Les Airbus de demain voleront-ils à l’hydrogène ?

Parmi les mesures du plan de soutien à l’aéronautique du gouvernement francais, figure l’objectif de lancer dès 2035 un avion volant à l’hydrogène sans émettre de CO2. Luis Le Moyne, directeur de l’Institut supérieur de l’automobile et des transports, nous explique la difficulté de la tâche.

Il y a quelques jours, lors de l’annonce du plan gouvernemental de relance de l’aéronautique, la France a indiqué vouloir un avion zéro émission carbone à l’hydrogène dès 2035. En annonçant l’octroi d’un financement d’1,5 milliard d’euros sur 3 ans au Conseil pour la Recherche Aéronautique Civile (CORAC), l’État souhaite amorcer un programme de Recherche et Développement dans les technologies de réduction de la consommation de carburant, les technologies d’électrification des avions et les expérimentations de carburants neutres en carbone comme l’hydrogène.

Ce financement a aussi pour but d’éviter aux industriels concernés tout risque de retard, voire d’être dépassés par leur concurrents si les compagnies aériennes, poussées par leurs clients, se faisaient plus insistantes et réclamaient un avion zéro émission carbone dès le début de la décennie 2030.

Si Elisabeth Borne, ministre de la Transition écologique et solidaire s’est dite confiante dans la réalisation d’un tel avion à cet horizon, des spécialistes de l’aviation commerciale et du secteur des transports sont plus nuancés. C’est le cas de Luis Le Moyne, directeur de l’Institut supérieur de l’automobile et des transports.

Voilà à quoi devrait ressembler l’avion électrique à hydrogène Element One (Source : HES Energy Systems).

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Covid-19 : quand l’IA propose un nouvel outil de modélisation pour aider les politiques sanitaires

Quelques mois après l’émergence d’un nouveau coronavirus du côté de la Chine, le monde entier espère un traitement ou un vaccin qui permettra de lutter contre la pandémie de Covid-19. En attendant, seules les politiques sanitaires semblent à même de limiter la propagation du SARS-CoV-2. Encore faut-il être capable d’en évaluer l’efficacité. C’est l’objectif d’un partenariat entre l’Institut de recherche pour le développement (IRD) et la R&D d’EDF : modéliser l’impact de telles politiques à l’échelle locale.

Game of Thrones, World War Z ou encore le mythique Seigneur des anneaux. Ce que ces productions cinématographiques ont en commun, c’est le recours à des « foules de synthèse ». Des animations réalisées sur ordinateur, mais qui reproduisent fidèlement la réalité des phénomènes de foule. « C’est un exemple de ce que peuvent apporter les systèmes multi-agents (SMA) », explique Mathieu Schumann, ingénieur au sein de la R&D d’EDF. Cette branche de l’intelligence artificielle vise à reproduire le comportement d’un ensemble d’agents — des processus, des robots ou encore des êtres humains –, évoluant dans un certain environnement, en interaction les uns avec les autres.

De nombreuses disciplines exploitent aussi ces technologies. Ainsi le secteur de l’énergie ou des télécommunications. Et ce sont ces SMA qui sont aujourd’hui au cœur d’un partenariat conclu entre la R&D d’EDF et l’Institut de recherche pour le développement (IRD). Les deux entités ont convenu d’associer leurs moyens de recherche pour répondre aux enjeux de la lutte contre le Covid-19 et fournir aux décideurs locaux un outil d’aide à la décision dans cette situation de crise inédite. Alors que les modèles d’épidémiologie classiques permettent de donner une projection dans l’évolution de compartiments de population (compartiments des infectés, guéris, décédés, etc.), l’utilisation des modélisations multi-agents permet en effet de prendre en compte l’hétérogénéité de la population et les caractéristiques des individus (âge, occupations, etc.), à plusieurs échelles territoriales.

Modelisation IA & Covid-19

L’objectif d’un partenariat entre l’Institut de recherche pour le développement (IRD) et la R&D d’EDF est de modéliser l’impact des politiques sanitaires sur la propagation du coronavirus.

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Méthanisation : comment une station d’épuration transforme ses déchets en énergie verte ?

À l’écart de la ville de Fréjus, dans le Var, la station d’épuration du Reyran accueille depuis mars 2019 une unité de méthanisation destinée à valoriser les boues d’épuration. En compagnie de Philippe Chaniol, nous avons pu voir et comprendre le processus qui permet de passer d’un déchet à une énergie renouvelable respectueuse de la planète.

