DERNIERE MINUTE

Vous lisez:

Comment colmater les fuites en énergie


futuris

Comment colmater les fuites en énergie

En partenariat avec

C’est comme quand un robinet fuit. inexorablement, de l‘énergie s‘échappe de tous les appareils électroniques, même quand ils sont en veille.
Ce gaspillage se retrouve sur notre facture d‘électricité. Dans ce Futuris, nous verrons que l‘électronique de demain s’annonce beaucoup moins gourmande.

Mais tout d’abord, voyons comment réduire nos consommations énergétiques grâce à un ingénieux système d’air conditionné et partons pour le Centre pour la construction durable de Kassel en Allemagne. A l’intérieur, la température est contrôlée par un algorithme informatique qui permet d‘économiser de l‘électricité. Le système analyse les prévisions météo pour déterminer quand il faut allumer ou éteindre la climatisation. Il s’appuie aussi sur la ventilation naturelle et l‘énergie solaire.

“Supposons que pour ce bâtiment, nous ayons un vent fort,” explique le professeur-assistant en thermodynamique Dimitrios Rovas (Université technique de Crête), “on sait que certaines pièces exposées seront rafraîchies plus vite parce que dans leur cas, il y a plus de déperditions vers l’extérieur. Notre système,” poursuit-il, “est capable de prévoir quelle pièce ou quelle zone aura besoin de davantage d‘énergie dans l’immédiat et peut commencer à optimiser la consommation en pré-rafraîchissant ou en préchauffant telle pièce et en utilisant si possible, l‘énergie issue des panneaux photovoltaïques.”

Dans chaque pièce, des capteurs ont été installés pour mesurer la température, l’humidité, le taux de dioxyde de carbone et le nombre de personnes présentes. Le système tient compte de leur planning et sait quand telle ou telle salle est occupée. Il veille à ce que le confort soit optimal pour une consommation d‘énergie la plus faible possible.
Cet algorithme intelligent a été mis au point dans le cadre d’un projet financé par l’Union européenne et réunissant des chercheurs provenant de cinq pays.

“Dans ce bâtiment,” explique Juan Santiago, chercheur en énergies renouvelables FIBP, “on simule des centaines de possibilités à partir des prévisions de température et d’ensoleillement pour le lendemain et grâce à ces données, on établit une stratégie adaptée au lieu qui permettra d‘économiser l‘énergie et de garantir un meilleur confort pour les occupants.”

Le logiciel de simulation fonctionne sur un réseau en ligne de type Cloud. Et ce sont des appareils moins sophistiqués qui déclenchent les commandes au niveau local. “On a un petit ordinateur qui est capable de gérer tout le bâtiment, précise Juan Santiago, “il reçoit un signal en provenance du réseau et l’envoie au bâtiment pour par exemple, baisser un store.”

Les occupants des lieux peuvent agir sur le système grâce à une interface web, depuis leur tablette sans fil ou leur smartphone. Ils peuvent par exemple, contrôler un élément manuellement ou encore vérifier à tout moment, ce qu’indiquent les capteurs installés dans chaque salle.

Développer de tels algorithmes à une plus grande échelle. C’est l’objectif du Centre de recherche sur l‘énergie de l’Université d’Aix-la-Chapelle. Un bâtiment que l’on peut comparer à un réfrigérateur géant. Pour conserver une température adéquate dans ses bureaux, salles de conférence et laboratoires, il puise dans le sous-sol. “Nous avons seize échangeurs de chaleur installés dans un forage à une profondeur de 100 mètres,” explique Alex Michalski, étudiant en doctorat d‘énergie géothermique, “on envoie l’eau chaude sous terre et on fait remonter de l’eau plus froide de 4 degrés Celsius.”

On utilise ainsi la géothermie, mais aussi les panneaux solaires sur le bâtiment et même l’excès de chaleur dans les salles où sont situés les serveurs informatiques. Grâce à différentes sources d‘énergie, le système optimise la température de l’eau présente dans les canalisations intégrées dans les plafonds. “Une fois que la pompe à chaleur a refroidi ou réchauffé l’eau, elle la distribue dans tout le bâtiment,” détaille la chercheuse-assistante Ana Constantin (RWTH Aix-la-Chapelle), “elle circule dans des canalisations placées dans les plafonds en béton et le système informatique indique à la pompe à chaleur quelle température l’eau devrait avoir.”

