Partenaires
Rechercher
Accueil du site > PIE2 (2006 - 2009) > LES ACTIONS 2009 > Appel à projets 2009 > Appel à projets 2009
Appel à projets 2009
par - 25 juin 2009
Appel à Projet 2009
Une récente conférence européenne sur les technologies énergétiques stratégiques (lancement du SET-Plan), intitulée « Vers une Energie Bas Carbone », a clairement situé les enjeux planétaires actuels : l’augmentation attendue de la population (de l’ordre de + 50% d’ici 2050) va générer un fort accroissement de la demande énergétique qu’il va falloir concilier avec des contraintes environnementales de plus en plus prégnantes et la raréfaction des ressources fossiles, le tout en préservant la compétitivité économique et en veillant à l’acceptation des nouvelles technologies par les populations.
L’appel à projet 2009 se place tout à fait dans ce contexte. Il a été préparé à partir des réflexions menées par les Groupes d’Analyses Thématiques (GAT) et sur la base des conclusions des séminaires spécifiques consacrés à l’éclairage et à la catalyse. L’éclairage représente en France 12% de la consommation totale d’électricité et les gains estimés y sont de l’ordre de 50 % grâce aux potentialités des nouvelles technologies LED si elles parviennent à assurer en même temps la même qualité de lumière. Pour ce qui est de la catalyse, qui intervient dans nombre de technologies énergétiques, on peut espérer des ruptures en développant les connaissances fondamentales à l’échelle nano.
Les projets proposés, largement pluridisciplinaires, comportant une prise de risque scientifique certaine, fédèreront des laboratoires scientifiques d’excellence sur des recherches amont portant sur les enjeux majeurs d’un système énergétique propre et durable.
Ils pourront être ciblés sur les thématiques de l’AP (Appel à Projets), de type court terme (Cf. Projet exploratoire : PE) ou moyen terme (Cf. Projet de Recherche : PR), et intégrer si besoin est des partenaires industriels motivés par des travaux de recherche amont (Cf. Projet de Recherche Contractualisé : PRC).
L’appel à projet est également ouvert à tout sujet relevant de l’énergie -mais non couvert par les thèmes de référence des programmes ANR- mettant en œuvre une approche « système » pluridisciplinaire novatrice permettant de faire un saut décisif dans la maîtrise applicative d’une technologie de rupture en capitalisant un ensemble d’avancées scientifiques. Il s’agira de projets blancs (PB), mais qui selon leur nature ressortiront d’un PE ou d’un PR, en remplissant respectivement les mêmes spécifications, mais sur des thématiques non fléchées.
Le dossier à remettre comporte un volet consacré à la stratégie de protection et de valorisation des résultats convenue entre les partenaires.
Les thématiques de l’Appel à Projet 2009
Cinq axes ont été retenus :
- l’apport des sciences de base (nanosciences, catalyse, biologie),
- la réduction du contenu carbone de l’offre énergétique,
- l’efficacité énergétique et les économies d’énergie,
- l’hydrogène et les piles à combustible,
- la socio-économie de l’énergie.
Explicitation détaillée des thématiques ciblées
Quelques pistes vers une Energie à bas carbone
Contribution des sciences de base à la recherche en énergie
- Nanosciences
- Biologie : usines cellulaires
- Mécanismes fondamentaux de la catalyse
Réduction du contenu carbone de l’offre énergétique
- Production d’énergie
électrique décarbonée
- Photovoltaïque
- Conversion solaire thermodynamique
- Thermoélectricité
- Nucléaire
- Optimisation de la conversion
chimique et biologique du carbone
- Valorisation de la biomasse lignocellulosique
- Procédés et régimes de combustion plus efficaces
- Nouvelles voies de transformation / valorisation du CO2 en produits énergétiques
- Production d’énergie
électrique décarbonée
Efficacité énergétique et réduction de la consommation
- Eco-conception des
composants et systèmes énergétiques
- Dispositifs thermiques
- Dispositifs électriques
- Dispositifs mixtes
- Bâtiment
- Développement de modèles de turbulence basse vitesse adaptés aux bâtiments
- Conditions aux limites aux frontières ouvertes du domaine de calcul
- Matériaux innovants
- Systèmes d’éclairage du futur
- Eco-conception des
composants et systèmes énergétiques
Maintien du cap sur l’hydrogène
- Production
d’hydrogène
- Production d’hydrogène économe en émission de CO2
- Matériaux innovants pour le stockage de l’hydrogène
- Piles à combustible
- Production
d’hydrogène
Socio-économie de l’énergie
- Le facteur 4
- Système énergétique des communautés isolées
- Prix de l’énergie et économie globale
Argumentaire développé
1 - Contributions des sciences de base à la recherche en énergie
Les projets attendus ont pour objectif de démontrer les ruptures que peuvent apporter les sciences de base dans le domaine de la production, de la conversion et de l’usage de l’énergie. Les sciences de base retenues au titre de l’appel 2009 sont : nanosciences, catalyse, biologie.