Fin mars 2019, la France comptait 88 unités productrices de biométhane, essentiellement des installations autonomes de faible capacité situées sur des exploitations agricoles. Quelques semaines avant la publication de ces chiffres, la station d’épuration du Reyran, située sur la commune de Fréjus, mettait en route sa propre unité de méthanisation, le 18 mars 2019. Celle-ci est destinée à valoriser les boues urbaines traitées par la station d’épuration de façon vertueuse. Le projet, porté par la Cavem (Communauté d’Agglomération Var-Esterel Méditerranée) et l’Ademe, a obtenu en 2019 le Green Solutions Awards qui récompense les usines exemplaires d’économie circulaire.

Philippe Chaniol, directeur de Territoire Esterel à Veolia, et son collègue Dominique Oreste nous ont guidés dans ce dédale de tuyaux et de cuves pour mieux comprendre comment la station d’épuration du Reyran valorise les boues urbaines issues des eaux usées des villes de Fréjus, Saint-Raphaël, Puget-sur-Argens et d’un quartier de Roquebrune-sur-Argens, grâce à la méthanisation.

Parmi les 10.000 tonnes de boues valorisées sur le site, environ 30 % empruntent le chemin de la méthanisation. Le cœur du système de méthanisation est le digesteur, une cuve calorifugée gigantesque dont la modernité tranche avec les bâtiments construits en 1983.

Step du Reyran

Vue aérienne de la station d’épuration du Reyran basée à Fréjus (Source : Step du Reyran).

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Des chercheurs ont conçu des plantes autoluminescentes qui brillent toute leur vie

Dans la nature, des milliers d’espèces animales émettent de la lumière : des espèces marines surtout (plancton, méduses, crustacés, poissons et calmars), mais aussi certains coléoptères (lucioles et vers luisants) par exemple. La bioluminescence se fait en revanche plus rare dans le règne végétal ; seules quelques espèces de champignons affichent cette propriété. En 2017, des chercheurs du MIT ont toutefois réussi à développer une plante luminescente, qui a produit une lueur d’environ un billion de photons par seconde pendant près de 3h30. Aujourd’hui, une autre équipe de scientifiques présente une plante capable de produire une lueur autoentretenue pendant toute sa durée de vie.

La question que vous vous posez certainement est : mais à quoi peuvent bien servir des plantes autoluminescentes ? Si les scientifiques qui travaillent sur le sujet ambitionnent de développer un jour de véritables lampes de bureau, voire des réverbères naturels, nous en sommes encore loin… Mais en attendant, cette émission de lumière peut permettre de mieux comprendre certains comportements végétaux, comme l’expliquent les auteurs de l’étude : « En permettant l’émission de lumière autonome, les processus dynamiques dans les plantes peuvent être surveillés, y compris le développement et la pathogenèse, les réponses aux conditions environnementales et les effets du traitement chimique ».

La bioluminescence, c’est la production et l’émission de lumière par un organisme vivant, suite à une réaction chimique. Le composé chimique à l’origine de cette production de lumière est la luciférine : en présence d’une enzyme, la luciférase, elle s’oxyde et émet de la lumière. Le phénomène repose donc sur l’oxydation de composés organiques induisant une émission de photons.

Dans l’océan, 76% des animaux sont capables de bioluminescence ; soit ils produisent leur propre lumière, soit ils abritent des bactéries qui se chargent de cette tâche. Cette bioluminescence a de multiples fonctions chez les êtres vivants : elle permet de s’éclairer évidemment, mais aussi de communiquer, de se camoufler, d’attirer des proies ou de repousser les prédateurs.

Fleurs tabac bioluminescentes

Fleurs de tabac bioluminescent (Source : K. Sarkisyan et al./Nature Biotechnology).

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Énergie solaire : des chercheurs atteignent un rendement proche de 50% en laboratoire

Les énergies renouvelables représentent aujourd’hui 19% de l’énergie consommée dans le monde ; la proportion d’énergie solaire n’est que de 0,7 %. Une part relativement minime, mais qui connaît une forte progression depuis quelques années. D’autant plus que les progrès techniques dans le secteur permettent de concevoir des panneaux solaires de plus en plus performants. Pour preuve, en matière d’efficacité, de nouveaux records viennent d’être battus : des scientifiques américains du National Renewable Energy Laboratory (NREL) ont atteint un rendement de 47,1%, tandis que des chercheurs du centre Helmholtz de Berlin ont conçu un nouveau type de cellule tandem affichant une efficacité de 24,16 %.

En 2016, près de 75 GW de panneaux photovoltaïques ont été installés dans le monde. La puissance mondiale du solaire photovoltaïque représentait alors 303 GW. En 2017, la capacité du parc solaire photovoltaïque français – dont les deux tiers se situent dans la moitié sud du pays – atteignait 7660 MW. La filière thermique est la plus exploitée : à l’échelle mondiale, elle représente 70,7% de l’énergie solaire consommée. Cette technologie convertit le rayonnement solaire en énergie thermique permettant de produire de l’électricité, mais aussi de la chaleur ou du froid. Le photovoltaïque – qui transforme directement le rayonnement solaire en électricité – représente quant à lui 28,6%. Enfin, le solaire thermodynamique à concentration compte pour 0,7% du total.

