Energie Moteur d'innovations

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www.industrie-technologies.comHors-série

ÉNERGIEMOTEUR D’INNOVATIONS

www.industrie-technologies.com @SURNOTRE SITE:TOUTEL’ACTUALITÉTECHNO

EDITOwww.industrie-technologies.comwww.industrie-technologies.comwww.industrie-technologies.com

J.C.

BERT

INI

POU

RIT

ccRIDHA LOUKILRÉDACTEUR EN [email protected]

Et si vous réduisiez la consommation d’énergie de vosproduits ? Montée des préoccupations environnementa-les, durcissement de la réglementation… la course à l’ef-ficacité énergétique fait aujourd’hui figure de contrainteévidente. Mais vous gagnerez à la transformer en uneopportunité d’innovation. Une efficacité choisie, en quel-que sorte. L’exemple des technologies de l’informationdonne lamesure des enjeux. Depuis longtemps, les indus-triels de ce secteur font de la réduction de la consomma-tion de leurs produits un axe naturel d’innovation. Maisavec l’explosion d’Internet, l’invasion des mobiles et lepassage de la télévision aux écrans plats, ils sont contraintsde passer à la vitesse supérieure.La consommation d’électricité liée à Internet s’envole.

Selon l’université d’Harvard, si rien n’est fait pour limiterla voracité énergétique des datacenters, elle atteindrait,

dans 25 ans, la consommation d’électricité del’humanité tout entière en 2008… Inacceptable !Mêmes perspectives, mêmes craintes dans latélévision. Selon Sharp, sans amélioration del’efficacité énergétique, le remplacement dutube cathodique par des écrans plats bien plusgrands rendrait au final le parc de téléviseursquatre fois plus énergivore. Heureusement, laconsommation des écrans plats fond commeneige au soleil. En trois ans, Panasonic a ainsi

rendu ses dalles plasma quatre fois plus sobres.Du point de vue de la consommation, l’industrie est un

bon élève. Selon l’Observatoire de l’énergie, sa part dansla consommation finale d’énergie en France a baissé de16,5% entre 1980 et 2006. Depuis 1990, elle s’est stabili-sée autour de 15%.Mais les marges de progrès sont loind’être épuisées. Selon l’Ademe, l’industrie recèle encoreun gisement d’économie de 30%. À vous de transformerce potentiel en gain de productivité. cm

L’efficacitéchoisie

La courseà l’efficacitéénergétique :une opprtunitéd’innovation.

JUIN 2010ccHORS-SÉRIE 3

SOMMAIRE

LE BLOC-NOTESDE LA RÉDACTION

cc PAGE 10

ENQUÊTE

Les défis du réacteur nucléairedu futurcc PAGE 14

ENTRETIEN

Jean ThermeDirecteur déléguéaux énergies renouvelablesdu CEA«La révolution viendrades nanomatériaux»cc PAGE 18

INNOVATIONS

La sélection d’Industrieet Technologiescc PAGE 22

www.industrie-technologies.com

Un monde pleinde ressourcescc page 12

CE NUMÉRO COMPORTE :UN ENCART ABONNEMENTBROCHÉ DE 4 PAGESENTRE LES PAGES 2 ET 51.

4 HORS-SÉRIEccJUIN 2010

Le nouvel empire de l’éolienLa Chine est devenuele premier marché mondialde l’éolien.

LA PHOTO-TECH

Dans le labo, il y a des cactusAïe aïe aïe, ouille, aïe aïe aïeI&T se pique de le savoir.

cc PAGE 6

Un monde plein

Pour joindre vos correspondants,composez 01-77-92, suivi des quatre chiffresentre parenthèses indiqués après chaque nom.

Président Directeur général Christophe CzajkaDirecteur général délégué Paul Boursier

RÉDACTIONDirecteur des rédactions Laurent Guez (9423)Rédacteur en chef Ridha Loukil (9480)Conseil éditorial Fabrice Frossard (9452)Secrétaire générale de la rédactionChristine Bradu (9496)Rédactrice en chef Editing Anne Debray (9251)Assistante de la rédactionMarielle Flèche (9425)Rédacteur en chef adjointJean-François Prevéraud (9458) (Bureaux d’études,design, CAO, lettre Web)

Rédacteurs Muriel de Véricourt (9482) (Matériaux,biotechnologies) Thomas Blosseville (9481) (Éner-gie, environnement) Charles Foucault (9443) (Techno-logies de la production) Didier Ragu (9435) (Nouveauxproduits)

A COLLABORÉ À CE NUMÉRO Philippe Pélaprat

RÉALISATION Secrétariat de rédactionNicole Torras (9493), première secrétaire de rédactionDirecteur artistique Gérard Quévrin (9494)Service Photo Bernard Vidal (9490)Conception graphique Rampazzo & Associés

COMMERCIALDirecteur des forces commerciales et marketingPierre-Dominique Lucas (9403)Directrice commerciale du pôle IndustrieBéatrice Allègre (9362)Directeur adjoint de la publicité Éric Talley (9578)

Régions Thierry Borde, directeur (04-72-84-27-54)Est Clarisse Michel (03-88-84-36-06)Italie Jean-Pierre Bruel ([031]751-494)Allemagne/Suisse/Autriche Axelle Chrismann (9259)Benelux (Bruxelles) Anne Stuckens ([02]647-67-34)Grande-Bretagne François Krébel ([01-483]72-02-14et 72-03-26)Etats-Unis Lawler Communications, Larry Lawler([001]914-698-66-55)Espace Industrie - Contact Industrie - Service publicitéNathalie Chasles (9374)La direction se réserve le droit de refuser toute insertionsans avoir à justifier de sa décision.

MARKETING Responsable du service Jean-BaptisteAlline (9781) Responsable marketing Damien Delhomme(9786)ANNONCES CLASSÉES Directeur général Pierre-Domi-nique Lucas (9403) Assistante Catherine Bénézit (9412)

CONFÉRENCES-EVÉNEMENTS Directrice Anne-CaroleBarbarin (9290)

ADMINISTRATION-GESTION Directeur administratifet financier Stéphane Deplus (9402) Responsablejuridique Mireille Monnier (9744) Directeur des affairessociales Frédéric Sibille (9444) Directeur fabrication etachats Benoit Carlier (9314)

TECHNIQUE-PRODUCTION Informatique Philippe Bobo(01-46-99-24-37) Services généraux Jean-Pierre David(responsable) (9416)

DIFFUSION-ABONNEMENTS-EDITIONSDirectrice de la diffusion et de la promotion BénédicteHartog (9406) Directrice des abonnements Patricia Rosso(9788) Directrice des éditions Annie Zaratti (9774) Res-ponsable de la promotion Isabelle de Goüyon Matignon(9811) Service Clients (9292)TARIFS ABONNEMENTSFrance (TVA 2,10 %) 1 an, 11 numéros + accès Web : 105 euros TTCEtudiants/Demandeurs d’emploi 55 euros TTC (sur justificatif)Etranger nous consulterRèglement à l’ordre d’Industrie et TechnologiesPour l’UE, préciser le numéro de TVA intracommunautaireLibrairie (vente des numéros déjà parus et des annuaires) 4288Annuaires (TVA 5,5 % incluse) « L’Atlas des usines » : 95 euros TTC

Numéro de commission paritaire : 0612T81775. Numéro ISSN :1633-7107. Dépôt légal : à parution. Impression : Mordacq 62120Aire-sur-LaLys. Industrie et Technologies est édité par GroupeIndustrie Services Info (principal actionnaire : GISI Communica-tions), SA au capital de 1 057 080 euros. RCS Nanterre309.395.820. 10, place du général de Gaulle 92160 Antony.

Toute reproduction, représentation, traduction ou adaptation, qu’elle soitintégrale ou partielle, quels qu’en soient le procédé, le support ou le média,est strictement interdite sans l’autorisation de l’éditeur, sauf dans les casprévus par l’article L.122-5 du code de la propriété intellectuelle. Seules sontautorisées les reproductions réservées à l’usage privé du copiste et non des-tinées à une utilisation collective et les analyses et courtes citations justifiéespar le caractère scientifique ou d’information de l’œuvre dans laquelle ellessont incorporées. (loi du 11 mars 1957, art. 40 et 41, et code pénal, art.425). Copyright Groupe Industrie Services Info. Tous droits réservésDirecteur de la publication Christophe Czajka

Immeuble Antony Parc II10, place du général de GaulleBP 2015692186 Antony CedexTél. : 01-77-92-92-92Fax Rédaction : 01-77-92-98-51Fax Publicité : 01-77-92-98-50

Une publication de

PRODUCTION

SOMMAIRE INDEX

ENQUÊTE

Chassez les gaspisdans vos usinescc PAGE 28

ENTRETIEN

Laurent SchmittVice-présidentd’Alstom Power EnergyManagement«Le réseau électrique intelligent,c’est un véritable écosystème»cc PAGE 32

INNOVATIONS


ENQUÊTE

Le CO2 doit-il orienterl’innovation ?cc PAGE 42

ENTRETIEN

Jean JouzelClimatologue,prix Nobel de la paixen 2007 avec le Giec«Le changement climatiqueest une rupture technologique»cc PAGE 46

INNOVATIONS


LA VOITURE ÉLECTRIQUESE DÉVOILE

MISE À NU

cc PAGE 51

3MW . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

ccAAcadémie des sciences .42Actel . . . . . . . . . . . . . . . . . .38Ademe . . . . . . . . . . . . . . .28Agir pour l’environnement42Alcore Brigantine . . . . . . .37Alstom Power . . . . . . . . . .32AMD . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Arkema . . . . . . . . . . . . . . .22Arpa-E . . . . . . . . . . . . . . . .49Atlas Copco. . . . . . . . . . . .28ccB

Barrault Recherche . . . . .28Bosch . . . . . . . . . . . . . . . . .28Bouygues Construction .32BPR Technologie. . . . . . . .23ccC

Carrier . . . . . . . . . . . . . . . .42CEA . . . . . . . . . . . . 14, 18, 23Celeste . . . . . . . . . . . . . . . .36Cemagref. . . . . . . . . . . . . .50Centre belge d’étudesnucléaires . . . . . . . . . . . . .14Cnist . . . . . . . . . . . . . . . . . .42CCNRS. . . . . . . . . . 10, 14, 42Cofely . . . . . . . . . . . . . . . . .28Conserval Engineering . .38Converteam . . . . . . . . . . .22ccD-E

Dalkia . . . . . . . . . . . . . . . . .28DSM Food Specialities . .28EcoAct . . . . . . . . . . . . . . . .42EdF . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Enfinity. . . . . . . . . . . . . . . .28ENIA Architectes . . . . . . .36Exprimm . . . . . . . . . . . . . .28ccF-G

Ford. . . . . . . . . . . . . . . . . . .49Front Edge Technology . .38General Atomics . . . . . . . . 6Giec. . . . . . . . . . . . . . . 42, 46Google . . . . . . . . . . . . 10, 36ccH

Harvard University. . . . . .10Heat2Power . . . . . . . . . . .25Honda . . . . . . . . . . . . . . . .23Hydra Tidal . . . . . . . . . . . .10cc I

Iddri . . . . . . . . . . . . . . . . . .42IHI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49Imperial College. . . . . . . .49Industelec . . . . . . . . . . . . .28Ines. . . . . . . . . . . . . . . . . . .18Inra. . . . . . . . . . . . . . . . . . .22Institut français du pétrole 50Institut Fraunhofer18, 24, 50Institut Georgia Tech . . .24IRSN . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

ccK-LKepler. . . . . . . . . . . . . . . . .42L’Oréal . . . . . . . . . . . . . . . .28Laiterie Collet . . . . . . . . . .28Leanergie. . . . . . . . . . . . . .38Levant Power . . . . . . . . . .10Lyonnaise des eaux . . . .23ccM

Menippos . . . . . . . . . . . . . .24Mercks . . . . . . . . . . . . . . . .28Microchip Technology . . .36Microsoft . . . . . . . . . . . . . .32Minatec . . . . . . . . . . . . . . .18MIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36Mobalpa. . . . . . . . . . . . . . .28ccN

Nasa . . . . . . . . . . . . . . . . . .46Naskeo Environnement .28Netcraft . . . . . . . . . . . . . . .10Novaled . . . . . . . . . . . . . . .39NP Pharm . . . . . . . . . . . . .28NREL . . . . . . . . . . . . . . . . . .18ccO-P

Opteor . . . . . . . . . . . . . . . .28Opus Light. . . . . . . . . . . . .28Panasonic . . . . . . . . . . . . .36Plastic Omnium . . . . . . . .28Polytech Nantes. . . . . . . . . 6ccQ-R

Quantum Glass . . . . . . . .39Renault . . . . . . . . . . . . . . .42Rhodia . . . . . . . . . . . . . . . .42Rolls-Royce . . . . . . . . . . . . . 6ccS

Saint-Gobain. . . . . . . . . . .39Schneider Electric25, 28, 39Senova . . . . . . . . . . . . . . . .38Sharp . . . . . . . . . . . . . . . . .28Siemens . . . . . . . . . . . . . . .22SKF . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Solarwall . . . . . . . . . . . . . .28Splitted-Desktop Systems 37STMicroelectronics. . . . . .38Sustainable Dance Floor 10ccT

Thales. . . . . . . . . . . . . . . . .46Thalgo Cosmetics . . . . . .28Thermacore . . . . . . . . . . .37Toshiba. . . . . . . . . . . . . . . .22ccU

United TechnologiesCorporation . . . . . . . . . . . .49Université de Colombia .49Université de Liverpool. .49Université de technologiede Chemnitz . . . . . . . . . . .24Université de Würzburg .39ccV-W

Veolia . . . . . . . . . . . . . . . . .46Weidmüller . . . . . . . . . . . .37

Chaque wattvaut de l’orcc Page 26

Le CO2est l’ennemicc page 40

CRÉDITS PHOTOSCOUVERTURE ET SOMMAIRE :SNECMA; LOOKATSCIENCES ; RÉA ;IMAGINE CHINA; RENAULT ; D.R..


Chaque watt Le COLe CO

CONSOMMATION ÉMISSIONS

Les entrepriseset les établissements cités

6 HORS-SéRIEccJUIN 2010

PHOTO-TECH


JUIN 2010ccHORS-SéRIE �

PHOTO-TECH

ima

gin

ech

ina

Eole a trouvéson nouveauroyaume.Avec le tiersde la puissanceinstallée en 2009,la Chineest désormaisle premiermarché mondialde l’éolien.En un an,l’ex-empiredu Milieu a doublésa puissanceinstalléeà 25,8 GW.Pour y parvenir,il s’est bâtiune filièreindustriellecomplète…en seulementcinq ans.À l’imagede cette usinede ShandongChangxing,les 80 fabricantschinois rêventà présentd’essaimer leurstechnologiessur la planèteentière.

Le nouvel empire de l’éolien


PHOTO-TECH

Non,vous n’êtes pasdans un vaisseauspatialde la Guerredes étoiles.Mais dansun tokamak.Son nomde code: DIII-D.À l’imagedu français Iter,cette installationexpérimentaleinternationaledoit permettrede comprendreles processusà l’œuvredans une fusionnucléaire.Situé en Californie,DIII-D est portépar l’américainGeneral Atomics.

Une technologie atomique

Diète énergétiqueCe prototypeallemand à l’allureimprobable a étéconçu avec uneobsession : la sobriété.Il a participéà la courseShell Eco-MarathonEurope, qui départageles candidats selonleur efficacitéénergétique. Avecses cellules solaires,il a parcouru pasmoinsde 275,8 km/kWhconsommé. Mais,dans sa catégorie,ce résultat le classe…quatrième et bondernier. Loin derrièreles 652 km/kWhde la voiture françaisedu Lycée LouisPasquet d’Arles.Cocorico!