1.1 Nanosciences
Sont envisageables des propositions apportant de nouveaux concepts, matériaux, systèmes, ainsi que des contributions améliorant des procédés existants. Pourront être présentés ici des recherches impliquant des études théoriques, des développements de métrologie et de modélisation spécifiques à l’apport des nanosciences, situées en amont des procédés concernés par les autres rubriques de l’appel à projet (production d’hydrogène, pile à combustible, thermoélectricité,…).
1.2 Biologie :usines cellulaires
Une Usine Cellulaire peut être définie comme l’ensemble des processus permettant l’utilisation d’un agent vivant pour la transformation d’une matière première en produit d’intérêt économique. Le soutien à la recherche de nouveaux micro-organismes avec des potentiels utilisables pour la production d’hydrogène, de lipides ainsi que pour le stockage du CO2, établit un exemple de lien entre énergie et biodiversité. La caractérisation des métabolismes impliqués nécessite une étude génétique (transcriptome, protéome, métabolome). Les axes retenus sont les suivants :
- Production biologique d’hydrogène et de méthane par des microorganismes anaérobies (développement de nouveaux procédés : ingénierie métabolique, étude d’un consortium bactérien par ingénierie écologique et métabolique, valorisation des déchets et stockage du CO2) (Cf. aussi § 2 – 2).
- Valorisation des potentialités enzymatiques de microorganismes, de plantes ou de champignons (nouvelles stratégies d’immobilisation et de protection de biocatalyseurs susceptibles d’applications industrielles liées au métabolisme de l’hydrogène, du carbone).
- Biomatériaux (électrocatalyse enzymatique de l’oxydation de l’hydrogène, nouveaux matériaux conducteurs permettant stabilité, protection, activité et forte concentration surfacique de l’enzyme).
- Biocatalyseurs (molécules bioinspirées, utilisation d’enzymes isolées, conception d’enzymes « chimères » ou de complexes biomimétiques dans le cadre d’optimisation de biocatalyseurs pour les piles à combustibles) (Voir aussi § 4 – 2).
- Production de lipides par des microalgues (étude des voies biologiques pour une production optimisée de triglycérides et pour une meilleure assimilation du CO2 par les microalgues) (voir aussi § 2-2).
1.3 Mécanismes fondamentaux de la catalyse
Dans ce domaine, on peut espérer des ruptures en développant les connaissances fondamentales à l’échelle nano. En effet, les processus catalytiques sont pour l’essentiel des processus de surface. Si les atomes du cœur des particules peuvent induire des propriétés particulières de la surface, il n’en demeure pas moins que la taille des nanoparticules de catalyseurs, en liaison inverse avec la surface développée, est un paramètre clé de la préparation des catalyseurs. Dans la plupart des cas, ces nanoparticules de phases actives sont déposées sur un matériau (oxyde, carbures, nitrures,…) dont le rôle va bien au-delà de celui de simple support. De plus, de nombreux procédés de catalyse pour l’énergie sont réalisés dans une atmosphère complexe et assez souvent dans des conditions extrêmes de température et de pression. Des propositions apportant un éclairage nano novateur sur la stabilité et les performances des catalyseurs (nouvelles techniques de préparation, nouveaux supports, nouvelles mises en œuvre, élucidation des mécanismes complexes de frittage,…) seront les bienvenues.
2
Réduction du contenu carbone de l’offre énergétique
Deux axes sont retenus :
- La production d’énergie électrique décarbonée,
- L’optimisation environnementale et énergétique de la conversion chimique et biologique du carbone.
2.1 Production d’énergie électrique décarbonée
2.1.1 Photovoltaïque
Deux thématiques sont considérées comme prioritaires : l’étude des structures à haut rendement ainsi que celles des couches minces.
