Pictures of the Future
Le Magazine de la Recherche et de l’Innovation | Printemps 2012
www.siemens.com/pof
Des solutions La nouvelle ère Recherche sans Intelligence
pour le monde de l’électricité frontières collective
Un environnement international Des flux de données transformés
de demain
Plongée dans la source
d’énergie universelle du futur moteur d’innovations en informations exploitables

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 tous
François Gerin Parfaitement consciente des enjeux, développement. Pour cette édition, nous
Directeur 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 du
Nord, SeaGen, la première centrale
marémotrice commerciale au monde,
fournit de l’électricité à quelque
1 500 foyers. Pour la maintenance,
les rotors sont soulevés hors de l’eau
grâce à un système de levage.
2 Pictures of the Future | Printemps 2012

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
F
10 éseaux intelligents
R 23 Portrait de Charles Coushaine véhicule-infrastructure
Autoroutes de l’électricité Le générateur d’idées 33 Sécurité IT
12 Centrales marémotrices 25 Biograph mMR Anticiper les intrusions
Un raz-de-marée d’énergie Imagerie hybride 34 édias sociaux
M
14
Voitures électriques 27 Galileo Entreprise 2.0
Test grandeur nature Le règne de la précision 37
Parcs éoliens
16
Présent et futur Générer plus d‘énergie
Evolution du mix énergétique
Pictures of the Future | Printemps 2012 3

Panorama
6 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.
2035
Un village d’Afrique centrale, auparavant
coupé du monde extérieur, vient d’entrer
dans la nouvelle ère de l’électricité. Des
éoliennes et une centrale à biogaz fournissent
de l’électricité verte qui alimente appareils
électroménagers, bornes de recharge pour
véhicules 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 notre
Le centre médical du village est équipé tion se dresse comme un mur multicolore. batterie devait tomber à plat, un petit moteur
d’un système de refroidissement et de De temps en temps, nous apercevons une ou à combustion prendrait le relais. C’est le
climatisation fonctionnant à l’énergie solaire. deux girafes, qui nous remarquent à peine tant docteur Salim Taylor, médecin du district, qui
4 Pictures of the Future | Printemps 2012

La nouvelle ère de l’électricité | Scénario 2035
Afrique électrique
Afrique centrale, 2035. Dans un village isolé où le bois était le seul combustible utilisé
auparavant, 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

fait aujourd’hui office de chauffeur et de guide. qui fonctionne grâce à l’énergie solaire et une
Pour un médecin, on ne peut pas dire que machine frigorifique à absorption. La fraîcheur
son mode de vie soit particulièrement sain : y très appréciable. Mais aujourd’hui, on fait les
il a toujours un cigare aux lèvres et sa conduite visites à domicile. » Il sort une tablette tactile
est 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 sur
lui sur ce pays, son évolution et ses habitants. l’état de mes patients, et m’envoie les données
Le docteur Taylor part faire ses visites heb- par radio. Il peut s’agir de photographies ou
domadaires dans une petite localité isolée – des résultats des analyses sanguines qu’il
l’occasion rêvée pour moi d’aller observer les réalise grâce à des appareils automatiques de
premiers résultats d’un programme de dévelop- la taille d’un téléphone portable. Ainsi, je suis
pement 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 auquel
trou 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 fièrement
nouveau 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 la
village auquel elle mène a été véritablement cuve produisent du méthane, qui est transformé
transformé », dit-il. Le docteur Taylor en sait en électricité par un procédé automatisé.
quelque chose : l’année dernière, lorsque Avec les éoliennes, cette centrale garantit
les techniciens ont propulsé le village dans notre autonomie énergétique. N’oublie pas de
l’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, une
monde, sans électricité ni accès aux réseaux musique légère se fait entendre. La casserole
de communication. A travers son nouveau qui mijote sur la cuisinière laisse échapper un
programme de développement durable des fumet épicé, et une lampe à LED est suspendue
régions 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 | Bât
couverture. « Nous ne voulons pas abolir les jetant un œil à sa tablette. « Mon jeune
structures sociales et les traditions du village ; patient va visiblement beaucoup mieux »,
nous nous efforçons simplement d’améliorer
les 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 qu
docteur Taylor. demande : « Est-ce qu’il a le paludisme ? »
« Vous avez vu ? Même aux abords du « Le paludisme a quasiment disparu depuis la
village, la végétation est toujours aussi dense. dernière campagne de vaccination », répond
Il y a quelques années, les environs étaient le médecin. « Les piqûres de serpent ne sont Les bâtiments intelligents
complètement 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 consommation
bois », commente le médecin en expirant un désormais stocker suffisamment de sérum et électrique aux fluctuations
nuage de fumée. La végétation se désépaissit d’autres médicaments. Maintenant que le village de la production éolienne
peu 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 de
rondes a l’air plutôt traditionnel. Pourtant, dans les secours depuis leurs téléphones portables, cette approche, qui vise
la savane derrière le village, trois éoliennes ou se rendre au centre médical en vélo à réguler les systèmes de
tournent mollement dans la légère brise. Et au électrique. C’est d’ailleurs ce qui a été fatal à ce ventilation et de pompage
milieu 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 appareils
scintillent sous le soleil. En y regardant de plus Le médecin éclaire les yeux du patient avec pour éviter la surcharge
près, on remarque aussi des mâts métalliques sa lampe. « Il allait trop vite ? » « Encore un
qui 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 systèmes
véhicule. « C’est le centre médical », annonce- « Au fait, la cause de l’accident n’a pas survécu », automatisés peuvent encore
t-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 Martini
6 Pictures of the Future | Printemps 2012

