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De nouvelles étapes franchies pour ITER !

Cryolor : la cryogénie pour des camions plus écologiques

EN BREF

Aline Hoffmann : un peu d'hydrogène dans un monde de kérosène

FOCUS

Spatial : toujours plus loinGRAND ANGLE

PAROLE D’EXPERT

LE JOURNAL DES TECHNOLOGIES AVANCÉES D’AIR LIQUIDE

CRYOLOR

La cryogénie pour des camions plus écologiquesCryolor conçoit et fabrique du matériel pour le stockage, le transport et la vaporisation de "gaz" liquéfiés : oxygène, hydrogène, argon, Gaz Naturel Liquéfié (GNL) et azote.

Ses réservoirs de technologie "Thermosiphon" sont particulièrement fiables et innovants. Ils sont utilisés régulièrement pour les stations de remplissage GNL. Les pompes cryogéniques sont connectées directement au réservoir, la technologie Thermosiphon permettant leur démarrage immédiat, en limitant les pertes thermiques.

Dernièrement, Air Liquide advanced Business s’est associé à Cryolor pour déployer des solutions pour un transport propre grâce au GNL et à l’azote. Le GNL constitue une alternative propre et économique au diesel pour le transport routier encore plus lorsqu’il est fabriqué à partir de biogaz. L’azote, lui, permet de produire le froid des camions frigorifiques, via la solution Blueeze d’Air Liquide : le refroidissement dans la caisse du camion est assuré par la circulation d’azote liquide, sans émission polluante.

Pour en savoir plus sur l’offre Cryolor www.cryolor.com

EN BREF

AMBITIONLe 21 décembre dernier, Air Liquide ouvrait de nouvelles perspectives à 50 ans d'histoire avec le spatial. Ariane 6 fait partie de ces projets auxquels nous sommes désormais associés, qui transforment en profondeur nos approches,les possibilités que l'on peut se donner. Les technologies développées pour les satellites sont déjà en pleine mutation. Mais avec l'exploration spatiale, c'est à l’un des grands rêves de l’humanité qu'Air Liquide s'associe. Pouvoir voyager dans l’espace, nécessite des technologies propres, économes, recyclables. Celles qui préserveront également notre planète.

COLLABORATION En décembre dernier, l'idée de travailler ensemble n'a jamais résonné avec autant de force. Air Liquide accueillait de nouvelles collaborations, avec des partenaires internationaux qui, eux aussi, ont l’ambition de vivre une grande aventure : le CNES, le DLR (centre allemand pour l'aérospatiale), le Centre des Astronautes Européens de l’ESA (agence spatiale européenne) et Airbus. Mettre à profit l'ensemble des savoir-faire ouvrira – disons le mot – une révolution. Forcément collective.

Xavier VIGOR Directeur Général d’Air Liquide advanced Technologies

Suzanne ROYVice Présidente Fusion, Aéronautique et Spatial, Air Liquide

éditoLe spatial change. Air Liquide change aussi.En se créant de nouvelles ambitions, en s’associantà de nouveaux partenaires, en voyant loin.La lune est une étape, vers Mars et d’autres voyages…

Des solutions pour un transport propre grâce au Gaz Naturel Liquéfié (GNL) et à l'azote.

03EN BREF

HYDROGÈNE

Union mondiale pour l’hydrogène au sommet de DavosÀ l’occasion de la réunion annuelle du Forum économique mondial à Davos, Air Liquide s’est allié à 12 industriels mondiaux pour promouvoir l’hydrogène via un "Hydrogen Council".

Il s’agit de la 1re initiative mondiale du genre, qui veut démontrer que l’hydrogène compte parmi les solutions-clés de la transition énergétique. Ce conseil, actuellement co-présidé par Air Liquide et Toyota, a rassemblé pour ce rendez-vous 13 PDG d’entreprises des secteurs de l’énergie, du transport et de l’industrie, déterminés à contribuer à la limitation du réchauffement climatique à 2 °C tel qu’il a été fixé lors de l’accord de Paris sur le climat de 2015.

Sa mission : formuler des propositions auprès des acteurs publics et privés de la transition vers une société bas carbone. Déjà, un rapport1 commandé par le "Hydrogen Council" présente le potentiel de l’hydrogène dans la transition énergétique et suggère des actions nécessaires de la part des pouvoirs publics pour soutenir le développement de l’hydrogène.