Structures à haut rendement (multi-jonctions, concentration, nanostructures, management de photons) : La course aux rendements photovoltaïques élevés constitue un axe stratégique fondamental dans le domaine. Récemment la barrière des 40 % de rendement a été franchie par exemple avec des multijonctions de type III-V sous concentration, laquelle permet de compenser les coûts structurellement élevés des dispositifs eux-mêmes. Des études sur la voie de l’élaboration de dispositifs de très haut rendement, pouvant inclure un volet théorique explorant de nouvelles approches sont recherchées (rattachement alors possible à la rubrique 1-1).
Couches minces et leurs interfaces
(Si, CIS, autres matériaux inorganiques) : La technologie a déjà bien avancé dans le domaine des couches minces, mais il reste encore à accomplir des avancées significatives en termes d’élaboration, en particulier de méthodes à bas coût, de caractérisation et de compréhension des mécanismes physiques, pour aller vers une optimisation des dispositifs.
2.1.2 Conversion solaire thermodynamique
La conception d’un récepteur solaire innovant pour la conversion de l’énergie solaire concentrée à haute et très haute température, est associée en particulier à un déploiement à grande échelle (plusieurs dizaines de GW dans le cas du Plan Solaire de l’UPM) de centrales solaires thermodynamiques dans les zones arides et désertiques. Le concept retenu de cycle solaire combiné (turbine à gaz + turbine à vapeur) doit conduire la centrale solaire à atteindre un rendement de 30 %, (gain de 50 % par rapport aux performances actuelles). Trois défis scientifiques relevant de la science des matériaux et de la thermique à haut flux sont posés pour atteindre cet objectif, outre l’approche système :
- l’obtention et l’utilisation pérenne de céramiques dans le récepteur solaire opérant à typiquement 1000°C et plus,
- l’intensification des transferts de chaleur :
- au niveau du récepteur qui constitue un échangeur rayonnement / fluide dont il faut maitriser l’efficacité (densité de flux admissible très élevée, compacité, tolérance aux variations de flux et de température),
- au niveau de la source froide où l’optimisation du refroidissement convectif « sec » doit minimiser la dégradation du rendement thermodynamique par rapport aux solutions classiques par eau du fait de la destination de ces centrales (régions arides).
2.1.3 Thermoélectricité
Souvent accusés de faible efficacité de conversion électrique, les dispositifs thermoélectriques souffrent d’être bien souvent conceptuellement inadaptés à leur mise en œuvre au sein de systèmes complets. Loin d’être une simple question technologique, la problématique de la réalisation de générateurs Seebeck et de pompes à chaleur Peltier relève d’une stratégie concertée qui permettra de lever les différents verrous technologiques actuellement présents sur ces dispositifs. Les principales contraintes et difficultés sont résumées ci-dessous :
- dimensions centimétriques, géométrie plane figée
- fragilité mécanique et thermomécanique, couplage thermique inadapté
- mise en œuvre des matériaux
- couplage électrique aux réseaux
- proposer des matériaux répondants aux contraintes économiques de coût et d’approvisionnement,
- étudier et proposer les méthodes de production de matériaux développés sur de grandes surfaces,
- optimiser la conversion chaleur-électricité, rendant ainsi les dispositifs thermoélectriques directement compétitifs,
- proposer des stratégies d’intégration des systèmes thermoélectriques dans les ensembles définis par les utilisateurs finaux,
- proposer une approche thermodynamique des systèmes de production électrique, fondée sur une modélisation commune de la chaîne de production électrique depuis les sources de chaleur « perdues ».
2.1.4 Nucléaire
Une partie des études des physiciens des réacteurs nucléaires du CNRS, en particulier celles entreprises dans le cadre du PIE2 du CNRS (GAT nucléaire du futur), visent actuellement à étudier les possibilités de transition entre la filière des réacteurs actuels Génération 2 et 3 et ceux de Génération 4 plus économes en matières premières, qui ont des capacités à incinérer les déchets mais qui ont aussi de fortes contraintes de déploiement.
Ces réacteurs de Génération 4, seraient plus chers à construire que les réacteurs actuels. Ces derniers seront donc favorisés économiquement tant que l’uranium naturel n’est pas trop cher. L’étude des scénarios de déploiement du nucléaire dépend donc de critères économiques (coût du capital, amortissement des frais de long terme : déconstruction et gestion des déchets) et de critères physiques (consommation de matière fissile, capacité de régénération...).