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 la
timents intelligents
production. Face à ces évolutions, une
nouvelle solution se profile dans un tout
ui 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

Le soleil pourrait bientôt refroidir votre bureau
Dans l’hémisphère nord, l’essentiel de la consommation énergétique est tourné vers la production
de 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 la
consommation électrique et des émissions de CO2. A Bangalore, en Inde, des chercheurs de Siemens
travaillent sur un système de climatisation solaire capable de produire sa propre électricité et de
fonctionner en complète autonomie.
L’Inde présente des besoins considérables en matière de climatisation. Près de 60 % de la
consommation électrique des bâtiments de bureaux est consacrée non pas à des lampes, à des
ordinateurs ou à des serveurs, mais à des climatiseurs énergivores. C’est pourquoi une équipe
de Siemens Corporate Technology basée à Bangalore met actuellement au point un climatiseur
fonctionnant à partir de l’électricité qu’il produit lui-même. L’installation se compose d’un système de
captage de la lumière destiné à récupérer la chaleur du soleil et d’une unité photovoltaïque produisant
l’électricité. « Nous sommes en train d’affiner le concept et nous envisageons un test sur le toit de
notre 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 saline
et de l’eau faisant office de réfrigérant. Sous l’effet de la chaleur du soleil, l’eau se vaporise et se
sépare de la solution saline. Elle est ensuite condensée et pompée dans un évaporateur, qui est
la partie du système générant le froid. L’intérieur de l’évaporateur étant sous faible pression, la
température ambiante suffit à faire évaporer l’eau, ce qui absorbe la chaleur de l’environnement et
refroidit la pièce. La vapeur d’eau est ensuite à nouveau renvoyée dans la solution saline et le cycle
peut 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 systèmes
L’idée d’une climatisation solaire n’est pas nouvelle, mais jusqu’à présent les installations de ce de gestion des bâtiments permettant de réguler leur
type 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 combiner
la 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 du
cellules photovoltaïques. L’une des solutions serait ici d’utiliser un fluide spécial, capable d’extraire système de ventilation et des pompes à
suffisamment de chaleur de la lumière solaire avant que cette dernière atteigne les cellules. « Il existe eau jusqu’à la température des pièces. Ils se
en Inde une demande énorme pour ce type de systèmes », explique Peeush Kumar Bishnoi. « Dans les sont par exemple demandé à quel rythme
régions rurales, beaucoup de personnes ne sont pas connectées au réseau ». D’après Peeush Kumar la température augmente dans un bureau
Bishnoi, la production des cellules photovoltaïques n’est pas suffisante pour les systèmes classiques
construit en matériaux légers une fois que
de climatisation à compression mais peut alimenter les petites pompes des systèmes à absorption,
la climatisation est coupée. « La grande
ce qui signifie que cette technologie présente un énorme potentiel. On estime que pour couvrir les
question pour nous, c’était de savoir pendant
besoins en climatisation de ses bureaux, l’Inde aura besoin en 2015 de près de 31 000 MW, soit la
production d’environ 30 grandes centrales à charbon.
combien de temps il est possible d’éteindre
Si la technologie développée à Bangalore pouvait être déployée à large échelle, les économies certains équipements sans altérer le confort
d’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 surtout
8 Pictures of the Future | Printemps 2012

