Pictures of the Future Siemens Printemps 2012

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Siemens présente le nouveau numéro de Pictures of the Future, le magazine Siemens de la Recherche et de l'Innovation. Au sommaire : présentation des innovations Siemens dans le domaine de l'efficacité énergétique, des smartgrids, de la recherche médicale, du développement durable, et bien plus encore !

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Pictures of the Future Siemens Printemps 2012

  1. 1. Pictures of the Future Le Magazine de la Recherche et de l’Innovation | Printemps 2012 www.siemens.com/pofDes solutions La nouvelle ère Recherche sans Intelligencepour le monde de l’électricité frontières collective Un environnement international Des flux de données transformésde demain Plongée dans la source d’énergie universelle du futur moteur d’innovations en informations exploitables
  2. 2. Pictures of the Future | Editorial C ’est officiel. Selon l’ONU, nous som­ mes précisément 7 milliards d’êtres humains depuis le 31 octobre 2011. 7 milliards d’individus ayant chaque jour davantage soif d’énergie. A l’heure où les changements climatiques s’accélèrent, où les prix du pétrole et du gaz flambent, l’électricité s’impose comme une ressource universelle. A tel point qu’elle est désor- mais présente dans tous les domaines de la vie courante et s’immisce dans des applications diverses telles que l’automobile ou les transports urbains. Optimiser l’offre, gérer la demande et améliorer l’efficacité énergétique sont donc devenus des axes prioritaires pour les Etats.De l’énergie pour tousFrançois Gerin Parfaitement consciente des enjeux, développement. Pour cette édition, nousDirecteur général adjoint Siemens France la France s’est, quant à elle, engagée avons donc choisi d’aborder la question dans la voie d’une modernisation de ses des compteurs intelligents mesurant en systèmes électriques. Pour ce faire, l’Etat temps réel la consommation d’électricité et l’ADEME (Agence de l’Environnement et des utilisateurs, et la transmettant, via de la Maîtrise de l’Energie) ont signé, fin le réseau informatique, au fournisseur 2010, une convention pour le développe- d’énergie ainsi que le concept des « smart ment des réseaux électriques intelligents buildings ». Munis de capteurs hautement (« smart grids »). Associant infrastructure sophistiqués, ces bâtiments intelligents électrique et technologie informatique, pourront ajuster eux-mêmes leur besoin ces réseaux intelligents assurent une en fonction de la disponibilité de la gestion plus fine de l’équilibre entre l’offre production électrique. et la demande d’électricité. En outre, ils favorisent l’intégration des énergies Nous vous invitons également à découvrir, renou­ elables – éolienne, marémotrice ou v dans ce nouveau numéro de Pictures of photovoltaïque – sur l’ensemble du réseau. the Future, comment améliorer la fluidité du trafic routier, optimiser le rendement Présent sur toute la chaîne énergé- des éoliennes ou encore favoriser le travail tique, Siemens dispose dès à présent de collaboratif à l’échelle internationale. l’expertise nécessaire pour répondre aux divers appels d’offre de ce marché en plein Vous en souhaitant bonne lecture.Couverture : au large de l’Irlande duNord, SeaGen, la première centralemarémotrice commerciale au monde,fournit de l’électricité à quelque1 500 foyers. Pour la maintenance,les rotors sont soulevés hors de l’eaugrâce à un système de levage.2 Pictures of the Future | Printemps 2012
  3. 3. Pictures of the Future | Sommaire La nouvelle ère Recherche Intelligence de l’électricité sans frontières collective 4 Scénario 2035 18 Scénario 2030 28 Scénario 2030 Afrique électrique Enigme cosmique Quand la ville parle 6 Bâtiments intelligents 20 Tendances 30 estion de la circulation G Un bâtiment qui pense à tout Réseaux collaboratifs eu vert aux communications F10 éseaux intelligents R 23 Portrait de Charles Coushaine véhicule-infrastructure Autoroutes de l’électricité Le générateur d’idées 33 Sécurité IT12 Centrales marémotrices 25 Biograph mMR Anticiper les intrusions Un raz-de-marée d’énergie Imagerie hybride 34 édias sociaux M14 Voitures électriques 27 Galileo Entreprise 2.0 Test grandeur nature Le règne de la précision 37 Parcs éoliens16 Présent et futur Générer plus d‘énergie Evolution du mix énergétique Pictures of the Future | Printemps 2012 3
  4. 4. Panorama6 Un bâtiment qui pense à tout Les bâtiments adapteront bientôt d’eux-mêmes leur consommation d’énergie à la production d’électricité verte, en éteignant par exemple automatiquement les installations les plus gourmandes, sans pour autant nuire au confort.10 Les autoroutes de l’électricité Au laboratoire Smart Grid d’Erlangen, les chercheurs de Siemens travaillent aux réseaux intelligents du futur. Pour les habitants d’Arbon, en Suisse, l’installation de compteurs intelligents a déjà révolutionné leur fourniture d’énergie.12 Barrage sur des rivières invisibles Les centrales marémotrices fonctionnent comme des éoliennes sous-marines, produisant de l’énergie grâce au flux et au reflux des marées. Au large de l’Irlande du Nord, l’une de ces centrales approvisionne déjà 1 500 foyers.14 Test grandeur nature réalise son premier essai Siemens à grande échelle pour tester la fiabilité des voitures électriques au quotidien, en mettant à contribution près de 100 salariés de l’entreprise. Ce programme d’essai s’intéresse en particulier aux technologies de recharge et à la communication entre le conducteur, les bornes de recharge et le réseau électrique.2035Un village d’Afrique centrale, auparavantcoupé du monde extérieur, vient d’entrerdans la nouvelle ère de l’électricité. Deséoliennes et une centrale à biogaz fournissentde l’électricité verte qui alimente appareilsélectroménagers, bornes de recharge pourvéhicules électriques et éclairages publics. L a route vers la nouvelle ère de l’électricité est cahoteuse et envahie d’herbes hautes. De part et d’autre du sentier, la végéta- notre voiture est silencieuse : depuis quelque temps, les taxis-brousse électriques sont devenus la norme en Afrique centrale. Si notreLe centre médical du village est équipé tion se dresse comme un mur multicolore. batterie devait tomber à plat, un petit moteurd’un système de refroidissement et de De temps en temps, nous apercevons une ou à combustion prendrait le relais. C’est leclimatisation fonctionnant à l’énergie solaire. deux girafes, qui nous remarquent à peine tant docteur Salim Taylor, médecin du district, qui4 Pictures of the Future | Printemps 2012
  5. 5. La nouvelle ère de l’électricité | Scénario 2035Afrique électriqueAfrique centrale, 2035. Dans un village isolé où le bois était le seul combustible utiliséauparavant, le gouvernement vient d’installer des équipements éco-performants,propulsant les habitants dans l’ère des nouvelles technologies.Un journaliste découvre comment l’électricité verte a changé leur vie. Pictures of the Future | Printemps 2012 5