D.R

.

Pénétrez en vidéo dans les coulissesd’une course à l’efficacité énergétiqueShell Eco Marathon


JUIN 2010ccHORS-SéRIE �

PHOTO-TECH

Cette chambreà vide est l’undes derniersappareilsde torturede Rolls-Royce.Le motoristebritanniquea ouvert en maià Dahlewitz(Allemagne)un centred’essais de7000 m2.Fatigue,vibrations,résistance…ses moteursà gaz y subiront,à traversune quarantainede tests,des conditionsmécaniquesextrêmes. Deuxdes soixante-dixexpertsdu centreinspectentici les palesd’un moteur.

Extrême mécanique

aba

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LE BLOC-NOTES DE LA RÉDACTION

LE RÉSEAU ÉLECTRIQUE EN PANNEL’état du réseau d’électricité en Francene cesse de se dégrader. Telle est la conclusiondu rapport d’étape de la Commissionde régulation de l’énergie.

Le temps de panne aurait ainsi augmenté de moitié en 10 ans.Les zones rurales sont particulièrement touchées. Responsable?La stratégie d’investissement d’EdF qui privilégie l’expansionà l’international sur l’entretien du réseau en France.

SECOUSSES. Ne craignez pasles reliefs du macadam pour votre voiture.Ils ont du bon. Avec la technologie développée

par la société américaineLevant Power, les amortisseurs

ne font pas que les absorber.Ils les transformentaussi en courant.De quoi réduirede 1,5 à 6 %la consommationde carburant.Et pas besoin

de changer d’amortisseurspour en profiter.

Ce système de récupérationd’énergie par génératrice électrique s’installe sur les amortisseursactuels chez un garagiste. Il va être testé cet été sur des camions,bus et autres types de véhicules. cm

Ô Toulouse ! Ton trottoir n’estplus éventré sur les tuyauxdu gaz mais produit du courant.

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.

Dansez sur moi et éclairezla piste grâce au systèmede Sustainable Dance Floor.


CARTONROUGE

LUMINEUX. Un porche éclairé parle piétinement des passants ! Tel est le sys-tème expérimenté au centre de Toulouse. Selonla municipalité de la ville rose, il préfigure l’éclai-

rage urbain de demain. Unéclairage écologique, sansémission de gaz à effet deserre,puisqu’iln’utilisequel’énergie du piétinement.En traversant le passage,les piétons provoquent desvibrations converties enélectricité par une généra-trice électrique. Il produitainsi jusqu’à 50Wpour ali-menter, sans aucune autresource d’énergie, un réver-bère et une rampe d’éclai-rage à Led. Ce passage aété mis au point en parte-nariat avec la société néer-landaise Sustainable DanceFloor, dont la technologieéquipe déjà une discothè-que à Rotterdam pour l’ali-mentation de l’éclairage dela piste de dance. Le mètre

carré produit jusqu’à 120Wet revient à 3500 euros.Ce plancher récupérateur d’énergie pourrait trou-ver application dans les infrastructures urbaines(trottoirs, gares, aéroports, centres commerciaux…).Avec le potentiel de réduire de moitié la consom-mation d’électricité de l’éclairage public à l’horizon2020, selon la municipalité toulousaine. cm

CARBONÉ. L’automobilevient au secours du climat.Des chercheurs de l’université anglaise de Bathveulent convertir en carburant le CO2

de l’atmosphère. Pour y parvenir, leur projetconsiste à trouver des matériaux poreux capablesd’absorber le dioxyde de carbone. Et utiliserdes micro-organismes pour produire de l’électricitéou de l’hydrogène.En avalant les kilomètres, les voituresoffriraient ainsi une solution au changementclimatique. Sauf que le procédé miraclereste entièrement à inventer. cm

TRAIN-TRAIN. Et si le routiniermétro-boulot-dodo permettaitde produire de l’énergie ?C’est une piste envisagée par la ville de Madrid.Systèmes de freinage, éclairage… Chaque jour,les rames et usagers du métro dissipent des calories,en partie captées par le sous-sol.Grâce à une pompe géothermique, l’idéeest de les récupérer pour chauffer et climatiserles quais, bureaux et espaces commerciauxdes stations madrilènes. Astucieux, non? cm


REVUEWEB

cc FABRICEFROSSARD

Avec l’eau, l’énergie est le principal enjeu des annéesà venir. Si tout le monde en est conscient, pour autantnotre consommation s’accroît quasiment chaque jour.Surtout si vous utilisez Internet extensivement. À titred’exemple, une requête Google émet 14 g de CO2 selonles calculs d’un jeune physicien de Harvard University,Alex Wissner-Gross. Soit autant qu’une bouilloire à théou une ampoule électrique en une heure. Il a fondéhttp://www.co2stats.com/, un service qui se proposede vous aider à réduire l’empreinte carbone de votresite Web. Selon ses calculs, l’affichage d’une pageclassique émet environ 0,2 g de carbone. Sachant qu’enavril 2010 il y avait sur la toile 205368103 serveurs Webrecensés par Netcraft (http://news.netcraft.com/),l’impact sur la planète est considérable. Pour finir, enjuillet 2008, Google indexait 1000 milliards de pages.

Pour alimenter en énergie tous ces sites et serveurs,les ressources mobilisées sont énormes. Et, si rienn’est fait, dans 25 ans, Internet devrait consommerautant d’énergie que l’humanité tout entière en 2008.Pour les ingénieurs des fabricants de serveurs et decentres de données, l’enjeu est désormais de réduirele PUE (power usage effectiveness) : en moyenne, undatacenter normal affiche un PUE de 2, soit pour unwatt consommé par le serveur, deux watts sontconsommés car il faut alimenter aussi les systèmesde refroidissement et autres équipements techniques.Un datacenter moyen consomme en moyenne 4 MWhpar an, autant que 3 000 foyers… Pour réduire laconsommation d’Internet, les constructeurs ont crééle consortium green grid, et sa déclinaison, la greengrid academy pour aider à bâtir un datacenter plussobre, via un panel d’outils idoines : http://www.thegreengrid.org/academy.aspx. D’autres sitesfournissent de l’information sur la question comme lesite GreenIT.fr ou searchdatacenter.com. Une choseà garder à l’esprit : en multipliant les requêtes derecherche sur Google, vous contribuez auréchauffement de l’atmosphère.

Limiterla voracitédu Web

LA PENSÉE DU MOIS

J’ai inventé une lampe de pochequi fonctionne à l’énergie solaire,elle n’a qu’un dernier défaut,elle ne marche qu’en plein soleil.Extrait de la bande dessinée Gaston Lagaffe d’André Franquin

[email protected]

FLOTTEURS. Composée de bois,je flotte à la surfacede l’eau. Qui suis-je ?Une barque? Non,une hydrolienne. Exit l’acieret les composites :le norvégien Hydra Tidaldéveloppe une turbineflottante, à axe horizontal,dont les pales sont en boisde pin. Pour l’instant,cette technologie

n’est pas aboutie. Hydra Tidal vient juste d’obtenirdes fonds pour confronter sa machine aux élémentsnaturels. Et vérifier que ses pales en bois résistentaux courants marins. cm

PIQUANT.Où rechargerson téléphone portableen plein désert ?Des chercheurs du CNRSont une réponse : ils ont produitde l’électricité à partird’un cactus. Une biopile,insérée dans la plante,a converti en courant électriquel’énergie chimique issuede la photosynthèse.Comme les molécules misesen œuvre, l’oxygène et le glucose,sont aussi naturellementprésentes dans le corps humain,l’idée est à terme d’insérerce type de biopile sous la peau.Par exemple pour des capteursautonomes sous-cutanésmesurant la glycémiechez les diabétiques. cm

Dans le labo, il y a des cactusAïe aïe aïe, ouille, aïe aïe aïeI& T se pique de le savoir.

Il était un p’titprototype quin’avait ja, ja, jamaisnavigué ohé! ohé!

réa

enquête

Les défis du réacteurnucléaire du futurccPAGE 14

entretien

Jean ThermeDirecteur déléguéaux énergiesrenouvelables du CEa«La révolution viendrades nanomatériaux»ccPAGE 18

innovations

La sélectiond’Industrieet TechnologiesccPAGE 22


PRODUCTION

Un monde pleinde ressources

Le pétrole n’a pas encore livré sa dernièregoutte. Le soleil semble inépuisable et la bio-masse sous-exploitée. Charbon, mer, éolien…L’étendue des sources d’énergie disponiblessur Terre reste insoupçonnée, tout comme les

perspectives d’innovations dans un secteur – l’énergie – en pleinemétamorphose. À l’heure de la diversification du mix énergétique,sources émergentes et traditionnelles gardent un point commun:une recherche et développement toujours plus active. Tandis que lenucléaire développe le réacteur du futur, le photovoltaïque prenddes formes toujours plus variées. Dans ce florilège d’inventions, In-dustrie et Technologies a pioché des projets astucieux, prometteursou ambitieux. Cette sélection esquisse le panorama énergétique dedemain. À explorer sans modération. cm

DIVERSIFICATIONLa part du renouvelable

dans la productionélectrique devraitatteindre 22,6 %

en 2030 selon l’AIE.

Le pétrole n’a pasdit son dernier mot.La Libye compte,par exemple, portersa productionà 2,5 millionsde barils par jourà l’horizon 2015.Pour les paysindustrialisés,l’heureest toutefoisà la diversificationdes sourcesd’énergie.


ENQUÊTE


PRODUCTION

ous sommes en 2050 et lesréacteurs nucléaires recy-clent en boucle leurs déchetspour s’autoalimenter encombustible. Utopique? Ce

projet est pourtant réel. Le CEA prévoit ledémarrage en 2020 d’un réacteur de qua-trième génération, la technologie appe-lée à remplacer vers 2040 les EPR (réac-teur pressurisé européen) aujourd’hui enconstruction. En recyclant ses déchets, ceréacteur du futur est censé résoudre lesdeux sempiternels casse-tête dumonde de

l’atome: le stockage desmatières radioac-tives et la pénurie annoncée de combus-tible. Industrie et Technologies a poussé laporte des laboratoires qui développent lenucléaire du futur. Notre constat : un sauttechnologique sera indispensable. Tourd’horizon des chantiers pour bâtir le réac-teur de demain.

1Des neutrons rapidesà dompter

Le constat est sans appel. De la mined’uranium à la centrale nucléaire, « lerendementmassique des réacteurs actuelsn’est que de 0,5 % », calcule ChristopheBéhar, directeur de l’énergie nucléaire auCEA. La faute au fluide caloporteur duréacteur, l’eau. En ralentissant les neu-trons de la réaction nucléaire, elle limitedrastiquement l’étendue des éléments fis-sibles, essentiellement à l’uranium 235.Pour étendre l’utilisation des ressources,

notamment à l’uranium238, qui composeplus de 95% du combustible, le réacteurdu futur devramaîtriser les neutrons rapi-des. Comprenez des neutrons un millionde fois plus énergétiques qu’aujourd’hui.Pour y parvenir, il faudra trouver un nou-veau caloporteur, capable de refroidir leréacteur sans freiner les neutrons. Qua-tre candidats sont en lice : le sodium, leplomb, l’hélium gazeux et les sels fondus.En France, le sodium possède une nette

longueur d’avance. C’est la seule techno-logie suffisamment mature pour que leCEA dispose de son prototype en 2020,échéance fixée par une loi de 2006.Ses propriétés d’échange thermique

sont meilleures que l’hélium gazeux oule plomb, sa densité voisine de l’eau, l’ac-tuel caloporteur.Mais l’avance du sodiumtient surtout à des raisons historiques. Ilbénéficie des retours d’expérience des réac-teurs expérimentaux, désormais à l’arrêt,Phenix et Superphenix.

2La sûreté du réacteurà garantir

Malgré sa relative maturité, la voiesodium n’est pas exempte de verroustechnologiques. D’abord parce que lesodium est très réactif avec l’eau. Or,l’énergie produite par la réactionnucléaire est généralement transmise, viades échangeurs de chaleur, du calopor-teur (ici le sodium) jusqu’à un circuitd’eau alimentant une turbine à vapeur.« Pour éviter toute réaction incontrôlableentre le sodium et l’eau, il faudra renfor-cer la tuyauterie ou remplacer l’eau parun gaz, comme l’hélium ou l’azote », pré-voit François Gauché, chef du programmeRéacteurs de quatrième génération auCEA. Le choix final sera un compromisentre sûreté et rendement énergétique.Le sodium réagit aussi violemment

Les défis du réacteurnucléaire du futur

La filière nucléaire développe la prochaine générationde réacteurs qui succédera à l’ePr. L’enjeu est de taille :optimiser les ressources en uranium et recycler les com-bustibles usés. il faudra d’abord réaliser des innovations

de rupture. Mise au point sur les obstacles à lever et les voies techno-logiques explorées en recherche.

PROTOTYPELe CEA prévoit pour

2020 le démarrage d’unréacteur expérimental

de nouvelle génération.

Le fonctionnement, en vidéo,d’un incinérateur expérimentalde déchets nucléaires


N

Baptisé Astrid,le prototypefrançaisde réacteurde quatrièmegénérationà neutronsrapidesau sodiumdevrait voirle jour en 2020.

D.r

.

JUIN 2010ccHORS-SéRIE 15

Chargementdu cœurdu réacteurà la centralePhenixde Marcouledans le Gard.

avec l’air. « Contrairement aux réacteursactuels, le combustible devra être chargésous confinement et non à l’air libre », pré-vient Giovanni Bruna, adjoint à la direc-tion de la sûreté des réacteurs à l’Institutde radioprotection et de sûreté nucléaire(IRSN). Problème : quand il est chaud, lesodium est opaque. « Les manipulationsauront donc lieu à l’aveugle. Il faudra s’as-surer que le combustible est placé au bonendroit », ajoute-t-il. Et développer lesautomatismes adéquats.Dans le cœur du réacteur, chaque détail

compte. Le combustible sera enfermédans une enceinte, le sodium rentrantpar le pied et sortant par le sommet. « Encas d’obstruction par un corps migrant,l’alimentation en réfrigérant risqued’être interrompue. Le combustible pour-rait alors fondre en quelques secondeset le cœur du réacteur en moins d’uneminute », poursuit Giovanni Bruna. Unesolution serait par exemple de détecter lasurchauffe en repérant, par acoustique, laformation des bulles de sodium…À condi-tion d’isoler leur bruit dans une centralenucléaire en fonctionnement. Pour son-der les pièces par ultrasons, dès la concep-tion du réacteur, le nombre de parois devra

être réduit, car elles créent des échos. Un« détail » parmi d’autres sur la longueroute du réacteur de demain.« Une réaction nucléaire délivre une

énergie considérable, deux cent millionsde fois supérieure à une réaction chimi-que ordinaire », rappelle Alex Muellerdirecteur scientifique adjoint de l’Institutde physique nucléaire et des particulesdu CNRS. Dans ces conditions, le choixdes matériaux est crucial pour la sûreté.D’autant qu’avec les neutrons rapides, ilssubiront un bombardement plus intensequ’aujourd’hui. Notamment les gaines,ces tubes qui contiennent les pastilles decombustible. L’alliage de zirconium qui,pour l’instant, les compose résistera-t-ilauxnouvelles sollicitations neutroniques?Le risque serait que les gaz émis lors de lafission augmentent la pression jusqu’à bri-ser les gaines.Plus généralement, « nous ajusterons la

composition des assemblages combusti-bles pour éviter, en cas de fuite ou d’ébul-lition du sodium, des sauts de réactivité,qui pourraient mener à la fusion du réac-teur », assure François Gauché, du CEA.Pour comprendre le compor-

tement exact desmatériaux etcea

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ccGiovanni Brunaadjoint à la direction de la sûretédes réacteurs de l’irsn

« une exigencede sûreté accrue »Quatre objectifs ont été donnésaux réacteurs du futur : des économiessur les combustibles ; la possibilitéde produire de la chaleur industrielleet de l’hydrogène; des coûtscompétitifs ; une exigence de sûretéaccrue par rapport aux réacteursactuels et aux futurs ePr. aucunetechnologie ne répondra aux quatrepoints avec la même rigueur.Les réacteurs à neutrons rapides serontles plus économes en combustibles...à condition de garantir leur sûreté.en 1995, le réacteur japonais de Monjoua subi une fuite de sodium, entraînantune réaction exothermique avec l’air.après quinze ans d’arrêt, ce réacteurà neutrons rapides vient tout justede redémarrer. sur le prototype françaissuperphenix, un corps migrantavait obstrué l’alimentation en sodium,au démarrage donc sans gravité.Mais, en fonctionnement réel,un tel incident pourrait conduire,en une minute, à la fusion du réacteur.