Air Liquide accélère le déploiement de stations hydrogène grand public. Le Groupe a installé très récemment une station à Offenbach-sur-le-Main en Allemagne dans le cadre du Clean Energy Partnership, une aux États-Unis en Californie et deux autres au Japon. De nombreuses installations sont prévues au cours de l’année 2017.

1 How Hydrogen empowers the energy transition

CHINE

Le Xinjiang roule au biométhaneAir Liquide a installé pour la première fois en Chine une unité de production de biométhane, qui a l’avantage de valoriser les déchets agricoles, tout en contribuant à la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Fruit d’un contrat avec l’entreprise HEEE1, cette unité est installée dans la région du Xinjiang, au nord-ouest de la Chine. En une heure, elle est capable de traiter 1 500 Nm3 de biogaz obtenu à partir de fumier de bovins et de paille de maïs, pour le transformer en biométhane pur à 97 %. Celui-ci alimente des stations de gaz naturel pour véhicules (GNV), sachant que la Chine compte un parc de 5 millions de véhicules fonctionnant au GNV, le plus important au monde !

Pour HEEE, ce projet de méthanisation agricole est le plus performant du pays. Un constat que partagent d’autres organisations chinoises, puisqu’Air Liquide a été distingué à deux reprises, avec le prix du "Best Eco-friendly Pioneer" qui récompense les meilleures pratiques de RSE parmi des entreprises à participation étrangère, et le prix de la meilleure innovation issue d’une coopération entre des groupes internationaux et leurs partenaires chinois, décerné par l’Association chinoise de l’industrie pétrolière et chimique.

1 Hangzhou Energy & Environmental Engineering Co., Ltd

AFGNV

Toute l’info sur le GNV !L’Association Française du Gaz Naturel pour Véhicules (AFGNV) a lancé son nouveau support de communication : GNV Mag1, un magazine vidéo, avec flashs d’actualité sur la filière, interviews, reportages, dossiers thématiques et événements à venir.

Pour son 1er numéro, Air Liquide est au programme. Lucie Tonnelier, Ingénieur d’affaires mobilité gaz CH4, est interviewée sur le site de la station multi-énergies Air Liquide installée à Lesquin pour le distributeur Auchan. Pour l’enseigne, l’enjeu est d’évoluer vers un transport routier propre, comme en témoigne Xavier Everaere, Responsable Transport régional pour Auchan.

La station de Lesquin n’est pas la seule station mise en service par Air Liquide. Deux autres l’ont été en 2016 et huit autres sont planifiées pour 2017 dont la dernière inaugurée le 7 avril à Servon en Île-de-France en partenariat avec Carrefour. Une station conçue et installée par Air Liquide permettant d’alimenter les transporteurs en gaz naturel bio pour véhicules (bio-GNV).

Ce n’est pas tout ! Air Liquide poursuit son déploiement et vient d’acquérir ENN Clean Energy UK. L’objectif : étendre son réseau de stations de GNV en Europe.

1 www.afgnv.info/GNVmag-n-1_a892.html

Formuler des propositions auprès des acteurs publics et privés de la transition vers une société bas carbone.

OBJECTIF LA LIMITATION DU RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE À

2° C

2015ACCORD DE PARIS SUR LE CLIMAT

2017HYDROGEN COUNCIL

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SPATIAL

Toujours plus loin, plus ambitieux, plus innovant

Lanceur Ariane, cryoréfrigérateur MELFI, satellite Planck, rover ExoMars… Après 55 ans de succès dans la conquête spatiale, Air Liquide est animé de la même passion pour relever les défis d’une épopée plus compétitive et plus ambitieuse que jamais ! Avec la volonté d’aller plus loin, toujours en innovant.

En fin d’année dernière, à l’occasion des dix ans de MELFI1, Air Liquide a reçu des invités de marque dont Jean-Yves Le Gall, Président du CNES, Frank De Winne, Directeur du Centre européen des astronautes de l'ESA, Andre Suchaneck, Responsable des systèmes énergétiques pour le spatial de l’institut d’ingénierie thermodynamique du DLR, tous accueillis par François Darchis, Membre du Comité Exécutif du Groupe. La longévité exceptionnelle de MELFI constitue l’une des meilleures preuves de la fiabilité des technologies développées par Air Liquide et de la valeur ajoutée des expertises de ses équipes.

