de certains

chiffres :

Le choc pétrolier larvé que subissent les pays occidentaux est une crise de la demande (non une crise de l’offre comme pour les trois précédentes crises de 1973, 1979 et 1990). Jamais la production de pétrole n’a été aussi importante : entre 2000 et 2011, elle a augmenté de 11% pour permettre de suivre le rythme de la consommation mondiale. Depuis 2000, la production mondiale de pétrole a augmenté de 11%, celle de gaz de 35% et celle de charbon de 63%. Et l’avènement des hydrocarbures non conventionnels (gaz de schiste), aux Etats-Unis notamment, vient dynamiser la production. En 2012, les Etats-Unis produisaient 9.1 millions de barils par jour. Cette production devrait atteindre 11.9 millions de barils par jour en 2018.

10.7%

53.3%

37.6%

9.5%

9.1%

12

Les pays européens et plus particulièrement la France doivent maîtriser leurs importations en faisant des efforts d’efficacité énergétique et miser sur les énergies renouvelables (EnR) pour les décennies à venir. Jusqu’à présent les EnR sont peu utilisées. Elles représentent 8 % de l’énergie consommée dans le monde. Les précédentes révolutions énergétiques (le charbon au XIX

e siècle et le pétrole au XX

e

siècle) ont été plus rapides, car leurs avantages technico-économiques étaient incontestables

(au niveau des coûts et de la simplicité d’utilisation). La transition énergétique actuelle est plus difficile car la mise en œuvre et le déploiement des EnR sont complexes et nécessitent de lourds investissements. Cela dit, l’utilisation des EnR progresse régulièrement et la forte production d’énergie fossile ne doit pas masquer cette réalité. L’Allemagne, par exemple, a pour objectif de porter à 80% la contribution des EnR dans sa production électrique d’ici à 2050 contre 23% actuellement.

L’hydrogène comme levier de transition énergétique ?

L’hydrogène est l’élément que l’on trouve le plus en abondance sur terre, et parmi tous les combustibles

connus, celui qui possède le contenu énergétique le plus élevé par unité de poids. Comme le présente la

figure 1, la quantité d’énergie produite par la combustion d’hydrogène est plus élevée que pour tout autre

carburant. La comparaison des pouvoirs calorifiques montre que celui de l’hydrogène est plus élevé que

celui du méthane, de l’essence et du charbon.

L’hydrogène existe rarement seul en tant qu’élément. L’atome d’hydrogène apparaît soit dans les chaînes

d’hydrocarbures CxHy), soit dans les molécules d’eau (H2O). Les travaux menés par l’IFPEN ont démontré

l’existence de sources naturelles d’hydrogène (voir le témoignage de Valérie Beaumont dans la rubrique I3).

L’hydrogène naturel existe donc sur terre, mais pour le moment, la phase de recherche est en cours.

Figure 1. Densité d’énergie massique pour différents vecteurs d’énergie.

0

20

40

60

80

100

120

140

Hydrogène Méthane Propane Essence Gasoil Méthanol

Les énergies renouvelables sont intermittentes, ce qui fait d’elles une force d’appoint dans la production énergétique totale. Ce handicap sera levé dès lors que l’on maîtrisera le stockage de l’électricité produite pour l’utiliser lorsqu’il n’y a pas de soleil ou de vent.

Densité

d’énergie

massique

(MJ/Kg)

13

Avant d’être utilisé comme combustible ou

matière première chimique, l’hydrogène doit

être séparé des autres éléments par électrolyse

(en faisant passer un courant électrique dans

l’eau), par gazéification (chauffage à haute

température en l’absence d’oxygène), ou par

reformage (chauffage à haute température qui

fait appel à un catalyseur). L’industrie l’extrait

notamment du méthane, en produisant du gaz

carbonique. L’eau en présente une réserve

quasi infinie, mais il faut beaucoup d’électricité

pour séparer oxygène et hydrogène. Plusieurs

hypothèses ont été étudiées. Les partisans de la

«révolution hydrogène» défendent le fait

d’utiliser les EnR pour accélérer la mutation vers

un mix énergétique plus « propre ».

