Conversion d'électricité en gazLa conversion d'électricité en gaz (, P2G ou PtG) est un procédé de transformation de l’énergie électrique en énergie chimique. La principale application de ce procédé est la valorisation de l'électricité excédentaire (quand la production dépasse la demande ou les capacités de flexibilité du système électrique) sous une forme stockable à moyen et long terme. La conversion repose sur l'électrolyse d'eau par de l'électricité pour produire du dihydrogène, ou sur la réaction de méthanation pour produire du méthane (parfois dit Hithane) via la réaction de Sabatier avec le dioxyde de carbone.
Électrolyse de l'eauL'électrolyse de l'eau est un procédé électrolytique qui décompose l'eau (HO) en dioxygène et dihydrogène gazeux grâce à un courant électrique. La cellule électrolytique est constituée de deux électrodes immergées dans un électrolyte (ici l'eau elle-même) et connectées aux pôles opposés de la source de courant continu. vignette|Schéma du voltamètre d'Hoffmann utilisé pour l'électrolyse de l'eau. vignette|Schéma fonctionnel de l’électrolyse.
Production d'hydrogèneLa production d'hydrogène, ou plus exactement de dihydrogène, est en grande majorité réalisée par extraction chimique depuis des combustibles fossiles, principalement du méthane, du charbon et de coupes pétrolières. La production de dihydrogène par cette voie présente l'avantage d'un coût compétitif, mais l'inconvénient d'être à l'origine d'émissions de non biogénique, qui dépassent généralement dix kilogrammes de par kilogramme d'hydrogène produit.
Craquage de l'eauLe craquage de l'eau est un processus aboutissant à la dissociation de l'hydrogène et de l'oxygène de l'eau, atomes composant la molécule d'eau , par thermolyse, électrolyse ou radiolyse. La réaction thermochimique commence à haute température (entre ) pour devenir complète vers . Le bilan de la décomposition d'une molécule d'eau ci-après : H2O → H2 + O2 s'établit comme suit, pour une mole d'eau : comme la molécule d'eau H2O est constituée de deux liaisons O-H dont chacune a une énergie molaire de , leur rupture absorbe ; la recomposition des molécules de dihydrogène gazeux produit un apport d'énergie : 2 H → H2 + ; la recomposition du dioxygène libère quant à elle : 2 O → O2 + , soit par mole d'eau initiale.
ÉlectrolyseL'électrolyse est une méthode qui permet de réaliser des réactions chimiques grâce à une activation électrique. C'est le processus de conversion de l'énergie électrique en énergie chimique. Elle permet par ailleurs, dans l'industrie chimique, la séparation d'éléments ou la synthèse de composés chimiques. Elle intervient aussi dans la classification des corps purs. L'électrolyse est utilisée dans divers procédés industriels, tels que la production de dihydrogène par électrolyse de l'eau, la production d'aluminium ou de chlore, ou encore pour le placage d'objets par galvanoplastie.
MéthaneLe méthane est un composé chimique de formule chimique , découvert et isolé par Alessandro Volta entre 1776 et 1778. C'est l'hydrocarbure le plus simple et le premier terme de la famille des alcanes. Comme fluide frigorigène, il porte la dénomination « R50 » dans la nomenclature des réfrigérants, régie par la d'ANSI/ASHRAE. Assez abondant dans le milieu naturel, le méthane est un combustible à fort potentiel.
Tirage thermiquevignette|L’effet de cheminée est expliqué par la poussée d’Archimède qui fait monter dans la cheminée l’air chaud, dont la densité (et la pression) est plus petite que celle de l’air froid. Le tirage de la cheminée (l’appel d’air) est d’autant plus fort que la différence thermique est élevée. Le tirage thermique, ou effet cheminée, est le mouvement de l'air (dans les bâtiments, cheminées, conduites...) sous l'effet de la poussée d'Archimède.
Craquage de l'eau par photocatalyseLe craquage de l'eau par photocatalyse est l'utilisation de photons suffisamment énergétiques pour craquer les molécules d'eau en les clivant de manière électrochimique afin de produire hydrogène et oxygène , selon une réaction chimique qui s'écrit simplement : 2 + 4 hν ⟶ 2 + , l'énergie minimale des photons incidents étant . Une telle réaction a été décrite pour la première fois en 1972 pour des longueurs d'onde inférieures à .
VaporeformageLe vaporeformage ou reformage à la vapeur est un procédé de production de gaz de synthèse (syngas) riche en hydrogène. Cette réaction d'hydrocarbures, principalement du méthane, en présence de vapeur d'eau (par vaporeformage du méthane) est fortement endothermique. Ce procédé est très répandu, notamment pour la production du syngas précurseur de l'ammoniac (procédé Haber-Bosch), celui précurseur de la production du méthanol, la production de l'acide chlorhydrique (hydrochloride), le procédé Fischer Tropsch et autres.
Cheminée d'usinethumb|right|Cheminée d'usine à Pékin. Une cheminée d'usine (parfois appelée cheminée industrielle) est un type de cheminée servant à évacuer les fumées et autres rejets gazeux d'une usine ou de tout établissement industriel. Initialement construites en pierre puis en brique, les cheminées contemporaines sont souvent édifiées en matériaux métalliques. vignette|Le panache gaussien des cheminées industrielles peut faire retomber les vapeurs toxiques à plus d'un kilomètre de leur émission, d'où la réglementation relative au contrôle de la pollution atmosphérique.