  6. 6. fait aujourd’hui office de chauffeur et de guide. qui fonctionne grâce à l’énergie solaire et unePour un médecin, on ne peut pas dire que machine frigorifique à absorption. La fraîcheurson mode de vie soit particulièrement sain : y très appréciable. Mais aujourd’hui, on fait lesil a toujours un cigare aux lèvres et sa conduite visites à domicile. » Il sort une tablette tactileest presque aussi abrupte que les sentiers de sa poche et salue Abdul, le maire du village.que nous empruntons. Mais de ce côté-ci « Abdul joue en quelque sorte le rôle d’aide-de l’équateur, personne n’en sait autant que soignant. Il tient des registres réguliers surlui sur ce pays, son évolution et ses habitants. l’état de mes patients, et m’envoie les donnéesLe docteur Taylor part faire ses visites heb- par radio. Il peut s’agir de photographies oudomadaires dans une petite localité isolée – des résultats des analyses sanguines qu’ill’occasion rêvée pour moi d’aller observer les réalise grâce à des appareils automatiques depremiers résultats d’un programme de dévelop- la taille d’un téléphone portable. Ainsi, je suispement qui a littéralement électrisé le village. toujours bien informé de l’état de santé de mes « Zut ! », s’exclame le médecin, alors que patients. »la roue avant droite du véhicule disparaît En nous rendant chez le premier patient,dans un nid-de-poule. « C’est le dixième nous passons devant un container auqueltrou de cochon de terre depuis que nous sont reliées des bornes de recharge électrique.avons quitté la route de graviers. » Il sort un « C’est notre centrale au biogaz », dit fièrementnouveau cigare et l’allume en un clin d’œil. Abdul. « Nous l’alimentons en déchets végétaux« Cette ‘route’ n’a de route que le nom, mais le et en fumier. Les bactéries présentes dans lavillage auquel elle mène a été véritablement cuve produisent du méthane, qui est transformétransformé », dit-il. Le docteur Taylor en sait en électricité par un procédé automatisé.quelque chose : l’année dernière, lorsque Avec les éoliennes, cette centrale garantitles techniciens ont propulsé le village dans notre autonomie énergétique. N’oublie pas del’ère de l’électricité verte, il était présent pour débrancher ton véhicule lorsque tu auras fini,conseiller les représentants du gouvernement et Salim ! »accompagner les habitants. Alors que nous approchons d’une hutte Jusqu’alors, le village était coupé du ronde surmontée d’un toit végétal, unemonde, sans électricité ni accès aux réseaux musique légère se fait entendre. La casserolede communication. A travers son nouveau qui mijote sur la cuisinière laisse échapper unprogramme de développement durable des fumet épicé, et une lampe à LED est suspenduerégions isolées, le gouvernement s’efforce au plafond. « Du ragoût de cochon de terre »,d’étendre constamment les zones de dit le docteur Taylor avec satisfaction en La nouvelle ère de l’électricité | Bâtcouverture. « Nous ne voulons pas abolir les jetant un œil à sa tablette. « Mon jeunestructures sociales et les traditions du village ; patient va visiblement beaucoup mieux »,nous nous efforçons simplement d’améliorerles conditions de vie des habitants », explique le constate-t-il en désignant un garçon d’une douzaine d’années, allongé sur un lit. Je Un bâtiment qudocteur Taylor. demande : « Est-ce qu’il a le paludisme ? » « Vous avez vu ? Même aux abords du « Le paludisme a quasiment disparu depuis lavillage, la végétation est toujours aussi dense. dernière campagne de vaccination », répondIl y a quelques années, les environs étaient le médecin. « Les piqûres de serpent ne sont Les bâtiments intelligentscomplètement dévastés par la déforestation – plus si terribles non plus. Grâce au système de ajusteront bientôt d’eux-mais aujourd’hui, les gens n’ont plus besoin de réfrigération du centre médical, nous pouvons mêmes leur consommationbois », commente le médecin en expirant un désormais stocker suffisamment de sérum et électrique aux fluctuationsnuage de fumée. La végétation se désépaissit d’autres médicaments. Maintenant que le village de la production éoliennepeu à peu, laissant place à une vaste plaine. est entré dans l’ère de l’électricité verte, les et solaire.Nous descendons une petite colline pour habitants ne sont plus aussi vulnérables. Jusque-rejoindre le village qui apparaît en contre-bas. Une étude récente montre là, en cas d’accident, il était impossible d’obtenir A première vue, cet ensemble de huttes de l’aide. Aujourd’hui, les gens peuvent appeler la faisabilité technique derondes a l’air plutôt traditionnel. Pourtant, dans les secours depuis leurs téléphones portables, cette approche, qui visela savane derrière le village, trois éoliennes ou se rendre au centre médical en vélo à réguler les systèmes detournent mollement dans la légère brise. Et au électrique. C’est d’ailleurs ce qui a été fatal à ce ventilation et de pompagemilieu du village, un bâtiment moderne attire jeune garçon : il conduisait un vélo sans casque sans nuire au confort.l’œil : sur son toit, des panneaux photovoltaïques et il a eu un accident. Commotion cérébrale. » Arrêter certains appareilsscintillent sous le soleil. En y regardant de plus Le médecin éclaire les yeux du patient avec pour éviter la surchargeprès, on remarque aussi des mâts métalliques sa lampe. « Il allait trop vite ? » « Encore unqui se révèlent être des lampadaires à LED. du réseau est devenu chose trou de cochon de terre », répond le médecin. « Nous voilà arrivés », dit le docteur Taylor La femme qui s’affaire devant la cuisinière courante aux Etats-Unis,avec un sourire, avant de descendre du électrique lui tend une cuillère de ragoût. mais de nouveaux systèmesvéhicule. « C’est le centre médical », annonce- « Au fait, la cause de l’accident n’a pas survécu », automatisés peuvent encoret-il en désignant le bâtiment au toit solaire. précise-t-il en souriant. optimiser le processus.« Il est équipé d’un système de climatisation Florian Martini6 Pictures of the Future | Printemps 2012
  7. 7. A l’inverse, lorsque les vents faiblissent, le prix de l’électricité augmente car des centrales de relais doivent être mises en service pour compléter la production. Avec l’utilisation croissante d’énergie provenant de sources renouvelables, les contraintes pesant sur les réseaux électriques s’intensifient. L’Agence allemande de l’énergie estime qu’il faudra installer près de 3 600 km de nouvelles lignes en Allemagne d’ici 2020. Mais cela ne sera pas suffisant : pour aboutir à une plus grande transparence, à des modèles tarifaires plus flexibles et à une meilleure distribution de l’électricité, les réseaux devront devenir plus intelligents. L’un des enjeux de demain réside également dans la création de nouveaux systèmes de stockage de l’énergie, capables d’emmagasiner le surplus de production lorsque les conditions météorologiques sont favorables et de réinjecter l’électricité dans le réseau, lorsque le vent faiblit ou que le ciel se couvre. Les véhicules électriques pourraient également être utilisés comme une énorme réserve d’énergie composée d’une multitude de batteries. Deux millions de véhicules électriques représenteraient ainsi une capacité de stockage de près de Capable de réguler la climatisation et de stocker 40 GWh, soit autant que l’ensemble des l’énergie dans des voitures électriques, le bâtiment centrales hydroélectriques à accumulation du futur adaptera lui-même sa consommation par pompage d’Allemagne. à la production d’électricité verte. Quand la consommation s’adapte à latiments intelligents production. Face à ces évolutions, une nouvelle solution se profile dans un toutui pense à tout autre domaine. Reposant sur un logiciel bien pensé, la technique du report de charge vise à optimiser la consommation d’électricité des bâtiments grâce à une meilleure gestion des équipements électriques : ils s’allument de préférence à un moment où l’éolien et le L es panneaux photovoltaïques se mul- tiplient sur le toit des maisons, des éoliennes sont installées sur les crêtes des solaire produisent un surplus d’électricité, c’est-à-dire lorsque l’électricité est moins chère, et s’éteignent pendant la nuit ou collines ou dans des parcs offshore comme lorsque la production éolienne est faible. Dans ceux de la mer du Nord ou de la mer Baltique… la logique actuelle, les centrales à gaz et à L’éolien et le solaire représentent à ce jour charbon sont mises en marche pour répondre respectivement 7 % et 