La figure 2 présente les éléments d’un système d’énergie à base d’hydrogène ainsi que la position de la

production et de la purification de l’hydrogène au sein de la chaîne d’approvisionnement globale.

Figure 2 : Système d’énergie à base d’hydrogène

Figure 3 : Prospective de l’utilisation de l’Hydrogène

Source d’énergie Production et purifiction de l’hydrogène

Stockage et distribution

Service s

énergétiques

La source énergétique utilisée est très souvent conditionnée par le mode de production d’hydrogène. Différents types d’énergie peuvent être mobilisés (électrique, chimique …).

Actuellement, la production d'hydrogène est issue à 96% de processus de transformation d'énergies fossiles (ces derniers demeurent les plus efficaces au niveau énergétique et économique).

Parmi les technologies matures figurent les réseaux d’hydrogène gazeux, le stockage de l’hydrogène dans des bouteilles (sous forme de gaz ou de liquide). Citons également parmi les technologies innovantes les hydrures, les nanotubes ou les nanocornets de carbone.

Au-delà des usages liés au raffinage, l’hydrogène est utilisé dans des procédés chimiques tels que la sidérurgie, la plasturgie, la microélectronique, la verrerie... (Figure 3). L’hydrogène intervient par exemple :

Pour la fabrication de polymères, méthanol et ammoniac

Dans le processus de désulfuration des carburants

Lors de la production de sorbitol, intégré dans les cosmétiques entre autres

Comme vecteur d’énergie, pour le transport et le stockage des énergies

renouvelables notamment.

Répartition des usages de l’hydrogène énergie estimés

pour 2020 (Pike Research)

Flotte de chariots élévateurs

Flottes de véhicules utilitaires légers Systèmes de secours et de continuité d’alimentation électrique

Autres

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Plus de 900 000 tonnes d’hydrogène sont produites et consommées chaque année en France. À l’échelle de l’Europe, on estime que les besoins en hydrogène devraient croître de 4% par an. En France, la production vers 2030 devrait dépasser 1 million de Tonnes par an. Il existe plusieurs technologies de production d’hydrogène, avec divers niveaux de maturité. En 2010, 95% de l’hydrogène produit dans le monde provenait du méthane (issu du gaz naturel) par vaporeformage. Les 5% restants étaient majoritairement produits par

électrolyse de l’eau, ou par électrolyse chlore-soude. Actuellement, la production d'hydrogène est issue à 96% de processus de transformation d'énergies fossiles (ces derniers demeurent les plus efficaces au niveau énergétique et économique). La production par vaporeformage génère environ 10 kg de CO2 par kg d’H2 produit. Ainsi, les procédés de production d’hydrogène sont responsables de quasiment 3% des émissions totales de CO2.

Seule la décomposition de la biomasse ou de l'eau est susceptible de produire de grandes quantités d'hydrogène en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. Nous nous intéressons ici à l’électrolyse de l’eau : L’électrolyse de l’eau permet de dissocier les molécules d’eau en oxygène et hydrogène, grâce à un apport électrique. Cette technique permet l’obtention d’hydrogène avec une pureté élevée. Les émissions provenant de ce procédé sont nulles, mais dépendent de la chaîne d’approvisionnement de la source d’électricité. L’électricité peut provenir d’une source traditionnelle (émettrices de CO2), ou d’une source renouvelable, comme l’énergie éolienne ou solaire. Principalement, deux types de technologies d’électrolyseur existent : électrolyseur à membrane (PEM pour Proton Exchange Membrane), et électrolyseur alcalin. On notera que :

La pureté de l’hydrogène obtenue est meilleure avec un électrolyseur PEM (99.99% contre 99.8% pour l’alcalin)

La densité de courant supérieure (1 à 2 A/cm2 contre 0,4 A/cm2 pour l’alcalin), Les électrolyseurs PEM disposent d’une meilleure flexibilité aux variations du courant (Ils sont donc plus

adaptés à un couplage EnR), Faute d’un retour d’expérience suffisant à ce jour, il demeure une incertitude quant à la durée de vie des électrolyseurs à membrane. Et la présence de métaux nobles tels que le platine comme catalyseurs rendent cette technologie plus coûteuse que la technologie alcaline.