PRODUCTION

des combustibles, le CEA devrait dispo-ser en 2014 du nouveau réacteur expéri-mental Jules Horowitz. Situé sur son sitedeCadarache (Bouches-du-Rhône), il pren-dra le relais du réacteur Osiris du CEA-Saclay (Essonne) datant des années 1960.Le réacteur RJH reconstituera les condi-tions extrêmes des réacteurs actuels (à eaupressurisée) mais aussi futurs, quels quesoient leurs fluide caloporteurs.

3Le recyclage à mettreau point

C’est « le » point noir de la filière nucléaireet un axe de recherche majeur. Pourréduire la radioactivité des combustiblesusés, l’idée est de les recycler. Pour l’ins-tant, le plutonium l’est en partie… maisune seule fois. Pour le réutiliser en boucleet exploiter d’autres déchets, comme lesactinides mineurs (neptunium, curium,américium…), la technologie à neutronsrapides est indispensable. Elle permettrait,par réaction nucléaire, de transformer ceséléments hautement radiotoxiques end’autresmoins dangereux, comme le rubi-diumou le césium. L’objectif est de réduirela durée de dangerosité de ces déchets dumillion d’années à seulement… trois siè-cles. Selon les spécialistes, une telle réac-tion est maîtrisée en laboratoire. Mais,pour passer à l’échelle industrielle, demul-tiples questions restent en suspens. Lesappareillages existent-ils? Jusqu’où auto-

complément de neutrons nécessaire.Le projet européen Eurotrans prévoit

pour 2020 un prototype de cette techno-logie. Un modèle réduit vient d’ailleursd’être inauguré par le CEA, le CNRS et

le Centre belge d’étu-des nucléaires. Il per-mettra de tester le cou-plage entre un réacteuret un accélérateur departicules. Pour passerà l’échelle industrielle,

il faudra toutefois assurer la stabilité del’accélérateur. Son système de régulationdevra éviter toute interruption du fais-ceau de neutrons. Dans la communautéscientifique, le débat sur la pertinenced’une telle technologie n’est pas encoretranché. Le compte à rebours est pourtantenclenché : les réacteurs actuels accumu-lent déjà des déchets à recycler. cm

ccTHOMAS [email protected]

matiser le procédé de recyclage? Quelserait son impact sur le prix du kilowat-theure électrique?À l’échelle industrielle, le recyclage, en

particulier des actinides mineurs, posesurtout un risque defusion du réacteur. « Cetaccident surviendrait si laréactionproduit beaucoupplus d’énergie qu’elle n’enconsomme. Pour l’éviter,la proportion d’actinidesmineurs réintroduits dans le combustiblene devra pas dépasser 2 à 3%», préconiseAlexMueller, du CNRS.Pour atteindre une proportion de 50%,

les scientifiques envisagent, en parallèle,un autre procédé de recyclage. Un réac-teur à neutrons rapides dédié au traite-ment des déchets, pas à la productiond’électricité. Son dimensionnement l’em-pêcherait d’entretenir, à lui seul, la réac-tion nucléaire. Il serait assisté d’un accé-lérateur de particules, qui lui fournirait le

Comment le CEA prépare les matériauxet combustibles nucléaires du futur


aFP

Pénuries d’ingénieursGlobalement, la filière nucléaire manqued’ingénieurs pour compenser les départsen retraite. Dans les technologies du futur,le risque de pénurie est particulièrementcriant. Le cea s’est ainsi fixé 2020comme date butoir. au-delà, il pourraitne plus disposer d’experts dans les nouvellesgénérations de réacteurs.« Pour les neutrons rapides, nous disposonsde 80 à 100 spécialistes. Mais seuleune quinzaine maîtrise vraiment l’ensemblede la technologie », évalue christophe Béhar,directeur de l’énergie nucléaire du cea.De quoi susciter des vocations?

ccEMPLOI

Le stockagedes déchetsreste incontournablec Gare au mirage écologique.L’éventuel recyclage, aujourd’huipresque inexistant, des combustiblesusés, ne résoudra pas l’épineusequestion du stockage des matièresradioactives.Les combustibles usés ne représententqu’une infime partie, en volume,des déchets nucléaires.s’ils concentrent l’essentielde la radioactivité, leur dangerositéne pourra, après traitement,qu’être diminuée. Pas supprimée.Pour les plus radiotoxiques,la durée de confinement serait réduitedu million d’années à quelques siècles.Le stockage s’en trouverait certesfacilité, mais resterait indispensable.il faudra trouver commentconfiner ces déchets, en attendantque leur radioactivité baisse,et concevoir la métrologiepour les surveiller.

Les déchets nucléaires sontplacés dans des fûtsmétalliques et entreposésmécaniquement dans descentres de stockage.

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Commissariatà l’énergie atomiqueet aux énergiesalternativesAvec 16000 salariéset 10 centresde recherche,le CEA intervientdans les énergiesdécarbonées,la défense,les technologiespour l’informationet pour la santé.En 2009, son budgeta atteint 4 milliardsd’euros, dont 2,4 pourles programmes civils.

cc SES5 DATES

1990� Entre au CEA1999 Prend la directiondu CEA-Leti20�0�0� Devient directeurdu centre CEAde Grenoble et lancele projet Minatec20�0�3 Devient,en plus, directeurde la recherchetechnologique du CEA20�10� Est nommédirecteur délégué auxénergies renouvelables


La France possède une industrienucléaire de pointe.Dans le renouvelable, est-elle vouéeaux seconds rôles?Jean Therme: La France est clairement enposition de rattrapage. Dans les années1980, elle était leader mondial dans lephotovoltaïque avec les États-Unis. Mais,contrairement au Japon et à l’Allemagne,elle n’a pas cru au renouvelable. Elle peutencore combler son retard. Pas dans l’éo-lien, déjà trop mature. Plutôt dans lesolaire, la biomasse ou la pile à combus-tible. Il faudra aller vite. Désormais, l’Asieimpose son rythme et sa production engrande série à bas coût. Chine, Corée duSud, Taïwan…Même si des doutes subsis-tent sur leurs standards de qualité, cespays vont rapidementmonter en gamme.Tout se jouera dans les deux prochainesannées.

Dans cette course mondiale,la France a-t-elle les moyens d’innover?J. T. : La France manque de centres derecherche de dimension mondiale. Pourrivaliser avec les Fraunhofer allemandsou le laboratoire américain NREL, il fautatteindre une taille critique de 400 cher-cheurs. L’Institut national de l’énergie

solaire, fondé à Chambéry en 2005, encompte déjà 200 et bientôt le double. LaFrance devra créer des centres équivalentspour les autres technologies. Le grandemprunt national prévoit cinq à dix ins-tituts d’excellence sur les énergies décar-bonées. Le CEA sera candidat pour lesolaire, la biomasse, le stockage de l’élec-tricité, les véhicules électriques et hybri-des.

D’où viendront les sautstechnologiques?J. T. : Pour s’imposer, la France devraindustrialiser les composants cœurs,comme les batteries et les piles à combus-tibles. Mais, pour améliorer leurs perfor-mances, la révolution viendra des nano-matériaux : nanopoudres dans lesbatteries, nanofils dans les cellules solai-res, nanocatalyseurs dans les piles à com-bustible, pour réduire la quantité de pla-tine. Des innovations de rupture serontégalement incontournables au niveausystème, en particulier dans l’habitat etles transports. C’est pourquoi le CEA aurades contributions depuis l’amont, lesmatériaux, jusqu’aux démonstrateurs,indispensables pour passer du prototypeà l’usage grand public.

Le CEA, père du nucléaire français,se détourne-t-il de l’atome?J. T. : Non, le CEA reste focalisé sur l’élec-tricité sans émission de gaz à effet deserre. Mais cette année, sur décision del’État, il a changé de nom. Il a été rebap-tisé Commissariat à l’énergie atomique…et aux énergies alternatives. Aux côtés dunucléaire, les nouvelles technologies del’énergie deviennent donc une missionofficielle du CEA. Elles faisaient déjà l’ob-jet de travaux de recherche. Mais cettemétamorphose nous ouvre des perspec-tives de collaborations avec les indus-triels. Côté production d’électricité, leCEA explore deux voies, l’une centraliséeavec le nucléaire et l’autre répartie avecle solaire. Nous n’irons pas dans l’éolien.Par contre, nous développerons des solu-tions pour adapter la production électri-que à la demande. Les industriels, quelqu’ils soient, ont aussi souvent besoind’améliorer l’efficacité énergétique deleurs produits ou de les alimenter enénergie décarbonée. Le CEA travaille, parexemple, sur l’utilisation de batterieslithium-ion dans les appareils nomadesou sur des volets automatiques commu-nicants et autonomes en énergie.

Les initiatives se multiplientaussi pour bâtir une industriephotovoltaïque française.Quelle technologie privilégier?J. T. : Face au standard en silicium cris-tallin, les couches minces émergent.

Depuis janvier, Jean Therme est le « monsieur énergies renouvela-bles » du CEA, un poste créé pour porter les nouvelles ambitions del’organisme public de recherche. L’objectif ? Contribuer au dévelop-pement, en France, des nouvelles technologies de l’énergie. Alorsque l’Asie monte en puissance, Jean Therme fixe la feuille de routepour combler le retard tricolore dans le renouvelable. Il décrypteles innovations de rupture incontournables.

La révolutionviendradesnanomatériaux

cc JEAN THERMEDIRECTEUR DÉLÉGUÉ AUX ÉNERGIES RENOUVELABLES DU CEA

Les ambitions du CEAdans les énergies renouvelables parson administrateur général, Bernard Bigot


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PRODUCTION


PRODUCTION

Biocarburants : cap sur la deuxième générationc À Bure-Saudron, dans la Haute-Marne, le CEA lance cette annéeun projet pilote pour produire23000 tonnes par an de biocarburantsde deuxième génération. L’objectifsera de prouver la faisabilité techniqueet économique d’une chaîne complète:collecte puis conditionnementde la biomasse, gazéification,traitement des gaz et conversionen carburant.Après une phase d’étude en 2010,

la construction de l’installationdébutera l’an prochain pourune exploitation à partir de 2015.Comme matière première,le démonstrateur utiliserales ressources forestières et agricoleslocales. Pour améliorer le rendementdu procédé, il expérimenteral’introduction d’hydrogène lorsde la synthèse de carburant. Outrele CEA, plusieurs industriels participentau projet, dont le maître d’œuvre Cnim.

Mais le silicium a encore un grand avenir.Il ne manquera pas de matière premièreet bénéficiera des retours d’expérience del’électronique. De leur côté, les couchesminces ont tout à prouver. Le tellure decadmium soulève des craintes pour sonimpact environnemental. Le cuivre-indium-sélénium pour son approvision-nement. Ces différentes technologiesn’auront de toute façon pas les mêmesdébouchés. Les grandes toitures et les cen-trales au sol privilégieront les couchesminces. Quant au silicium cristallin, il irasur les habitations, où ses meilleurs ren-

dements –entre 17 et 22%– rentabilise-ront des coûts d’installations plus élevés.Dans tous les cas, le principal défi sera degrappiller des pourcentages de rende-ment. En 30 ans, on a gagné seulement5%. Un sacré défi pour l’innovation !

Les solutions de stockage de l’électricitéseront-elles prêtes à temps pour déployerdes énergies intermittentes ?J. T. : Les batteries lithium-ion seront com-pétitives dans les trois ans. Elles serontutilisées pour stocker l’électricité durant24 heures. Au-delà, pour des durées de l’or-

dre de la semaine, il faudra développerd’autres technologies. Le CEA privilégiepar exemple la production d’hydrogène àl’air comprimé. Nous considérons aussi labiomasse comme une solution de stoc-kage. Qu’elle provienne d’une sourcerenouvelable ou non, l’électricité pourraen effet être utilisée pour gazéifier la bio-masse et produire du biocarburant. Maisle stockage passera en grande partie parune gestion efficace du réseau. En optimi-sant le parcours des électrons en tempsréel, le smart grid, ou réseau électriqueintelligent, sera une forme de stockage ins-tantané. Lui ne verra pas le jour avant dixà vingt ans. À elle seule, la première phase– le changement des compteurs électri-ques – demandera aumoins sept ans.