L’appel à projet 2009 consiste ici à coupler les travaux des physiciens, chimistes, et chercheurs en ingénierie à ceux des économistes du CNRS qui étudient l’impact économique des transitions énergétiques. Le but recherché est d’améliorer la compréhension réciproque des contraintes économiques et physiques du déploiement du nucléaire en tirant parti des travaux préliminaires déjà réalisés dans chacune des communautés.
La complémentarité des compétences des économistes et des physiciens devait permettre de construire des scénarios de transition plus réalistes et mieux à même de s’insérer dans le processus de décision à venir.
2.2 Optimisation de la conversion chimique et biologique du carbone
La conversion chimique ou biochimique du carbone reste le procédé le plus employé pour la production d’énergie dans les transports, l’industrie, l’habitat et le tertiaire. Pour cela, il est indispensable de valoriser de nouvelles sources d’approvisionnement en matières énergétiques et d’améliorer les rendements pour minimiser le coût énergétique des procédés. Il demeure tout aussi prioritaire de minimiser les rejets de polluants (gazeux, liquides ou solides) et de réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l’environnement, en particulier le CO2. L’effort de recherche retenu portera essentiellement sur :
2.2.1 Valorisation de la biomasse lignocellulosique
L’objectif est ici la production de gaz de synthèse et / ou la fabrication de biocarburants de seconde génération au moyen de procédés innovants employant les voies thermochimiques, biologiques ou catalytiques en valorisant l’ensemble de la plante ainsi que les résidus :
- Procédés innovants auto et allothermiques de pyrolyse/gazéification : détermination des propriétés thermochimiques, conditionnement de la ressource, amélioration des rendements énergétiques, valorisation des sous-produits, flexibilité des réacteurs ; couplage avec les ressources fossiles
- Obtention par voie catalytique de coupes d’hydrocarbures liquides (la voie via le "biogaz" n’est pas prioritaire ici), valorisables et utilisables comme carburants ou comme combustibles. La stabilité dans le temps des produits issus de la conversion de la lignocellulose ou de la lignine est à considérer. La valorisation annexe en H2 peut être considérée. Compte tenu de la difficulté d’une approche globale, les projets portant sur des molécules modèles représentatives de la lignocellulose ou de la lignine sont recommandés.
- Fischer-Tropsch et transformation du gaz de synthèse : il s’agit d’un problème très vaste sur lequel le PIE doit se positionner sur des aspects extrêmement novateurs ou des verrous identifiés par ailleurs. Les projets portant sur la mise en œuvre optimale du catalyseur, sur les études en réacteur microstructurés et enfin sur des matériaux originaux beaucoup plus résistants (corrosion notamment) sont encouragés. Une forte interdisciplinarité entre catalyse, génie des procédés, thermique et spécialistes des matériaux est recommandée.
2.2.2 Procédés et régimes de combustion plus efficaces
Combustion des mélanges de combustibles (biomasse/ressource fossile, biogaz, hydrogène, gaz de synthèse ex biomasse ou sidérurgie,…) pour une réduction des émissions de CO2.
Procédés avec abaissement du coût de la capture de CO2 (oxycombustion, chemical looping)
Combustion catalytique : cette thématique déjà ancienne n’a pas débouché sur des réalisations extrêmement satisfaisantes et là encore, l’originalité sera exigée et des contributions interdisciplinaires associant plusieurs compétences catalyse-génie des réactions-thermiques sont très fortement encouragées. Un point-clé pourra être l’utilisation de combustibles issus de la biomasse
(soit liquides soit gazeux) qui posent des problèmes spécifiques en combustion catalytique compte tenu des impuretés qu’ils peuvent contenir.
2.2.3 Nouvelles voies de transformation / valorisation du CO2 en produits énergétiques
En matière de catalyse, les synthèses organiques à partir de CO2 (carbonates et autres) sont exclues sauf bien sûr s’il s’agit de synthèse conduisant à des carburants. Le principal procédé visé est le reformage à sec qui a déjà fait l’objet de très nombreuses études. Des procédés plus originaux peuvent être envisagés qu’il s’agisse de transformation in situ du CO2 dans les bassins de séquestration ou de réduction du CO2 par voie électrochimique ou encore de réaction ayant lieu dans des milieux confinés non conventionnels.
La production de lipides par des microalgues permet de se libérer de la contrainte des sols et conduit à l’étude des voies biologiques (métabolismes, Cf. § 1-2) pour une production optimisée de triglycérides et pour une meilleure assimilation du CO2 par les microalgues (elles contribuent à 50% de la biomasse et constituent un puits de carbone sur la Terre). Plusieurs directions sont retenues :
- Sélection des microalgues les plus performantes.
