Qu’est-ce que les cleantechs?

A quoi peuvent-elles servir du point de vue de l’industrie microtechnique?

Pierre RosselChef de projet Minnovarc pour la Suisse

Patrick RothDir. Cluster de la précision

Une pression «cleantechs» sur l’ensemble de l’économie

Les marchés

Les cleantechs, une opportunité pour les microtechniques

Une boussole pour mieux s’y retrouver

Le cas des technologies de captage et de récupération d’énergie

Des problèmes encore à surmonter

Les cleantechs et les mictrotechniques: défi et opportunités

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1. Une pression «cleantechs» sur l’ensemble de l’économie

Les cleantechs = Une pression de plus en plus forte (tendance émergente à lourde)/1

Pas de définition canonique ou consensuelle, mille définitions!

Dans cette situation, le secteur des microtechniques doit se forger sa propre perspective de travail, utile à ses entreprises

Cadre de référence large à une évolution souhaitable pour toute la société, soutenue par des technologies et processus aux caractéristiques «clean» (à voir ce que cela peut vouloir dire plus loin) et devant impacter de très nombreux domaines*

* On le voit bien dans le scénario de sortie du nucléaire prévue pour 2050 proposé par le Conseil fédéral en Suisse; doivent co-évoluer: la construction (approches passive et active), l’automobile, les appareils électriques, l’éclairage (attention!), la réglementation vis-à-vis des énergies renouvelables, mais aussi l’industrie, qui consomme plus de 60 % de l’électricité

Plusieurs de ces domaines impliquent des options souhaitables et donc positive pour des produits et services nouveaux impliquant les MT, et aussi le cas pour ce qui est de l’évolution des processus industriels

Les cleantechs = Une pression de plus en plus forte (tendance émergente à lourde)/2

Si le concept paraît encore flou, c’est aussi parce que ce domaine industriel est encore très en amont de ses possibilités d’expansion, contrairement aux medtechs, déjà très structurées voire souvent verrouillées sur des rapports de force ou une mainmise importante des grandes entreprises du domaine

Saut dans l’inconnu? ==> Il s’agit de mieux comprendre le marché qui est en train de se former (tendances, risques, leurres et trompe l’œil, premières leçons, niches et options prometteuses), un effort est nécessaire

Flou = danger? Plutôt une nouveauté à apprivoiser

2. Les cleantechs, une opportunité pour les microtechniques

A la fois secteur industriel qui devra continuer d’évoluer au plan de ses processus, sous la pression de nouvelles réglementations, à la fois secteur industriel capable de mettre au point des produits et services à même de rendre un grand nombre d’activités plus « clean»:

On distinguera donc entre les démarches:

- adaptatives (pour s’aligner sur des contraintes réglementaires) et

- proactives (en vue d’un gain).

Notons que dans certains cas, des démarches proactives, innovantes, peuvent résoudre des problèmes d’adaptation réglementaires.

Les MT dans une logique cleantechs

On se focalisera ici sur les démarches proactives, les démarches adaptatives (écologie industrielle) étant pour une autre fois

Un message fort à faire circuler:

Les cleantechs représentent une opportunité, une chance de réel retour sur investissement, offrant aux microtechniques un rôle influent dans l’évolution souhaitée vers un monde plus «clean» et donc une option très ouverte de diversifications industrielles possibles

Un changement de paradigme

Domaine d’activité produits et services à haut potentiel!

3. Une boussole pour mieux s’y retrouver !

http://daniel.lemee.free.fr/Dico/boussole.htm

Classer, cartographier pour s’y retrouver et prioriser

Réglementer

Substituer*

Modifier les comportements, former au changement, communiquer

Ouvrir, structurer des marchés

Réparer, dépolluer

Prévenir

Travailler sur les facteurs *

MT = effets directs pour un résultat plus «clean»,

mais aussi un rôle indirect (en rendant possibles certaines évolutions, ré-organisations, innovations sociales ou institutionnelles)

Optimiser***

Organiser différemment****

Mitiger le potentiel de risque

Améliorer, prendre soin des facteurs hydriques

Combiner des options

* = détails dans les slides qui suivent

Pour des énergies plus renouvelables*

Pour des substitutions favorables de procédés ou de composants,

Vers des résultats plus durables (fiabilité)

Vers des produits plus faciles à démanteler, voire à recycler

Substitutions

* Plus renouvelable (pour l’instant: industrie = 65 % de la consommation électrique du pays) et aussi produite de façon plus décentralisée, car il peut y avoir des gains indirects si par exemple l’indépendance énergétique augmente

Travailler sur les facteurs

Aller vers du:

plus petitplus légerplus rapideplus simpleplus résistantplus fiableplus durableplus compactplus modulaire plus réparable