L’avènement de la voitureélectrique est annoncé.Après un siècle d’essais avortés,pourquoi percerait-elle enfin?J. T. : La batterie lithium-ion est une vraierupture technologique. Elle offre enfin del’autonomie à la voiture électrique. Lesconstructeurs automobiles promettent lasortie de vingt à trente modèles dans lesdeux ans. Historiquement, les premièresvoitures auraient déjà pu être électriques.Mais pendant 100 ans, on est resté aux bat-teries au plomb. Le renouveau est venu del’électronique portable, même si l’échelley est totalement différente : 70 g de batte-ries, contre 250 kg pour une voiture. Coût,sécurité, fiabilité... La vraie batterie pourautomobile reste certes à inventer. Sa den-sité énergétique est encore cent fois infé-rieure à celle de l’essence. Mais nous n’ensommes qu’à la première génération devoiture électrique. Ensuite, viendront denouveaux concepts. L’automobile basseconsommation sera deux fois moinslourde. Plus compacte, elle sera truffée decapteurs pour anticiper et éviter les acci-dents, plutôt que de leur résister. L’hydro-gène est aussi promis à un grand avenir.Reste à savoir à quelle échéance… cm

cc PROPOS RECUEILLIS PARTHOMAS [email protected]

CNIM

En Haute-Marne, cette future unité pilote devrait fournir 23000 tonnes de biocarburantsde deuxième génération. Son exploitation est prévue à partir de 2015.



production

INNOVATIONSDans la biomasse, tout est bon !À l’instar des raffi neries de pétrole, les biocarburants auront leurs bioraffineries. L’objectif est le même : valoriser toutes les fractions de la matière première pour fabriquer non seulement des biocarburants mais également des produits de valeur. Ce concept constitue l’objet du projet européen B i o c o r e ( B i o c o m m o d i t y Refi nery). Lancé dans le cadre du 7e programme-cadre de recherche et développement, il bénéficie d’un budget de 20,3 millions d’euros, dont un fi nancement de 13,9 millions d’euros de la Commission européenne. Il rassemble dix entreprises, dont le chimiste Arkema, une ONG et treize organismes publics de recherche. Particularité : il se concentre sur la deuxième génération de biocarburants et sur les coproduits qui peuvent être associés à leur synthèse. Il s’appuie sur une expertise industrielle bien réelle, puisque c’est sur le site européen pionnier d’Arkema à Bazancourt (près de Reims), l’une des bioraffi neries de première génération les plus avancées. « Le site de Bazancourt est pour l’instant centré sur le raffi nage de l’amidon pour produire de l’éthanol. Biocore vise à passer à la génération suivante, en privilégiant la recherche de nouveaux itinéraires de transformation de la biomasse », précise, Michael O’Donohue, directeur de recherche à l’Inra et coordinateur du projet. Clé de cette nouvelle approche : le procédé Organosolv, qui permet de séparer effi cacement les différentes familles physico-chimiques contenues dans les produits végétaux (lignine, cellulose et hémicelluloses). Il ouvre la voie à l’utilisation non seulement des graines comme dans les biocarburants de première génération mais également de la plante entière. cm

NomadeLa micropile à combustibleToshiba a lancé une micropile à combustible au méthanol direct sous la forme d’un chargeur de poche : le Dynario. De la taille d’un paquet de cigarettes (150 x 21 x 74,5 mm) et d’un poids de 280 g, il ravitaille téléphones mobiles, baladeurs numériques et autres terminaux portables via un câble USB. Avec son réservoir de méthanol de 14 ml, il génère assez de puissance - près de 2 000 mAh - pour charger deux appareils. L’électricité est produite par réaction chimique entre l’hydrogène du méthanol et l’oxygène de l’air. cm

ÉolienLa plus grande ferme off-shore

Une ferme d’éoliennes off-shore a été mise en service fi n 2009 au large du Danemark, en mer du Nord. Composée de 91 éoliennes de Siemens, elle génère une puissance de 210 MW, suffi sante pour alimenter en électricité 200 000 foyers. Chaque turbine pèse 300 tonnes et s’élève à 100 m au-dessus du niveau de la mer. cm D

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cc EN BREF

Est-ce la fi n des plates-formes gazières off-shore ? C’est, en tout cas, ce que laisse penser un projet de station au large de la Norvège, car elle sera… sous-marine. Elle extraira le gaz directement au fond de l’eau, à mille mètres de profondeur. Puis l’acheminera par 120 kilomètres de tuyaux jusqu’à la terre ferme. Pour réaliser cette prouesse, le français Converteam fabri-quera quattre compresseurs de 17 MW résistant à une pression ambiante de 100 bar et une température de 4 °C. Cha-

cun intégrera son propre moteur à haute vitesse (12 000 tours/min), avec couplage direct pour limiter les risques de casse méca-nique. Davantage que la tenue à la pression, le principal défi porte en effet sur la fi abi-lité. L’installation devra fonctionner pen-dant cinq ans sans maintenance. L’électro-nique de puissance sera mise à l’abri dans un caisson en acier, qui contiendra un cir-cuit d’eau désionisée pour la refroidir. Un premier exemplaire de la technologie est à l’essai, pour l’instant en piscine. cm

Une station gazière au fi n fond des océans

Le projet Biocore s’appuie sur l’expertise industrielle du site européen d’Arkema à Bazancourt (Marne).

Situées en mer du Nord, les 91 éoliennes de Siemens génèrent une puissance de 210 MW.

Les priorités de Converteam pour alléger les éoliennes off-shore


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De la chaleur à puiser dans les égoutsRécupérer de la chaleur dans des zones inex-ploitées comme les égouts. C’est un objectif atteint pour la société d’ingénierie BPR Tech-nologie qui a développé une solution “degré bleu” à partir d’un brevet déposé par un certain Urs Studer. Les eaux usées sont naturellement chaudes. Entre 10 et 20 °C. Il suffit de placer dans les canalisations souterraines un échan-geur thermique constitué d’un plancher et d’un circuit d’eau fermé. Ce circuit se réchauffe au contact des eaux usées. Il transporte les calo-ries captées à une pompe à chaleur qui peut alimenter les bâtiments en chaleur. « Avec 200 mètres de canalisation, on peut chauffer l’équivalent de 400 logements » estime Bernard Saunier, le président de BPR Technologie. Une vingtaine de systèmes sont déjà installés en Suisse et en Allemagne. Selon la Lyonnaise des eaux chargée de commercialiser en France cette technologie, la mise de départ reste élevée mais les coûts d’exploitation sont plus faibles qu’avec un chauffage thermique classique. cm

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production

AutomobileUne pompe solaire à hydrogène

Honda expérimente à Los Angeles une station pour la production d’hydrogène. Elle est destinée au ravitaillement à domicile des véhicules électriques à pile à combustible. Capable de produire 0,5 kg d’hydrogène en huit heures, elle est alimentée par l’énergie solaire grâce à ses panneaux photovoltaïques d’une puissance de 6 kW. cm

RéacteurLe combustible nucléaire du futurQuel combustible alimentera les futurs réacteurs nucléaires ? Pour remplacer l’oxyde d’uranium, le CEA teste le carbure et le nitrure d’uranium. Meilleurs conducteurs de chaleur, ils pourraient supporter des puissances plus élevées. Pour l’instant, le CEA les soumet à des sollicitations thermiques, mécaniques et neutroniques extrêmes. Puis les examine au micron près pour comprendre leur comportement sous irradiations. cm

cc EN BREF

Un circuit d’eau fermé placé dans les égouts capte les calories des eaux usées.


Alimentée par l’énergie solaire, cette station produit de l’hydrogène destiné au ravitaillement des voitures électriques.

Imaginer une pile aussi mince qu’une feuille de papier, imprimable sur supports souples comme un motif sur un tissu ou un logo sur un T-shirt. En développement à l’insti-tut Fraunhofer, en Allemagne, en coopération avec l’univer-sité de technologie de Chemnitz et la société Menippos, elle ouvre de nouvelles applications. Imprimée sur une carte bancaire, par exemple, elle permettrait de disposer d’un petit écran pour affi cher le solde à chaque transaction. Basée sur une anode en zinc et une cathode en manganèse, la pile four-nit une tension de 1,5 V. Elle mesure moins de 1 mm d’épais-seur et pèse moins de 1 g. Grâce à sa fabrication par impres-sion, elle pourrait coûter moins de 10 centimes d’euro. Autre avantage : elle ne comporte pas de substances chimiques dangereuses comme le mercure. Les chercheurs affi rment que la technologie est au point au niveau laboratoire et que les premiers modèles commerciaux seront prêts pour le bêta test à la fi n de l’année. cm

Des piles imprimables sur substrats souples

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SolaireLe photovoltaïque passe au 3DL’institut Georgia Tech a conçu une cellule photovoltaïque captant la lumière dans toutes les directions. Elle peut même la transporter avec une fi bre optique. D’où qu’elle vienne, la lumière entre en contact avec l’un des fi ls nanométriques d’oxyde de zinc, revêtus d’un fi lm photosensible, qui recouvrent la fi bre optique. Pour l’instant, le rendement de conversion électrique est limité à 3,3 %. Les chercheurs espèrent atteindre 7 %. cm

cc EN BREF

Cette cellule photovoltaïque fl exible est composée de nanofi ls et d’une fi bre optique.

Cette pile souple (1 mm d’épaisseur et un poids de 1 g) fournit une tension de 1,5 V.

I&T vous dévoile comment un virus du MIT décompose l’eau pour produire de l’hydrogène.

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Créer un interrupteur électrique sans fi l et sans pile ! C’est fait ! Schneider Electric a réalisé un prototype qui communique sans fi l grâce au pro-tocole radio ZigBee mais ne nécessite aucune pile pour son alimentation électrique. Il génère lui-même le courant nécessaire à son fonctionne-ment par un procédé électromagnétique. Le fait d’appuyer sur le bouton, pour commander un système d’éclairage et autres appareils électri-ques, déplace un aimant. Ce mouvement induit, dans une bobine, un courant électrique utilisé opportunément par le module de communica-tion ZigBee pour transmettre l’ordre de com-mande. Il ne s’agit pas du premier produit auto-alimenté en énergie. Mais c’est le premier à combiner à la fois l’autogénération d’énergie et la communication sans fi l ZigBee. cm

Un interrupteur qui génère sa propre énergie

Le retour de la machine à vapeurEn profi tant de la chaleur générée par les gaz d’échappement, le fran-çais Heat2Power propose une autre source d’énergie pour le bon vieux moteur à explosion. Il veut relier méca-niquement un moteur à air chaud au traditionnel moteur thermi-que. Le principe de fonctionnement consiste à exploiter les diffé-rences de pression entre l’air chaud (porté à 600 °C au contact de l’échappement) et l’air froid afi n d’actionner un piston. La montée en température permet de porter la pression de l’air chaud à 40 bar, niveau suffi sant pour qu’un monocylindre de 500 cm3 installé sous le capot d’une berline 1,8 l essence produise une puissance de 7 kW à 4 000 tours/min. Selon ses concepteurs, le coût de produc-tion d’un tel dispositif pourrait tourner autour de 300 à 400 euros. Avec cette source d’énergie, ils assurent pouvoir réduire de 12 % la consommation d’une voiture essence. cm

Le moteur utilise les différences de pression entre l’air chaud (échappement) et l’air froid.

Découvrez en vidéo comment Nanosolar imprime ses cellules photovoltaïques.


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enquête

Chassez les gaspisdans vos usinesccPAGE 28

entretien

Laurent SchmittVice-présidentd’alstom Power EnergyManagement«Le réseau électriqueintelligent, c’est unvéritable écosystème»ccPAGE 32

innovations

La sélectiond’Industrieet TechnologiesccPAGE 36


CONSOMMATION

Chaque wattvaut de l’or

Plus que jamais, l’heure est à la maîtrise de laconsommation d’énergie. Depuis longtemps,les industriels réinventent leurs produits etleurs process pour les rendre toujours moinsénergivores. Des puces électroniques auxgigantesques datacenters, en passant par les

téléviseurs, l’éclairage, l’électroménager, les voitures ou les mo-teurs électriques, cette course à l’efficacité constitue d’ailleurs unaxe majeur d’innovation. Le moment est venu de passer à la vites-se supérieure en mettant de l’intelligence dans le réseau électriquepour mieux réguler les consommations à tous les niveaux, depuisles centrales de production jusqu’aux postes de consommation.Mais la réalisation de ce smart grid pose de nombreux défis. Dansles usines, la chasse aux watts inutiles s’inscrit dans la stratégieglobale de compétitivité. avec à la clé, de bonnes économies finan-cières. cm

POTENTIELSelon l’Ademe,

l’industrie recèle ungisement d’économie

d’énergie de 30%par rapport à sa

consommation actuelle.

Port autonomedu Havre.Éclairage,alimentationdes appareilsde levage pourla mise en placedes conteneurs :à tous les niveauxil est essentielde bien gérerl’efficacitéénergétiquedu site.


ENQUÊTE

28 Hors-sérIeccJUIN 2010

CONSOMMATION

e premier choc pétrolier de1973 a lancé le programmeélectronucléaire français etles forages en eau profonde,mais il n’a pas mobilisé

les industriels en faveur des économiesd’énergie. Il a fallu attendre la création del’Agence de l’environnement et de lamaî-trise de l’énergie (Ademe), en 1990, pourque s’affirme l’implication des acteurs éco-nomiques. À son tour la loi de program-mation des orientations de la politiqueénergétique (POPE) de 2005, a créé les pre-miers outils d’incitation et de contrainte,

comme les certificats d’économie d’éner-gie (CEE). Finalement, la « chasse au ø »est devenue un vrai paramètre de réduc-tion des coûts et la maîtrise énergétique,une réalité économique. Industrie et Tech-nologies décline pour vous les principalespistes d’action.

1Établir un bilan desconsommations d’énergie

Pour s’engager dans la réduction de laconsommation énergétique, il est sou-haitable de se rapprocher de l’Ademeou de ses relais (Association techniqueénergie environnement, centres techni-ques industriels, etc.) car il est importantde suivre un cheminement balisé. Lesexperts préconisent d’établir un diagnos-tic global puis d’évaluer chaque installa-tion produisant ou consommant de l’éner-gie. « Nos missions se déroulent dans ladurée, selon une certaine progressivitéqui exclut de travailler en situation decrise, précise Olivier Barrault, président deBarrault Recherche ». Ces interventionsont un coût qui peut se chiffrer en dizai-nes de jours/ingénieur. « Les audits peu-vent être cofinancés à hauteur de 50 à70%, selon la taille de l’entreprise, com-mente Roland Gérard, chef adjoint duservice entreprise et écotechnologies del’Ademe. Nous pouvons également aiderà l’acquisition d’équipements pour cal-

culer les consommations ». L’Ademe citeen exemple le dispositif mis en place en2003 dans l’usine SKF de Fontenay-le-Comte (Vendée) dans laquelle un réseaude 150 capteurs collectant 300 informa-tions traitées par le logiciel BarExpert apermis d’analyser les flux. « Une opéra-tion très rentable, avec des économiessupérieures à nos prévisions », déclaraità l’époque Jean-Paul Nieres, alors respon-sable méthodes chez SKF.

2Optimiser la gestionénergétique

L’écoresponsabilité peut se gérer au seinmême de l’entreprise. Orchestré par Bar-rault Recherche, le programme excel-lence énergétique de l’usine Bosch deRodez (Aveyron) a été lancé en 2005, surun objectif de réduction du CO2 de 15%à l’horizon 2009 et une programmationpar étapes, pilotée en interne. Le chan-tier éclairage, mené avec le cabinet OpusLight, a vu l’installation de tubes fluores-cents T5 à ballast électronique (+30%de durée, + 40% d’efficacité, –65% deconsommation, amortis en moins dedeuxans) pour économiser 2000MWh/an.« Le diagnostic instrumenté (financé à50% par l’Ademe) a ciblé les autres pos-tes énergivores », expliqueVincent Lamic,responsable du programme. La tempéra-ture des eaux de refroidissement pour les

Chassez les gaspisde vos usines

Depuis le début des années 2000, la réduction de laconsommation d’énergie est à l’ordre du jour dans l’indus-trie. Plus qu’une prise de conscience écologique, ce sont

la réglementation et la volatilité des prix, combinées à des incitationsfinancières, qui ont persuadé les industriels de prendre le sujet au sé-rieux. Suivez notre démarche pour rendre votre usine plus sobre.

REPÈREL’industrie absorbe 15 %de l’énergie consommée

en France.

Suivez les conseils de Claude Conrardde Solvay pour booster l’efficacitéénergétique de vos usines.


L

Matériaux Énergie nécessaireà la fabrication

Brique 0,834 kWhParpaing 0,255 kWhBéton cellulaire 0,689 kW/hacier de construction 11,954 kWhBois agglo plaqué 11,676 kWhBois lamellé-collé 14,734 kWhLaine de verre 7,350 kWhPolystyrène 29,19 kWhPlacoplatre 0,341 kWhVerre laminé 41,080 kWhCiment 15,210 kWh

Consommation d’énergiepar kilogramme de produit

JUIN 2010ccHors-sérIe 29

SKF, bille en têtedans les économies d’énergiec Le site SKF de Saint-Cyr-sur-Loire (Indre-et-Loire) est enpartenariat de gestion énergétique depuis 1987 avec Industelec(EdF) aujourd’hui intégrée dans Dalkia. Le prestataire assure toujours,sous contrat d’objectif, la production ou la distribution centralisée d’aircomprimé, de gaz et d’électricité aux différentes unités de productiondu site. Les services généraux gardent cependant la mainsur les programmes majeurs comme l’installation de variateurssur les pompes électriques fournissant à la demande les fluidesaux lignes de production (économie de 1,5 GWh/an) ou la modernisationde l’éclairage des ateliers (ballasts électroniques et variateursautomatiques). Un projet de chaudière biomasse de 2,9 MW est lancépour produire 70 % des besoins de chauffage, en complémentde la récupération de chaleur des compresseurs et frigorifiques.De quoi tenir les objectifs d’éco-énergie (–5 % par au minimum)de cette usine certifiée Iso 14001 depuis 1998. Les unités de productionde roulements à billes SKF de ce site fonctionnent avec des processqui ne nécessitent plus d’apport de chaleur.En revanche, les machines raccordées à la centrale des fluides de coupedoivent refroidir les outillages avec de l’eau glacée.