2 % environ de la à la consommation des ménages, des usines production électrique en Allemagne, mais et des bureaux. A l’avenir, ce sera l’inverse : ils restent des sources d’approvisionnement les bâtiments modifieront leur demande en peu fiables en raison des aléas climatiques. électricité en fonction des disponibilités de la Ces dernières années, certains parcs éoliens production. La consommation s’adaptera à la situés en mer du Nord ont été arrêtés à plusieurs production. reprises afin d’éviter une surcharge du réseau En collaboration avec des experts de local lorsque les vents étaient trop violents. Siemens Building Technologies (BT), une Dans d’autres cas, le surplus de production équipe de l’Université technique de Munich a été exporté vers les pays voisins, qui n’en (TUM) a montré qu’il était relativement simple avaient pas réellement besoin. Ce type de d’allumer et d’éteindre différents équipements situation entraîne une baisse des prix pou- dans plusieurs types de bâtiments. Les vant même être synonyme de pertes pour chercheurs ont étudié pendant plusieurs les fournisseurs d’électricité, car ils doivent mois les données issues de centres de gestion malgré tout s’acquitter des droits de transit. technique de bâtiments et portant sur toutes Pictures of the Future | Printemps 2012 7
  8. 8. Le soleil pourrait bientôt refroidir votre bureauDans l’hémisphère nord, l’essentiel de la consommation énergétique est tourné vers la productionde chaleur : plus l’hiver est rigoureux, plus la consommation de gaz naturel et de fioul augmente.Sous des latitudes plus chaudes, ce sont les climatiseurs qui représentent une part considérable de laconsommation électrique et des émissions de CO2. A Bangalore, en Inde, des chercheurs de Siemenstravaillent sur un système de climatisation solaire capable de produire sa propre électricité et defonctionner en complète autonomie.L’Inde présente des besoins considérables en matière de climatisation. Près de 60 % de laconsommation électrique des bâtiments de bureaux est consacrée non pas à des lampes, à desordinateurs ou à des serveurs, mais à des climatiseurs énergivores. C’est pourquoi une équipede Siemens Corporate Technology basée à Bangalore met actuellement au point un climatiseurfonctionnant à partir de l’électricité qu’il produit lui-même. L’installation se compose d’un système decaptage de la lumière destiné à récupérer la chaleur du soleil et d’une unité photovoltaïque produisantl’électricité. « Nous sommes en train d’affiner le concept et nous envisageons un test sur le toit denotre bâtiment à Bangalore début 2012 », explique le responsable du projet Peeush Kumar Bishnoi.Basé sur le principe déjà connu du réfrigérateur à absorption, le système utilise une solution salineet de l’eau faisant office de réfrigérant. Sous l’effet de la chaleur du soleil, l’eau se vaporise et sesépare de la solution saline. Elle est ensuite condensée et pompée dans un évaporateur, qui estla partie du système générant le froid. L’intérieur de l’évaporateur étant sous faible pression, latempérature ambiante suffit à faire évaporer l’eau, ce qui absorbe la chaleur de l’environnement etrefroidit la pièce. La vapeur d’eau est ensuite à nouveau renvoyée dans la solution saline et le cyclepeut recommencer pour refroidir l’environnement en continu. L’électricité produite sert à alimenter Pour économiser l’énergie sans nuire au confort,la pompe qui fait circuler l’eau et la solution saline dans le circuit. les chercheurs de Siemens développent des systèmesL’idée d’une climatisation solaire n’est pas nouvelle, mais jusqu’à présent les installations de ce de gestion des bâtiments permettant de réguler leurtype ont toujours nécessité des systèmes photovoltaïques onéreux et trop imposants pour le toit consommation électrique.de la plupart des bâtiments. Peeush Kumar Bishnoi et ses collègues cherchent donc à combinerla climatisation et la production électrique au sein d’une seule unité compacte et plus efficace.Le défi : obtenir assez de chaleur pour le processus de climatisation sans diminuer la production des sortes d’équipements, depuis l’activité ducellules photovoltaïques. L’une des solutions serait ici d’utiliser un fluide spécial, capable d’extraire système de ventilation et des pompes àsuffisamment de chaleur de la lumière solaire avant que cette dernière atteigne les cellules. « Il existe eau jusqu’à la température des pièces. Ils seen Inde une demande énorme pour ce type de systèmes », explique Peeush Kumar Bishnoi. « Dans les sont par exemple demandé à quel rythmerégions rurales, beaucoup de personnes ne sont pas connectées au réseau ». D’après Peeush Kumar la température augmente dans un bureauBishnoi, la production des cellules photovoltaïques n’est pas suffisante pour les systèmes classiques construit en matériaux légers une fois quede climatisation à compression mais peut alimenter les petites pompes des systèmes à absorption, la climatisation est coupée. « La grandece qui signifie que cette technologie présente un énorme potentiel. On estime que pour couvrir les question pour nous, c’était de savoir pendantbesoins en climatisation de ses bureaux, l’Inde aura besoin en 2015 de près de 31 000 MW, soit laproduction d’environ 30 grandes centrales à charbon. combien de temps il est possible d’éteindreSi la technologie développée à Bangalore pouvait être déployée à large échelle, les économies certains équipements sans altérer le confortd’énergie seraient gigantesques. d’utilisation d’une pièce ou d’un bureau », explique Timm Rössel, assistant de recherche au département de génie climatique et La climatisation solaire : comment ça marche ? domotique de la TUM. Les normes allemandes Refroidissement par vaporisation précisent que pour rester agréable à vivre, la du réfrigérant à basse pression température d’un bureau ne doit pas chuter en Lumière du soleil dessous de 21°C. Timm Rössel et son collègue Johannes Jungwirth, du département de gestion de l’énergie et génie des applications, ont analysé quatre types de bâtiments : les Lentille bureaux et administrations, les hôpitaux, les piscines couvertes et les écoles. Cellules Electricité Le report de charge offre des perspectives photovoltaïques particulièrement intéres­ santes dans les bâtiments de bureaux. Avec un taux d’occupation normal, il est possible d’arrêter Séparation du réfrigérant et de la solution saline sous l’effet Pompe entièrement la ventilation d’un bureau de la chaleur pendant 30 minutes sans que l’atmosphère Absorption des vapeurs ne devienne étouffante et ce type de coupure de réfrigérant par la solution saline peut même être répété plusieurs fois par jour. Idem pour la ventilation des garages souterrains. Les chercheurs ont également voulu connaître la fréquence, mais surtout8 Pictures of the Future | Printemps 2012
