Qu’est-ce qu’une source d’énergie ? Malgré l’apparente innocence de cette question, il est en fait difficile de lui apporter une réponse succincte. Lavoisier disait, « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » : c’est également le cas pour l’énergie. Le pétrole est considéré comme une source d’énergie primaire parce qu’on peut l’extraire de « réservoirs » dans le sol à l’aide d’un forage pétrolier. On ne « produit » pas du pétrole, on l’extrait. Le soleil et le vent sont également considérés comme des sources d’énergies primaires car ils proviennent de phénomènes naturels et ne dépendent pas d’une activité humaine. On ne produit pas de l’énergie solaire et on ne produit pas du vent. On extrait l’énergie solaire à l’aide de panneaux photovoltaïques ou thermiques et on exploite le vent à l’aide d’éoliennes. Par contre, il n’y a pas de grand réservoir d’électricité sur lequel on pourrait se brancher et extraire l’électricité. On produit de l’électricité, ou plutôt comme Lavoisier nous l’a expliqué, on transforme une énergie primaire en courant électrique, c’est une source d’énergie secondaire. On entend beaucoup parler de l’hydrogène en tant que solution à nos problèmes énergétiques, mais il faut savoir que l’hydrogène n’est pas une source d’énergie primaire mais bien une source d’énergie secondaire, c’est-à-dire qu’il faut le produire comme l’électricité. Il y a de nombreuses manières de produire de l’hydrogène. A cause du réchauffement climatique, le Graal de la production énergétique est la production décarbonée. Mais qu’est-ce qu’une production décarbonée ? Encore une question anodine qui ne l’est pas. La production d’énergie décarbonnée signifie littéralement que l’on n’émet pas de carbone lors de la production de ladite énergie ou plutôt que l’on n’émet pas de carbone lors de la transformation d’une énergie en une énergie secondaire. Plus précisément, cela signifie que l’on n’émet pas de dioxyde de carbone CO2 ou de méthane CH4 ou de monoxyde de carbone CO ou tout autre gaz comprenant des atomes de carbone. Mais alors, si un processus de production d’énergie n’émet que de l’hexafluorure de Soufre (SF6) comme sous-produit, sans atome de carbone, est-ce considéré comme une production décarbonée? Techniquement oui, mais comme le SF6 a un potentiel d’effet de serre 22 800 fois supérieure[1] à celui du CO2, cette solution-là ne serait pas beaucoup appréciée… De même, il est possible de produire du méthanol de manière décarbonée, mais comme son utilisation émet du CO2, peut-on le classer comme production décarbonée ? La réalité et que la « production décarbonée d’une énergie » est un raccourci pour dire que la production et l’utilisation de l’énergie produite n’émettront pas de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, en tous cas pas plus que si on n’avait rien fait. Cette différence est importante pour bien comprendre certaines classifications suivantes. Par exemple, si on brûle du bois, on émet du CO2 mais ce CO2 aurait de toute façon été émis lors de la décomposition naturelle du bois. C’est donc une source d’énergie décarbonée car on n’émet pas plus de CO2 en le brûlant que « si on n’avait rien fait ». L’hydrogène, 50 nuances de gris Le dihydrogène étant complètement transparent, il n’a techniquement pas de couleur associée. En fait, un feu de dihydrogène pur est pratiquement invisible à l’œil nu. Cependant, comme il y a de nombreuses méthodes de production d’hydrogène, il est possible d’attacher un label, ou une couleur représentant à quel point cette méthode est émettrice de carbone ou non. C’est pour cela que l’on parle d’hydrogène vert ou bleu. Les différentes couleurs (ou labels) considérées sont les suivantes : marron, gris, bleue, turquoise, rose, jaune et vert. Excusez du peu. L’hydrogène marron, gris et bleu et les énergies fossiles Actuellement 96% de la production totale de dihydrogène est réalisée à partir d’énergies fossiles grâce au vaporéformage qui consiste à prendre une molécule de méthane et de l’eau et à les transformer en utilisant de l’énergie en hydrogène et monoxyde de carbone[2]. Ce dernier étant un gaz à effet de serre, le vaporéformage est donc une production d’hydrogène marron si l’énergie