Une maison intelligente qui anticipe les changements de temps et adapte le chauffage aux besoins des utilisateurs… Le concept est prometteur dans l’objectif d‘économiser de l‘énergie dans un avenir très proche.

“Le bâtiment s’adapte à vos habitudes,” explique le chercheur-assistant Johannes Fuetterer (RWTH Aix-la-Chapelle), “quand vous rentrez chez vous après le travail, quand vous sortez pendant vos jours de repos, il va adapter le système de régulation de la température en préchauffant ou en pré-rafraîchissant la maison : ce qui permettra des économies d‘énergie et d’argent et améliorera le confort thermique.”

Un autre projet européen fait la chasse à ceux que l’on surnomme les “vampires énergétiques” : tous les appareils électroniques engloutissent de l‘électricité même en mode veille. Rien qu’en Europe, l‘énergie ainsi gaspillée correspond à la consommation électrique cumulée de l’Autriche, de la République tchèque et du Portugal.

“L’un des problèmes que nous avons,” précise Kirsten Moselund, scientifique en nanoélectronique au Centre de recherche IBM de Zürich, “c’est que les transistors actuels – ces pièces qui réunissent tous les circuits électroniques – gaspillent de l‘énergie. Ce qui veut dire que même s’ils ne sont pas en fonctionnement, ils continuent de consommer de l‘électricité et donc, une quantité importante d‘énergie est utilisée pour rien,” souligne-t-elle avant d’ajouter : “on travaille sur un nouveau type de transistors : les transistors à effet tunnel qui on l’espère, pourront résoudre ce problème, ils sont moins gourmands en mode veille, ils consomment moins de courant et comparé aux transistors conventionnels, il y a moins d‘énergie dans les circuits électroniques.”

Un transistor fonctionne comme un robinet, c’est lui qui permet le passage du courant. En théorie, les transistors à effet tunnel auront besoin d’une tension électrique beaucoup plus faible pour une efficacité maximale.

Un défi subsiste pour les scientifiques : réussir à associer le silicium, le silicium-germanium et les nanofils semiconducteurs. “On place ce wafer – cette tranche – en silicium dans ce réacteur,” précise le chercheur Mattias Borg, “ensuite, on développe les nanofils sur ce wafer en silicium et en utilisant cette structure, on peut produire un nouveau type de transistor qui permet un fonctionnement moins consommateur d‘énergie tout en maintenant la même vitesse que pour les transistors modernes.”

Le but : réduire de 90%, la consommation des circuits intégrés des ordinateurs et la rendre proche de zéro lorsqu’ils sont en veille.

Avec une telle efficacité énergétique, de nombreux appareils n’auront plus besoin d‘être alimentés en électricité. Ils la puiseront dans l’environnement. Des objets autonomes, fins et souples peuvent révolutionner certains domaines d’activité comme la santé, la sécurité ou les communications. “L’un des résultats intéressants de cette technologie, c’est de réussir à concevoir un système autonome en combinant de l‘électronique qui consomme très-très peu de courant, des substrats flexibles et des collecteurs d‘énergie qui pourraient être incorporés au système,” envisage Adrian Ionescu, coordinateur du projet STEEPER. A la clé,” précise-t-il : “des applications totalement nouvelles qui pourraient être placées sur des objets intelligents du quotidien, comme un système que l’on pourrait porter sur soi ou encore un objet dans l’environnement qui aurait de nombreuses fonctionnalités et que l’on pourrait utiliser pour améliorer notre vie et mieux interagir avec notre environnement.”

Mais on ignore encore quand ces nouveaux transistors pourront être produits à l‘échelle industrielle. D’après certains scientifiques, il faudra encore 15 ou 20 ans pour trouver le moyen de colmater dans les appareils électroniques, toutes ces fuites en énergie.

http://www.pebble-fp7.eu/

http://www.steeper-project.org/

Le choix de la rédaction

Prochain article

futuris

La voiture intelligente, au service de la sécurité routière