  9. 9. la vitesse de fonctionnement des ascenseurs qui serviront bientôt à gérer les installations nique des bâtiments. Pour que le logiciel dedans les bâtiments de bureaux. En diminuant techniques des bâtiments en fonction de report de charge soit capable d’établir un lienla vitesse des ascenseurs plusieurs heures par l’électricité disponible. » entre toutes ces données, les chercheurs dejour en dehors des pics TUM affinent les paramètres de calcul en sede fréquentation du matin La ventilation des bureaux peut basant sur des simulations. « Dans l’idéal,et du soir, on pourrait il faudrait pouvoir intégrer ces algorithmesréduire la consommation généralement être coupée pendant dans les technologies existantes comme notreélectrique d’environ 10 % 30 minutes sans causer de gêne. système Desigo », ajoute Joachim Kiauk, desans entraîner de gêne Siemens BT. Reste à savoir comment lespour les usagers. produits Siemens intégreront les connais- Les possibilités d’amélioration sont Depuis 2011, les fournisseurs d’énergie sances nécessaires. « Il faut commencer parégalement importantes dans le cas de allemands sont tenus de proposer des tarifs la recherche de base », explique Christophbâtiments dotés d’un réseau d’eau non potable variables évoluant au cours de la journée en Hielscher, responsable du développement despour l’alimentation des chasses d’eau : il serait fonction de l’offre et de la demande. Bien que le applications Smart Grid. « Notre but est depossible d’actionner les pompes avec un système ne permette pas encore de variations rendre les bâtiments intelligents : ils doiventdécalage de 12 heures sans aucun risque que à très court terme, les spécialistes estiment être capables de savoir la vitesse à laquelleles réservoirs se vident. Dans les hôpitaux, les que dans un futur proche, le prix de l’électricité ils se refroidissent, la quantité de chaleurefforts d’économie d’énergie pourraient se changera toutes les heures voire toutes les dont ils ont besoin, et le moment où ilsconcentrer sur le matériel de stérilisation des 15 minutes. Les systèmes de gestion technique peuvent éteindre certains appareils pourinstruments chirurgicaux. Pour les bâtiments des bâtiments arrêteront ou limiteront diminuer leur consommation. Chaque bâtimentabritant une piscine, le plus grand potentiel l’utilisation de certains équipements quand est unique. »réside dans les compresseurs des systèmes le prix de l’énergie est élevé, par exemple lede déshumidification. Ils peuvent en fait être matin ou le soir lorsque les sèche-cheveux, L’effacement de la consommation. Auxcoupés pendant plusieurs heures, tout comme grille-pain et autres bouilloires augmentent la Etats-Unis, la gestion de la charge du réseaules dispositifs de purification par UV et par demande en électricité. Un système d’alerte est une problématique bien connue depuis desozone. minute par minute permettrait de rallumer années. Mais l’intérêt n’est pas tant de gérer « Cette étude est cruciale pour nous car elle pompes et ventilateurs de préférence lorsque les fluctuations de la production que de pouvoirmontre que les grands bâtiments présentent un les prix diminuent en raison d’une forte « effacer » la consommation électrique.potentiel de report de charge intéressant », production d’origine éolienne et solaire. Dans ce pays, les centrales électriques etrésume Joachim Kiauk, chef de projet en De la température des bureaux au volume les infrastructures parfois vieillissantes sontcharge de cette étude au sein de Siemens BT d’air ventilé, plusieurs centaines de para- régulièrement poussées aux limites de leursà Zoug, en Suisse. « Siemens travaille avec mètres sont recueillis en permanence par capacités, ce qui pose problème notammentla TUM pour développer des outils logiciels les systèmes modernes de gestion tech- en été lorsque des millions de personnesLes futurs systèmes de gestion des bâtiments analyseront en temps réel des centaines de paramètres afin d’ajuster la consommation à l’offre d’électricité. Pictures of the Future | Printemps 2012 9
  10. 10. allument leur climatisation. Pour éviter les Unis se dirigent eux-aussi vers des bâtimentsgoulots d’étranglement, les fournisseurs plus intelligents et une consommationd’électricité cherchent à inciter certains clients énergétique optimisée par l’automatisationà ne pas consommer d’électricité sur les de la gestion de charge. « La prochaine étapepériodes de pointe : c’est l’effacement de la serait de mettre en œuvre une technologieconsommation. semblable à celle du projet de la TUM :Par exemple, les particu-liers acceptant d’éteindre Les bâtiments intelligents pourrontleur climatisation pendantplusieurs jours de grande réagir à une variation des prixchaleur sont récompen- de l’électricité toutes les 15 minutes.sés par un tarif plus bas. Lamême approche s’appliqueaux industriels et aux entrepôts réfrigérés. un système très flexible et réactif par rapportEt la précision croissante des prévisions au prix de l’électricité », conclut Christophmétéorologiques rendant désormais possibles Hielscher. Les avantages sont évidents.des alertes à court terme, les fournisseurs Aujourd’hui, l’effacement se limite à éteindrepeuvent informer les clients concernés par la climatisation au détriment des usagers,e-mail ou par téléphone la veille seulement. Près alors qu’un système de gestion intelligentde 80 % des consommateurs ayant opté pour pourrait plutôt choisir de réduire la vitesse desl’effacement sont directement informés de ascenseurs.cette manière. Cela peut sembler laborieux, Tim Schrödermais un service d’appel national revient bienmoins cher que la construction de nouvellescentrales ou infrastructures réseau. Souhaitant développer les systèmes La nouvelle ère de l’électricité | Résautomatisés de gestion de la charge, Siemensa acquis la société SureGrid, qui développe deslogiciels destinés aux ordinateurs centraux etaux systèmes de communication. L’ordinateurcentral de SureGrid, situé à Austin, au Texas, Autoroutesest capable d’accepter la requête d’un fournis-seur pour une certaine quantité d’électricité etde répartir automatiquement cette quantité Les réseaux et les compteurs intelligentre les bâtiments d’une région. Dans une pour répondre à des contraintes pluorganisation classique, le fournisseur doit pré- préparent les solutions de demain.voir davantage d’effacement que nécessairecar il n’a aucune garantie que le consomma-teur averti par e-mail se souviendra d’éteindreson climatiseur. Un système automatisé résoutce problème en rendant les calculs plus fiableset plus sûrs. D epuis la construction de ses premières centrales il y a près de 120 ans, l’Europe a progressivement développé la distribution L’automatisation offre également un d’électricité à partir de prises de courant.autre avantage. Les fournisseurs d’électri- « Depuis, nous avons avancé à l’aveuglette »,cité se basent actuellement sur des prévisions explique Jürgen Knaak, Directeur généralmétéorologiques pour estimer grossièrement d’Arbon Energie AG. Son entreprise est lele moment et la durée de l’effacement. Là fournisseur d’énergie local de la petite villeencore, ils appliquent une marge supplé- suisse d’Arbon, qui compte 13 000 habitants.mentaire et demandent aux consommateurs « Aujourd’hui encore, ni les consommateurs nid’éteindre leurs équipements pendant plusieurs les fournisseurs ne savent exactement quandheures – généralement plus longtemps que est-ce que l’électricité circule sur les lignes,nécessaire. Un système automatisé permettrait ni en quelle quantité. » Ce ne sera bientôtaux fournisseurs de réagir juste avant qu’un plus le cas à Arbon grâce aux compteursgoulot d’étranglement ne se forme, ce qui intelligents : Siemens a entrepris depuis 2007réduirait la durée de l’effacement. de remplacer les quelque 8 700 compteurs Il est vrai que le marché de l’énergie domestiques de la ville par de nouveauxaméricain diffère largement du marché appareils plus perfectionnés. « Pour le secteureuropéen. Les Etats-Unis sont principalement de l’électricité, c’est une véritable révolution.confrontés à des goulots d’étranglement Comme l’arrivée des téléphones portables ousur le réseau, tandis que la problématique d’Internet », ajoute Jürgen Knaak.européenne concerne les fluctuations de la A Arbon, « avancer à l’aveuglette » signifiaitproduction éolienne et solaire. Mais les Etats- une absence presque totale de transparence10 Pictures of the Future | Printemps 2012