L’hydrogène, une partie intégrante du nouveau mix énergétique! Parmi les solutions avec un possible déploiement à court terme, celles qui utilisent les EnR pour produire de l’hydrogène via un électrolyseur sont les plus prometteuses. L’hydrogène est ensuite stocké et permet, par le biais d’une pile à combustible, de fournir une alimentation électrique continue, même en cas de couplage entre un électrolyseur et une EnR intermittente. Ce système garantit donc l’accès continu à l’électricité dans des zones non reliées au réseau électrique (voir l’interview de Mr Amaré, co-fondateur d’Atawey). Le principal obstacle à l’implémentation d’une telle solution n’est pas d’ordre technique mais économique. Étant donné que la production d’électricité renouvelable est associée à des frais initiaux élevés et que des électrolyseurs peuvent engendrer des coûts élevés, le choix de cette option peut se montrer problématique aux niveaux déploiement et coût. Dans la rubrique I

3, nous verrons avec nos experts qu’il est possible de lever ces barrières grâce aux

innovations qu’ils ont développées au sein de leurs entreprises.

Sources : P. Geoffron, "Que faire du gaz de schiste européen? ", Diplomatie Mai-juin 2013

F. Lafargue, "Les enjeux géopolitiques de la transition énergétique", Diplomatie Mai-juin 2013

G. Marbán et T.Valdés-Solís, "Towards the hydrogen economy? ", J. Hydrogen Energy, 32(2):1625–1637, 2007. http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/14_Hydrogene_et_piles_a_combustible.pdf

L'hydrogène obtenu par électrolyse de l'eau grâce aux EnR peut être conservé, puis recombiné pour

produire de l'électricité dans une pile à combustible en fonction des besoins.

15

I3 ce sont trois interrogations pour échanger avec un expert sur l'environnement

de l'entreprise.

Aujourd’hui nous faisons réagir trois experts : Jean-Michel Amaré, co-fondateur de la société Atawey, nous parlera du stockage de l’électricité grâce à l’hydrogène. Arthur Mofakhami, Directeur associé chez Ceram Hyd nous fera découvrir une technique innovante améliorant la performance des électrolyseurs. Enfin, Valérie Beaumont, chercheur à l’IFPEN, reviendra sur la découverte de gisements d’hydrogène naturel et partagera avec nous les résultats des travaux exploratoires sur ce sujet. L’hydrogène sera-t-il le moteur de croissance de demain ?

Kamitis : Comment définissez-vous votre positionnement sur le marché de l’énergie ?

JEAN-MICHEL AMARÉ : ATAWEY, société

installée à Savoie Technolac, est spécialisée

dans le stockage d'électricité grâce

à l'hydrogène. La société est spécialisée dans

la réalisation d'équipements d’énergie

décentralisée destinés aux sites isolés*.

Atawey propose des systèmes d’autonomie

énergétique 100% renouvelable.

Le système (voir la figure ci-dessous) couvre

l’intégralité des besoins des sites sur l’année

avec un très haut degré de fiabilité en

adéquation avec les conditions climatiques

extrêmes (altitude, chaleur…). Tout

cela en supprimant la problématique

d’approvisionnement en carburant, et

les nuisances habituellement générées par

le fonctionnement des groupes électrogènes

(bruit, fumées, odeurs, rejets de CO2…).

* Sites habités ou industriels qui ne sont pas raccordé au réseau énergétique. Par exemple en montagne,

sur des iles ou dans des territoires vastes…

I3

JEAN-MICHEL AMARÉ (gauche) & PIERRE-JEAN BONNEFON (droite)

Fondateurs d’Atawey

04 57 36 40 33

jm.amare@atawey.com www.atawey.com

Autonomie énergétique 100% renouvelable

Jean-Michel Amaré est le co-fondateur de la société ATAWEY.