Un projetde chaufferiebiomasseest en coursde finalisationsur ce site SKF.Il permettrade réduireles émissionsde CO2

de 3000 t/an.

machines a été relevéede6à8 °C sansperted’efficacité. Puis, la recherche des fuites etl’installation d’un compresseur à vitessevariable ont réduit et régulé la productiond’air comprimé (économie: 2700MWh/an).« Nous avons terminé 2009 sur un gainannuel de 6900MWh et nous progres-sons encore sur la consommation élec-trique, l’isolation thermique des ateliers,le recyclage des eaux chaudes et un pro-jet de chaudière biomasse pour produire lavapeur », détaille encore Vincent Lamic.Alternative à la gestion en interne, le

facilitymanagement (FM) prôné par Dal-kia, Opteor, Cofely, Exprimm, ou d’autres,propose la prise en charge globale desénergies, incluant audit et financementd’installation. « Nous privilégions ce typed’engagement car il est plus clair à exé-cuter puisque nous accédons, site par site,à toutes les données du problème », com-mente Christophe Fievez, directeur desmarchés industriels chez Cofely.Ainsi, le contrat de performance éner-

gétique (CPE) qui lie Dalkia à Alcan Pac-kaging pour son usine de Chalon-sur-

Saône (Saône-et-Loire) fixe des objectifsde réduction de consommation de 27%d’air comprimé, 70%d’électricité et 12%de gaz, la rémunération du prestataireintégrant 50% du montant des écono-mies supplémentaires réalisées. EdF Opti-mal Solutions, intervient depuis 2005 surle site de DSM Food Specialities à Seclin(Nord) sous un contrat d’objectif de–20% d’énergie à l’horizon 2020. « Dansce cadre, nous avons modifié deux com-presseurs pour abaisser la température de140 à 60 °C, récupérer l’air chaud, etréduire la consommation de gaz de2,8 GWh/an. Notre investissement de400000 euros induit une économie de77500 euros par an », détaille Alain Riga-zio, directeur d’agence EdF OS.

3Équiper le bâtimentde panneaux solaires

L’éco-énergie des bâtiments repose notam-ment sur le solaire photovoltaïque, dontle prix d’achat par EdF, a baissé il y a peu,semble déjà modérer l’ardeur des inves-tisseurs. Rien n’interdit en effet de profi-ter d’une rénovation de toiture, commel’a fait la société 8’33 (8minutes 33) surl’usine varoise de Thalgo Cosmetics, pourinstaller 1500m2 de modules Centroso-lar produisant 60MWhpar an, réinjectéssur le réseau. Mais, a contrario, le belgeEnfinity finance des installations dontré

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CONSOMMATION

ccOLIVIER BARRAULTINGÉNIEUR ET PDG DE BARRAULTRECHERCHE

Il faut impliquertout le mondeen entreprise« L’approche globaledes consommations d’énergieque nous préconisons doit s’inscrireimpérativement dans la duréeet hors de tout « stress » conjoncturel.Une fois les bilans par filières établis,il faut non seulement hiérarchiserles priorités dans un plan d’actionmais aussi créer des indicateurset un instrument de mesure.Tous les points à traiter trouverontnécessairement une solutionsi l’investissement est mobilisé,mais le programme d’économie ne serafructueux à la longue que si toutel’entreprise s’implique, communiqueautour des résultats et surtout se formeaux nouvelles habitudes. »

les entreprises « porteuses » consommenttout ou partie de la production, comme lechimiste brugeois Mercks qui utilise les150000 kW/an générés par ses 1030 pan-neaux Sharp.Autre technologie pour grandes surfaces

murales orientées au sud, le Solarwall estun bardage métallique microperforé, for-mant un caisson collecteur d’air chaud rac-cordé au système de ventilation/chauffagede l’usine. « Notre solution est d’un coûtmodique (130 euros le m2) et produitl’équivalent de 500 à 600W/m2, soit de12 à 50%d’une facture de chauffage, pourun amortissement sur deux à sept ans »,détaille Anouck Colson, directrice délé-guée de Solarwall France.

4Utiliser les effluentset sous-produits

L’utilisation des déchets de productionest une pratique répandue dans l’indus-trie agroalimentaire, la chimie ou le bois.On ne compte plus lesmenuiseries ou lesfabriques de meubles qui brûlent leurs

d’énergie allant jusqu’à 30% », affirmeJean-Pierre Ghérardi, porte-parole deSchneider Electric. Chez Plastic Omnium(PO), l’énergie représente également unepart significative du coût d’un pare-chocsou d’une calandre. Le groupe, en contratd’objectif avec EdF, affiche déjà de bellesperformances (17%d’électricité et 14%degaz économisés sur la période 2007/2008)mais poursuit son effort. « Nous avonsinstallé en 2008 une nouvelle régula-tion Schneider Electric sur une trentainede presses à injecter, pour obtenir entre15 à 30% d’économie d’énergie avec unamortissement inférieur à deux ans »,commente François Tardif, vice présidentR&D chez PO. cm

ccPHILIPPE PÉLAPRATré[email protected]

résidus pour produire vapeur ou air chaud.Ainsi l’usine Mobalpa de Thônes (Haute-Savoie) exploite depuis 2003, trois puissan-tes chaudières Compte-R (10MWau total)dans lesquelles sont brûlées 4000 tonnesde chutes de bois. « Notre dispositif sertessentiellement à chauffer nos 14 hectaresde bâtiments, commente Christian Farat,directeur qualité environnement de Four-nier-Mobalpa. »Laméthanisation des sous-produits est

une autre voie, empruntée par NP Pharmà Bazainville (Yvelines), producteur demicrogranules de sucre, support demédi-cation. L’usine transforme en biogaz sesrejets liquides – eau gluco-amidonnée –grâce au procédé Provéo de Naskeo Envi-ronnement. « Réalisé en 2007, l’investis-sement – 160 000 euros – permet derépondre aux exigences réglementairesmais surtout de maintenir en tempéra-ture les cuves de préparation et les ate-liers, commente Marc Bouzet, directeurgénéral de Naskeo. Cette filière est aussisuivie par de nombreux fromagerscomme la Laiterie Collet de Renaison(Loire) qui transforme son lactosérum enméthane pour chauffer ses bâtiments.Autre source « gratuite », la récupéra-

tion de chaleur. L’usine CAP L’Oréal àVichy (Allier) a reconfiguré en 2009 sonunité d’air comprimé en installant descompresseurs à vitesse variable AtlasCopco Carbon Zero. « Ces machinesincorporent un circuit d’eau parcouranttous les corps chauds et qui produit uneeau à 70/90 °C, explique Patrice Paillet, encharge de l’environnement sur le site.Nous l’utilisons pour le lavage desmachi-nes, soit un tiers des 100 m3/jour néces-saires, le complément étant fourni par lerecyclage des calories des effluents et dela cheminée des chaudières vapeur. L’éco-nomie en gaz réalisée est de l’ordre de2000MWh/an, bilan que nous améliore-rons bientôt avec de la méthanisation ».

5Réformer les processde production

L’évolution des process de productionbénéficie des progrès réalisés dans laconception des moteurs et des automa-tismes. « L’introduction du variateurdans la motorisation d’une chaîne ciné-matique peut générer une économie


D.r

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CHAUFFAGE/REFROIDISSEMENTc Des groupes de refroidissement,

de chauffage ou mixtes conçus,non pas pour les périodes de pointe(3 % du temps sur l’année), mais pourles conditions les plus courantes(60 à 90 % d’une année).Économie: 20 % et plus.

ÉCLAIRAGEc Dernière génération de tubes

fluorescents à ballast électroniqueset de lampes à décharge, associéeà une gestion intelligente de l’éclairage.Économie: jusqu’à 40 %.

RECYCLAGEc récupération des calories d’effluents

issus de la production ou méthanisationdes sous-produits.Économie: jusqu’à 100 %des besoins de chauffage.

MOTEURS ÉLECTRIQUESc Introduction de la régulation

électronique, des variateurs de vitesseet des moteurs de dernière génération.Économie: jusqu’à 30 %.

ccDES TECHNOLOGIESPLUS EFFICACES

cc AlstomPower energymAnAgement

Cette division d’Alstomest spécialisée dansl’efficacité énergétique.Elle offre des solutionsde pilotagede centrales, thermiqueou renouvelable,et de gestiond’un portefeuillede centrales.

cc ses 4 DAtes

1996 Jeune diplôméde Supelec, il entrechez Alstom pours’occuper,en Amérique du Nord,des applications decontrôle pour turbineshydrauliques et à gaz.1998 Il rejointla division transmissionet distribution AlstomT&D, qui, rachetépar Areva,deviendra Areva T&D.2007 Il prendla responsabilité de lastratégie d’Areva T&D.2008 Il est de retourchez Alstom Power, oùil occupe aujourd’hui leposte de vice-présidentstratégie et innovationpour l’activité gestionde l’énergie.


Communicant, le futur réseauélectrique est annoncéplus « intelligent». Est-ce une garantiede sobriété énergétique?Laurent Schmitt : Demain, le réseau dedistribution sera certes équipé d’organesd’information et de communication pourtraquer les consommations superflues.Mais concrètement, le smart grid, ouréseau intelligent, devra s’insérer dans lemix énergétique existant. On ne pourrapas, subitement, mettre de côté les cen-trales hydrauliques, nucléaires ou à char-bon. Pour rendre le réseau sobre, il faudrad’abord optimiser le parc de productionactuel. Puis, progressivement, déployerl’intelligence dans toutes les composan-tes de l’écosystème électrique. Éventuel-lement jusqu’à rendre l’électroménagerdes particuliers communicant… si cetteopération est économiquement viable.Mais ce sera une étape ultérieure.

Pourtant la France déploie déjàchez les particuliers des compteursélectriques communicants…L. S. : En France, ERdF a lancé le déploie-ment de ses compteurs communicantsLinky pour une phase pilote, avant leurgénéralisation au niveau national. Avecleur relevé quotidien, ces appareils per-

mettront d’affiner les factures d’électricité.Cette incitation financière est indispen-sable pour modifier les comportementsdes consommateurs. Mais pour déployerle smart grid, l’habitat domestique n’estpas la bonne échelle. A priori, les éco-nomies réalisées chez un particulier,grâce à des appareils communicants, nesuffiront pas à rentabiliser les investisse-ments de départ.

Quelle forme de smart gridpréconisez-vous?L. S. : Plutôt qu’un déploiement nationalchez les particuliers, le smart grid doitêtre réfléchi au niveau des villes. La taillecritique, économiquement viable, est uneconsommation d’un mégawatt, soit plu-sieurs bâtimentsmis en réseau. Elle noussitue plutôt à l’échelle d’un quartier. Cetteapproche urbaine permettra d’expéri-menter des innovations de rupture. L’ef-ficacité énergétique passe par le dévelop-pement de véritables écoquartiers, quirestent à inventer. Ils serviront de labora-toires en grandeur réelle pour concevoirles technologies du smart grid. Pour l’ins-tant, les écoquartiers se cantonnent à desopérations de communication de leursconcepteurs. Demain, il faudra chiffrerleurs performances et les comparer. C’est

la seule solution pour identifier lestechnologies les plus efficaces et définirdes standards.

Quels enjeux technologiquesse cachent derrière cette notiond’écoquartier?L. S. : Les centrales électriques de demainseront plus petites, disséminées et inté-grées au quartier. On s’oriente naturelle-ment vers l’énergie solaire. Mais il faudraaussi expérimenter le micro-éolien et lagéothermie. Où qu’elle soit produite,l’énergie renouvelable est pour l’instantinjectée dans le réseau. Cette solution,simple à mettre en œuvre, est la moinscoûteuse. Mais elle atteindra vite salimite. À terme, elle risque de créer descongestions aux nœuds du réseau électri-que, au niveau des transformateurs debasse tension en moyenne tension. Pro-duite localement, l’énergie renouvelabledevra donc être consommée sur place.Cette solution réduira les allers-retoursdes électrons, les pertes en ligne associéeset les investissements dans le réseau dedistribution. Elle suppose de totalementrevoir le pilotage énergétique du réseau.L’écosystème électrique doit êtremaîtriséen temps réel.

Pour y parvenir, les outils de contrôleexistent-ils?L. S. : Dans les centrales thermiques ethydrauliques actuelles, les solutions depilotage sont matures. Des algorithmesgèrent à la seconde près, voiremoins, lesquantités de gaz, d’eau et d’énergie. Ces

Il est spécialiste de la gestion de l’énergie chez Alstom. Face àl’émergence du réseau « intelligent », Laurent Schmitt rappellequelques vérités technologiques. La sobriété commencera par l’op-timisation des centrales thermiques existantes. Et, dans la courseà l’efficacité énergétique, les innovations de rupture ne s’impose-ront que si elles sont économiquement viables. Il esquisse sa visiondu déploiement d’un réseau électrique sobre.

Le réseau électrique intelligent,c’est unvéritable écosystème

cc LAURENT SCHMITTVICE-PRÉSIDENT D’ALSTOM POWER ENERGY MANAGEMENT

Découvrez les innovationsdu futur compteur électriquecommunicant français Linky.


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CONSOMMATION


CONSOMMATION

Une vitrine technologiquede la convergence habitat-énergiec A l’horizon 2014, Alstom Powerprévoit de rénover le siègede Bouygues Constructionà Guyancourt (Yvelines). Avec cettevitrine technologique, elle entendmontrer, en grandeur réelle,sa nouvelle vision de la convergencehabitat/énergie. L’objectif estde diviser par dix la consommationénergétique du site.Le projet prévoit aussi l’intégrationde 25000 m² de panneaux

photovoltaïques, 75 sondes verticalespour la géothermie, 440 placesde parking adaptées aux voituresélectriques… Ce projet est le ferde lance de la stratégie d’AlstomPower. Historiquement, l’entrepriseétait spécialiste de l’efficacitédes centrales thermiques.Elle se prépare à la nouvelle donneénergétique : émergence des sourcesrenouvelables, des voituresélectriques, du smart grid…

outils doivent être étendus pour gérer unportefeuille de moyens de productiondécentralisé, incluant le renouvelable.Alstom préconise des plates-formes vir-tuelles rassemblant les données en pro-venance de chaque centrale et optimisantl’ensemble.

Ces solutions sont-elles prêtesà intégrer le renouvelable à grandeéchelle?L. S. : Pour ajuster à tout moment l’offreélectrique à la demande, il faut compen-ser l’intermittence des sources renouve-lables. Leur essor obligera à assouplir lescentrales nucléaires et celles à charbon,

peu réactives mais qui assurentaujourd’hui l’essentiel de la production.Pour cela, il faudrait en revoir l’informa-tique et les procédés d’échanges thermi-ques. Mais le vrai défi technologiqueportera sur le stockage de l’électricité.Avec 80 % de rendement, le pompagehydraulique ne souffre encore d’aucuneconcurrence. Alstom se penche sur dessolutions par air comprimé encore bal-butiantes. Une autre voie de stockageémergente consiste à faire communiquerla voiture électrique avec le réseau. Selonles constructeurs, un tel scénario passerapar le déploiement de flottes de véhicu-les. Reste à trouver l’emplacement opti-

mal pour installer « l’intelligence » : dansle véhicule, dans la borne de recharge ouen amont?