1 "Minus Eighty-degree Laboratory Freezer for ISS" ou Congélateur de laboratoire à – 80 °C pour l’ISS.

Joyeux anniversaire, MELFI ! Cela fait 10 ans que ce congélateur

conçu par Air Liquide pour l’ESA fonctionne dans la Station Spatiale

Internationale. On s’en sert pour stocker […] des échantillons

biologiques que les chercheurs pourront alors analyser sur Terre.

On a trois MELFI à bord […]. En ce moment, [ils] sont presque

pleins et attendent avec impatience le retour d’un vaisseau

capable de les rapporter.

VIDÉO DISPONIBLE EN LIGNE

05GRAND ANGLE

Un village sur la lune ?Au-delà des succès passés qui servent le présent, le groupe se tourne vers l’avenir et met ses expertises au service de nouveaux défis pour le spatial. Parmi les projets les plus ambitieux, Air Liquide travaille sur des solutions qui permettraient aux humains de vivre loin de la Terre, sur une base lunaire permanente. Ce n’est pas un rêve ; c’est déjà une projection de l’agence spatiale ESA. Frank de Winne évoque le projet lors de la table ronde organisée par Air Liquide le 21 décembre dernier2 : “Nous construirons des habitats pour tester divers concepts opérationnels. Pour cela, il nous faudra de l’énergie et il n’y a pas de carbone fossile sur la lune. L’énergie photovoltaïque est donc la seule disponible et il faudra pouvoir la stocker, car le soleil éclaire la lune uniquement 14 jours sur 28. Pour notre base lunaire, nous cherchons une énergie durable, sûre, fiable. Une énergie produite par des systèmes légers, fonctionnant en autonomie, utilisables pour les besoins de l’habitat, de la mobilité, de la communication et pour réaliser nos expériences scientifiques. Notre choix s’oriente vers l’hydrogène, d’autant plus qu’il y en a sur la lune.”Sur Terre, Air Liquide est précurseur dans le secteur de l’énergie hydrogène. Reste à adapter les technologies à l’espace. Grâce à l’expertise acquise en 55 ans de conquête spatiale, le challenge est à notre portée. De là est née une volonté de coopération entre Air Liquide, l’ESA et le DLR.

Programme Ariane : la suiteParmi les projets spatiaux auxquels Air Liquide est associé, le programme Ariane est l’un des plus emblématiques. Le groupe a contribué à chaque étape de la saga, depuis le 25 décembre 1979 où le 1er lanceur de la 1re génération d’Ariane a emporté dans l’espace le 1er réservoir d’Air Liquide. Le groupe a eu la confirmation qu’il participera au programme Ariane 6, dont le vol inaugural est prévu en 2020. Air Liquide fournira les équipements cryogéniques pour la propulsion du futur lanceur européen et se chargera de la réalisation des systèmes de fluides cryogéniques du nouvel ensemble de lancement Ariane ELA4 du centre spatial guyanais.

Des constellations de satellitesAir Liquide entend bien contribuer à un autre projet tout aussi ambitieux : la transition de la flotte mondiale de satellites vers la propulsion électrique, avec 400 nouveaux satellites d'observation, 300 grands satellites de télécommunication et des projets de constellations allant jusqu'à plusieurs milliers de satellites. Pour ce faire, le groupe apportera ses savoir-faire sur le xénon. D’ici 5 ans en effet, on estime qu’un quart des satellites géostationnaires utilisera la propulsion xénon. Avec ce mode d’énergie, les satellites peuvent diviser leur poids par 2. Un atout pour le spatial ! Air Liquide interviendra à plusieurs niveaux : fourniture du gaz, fabrication de bancs de remplissage xénon pour satellites ou service complet de remplissage sur pas de tir et conception de micro-vannes de régulation de débit3. Cette micro-vanne est en cours de développement avec le CNES pour l’adapter à la propulsion électrique. Mais déjà, elle participe à un projet d’envergure : ExoMars, en assurant la régulation du débit d’hélium du chromatographe du rover. Pesant quelques grammes, elle constitue un défi en matière de miniaturisation !