Il nous présente sa société et décrit la technologie développée pour assurer une autonomie énergétique pour les sites isolés.

15

16

Kamitis : Atawey est un créateur de solutions ‘clé en main’, en quoi consiste votre technologie ?

J-M A. : Les sites isolés produisent

généralement leur énergie à partir des énergies

renouvelables qui sont par définition

intermittentes à l’échelle de la journée mais

surtout de l’année. Pour couvrir l’intégralité des

besoins d’un site, le recours à du stockage de

grande capacité et de longue durée est

indispensable. En couplant la production

d’hydrogène (par électrolyse) et son stockage

(hydrures métalliques) avec une pile

à combustible, Atawey développe des systèmes

parfaitement autonomes de gestion de

l’énergie. Les composants clé du système sont

conçus par l’équipe R&D d’Atawey en propre

ou en codéveloppement avec des partenaires

stratégiques. Notre équipe développe

également la gamme de produits répondants

aux différents besoins des clients.

Kamitis : Comment envisagez vous l’avenir d’Atawey en termes de stratégie ? et quels sont vos axes prioritaires de développement à moyen et à long terme ?

J-M A. : Les principaux axes d’accès au marché

sont centrés sur l’Europe (en montagne ou dans

les iles) et sur le grand export dans un second

temps. En termes de développements,

la société cherche à multiplier les partenariats

pour adresser les marchés à l'international,

ce qui nécessite de muscler sa structure (dans

un délai de 5 ans, nos effectifs devraient être de

30 personnes) :

Nous sommes actuellement en recherche de

partenaires de commercialisation/distribution

sur les marchés internationaux de fourniture

d’énergie pour les sites isolés.

Atawey prépare également une levée de fonds

en 2014 pour accompagner le déploiement

commercial et développer les équipes

techniques de l’entreprise.

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Kamitis : Comment définissez-vous votre positionnement sur le marché de l’énergie ?

ARTHUR MOFAKHAMI : Fondée en 2005,

Ceram Hyd conçoit et commercialise des

générateurs d’hydrogène et d’acide

hypochloreux pour différentes applications

(gaz industriels, désinfection de l’eau, stockage

de l’énergie…).

Ceram Hyd a développé sa propre membrane

échangeuse ionique baptisée CERAPEM, qui lui

permet de concevoir des électrolyseurs

performants et compétitifs.

Cette membrane est fabriquée à partir de

matériaux céramiques (95% de céramique dans

la membrane) souples, écologiquement neutres

et peu couteux. Elle a une grande durée de vie

(raisonnablement entre 5 et 10 ans).

Nous sommes fabriquant de notre technologie

membranaire. Nous avons ainsi une réelle

flexibilité sur la taille, le prix et les volumes de

production de nos produits.

Kamitis : Quels sont les différents domaines d’activité dans lesquels intervient CeramHyd ?

A M. : La membrane que nous fabriquons est

particulièrement bien adaptée :

à l’électrolyse de l’eau en milieu acide qui

permet de produire de l’hydrogène et de

l’oxygène comme co-produit,

à l’électrolyse de saumure qui permet de

produire de l’acide hypochloreux et de la

soude comme co-produit.

L’acide hypochloreux est deux fois et demie plus

puissant que l’eau de javel. Il s’attaque aux

micro-organismes et cible les agents pathogènes

en priorité. Cela permet de désinfecter l’eau à

moindre coût.

Parmi les applications ciblées nous pouvons citer

:

L’agriculture : L’acide hypochloreux, en tant

que désinfectant, est une solution réelle pour un

problème majeur de santé publique (baisser

les concentrations de Trihalomethane "THM",

issue du traitement direct avec le chlore ou

l’hypochlorite de sodium). Nos expériences

montrent que le taux de THM est indétectable

dans les récoltes traitées avec de l’acide

hypochloreux.