fournie est produite à partir de charbon [3] et grise si elle est produite à partir de gaz naturel directement [4]. Le rendement (PCI) de ce type de production se situe entre 72 et 85% selon les sources[4], [5]. Dans ces deux cas de figure, si l’émission de CO2 associée est captée par une technologie de séquestration[6] alors l’hydrogène ainsi produit aura un label bleu pour signifier que l’émission de gaz à effet de serre est mitigée grâce à la séquestration du CO2. Le stockage pourrait à titre d’exemple être réalisé dans un substrat géologique rocheux similaire aux puits d’hydrocarbures actuels. L’injection de CO2 dans des puits d’hydrocarbures est en pratique déjà mise en place pour extraire une partie du pétrole dans des gisements difficiles. Ce CO2 est cependant issu de sources naturelles et non pas celui émis dans l’atmosphère d’origine anthropique. En pratique, les technologies de séquestration industrielle à grande échelle sont encore aux stades expérimentaux. Il est évident que les efforts de capture et séquestration à mettre en place auront un impact négatif sur le rendement de production global de l’hydrogène bleu, même s’il est difficile à déterminer. L’hydrogène turquoise et la pyrolyse du méthane Le problème du gaz naturel principalement composé de méthane est que sa combustion avec l’oxygène de l’air produit du dioxyde de carbone d’après la réaction : CH4+2O22H2O+CO2+énergie Il est possible cependant de craquer la molécule de méthane sans oxygène, c’est la pyrolyse du méthane. Réalisée à plus de 600°C, sous atmosphère inerte, la pyrolyse du méthane ne produit que de l’hydrogène et du carbone sous forme solide, donc pas de gaz à effet de serre. CH4+énergie→C+2H2 L’hydrogène ainsi produit est considéré comme turquoise[7]. La réaction nécessite néanmoins un apport en énergie non négligeable pour s’initier, ce qui conduit à un rendement de production d’hydrogène entre 35 et 50% [4]. Un système industriel mettant en place cette réaction pourrait s’apparenter conceptuellement à un haut fourneau où le méthane est injecté dans un four à haute température permettant de dissocier l’hydrogène et le
World Nuclear Exhibition (WNE) 2021 : zoom sur la 4e édition !
La World Nuclear Exhibition est le plus grand salon au monde consacré au nucléaire civil. L’édition 2021 s’est tenue au Parc des Expositions de Villepinte du 30 novembre au 2 décembre (après un report de l’édition 2020 en raison de la pandémie) et a réuni près de 17000 participants et 612 exposants venus des quatre coins du monde (pour un total de 40% d’internationaux). 1000 décisionnaires (gouvernements, institutions, grands acheteurs) ont visité le salon. Le groupe AMETRA y a bien entendu pris part ! © Ametra L’événement du GIFEN organisé par RX France a également permis aux personnes ne pouvant se rendre physiquement sur le salon d’y assister via la plateforme numérique WNE Live & Connect. Le thème de cette 4e édition s’inscrivait dans l’air du temps (de la COP26 aux plans de relance du nucléaire en France notamment) : “L’industrie du nucléaire, un acteur clé pour une société bas carbone et un avenir responsable”. (Si vous ne l’avez pas encore lu, n’hésitez d’ailleurs pas à consulter notre récent article sur le nucléaire comme énergie verte.) Sylvie Bermann, Présidente de WNE et Ambassadeur de France, s’est d’ailleurs exprimée en ces mots : “Les projets de construction de nouvelles centrales se multiplient dans le monde et la R&D autour de nouvelles technologies et concepts (SMR, Advanced Reactors, hydrogène,…) stimulent la filière et les perspectives en termes de business, d’emplois et de compétitivité sur l’ensemble de la chaîne de valeur. La situation actuelle n’a jamais été aussi porteuse pour l’industrie nucléaire dans le monde. J’ai la conviction que le nucléaire doit jouer un rôle crucial dans la transition énergétique pour atteindre l’objectif d’une société bas carbone. WNE est, plus que jamais, l’événement au service de l’industrie nucléaire mondiale”. Les temps forts du WNE 2021 Cette 4e édition du WNE a été marquée par de nombreux temps forts et rencontres, parmi lesquels : des tables rondes consacrées aux SMR (petits réacteurs modulaires) et aux Advanced Reactors ; des