“ Le Spatial a toujours représenté pour Air Liquide un levier d’innovation et de développement technologique. Le Groupe capitalise sur ses 50 ans d’héritage en cryogénie spatiale, sa capacité d’innovation et sa présence dans la plupart des hubs spatiaux, pour proposer une offre de solutions globales “end-to-end”, dans le domaine des lanceurs, pas de tirs, cryo-refroidisseurs pour observation de la Terre, propulsion électrique, exploration, et ainsi contribuer aux défis de notre époque.” Bertrand Baratte, Directeur Département Spatial, Air Liquide advanced Technologies

“ Partenaire historique, Air Liquide a développé une expertise unique en matière de cryogénie spatiale qui lui permet d’accompagner le programme Ariane dans toutes les phases de développement des lanceurs” François Darchis, Membre du Comité Exécutif d'Air Liquide

2 https://advancedtech.airliquide.com/fr/table-ronde-exploration-spatiale

3 http://www.cryoscope.airliquide.com/fr/collection/57/#expert

4 L’hélium sert aussi à pressuriser les réservoirs cryogéniques d’Ariane 5.

Déjà 25 ans qu’Air Liquide a construit à Kourou une usine pour produire l’hydrogène liquide destiné à la propulsion du lanceur Ariane 5. Ainsi est née Air Liquide Spatial Guyane, qui exploite aussi une unité de distillation des gaz de l’air, pour fournir l’oxygène liquide du lanceur et l’azote nécessaire au fonctionnement du centre spatial guyanais, en matière de fluide process et de mise en sécurité. Les installations d’Air Liquide Spatial Guyane délivrent en plus de l’air comprimé et de l’hélium4, qui servent à l’assainissement des lanceurs notamment. Les équipes d’Air Liquide acheminent l’ensemble de ces fluides des usines aux lanceurs, via des réservoirs semi-mobiles uniques au monde. Elles effectuent aussi l’exploitation et la maintenance des moyens sol associés, et fabriquent, qualifient et reconditionnent les flexibles connectant Ariane 5 aux équipements sol. Enfin, Air Liquide contribue à la préparation des satellites, en fournissant les fluides azote et hélium sous forme conditionnée en bouteille.

30 000 L D'HYDROGÈNE LIQUIDE

70 tonnes D'OXYGÈNE ET D'AZOTE LIQUIDES

KOUROU

fournis au quotidien à Kourou

“ Déterminés à être compétitifs dans le secteur des lanceurs commerciaux, confie Dominique Boutellier, Directeur des Opérations, nous travaillons déjà à l’adaptation de nos moyens de production et de nos services au challenge Ariane 6. Air Liquide Spatial Guyane apporte son expertise pour bâtir la future zone de lancement. Nos 44 collaborateurs sont prêts et mobilisés pour relever ce formidable défi !”

ARIANE 6un challenge relevé à Kourou aussi !

“ Pour notre base lunaire, nous cherchons une énergie durable, sûre, fiable.”

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06

Décrivez-nous EuroCryospace et ses activités ?

EuroCryospace a été créée par Air Liquide et Airbus Safran Launchers, pour étudier, développer et fabriquer les réservoirs de la génération d’Ariane 5 à propulsion cryogénique : les réservoirs hydrogène et oxygène de l’étage principal et le réservoir hydrogène de l’étage supérieur qui devait être remplacé pour la nouvelle version du lanceur Ariane 5 Midlife Evolution (ME). Nous produisons aussi des lignes cryogéniques d’alimentation et de pressurisation pour les ergols et les moteurs. Au fil des années, EuroCryospace a ainsi fabriqué plus de 90 réservoirs pour l’étage principal et plus de 70 pour l’étage supérieur. Début mai, Ariane 5 a enregistré son 78e lancement réussi d’affilée.

Quelles sont les différentes contributions d’EuroCryospace aux succès du programme Ariane ?

Certaines études avec le CNES et l’ESA et le développement du réservoir cryogénique d’Ariane 5ME ont conduit à de réelles ruptures technologiques. Depuis l’origine, nous avons ainsi déposé 25 brevets, en particulier sur des procédés d’isolation et de cloisonnement, essentiels pour protéger les ergols liquides de la vaporisation, et sur les traitements de surface. Ces avancées technologiques serviront aussi au programme Ariane 6. Dans le cadre de la campagne HX avec Air Liquide, 14 technologies inédites destinées aux lanceurs du futur ont été mises au point, pour permettre d’éteindre et rallumer le moteur dans l’espace.

