Thermochemical cycleThermochemical cycles combine solely heat sources (thermo) with chemical reactions to split water into its hydrogen and oxygen components. The term cycle is used because aside of water, hydrogen and oxygen, the chemical compounds used in these processes are continuously recycled. If work is partially used as an input, the resulting thermochemical cycle is defined as a hybrid one. This concept was first postulated by Funk and Reinstrom (1966) as a maximally efficient way to produce fuels (e.g.
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.
Methane emissionsIncreasing methane emissions are a major contributor to the rising concentration of greenhouse gases in Earth's atmosphere, and are responsible for up to one-third of near-term global heating. During 2019, about 60% (360 million tons) of methane released globally was from human activities, while natural sources contributed about 40% (230 million tons). Reducing methane emissions by capturing and utilizing the gas can produce simultaneous environmental and economic benefits.
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.
Stockage de l'énergieLe stockage de l'énergie consiste à mettre en réserve une quantité d'énergie provenant d'une source pour une utilisation ultérieure. Il a toujours été utile et pratiqué, pour se prémunir d'une rupture d'un approvisionnement extérieur ou pour stabiliser à l'échelle quotidienne les réseaux électriques, mais il a pris une acuité supplémentaire depuis l'apparition de l'objectif de transition écologique.
BiométhaneLe biométhane est un gaz riche en méthane provenant de l'épuration du biogaz issu de la méthanisation. C'est la version renouvelable non fossile du gaz naturel ; une source d'énergie qui peut en Europe contribuer à l'objectif du paquet climat-énergie et à la transition énergétique, avec moins d'émissions de gaz à effet de serre (il vaut mieux brûler le méthane que le libérer dans l'air, car c'est un puissant gaz à effet de serre), dans une perspective de troisième révolution industrielle ou de développement durable.
Production décentralisée (énergie)Aussi appelé production distribuée (calque de l'anglais), la production décentralisée est la production d'énergie électrique à l'aide d'installations de petite capacité raccordées au réseau électrique à des niveaux de tension peu élevée : basse ou moyenne tension. thumb|upright=1.2|Éolienne urbaine de 2 m de diamètre, puissance 1,75 kW à 14 m/s, Saint-Sébastien (Espagne), 2010. Spécialement développée pour obtenir un très faible niveau sonore. Hauteur du mât : 5,5 m, vitesse de démarrage : 2,5 m/s, durée de vie : 20 ans, conforme au code de l'urbanisme espagnol.
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.
Méthane atmosphériquevignette|redresse=1.2|Augmentation annuelle de la moyenne mondiale du méthane atmosphérique depuis 2004. Le méthane atmosphérique désigne la quantité de méthane présent dans l'atmosphère terrestre. Sa concentration est intéressante car il s'agit de l'un des gaz à effet de serre les plus puissants et qu'elle est en hausse depuis plusieurs décennies. Le potentiel de réchauffement planétaire du méthane sur 20 ans est de 84, c'est-à-dire que sur une période de 20 ans, il piège 84 fois plus de chaleur par unité de masse que le dioxyde de carbone () et 105 fois plus si l'on tient compte des interactions avec les aérosols.
Hybrid sulfur cycleThe hybrid sulfur cycle (HyS) is a two-step water-splitting process intended to be used for hydrogen production. Based on sulfur oxidation and reduction, it is classified as a hybrid thermochemical cycle because it uses an electrochemical (instead of a thermochemical) reaction for one of the two steps. The remaining thermochemical step is shared with the sulfur-iodine cycle. The Hybrid sulphur cycle (HyS)was initially proposed and developed by Westinghouse Electric Corp. in the 1970s, so it is also known as the "Westinghouse" cycle.
Copper–chlorine cycleThe copper–chlorine cycle (Cu–Cl cycle) is a four-step thermochemical cycle for the production of hydrogen. The Cu–Cl cycle is a hybrid process that employs both thermochemical and electrolysis steps. It has a maximum temperature requirement of about 530 degrees Celsius. The Cu–Cl cycle involves four chemical reactions for water splitting, whose net reaction decomposes water into hydrogen and oxygen. All other chemicals are recycled.
Stockage d'énergie de réseauvignette|Réseau électrique simplifié avec stockage d'énergie. vignette|Flux d'énergie simplifié du réseau avec et sans stockage d'énergie, idéalisé pour le cours d'une journée Le stockage d'énergie de réseau (également appelé stockage d'énergie à grande échelle) est un ensemble de méthodes utilisées pour le stockage d'énergie à grande échelle au sein d'un réseau électrique.