Aujourd’hui, les cellules solaires traditionnelles, à base de silicium et à jonction unique, sont limitées à 30% de rendement. Des rendements plus élevés sont toutefois possibles en multipliant les jonctions et en concentrant la lumière : des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL), situé à Golden dans le Colorado, sont en effet parvenus à un rendement proche de 50%.

L’équipe du NREL a développé une cellule solaire à six jonctions. Chacune de ces six jonctions est conçue pour capturer une gamme spécifique de la lumière du spectre solaire. Ainsi, ils sont parvenus à un taux de conversion d’énergie sans précédent : 47,1% !

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StopCovid, l’application française pour tracer les malades du Covid-19, prend du retard

Le gouvernement a dévoilé mercredi les grandes lignes de son application pour smartphone qui sera utilisée pour suivre les malades mais aussi alerter les personnes en contact avec des cas contaminés. Le problème, c’est qu’elle n’est pas prête.

Considérée comme un outil essentiel dans la lutte contre l’épidémie et le suivi des personnes infectées, l’application sur smartphone est déjà utilisée en Corée du Sud, à Singapour, en Chine et même en Allemagne depuis mardi. La France a l’intention d’en faire de même, sauf qu’elle n’est pas prête, et elle ne le sera pas à court terme !

Dévoilée mercredi « StopCovid » n’en est qu’aux prémices de son développement. « Il faut encore la développer, il faudra a minima plusieurs semaines pour tout faire » a reconnu le secrétaire d’Etat au numérique Cédric O sur l’antenne de France Inter. Il en a détaillé le futur fonctionnement et, comme prévu, il s’agit de prévenir les utilisateurs qu’ils ont été en contact avec une personne atteinte du coronavirus. Objectif : que la personne, informée via une alerte de son smartphone, puisse prendre ses dispositions pour se faire tester, et possiblement rester chez elle en confinement si le test est positif.

Application StopCovid

Le « tracking » des personnes malades du coronavirus pourrait poser des problèmes sur le respect et la défense des libertés individuelles.

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L’IA de DeepMind tente aussi de contrecarrer le Covid-19

À l’aide d’un algorithme de « deep learning » présenté mi-janvier 2020, la division Intelligence artificielle de Google génère des modélisations de protéine du virus de la maladie. Elles sont disponibles librement pour les chercheurs.

Contre la pandémie de Covid-19, tous les moyens sont bons, y compris l’intelligence artificielle qui avait déjà prévu la diffusion du coronavirus fin décembre. DeepMind, la division intelligence artificielle de Google a annoncé être en train plancher sur la structure de protéines du virus Sars-Cov-2, en utilisant le séquençage de son génome réalisé par les chercheurs chinois.

Mi-janvier, dans Nature, DeepMind avait présenté son outil AlphaFold de génération de modélisation 3D de protéines. La société l’a mis au service de la lutte contre le coronavirus et en partage d’ores et déjà les résultats, téléchargeables via un lien sur la page de présentation du projet, sans même attendre de les faire tester en laboratoire ou revoir par des pairs, pour aller plus vite. Ils sont disponibles pour tous les chercheurs, en licence libre Creative Commons. Ces modélisations sont censées aider à comprendre le fonctionnement du virus et mener sur la voie d’un vaccin. Mais ce n’est évidemment pas DeepMind ou Google qui comptent le mettre au point.

Simulation protéine SARS-CoV-2 DeepMind

Une modélisation de protéine de SARS-COv-2 généré par AlphaFold, un outil d’IA de DeepMind (Source : DeepMind).

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General Motors dévoile Ultium, une batterie très puissante pour ses voitures électriques

Le géant américain de l’automobile General Motors muscle son jeu sur le marché de la voiture électrique en dévoilant une batterie dont les cellules utilisent une chimie à base d’aluminium avec une teneur en cobalt réduite de 70 %. Elle s’accompagne d’une nouvelle plateforme modulaire qui servira de base aux futurs modèles électriques Cadillac, Chevrolet, GMC et Buick.