Vous êtes à la Direction d'EuroCryospace depuis janvier 2016. Quels ont été les derniers jalons franchis et quels sont vos projets ?

Nous sommes maintenant centrés sur la production pour le lanceur Ariane 5, suite à l’arrêt du programme Ariane 5ME. Cela, jusqu’à 2021, en attendant l’arrivée d’Ariane 6. Un lot de 18 réservoirs et de lignes cryogéniques est attendu. Arianespace a augmenté le nombre des lancements depuis 2 ans, ce qui nous oblige à accélérer notre cadence de production. En parallèle, l’agence nous challenge sur la baisse des coûts, face à la concurrence d’acteurs privés dans le spatial. Nous avons donc organisé une démarche d’amélioration continue sur les flux de production. Pour y parvenir, nous avons mis en place des équipes chargées d’optimiser les process et renforçons le maintien en condition opérationnelle de nos outils pour être toujours plus efficace. Je suis positive. EuroCryospace compte un personnel hautement qualifié, fier de travailler pour l’excellence spatiale !

Christine Jauffret, Administrateur gérant EuroCryospace

questions à…

5 Meteosat Third Generation

GRAND ANGLE

235,4

170LE RÉSERVOIR DE L'ÉTAGE PRINCIPALD'ARIANE 5ME MESURE

MÈTRESDE LONG

MÈTRESDE DIAMÈTRE

COLLABORATEURSCHEZ EUROCRYOSPACEdétachés soit d’Air Liquide, soit d’Astrium Safran Launchers

78 lancementsréussis d'affilée

L’expertise d’Air Liquide au service des lanceursDe l’innovation à l’industrialisation au niveau mondial, grâce à l’expertise et la présence internationale du groupe Air Liquide

EXPLOITATION, MAINTENANCE & SERVICES

Production, distribution, fourniture et remplissage de gaz, maintenance et services, assistance au lancement

CONCEPTION & EXPERTISE TECHNIQUE

Études fonctionnelles, analyses thermiques et structurelles, génie électrique

SUPPORT SOL

Équipements, installations, stockage et lignes de distribution cryogéniques pour les pas de tir

RESSOURCES D’ESSAI

Un centre d’essais avec 16 zones d’essais, 5 laboratoires de tests et 2 blockhaus pour des tests en environnement spatial

FABRICATION, INTÉGRATION & QUALIFICATION

• Réservoirs et lignes cryogéniques, stockage de gaz pressurisé, isolation, jauges de niveau, dispositifs de gestion des ergols

• Procédés de formage, traitement de surface et thermique, salle blanche ISO 5, soudage, techniques de collage

Du froid "actif" pour observer l’espace et la Terre

Pour produire du froid dans un satellite spatial, où chaque cm2 est crucial, le refroidissement actif par des tubes à gaz pulsé est la technique la mieux adaptée.

MIEUX ! Cette technologie développée par Air Liquide compte d’autres atouts : capacité de refroidissement cryogénique stable, niveau de vibrations très bas, fiabilité exceptionnelle et durée de vie quasi infinie. Fonctionnant sans pièce mobile dans la partie à refroidir, les tubes à gaz pulsé (pulse tube) ne craignent pas l’usure. Cette technologie a été retenue pour refroidir le plan focal d’instruments à bord de satellites d’observation et météorologiques.

Ainsi, 12 cryogénérateurs pulse tube rejoindront six satellites MTG5 en orbite géostationnaire à 36 000 km au-dessus de la Terre, durant 20 ans dès 2017. Ils fourniront du froid à une nouvelle génération de sondeurs atmosphériques, et permettront d’avoir accès à des données météorologiques très précises. Le premier satellite rejoindra l’espaceen 2021. Air Liquide poursuit le développement de sa gamme de refroidisseurs pulse tube afin de s'adapter au mieux à la demande mondiale dans les domaines de la science et de l'observation de la Terre.

07

avec le développement des stations hydrogène, en sélectionnant des composants performants, à même de passer la qualification aéronautique. Beaucoup de contraintes balisent la conception de ce système : sécurité, vibration, poids, volume… Nous devons justifier chacun de nos choix.

Vient alors l’assemblage.