Normalement., à un titre ou à un autre, toutes ces qualités émergentes devraient pouvoir se traduire par des gains monétisables

Optimiser

Champ très large, qui vont du lissage et partage des ressources comme dans les smart grids, à minimiser les pertes et rebuts, ainsi que la matière première ou le nombre de cycles ou étapes nécessaires pour réaliser des produits ou des services, en passant par un usage plus parcimonieux de l’eau, de l’énergie et des moyens logistiques et communicationnels

Il se peut que les processus, les échanges internes à l’entreprises doivent être repensés et reconfigurées (écologie industrielle) pour déboucher sur des combinaisons ou séquences plus «clean»

Il peut aussi être nécessaire d’innover socialement ou de soutenir de tels processus par des instruments ou équipements faisant appel aux MT

Il y a aussi de nouveaux modèles d’affaire à mettre au point, de nouveaux partenariats avec la recherche ou de type publics-privés avec les gestionnaires d’infrastructures

(S’)organiser différemment

La technique seule ne peut pas toujours suffire à résoudre des problèmes ou à ouvrir de nouveaux marchés

4. «Energy harvesting»: la tendance au micro- ou macro-captage d’énergie

Image:BiztechAfrica

Les différentes options technologiques de captage et de récupération d’énergie

Collecte d’énergie existante («harvesting»)

Récupération (d’énergie de toute façon dépensée et jusqu’ici perdue-dissipée)

Génération d’énergie localement et chemin faisant

Co- ou multi-génération (cycle secondaire de production d’énergie associé à

une cycle principal)

Dans ces quatre cas de figure, la question du stockage de l’énergie (batteries ou autre systèmes) joue un rôle-clé, ainsi que diverses formes de mesure et télémétrie

Dans tous les cas de figure évoqués ici, les MT permettent ces processus ou jouent un rôle essentiel, faisant la différence. On est donc en présence de gains d’énergie, le plus souvent monétisables, dans des modèles d’affaire directs ou indirects, privés ou publics-privés

De façon générale (en théorie), tout ce qui:

• vibre• chauffe ou induit un

différentiel thermique• rayonne

magnétiquement• coule (fluides gazeux

ou liquides)• tape (chocs

mécaniques)• concentre (optique)• résonne• se déforme

Facilité et coûts inégaux, risques possibles liés aux matériaux utilisés: ce sont des technologies en plein développement, tant pour la conversion que le stockage!

peut être capté et/ou aboutir à une captation convertissable en énergie stockable (batteries, super-condensateurs, etc.) et utilisable

via des composants MT, micro-systèmes ou interfaces de base (devices),

faisant appel à des principes technologiques également en nombres réduits; exemples d’effets:

- piézoélectrique- thermoélectrique- photovoltaïque (diff.

principes)- opto-acoustique- RF- radioactif- électrostatique- biomécanique- pyroélectrique

Une logique à matérialiser, une grand nombre de possibilités

Pour le micro-captage d’énergie, les situations «chemin faisant» ou il s’agit de gagner en autonomie (pour recharger ou même pouvoir se passer de batteries), sont souvent synonymes de problèmes à résoudre

Pour le macro-captage, le volume et la possibilité de réinjecter de l’énergie ainsi gagnée dans le réseau sont des objectifs plus importants

De façon générale, les avancées dans le «energy harvesting» ne sont pas dissociables des avancées dans les questions de stockage, sous ses divers es formes

Micro- et macro-captage

Pour assumer optimalement tous les termes de cette logique, les MT sont notamment très utiles:

• pour couvrir un espace ou un réseau de capteurs et le gérer comme un

ensemble cohérent

• Pour développer/améliorer les instruments de mesure

• pour mesurer des flux, détecter des seuils, identifier des anomalies et

transmettre ces informations

• pour mettre au point de processus de productions, des installations de

qualité

• Pour accroître l’efficience énergétique des appareils et instruments

Francesco Cottone (2011). NiPS Energy Harvesting Summer School, ESIEE Paris – University of Paris Est , August 1-5, 2011, http://www.nipslab.org/files/file/nips%20summer%20school%202011/Cottone%20Introduction%20to%20vibration%20harvesting.pdf

5. Des problèmes encore à surmonter

On est encore très en amont et différents apprentissage et différentes formes de partenariats publics-privés (et pas seulement le subventionnement direct) devront être expérimentés, des innovations sociales et/ou organisationnelles avoir lieu

Les industries les plus prometteuses ne sont pas encore clairement identifiées (attention aux espoirs-leurres comme dans le solaire ou la voiture électrique et peut-être, en partie, les smart grids, tout comme certaines énergies faussement séduisantes (biocarburants, hydrogène?)