la vitesse de fonctionnement des ascenseurs qui serviront bientôt à gérer les installations nique des bâtiments. Pour que le logiciel de
dans les bâtiments de bureaux. En diminuant techniques des bâtiments en fonction de report de charge soit capable d’établir un lien
la vitesse des ascenseurs plusieurs heures par l’électricité disponible. » entre toutes ces données, les chercheurs de
jour en dehors des pics TUM affinent les paramètres de calcul en se
de 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 algorithmes
réduire la consommation généralement être coupée pendant dans les technologies existantes comme notre
électrique d’environ 10 % 30 minutes sans causer de gêne. système Desigo », ajoute Joachim Kiauk, de
sans entraîner de gêne Siemens BT. Reste à savoir comment les
pour les usagers. produits Siemens intégreront les connais-
Les possibilités d’amélioration sont Depuis 2011, les fournisseurs d’énergie sances nécessaires. « Il faut commencer par
également importantes dans le cas de allemands sont tenus de proposer des tarifs la recherche de base », explique Christoph
bâtiments dotés d’un réseau d’eau non potable variables évoluant au cours de la journée en Hielscher, responsable du développement des
pour 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 de
possible d’actionner les pompes avec un système ne permette pas encore de variations rendre les bâtiments intelligents : ils doivent
décalage de 12 heures sans aucun risque que à très court terme, les spécialistes estiment être capables de savoir la vitesse à laquelle
les réservoirs se vident. Dans les hôpitaux, les que dans un futur proche, le prix de l’électricité ils se refroidissent, la quantité de chaleur
efforts d’économie d’énergie pourraient se changera toutes les heures voire toutes les dont ils ont besoin, et le moment où ils
concentrer sur le matériel de stérilisation des 15 minutes. Les systèmes de gestion technique peuvent éteindre certains appareils pour
instruments chirurgicaux. Pour les bâtiments des bâtiments arrêteront ou limiteront diminuer leur consommation. Chaque bâtiment
abritant 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 le
de déshumidification. Ils peuvent en fait être matin ou le soir lorsque les sèche-cheveux, L’effacement de la consommation. Aux
coupés pendant plusieurs heures, tout comme grille-pain et autres bouilloires augmentent la Etats-Unis, la gestion de la charge du réseau
les dispositifs de purification par UV et par demande en électricité. Un système d’alerte est une problématique bien connue depuis des
ozone. 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 pouvoir
montre 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 et
résume Joachim Kiauk, chef de projet en De la température des bureaux au volume les infrastructures parfois vieillissantes sont
charge de cette étude au sein de Siemens BT d’air ventilé, plusieurs centaines de para- régulièrement poussées aux limites de leurs
à Zoug, en Suisse. « Siemens travaille avec mètres sont recueillis en permanence par capacités, ce qui pose problème notamment
la TUM pour développer des outils logiciels les systèmes modernes de gestion tech- en été lorsque des millions de personnes
Les 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