Cycle ZnO/ZnLe cycle ZnO/Zn, parfois également écrit cycle Zn/ZnO, est un procédé thermochimique de production d'hydrogène par craquage de l'eau faisant intervenir l'oxyde de zinc ZnO et le zinc élémentaire Zn qui sépare l'oxygène et l'hydrogène de l'eau de manière séquentielle à travers deux systèmes rédox : 2 ZnO ⟶ 2 Zn + ↑ ; Zn + ⟶ ZnO + ↑. La première des deux réactions est une thermolyse endothermique à une température de dans une tour solaire ou un héliostat concentrant la lumière du soleil ; la seconde réaction est une hydrolyse exothermique à une température d'environ dans un réacteur à catalyse hétérogène.
Relargage du méthane de l'ArctiqueLe relargage du méthane de l'Arctique désigne plusieurs formes de rejet du méthane contenu dans les mers, les écosystèmes sous-glaciaires et les sols du pergélisol arctique. Ce processus se déroule naturellement sur des échelles de temps longues, mais il est probable que le changement climatique de la fin du et du début du accentue le phénomène. Le méthane étant un gaz à effet de serre, son relargage accéléré entraîne une rétroaction positive sur le réchauffement climatique, c'est-à-dire une accélération de celui-ci.
Hydrate de méthanevignette|Stabilité des hydrates de méthane en fonction de la température. La zone de stabilité est à gauche de la courbe. Un hydrate de méthane (ou clathrate de méthane) est un clathrate, plus précisément un clathrate hydrate, un cristal organique nanoporeux formé de molécules d’eau et de méthane. On en trouve dans les sédiments des fonds marins, sur certains talus continentaux, ainsi que dans le pergélisol des régions polaires. La formation de ces hydrates constitue l'un des puits de carbone planétaires, mais ils sont très instables quand leur température dépasse un certain seuil.
Cycle Fe3O4/FeOvignette|Schéma simplifié du cycle de l'oxyde de fer Le cycle /FeO est un procédé thermochimique de production d'hydrogène par craquage de l'eau faisant intervenir l'oxyde de fer(II,III) et l'oxyde de fer(II) FeO qui sépare l'oxygène et l'hydrogène de l'eau de manière séquentielle à travers deux systèmes rédox, dont les équations générales s'écrivent : 2 MO· ⟶ 2 MO + 4 FeO + ↑ ; MO + 2 FeO + ⟶ MO· + ↑. où M peut être n'importe quel métal, souvent Fe lui-même, Co, Ni, Mn, Zn ou des alliages des précédents.
Hors réseauLe hors réseau (en anglais off-the-grid) est un système et un mode de vie conçus pour aider les gens à fonctionner sans le soutien d'une infrastructure à distance. Les maisons hors réseau visent à atteindre l'autonomie ou l'autosuffisance ; elles ne dépendent pas d'un ou de plusieurs services publics d'approvisionnement en eau, d'égout, de gaz, d'électricité ou de services publics similaires. Les personnes qui adoptent ce mode de vie, sont appelés « off-gridders ». Lorsqu'on parle de hors réseau, on fait souvent référence au réseau électrique.
Gaz de coucheLe « gaz de couche » parfois dit « gaz de houille » (expression qui a aussi un autre sens) ou gaz de charbon, est un gaz, principalement constitué de méthane, qui est piégé (adsorbé) au cœur de la matrice solide du charbon (charbon bitumineux et anthracite surtout) dans les bassins houillers, dans les micropores du charbon non exploité ou incomplètement exploité. Ce gaz a d'abord été connu comme « grisou », si redouté des mineurs en raison des explosions souvent mortelles de poches de gaz accumulé dans certaines galeries.
Biogazvignette|upright=1.4|Unité de stockage de l'usine de biogaz de Güssing (Burgenland, Autriche). vignette|upright=1.4|Vue aérienne d'une installation mixte de production d'énergie photovoltaïque et de biogaz. vignette|upright=1.4|Stockage des digestats (utilisables comme amendements agricoles) de l'unité production de biométhane (à partir de biodéchets provenant préférentiellement de ménages berlinois) en fonctionnement depuis 2013. Le biogaz est le gaz produit par fermentation de matières organiques.
Solar fuelA solar fuel is a synthetic chemical fuel produced from solar energy. Solar fuels can be produced through photochemical (i.e. activation of certain chemical reactions by photons), photobiological (i.e., artificial photosynthesis), and electrochemical reactions (i.e. using the electricity from solar panels to drive a chemical reaction). Solar fuels can also be produced by thermochemical reactions (i.e., through the use of solar heat supplied by concentrated solar thermal energy to drive a chemical reaction).