Qui assurera la maîtrise énergétiquede cet impressionnantécosystème électrique?L. S. : Les producteurs d’électricité devrontpouvoir garder la main sur leur porte-feuille de centrales. Mais des non-spécia-listes interviendront aussi localement. Laseule échelle pour gérer lamultiplicationdes sources d’énergie est urbaine. Car levrai smart grid ne se limitera pas à l’élec-tricité. L’approche pertinente est une ges-tion globale des flux en intégrant lesréseaux de chaleur, les transports, l’inci-nération des déchets… Les municipalitésdevront donc s’engager vis-à-vis de leurshabitants. Pour gérer tous ces flux, l’infor-matique va se multiplier. Avec l’explo-sion des échanges de données, pourquoine pas installer demini datacenters dansles bâtiments ? Nous travaillons avecMicrosoft sur la connectivité de l’infor-mation et les interfaces utilisateurs pourles novices.

Informatique, automobile, énergie…La révolution smart grid supposedes collaborations sans précédent…L. S. : Les profils des acteurs seront en effettrès variés. Pour gagner en efficacité éner-gétique avec l’essor du renouvelable, ilfaudramême inclure les météorologues !Aujourd’hui, les prévisions ont d’abordlieu à la semaine. Puis à la journée pourgérer les consommations imprévues. Onaffine enfin au fur et à mesure que lesminutes s’écoulent. Tout cela restera undéfi considérable. Pour l’éolien, les prévi-sions ne sont précises que dans l’heurequi suit. Au-delà d’une journée, les erreursde prévision atteignent même très vite50 %. Quant au photovoltaïque, il estencore trop peu déployé pour bénéficierde vrais retours d’expériences. Seule cer-titude, le passage d’un nuage suffit à créerde l’intermittence. cm

cc ProPos reCUeIllIs PArtHomAs [email protected]

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La réhabilitation du siège social de Bouygues sera achevée fin 2014.Elle sera une véritable référence en matière de développement durable.


A votre avis, quelle quantité d'aircomprimé l'Europe gaspille-t-elledans ses systèmes ?Selon une enquête menée récemmentplus de 320 000 usines de productionen Europe utilisent actuellement dessystèmes à air comprimé.systèmes à air comprimé.

ECONOMIES D'ENERGIE :UN ENGAGEMENT ESSENTIEL POUR SMC PNEUMATIQUE

Damien Pelletier

Environ 50% des demandes énergétiques européennes proviennent de l'industrie. Plusieurs études confirmentque les utilisateurs européens de systèmes à air comprimé gaspillent plus de 2,3 milliards d'euros dû à uneinefficacité et une maintenance inappropriée de leurs systèmes.

consommation

INNOVATIONSélectroniqueLes écrans plasma deux fois plus effi cacesAprès avoir doublé l’effi cacité des ses écrans plasma en 2008, Panasonic vient d’obtenir un autre doublement en portant le rendement lumineux à près de 10 lm/W. De quoi abaisser la consommation électrique des téléviseurs plasma de 42 pouces à 95 W en pleine haute défi nition! Soit au niveau des téléviseurs LCD actuels les plus sobres. cm

énergieVers une batterie trois fois plus performante

Les chercheurs du MIT montrent qu’en utilisant de l’or ou du platine comme catalyseur sur les électrodes, il est possible de doper le rendement de la batterie lithium-air. De quoi tripler la densité d’énergie par rapport aux batteries les plus performantes disponibles aujourd’hui. Ils poursuivent leurs recherches afi n de trouver d’autres alliages moins onéreux mais offrant des performances proches. Autre problème à l’étude : la sécurité, car le lithium des batteries lithium-air est plus réactif à l’eau que celui des batteries lithium-ion. cm

Suivi de consommation électrique proposé par Google aux particuliers.

Google suit votre consommation d’énergie Le moteur de recherche essaie d’être partout. Alors pourquoi pas dans les services d’effi cacité énergétique ? Avec le service Web, qu’il se prépare à lancer, chacun pourra

optimiser sa consommation énergétique domestique. Ce ser-vice sera accessible via une page personnalisée de iGoogle. Pour le concrétiser, Google travaille avec le spécia-liste de microcontrôleurs Microchip Technology, des distri-buteurs d’électricité, des fabricants de compteurs et des four-nisseurs de modules communicants. Il met gratuitement à la disposition des partenaires le logiciel d’interface nécessaire pour faire remonter les informations des équipements vers ses serveurs. Le service devrait également être gratuit pour les utilisateurs. L’ensemble des données de consomma-

tion énergétique, transmises par les compteurs, seront stockées dans le réseau selon le principe du cloud computing. cm

cc EN BREF

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Celeste réduit la voracité électrique des datacentersLe fournisseur d’accès Internet aux entreprises Celeste s’associe au cabinet Enia Architectes pour rendre les datacenters moins énergivores et plus écolos. Ensem-ble, ils ont créé un concept qui promet une réduction de la consommation de 35 %. Ce concept, protégé par un brevet commun, devrait se concrétiser par un premier prototype de 1 800 m2 exploité par Celeste à Marne-La-Vallée (Seine-et-Marne) en juin 2011. L’innovation réside dans la construction verticale du bâtiment. Le refroidissent se fonde totalement sur le principe du «free-cooling» qui consiste à utiliser l’air extérieur pour rafraîchir les serveurs. Les salles informatiques sont aménagées sur cinq niveaux, au lieu de deux au maximum dans les datacenters actuels. Cette construction en hauteur

permet de profi ter d’un effet de tirage naturel et d’une optimisation des rendements aérauliques. L’économie d’énergie est estimée à 6 GWh par an ar rapport à un data-center traditionnel. cm

L’architecture consiste à positionner les serveurs au milieu d’une tour de refroidissement basée sur le « free-cooling », elle optimise l’organisation du datacenter.

Les batteries Li-air offrent un gain de poids important pour une capacité énergétique égale aux batteries Li-ion.


Pénétrez dans un centre de données d’IBM.


consommation

cc EN BREF

Bruyants et consommateurs d’énergie, les ventila-teurs d’ordinateurs ont mauvaise presse. La solu-tion ? Les supprimer ! C’est la piste explorée par le jeune constructeur Splitted-Desktop Systems (SDS). Créé fin 2006, il a présenté en septembre 2009, à Bos-ton, un PC complet sans ventilation forcée, basé sur un processeur AMD à 2,6 GHz. Développé en partena-riat avec le concepteur de solutions thermiques Ther-macore et le fabricant de composites en nids-d’abeilles métalliques Alcore Brigantine, ce système mise sur une structure innovante améliorant l’échange ther-mique entre le radiateur et l’air extérieur. « Le radia-teur est constitué d’un matériau composite avec de fines lamelles de quelques dizaines de microns de cuivre assemblées en nids-d’abeilles », précise le président de SDS, Jean-Marie Verdun. Les trois sociétés, qui envisagent de démarrer la production en 2010, cherchent désormais à abaisser la taille des lamelles de cuivre à 10 micromètres pour allé-ger le radiateur et améliorer son efficacité. cm

Des ordinateurs sans ventilateur électronique

Des microcontrôleurs hypersobres STMicroelectronics démarre la production en volume des microcontrôleurs 8 bits à ultrabasse consommation. Grâce à sa plate-forme technologique à 130 nm, il ne brûle que 150 A/MHz. Déclinée en 26 références et 3 gammes, cette famille de puces devrait aider les ingénieurs à améliorer les performances des appareils portables et à se conformer aux initiatives en faveur des économies d’énergie. cm

Le processeurs x86 mis au point dispose d’un système de refroidissement à base de matériaux composites.

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consommation

Dessaler l’eau à domicileLe français 3MW développe une station de produc-tion d’eau potable à partir d’eau de mer ou d’eau saumâtre. Elle est destinée aux particuliers, hôtels, dispensaires... pour des besoins de 1 à 1 000 m3/j. Cette technologie divise, selon le fabricant, par vingt la consom-mation d’énergie nécessaire au dessalement. Le procédé se déroule à 80 °C à pression ambiante, et non sous vide. L’eau salée, préchauffée par échange thermique, s’écoule à l’extérieur de plaques hydro-philes verticales. Le fl ux d’air montant se charge de vapeur, puis redescend sur la face interne en y déposant son humidité sous forme de buée. Cette technologie pourrait être étendue jusqu’à 100 000 m3/j pour l’alimentation des villes et des usines. cm

énergieDes batteries ultraminces STMicroelectronics se lance dans les microbatteries à couches minces. Exploitant sous licence la technologie du californien Front Edge Technology, l’industriel entend mettre ce dispositif à la disposition des étiquettes RFID, des cartes à puce ou des dispositifs médicaux miniatures. Basées sur un électrolyte solide en lithium, phosphore et oxyde d’azote, ces batteries sont présentées comme 10 à 20 fois plus puissantes que les piles bouton utilisées aujourd’hui. cm

Calcul thermiqueSenova ausculte l’énergie des bâtimentsCréée en juillet 2009 par deux centraliens, la société propose un diagnostic énergétique aux particuliers dans le cadre de projets de rénovation. Particularité ? Son service va plus loin que les diagnostics actuels en utilisant un logiciel spécialement développé à cet effet par les deux ingénieurs. Cet outil permet de réaliser un véritable calcul thermique. cm

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cc EN BREF

PhotovoltaïqueWeidmüller surveille le vieillissement des panneaux solairesLe système Transclinic de Weidmüller permet de surveiller le vieillissement des panneaux photovoltaïques pour repérer les vols, pannes et baisses de rendement. Il est disponible en deux versions. L’une mesure la tension des panneaux et le courant des strings (chaînes de panneaux en série). L’autre ne donne pas d’information sur un panneau en particulier, mais par string (jusqu’à 14). cm

SolaireLe mur chauffe l’air dans le bâtiment

Le système SolarWall, développé par le canadien Conserval Engineering, utilise l’énergie solaire pour réchauffer l’air des bâtiments industriels, tertiaires ou agricoles. Il se compose d’un absorbeur solaire (surface métallique microperforée de couleur foncée), d’une ossature créant une poche d’air de 10 à 20 cm à l’arrière, d’éléments de fermeture et d’un système de ventilation forcée. Il chauffe l’air entre 5 à 30 °C au-dessus de la température extérieure, fournissant ainsi une puissance en crête de 500 à 600 W/m².cm

Le lean au secours de l’effi cacité énergétiqueOn connaît le lean comme un puissant outil de l’effi cacité industrielle. Il se pourrait qu’il devienne aussi un outil d’effi cacité énergétique dans l’industrie. C’est du moins l’objectif de la société Leanergie en cours de création à l’initiative d’Actel, un fournisseur de circuits logiques programmables à basse consommation. Le projet associe plusieurs partenaires, dont des spécialistes de l’audit énergétique et des industriels à la recherche d’économie d’énergie. L’objectif ultime est d’aboutir à des designs de référence de contrôle électronique basés sur SmartFusion, la toute nouvelle puce d’Actel.

« Nous voulons aider les industriels à améliorer l’effi cacité de leurs procédés sans changer d’équipement, juste en appliquant un contrôle électronique intelligent sur les installations existan-tes », explique Patrizio Piasentin, directeur d’Actel pour la France, la Belgique et l’Afrique.

Où intervient le lean ? « Dans la compréhension des procédés et la réfl exion sur les mécanismes de régulation à mettre en ouvre pour lisser les pics et réduire la consommation d’énergie. Et cela, seuls les industriels, par la connaissance qu’ils ont de leurs métiers, pourront nous le dire. En mettant en œuvre des chantier 5S, SMED, etc., ils sauront quand il faut délester ou ralentir l’équi-pement sans affecter la qualité ni la productivité. »

L’un des équipements clés visés par Leanergie est le moteur électrique qui engloutit plus de 60 % de l’électricité consommée par l’industrie. cm

Cette station de dessalement produit jusqu’à 1 000 m3 d’eau potable par jour.

La surface métallique est exposée au soleil. L’air des cavités ainsi chauffé est distribué par des ventilateurs.


Découvrez notre diaporama des vitrages de haute technologie.


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Un verre qui se teinte à volontéDes vitres que l’on peut obscurcir grâce à un simple interrupteur : c’est ce que permet l’électro-chrome, grâce à de fines couches de tungstène dépo-sées sur le verre. Elles changent de couleur par un procédé d’oxydation-réduction déclenché par le passage du courant, acheminé par de minuscules fils incorporés dans le vitrage. Testé dans ces bureaux situés au sud de Madrid, ce dispositif a permis un moindre recours à la climatisation et à l’éclairage, d’où une baisse de la consommation énergé-tique de 30 à 50 % (soit 150 kWh par m2 de verre et par an), selon des mesures effectuées pendant dix mois par Schneider Electric. « Pour moi, c’est le verre ultime, qui améliore le confort lumineux et thermique. Il devrait être largement répandu dans le bâtiment d’ici cinquante ans », estime Thomas Bertin Mourot, directeur de Quantum Glass, le label sous lequel Saint-Gobain a rassemblé ses technologies verrières innovantes. Prochaine étape : coupler ce vitrage à un système de contrôle automatique prenant en compte la luminosité extérieure. cm

D.r

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consommation

RechercheUn semi-conducteur sans perte de courant Conduire le courant électrique sans émission de chaleur : c’est l’étonnante performance réalisée à basse température par un semi-conducteur innovant. Ce phénomène n’avait jusque-là jamais été observé en l’absence de champ magnétique. Obtenu par des physiciens de l’université de Würzburg en alternant de fines couches de quelques nanomètres d’épaisseur de tellurure de mercure et de tellurure de cadmium, le matériau capable de cette prouesse présente cette propriété à des températures inférieures à – 170 °C. Les scientifiques cherchent le moyen de maintenir l’exploit à des températures plus élevées. cm

cc EN BREF

éclairageLes Oled plus forts que les lampes fluorescentes La société allemande Novaled, en coopération avec l’université technique de Dresde, a développé des diodes électroluminescentes organiques (Oled) blanches offrant un rendement lumineux record de 90 lm/W pour une luminance de 1 000 Cd/m2. Pour la première fois, cette technologie dépasse les lampes fluorescentes, dont le rendement lumineux varie de 60 à 80 lm/W. Ce résultat marque un pas important vers l’utilisation des Oled dans l’éclairage général. Jusqu’ici, le rendement lumineux se limitait à 50 lm/W. cm

Un courant électrique déclenche une réaction d’oxydo-réduction qui change la couleur du verre.

Les Led organiques affichent 90 lm/W pour une luminance de 1000Cd/m2.


réa

enquête

Le CO2 doit-il orienterl’innovation ?ccPAGE 42

entretien

Jean JouzelClimatologue,prix Nobel de la paixen 2007 avec le Giec«Le changementclimatiqueest une rupturetechnologique»ccPAGE 46

innovations

La sélectiond’Industrie etTechnologiesccPAGE 49


ÉMISSIONS

Le CO2est l’ennemi

C’est la bête noire du secteur de l’énergie. LeCO2 est aujourd’hui indissociable de la menaceque représente, selon les experts du Groupeintergouvernemental d’experts sur l’évolution

du climat (Giec), le changement climatique. Mais le CO2 susciteégalement la polémique et le doute persiste: l’activité humaine etles émissions associées sont-elles vraiment responsables duréchauffement tant décrié ? Face à la complexité des phénomènesclimatiques, le débat risque de perdurer. Quelle qu’en soit l’issue, ledéveloppement technologique sera désormais en partie jugé àl’aune de son bilan CO2. Cette nouvelle préoccupation n’est pasincompatible avec l’innovation. au contraire, elle pourrait même lastimuler. À condition d’intégrer l’indicateur CO2 à la conduite desusines et la conception des produits. Décryptage de cette tendancesans précédent. cm

ÉCHÉANCELe Giec préconise

de stabiliser lesémissions mondiales

de CO2 dès 2015.