  11. 11. seaux intelligents de l’électricitégents permettront à l’avenir de faire évoluer les systèmes d’approvisionnement électriqueus complexes. Sur le site d’essais Smart Grid d’Erlangen, en Allemagne, les chercheurs de Siemens sur le fonctionnement réel du réseau Une nouvelle ère se dessine en De son côté, Arbon Energie AG peut acheter électrique, les informations se limitant à une effet pour Jürgen Knaak – ainsi qu’un l’électricité lorsque son prix est particulière- mesure périodique de la consommation des modèle d’activité synonyme de réussite ment bas en raison d’une surproduction. ménages, des entreprises et des industries. pour son entreprise. Car sur le marché Des informations devenues insuffisantes. « La de l’électricité du futur, l’information Compteurs intelligents. Et dans 10 ou production et la distribution d’électricité sont sera aussi précieuse que l’énergie : 15 ans ? D’après Jürgen Knaak, les particuliers de plus en plus complexes, et nous devons les données permettront aux fournisseurs et les entreprises ne verront au premier abord être à la hauteur », estime Jürgen Knaak. de proposer une tarification sur mesure pas de grande différence. Les prises conti- Actuellement en cours d’installation à Arbon, et d’exploiter ainsi un véritable avantage nueront de fournir du courant, et l’électricité les compteurs « Amis » de Siemens sont des concurrentiel. sera bien sûr toujours disponible lorsqu’on en appareils dernier cri : capables non seulement Quant aux consommateurs, ils bénéfi- aura besoin. Mais les compteurs mécaniques de mesurer la consommation d’électricité, cieront d’une meilleure information sur la d’aujourd’hui, qui sont généralement rele- mais également de recueillir grâce à des répartition de leur consommation au sein vés une à deux fois par an, deviendront des interfaces les données relatives au gaz, à de leur entreprise ou de leur foyer. Mais pas pièces de musée. l’eau et au chauffage urbain. Ces données seulement : ils pourront également gérer Le réseau électrique du futur sera un réseau sont ensuite immédiatement transmises leur consommation de manière plus ciblée. d’informations permettant de lancer les lave- au fournisseur d’énergie, afin qu’il soit Prenons l’exemple des services municipaux linge à un moment où le prix du courant sera en permanence informé des besoins en de la ville de Saint-Gall, qui pompent de l’eau peu élevé. L’électroménager sera contrôlé électricité de chaque consommateur – des potable dans le lac de Constance. Jürgen Knaak de manière entièrement automatisée, les particuliers aux grands industriels. Environ peut leur indiquer, presque à la seconde près, consommateurs pouvant allumer ou éteindre 3 300 compteurs intelligents ont été installés à quel moment il serait moins coûteux leurs appareils à distance par Internet ou à ce jour à Arbon, le déploiement devant être de mettre en marche leurs pompes, et leur demander à leur exploitant réseau de le faire. achevé fin 2013. proposer une tarification correspondante. « Une fois systématisée, cette approche Pictures of the Future | Printemps 2012 11
  12. 12. pourrait sans doute entraîner une différents tests, cette partie du réseau a donc Les marées sont une source d’énergiebaisse significative de la consommation été reconstituée en laboratoire à l’échelle largement inexploitée ; or avec une densitéd’électricité », estime Michael Moser, 1:7, en intégrant à la fois les producteurs et de flux d’énergie 800 fois supérieure à celleresponsable de domaine à la Section les consommateurs d’électricité, ainsi que les du vent, elles sont une source d’électricitéRecherche énergétique de l’Office fédéral résistances des lignes électriques. très efficace et fiable.suisse de l’énergie. La Suisse pourrait ainsi Les capteurs solaires sont simulés par desréduire sa consommation énergétique de onduleurs alimentés sur un réseau séparé, ce5 à 10 %. Une différence appréciable aussi qui permet de faire varier les conditions debien pour les consommateurs que pour test et notamment l’intensité du rayonnementl’environnement. solaire. « Nous pouvons désormais tester et étudier les algorithmes de commande ouDe la voie de garage à l’autoroute. les situations critiques non seulement dansLes compteurs intelligents s’inscrivent dans des modélisations informatiques, mais aussila tendance des systèmes numériques de dans la réalité », résume Joachim Bamberger,distribution d’électricité. La conception responsable du projet de recherche Smartdes réseaux représentera à l’avenir un défi Grid de Siemens.techno­ogique et écono­ lmique plus important Le réseau électrique du futur :car l’élec­tricité ne seraplus majoritairement un maillage d’informations completgénérée par quelques et très transparent.grandes centrales maispar un grand nombre de petites et moyennes En pratique, le scénario de démonstrationinstallations dont la production sera destinée, peut faire passer des nuages au-dessusselon les moments, à être injectée dans le du village : la production des installationsréseau ou à couvrir les besoins propres. photovoltaïques (donc l’électricité injectée Les réseaux électriques, qui étaient jusqu’à dans le réseau par les onduleurs) chute La nouvelle ère de l’électricité | Lesprésent presque toujours des rues à sens alors brusquement. Le village devantunique, deviendront de larges autoroutes impérativement couvrir l’ensemble de ses Un raz-de-mde l’énergie alimentées aussi bien par des besoins par sa propre production locale,éoliennes que par des centrales fonctionnant c’est une batterie qui délivre provisoirementgrâce au gaz naturel ou à la biomasse, qui l’électricité nécessaire en attendant lepourront être mises en service lors des démarrage de la centrale de cogénération.pics de consommation. Pour faire face aux Un mécanisme de tarification testéfluctuations engendrées par l’utilisation auparavant en modélisation permet d’ajuster Implantée au large de l’Irlande du Nde sources renouvelables, les systèmes de la production d’électricité aux besoins réels. approvisionne 1 500 foyers en électrstockage de l’énergie se multiplieront. « Les composants d’ajustement, tels que Les réseaux intelligents (smart grids) la batterie et la centrale de cogénération,peuvent sembler un peu futuristes, mais réagissent aux variations du prix deles scientifiques sont déjà à l’œuvre l’électricité sur le marché local », expliquepour élaborer différents systèmes très Joachim Bamberger. Le tarif augmente quandperfectionnés. Chez Siemens Corporate il y a moins d’énergie solaire disponible, L e vent souffle sur les collines vertes qui entourent le petit village côtier de Strangford, dans le comté de Down, enTechnology (CT) à Erlangen, on combine les ce qui entraîne la mise en service de Irlande du Nord. A quelques pas se trouve lerésultats d’expériences et de modélisations systèmes de production ou de stockage plus port naturel de Strangford Lough, un havresophistiquées pour mettre au point des coûteux comme la batterie et la centrale de bleu profond, digne de son nom celtiquealgorithmes de commande et des composants cogénération. En parallèle, la consommation Cuan, qui signifie « la baie calme ». Pourtant,destinés aux réseaux intelligents. « Nous du village diminue car le prix de l’électricité de grandes vagues balaient parfois l’anse. Cesimulons par exemple le réseau électrique d’un influe par exemple sur le fonctionnement n’est donc pas une coïncidence si Strangfordvillage qui existe réellement en Allemagne, des pompes à chaleur et des groupes fut appelé « le puissant fjord » par lesoù une grande part de l’énergie est générée frigorifiques. Vikings qui s’y installèrent autrefois. Avec sespar des installations photovoltaïques », « Si les systèmes électroniques de 30 kilomètres de long et sa surface totalerapporte Jochen Schäfer, responsable commande modélisés s’avèrent efficaces, de 150 km2, Strangford Lough