- Couplage d’écosystèmes.
- Procédés de capture innovants et à forte efficacité énergétique (biomimétismes).
Un regard sur le coût énergétique sera le bienvenu.
3 – Efficacité énergétique et réduction de la consommation
3.1 Eco-conception des composants et systèmes énergétiques
L’appel privilégie trois domaines pour l’amélioration de l’efficacité énergétique : les dispositifs thermiques, électriques et mixtes.
Le caractère innovant des projets pourra porter sur les méthodes de modélisation des composants et des systèmes, sur les méthodes d’évaluation de leur efficacité énergétique, sur le choix de stratégies d’optimisation, sur la définition de systèmes de contrôle hiérarchisés et sur les mesures à mettre en place et leur positionnement optimal.
3.1.1 Dispositifs thermiques
Dans le domaine de l’amélioration de l’efficacité énergétique des dispositifs thermiques, des progrès sont attendus sur les échangeurs multifonctionnels et intelligents (échangeurs, réacteurs, échangeurs-absorbeurs, etc…) par une meilleure compréhension et modélisation des mécanismes contribuant à l’intensification des transferts et des réactions, de l’influence de la géométrie, de la forme et de la nature des surfaces d’échanges ainsi que de la physique et de la chimie des interfaces (encrassement) et enfin de leur application aux exemples concrets.
Les dispositifs de valorisation de la chaleur basse température peuvent être ciblés : cascades énergétiques, récupération, gestion des intermittences, stockage, transport, pompe à chaleur haute température, etc…
La miniaturisation des composants et la microstructuration des géométries et des surfaces de transferts pour l’adaptation des composants aux spécificités de procédés thermiques peuvent être envisagées comme une voie d’amélioration de l’efficacité énergétique et de réduction des produits secondaires indésirables.
Le concept d’échangeur « intelligent » en tant que possibilité d’accession à des composants efficaces, polyvalents et contrôlables est une voie à explorer. Dans ce contexte, l’utilisation des matériaux à mémoire de forme, des capteurs, des actionneurs et des stratégies de contrôle (contrôle actif des transferts) constituent des atouts supplémentaires pour atteindre les objectifs de cet appel à projet.
3.1.2 Dispositifs électriques
Pour les dispositifs électriques, les besoins de recherche concernent les actionneurs électromécaniques et leur électronique de puissance associée. Une application pourrait concerner les méthodes non conventionnelles de production de froid.
3.1.3 Dispositifs mixtes
Ce volet concerne l’architecture, le dimensionnement et le contrôle optimal de chaines énergétiques combinant chaleur et électricité (recherches faisant appel à des équipes mixtes thermiciens et électriciens). Voir également la rubrique consacrée à l’éclairage au § 3.3
3.2 Bâtiment
Nombre d’équipes sont déjà engagées dans des projets de l’ANR portant par exemple sur divers sujets d’actualité tels le bâtiment intelligent ou sur l’intégration optimale des composants énergétiques dans le bâti. Le présent appel porte sur des sujets amont dans le domaine de la modélisation et des matériaux.
3.2.1 Développement de modèles de turbulence basse vitesse adaptés aux bâtiments
Si les transferts thermiques dans les parois sont relativement bien connus, l’évaluation des transferts liés aux mouvements d’air dans les bâtiments et au voisinage des parois constitue un verrou, du fait que ces mouvements turbulents se produisent à des vitesses faibles et en interaction forte avec les parois.
Or ces phénomènes prennent une place plus importante dans les bâtiments à basse consommation, où en particulier l’air neuf est généralement préchauffé et distribué dans les locaux. Il convient alors de maîtriser la distribution optimale de cet air neuf afin d’assurer une qualité de l’air satisfaisante et un confort adapté. Cette condition est nécessaire à la fois en termes d’efficacité énergétique, car le renouvellement d’air constitue une part de plus en plus importante des déperditions, et d’acceptabilité de ces solutions économes, qui ne doivent pas obérer le confort olfactif ou l’hygiène. D’autre part, la ventilation naturelle constitue un moyen pour assurer le confort d’été tout en réduisant les besoins de climatisation.
Pour progresser vers des modèles prédictifs fiables, il est nécessaire de renforcer les connaissances de base en développant des modèles de turbulence (hydrodynamique et thermique) adaptés aux problèmes évoqués, de façon par exemple à pouvoir étudier les jets à la sortie des bouches d’insufflation d’air ou l’alternative, la ventilation naturelle.