Désalinisation de l’eau de mer et de saumure

Dépollution de l’eau des métaux lourds

Aujourd’hui pour avancer sur ces applications

diverses et variées, nous avons besoin de

maintenir notre niveau de R&D et de garder

l’avance que nous avons. Les dispositifs de

financement dont nous avons bénéficié jusqu’à

présent (CIR, JEI, OSEO) nous ont beaucoup

aidés à cela.

ARTHUR MOFAKHAMI

+336 80 00 48 25 arthur.mofakhami@ceramhyd.com

www.ceramhyd.com

L’électrolyse durable et Hydrogène vert

Arthur Mofakhami, Directeur associé – CTO chez Ceram Hyd revient sur les enjeux cruciaux que présente l’hydrogène à travers la technologie développée par les équipes de Ceram Hyd.

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Kamitis : Quelles sont les prochaines échéances pour CeramHyd ?

A M. : Notre objectif est d’étendre nos

gammes de produits afin d’assurer une

croissance la plus forte possible et d’augmenter

notre chiffre d’affaires. Parallèlement, nous

continuons à développer notre technologie et

nous prévoyons de lancer au niveau industriel

les gammes d’électrolyseurs d’une capacité de

1000 m3/h pour fin 2014.

A moyen termes, nous souhaitons nous

focaliser sur notre savoir faire :

le développement et la fabrication de la cellule

électrochimique (stack) et collaborer avec des

partenaires industriels pour la fabrication des

machines.

Actuellement nous préparons une levée de fond

à des fins industrielles pour augmenter

la production. Nous sommes également à

la recherche de partenaires pour

le développement de systèmes ‘clé en main’.

Kamitis : Vous menez actuellement des travaux exploratoires et prospectifs sur l’hydrogène naturel, pouvez vous nous en dire plus sur vos recherches ?

VALERIE BEAUMONT : Depuis les années 70,

l'exploration des fonds sous-marins a révélé

l'existence d'émanations d'hydrogène naturel

aux dorsales médio-océaniques. De très

nombreux "fumeurs" noirs et blancs, au fond

des océans produisent des quantités

imposantes d'hydrogène naturel.

Et nous savons que l'hydrogène est un des

enjeux énergétiques majeurs de l'avenir : c'est

la source ultime de l'énergie décarbonée.

Toutefois l'exploitation de cette ressource dans

cette situation géographique relèverait d'un

scénario digne d'un roman de Jules Verne, voire

d'un mauvais roman d'anticipation. Notre

équipe s'est donc interrogée sur les possibles

sources d'hydrogène en milieu continental: si

la planète produit de l'hydrogène au fond des

océans, pourquoi n'en produirait-elle pas sur

Terre ? Nous nous sommes alors attachés à

rechercher des environnements géologiques

terrestres où pourraient avoir lieu les réactions

produisant de l'hydrogène en mer.

Un habitat géologique similaire à celui des

fonds océaniques se retrouve dans des

contextes tectoniques de compression très

particuliers où le fond des océans est exhumé à

la surface, exposant à l'atmosphère jusqu'aux

roches du manteau. Il s'agit des massifs de

péridotites. Plusieurs massifs de ce type

existent à la surface du globe.

VALERIE BEAUMONT

valerie.beaumont@ifpen.fr www.ifpenergiesnouvelles.fr

Hydrogène naturel : Une réalité !

Géochimiste de formation, Valérie Beaumont est Ingénieur de recherche chez IFP Energies nouvelles. L’objectif de ses recherches est de fournir l’expertise et les outils pour les méthodes de prospection et de production de l’hydrogène naturel.

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Une analyse bibliographique révèle que des

émanations d'hydrogène ont effectivement été

observées sur le massif de péridotite d'Oman.

Une fois le contrôle sur place effectué en

Oman, notre équipe visite d’autres massifs de

péridotite à travers le monde autres massifs de

péridotite à travers le monde : l'hydrogène est à

chaque fois au rendez-vous. En Nouvelle

Calédonie, mes collègues Eric Deville et Alain

Prinzhofer mettrons sa présence en évidence

pour la première fois.