C'est la troisième étape. Elle s’accompagne d’un process complexe de vérification en matière de conformité et de traçabilité. C'est aussi lors de l'assemblage qu'on se rend compte des limites du dessin 3D. On découvre toujours quelques surprises ! Mais s'il n'y avait pas de problèmes, il n'y aurait pas d'ingénieurs…

Où en est Hycarus aujourd'hui ?

Des essais sont en cours sur le réservoir et la pile est testée par Zodiac Aerospace. Elle sera ensuite soumise à différents tests de qualification environnementale. Mais le grand moment, ce sera fin 2017, pour le premier test en vol.

Sereine ?

Sereine et impatiente !

Aline, pouvez-vous nous parler de votre parcours jusqu'à Air Liquide ?

Après mes études à l'Université de Technologie de Compiègne, je me suis spécialisée dans les process et filières thermiques et énergétiques. Un sujet m'intéressait particulièrement : le biogaz. Utiliser des déchets pour en faire une source d'énergie, l'idée me plaît ! Aujourd'hui, on peut produire de l'hydrogène à partir de biométhane. Cet hydrogène est au cœur d'Hycarus. C'est vrai que l'aéronautique, les avions sont des domaines que je ne connaissais pas. Mais en tant qu'ingénieur, je pense que tous les sujets peuvent devenir passionnants. Ma mission, c'est de résoudre les problèmes. D’ailleurs, avant d'intégrer Air Liquide, mon premier métier consistait à homologuer des tracteurs !

Au-delà de sa mission première, Hycarus ouvrira de nouvelles perspectives.

Hycarus a d'abord été conçu pour alimenter l'espace cuisine (appelé galley). Les résultats obtenus pourraient ensuite dériver vers d’autres fonctions. Par exemple, remplacer le RAT (Ram Air Turbine), cette petite éolienne de secours que l'avion déploie en cas de panne moteur pour générer de l'électricité et permettre d'atterrir. Ou alimenter l’APU (Auxiliary Power Unit), à savoir le groupe qui dessert les différents systèmes de bord quand l’avion est au sol, moteurs à l’arrêt. Après, rien ne nous empêche d'imaginer un futur où l'avion fonctionnerait intégralement avec de l'électricité produite par l'hydrogène !

Qu'est-ce qui vous passionne, en tant qu'ingénieur, dans ce projet ?

La multiplicité des sujets à régler. Ce qui va du design de cet équipement jusqu'aux questions de sécurité. Un exemple très simple : comment évacuer l'hydrogène en cas de surpression ? Dehors, forcément, à l'aide d'un tuyau. Mais que se passe-t-il si le gaz s'enflamme à l'extérieur, sachant que la paroi des avions, relativement fine, ne doit pas prendre la chaleur… Une problématique parmi tant d'autres.

Justement, comment parvient-on à régler toutes ces questions très concrètes, quand Hycarus n'est encore qu'un outil en phase de maquette ?

C'est ce qui explique la durée d'un tel projet. Je travaille dessus depuis le début, presque à plein temps. Une première phase de six mois a permis de définir les besoins, les attentes de performance des différents acteurs (quantité d'hydrogène nécessaire, débits à fournir, exigences de sécurité…). Deuxième étape : trouver les composants de stockage. Sachant que les composants pour l'hydrogène en aéronautique, ça n'existe pas ! Et peu de fournisseurs ont pu s'intégrer à ce projet pour des questions d'assurances. Nous nous sommes donc appuyés sur notre expertise acquise

1 En partenariat avec Zodiac Aerotechnics (coordinateur), le CEA, Dassault Aviation, le JRC-IET, l'INTA, ARTTIC, Zodiac Aeroelectric, Zodiac Galleys Europe sro, Zodiac CABIN & CONTROL. Le projet Hycarus a reçu un financement du septième programme cadre (7e PC) de l'Union européenne pour l'initiative technologique sur les piles à combustible et l'hydrogène (FCHJU) dans le cadre de la convention de subvention n° 325342.

2 FCH JU : partenariat public/privé composé de 3 membres : l'Union Européenne représentée par la Commission Européenne, les industries européennes représentées par le groupe NEW IG et le monde scientifique représenté par le groupe N.ERGHY.