allument leur climatisation. Pour éviter les Unis se dirigent eux-aussi vers des bâtiments
goulots d’étranglement, les fournisseurs plus intelligents et une consommation
d’électricité cherchent à inciter certains clients énergétique optimisée par l’automatisation
à ne pas consommer d’électricité sur les de la gestion de charge. « La prochaine étape
périodes de pointe : c’est l’effacement de la serait de mettre en œuvre une technologie
consommation. semblable à celle du projet de la TUM :
Par exemple, les particu-
liers acceptant d’éteindre Les bâtiments intelligents pourront
leur climatisation pendant
plusieurs jours de grande réagir à une variation des prix
chaleur sont récompen- de l’électricité toutes les 15 minutes.
sés par un tarif plus bas. La
même approche s’applique
aux industriels et aux entrepôts réfrigérés. un système très flexible et réactif par rapport
Et la précision croissante des prévisions au prix de l’électricité », conclut Christoph
météorologiques rendant désormais possibles Hielscher. Les avantages sont évidents.
des alertes à court terme, les fournisseurs Aujourd’hui, l’effacement se limite à éteindre
peuvent 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 intelligent
de 80 % des consommateurs ayant opté pour pourrait plutôt choisir de réduire la vitesse des
l’effacement sont directement informés de ascenseurs.
cette manière. Cela peut sembler laborieux, Tim Schröder
mais un service d’appel national revient bien
moins cher que la construction de nouvelles
centrales ou infrastructures réseau.
Souhaitant développer les systèmes
La nouvelle ère de l’électricité | Rés
automatisés de gestion de la charge, Siemens
a acquis la société SureGrid, qui développe des
logiciels destinés aux ordinateurs centraux et
aux systèmes de communication. L’ordinateur
central de SureGrid, situé à Austin, au Texas,
Autoroutes
est capable d’accepter la requête d’un fournis-
seur pour une certaine quantité d’électricité et
de répartir automatiquement cette quantité Les réseaux et les compteurs intellig
entre les bâtiments d’une région. Dans une pour répondre à des contraintes plu
organisation classique, le fournisseur doit pré- préparent les solutions de demain.
voir davantage d’effacement que nécessaire
car il n’a aucune garantie que le consomma-
teur averti par e-mail se souviendra d’éteindre
son climatiseur. Un système automatisé résout
ce problème en rendant les calculs plus fiables
et 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 général
météorologiques pour estimer grossièrement d’Arbon Energie AG. Son entreprise est le
le moment et la durée de l’effacement. Là fournisseur d’énergie local de la petite ville
encore, ils appliquent une marge supplé- suisse d’Arbon, qui compte 13 000 habitants.
mentaire et demandent aux consommateurs « Aujourd’hui encore, ni les consommateurs ni
d’éteindre leurs équipements pendant plusieurs les fournisseurs ne savent exactement quand
heures – 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 bientôt
aux fournisseurs de réagir juste avant qu’un plus le cas à Arbon grâce aux compteurs
goulot d’étranglement ne se forme, ce qui intelligents : Siemens a entrepris depuis 2007
réduirait 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 nouveaux
américain diffère largement du marché appareils plus perfectionnés. « Pour le secteur
européen. 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 ou
sur le réseau, tandis que la problématique d’Internet », ajoute Jürgen Knaak.
européenne concerne les fluctuations de la A Arbon, « avancer à l’aveuglette » signifiait
production éolienne et solaire. Mais les Etats- une absence presque totale de transparence
10 Pictures of the Future | Printemps 2012

seaux intelligents
de l’électricité
gents permettront à l’avenir de faire évoluer les systèmes d’approvisionnement électrique
us 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

pourrait sans doute entraîner une différents tests, cette partie du réseau a donc Les marées sont une source d’énergie
baisse significative de la consommation été reconstituée en laboratoire à l’échelle largement inexploitée ; or avec une densité
d’électricité », estime Michael Moser, 1:7, en intégrant à la fois les producteurs et de flux d’énergie 800 fois supérieure à celle
responsable de domaine à la Section les consommateurs d’électricité, ainsi que les du vent, elles sont une source d’électricité
Recherche 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 des
réduire sa consommation énergétique de onduleurs alimentés sur un réseau séparé, ce
5 à 10 %. Une différence appréciable aussi qui permet de faire varier les conditions de
bien pour les consommateurs que pour test et notamment l’intensité du rayonnement
l’environnement. solaire. « Nous pouvons désormais tester
et étudier les algorithmes de commande ou
De la voie de garage à l’autoroute. les situations critiques non seulement dans
Les compteurs intelligents s’inscrivent dans des modélisations informatiques, mais aussi
la tendance des systèmes numériques de dans la réalité », résume Joachim Bamberger,
distribution d’électricité. La conception responsable du projet de recherche Smart
des réseaux représentera à l’avenir un défi Grid de Siemens.
techno­ogique et écono­
l
mique plus important Le réseau électrique du futur :
car l’élec­tricité ne sera
plus majoritairement un maillage d’informations complet
générée par quelques et très transparent.
grandes centrales mais
par un grand nombre de petites et moyennes En pratique, le scénario de démonstration
installations dont la production sera destinée, peut faire passer des nuages au-dessus
selon les moments, à être injectée dans le du village : la production des installations
réseau 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 | Les
présent presque toujours des rues à sens alors brusquement. Le village devant
unique, deviendront de larges autoroutes impérativement couvrir l’ensemble de ses
Un raz-de-m
de 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 provisoirement
grâce au gaz naturel ou à la biomasse, qui l’électricité nécessaire en attendant le
pourront être mises en service lors des démarrage de la centrale de cogénération.
pics de consommation. Pour faire face aux Un mécanisme de tarification testé
fluctuations engendrées par l’utilisation auparavant en modélisation permet d’ajuster Implantée au large de l’Irlande du N
de sources renouvelables, les systèmes de la production d’électricité aux besoins réels. approvisionne 1 500 foyers en électr
stockage 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 de
les scientifiques sont déjà à l’œuvre l’électricité sur le marché local », explique
pour élaborer différents systèmes très Joachim Bamberger. Le tarif augmente quand
perfectionnés. 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, en
Technology (CT) à Erlangen, on combine les ce qui entraîne la mise en service de Irlande du Nord. A quelques pas se trouve le
résultats d’expériences et de modélisations systèmes de production ou de stockage plus port naturel de Strangford Lough, un havre
sophistiquées pour mettre au point des coûteux comme la batterie et la centrale de bleu profond, digne de son nom celtique
algorithmes 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. Ce
simulons par exemple le réseau électrique d’un influe par exemple sur le fonctionnement n’est donc pas une coïncidence si Strangford
village qui existe réellement en Allemagne, des pompes à chaleur et des groupes fut appelé « le puissant fjord » par les
où une grande part de l’énergie est générée frigorifiques. Vikings qui s’y installèrent autrefois. Avec ses
par des installations photovoltaïques », « Si les systèmes électroniques de 30 kilomètres de long et sa surface totale
rapporte Jochen Schäfer, responsable commande modélisés s’avèrent efficaces, de 150 km2, Strangford Lough est la plus
du développement, du test et de la nous pouvons confirmer et démontrer les grande baie de la mer d’Irlande. Elle abrite non
démonstration 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 première
de 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 MW
l’ensoleillement est important, cela peut être pas de plus vers les réseaux intelligents du d’électricité à partir de la seule puissance des
une situation critique pour la stabilité du futur. marées, assez pour alimenter un village de
réseau », note Jochen Schäfer. Afin de réaliser Urs Fitze 1 500 foyers.
12 Pictures of the Future | Printemps 2012