échanges sur l’hydrogène et la gestion des déchets ; le Startup Planet ; les WNE Awards (récompensant la sûreté nucléaire, le management des connaissances et des compétences, l’excellence opérationnelle, les produits & services…) ; la remise du WNE Fellow Award, qui a récompensé Kirsty Gogan, dont les travaux et les prises de position ont mis en relief le rôle majeur du nucléaire dans la lutte contre le changement climatique. L’attribution de ce prix par un jury d’experts mondialement reconnus était présidé par Bernard Bigot (Directeur général d’ITER Organization). Il est aussi intéressant de souligner la journée étudiante du 2 décembre organisée par l’Institut International de l’Energie Nucléaire (I2EN), en coopération avec le GIFEN. Plus de 150 étudiants ont été accueillis sur le salon, et près de 500 s’y sont connectés à distance depuis leur établissement en France ou à l’étranger ! Nos collaborateurs étaient sur le terrain et vous partagent leurs découvertes Ci-dessous, une maquette du Réacteur Jules Horowitz sur le stand du CEA. AMETRA travaille justement sur le RJH depuis de nombreuses années ! Le stand EDF proposait quelques jeux de plateau, dont celui-ci sur le cycle du nucléaire : Les robots spécialisés n’étaient pas en reste, à l’image d’ANYmal sur les images ci-dessous. Créé par la start-up suisse ANYbotics, il mène des opérations d’inspection sécurisée sur différentes zones industrielles, relève des jauges et transmet de manière autonome les éventuelles mesures anormales. Le mot de la fin « Cette édition a remporté un franc succès et a permis durant ces 3 jours de rencontrer un très grand nombre de nos clients dans ce secteur du nucléaire. Des perspectives très encourageantes sur l’année 2022 et les années à venir, perspectives qui doivent nous conforter dans le développement de nos activités au sein de ce secteur. » Christophe CAPELLE, Directeur Général du Groupe Ametra Découvrez nos métiers et expertises sur le site officiel Ametra, et n’oubliez pas de nous suivre sur Linkedin pour ne rien manquer des actualités !
Laser Mégajoule : 25 années de recherche et d’implication d’Ametra
1- Quelques mots sur le Laser Mégajoule et le programme Simulation Le Laser Mégajoule (LMJ) est un grand équipement de recherche scientifique implanté en région bordelaise, au sein du Centre d’études scientifiques et techniques d’Aquitaine, le CEA-Cesta. L’installation occupe un bâtiment de taille impressionnante, puisqu’il mesure 300m de long par 150m de largeur, pour une hauteur totale de 50m (dont 35m hors sol). Il n’existe que 2 installations de ce type à travers le monde – la seconde étant aux Etats-Unis. Il permet de “chauffer et de comprimer la matière jusqu’aux conditions que l’on retrouve lors du fonctionnement des armes nucléaires ou au cœur des étoiles” (source). L’équipement sert in fine à réaliser des expériences et expérimentations relatives à la fusion nucléaire, à des fins militaires, mais aussi scientifiques. Pour rappel, les centrales nucléaires fonctionnent sur de la fission nucléaire. La fusion est un phénomène différent. Le LMJ permet de répondre à des enjeux stratégiques de dissuasion nucléaire, mais aussi de servir de nombreuses expériences complémentaires pour étudier la matière, enrichir la recherche fondamentale … plusieurs applications parallèles sont rendues possibles par l’installation. Parmi les champs d’applications civiles, on peut citer l’astrophysique expérimentale, la planétologie, la santé, l’énergie… le “laser de l’extrême” est utile dans de nombreux scenarii ! Suite à l’arrêt des essais nucléaires français en 1996 et au Traité sur la non-prolifération des armes nucléaires, la stratégie française s’est orientée vers un programme de simulation et le développement de codes de calculs visant à étudier la fusion nucléaire. C’est dans le cadre de ce programme appelé Simulation que s’inscrivent les travaux menés autour du LMJ. Vous pouvez découvrir plus en détails la genèse et les avancées de ce programme dans cette brochure mise à disposition sur le site du CEA. Pour recaler les modèles de simulation des chercheurs, il est nécessaire d’être en mesure de réaliser une expérimentation à petite échelle. Le Laser Mégajoule permet de