Énergie aérothermiqueAn air source heat pump (ASHP) is a type of heat pump that can absorb heat from outside a structure and release it inside using the same vapor-compression refrigeration process and much the same equipment as air conditioners but used in the opposite direction. Unlike an air conditioning unit, most ASHPs are reversible and are able to either warm or cool buildings and in some cases also provide domestic hot water. In a typical setting, an ASHP can gain 4 kWh thermal energy from 1 kWh electric energy.
Ground source heat pumpA ground source heat pump (also geothermal heat pump) is a heating/cooling system for buildings that uses a type of heat pump to transfer heat to or from the ground, taking advantage of the relative constancy of temperatures of the earth through the seasons. Ground source heat pumps (GSHPs) – or geothermal heat pumps (GHP) as they are commonly termed in North America – are among the most energy-efficient technologies for providing HVAC and water heating, using far less energy than can be achieved by burning a fuel in a boiler/furnace or by use of resistive electric heaters.
Réaction du gaz à l'eauLa réaction du gaz à l'eau est une réaction chimique convertissant un mélange de monoxyde de carbone (CO) et de vapeur d'eau () en un mélange de dioxyde de carbone () et d'hydrogène () : CO + ⟶ + . La réaction est légèrement exothermique, libérant . C'est une réaction importante, se produisant notamment lors du vaporeformage du méthane ou d'autres hydrocarbures. Elle survient également dans le procédé Haber-Bosch (production de l'ammoniac). La réaction du gaz à l'eau a été découverte par le physicien italien Felice Fontana en 1780.
Pile à combustible à oxyde solideLes piles à combustibles à oxydes solides (ou SOFC selon l'acronyme anglais de Solid oxide fuel cells) sont prévues essentiellement pour les applications stationnaires avec une puissance de sortie allant de 1 kW à 2 MW. Elles fonctionnent à très hautes températures, typiquement entre et (723 et 1273 K). Leurs rejets gazeux peuvent être utilisés pour alimenter une turbine à gaz secondaire afin d'accroître le rendement électrique.
Électrolyse à oxyde solidevignette|Module expérimental de deux piles de d'électrolyse visibles au centre, installé avec ses alimentations et ses conduits. L'électrolyse à oxyde solide est un procédé d'électrolyse de l'eau ou du dioxyde de carbone à l'aide d'électrolytes constitués d'oxydes solides, notamment de céramiques, afin de produire de l'oxygène et de l'hydrogène ou du monoxyde de carbone CO, selon les réactions et respectivement. La production d'hydrogène par cette voie est intéressante car d'empreinte écologique réduite et offrant un moyen de stockage de l'énergie alternatif aux accumulateurs.
Méthanisationvignette|upright=1.7|Digesteurs anaérobies : Tel-Aviv (Israël). La méthanisation est un processus biologique de dégradation des matières organiques. Elle est appelée aussi biométhanisation ou digestion anaérobie. La digestion anaérobie est le processus naturel biologique de dégradation de la matière organique en absence d'oxygène (anaérobie) ; les polluants organiques sont convertis par des micro-organismes anaérobies en un produit gazeux (dont le méthane) et une boue résiduelle, le digestat, qui ont un potentiel de réutilisation.
Plancher chauffantUn plancher chauffant est un système de chauffage des bâtiments par le sol. L'énergie de chauffage produit par une chaudière est généralement transmise au plancher via un réseau circulant sous le plancher. Ce réseau est principalement hydraulique ou électrique. Les systèmes récents de plancher hydraulique sont dits basse température, car l'eau circule dans les tuyaux à une température moyenne comprise entre et . L'émission de chaleur par le sol intégrée au bâtiment n'est pas nouvelle.
Refroidissement passifvignette|Dissipateur thermique à ailettes doté d'une fixation du dissipateur thermique par clip en Z. Un système de refroidissement passif est une installation de refroidissement d'un bâtiment ne consommant pas d'énergie. Rafraîchissement par ventilation (le puits thermique est l'air), système le plus communément utilisé. Rafraîchissement géothermique (le puits thermique est le terrain). Rafraîchissement par évaporation ((le puits thermique est l'eau). Rafraîchissement radiatif (le puits thermique est le ciel nocturne).
Méthodes de refroidissement pour ordinateurLes méthodes de refroidissement pour ordinateur sont les moyens permettant de réduire la température de certains composants d'ordinateur afin d'éviter leur surchauffe. La majorité des composants d'un ordinateur chauffent, allant d'une très faible production de chaleur pour les lecteurs optiques, à une production beaucoup plus importantes pour le microprocesseur voire la carte graphique, laquelle consomme parfois plus que le processeur.
Pompe à chaleurUne pompe à chaleur (PAC), aussi appelée thermopompe en français canadien, est un dispositif permettant de transférer de l'énergie thermique (anciennement « calories ») d'un milieu à basse température (source froide) vers un milieu à haute température (source chaude). Ce dispositif permet donc d'inverser le sens naturel du transfert spontané de l'énergie thermique. Selon le sens de fonctionnement du dispositif de pompage, une pompe à chaleur peut être considérée comme un système de chauffage, si l'on souhaite augmenter la température de la source chaude, ou de réfrigération, si l'on souhaite abaisser la température de la source froide.