est la plusdu développement, du test et de la nous pouvons confirmer et démontrer les grande baie de la mer d’Irlande. Elle abrite nondémonstration des composants matériels résultats par des tests en laboratoire », seulement de pittoresques bateaux de pêche,pour le projet phare Smart Grid au sein de CT. conclut Jochen Schäfer. Les résultats sont si mais aussi une tour d’acier noir et rouge qui L’une des rues de ce village a retenu concluants que les chercheurs de Siemens surgit de l’eau, juste au-dessus de l’horizon.l’attention des experts. « Il y a là beaucoup prévoient de débuter un essai pilote sur un Cette tour fait partie de SeaGen, la premièrede gros producteurs d’énergie photovoltaïque réseau exploité par l’entreprise allemande usine marémotrice commerciale au monde.et peu de petits consommateurs. Lorsque Allgäuer Überlandwerk (AÜW). Un grand Mise en service en 2008, elle produit 1,2 MWl’ensoleillement est important, cela peut être pas de plus vers les réseaux intelligents du d’électricité à partir de la seule puissance desune situation critique pour la stabilité du futur. marées, assez pour alimenter un village deréseau », note Jochen Schäfer. Afin de réaliser Urs Fitze 1 500 foyers.12 Pictures of the Future | Printemps 2012
  13. 13. au-dessus du niveau de la mer. Les rotors n’apparaissent pas au-dessus de l’eau ; un petit bateau peut même passer directement au-dessus de la turbine, les rotors étant situés à au moins trois mètres sous la surface. « La maintenance est facile, indique Kai Oliver Kölmel, car l’installation est aisément accessible et les traverses sur lesquelles sont fixées les turbines peuvent être soulevées au-dessus de l’eau par un système de levage hydraulique. » Même si, en raison de coûts d’installation élevés, l’investissement dans les centrales marémotrices est environ deux fois supérieur à celui nécessaire pour une installation éolienne offshore, l’électricité ainsi produite présente plusieurs avantages. Par exemple, la densité de flux d’énergie de l’eau est 800 fois supérieure à celle du vent, ce qui rend la production d’électricité à partir de l’eau bien plus efficace.s centrales marémotricesmarée d’énergieNord, la première centrale marémotrice commerciale au mondericité produite grâce à l’énergie des marées. Les marées représentent une source profondes. Par exemple, le débit de l’eau dans Une centrale marémotrice de 1,2 MW comme d’énergie propre largement inexploitée. Cette ce que l’on appelle le goulet de Strangford celle de Strangford Lough peut produire autant sous-utilisation tient au fait que la technologie atteint jusqu’à 4 mètres par seconde ; SeaGen d’électricité en un an qu’une éolienne offshore était en phase de développement jusqu’à a besoin d’au moins un mètre par seconde de 2,5 MW. Le rendement des centrales maré­ présent, et qu’elle revient très cher à exploiter pour générer de l’électricité. » motrices est plus aisément calculable, d’où une offshore. Pourtant, le potentiel est énorme : meilleure sécurité dans la planification. Après les centrales marémotrices peuvent être Centrale électrique sous-marine. La tout, les marées sont déterminées par la lune construites partout où le flux et le reflux des centrale de Strangford Lough est exploitée et la gravitation terrestre : elles ne dépendent marées génèrent de puissants courants. Parmi par Marine Current Turbines, entreprise donc pas des conditions météorologiques et les emplacements offrant des conditions britannique dont Siemens détient une peuvent être prédites des années à l’avance. idéales, on peut citer l’Ecosse, la France, le participation majoritaire. L’installation est L’Agence internationale de l’énergie estime Canada et l’est de l’Asie. similaire à une éolienne, la seule différence que le potentiel de production mondiale des Le havre naturel de Strangford Lough est étant qu’elle est actionnée par l’eau et non par centrales marémotrices est de 800 térawatt- un emplacement intéressant pour diverses l’air. Chacun de ses deux trains d’entraînement heures par an, assez pour fournir de l’énergie à raisons. Tout d’abord, il n’est pas très profond, pèse 27 tonnes et est équipé d’un rotor de 250 millions de foyers. Marine Current Turbines ce qui permet d’ancrer la centrale à environ 16 mètres de diamètre. continue d’investir dans les technologies 30 mètres de profondeur, explique Kai Oliver Les pales du rotor ont une amplitude de marémotrices. L’entreprise prévoit notamment Kölmel, responsable de l’entité Ocean Power 180 degrés, qui leur permet de produire de de démarrer la construction d’un parc de au sein de la Division Renewables de Siemens. l’électricité jusqu’à 20 heures par jour, que la turbines marémotrices en 2013 au large de « Les eaux peu profondes permettent d’ancrer marée monte ou descende. La tour, à laquelle l’île de Skye, au nord-est de l’Ecosse. Une fois plus facilement l’installation dans les fonds les deux turbines sont fixées par une traverse, achevé, il fournira jusqu’à 4 000 foyers en marins, » ajoute-t-il. « En outre, le mouvement présente un diamètre de trois mètres. Selon électricité venue de la mer. des marées est plus puissant en eaux peu la marée, la tour peut culminer à 20 mètres Sabine Sauter Pictures of the Future | Printemps 2012 13
  14. 14. U n essai grandeur nature est actuellement mené dans les rues de Munich etd’Erlangen, en Allemagne, pour tester la nécessaire dans chacun des domaines qu’il recouvre – de la production dans les centrales à la distribution d’électricité aux clients, en triphasé avec une puissance de sortie de 11 kW, qui permettra de recharger la batterie de 22 kWh en l’espace de deux heures environ.« movE », une voiture électrique aux passant par le transport de l’énergie et la Pour installer ce boîtier, il suffira de tirercouleurs de Siemens. La flotte d’essai compte motorisation électrique », explique Andreas un seul câble de raccordement domestiqueactuellement 20 véhicules, qui ont été confiés Romandi, chargé du projet 4-S au sein de jusque dans son garage.à des salariés de l’entreprise pour en éprouver Corporate Technology, le département centrall’aptitude à un usage quotidien sur route. de recherche de Siemens. « L’électromobilité A pleine charge. La question du chargementEntièrement silencieuses, ces petites voitures est un marché extrêmement prometteur et est un aspect essentiel sur lequel se penchent La nouvelle ère de l’électricité | Voitures électriques Test grandeur nature Siemens réalise ses premiers essais à grande échelle pour tester son concept d’électromobilité de la production d’électricité à un usage quotidien sur route, en passant par la recharge des batteries grâce à un parc qui comptera à terme une centaine de véhicules électriques, équipés des dernières technologies de recharge, de communication et de motorisation issues des laboratoires Siemens.blanches et vertes abritent sous leur capot nous entendons en devenir le fer de lance ». les acteurs du projet 4-S, auquel participentune motorisation électrique d’une puissance Si le projet 4-S s’intéresse à tous les aspects l’équipe Siemens dédiée aux applicationsde 56 kW, qui entraîne les 1 300 kg que pèse de l’électromobilité du futur, il n’entend pas Smart Grid (réseaux électriques intelligents)le véhicule et permet d’atteindre une vitesse relever tous les défis techniques en même ainsi que des équipes des Secteurs Energy etpouvant aller jusqu’à 90 km/h. temps. Le parc, qui comptera à terme une Industry. « Nous voulons savoir comment le Près de 200 salariés de Siemens se centaine de voitures, sera mis en circulation réseau et les voitures électriques interagissentsont portés candidats pour participer à ce progressivement, avec des nouveautés et élaborons pour