21 Décembre 2015  |  Vie des sociétés
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 10/2015

Le gaz et l’eau à l’honneur à Genève

Michel Giannoni

La Société Suisse de l’Industrie du Gaz et des Eaux (SSIGE) a organisé sa journée technique le 17 septembre 2015 à l’hôtel Crowne Plaza à Genève. De nombreux orateurs ont présenté des exposés sur les dernières avancées dans le secteur de l’approvisionnement du gaz et de l’eau potable.

 
Il n’y avait pas d’eau dans le gaz le 17 septembre à l’hôtel Crowne Plaza à Genève. Bien au contraire, ce fut une réussite ! Quelque 150 personnes ont participé à journée technique «Gaz et Eau» de la Société Suisse de l’Industrie du Gaz et des Eaux (SSIGE). De nombreux orateurs se sont succédé pour présenter des exposés sur les dernières avancées dans ce secteur, ainsi que sur l’importance et les perspectives de ces deux vecteurs d’énergie. En voici quelques extraits.
 
Les tremblements de terre de magnitude égale ou supérieure à 2, de 1975 à 2014.
Eau et énergie: quels enjeux pour l’agriculture suisse ?
Alexandra Cropt, responsable de la division Energie et environnement, Union Suisse des Paysans, Brugg
La ressource en eau joue, avec le sol, un rôle central dans la production de denrées alimentaires. Même si, en Suisse, seule une part restreinte des terres est actuellement irriguée, cela reste la principale utilisation de la ressource en eau. Outre l’irrigation, l’eau est également utilisée pour abreuver le bétail. Une vache, par exemple, boit entre 80 et 150 l d’eau par jour, en fonction du type d’affouragement, et la Suisse en comptait plus de 1,2 million en 2013.
L’eau sert également au nettoyage des récoltes (pommes-de-terre, betteraves... ), du matériel agricole, etc. Sans eau, la qualité et la quantité des denrées alimentaires produites ne pourraient être garanties. Aussi, un défi majeur pour l’agriculture est d’assurer l’approvisionnement en eau, ceci également en vue de pouvoir faire face aux changements climatiques. Différentes pistes sont possibles, notamment la sélection variétale et l’optimisation des techniques d’irrigation.
 
Un tube d’acier a bloqué pendant un an le plus grand tunnelier du monde.
(Source: Commission fédérale de géologie CFG)
Exploitation du sous-sol: risques et nécessité d’une réglementation
Franz Schenker, géologue CHGEOL, président du conseil d’administration, président de la Commission fédérale de géologie, SCHENKER KORNER RICHTER AG, Lucerne
Des risques et des conflits surgissent lorsque la planification et la réalisation de projets utilisant des ressources souterraines dans une même région ne sont pas ou insuffisamment coordonnées. Ce sont ainsi non seulement les différents objectifs commerciaux qui doivent entrer en jeu, mais également la croisée d’intérêts entre l’utilisation et la protection des ressources. Les conflits générés par une délimitation peu claire entre la propriété privée et le domaine public cantonal ne doivent pas non plus être sous-estimés.
Les conflits peuvent et doivent être réglés, ou du moins diminués, au moyen de règles. L’aménagement du territoire dispose d’instruments permettant de détecter les conflits et de résoudre les problèmes. Ces instruments sont déjà utilisés depuis des années à la surface, toutefois avec un succès mitigé. Que le sous-sol devienne également un thème de l’aménagement du territoire est superflu pour certains, voire une contrainte, mais apparaît comme nécessaire et judicieux pour les autres.
L’objectif de ces réglementations est d’assurer une utilisation durable du sous-sol, avec une sécurité juridique suffisante, contribuant ainsi à une planification et des investissements fondés.
 