Les centralesélectriquesgénèrentdes émissionsde CO2

différentessuivantle combustibleutilisé.Les centralesau charbondétiennentle triste recorden la matière.


ENQUÊTE


ÉMISSIONS

e sujet suscite la polémi-que. Selon le Groupe d’ex-perts intergouvernementalsur l’évolution du climat(Giec), au cours du XXe siè-

cle, la températuremoyenne sur terre s’estélevée de 0,75°C. Ces derniersmois, la per-cée climato-sceptique dans les médias asemé le doute sur la cause de ce réchauffe-ment, sans toujours fournir d’argumentsscientifiques. Dans le débat climatique, laresponsabilité humaine reste donc privilé-giée. Le développement technologique estmis en cause et, pour inverser la tendance,le CO2 dégagé par les activités industriel-les ou de services est devenu l’indicateurde référence. Dans toutes les usines, danstous les bureaux d’études, les choix tech-nologiques dépendront désormais deleurs émissions de gaz à effet de serre.Face au défi climatique, le CO2 devient lejuge de paix de l’innovation… Est-ce bienle meilleur candidat?

ccUn inDicATeUr ForcÉmenTrÉDUcTeUrLe Giec a deux certitudes. La tempéra-ture moyenne sur Terre augmente à unrythme sans précédent depuis huit centmille ans ; la composition de l’atmosphères’est considérablementmodifiée sous l’in-fluence humaine. Mais les mécanismes

en jeu dépassent le seul CO2. Le protocolede Kyoto a pointé du doigt six gaz à effetde serre. Outre le CO2, le méthane, le pro-toxyde d’azote (N2O), l’hexafluorure desoufre (SF6) et les gaz fluorés (PFC et HFC)sont sur la sellette. Même les traînéesd’avion et la pollution urbaine (consti-tuées de poussières) contribuent, sur decourtes durées, à bloquer une partie durayonnement infrarouge terrestre.Pour toutes ces nuisances, l’usage impose

d’exprimer les pouvoirs réchauffants deces gaz par leur « équivalent CO2 ». C’est-à-dire d’évaluer l’effet qu’aurait la mêmequantité de CO2 émis au même instant.En suivant cetteméthode, leméthane est27 fois plus puissant que le CO2.Si elle a lemérite de simplifier les calculs,

la démarche est réductrice. Ellemasque ladiversité des gaz à effet de serre et surtoutleur durée de séjour dans l’atmosphère(délai au bout duquel leur concentration adiminué demoitié). Elle est de cent à centcinquante ans pour le CO2 contre seule-ment huit à douze ans pour le méthane.Les spécialistes estiment qu’à l’horizon2020-2030, c’est en jouant sur les émis-sions deméthane, qui compte pour 14%dans la hausse de l’effet de serre, que nousarriverons à influer sur le climat.« L’indicateur CO2 est également

trompeur pour une autre raison, aver-tit Meike Fink, chargée de programme

Le CO2 doit-il orienterl’innovation ?

Le dioxyde de carbone est devenu le nouveau mètre éta-lon de l’industrie… Que ce soit en matière d’énergie, d’éco-conception ou d’organisation industrielle, l’indicateur CO2

donne désormais le « la » des grands choix technologi-ques. Mais peut-on vraiment lui faire confiance? Face à la complexitédes phénomènes climatiques, il est à manier avec précaution.

Depuis 2005, l’Europe a mis en placeun marché d’échanges des quotasd’émissions. Il concerne 12000 installations(celles ayant recours à la combustionà une puissance supérieure à 20 MW).Pour encourager les investissementsdans les « technologies propres »,le prix de la tonne de CO2 doitau moins atteindre 160 euros en 2030et 350 euros en 2050, selon l’Iddri.En France,les transports sont le secteur le plus émetteurde gaz à effet de serre (+ 19,1% d’émissionsdirectes entre 1990 et 2007).Dans le reste du monde, où la partdu nucléaire est plus basse dans le mixénergétique, la production d’énergieest le mauvais élève.

PERSPECTIVEÀ l’horizon 2020-2030,c’est en jouant sur lesémissions de méthane

que l’on arriveraà influer sur le climat.

Les défis du CO2 pour l’ingénieur,expliqués par le Conseil national des ingénieurset scientifiques de France.


L

ccENJEUX

JUIN 2010ccHors-sérIe 43

Le casse-tête automobilec La voiture est un exemple parfait de casse-tête posépar le défi climatique. La traque aux émissions de CO2

pousse à l’utilisation de moteurs Diesel. Ils sont plus efficacesque leurs alter ego à essence. Problème: ils sont aussiplus polluants (oxyde d’azote, fines particules…). Ce constata incité les fabricants à innover, avec notamment l’inventiondu filtre à particules. Aujourd’hui, en matière d’émissions,le diesel rattrape d’ailleurs son retard sur l’essence.Mais le problème n’a pas pour autant été résolu. Dans la filièreautomobile, le débat sur le CO2 resurgit avec la voiture électrique.Renault veut prouver que l’électricité peut lever le verroudu transport dans la lutte climatique. « Le tout électriquene fait que reporter les émissions sur la production d’électricité »,rétorque Joseph Beretta, délégué énergie, technologie et émissionschez PSA Peugeot Citroën. Seule certitude, personne n’a encorela solution à ce casse-tête.

En matièred’émissionsde CO2 liéesà la circulationautomobile,aucune solutionsatisfaisanten’a encore ététrouvée.Que ce soitle moteur Dieselou la voitureélectrique.

climat/énergie au réseau Action climat.L’attention portée au seul critère du CO2

laisse croire que le nucléaire est unesolution, en occultant le problème desdéchets radioactifs. » Plus généralement,le tort du discours autour du seul dioxydede carbone est de se concentrer sur leclimat au détriment d’autres enjeuxécologiques majeurs, comme la pollu-tion, l’épuisement des ressources natu-relles ou la biodiversité. Alors pourquoil’indicateur CO2 a-t-il été retenu commeréférence?

ccUn compromis UniverselMétéorologie et climatologie sontdeux choses différentes. « La météoro-logie consiste à suivre une perturbationocéanique jusqu’à perdre sa trace. Au-delàd’unmois, on passe à une échelle climati-que et l’on travaille en valeur moyenne,et non exacte », précise Jean Jouzel, clima-tologue et vice-président du Giec. Faceà la complexité des phénomènes clima-tiques, l’indicateur CO2 fixe des tendancesglobales. Il s’est imposé de lui-même car

les émissions de dioxyde de carbone sontle principal responsable de la hausse del’effet de serre. « Pour l’industrie, le choixde cet indicateur est d’autant plus perti-nent que les ingénieurs sont rarement enprésence d’un autre gaz à effet de serre »,rappelle par ailleurs Michel Bruder, leprésident du comité environnement duConseil national des ingénieurs et scien-tifiques de France (Cnist).L’indicateur CO2 est utile en première

approche. Pour les autres gaz à effet deserre, un simple calcul permet d’obtenirle fameux « équivalent CO2 ». Le pouvoirréchauffant d’un gaz est la puissanceinfrarouge qu’il bloque dans l’atmosphère(enW/m2). Pour l’évaluer, les experts dis-posent de bases de données datant desannées 1970 et 1980. À cette époque, tou-tes les molécules de l’atmosphère ontété caractérisées. Les longueurs d’ondequ’elles rayonnaient ont été mesuréesselon la température. L’équivalent CO2

d’un gaz n’est alors que l’intégrale, au sensmathématique, de son pouvoir réchauf-fant sur cent ans. Cette durée arbitrairecorrespond à l’échelle de temps des pré-occupations climatiques (le siècle).L’indicateur CO2 est avant tout le fruit

de ce compromis international. C’est àcette échelle que se joue l’avenir du cli-mat. Peu importe où les gaz à effet de serresont émis. En un an, ils seront mélangésRé

A


ÉMISSIONS

ccHervÉ le TreUTDIRECTEUR DE RECHERCHEEN CLIMATOLOGIE AU CNRS ET MEMBREDE L’ACADÉMIE DES SCIENCES

le co2 guideral’évolution du climatdans cinquante ans« L’indicateur CO2 posedeux problèmes. Il sous-estimeles processus à action rapide,comme l’effet du méthane, et ignorel’influence de la pollution sur l’effetde serre. Mais il donne une visionà long terme pour la gestiondes émissions. Dans cinquante ans,ce sont les gaz à effet de serre,et surtout le CO2, qui guiderontl’évolution du climat. Le méthaneest la cible la plus facile pourinfléchir rapidement la tendance.Mais il ne faut surtout pas oublier leCO2, qui s’accumule dansl’atmosphère et agira fortement enfin de siècle. De toute façon, CO2 ouautre indicateur, toutes les initiativespossibles doivent être soutenues.Si l’on n’agit pas, le réchauffementatteindra + 2 °C en 2050. »

dans l’atmosphère. Tout l’enjeu consistealors à savoir comment décliner cet indi-cateur mondial au niveau local.

ccUn oUTil À ApprivoiserPour l’industrie, la question n’est plus desavoir s’il faututiliser l’indicateurCO2,maiscomment. «À terme, il y aura trois indica-teurs environnementaux.LeCO2pour le cli-mat,mais aussi deux autres pour l’eau et labiodiversité », prévoit Valérie de Robillard,consultante au cabinetKepler.Alors autantapprivoiser, dès aujourd’hui, l’indicateurCO2. Seul, il n’estpertinentquepourévaluerl’effet global de l’activité d’une entreprise.Un bilan poste par poste des émissions degaz à effet de serre permet d’identifier les

participation de tous les salariés. L’indica-teur CO2 joue alors un rôle pédagogique etmobilisateur.Pour la conduite d’unprocess, l’indicateur

CO2 s’impose car il est la simple transcrip-tionde l’efficacité énergétique.Mais pour laconceptiond’unproduit, il ne suffitpas. « Ilfaut utiliser d’autres indicateurs pour com-prendre finement d’où viennent les émis-sions », préconise Sophie Galharret, char-gée de recherche énergie/climat à l’Institutdudéveloppement durable et des relationsinternationales (Iddri). Réduire les émis-sions deCO2 d’unproduit n’est en effet pastoujours bénéfiquepour le climat. «Depuisles années 1990, on ne cesse de baisser lesémissions unitaires des voitures. Maisces économies poussent à rouler plus »,confirme Stephen Kerckhove, le déléguégénéral de l’associationAgir pour l’environ-nement. Dans ce cas, d’autres indicateurs,comme le taux moyen d’occupation d’unvéhicule ou le nombre de kilomètres par-courus, semblent tout aussi pertinents.Pour la conception d’un produit, le CO2

est un indicateur parmi d’autres de l’ana-lyse du cycle de vie. Cette méthode, quiintègre toutes les pollutions, est complèteet donne de meilleurs résultats, car elle vachercherdes informationsplusprécises surl’usage du produit et la quantité des maté-riaux utilisés. «Nous utilisons la méthodeImpact 2002», témoigne Paul-Joël Derian,le directeurR&DdeRhodia. Elle repose surquatre critères: l’empreinteCO2, la consom-mationde ressourcesnaturelles, l’effet sur lasantéhumaine et sur les écosystèmes.Avant d’agir finement avec l’analyse de

cycle de vie, l’indicateurCO2 offre une pre-mière radiographie. « Il permet de se poserles bonnes questions », avance Valérie deRobillard.Un exemple: la course auxdélaisles plus courtsn’est pas toujours laplusper-tinente. L’optimisation du tauxde remplis-sage ou la vitesse d’unbateaupeuvent fairevarier les émissions de carbone pour unemême tonne transportée. « Il est parfoisplus intéressant de décaler d’une semaineune livraison », poursuit la consultante. Leprincipal atout de l’indicateurCO2 est fina-lement de rompre les habitudes. L’innova-tion commence par là. cm

ccTHOMAS [email protected]

principales sources, pas de les calculer exac-tement. « L’objectif est de lister les leviersd’action, puis de leshiérarchiser », conseilleThierry Format, président d’EcoAct, spécia-liste de la stratégie carbone des entreprises.L’indicateur CO2 fixe les priorités à courtterme (sensibilisationdes salariés), àmoyenterme (investissement dans des détecteursdeprésence) et à long terme (choixdes sour-ces d’énergie).« L’intérêt de l’indicateur CO2 est d’être

convertible en kilomètres parcourus envoiture. Il est compréhensible par tout lemonde », témoigne FabienneCoruble, res-ponsable environnement, hygiène et sécu-rité chez Carrier. Le fabricant de climati-seurs amisenplaceune réductioncontinuede sa consommation d’énergie basée sur la

ccpHilippe scHUlZRESPONSABLE ÉNERGIE ETENVIRONNEMENT À LA DIRECTIONDU PLAN ENVIRONNEMENT DE RENAULT

Un indicateurnécessaire, maisinsuffisant« L’indicateur CO2 est un excellenttraceur de l’activité humaine.Il permet de suivre l’évolution dansle temps des émissions de gaz à effetde serre de l’industrie, directeset indirectes. Mais, même s’il estnécessaire, il n’est pas suffisant.Renault ne s’en contente jamais.Prenez les agrocarburants. Leur bilancarbone était meilleur que lescarburants d’origine fossile. Pas leurimpact écologique. Ils encourageaientnotamment la déforestation.Pour concevoir nos voitures, nousutilisons d’autres critères, comme lapollution à l’ozone, l’eutrophisation oul’épuisement des ressources fossiles.L’objectif est qu’un nouveau véhiculesoit meilleur que la générationprécédente selon tous les critères. »

« Une taxe carbone stimulerait l’innovation »Bernard Bigot, administrateur général du CEA.


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ccGIEC

Groupeintergouvernementald’experts surl’évolution du climatFondé en 1988, le Giecest chargé de porterun diagnosticsur le changementclimatique. Auteurde quatre rapportsen vingt ans,il couvre les enjeuxtechnologiques,économiqueset sociaux. Le Giecest composé de plusd’un millier d’experts.

cc SES5 DATES

1968 Début d’une thèsesur les grêlons.2001 Nommé directeurde l’Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL),fédération de sixlaboratoires publicsde rechercheen sciencesde l’environnement(climat, pollutionet planétologie).Il effectue deuxmandats de quatre ans.2002 Médaille d’ordu CNRS.2007 Vice-présidentdu Giec, il reçoit le prixNobel de la paix.Il est notammentl’auteur de la synthèseà destinationdes décideurs politiquesdu quatrième rapportdu Giec.2012-2013 Le prochainrapport du Giec porterasur les phénomènesclimatiques extrêmesrégionaux.


Les préconisations du Giec dépassentl’entendement. Stabiliser le climatà l’échelle planétaire, ce n’est pasde la science-fiction?Jean Jouzel. C’est un défi considérablemais nous n’avons pas d’alternative. Peude monde mesure d’ailleurs l’ampleurde l’effort à accomplir. Si nous ne faisonsrien, à la fin du XXIe siècle, la tempéra-ture moyenne sur Terre aura augmentéde 2 à 4 °C par rapport au climat préin-dustriel. C’est presque l’équivalent duréchauffement de 5 à 6 °C intervenu surdes millénaires, entre les périodes gla-ciaires et interglaciaires. Pour limiter ceréchauffement à 2 °C – soit 1,5 °C de plusqu’aujourd’hui –, les émissions mondia-les de gaz à effet de serre devront avoirchuté de 85% en 2050. Elles devrontmême être stabilisées dès 2015. Cesobjectifs sont techniquement réalisablesà coût modeste, moins de 0,1% du PIBmondial chaque année. À condition defaire dès maintenant les bons choix tech-nologiques.