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 marémotrices
marée d’énergie
Nord, la première centrale marémotrice commerciale au monde
ricité 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

U n essai grandeur nature est actuellement
mené dans les rues de Munich et
d’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 tirer
couleurs de Siemens. La flotte d’essai compte motorisation électrique », explique Andreas un seul câble de raccordement domestique
actuellement 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 central
l’aptitude à un usage quotidien sur route. de recherche de Siemens. « L’électromobilité A pleine charge. La question du chargement
Entièrement 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 participent
une motorisation électrique d’une puissance Si le projet 4-S s’intéresse à tous les aspects l’équipe Siemens dédiée aux applications
de 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 et
pouvant 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 interagissent
sont portés candidats pour participer à ce progressivement, avec des nouveautés et élaborons pour ce faire différents modèles
projet, le plus grand essai de ce type jamais techniques qui s’ajouteront à chaque nouvelle d’activité et d’utilisation », précise Ralph
réalisé par l’entreprise, avec une flotte phase du projet. Par exemple, les participants Griewing, responsable de l’activité eCar
d’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 flotte
l’intégration des voitures électriques dans le à la maison, il suffit de dérouler un câble et électrique, il convient d’établir, pour chaque
quotidien des automobilistes et d’identifier les de le brancher sur la voiture, dont la batterie voiture en circulation, une communication
améliorations 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 borne
particulièrement intéressant pour Siemens disposeront d’un boîtier mural installé dans de recharge doit être en mesure de détecter
parce que nous disposons du savoir-faire leur garage : un branchement en courant la présence d’une voiture raccordée ; si aucun
14 Pictures of the Future | Printemps 2012

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 la
Pendant que le conducteur travaille, sa voiture courant alternatif (CA), en courant continu Recherche. Ce projet est entré dans sa phase
électrique 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 voitures
l’autonomie restante et le niveau de batterie. électriques se heurte
aujourd’hui à l’absence L’ordinateur de bord indique les
de norme européenne
branchement n’est détecté, un système de ou internationale en bornes de recharge disponibles et le
sécurité doit empêcher toute alimentation la matière. Avec un chemin vers la borne la plus proche.
électrique. Ensuite, le conducteur doit être système en courant
identifié de manière univoque pour assurer alternatif, les équipe­
au fournisseur d’électricité un suivi pour ments de recharge sont installés dans le Les chercheurs de Siemens travaillent
la facturation. Pour cela, chaque voiture véhicule, ce qui influe sur son prix. Avec un également sur une fonction de recharge
pourrait être équipée d’un ordinateur de bord, système en courant continu, la batterie peut rapide, grâce à laquelle l’électricité serait
activé par une carte à puce et fonctionnant être chargée rapidement sans régulateur de accumulée dans la batterie avec une plus
comme un système de navigation doté charge à son bord car, dans ce cas, l’unité grande puissance. Une telle fonction
de fonctionnalités dédiées à la mobilité de chargement est intégrée dans la borne de permettrait de réduire le temps de recharge
électrique. Les conducteurs pourraient alors recharge. La question de savoir si le chargeur à quelques minutes seulement. A ce jour, la
utiliser cet ordinateur de bord pour réserver doit être installé à l’intérieur ou à l’extérieur borne Siemens la plus rapide, d’une capacité
une 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 recharger
plus proche. jour. Le chargement par induction constitue entièrement une batterie en près d’une heure.
Pictures of the Future | Printemps 2012 15

