Electronique Mag - Le journal de l'électronique.

A l’occasion de la seconde édition du congrès NEST (New Energy Solutions in Tours), organisé et supporté par le pôle de compétitivité S2E2 (Sciences et Systèmes de l’Énergie Électrique), les intervenants ont présenté des solutions directement applicables dans la vie de tous les jours pour réduire la consommation d’énergie. La tendance est à la microbatterie, incroyablement petite et performante, alors que sur le plan de la technologie, un affrontement se dessine entre la batterie lithium-ion et la pile à combustible.

Le monde change et les participants du congrès NEST en ont eu un aperçu saisissant. Les États-Unis, qui avaient déjà entamé un revirement sur l’aile il y a deux ans, ont confirmé cette année à Tours leur volonté d’être leaders dans le domaine des énergies propres. Plusieurs représentants, dont Infinite Power Solutions, TPL Inc. et Front Edge Technologies, ont ainsi présenté des solutions visant à stocker l’énergie dans des micro-batteries à couche mince, ou à gérer de façon intelligente l’énergie dans l’alimentation d’un réseau sans fil, avec une puissance disponible de façon continue grâce à un procédé de récupération et de stockage qui joue le rôle d’une mémoire tampon. Avec des batteries qui peuvent durer 10 ans et plus, sans coût d’entretien, c’est à se demander si l’homme n’est pas sur le point de reproduire le mouvement perpétuel. Une chose est sûre : l’heure est à la récupération de l’énergie par tous les moyens. Les présentations ont abordé la récupération de l’énergie à partir du mouvement (vibrations, déplacement du corps), du vent, ou encore de la chaleur. Les pertes d’énergie engendrées par le fonctionnement d’un moteur pourraient être récupérées pour être à nouveau transformées. Rien ne se perd. On peut même se poser la question si l’homme ne pourrait pas, en dormant, produire de l’énergie pour ses besoins à partir de la chaleur naturelle.

Des applications pour l’automobile

Faut-il réinventer la roue ? Sans doute pas, mais la roue et le pneumatique deviennent de nouveaux terrains de jeu pour les capteurs et leurs batteries. La roue est un environnement où l’on trouve déjà des capteurs pour mesurer la pression des pneus et la tenue de route (ABS, ESP). L’équipementier SKF s’investit par exemple dans les roulements avec plusieurs challenges qui consistent à récupérer de l’énergie lors de la rotation des roues, la stocker et la restituer de façon à remplir avec une puissance suffisante la fonction attendue par les capteurs (vitesse de rotation des roues, angle, etc…). La roue réserve encore des surprises, comme en atteste le projet Active Wheel de Michelin avec un moteur électrique intégré qui gère les fonctions de propulsion, freinage et suspension. Mais, c’est dans le pneu que se situe le prochain challenge avec par exemple une puce RFID pour assurer une « traçabilité » des engins de flottes, en attendant le pneu électronique (« cyber tire ») capable de mesurer l’adhérence et de communiquer en temps réel avec l’électronique embarquée.

La veste communicante

Avec le développement de l’électronique grand public et des équipements portables, on voit se développer des micro-batteries. Une des applications les plus surprenantes concerne le vêtement avec l’intégration de miniordinateurs et même de téléphones. La société Sofileta Francital, spécialisée dans les tenues pour équipes de secours (pompiers par exemple), a présenté ainsi un vêtement équipé d’un récepteur GPS, d’une communication Wi Fi et de capteurs en tous genres dont un capteur de température et un capteur de mouvement. La démonstration d’une veste communicante avec clavier téléphonique intégré dans la manche a fait sensation à NEST. On imagine les applications pour les skieurs et les randonneurs. De même, on voit apparaître des vêtements rétro-éclairés et chauffants. Pour alimenter ces équipements, le choix est assez ouvert entre les micro-batteries imprimées ou au lithium, la pile à combustible, ou encore les cellules photovoltaïque intégré au textile.