3.2.2 Conditions aux limites aux frontières ouvertes du domaine de calcul
L’évaluation des mouvements d’air dans les bâtiments nécessite de prendre en compte les conditions extérieures, en particulier le vent et les champs de pression induits en fonction de l’orientation du bâti et d’éventuels obstacles, par exemple des bâtiments environnants. L’établissement d’hypothèses pertinentes sur les conditions aux limites aux frontières ouvertes du domaine de calcul considéré constitue un verrou.
Or la maîtrise des infiltrations d’air constitue un enjeu essentiel, tant en construction neuve qu’en réhabilitation, dans l’objectif du « facteur 4 » appliqué au secteur du bâtiment. Il est donc important de progresser vers une évaluation plus précise des débits d’air mis en jeu, en particulier en améliorant les pratiques concernant les hypothèses considérées pour établir les conditions aux limites.
3.2.3 Matériaux innovants
L’effort
est attendu dans le domaine des matériaux innovants susceptibles d’apporter,
en relation avec la modélisation et la métrologie associées,
une rupture en termes d’efficacité énergétique du bâti
(exemple de l’isolation…).
3.3 Systèmes d’éclairage du futur
Dans le cadre des mesures adoptées par le Grenelle de l’Environnement, il est recommandé de limiter la consommation énergétique liée à l’éclairage. Une solution envisageable est de proposer des systèmes innovants dont chaque composant est judicieusement optimisé. Ces systèmes doivent faire appel à des sources de lumière innovantes offrant une meilleure efficacité lumineuse et une bonne qualité de lumière avec la possibilité d’un contrôle permanent ou adapté à son état. L’effort de recherche doit être prioritairement, mais pas exclusivement, concentré sur les thématiques suivantes :
- Modélisation et diagnostic des lampes à décharge innovantes pour l’éclairage (lampes à décharge à barrière diélectrique, radiateurs moléculaires, nouveaux radiateurs atomiques…) ; recherche des matériaux innovants pour sources de lumière (tubes, électrodes, gaz et impuretés …).
- Diodes électroluminescentes minérales (matériaux, métrologie associée aux DEL, vieillissement, qualité de lumière).
- Diodes électroluminescentes organiques (matériaux, systèmes d’alimentation électronique).
- Systèmes d’éclairage complexes et intelligents (éclairage intérieur et urbain) : interaction entre la source de lumière et les autres composants du système, problèmes thermique des sources d’éclairage, optimisation global du système, systèmes d’éclairage économes en énergie intégrant l’utilisation des énergies renouvelables.
4- Maintien du cap sur l’hydrogène
Compte-tenu des appels à projet ANR et JTI, les projets attendus doivent être centrés sur la recherche amont et proposer des voies de recherche originales et innovantes. Ils doivent en outre permettre de faciliter la création de consortia aptes à se porter ultérieurement candidats à l’ANR ou à l’Europe.
4.1 Production d’hydrogène
4.1.1 Production d’hydrogène économe en émission de CO2
- Procédés à basse température par voie biologique
- Réactions hydrothermales sur minéraux ou roches
- Bio-hydrogène
- Matériaux pour l’électrolyse de l’eau
- Purification d’hydrogène par membranes sur la gamme 250-700°C
- Cycles thermochimiques à 1000-1200°C
On examinera aussi les potentialités offertes par l’utilisation d’oxydes dopés par un élément catalytique dans le domaine des cycles thermochimiques à oxydes. Le défi est d’abaisser significativement la température d’activation du matériau oxyde à moins de 800°C et si possible, moins de 500°C. Le chauffage peut alors être envisagé par des moyens conventionnels.
4.1.2 Matériaux innovants pour le stockage de l’hydrogène
Parmi la variété
de matériaux permettant un stockage solide réversible de l’hydrogène dans des conditions de température et de pression adaptées aux applications mobiles, stationnaires et portables, certaines familles de composés (hydrures métalliques, complexes, hybrides, nanostructurés) pourront faire l’objet de projets portant sur la compréhension des mécanismes de réactions avec l’hydrogène et leur modélisation grâce à la mise en œuvre de méthodes expérimentales spécifiques (aspect structural, thermodynamique et théorique). Le passage à
la dimension des systèmes est vivement encouragée, en mettant l’accent sur la maitrise des problèmes qui peuvent alors surgir (thermiques, mécaniques, durées de charge / décharge …).