Photogénération d’hydrogène sur un film en Cu2O protégé par du TiO2.
La production d’hydrogène par photolyse solaire de l’eau
Prof. Michael Graetzel, directeur du Laboratoire de photonique et d’interfaces, professeur à l’École polytechnique fédérale de Lausanne
Le plus grand défi que doit sans doute relever la société mondiale est de trouver comment remplacer les sources d’énergies fossiles, qui s’épuisent lentement mais sûrement, par des énergies renouvelables tout en prévenant les effets néfastes des systèmes actuels d’approvisionnement en énergie sur le climat, l’environnement et la santé. La qualité de la vie humaine tient dans une large mesure à la disponibilité de sources d’énergie propres.
La consommation mondiale d’électricité devrait doubler ces trente prochaines années en raison de l’essor démographique et de la demande accrue d’énergie des pays en développement. Ce qui va accélérer l’épuisement des réserves d’énergies fossiles, tout en aggravant encore la pollution et l’effet de serre. Ce tarissement des ressources va creuser un énorme déficit énergétique, de 14 TW d’ici 2050, soit l’équivalent de la consommation totale actuelle, ce qui pourrait susciter une crise d’envergure plantaire.
L’énergie solaire est appelée à prendre une place essentielle dans la production d’énergie de demain. Mais capter l’énergie solaire et la convertir en combustibles chimiques, comme l’hydrogène, et cela à bas prix et en utilisant des matières premières disponibles en abondance, reste un défi colossal.
En s’inspirant des processus de photosynthèse des plantes vertes, l’équipe du Prof. Michael Graetzel a conçu des photosystèmes recourant à de minuscules particules de pigment d’une taille comprise entre 2 et 100 nm. Une fois recouvertes d’une couche de colorant, elles sont capables de capter efficacement l’énergie solaire et de la convertir en électricité. Récemment ces cellules à colorant ont donné naissance à une nouvelle génération très prometteuse de dispositifs photovoltaïques utilisant des pérovskites pour capter la lumière du soleil. Ces matériaux montrent des propriétés extraordinaires qui ont permis d’atteindre en très peu de temps des rendements de conversion supérieurs à 20 %.
Le groupe du Prof. Graetzel a appliqué ces idées novatrices pour la production solaire de combustibles comme l’hydrogène extrait de l’eau et la réduction de gaz carbonique. La photolyse solaire de l’eau en hydrogène atteint déjà un rendement énergétique de 16,3 %. Des travaux sont en cours pour démontrer la faisabilité du processus à large échelle.
 
Une cellule en pérovskite (CaTiO3) produit de l’électricité par réduction du CO2 en CO, qui est utilisé dans l’industrie chimique.
Conversion d’électricité en gaz pour une mobilité durable
Prof. Markus Friedl, Dr ès sciences, prof. de thermodynamique et de dynamique des fluides, directeur de l’Institut de technique énergétique, Haute école technique de Rapperswil
La technologie Power-to-Gas est en train de passer du développement à l’application. Elle consiste à transformer le surplus d’énergie électrique en énergie chimique, sous forme de gaz combustible: hydrogène ou méthane.
L’application du concept Power-to-Gas permet une mobilité durable en utilisant de l’électricité excédentaire. En effet, le méthane ainsi produit peut être injecté dans le réseau existant de gaz naturel pour alimenter des véhicules à gaz. Par rapport à la mobilité électrique courant vert, cette technologie présente des avantages décisifs dont notre approvisionnement énergétique global pourra profiter dans quelques années à peine.
 
Schéma du système Power-to-Gas.
Installations existantes et en projet
En Allemagne (opérationnelles):
•   Power-to-Hydrogene, Falkenhagen, Eon + Swissgas
•   Power-to-Methane, 6 MWél, Werlte, Audi
 
En Suisse (opérationnelles):
•   Power-to-Hydrogene 0,3 MWél, Brugg, CarPostal Suisse SA
•   Power-to-Hydrogene, 0,3 MWél, Aarmatt, Regio Energie Solothurn
•   Power-to-Methane, 25 kWél, Rapperswil, lET HSR
 
En Suisse (en projet):
•   Power-to-Hydrogene, 0,3 MWél, Dübendorf, Empa
•   Power-to-Hydrogene, Brüten, Umweltarena
•   Power-to-Methane, 2 MWél, Villingen, PSI
•   Power-to-Hydrogene, 2 MWél, Eglisau, Coop + Axpo
 