Le téléphone du futur sera gourmand en énergie

Pour les ingénieurs, le téléphone mobile constitue un formidable terrain d’expérimentation. Cet outil du quotidien (le seul pour lequel on est prêt à faire demi-tour quand on l’a oublié le matin) va nécessiter bientôt 50% d’énergie en plus pour supporter les multiples applications (TV, vidéo à la demande, GPS, mails). Les consommateurs vont devoir arbitrer entre recharger plus souvent leur mobile, ou… ne pas utiliser les nouvelles fonctions, ce qui va pénaliser les fabricants et les opérateurs. Or, la batterie classique avoue ses limites. Il faudrait 4 batteries lithium-ion pour tenir 24h avec un téléphone de 4ème génération. Une des solutions consiste à intégrer des cellules photovoltaïques sur le portable. L’exposition au soleil ou à la lumière artificielle, permettrait de recharger en partie l’appareil et de récupérer quelques minutes ou quelques heures d’autonomie. STEricsson rêve ainsi d’un « power hub » qui pourrait combiner plusieurs sources d’énergie. Il apparaît toutefois que la pile à combustible peut jouer un rôle important dans le futur. Les micro-piles au méthanol sont quasi prêtes pour le marché. Ces DMFC sont guettées par les fabricants de téléphones mobiles, tel Nokia ou encore BIC qui est aussi présent sur le marché du mobile et qui escompte de gros volumes. La pile à combustible peut aussi jouer un rôle dans le domaine de l’ordinateur portable, avec des piles très fines et flexibles, telle la FuelCellSticker de la société suédoise MyFC. La production de masse est dans les starting blocks.

L’hydrogène enregistre des progrès sensibles

Si toutes les sources d’énergie progressent, et notamment la micro-batterie (l’exposé sur les nano-batteries, dont les composants font moins d’un micron, était impressionnant à ce sujet), il faut bien reconnaître que l’hydrogène a fait des avancées spectaculaires. Alors que le pétrole semble avoir atteint un effet « plateau » (95 millions de barils par jour), le H2 est déjà produit à plus de 57 millions de tonnes par an. Un réseau de pipe lines se dessine en Europe et on pourrait très vite incorporer un mélange d’hydrogène dans du gaz naturel (hythane) pour réduire de 50 % les rejets d’oxyde d’azote dans les véhicules et atteindre ainsi les objectifs que se fixe l’Europe. Le progrès vient aussi des piles à combustible avec une forte réduction au niveau des coûts (facteur 2 au lieu d’un facteur 5 dans l’automobile), grâce à la miniaturisation et à des techniques qui permettent de limiter la quantité de platine autour des électrodes. La commercialisation de piles pour les chariots-élévateurs et dans le secteur du bâtiment (chaudières, piles pour remplacer les groupes électrogènes) témoigne d’une certaine maturité. La période entre 2010 et 2020 verra des applications pour la téléphonie mobile, les ordinateurs, le stationnaire, les bateaux, les bus et les camions, avant de concerner ensuite un plus grand marché qui est celui de l’automobile.

Une complémentarité entre les énergies

Le match entre la batterie lithium-ion et la pile à combustible ne va cependant pas tourner à un affrontement stérile. Un rapprochement est possible, comme on l’a vu avec cette batterie hybride (lithium-ion et micro-pile à combustible au méthanol) développée par l’ITRI (Industrial Technology Research Institute) de Taiwan et qui pourrait servir pour les futurs téléphones portables. On combine ainsi le meilleur des deux mondes. De la même manière, on pourrait utiliser des batteries lithium-ion pour stocker l’énergie accumulée à partir de cellules photovoltaïques. Autre idée possible : utiliser l’hydrogène comme un vecteur pour stocker l’énergie produite par le vent ou la marée.

NEST favorise l’échange d’idées et le retour d’expériences. Les exposés ont montré également qu’il n’y a pas une seule voie possible, mais plusieurs, et que la combinaison intelligente de la récupération d’énergie, du stockage et de la distribution ouvre des perspectives. La prochaine conférence NEST, prévue en 2011 permettra de mesurer les progrès parcourus.

http://www.s2e2.fr