Toutefois la découverte majeure, celle qui nous

stimule le plus, c'est l'existence de flux

substantiels d'hydrogène en milieu intra-

continental, là où l'habitat géologique ne se

prête pas, a priori, aux réactions produisant de

l'hydrogène par interactions eau-roche.

Ce sont nos collègues russes, Vladimir et

Nikolaï Larin qui ont fait cette découverte sur le

craton russe, et nous l'on fait partager. Des

structures d'effondrements, petites caldeiras,

parsèment le paysage et émettent de

l'hydrogène. Ces structures se rencontrent du

nord de Moscou au Kazakhstan.

Ces chemins préférentiels de l'hydrogène vers

l'atmosphère, ne nous ont pas encore livré leur

secret de formation, mais nous pensons qu'ils

sont liés à la présence d'aquifères contenant de

l'hydrogène dissous. D'autre part, ils ne

constituent pas une exception russe: des

structures comparables existent sur la cote

atlantique nord américaine, laissant échapper

un flux continu d'H2 vers l'atmosphère.

Kamitis : Plus qu'un vecteur d'énergie, l'hydrogène pourrait donc être considéré comme une source

d'énergie?

V B. : Exactement!

Cette découverte ouvre un nouvel horizon pour

l'hydrogène, envisagé jusqu'alors comme un

vecteur d'énergie, propre à l'utilisation mais pas

forcément à la production! En effet,

l'hydrogène est aujourd'hui produit et il résulte

à 96% de la transformation d'hydrocarbures

fossiles! Sa préparation se réalise au prix d'une

émanation de CO2.

Sa production par électrolyse de l'eau,

aujourd'hui trop onéreuse, est toutefois

envisagée dans l'avenir comme mode de

stockage d'énergie pour compenser

l'intermittence du solaire ou de l'éolien, c'est

l'hydrogène vecteur énergétique.

Cependant, l'hydrogène naturel tel que nous

venons de le découvrir, s'il s'avère exploitable,

constituerait une nouvelle source d'énergie, une

source d'énergie propre à part entière,

disponible pour participer au mix énergétique

du futur, promesse de nouveaux marchés.

Kamitis : Quel est, d’après vous, l’origine de cet hydrogène terrestre et comment évaluez-vous

l’intérêt technico-économique d’une production industrielle d'H2 naturel ?

V B. : En ce qui concerne l'origine de

l'hydrogène, nous travaillons sur deux pistes

principales: des réactions eau/roche en

subsurface, que nous n'aurions pas

soupçonnées au préalable, ou un dégazage

d'hydrogène produit à des niveaux plus

profonds. Quoiqu'il en soit, cette production

participe au grand phénomène d'oxydation

globale de la surface de la planète.

C'est un phénomène géologique global, qui

existe depuis la formation de la Terre et dont

la production d'hydrogène est une des

manifestations, passée jusque là inaperçue,

faute d'intérêt. Dans cette perspective,

il pourrait s'agir d'une source durable.

Le marché de l'hydrogène est déjà un marché

très important en implications et en volume,

puisque l'hydrogène est essentiellement utilisé,

d'une part, dans la fabrication des engrais

azotés et, d'autre part, dans le raffinage des

pétroles, notamment les pétroles de moins

bonne qualité de plus en plus abondants sur

le marché. L'existence d'hydrogène "source

d'énergie" pourrait transformer les utilisations

et encourager d'autres besoins, par exemple,

impliquer l'hydrogène de manière plus

répandue en tant que carburant propre, aux

deux sens du terme!

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Glossaire :

Dorsales médio-océaniques : limite divergente de deux plaques lithosphériques formant une chaine de

relief sous-marin. Siège d'un volcanisme qui créé le plancher océanique. 64 000 km de dorsales dessinent

les limites de plaques au fond des océans. La dorsale médio-atlantique (7000 km) séparant les plaques

Europe-Afrique et Amériques est la plus longue d'entre-elles.