4.2 Piles à combustible
- Concepts innovants pour matériaux de cœur de pile : Proton Exchange Membrane Fuel Cells (150-200°C), Solide Oxide Fuel Cells (600-700°C), Proton Ceramic Fuel Cells (400-600°C), Solid Alkaline Membrane Fuel Cells, Direct Fuel Cells
- Biopiles
- Intégration des systèmes Piles A Combustible
- Compréhension des mécanismes fondamentaux de fonctionnement ou de dégradation
Les concepts relatifs au cœur de pile devront capitaliser les progrès déjà obtenus sur les matériaux et / ou déduire la nature des matériaux à développer à partir d’une approche système innovante.
Pour ce qui est des biopiles, on pourra faire usage d’enzymes isolées ou de complexes biomimétiques dans le cadre d’optimisation de biocatalyseurs. On pourra également exploiter de nouveaux matériaux répondant à des spécifications propres à l’encapsulation efficace d’enzymes pour l’oxydation de l’hydrogène
5- Socio-économie de l’Energie
Deux thèmes socio-économiques, même s’ils ne sont pas nouveaux, paraissent nécessiter des investigations plus approfondies et plus opérationnelles depuis les envolées structurelles des prix de l’énergie : le facteur 4 et les adaptations très spécifiques requises pour les communautés isolées (DOM-TOM), qui doivent privilégier l’autonomie. Un troisième thème émerge dans le contexte de la crise financière (subprime) : les liens possibles entre « prix de l’énergie » et « économie globale » de la planète.
5.1 Le facteur 4
La division par quatre des émissions de CO2 d’ici 2050 est maintenant un objectif largement partagé. Les deux points les plus durs, le transport et l’habitat, requièrent une approche d’ensemble et une coordination étroite des acteurs publics et privés. Les transformations à réaliser posent des questions de choix de société et de style de vie.
L’objet de la recherche, de nature sociologique et anthropologique, consistera à cerner le mieux possible ces questions et d’identifier les conditions de réussite des transformations à mener, notamment en analysant les perceptions individuelles et collectives face à des scénarios bien choisis .
5.2 Système énergétique des communautés isolées
De telles communautés, typiquement celles qui résident dans les îles et territoires des DOM-TOM, ne peuvent de manière réaliste envisager leur avenir énergétique en s’appuyant massivement sur l’importation et la distribution de produits énergétiques. Toutes formes de production locale et de recherche d’autonomie à tous les niveaux du système énergétique sont a priori préférables sur le plan économique. L’étude consistera à analyser méthodiquement les ressources et besoins locaux et à identifier les systèmes techniques intégrés permettant d’assurer durablement une autonomie énergétique la plus large possible
5.3 Prix de l’énergie et économie globale
La recherche proposée a pour objet de tenter de mettre à jour des couplages forts entre les trois crises que nous vivons simultanément : 1) Pic pétrolier et fin du pétrole bon marché. 2) Crise financière. 3) Crise environnementale.
Modes d’action du programme
Le Programme a pour vocation de coordonner des travaux de recherche menés par les équipes du CNRS et des Universités dans le domaine de l’énergie, mais également de poursuivre une action d’animation et de structuration. Les travaux de recherche proprement dits seront de quatre types :
- Projet de Recherche (PR),
- Projet de Recherche Contractualisé (PRC),
- Projet Exploratoire (PE),
- Projet Blanc (PB).
Le Programme se veut réceptif à l’égard des besoins des industriels et souhaite préparer les équipes à des coopérations à l’échelle européenne, dans le cadre par exemple de création de laboratoires communs à définir. Des projets de recherche contractualisée (PRC) pourront être envisagés entre les équipes CNRS et les industriels pour mener des actions de recherche coordonnées dans le cadre du Programme autour de questions scientifiques d’intérêt commun.
Pour chaque type de Projet (PR, PRC, PE, PB), le dossier devra préciser la thématique énergétique dont relève la proposition, la plus-value intellectuelle apportée, et l’enjeu des travaux pour aller vers un système énergétique propre et durable (efficacité énergétique, contribution à l’indépendance énergétique et à la sécurité de l’approvisionnement, réduction de l’impact environnemental, acceptabilité sociale).
On précisera la complémentarité des équipes, leur capital humain total et celui qui sera réellement mobilisé sur le sujet, en mettant en évidence son caractère pluridisciplinaire. L’implication par équipe en ETP (équivalent temps plein) sera également indiquée (on attend une contribution significative, en moyenne de l’ordre de 1 à 2 ETP annuel par équipe).