PAROLE D’EXPERT

ALINE HOFFMANN

Un peu d'hydrogène dans un monde de kérosène

Hycarus1 a quatre ans et se porte très bien. Il est aussi l'objet de toutes les attentions d'Aline Hoffmann, ingénieur chez Air Liquide. Hycarus, c'est le nom qui a été donné au projet de recherche sur une pile à combustible destinée à l'aviation. Ou comment trouver de nouveaux moyens pour générer de l'électricité à bord. Et tout n'est pas forcément simple…

Air Liquide a créé un système de stockage multifonctionnel de l'hydrogène pouvant stocker de l'hydrogène, résistant aux hautes pressions.

HYDROGÈNE

HYCARUS (HYdrogen Cells for AiRborne USage)Projet européen à l'initiative du FCH JU2 (Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking), visant à démontrer que l'on peut utiliser de l'hydrogène pour alimenter une pile à combustible et fournir ainsi de l'électricité dans un avion. Pour cela, Air Liquide travaille en collaboration avec Zodiac Aerospace, Dassault et le CEA depuis 2013. Air Liquide a créé un système de stockage multifonctionnel de l'hydrogène pouvant stocker de l'hydrogène, résistant aux hautes pressions, suffisamment grand pour embarquer la masse nécessaire. Ce gaz doit être amené à une pression acceptable pour une pile à combustible, qui produit alors de l'électricité. Plus d'infos sur

www.hycarus.eu

LES PHASES D'AVANCEMENT

Conceptionet réalisation

TestsDéfinition

des besoins

6 mois

2013 2017

4 ans aujourd'hui

08 FOCUS

CRYOGÉNIE

De nouvelles étapes franchies pour ITER !La conception et la fabrication en ateliers vont laisser la place à l’installation des équipements cryogéniques du réacteur de fusion expérimental ITER1 sur le site de construction à Saint-Paul-lez-Durance. Tour d’horizon des jalons franchis en 2016 et des avancées attendues en 2017, tant sur le site d’ITER qu’ailleurs dans le monde, dans le cadre du programme de recherche complémentaire “Approche élargie” entre l’Europe et le Japon.

En 2016, le projet ITER a traversé des étapes majeures. Les résultats obtenus grâce aux développements de l’accord “Approche élargie” ont en particulier été sensibles. À Naka, au Japon, le réacteur JT-60SA2 a reçu son usine cryogénique fabriquée par Air Liquide. Les essais sur la station de compression et sur les deux boîtes froides3 de l’unité ont validé les spécifications et les performances, dans différentes configurations, à 80 K et 4 K (soit - 190 °C et - 270 °C environ). Ces tests constituaient pour les équipes un défi, sachant que l’usine cryogénique de JT-60SA est un concentré d’innovations. En Italie aussi, Air Liquide contribue aux succès d’ITER. Le groupe a en effet signé un contrat pour fournir un réfrigérateur d’hélium avec une boîte de distribution, destinée à l’expérience Mitica. Celle-ci est hébergée au sein de l’installation Prima à Padoue, en vue de tester un injecteur de neutrons (Neutron Beam Injector NBI), semblable à celui qui sera utilisé sur le tokamak d’ITER.

Flot de livraisonsRevenons en France, sur le site d’ITER, où un convoi exceptionnel est arrivé fin 2016 après un périple de 500 km par route, fleuve et mer depuis les ateliers de Sassenage. Le convoi a transporté les boîtes froides hélium : trois mastodontes de 21 m de long, 4,20 m de diamètre et 135 tonnes chacun. En novembre, deux capacités de stockage d’hélium à 4K ont rejoint ITER livrées par les équipes Ingénierie d’Air Liquide de Champigny en France : des équipements encore plus imposants – 35 m de long, 4,50 m de diamètre et 160 tonnes chacune – pour évacuer l’hélium contenu dans le tokamak en cas de vaporisation accidentelle de l’hélium liquide. Air Liquide fournira en juin 2017 deux réfrigérateurs azote et deux boucles d’hélium qui apporteront une puissance frigorifique complémentaire à l’usine hélium et optimiseront la récupération du fluide.

D’autres briques de réfrigération sont en cours de finalisation : un épurateur d’hélium, deux boîtes à vannes, un sécheur d’hélium - le plus gros jamais réalisé, un équipement d’essais ainsi que les réchauffeurs et les compresseurs servant à récupérer l’hélium. De même, les stations de compression des usines hélium sont en fin de fabrication.