ce faire différents modèlesprojet, le plus grand essai de ce type jamais techniques qui s’ajouteront à chaque nouvelle d’activité et d’utilisation », précise Ralphréalisé par l’entreprise, avec une flotte phase du projet. Par exemple, les participants Griewing, responsable de l’activité eCard’essai qui comptera 100 véhicules d’ici au projet rechargent actuellement la batterie Infrastructure au sein de Siemens Energy.2012. L’objectif de ce vaste projet, baptisé de leur movE avec du courant alternatif 230 V Sur le plan technique, pour pouvoir assurer« 4-Sustainelectromobility » (4-S), est d’étudier sur une prise domestique. En rentrant le soir le chargement des batteries d’une flottel’intégration des voitures électriques dans le à la maison, il suffit de dérouler un câble et électrique, il convient d’établir, pour chaquequotidien des automobilistes et d’identifier les de le brancher sur la voiture, dont la batterie voiture en circulation, une communicationaméliorations à apporter. se rechargera entièrement en l’espace de six fiable entre le conducteur, le véhicule et les « Le marché de l’électromobilité est heures. Bientôt, les conducteurs de la movE bornes de recharge. Tout d’abord, la borneparticulièrement intéressant pour Siemens disposeront d’un boîtier mural installé dans de recharge doit être en mesure de détecterparce que nous disposons du savoir-faire leur garage : un branchement en courant la présence d’une voiture raccordée ; si aucun14 Pictures of the Future | Printemps 2012
  15. 15. Recharge rapide. Les premiers retours une autre option intéressante, qui permet de d’expérience du projet 4-S montrent que les recharger une batterie sans câble, en toute voitures électriques sont prêtes pour un usage simplicité, grâce à un champ électrique. Mais quotidien en ville et en périphérie urbaine. avec cette option, l’électricité doit parcourir la Néanmoins, plusieurs questions restent en distance qui sépare l’unité de chargement au suspens. Par exemple, quelle est la meilleure sol et la batterie, ce qui entraîne des pertes. technologie de recharge ? Les concepteurs Siemens travaille actuellement avec BMW de Corporate Technology travaillent en à l’élaboration d’une solution dans le cadre collaboration avec BMW sur le développement d’un projet dédié à la technique d’induction et de trois modes de recharge différents : en financé par le Ministère fédéral allemand de laPendant que le conducteur travaille, sa voiture courant alternatif (CA), en courant continu Recherche. Ce projet est entré dans sa phaseélectrique fait le plein à une borne de recharge (CC) et par induction. La question de la de test mi-2011 à Berlin.sur le parking de l’entreprise. L’écran indique recharge des voituresl’autonomie restante et le niveau de batterie. électriques se heurte aujourd’hui à l’absence L’ordinateur de bord indique les de norme européennebranchement n’est détecté, un système de ou internationale en bornes de recharge disponibles et lesécurité doit empêcher toute alimentation la matière. Avec un chemin vers la borne la plus proche.électrique. Ensuite, le conducteur doit être système en courantidentifié de manière univoque pour assurer alternatif, les équipe­au fournisseur d’électricité un suivi pour ments de recharge sont installés dans le Les chercheurs de Siemens travaillentla facturation. Pour cela, chaque voiture véhicule, ce qui influe sur son prix. Avec un également sur une fonction de rechargepourrait être équipée d’un ordinateur de bord, système en courant continu, la batterie peut rapide, grâce à laquelle l’électricité seraitactivé par une carte à puce et fonctionnant être chargée rapidement sans régulateur de accumulée dans la batterie avec une pluscomme un système de navigation doté charge à son bord car, dans ce cas, l’unité grande puissance. Une telle fonctionde fonctionnalités dédiées à la mobilité de chargement est intégrée dans la borne de permettrait de réduire le temps de rechargeélectrique. Les conducteurs pourraient alors recharge. La question de savoir si le chargeur à quelques minutes seulement. A ce jour, lautiliser cet ordinateur de bord pour réserver doit être installé à l’intérieur ou à l’extérieur borne Siemens la plus rapide, d’une capacitéune borne de recharge ou localiser la borne la du véhicule n’a pas encore été réglée à ce de charge de 22 kW, permet de rechargerplus proche. jour. Le chargement par induction constitue entièrement une batterie en près d’une heure. Pictures of the Future | Printemps 2012 15
  16. 16. La nouvelle ère de l’électricité | Pré Evolution d L a demande énergétique mondiale est amenée à augmenter encore fortement. Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), la consommation mondiale d’énergie en 2035 aura augmenté de 36 % par rapportLes voitures électriques du projet pilote Siemens ont une autonomie d’environ 120 km et peuvent être à 2008. Cette évolution tient avant tout àrechargées en deux heures grâce à un boîtier mural installé à domicile. l’essor économique des pays émergents et à la croissance de la population mondiale. Or, les ressources fossiles sont limitées, en plus d’être la principale source d’émissions deC’est déjà deux fois plus rapide qu’avec la intelligent de régulation du chargement CO2.précédente génération de bornes. qui veillerait à ce que tous les véhicules Selon l’AIE, ce dilemme peut être Grâce à toutes ces technologies en cours d’une même zone ne se chargent pas résolu par une amélioration de l’efficacitéde perfectionnement, la voiture électrique simultanément à la puissance maximale. En énergétique et par un recours accru à outre, un compteur l’électricité dans des domaines où les intelligent placé combustibles fossiles sont encore dominants,Selon nos prévisions, il y aura 1,5 million dans le boîtier mural pourvu que cette électricité soit produitede voitures entièrement électriques sur pourrait permettre sans émissions. « Nous croyons queles routes allemandes d’ici 2020. au chargement de se l’électricité produite à partir de sources faire en fonction du renouvelables sera à l’avenir la forme prix de l’électricité principale d’énergie finale », affirme Ulrichaura prochainement une place de choix dans actualisé en temps réel, qui serait donc Wagner, membre du conseil d’administrationle paysage automobile. « Nous pensons que la moins élevé la nuit, lorsque les appareils du Centre aérospatial allemand (DLR).voiture électrique s’imposera progressivement électroménagers sont éteints, et les machines L’électricité propre couvrira une vaste gammesur le marché de l’automobile – dans un industrielles à l’arrêt. d’applications, des appareils électroménagerspremier temps, comme deuxième véhicule Tim Schröder aux installations de désalinisation et auxpour les trajets en ville », affirme Andreas véhicules électriques, en passant par lesRomandi. « Selon nos prévisions, il y aura éclairages et les pompes à chaleur. D’après1,5 million de voitures entièrement une étude de la Société allemande deélectriques sur les routes allemandes d’ici physique (DPG) de 2010, « l’électricité est2020. » Selon lui, le marché de l’automobile facile à produire et à transporter, et sonsera plus diversifié à l’avenir. Les voitures utilisation est très pratique et souple ». L’AIEhybrides, qui allient moteur thermique et ajoute « qu’aucune autre forme d’énergiemoteur électrique, sont amenées à devenir finale » ne connaîtra une hausse de laincontournables pour tous les types d’usage, demande aussi rapide que l’électricité. Enpuisqu’elles peuvent également parcourir de effet, la consommation mondiale d’électricitélongues distances. Quant à la voiture diesel, augmentera probablement de 70 % d’icimoins coûteuse, elle restera la meilleure 2035, l’essentiel