vérifier et, si besoin, de recaler les simulations nées des calculs théoriques afin de fiabiliser les codes de ces derniers. Pour y parvenir, l’objectif du LMJ est de faire converger 176 faisceaux laser (22 lignes de 8 faisceaux) vers un point central, en cherchant à déposer une énergie d’1,8 mégajoule sur une cible minuscule placée au centre d’une sphère métallique de 10 tonnes. Le Laser mégajoule cherche donc à faire entrer en fusion l’atome d’hydrogène contenu dans la bille cible. Le phénomène de fusion nucléaire est particulièrement intéressant, puisque l’énergie restituée est bien supérieure à l’énergie envoyée. Pour rappel, la fusion d’atomes légers “libère une énergie près de quatre millions de fois supérieure à celle d’une réaction chimique telle que la combustion du charbon, du pétrole ou du gaz, et quatre fois supérieure à celle des réactions de fission nucléaire”. Cet avantage se double de l’absence de déchets radioactifs. 2- Un partenariat historique avec Ametra Group Depuis plus de 20 ans désormais, Ametra accompagne le CEA et son partenaire, TechnicAtome, dans les différentes phases du projet. Si la conception préliminaire de la partie centrale du LMJ a été réalisée à Saclay, c’est en région bordelaise que le groupe a développé une forte compétence, notamment dans la conception des équipements opto-mécaniques, d’aménagements industriels (mécaniques et électriques), de bancs de test et moyens d’essai. En 2017, lors de la réponse à l’Appel d’offre du CEA pour l’Assistance à l’ingénierie et à l’Exploitation du LMJ, TechnicAtome a retenu Ametra en tant que sous-traitant déclaré, pour traiter la partie maquette numérique et conception mécanique. Ce choix a débouché sur un contrat de 6 ans signé au début de l’année 2018. Fort de ce succès et de la qualité des activités menées, TechnicAtome a confirmé sa satisfaction vis-à-vis du Groupe AMETRA en lui confiant un périmètre supplémentaire :l’ingénierie électrique des servitudes de l’installation (câblage, CFO, CFI, CVC, …). Ce gage de confiance renouvelée témoigne des liens historiques entre Ametra et le CEA, qui a rapidement été l’un des premiers clients du groupe lorsque l’entité ingénierie a été créée en 1982. Voici en quelques dates clés les grands jalons de la participation d’Ametra au projet LMJ : 1998 : Dossiers de consultation pour la réalisation des lignes de lumière (Limeil-Brévannes) 2000 : Démarrage des activités à Bruyères-le-Châtel. 2005 : Accompagnement des activités sur le site du CEA CESTA au Barp 2007 : Création de l’agence Ametra de Bordeaux pour soutenir pleinement les équipes intervenant sur le projet 2009 : 1er contrat PTI. Activités en mode « Centre de Service ». Equipe de 7 ETP au démarrage 2013 : 2e contrat PTI. Equipe de 11 ETP au démarrage 2017 : 3e contrat PTI – Prolongation d’un an. Equipe de 15 ETP au démarrage 2018 : Contrat AIEL (partie mécanique) en partenariat avec TechnicAtome 2021 : Contrat AIEL (partie électrique) en partenariat avec TechnicAtome © Ametra Group, tous droits réservés Aujourd’hui, près de 15 collaborateurs Ametra travaillent à plein temps sur le Laser Mégajoule ! 3- Le LMJ : un environnement technique complexe où se croisent de nombreux intervenants Le CEA a délégué la maîtrise d’ouvrage à TechnicAtome, à qui il revient donc de coordonner le projet. De nombreux appels d’offres sont lancés pour telle ou telle fonction, ce qui constitue des milliers de contrats passés à des industriels. Ces derniers doivent alors concevoir et fournir leur équipement, qui sera intégré au LMJ. C’est dans ce contexte qu’Ametra a été et est amené à travailler directement pour le Laser Mégajoule, mais aussi auprès de nombreux industriels qui participent au projet, pour un total de près de 400 000 heures d’études. Nos experts aident le CEA et TechnicAtome à spécifier les moyens et les fonctions dont ils ont besoin. Une fois que les grands industriels ont réalisé et livré leurs produits, nous vérifions qu’ils les ont bien conçus et qu’ils s’intègrent bien au niveau du site. Deux équipes sont présentes sur place : l’une est dédiée à la mécanique et l’autre à la partie électrique. Cette dernière doit par exemple anticiper le routage, bien calculer le dimensionnement