Relier l’usine cryogénique au tokamakAir Liquide a aussi été chargé de concevoir les 19 lignes cryogéniques d’une longueur totale de 1,6 km véhiculant l’hélium de l’usine cryogénique au tokamak. En préambule, un prototype a été créé, il concentre les difficultés de l’ouvrage. Le design des lignes d’ITER est en effet complexe. De surcroît, le prototype devait pouvoir absorber les mouvements des matériaux selon les phases de refroidissement ou réchauffement. Sinon, attention à la casse ! Enfin, pour minimiser les variations de température de l’hélium dans les lignes, Air Liquide a installé un super-isolant semblable à ceux des satellites4, constitué de couches de matériaux et de vide.

Lignes cryogéniques : conception validée !Les tests ont suivi en novembre. Avant de le mettre à l’épreuve, le prototype a été bardé de capteurs. Les essais ont dépassé les attentes, avec 90 % de correspondance entre réel et simulations. Aujourd’hui, la fabrication du 1er lot de lignes cryogéniques a démarré dans les ateliers de Sassenage, avec une livraison prévue fin 2017. Le lot 1 correspond à la ligne partant du tokamak. Une nouvelle fois, cette fabrication constitue un challenge, car le tokamak n’est pas fixe, installé sur des plots sismiques. Les équipes doivent donc mettre au point un système de découplage sismique particulièrement complexe. Ce sera une première !

Retrouvez l’avancement du projet en images sur la visite virtuelle http://static.iter.org/com/360/

CRYOSCOPE

Air Liquide advanced Business & Technologies

Mai 2017 - N° ISSN 2107-4658

Directeur de la publication : Xavier Vigor

Rédaction (Édito, Parole d’expert) : ginette

Rédaction (Brèves, Grand angle, Focus) :

Catherine Decombe-Joulain

Photos et illustrations : P. Avavian, Biogas HEEE,

CNES/ESA/Arianespace/Optique Vidéo CSG,

Eurocryospace, ESA/Satellite MTG,

Marcel Giger/Hydrogen Council, R. Guillard,

L. Lelong, NASA/JPL Caltech/Curiosity,

T. Pesquet/Melfi, G. Rakozy, G. Tachet,

Hans Lucas, Utopik photo, Shutterstock.

Coordination : Dominique Lecocq, Katelyne Braunlich

Réalisation graphique : ginette

Impression : atlanticlafab

Distribution : atlanticlafabTirage : 1000 exemplaires. Dépôt légal à parution.

2 rue de Clémencière - BP 15 38360 Sassenage

www.advancedtech.airliquide.com www.energies.airliquide.com katelyne.braunlich@airliquide.com

Pour vous désabonner, contactez-nous.

Merci à nos clients et partenaires mentionnés dans ce numéro.

Merci aux collaborateurs ayant participé à ce numéro : B. Baratte, C. Barnéoud-Arnaud J. Beauvisage, X. Benedetti, E. Bensadoun, V. Billot, N. Blanchard, D. Boutelier, B. Chidaine, P. Crespi, E. Dupasquier, A. Hoffmann, C. Jauffret-Gotti, G. Lamy, A. Lazzarini, D. Magnet, A. Qu, S. Roy, L. Tonnellier, L. Vandewalle, T. Wiertz.

1 Cf. Le Cryoscope 57.

2 Le réacteur JT-60SA vise à optimiser le mode de génération des plasmas de fusion.

3 Refrigeration Cold Box et Auxiliary Cold Box.

4 Air Liquide est également présent sur le marché des satellites, lire notre dossier à ce sujet.

“Dans le cadre du projet JT-60SA, l’efficacité du tandem Air Liquide-CEA a été particulièrement appréciée et a fait l’admiration de nos exigeants partenaires et clients Européen (F4E) et Japonais (QST).” Dr Jean-Claude Vallet, Responsable du Programme JT-60 SA, CEA

Après un périple de plus de 500 km par route et par voie fluviale et maritime, le convoi exceptionnel transportant 3 boîtes froides hélium conçues par Air Liquide a atteint le site d’ITER à Saint-Paul-lez-Durance (13), sa destination finale en décembre.

“ Air Liquide fournit l’unité cryogénique indispensable au confinement de la fusion dans le tokamak d’ITER. Objectif : contrôler la fusion pour qu’elle devienne une source d’énergie sûre, propre et sans limite à l’horizon 2050.”

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