Face à la montée du climato-scepticisme, le Giec peut-il s’affranchird’une totale remise en question ?J. J. : Nous avons deux certitudes, issuesde mesures incontestées. D’abord, la

composition de l’atmosphère s’est consi-dérablement modifiée au cours des deuxderniers siècles. Le taux de CO2 a grimpéde 35 %. Celui du méthane, de 150 %.Conséquence immédiate : la chaleur desrayons solaires est piégée dans les bassescouches de l’atmosphère. Deuxième cer-titude, le réchauffement est sans équivo-que au cours du XXe siècle. La tempéra-ture moyenne sur Terre a augmenté de0,75 °C. La dilatation thermique desocéans et la fonte des glaciers continen-taux ont provoqué une hausse du niveaude la mer de 15 à 20 cm. Le processus deréchauffement a déjà démarré. Même sil’on stoppait instantanément l’intégra-lité des émissions mondiales de gaz àeffet de serre, la Terre se réchaufferait de0,5 °C d’ici à 2100, simplement par iner-tie climatique.

Les climatologues vont-ils investir lesbureaux d’études industriels?J. J. : Industriels et climatologues doi-vent effectivement se rapprocher. Larecherche académique peut aider à com-prendre les sources d’émissions de gaz àeffet de serre et leurs interactions avecle climat. Mais c’est aux industriels detrouver les réponses technologiques adé-quates. Nous n’allons pas mettre un cli-

matologue derrière chaque ingénieur.De plus en plus de grands groupes,comme Thales ou Veolia, s’impliquentet les start-up spécialisées se multiplient.Il y a de vraies opportunités à saisir dansle suivi satellitaire des émissions de gazà effet de serre. Il faudra certes unevolonté politique et une incitation auniveau mondial. Des mesures réglemen-taires, comme l’interdiction des ampou-les à incandescence, seront indispensa-bles. Mais, pour tendre vers une sociétésobre en carbone, changer les comporte-ments passe par de nouvelles technolo-gies. Et, dans les transports ou l’urba-nisme, la sobriété individuelle ne suffirapas. L’innovation passera par des appro-ches systémiques.

À condition que l’activité humainesoit réellement la cause duréchauffement climatique…J. J. : En analysant la composition chimi-que de l’atmosphère, nous remontonsà l’origine des émissions en distinguantressources fossiles, océans et végétation.Pour chaque élément chimique, il suffitde repérer quels isotopes sont présents.Le carbone, par exemple, est essentielle-ment constitué de carbone 12, avec unpeu de carbone 13 et de carbone 14, cequi correspond à la composition deressources fossiles comme le charbon.Nous savons donc que sa combustiona modifié l’état de l’atmosphère. Làoù il y a débat, c’est pour savoir siles effets de l’activité humaine sontd’ores et déjà visibles.

Chercheur sur l’évolution du climat depuis quarante ans, membredu Giec, Jean Jouzel a retracé l’histoire de l’atmosphère à par-tir des glaces polaires. Mais depuis six mois, rien ne va plus. Laconférence de Copenhague? Un flop. La taxe carbone? Reportée.Pire, les climato-sceptiques gagnent du terrain dans le paysagemédiatique. Dans ce contexte brumeux, Jean Jouzel décryptela position du Giec et les conditions d’un développement techno-logique vertueux.

Le changement climatiqueest une rupture technologique

cc JEAN JOUZELCLIMATOLOGUE, PRIX NOBEL DE LA PAIX EN 2007 AVEC LE GIEC


J.L.

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ÉMISSIONS


ÉMISSIONS

Voyage dans des temps immémoriauxc Les glaces polaires offrent desvoyages à des échelles de tempsqui dépassent l’imagination.Les poches d’air qu’elles emprisonnentrenseignent sur la compositionpassée de l’atmosphère terrestre.En étudiant les carottes polaires, lesglaciologues remontent 800000 ansd’événements climatiques. Une duréetoute relative en comparaisondes 4,5 milliards d’années de l’histoire

de la Terre, mais largement suffisantepour observer près d’une dizainede périodes glaciaires. Elles se sontsuccédé à un rythme d’une tous les100000 ans. À la fin de ces glaciations,le réchauffement moyen de la Terreatteignait 5 à 6°C et se déroulaitsur plusieurs millénaires.À comparer à la hausse de 2 à 4°Cprédits par les climatologuesentre le XIXe siècle et la fin du XXIe.

Pour certains, le réchauffementest plutôt dû à une modificationde l’activité solaire…J. J. : Dans son premier rapport, en 1990,le Giec était resté prudent. Mais dans lequatrième, en 2007, la preuve de la res-ponsabilité humaine a été faite. Lessimulations montrent que les phénomè-nes naturels – éruptions volcaniques etactivité solaire – ne suffisent pas à expli-quer le réchauffement des cinquante der-nières années. En intégrant les émissionshumaines aux modèles, les calculs sontconformes aux mesures. Si l’activitésolaire était responsable, on observeraitun réchauffement à la fois dans lesbasses et les hautes couches de l’atmos-

phère. Ce n’est pas le cas. La chaleurdes rayons solaires est piégée unique-ment sous les 5 km d’altitude.

Le nucléaire, qui émet peu de CO2,est-il la solution miracle?J. J. : Les deux grands défis du change-ment climatique concernent l’agriculture,responsable de 20 à 25% des émissionsde gaz à effet de serre, et notre approvi-sionnement énergétique. Le nucléaireaura donc un rôle à jouer. Mais, en prati-que, forcément limité. Les centrales sonttrop longues à construire. En 2030,l’atome fournira tout au plus 20 % del’électricité mondiale, soit 10 % desbesoins énergétiques.

Quelles solutions reste-t-il ?J. J. : L’urgence climatique impose ledéploiement des énergies renouvelables,non émettrices de gaz à effet de serre.Parmi les ressources fossiles, le gaz doitêtre privilégié. À émissions équivalentes,il produit deux fois plus d’énergie que lecharbon, le pétrole se situant entre lesdeux. Pour avoir trop longtemps ignoréles défis et opportunités du changementclimatique, l’industrie française a pris desannées de retard dans l’automobile, l’éo-lien, le solaire… Désormais, le train àprendre est celui des énergies marines,de la séquestration du CO2 et du stockageà grande échelle de l’électricité, où toutreste à faire.

De quoi susciter des vocations…J. J. : Toute innovation doit désormaisintégrer la lutte contre le changementclimatique pour être porteuse etconforme aux normes des vingt prochai-nes années. Il faut donc former les élèvesingénieurs aux enjeux environnemen-taux. En France, la moitié d’entre euxseraient sceptiques vis-à-vis du change-ment climatique.

Les solutions technologiques sontmultiples. Par quoi commencer?J. J. : Attention à ne pas se focaliser uni-quement sur le CO2. Hors déforestation,il est responsable de 60% des 2,5W/m2

de hausse de l’effet de serre. Mais il n’estpas le seul gaz en cause. Le CO2 restedurant des siècles dans l’atmosphère,contre seulement dix ans pour leméthane, qui est impliqué à hauteur de14%. Le valoriser énergétiquement, lorsde la décomposition desmatières organi-ques, permettrait de réduire rapidementles émissions de gaz à effet de serre. Surle long terme, on ne pourra toutefois pasoublier le CO2. Certains pensent à sonpompage dans l’atmosphère, couplé àl’énergie solaire pour fabriquer desminé-raux. Mais là, ce n’est encore que de lascience-fiction. cm

cc PROPOS RECUEILLIS PARTHOMAS [email protected]

AFP

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L’ampleur de la fonte des glaces polaires est nettement visible sur cette image satellitede la Nasa (ancien tracé en jaune). Une route a été libérée entre l’Atlantique et le Pacifique.

Les technologies de captagedu CO2 privilégiées par Alstom


ÉMISSIONSD

.R.

Le Dr Greenhalgh, de l’ImperialCollege de Londres expliquecomment nos carrosseriespourraient jouer les batteries.


Le laserenflamme les moteursLa bougie de nos bons vieux moteurs à combustion vit-elle ses derniersjours ? On pourrait le penser suite aux travaux menés par l’équipe derecherche sur les lasers de l’université de Liverpool (Royaume-Uni). Sesingénieurs viennent de mettre au point, avec la collaboration de Ford,une technique d’allumage par faisceau laser. Concrètement, ce rayon,généré grâce à l’énergie de la batterie, se démultiplie dans la chambre decombustion pour allumer de manière uniforme le carburant injecté,là où la bougie ne générait qu’une étincelle. Les tests menés sur desprototypes ont démontré, qu’à 3 000 tours/min, l’énergie consomméepar le système d’allumage par laser était inférieure à sa concurrente.À ce régime, cinquante tirs de laser sont effectués chaque seconde pourenflammer le combustible. Une telle technique permet, selon sespromoteurs, de booster le rendement des moteurs et d’en limiter lesémissions polluantes. Les rejets en oxydes de carbone et en oxyde d’azoteseraient réduits de 50 % ! cm

Une enzyme qui a le CO2dans le sangMimer le fonctionnement du corpshumain pourrait diminuer radica-lement le coût de la capturedu CO2 en sortie de cheminée.On sait en effet synthétiserune enzyme proche de l’an-hydrase carbonique, quiélimine l’excès de CO2 dansle sang. L’entreprise UnitedTechnologies Corporation etl’université de Columbia (États-Unis) ont entamé un partena-riat prometteur sur le sujet,pour étudier les retombéespossibles de cette technolo-gie. Une affaire à suivre, tantla réduction de la facture éner-gétique figure au rang des priorités desindustriels du captage du CO2. Et pourcause : aujourd’hui, absorber le CO2 contenu par lesfumées d’une centrale au charbon prend encore... un quartde l’énergie de la centrale ! Le projet a en tout cas séduit l’agenceaméricaine Arpa-E (Advanced Research Project Agency- Energy),qui finance des programmes de recherche promettant de véri-tables percées technologiques et a annoncé il y a quelquesmoisson soutien. cm

Structurede l’anhydrasecarbonique.

TransportUn premier ferryélectrique en 2015Le japonais IHI prévoitde construire le premierferry à propulsion électrique.D’une capacité de 800 passagers,ce bâtiment de 30 m de longdevrait entrer en serviceen 2015. Ses deux moteursélectriques de 400 kW chacunseront alimentéspar des batteries Li-iond’une capacité de 5000 kWhassurant une autonomied’environ 120 km. cm

MatériauL’énergie estdans la carrosserie

Un matériau ambitionnede mettre un coup de turboau marché des voituresélectriques et hybrides.Ce composite créé par l’ImperialCollege de Londres, est capabled’emmagasiner et de libérerde l’énergie électrique.Suffisamment solide et léger,il pourrait être utilisé danscertaines parties métalliquesde la carrosserie. Les scientifiquesimaginent aussi qu’il pourraitremplacer les batteries actuellesde téléphones et d’ordinateursportables. cm

cc EN BREF

INNOVATIONS

Prototype de matériau qui stockeet restitue de l’énergie électriquetout en étant solide et léger.


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ÉMISSIONS

Voiture électrique contre thermique :suivez le match

avec l’animationde Renault.

Prototype de voiturevéhicule électriqueà l’échelle 1/5

développéepar l’institutallemand

Fraunhofer.Jacques Benzaria, ancien chercheur de l’Institut fran-çais du pétrole (IFP) a obtenu une baisse de 25 % laconsommation en carburant et de 30 % des émis-sions de CO2, avec une puissance du moteur minoréede seulement 3 %.Pour parvenir à ce résultat, il a pré-levé leCO2 des gaz d’échappement, puis l’a transforméen CO avant de le renvoyer vers l’admission d’air dumoteur. Ces résultats prometteurs, confirmés par desessais menés au Cemagref, intéressent des construc-teurs d’automobiles et des fabricants de chaudières àgaz. Après captage d’environ 20%du flux des gaz surla ligne d’échappement, la séparation et la concentra-tion duCO2 se font grâce à desmembranes en cérami-que combinant des fibres creuses et des polyimides. LeCO2 est ensuite dirigé vers un catalyseur contenant uncomplexemétalliqueàbasedenickel.C’est lui qui, avecla chaleur de l’échappement transforme leCO2 enCO,dirigé vers l’admission d’air dumoteur.cm

Le gaz d’échappementredevient carburant !

Les chercheurs de l’institut Fraunhofer de technologie chimique planchentsur une batterie pour voiture électrique… rechargeable à la pompe en quelquesminutes. La solution du laboratoire allemand repose sur deux électrolytes liquides.Contenant des ionsmétalliques, ils créent un courant circulant à travers des électro-des poreuses en graphite. Quand la batterie est déchargée, l’idée est de vider ses élec-trolytes liquides, puis de la remplir à la pompe d’une station-service. Jusqu’à présent,l’autonomie permise par une telle technologie était limitée à 25 km. Les chercheursassurent aujourd’hui pouvoir dépasser les 100 km. Un premier prototype de voiturea étémis au point. Ce n’est encore qu’unmodèle réduit à l’échelle 1/5. cm

Des voituresélectriques rechargeablesen station-service

D.R

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MISE À NU

LA VOITURE ÉLECTRIQUE SE DÉVOILE

Les premières voitures électriques de grande série rouleront bientôt dans nos rues. Il s’agira dans un premiertemps d’adaptations de véhicules thermiques. Examinons ce qui va changer, en prenant pour exemple leKangoo ZE Concept qui sert de base à la future fourgonnette Kangoo Express électrique de Renault.

ccFICHETECHNIQUE

Modèle Renault Kangoo ExpressZE (zéro-émission)Moteur synchrone à rotor bobinéde 44 kW (rendement 90 %),maximum 10500 tr/min,couple 226 NmBatterie lithium-ionde 22 kWh en position centralesous le plancher

Vitesse maximale 130 km/hAutonomie 160 kmTemps de recharge6 à 8 heures sur une prise220 V - 16 APoids 1410 kg à videCapacités 2 places, 3 à 3,5 m3

et 650 kgCommercialisation au premiersemestre 2011

La Kangoo ZE enimages et en vidéo


L’énergieC’est le pack de batterie qui fait office de réservoir d’énergie.

Il comporte deux rangées de 24 modulesfournissant au total une capacité de 20 kWh.

Chaque module contient quatre cellules lithium-ionde 3,7 V. Les réactions électrochimiques

qui s’y produisent permettent de stocker le courantde recharge et de le restituer lors de l’utilisation.

L’intelligenceElle comprend le boîtier d’interconnexion, le chargeur de la batterie, l’onduleurqui alimente le moteur et adapte sa vitesse. Le tout sous contrôle du superviseurqui assure la communication entre l’électronique du moteur et les élémentsextérieurs (batterie, véhicule, actions du conducteur). L’énergie de freinageest récupérée dans la batterie lors de la circulation.

Les musclesLa partie mécanique du motopropulseur se compose d’un moteur électriquesynchrone à haut rendement d’une puissance de 50 à 70 kW,tournant jusqu’à 12000 tr/min. Un réducteur à rapport fixe transmetle mouvement vers les arbres de roue.


REN

AU

LT

Le cordon ombilicalPrise de chargede la batterie

cc JEAN-FRANÇOIS PREVÉ[email protected]

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