Mais les MT ont l’opportunité d’être des acteurs participant à la construction de celles-ci dans un rôle positif, essentiel et donc plutôt favorable

Les modèles d’affaire et les chaînes de valeur ne sont pas encore à maturité

Modèles d’affaire

Partenariats innovants

Attention aux leurres

Malgré tout une opportunité pour les MT

Nous n’en sommes qu’au début

http://cleantechnica.com/2009/01/07/cleantech-investment-slowdown-predicted-in-2009/

http://www.cnbc.com/id/36119389/Venture_Capital_Deals_in_Clean_Tech_Hit_Record_In_First_Quarter

Pour se faire une idée du stade encore jeune de ce domaine

Penser diversification à partir de ce qu’on sait déjà faire:

des marchés qu’on connaît, des réseaux de collaborations et des innovations accessibles pour apprendre et s’ouvrir, augmenter ses options, se préparer, anticiper des changements de réglementations, des pressions clean sur des marchés existants qui devront évoluer, penser projets et partenariats

Très concrètement et immédiatement

Les marchés/1: les transports et la mobilité

Transports = Plus de 35 % de la consommation énergétique:

. MT pour: une avionique plus légère, des options de energy harvesting pour les bateaux, renforcer les solutions de mobilité douce

mais surtout (car plus de la moitié de la mobilité est faite trajets «urbains» de moins de 15 kms); les MT, de toutes sortes de manières peuvent contribuer à:

- rendre plus efficient et «clean» les véhicules à moteur, à toutes les étapes de leur cycle de vie

- faciliter les schémas de mobilité plus performant (co-voiturage, systèmes automatiques, semi-automatiques ou partiellement automatiques, énergie décentralisée et biberonnage, transport camions sur train, etc.)

- aider à optimiser la mobilité individuelle ainsi que la mobilité industrielle, sans effet de rebond vers le haut et incitations nouvelles

- faciliter les taxations et mesures incitatives et porteuses d’apprentissage, voire de changements de comportement

- faire évoluer les villes vers des équilibres intelligents

Un exemple, le stationnement intelligent Mix de TICs et de microtechniques/(Issy les Moulineaux (solution Smartgrains, connecté à la technologie ParkSense)

Les marchés/2: le chaud et le froid

Sous nos latitudes, le chauffage = 2ème poste dans la consommation énergétique après les transports

Grâce aux TIC et aux MT = plus d’optimisation, plus de récupération et co-génération, plus de télémétrie et monitoring efficace des solutions à basse consommation dans la consommation directe, mais aussi la construction «clean»

Mais: les trois quarts de la population du globe vivent dans des zones urbaines où le problème No 1 est le refroidissement, ici encore les MT peuvent jouer un rôle fort (les systèmes de refroidissement sont de plus en plus sophistiqués (monitoring, télémétrie) et complexes, avec des boucles de récupération

Dans les pays du nord comme du sud, la chaîne du froid alimentaire est aussi un enjeu «clean», où les MT ont leur place

Les marchés/3: une productivité industrielle plus «clean»

Dans les pays de l’OCDE, approx. 60 % de la consommation d’électricité est industrielle, et si l’in ajoute prend en compte l’agriculture il en va de même de l’eau

Même si la migration vers des procédés plus «clean» ne pourra se faire du jour au lendemain, il s’agit d’une pression lente inexorable et là encore, les MT ont un rôle clé, pour:

- mesurer, - mitiger, combiner, ou optimiser, - récupérer des énergies le long des processus productifs, ou associés aux

services de leur environnement

Les marchés/4: l’enjeu émergent = les technologies de l’information et de la communication (TICs)

Autrefois une espoir de voir les impacts de la mobilité se réduire, aujourd’hui, plus de 15 % de la facture énergétique dans les pays de l’OCDE, et cette statistique augmente très vite (surtout avec la tendance dominante chez les fabricants de l’obsolescence programmée des matériels) et la soif d’images mobiles de l’ensemble de la population

Ici les MT ont le double rôle de bon et de méchant:

- Elles peuvent faciliter des gains dans les équipements, des reports de consommation favorables dans les activités des consommateurs ou de l’industrie, des optimisations et des récupération d’énergie dans le développement des data-centers

- Mais elles contribuent aussi au développement de ces technologies, à leur diffusion massive (pervasiveness), à l’accroissement des aides de vie et des nouvelles dépendances qui vont avec; paradoxalement, ce rôle moins positif peut aussi être source d’innovation et de solutions (mais c’est ce qu’on appelle l’effet de rebond: les solutions qui incitent à plus de consommation)

Questions, suggestions?