Péridotite : roche issue du manteau terrestre composée essentiellement d’olivine (jusqu’à 90%) et de

pyroxène (minéraux ferromagnésiens). Ces minéraux contiennent du fer réduit dont l’oxydation par l’eau

produit de l’hydrogène. Ces roches sont exposées à la surface des fonds océaniques ou terrestres dans

des contextes tectoniques particuliers.

Question commune

Kamitis : Quels constats faites vous concernant le marché de l’hydrogène en France, en Europe et dans

le monde ?

JEAN-MICHEL AMARÉ : Dans le domaine de

l’hydrogène, La France dispose d’un très grand

potentiel scientifique et industriel. En effet,

le travail de R&D mené depuis les années 2000

a porté ses fruits. Malheureusement ce travail

n’a pas été suivi d’un accompagnement

législatif et réglementaire, ce qui a entrainé

le retard de la France aujourd’hui au niveau du

déploiement des solutions à base de

la technologie hydrogène.

Notre pays est à la pointe de la technologie au

travers notamment de nombreux brevets

concernant l'électrolyse, le stockage

d'hydrogène sous forme solide, les piles

à combustible… De nombreuses start-up ainsi

que de grands groupes proposent des solutions

prêtes à être déployées sur terrain.

On constate donc un décalage! Reste à lever

les obstacles réglementaires et adapter

la législation française !

Concernant l’International. Plusieurs nations

déploient des solutions qui intègrent

l’hydrogène comme vecteur d’énergie : les pays

d’Europe du nord (Danemark, Norvège, Suède),

l’Allemagne, les Etats-Unis, le Japon …

Je pense sincèrement que l’hydrogène apporte

aujourd’hui une solution énergétique

décentralisée parmi les plus respectueuses de

l’environnement et les moins émettrices de gaz

à effet de serre. L’hydrogène apporte une

réponse au défi écologique et climatique qui

nous attend pour les applications stationnaires

mais également la mobilité décarbonnée.

Le futur est déjà là.

ARTHUR MOFAKHAMI : La France est très en

retard dans le domaine de l’hydrogène

énergétique, principalement à cause des

barrières au changement. Les grands acteurs

industriels ainsi que les politiques commencent

à peine à mesurer l’intérêt technico-

économique de l’hydrogène produit par ce

biais.

En Europe et à travers le monde il existe des

champions : l’Allemagne, le Japon et les USA

sont les leaders. Mais nous pouvons rattraper

notre retard en adaptant la réglementation,

en multipliant les synergies entre les grands

groupes, les PME, les start-up, les laboratoires

(CEA, CNRS, …), les régions et les politiques.

Et grâce à ce vivier de scientifiques, de

techniciens et d’industriels, nous sommes

capables d’aller très vite.

Il faut se donner les moyens de ces ambitions!

Il faut qu’il y ait une prise de conscience de

la part des politiques, des acteurs industriels et

du grand public quand aux réelles possibilités

offertes par l’hydrogène et son rôle dans le mix

énergétique.

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VALERIE BEAUMONT : En tant que scientifique,

ma vision du marché est sûrement très naïve!

Je peux toutefois imaginer le rôle que pourrait

jouer demain l'hydrogène dans le monde de

l'énergie propre.

Son utilisation en tant que vecteur est

séduisante: la molécule offre la possibilité de

produire en masse, tout en contrôlant

les émissions de carbone, ou en stockant de

l'énergie propre mais intermittente, tout en

consommant, à l'autre bout de la chaine, de

manière individuelle et propre.

L'éventualité d'une molécule d'hydrogène

"source d'énergie" est de ce point de vue encore

plus séduisante car l'émission de carbone

(lié à la production) est supprimée. Et cet

aspect du marché de l'hydrogène est

totalement à inventer!

J'imagine une consommation directe de

l'hydrogène naturel produit localement!

Les sources que nous avons identifiées

produisent un mélange d'hydrogène,

de méthane et d'azote, a priori idéal pour

la combustion et la production directe

d'énergie.

La ressource potentielle est répartie sur

les grandes zones habitées et industrielles,

elle invite à concevoir la possibilité d'une

production et d'une consommation locale avec

un impact environnemental minimal.