L’ensemble de ces précisions constituera un élément important pour l’appréciation du projet
Projet de Recherche (PR)
Il met en œuvre une convergence pluridisciplinaire de compétences reconnues, pour effectuer une avancée clairement démontrée sur des sujets amont du ressort de l’appel à projet.
Composition : de l’ordre de 2 à 4 équipes
Durée : 2 à 3 ans
Montant : de l’ordre de 100 (2 ans) à 150 k€ (3ans)
Projet de Recherche Contractualisé (PRC)
Il met en œuvre une convergence pluridisciplinaire de compétences reconnues incluant un ou plusieurs industriels, pour effectuer une avancée clairement démontrée sur des sujets amont du ressort de l’appel à projet.
Composition : de l’ordre de 3 à 6 équipes
Durée : 2 à 3 ans
Montant : de l’ordre de 100 k€ de contribution du Programme Energie s’additionnant avec la contribution du partenaire.
Projet Exploratoire (PE)
Objectifs :
Recherche exploratoire sur un sujet du ressort de l’appel à projet ayant pour objet, soit de faire une critique de l’état de l’art afin d’identifier des pistes nouvelles dont on démontrera les potentialités, soit de valider une avancée scientifique ouvrant la voie à des ruptures (technologies ou systèmes).
Un PE pourra être conçu pour établir les fondements d’un projet de recherche (PR ou PRC du Programme Energie, programme de l’ANR, programmes de recherche européens), projet qui sera alors évoquée dans le dossier du PE. Dans ce cas de figure, on précisera l’éventuel potentiel de transfert vers l’industrie.
Composition : 2 à 3 équipes
Durée : 1 an, exceptionnellement renouvelable
Montant : de l’ordre de 15 k€
Projet Blanc (PB)
L’appel à projet est également ouvert à tout sujet relevant de l’énergie, mais non couvert par les thèmes de référence des programmes ANR, mettant en œuvre une approche « système » pluridisciplinaire novatrice permettant de faire un saut décisif dans la maîtrise applicative d’une technologie de rupture en capitalisant un ensemble d’avancées scientifiques. Un tel projet pourra prendre la forme soit d’un PE, soit d’un PR, c’est-à-dire remplir les mêmes spécifications, mais sur des thématiques non fléchées.
Réseaux
Certains secteurs en émergence ou encore insuffisamment coordonnés (sciences de base pour l’énergie dont catalyse ou nanosciences ; matériaux ; capture / stockage du CO2,…) pourront faire l’objet d’un soutien particulier.
Modalités du dépôt des Projets
La sélection sera basée sur les critères suivants :
- conformité à l’Appel à Projets,
- caractère innovant et pluridisciplinaire,
- retombées éventuelles dans le secteur industriel,
- engagement en ETP.
- les
projets interdisciplinaires impliquant des économistes et/ou des sociologues
seront particulièrement soutenus.Spécifiquement et exclusivement pour les propositions sur les thématiques socio-économiques, la clôture de l’appel d’offre aura lieu le 24 février 2009.
Attention
La totalité des crédits accordés à un projet donné ne sera pas nécessairement notifiée dans la tranche accordée pour 2009. Cependant, dans le cadre de la LOLF, les crédits qui seront notifiés pour l’exercice 2009 devront impérativement avoir été dépensés avant décembre 2009.
Sélection des dossiers
Lors de sa décision finale, le Comité de Direction s’appuiera sur l’analyse préalable formulée par deux experts, ainsi que sur l’avis du Conseil Scientifique.
Nature du dossier à fournir
Le formulaire de présentation du dossier à renseigner avec soin, est disponible sur le site web du Programme Energie à l’adresse : http://energie.cnrs.fr/
Ce dossier est à adresser par le coordonnateur du projet au plus tard le 24 janvier 2009 à :
Une copie papier, visée par le ou les Directeurs d’Unité, sera également à adresser, avant le 24 janvier 2009 (cachet de la poste faisant foi) aux deux adresses indiquées sur le formulaire.
Ouverture de l’Appel à Projets le 3 décembre 2008.
Clôture de l’AP le 24 janvier 2009, date limite d’envoi des soumissions par le coordonnateur du projet (le cachet de la poste faisant foi).
Notification des résultats aux porteurs des projets au plus tard le 25 mars 2009.