 
Valorisation thermique des eaux profondes lacustres
Pierre Hollmuller, adjoint scientifique, Université de Genève, Carouge
L’énergie thermique des lacs est de plus en plus valorisée, principalement pour répondre aux demandes croissantes de climatisation des bâtiments. A partir du retour d’expérience réalisé sur le système GLN (Genève-Lac-Nations) à Genève, les effets de telles infrastructures sur le milieu lacustre ont été étudiés et les impacts ont été évalués comme très faibles.
La généralisation de tels systèmes est principalement limitée par la demande de climatisation qui restera restreinte sous nos climats, plutôt que par les limites physiques de la ressource. De plus, la comparaison des impacts sur l’environnement avec la filière énergétique traditionnellement utilisée (électricité thermique et groupe de froid) se montre favorable à ce type de système. Une utilisation correcte de cette ressource garantissant des impacts aussi faibles que possible nécessite une meilleure connaissance scientifique du système lacustre lui-même.
Le réseau de froid GLN a été initié au début des années 2000 par la société Merck Serono lors de la construction de leur nouveau bâtiment dans le quartier de Sécheron, sur la rive droite du Léman; puis s’y est adjoint un projet plus large, géré par les Services Industriels de Genève (SIG), pour répondre aux besoins de climatisation des nombreuses organisations internationales présentes à proximité. Basé sur les couches profondes du Léman, il est opérationnel depuis 2009 et vise en premier lieu la couverture des besoins de climatisation.
Le pompage de 4000 m3/h d’eau (2700 pour GLN et 1300 pour Merck Serono) est effectué à une profondeur de 37 m. Une canalisation existante, en bon état mais désaffectée, de 2,5 km de long amène l’eau à la centrale de pompage située sur la rive. De là, un réseau de 6 km distribue l’eau fraîche aux utilisateurs et récupère l’eau réchauffée, qui est rejetée finalement dans les couches superficielles du lac à une profondeur de 4,5 m. Le lac est ainsi source de froid dans sa partie profonde et puits de chaleur en superficie, naturellement chaude en période estivale.
Le système est aussi actif en hiver, époque pendant laquelle il fonctionne différemment et de préférence en boucle fermée. Les gains de chaleur issus principalement des centres de données ont tendance à contrebalancer le soutirage de chaleur pour le chauffage des bâtiments via des pompes à chaleur. Le rôle du lac est alors de maintenir la température de la boucle dans la zone de fonctionnement des systèmes connectés, une injection d’eau du lac étant uniquement effectuée lorsque c’est nécessaire. En plus de la suppression des impacts éventuels sur le milieu lacustre, le fonctionnement en circuit fermé permet une moindre consommation d’électricité, car il n’est plus nécessaire de vaincre les 75 m de dénivellation entre le niveau du lac et le point le plus haut du circuit.
 
Le potentiel hydrothermique du Petit Lac.
 
La Société Suisse de l’Industrie du Gaz et des Eaux (SSIGE)
La Société Suisse de l’Industrie du Gaz et des Eaux s’engage en faveur d’un approvisionnement sûr et durable du gaz et de l’eau potable. Elle offre aux distributeurs de gaz et d’eau la possibilité de mettre en commun leur savoir-faire et leurs compétences. C’est aussi une plate-forme de réseautage très prisée.
Par son action, la SSIGE contribue à sécuriser et à fiabiliser les distributions de gaz et d’eau. Défendant depuis 140 ans les intérêts de ses membres, elle a pour mission de stimuler l’élaboration de solutions d’avenir. Au niveau national, un grand nombre de distributeurs de gaz et d’eau ainsi que tous les intéressés issus des milieux économiques, scientifiques et publics sont regroupés au sein de la SSIGE. Cet organisme faîtier est à but non lucratif.
La SSIGE dispose d’une administration centrale pour gérer ses affaires. Forte d’environ 50 personnes, cette équipe travaille au siège principal à Zurich, au bureau romand à Lausanne, ainsi que sur les sites décentralisés de Schwerzenbach et de Bellinzone.
www.ssige.ch
 

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18 Décembre 2015  |  Vie des sociétés

Le CRPP devient le Swiss Plasma Center

Le Centre de recherches en physique des plasmas (CRPP) de l’EPFL change de nom et devient le Swiss Plasma Center (SPC). Derrière ce changement se cache une extension de ses activités liée à un renouvellement des équipements, plaçant notamment le tokamak lausannois parmi les trois installations de recherche retenues par le consortium EUROfusion pour développer la fusion nucléaire dans le cadre du projet international ITER.
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