de cette hausse étant liéeoption pour ceux qui empruntent souvent les aux pays émergents comme la Chine.autoroutes. Nombre de foyers et de bureaux du monde entier sont encore chauffés au gaz ou auUn défi de taille. Martin Wietschel, fioul. Pourtant, si l’électricité doit à l’avenirdirecteur du département Energie de l’institut être produite avec de faibles émissions deFraunhofer de Karlsruhe, estime que la CO2, la DPG estime qu’il est raisonnablegénéralisation de l’électromobilité pourrait de moderniser les systèmes de chauffageposer problème aux réseaux électriques des anciens bâtiments en y installant deslocaux : « Si dix voitures électriques d’une systèmes électriques. De ce fait, maismême rue rechargent en même temps leur aussi en raison de la demande accrue enbatterie, cela pourrait créer une surcharge appareils électriques dans les pays horssur les transformateurs un peu anciens ». OCDE, la consommation d’électricité dansC’est la raison pour laquelle l’équipe du projet les bâtiments augmentera de 1,5 % par an4-S travaille au développement d’un système d’ici 2035, malgré les mesures d’économie16 Pictures of the Future | Printemps 2012
  17. 17. ésent et futurdu mix énergétique d’énergie. La part de l’électricité dans la véhicules électriques en circulation dès dans les anticipations du marché. Les experts consommation mondiale d’énergie finale 2015. D’après une étude menée en 2010 de Siemens estiment que dès 2020, plus devrait donc passer de 27 % actuellement par la banque HSBC, le marché de la mobilité de la moitié des investissements mondiaux à 37 %. électrique devrait s’élever à 473 milliards dans les centrales électriques porteront sur Les débouchés de l’électricité dans de dollars d’ici 2020, avec 8,7 millions de des installations à énergies renouvelables. l’automobile s’annoncent également voitures électriques et 9,2 millions de voitures La HSBC prévoit que le marché de la très prometteurs. Selon la DPG, « la hybrides. production d’énergie à faibles émissions de mobilité électrique peut limiter la Pour ouvrir cette nouvelle ère de CO2 passera de 422 milliards de dollars en consommation de pétrole et réduire les l’électricité, l’essentiel est de parvenir 2009 à 1 043 milliards de dollars en 2020. émissions de CO2 et d’autres polluants, rapidement à une production d’électricité Outre l’hydroélectrique, les principales à condition que l’électricité ne soit pas décarbonée. Selon les prévisions de l’AIE, sources d’électricité non émettrices de CO2 produite à partir de sources fossiles ». la part de l’électricité mondiale produite à seront l’éolien, et dans une moindre mesure, Le gouvernement allemand prévoit un partir de ressources fossiles (charbon, gaz le solaire. Selon les prévisions de la HSBC, en million de véhicules électriques sur les routes et pétrole) devrait descendre à environ 2020, l’éolien se taillera la part du lion sur le d’Allemagne d’ici 2020, et cinq millions en 55 % en 2035, contre 67 % aujourd’hui. Sur la marché des renouvelables, avec 285 milliards 2030 (en incluant les hybrides, équipés d’un même période, la part d’électricité produite à de dollars. Le solaire devrait suivre avec un moteur électrique et d’un moteur thermique). partir de sources renouvelables, notamment montant de 116 milliards de dollars. Les Etats-Unis et la Chine tablent tous l‘hydraulique, l’éolien et le solaire, passera de Anette Freise deux respectivement sur un million de 19 % à 32 %, prévisions qui se reflètent aussi 2020 : 18 millions 2020 : 1 000 milliards de dollars de nouveaux véhicules pour la production d’énergie électriques dans le monde à faible émission de CO2 2009 2020e Agrocarburants 18 93 en milliers d’unités Véhicules électriques Investissements mondiaux, Chaleur issue de sources renouvelables 8 368 Véhicules hybrides en milliards de dollars Captage et stockage du CO2 0 7 5 Energie nucléaire 192 368 2009 657 Electricité issue de sources renouvelables 203 544 8 650 2020e 9 226 2009 Source: HSBC Source: HSBC 2020e 0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 Déclin des sources fossiles dans le mix L’éolien couvrira plus énergétique mondial en % de la moitié du marché mondial des renouvelables Solaire PV 2 Géothermie 1 Energies Géothermie 0,3 Eolien 1 Energies Thermosolaire Eolien 8 marines 0 Biomasse et déchets 1,3 marines 0 1 Biomasse en milliards Géothermie 23 Eolien 285 Charbon Hydraulique Charbon et déchets 4 de dollars Petite hydraulique 49 32 41 16 Hydraulique Biomasse 71 2008 2035e 16 2020e Nucléaire 14 Source: AIE 2010 Source: HSBC Solaire 116 Pétrole 5,4 Gaz 21 Pétrole Gaz 21 Nucléaire 14 1 Pictures of the Future | Printemps 2012 17
  18. 18. Panorama20 Réseaux collaboratifs Les technologies novatrices sont souvent le fruit de projets internationaux réunissant universités, instituts de recherche et entreprises. Le partage des connaissances ne connaît désormais plus de frontières.23 Générateurs d’idées Comment naissent les inventions ? Où les scientifiques puisent-ils leur inspiration ? Une chose est sûre : l’avenir appartient aux pionniers de la recherche sans frontières.25 Imagerie hybride Le Biograph mMR constitue une première mondiale dans le domaine de l’imagerie médicale. Il permet aux médecins d’assurer l’acquisition simultanée de la position, du fonctionnement et du métabolisme des organes internes des patients.27 Système de navigation Galileo Ce projet européen de système de positionnement par satellites rendra bientôt possible de nouvelles applications dans le domaine de la mobilité.2030Des scientifiques d’une station spatialeinternationale ont découvert sur une sondeune forme de vie jusque-là inconnue. Ils ontenvoyé un échantillon sur la Terre pour lefaire analyser par un réseau de chercheurs.D’où viennent ces micro-organismes ?Leur ADN révolutionnera-t-il la science ?Le microbiologiste Aleksandr Miller, présentsous la forme d’un hologramme, répondà ces questions.18 Pictures of the Future | Printemps 2012
  19. 19. Recherche sans frontières | Scénario 2030 Enigme cosmique 2030. A bord de la station BRSS, des astronautes cherchent des réponses aux questions essentielles de notre époque. Ils viennent de découvrir des micro-organismes dans l’espace et pressentent l’avènement d’une nouvelle ère de la recherche, mais ces bactéries doivent d’abord être analysées. Un réseau international de chercheurs, basé sur Terre, leur prête main forte.J ournal de bord électronique de la station spatiale BRSS (Boundless Research SpaceStation). Rapport de Desmond Blacc, chef de fois à BRSS après avoir traversé la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter. Nous avons alors fait une découverte sensationnelle :station. Nous recevons aujourd’hui la visite du dans des particules de poussière qui s’étaientprofesseur Aleksandr Miller, microbiologiste déposées à la surface de la sonde, nousmondialement connu, qui vient de nous avons observé des éléments caractéristiquesrejoindre par hologramme depuis Skolkovo, la de micro-organismes. Avions-nous trouvéville russe de la science. Nous attendons que une forme de vie extraterrestre ? Nous avonsla liaison sonore soit établie. Aleksandr Miller immédiatement envoyé un échantillon àdevrait très probablement nous confirmer que notre module de recherche « Microcosm ».nous nous trouvons à l’aube d’une nouvelle Ce module nous permet de mener desère scientifique. Laissez-moi vous expliquer recherches en apesanteur, tandis que notrepourquoi. Il y a trois mois, notre sonde spatiale section principale est en rotation pour créer« Scienceflight » s’est arrimée pour la première une pesanteur artificielle qui nous protège Pictures of the Future | Printemps 2012 19

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