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 rapport
Les voitures électriques du projet pilote Siemens ont une autonomie d’environ 120 km et peuvent être à 2008. Cette évolution tient avant tout à
rechargées 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 de
C’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’efficacité
de 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 produite
de voitures entièrement électriques sur pourrait permettre sans émissions. « Nous croyons que
les 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 Ulrich
aura prochainement une place de choix dans actualisé en temps réel, qui serait donc Wagner, membre du conseil d’administration
le 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 gamme
sur le marché de l’automobile – dans un industrielles à l’arrêt. d’applications, des appareils électroménagers
premier temps, comme deuxième véhicule Tim Schröder aux installations de désalinisation et aux
pour les trajets en ville », affirme Andreas véhicules électriques, en passant par les
Romandi. « Selon nos prévisions, il y aura éclairages et les pompes à chaleur. D’après
1,5 million de voitures entièrement une étude de la Société allemande de
électriques sur les routes allemandes d’ici physique (DPG) de 2010, « l’électricité est
2020. » Selon lui, le marché de l’automobile facile à produire et à transporter, et son
sera plus diversifié à l’avenir. Les voitures utilisation est très pratique et souple ». L’AIE
hybrides, qui allient moteur thermique et ajoute « qu’aucune autre forme d’énergie
moteur électrique, sont amenées à devenir finale » ne connaîtra une hausse de la
incontournables pour tous les types d’usage, demande aussi rapide que l’électricité. En
puisqu’elles peuvent également parcourir de effet, la consommation mondiale d’électricité
longues distances. Quant à la voiture diesel, augmentera probablement de 70 % d’ici
moins coûteuse, elle restera la meilleure 2035, l’essentiel de cette hausse étant liée
option 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 au
Un défi de taille. Martin Wietschel, fioul. Pourtant, si l’électricité doit à l’avenir
directeur du département Energie de l’institut être produite avec de faibles émissions de
Fraunhofer de Karlsruhe, estime que la CO2, la DPG estime qu’il est raisonnable
généralisation de l’électromobilité pourrait de moderniser les systèmes de chauffage
poser problème aux réseaux électriques des anciens bâtiments en y installant des
locaux : « Si dix voitures électriques d’une systèmes électriques. De ce fait, mais
même rue rechargent en même temps leur aussi en raison de la demande accrue en
batterie, cela pourrait créer une surcharge appareils électriques dans les pays hors
sur les transformateurs un peu anciens ». OCDE, la consommation d’électricité dans
C’est la raison pour laquelle l’équipe du projet les bâtiments augmentera de 1,5 % par an
4-S travaille au développement d’un système d’ici 2035, malgré les mesures d’économie
16 Pictures of the Future | Printemps 2012

ésent et futur
du 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

Panorama
20 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.
2030
Des scientifiques d’une station spatiale
internationale ont découvert sur une sonde
une forme de vie jusque-là inconnue. Ils ont
envoyé un échantillon sur la Terre pour le
faire analyser par un réseau de chercheurs.
D’où viennent ces micro-organismes ?
Leur ADN révolutionnera-t-il la science ?
Le microbiologiste Aleksandr Miller, présent
sous la forme d’un hologramme, répond
à ces questions.
18 Pictures of the Future | Printemps 2012

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 Space
Station). 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’étaient
professeur Aleksandr Miller, microbiologiste déposées à la surface de la sonde, nous
mondialement connu, qui vient de nous avons observé des éléments caractéristiques
rejoindre par hologramme depuis Skolkovo, la de micro-organismes. Avions-nous trouvé
ville russe de la science. Nous attendons que une forme de vie extraterrestre ? Nous avons
la liaison sonore soit établie. Aleksandr Miller immédiatement envoyé un échantillon à
devrait 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 des
ère scientifique. Laissez-moi vous expliquer recherches en apesanteur, tandis que notre
pourquoi. 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