General Motors (GM) a dévoilé mercredi une batterie qui permettrait à une voiture de parcourir jusqu’à 645 kilomètres (km) avec une seule recharge, un produit censé l’aider à refaire son retard sur Tesla, premier vendeur de véhicules électriques aux États-Unis. Cette batterie dite Ultium est rectangulaire (pouch-style) et peut être rangée verticalement ou horizontalement. « Ceci permet aux ingénieurs d’optimiser le stockage de l’énergie et l’agencement du design de chaque véhicule », explique dans un communiqué le géant de Detroit, qui a promis d’investir 20 milliards de dollars dans les technologies électriques dans les cinq prochaines années.

La batterie Ultium pourrait permettre à un véhicule de parcourir jusqu’à 645 kilomètres (400 miles) avec une seule recharge, affirme GM qui entend l’intégrer dans l’ensemble de ses futurs modèles électriques, des moins chers aux plus luxueux. Les quatre marques de GM — Cadillac, Chevrolet, GMC et Buick — sont concernées. Ce sera le cas de la nouvelle version de la Chevrolet Bolt attendue en fin d’année, et des variantes du mythique Hummer, dont GM a annoncé récemment qu’il allait commercialiser un pickup et un SUV électriques.

Ultium

La nouvelle batterie Ultium de GM offrira une capacité allant de 50 à 200 kWh (Source : General Motors).

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Une start-up de l’Yonne invente un moteur solaire durable sans électronique

La start-up Saurea, dans l’Yonne, commercialise un moteur photovoltaïque sans électronique conçu pour fonctionner 20 ans sans maintenance, adapté notamment au pompage d’eau en site isolé.

L’objet ressemble à une soucoupe volante de 70 cm de diamètre, dont l’axe se met à tourner quand on l’expose au Soleil : la start-up Saurea, dans l’Yonne, commercialise un moteur photovoltaïque sans électronique conçu pour fonctionner 20 ans sans maintenance, adapté notamment au pompage d’eau en site isolé. « C’est une nouvelle famille de moteurs électriques », fait valoir Gilles Coty, le directeur technique, ajoutant que la particularité de ces appareils est de n’avoir « pas du tout d’électronique », et pas non plus de batterie, balai ou aimant.

Ces composants, que l’on retrouve dans les moteurs électriques classiques, « supportent mal les conditions climatiques sévères » et sont à l’origine de pannes, poursuit M. Coty. Leur absence dans le moteur inventé par Saurea explique sa fiabilité, selon lui. À la place, pour alimenter successivement les phases du moteur et le faire tourner, un simple disque évidé par endroits tourne avec l’axe au dessus de l’appareil, couvrant et découvrant alternativement les cellules photovoltaïques.

L’idée première est de « motoriser des pompes manuelles existantes » pour la consommation humaine ou l’irrigation, en particulier dans des « sites isolés énergétiquement », explique Isabelle Gallet-Coty, présidente de l’entreprise. Dans l’atelier, situé dans une pépinière d’entreprises d’Auxerre, un moteur est d’ailleurs en partance pour la Zambie, où il sera installé sur un démonstrateur de pompe dans un centre construit par une communauté religieuse.

Moteur solaire Saurea

Le moteur photovoltaïque sans électronique conçu par la start-up Saurea, le 5 février 2020 à Auxerre (Source : AFP)

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Énergie solaire : nos fenêtres produiront bientôt de l’électricité

Le silicium utilisé pour fabriquer les cellules solaires photovoltaïques conventionnelles est opaque. D’où les difficultés rencontrées par les chercheurs à produire des cellules transparentes qui pourraient s’appliquer aux fenêtres de nos maisons. Mais des physiciens avancent aujourd’hui une idée aussi nouvelle que simple. Et si l’on perçait simplement des trous dans les cellules.

Des cellules solaires transparentes, ça existe déjà. Cependant, leur efficacité reste limitée. Elle dépasse rarement les 3 à 4 %. Et utilisées pour fabriquer des fenêtres, elles auraient tendance à teinter les intérieurs de nos maisons de rouge. Mais des chercheurs de l’université nationale des sciences et des technologies d’Ulsan (Unist), en Corée du Sud, pourraient bien avoir trouvé une solution originale et économique au problème.

À l’heure actuelle, les panneaux solaires à base de silicium cristallin sont les plus efficaces du marché. Ceux qui jouissent de la meilleure stabilité aussi. Alors les physiciens de l’Unist, en quête d’une technologie de production photovoltaïque transparente, se sont concentrés sur ces panneaux-là. « Une idée folle », commente Kwanyong Seo, chercheur, dans un communiqué. Pourquoi ? Tout simplement parce que le silicium cristallin… n’est pas transparent !

Cellules solaires transparentes fenêtres

Des chercheurs de l’université nationale des sciences et des technologies d’Ulsan (Unist), en Corée du Sud, imaginent fabriquer des fenêtres à partir de cellules solaires photovoltaïques transparentes. Des fenêtres essentiellement destinées aux immeubles.

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