L'Union européenne veut devenir le premier continent neutre en carbone. Des projets de recherche contribuent à remplir cet objectif, en particulier dans les transports et la construction par le biais d'un ferry 100% électrique et d'un vitrage intelligent performant en énergie.
Votre logement, ce que vous mangez et votre mode de déplacement... Tout cela est appelé à changer puisque l'Union européenne veut devenir le premier continent neutre en carbone. C'est tout le sens du Pacte vert dont voici les principaux champs d'action : une réduction des déchets, une alimentation plus saine produite avec moins de pesticides et d'engrais, une meilleure offre de transports publics et une énergie plus propre.
D'ici 2050, la Commission entend faire de l'Europe, le premier continent neutre en carbone. Pour y parvenir, l'Union doit décarboner son secteur énergétique et dans le même temps, soutenir ses industries pour qu'elles innovent et deviennent des leaders mondiaux de la transition verte. La rénovation des bâtiments fait partie des priorités pour contribuer à réduire la consommation et le coût de l'énergie. L'Union veut mettre en place des options de transport plus propres, plus abordables et plus saines.
Un ferry 100% électrique
Parmi les success stories dans ce domaine, un ferry électrique élaboré dans le cadre d'un projet de recherche européen baptisé E-ferry pourrait transformer le voyage en mer.
"Ellen" - c'est son nom - relie deux îles danoises et couvre jusqu'à 22 milles nautiques. C'est sur l'île d'Ærø qu'Ellen fait embarquer ses passagers et recharge ses batteries. Une fois débranché, le ferry de 750 tonnes part pour l'un de ses cinq allers-retours quotidiens vers l'île voisine.
Ce projet a été cofinancé par l'Union européenne en coopération avec des insulaires déterminés à atteindre au plus vite, la neutralité carbone. "On est 100% électrique, donc on n'utilise aucun carburant pour faire fonctionner quoi que ce soit à bord," fait remarquer Trine Heinemann, coordinatrice du projet E-ferry.
"L'un des défis qui concerne aussi la voiture électrique, c'est la distance que l'on peut couvrir : évidemment, plus vous parcourez de longues distances, plus la technologie peut être utilisée," dit-elle avant d'ajouter : "Je crois qu'en Europe, environ 80% du transport par ferry se fait dans un rayon de 22 milles nautiques, donc il y a de nombreux navires que l'on peut faire passer à l'électrique."
56 tonnes de batteries lithium-ion
Autre spécificité de cette île : des éoliennes produisent 130% de l'électricité nécessaire à Ærø. Une part du surplus sert à alimenter Ellen.
Aujourd'hui, les ferries sont les plus grands émetteurs de CO2 de l'île. Du CO2, Ellen en économise 2000 tonnes par an grâce à des moteurs presque insonores placés sous la coque et à 56 tonnes de batteries lithium-ion d'une capacité de 4,3 MWh, mais sans être doté d'un moteur diesel de secours.
"Nous mettons de côté, en continu, une certaine quantité d'énergie dans chaque compartiment de batteries," explique Trine Heinemann. "Donc si on perd un compartiment ou que l'on doit l'éteindre pour une raison ou une autre, on aura toujours assez d'énergie dans un autre compartiment pour rentrer au port ou faire toutes les procédures de secours qui peuvent être effectuées en cas d'urgence en mer," affirme-t-elle.
"Comme un speed boat"
A l'étage, on retrouve tout le confort d'un ferry classique et même davantage : pas de bruit, ni odeur. De quoi assurer une traversée tranquille aux passagers comme à l'équipage qui s'est vite familiarisé avec son nouvel outil.
"La navigation est similaire ; la seule différence, c'est qu'on a deux écrans en plus avec le système de gestion de l'alimentation électrique alors que sur un ferry classique, on a la jauge de carburant," indique Thomas Larsen, capitaine d'Ellen.
"En réalité, les moteurs électriques sont plus puissants parce qu'on a la pleine puissance tout de suite, donc c'est très agréable : on peut presque le piloter comme un speed boat," s'enthousiasme-t-il.
"L'Europe a une longueur d'avance dans l'électrification des navires"
Pour mieux comprendre son fonctionnement, nous quittons la mer Baltique pour Yverdon-les-Bains en Suisse où se trouve une entreprise qui a été sélectionnée pour l'alimentation du ferry.
Ce fabricant de batteries a développé plusieurs innovations pour répondre aux exigences du projet en matière de sécurité et d'efficacité. Il compte déjà 25 commandes de navires électriques dont certains plus grands encore qu'Ellen.
"En Europe, nous avons pris une longueur d'avance dans l'électrification__des navires par rapport au reste du monde," estime Anil Srivastava, PDG de Leclanché.
"Le projet E-ferry fournira des données opérationnelles essentielles, en particulier sur la sécurité : ce qui nous aidera à élaborer des normes pour l'Europe, mais aussi pour le monde entier," assure-t-il.
Vitrage intelligent collecteur d'énergie solaire
Autre champ d'action du Pacte vert : la rénovation des bâtiments. À Sofia en Bulgarie, nous découvrons ce qui sera peut-être la maison de demain avec des fenêtres intelligentes qui collectent l'énergie solaire.
Dans le cadre du projet de recherche européen InDeWag, des chercheurs et architectes ont uni leur forces pour créer un vitrage intelligent à l'intérieur duquel ils font circuler en continu, un mélange d'eau distillée et d'éthylène glycol utilisé comme antigel.
Grâce à des cellules photovoltaïques, chaque panneau vitré absorbe les rayons du soleil et les transforme en énergie thermique pour chauffer l'intérieur du bâtiment.
"Il y a un avantage à utiliser des liquides plutôt que de l'air à l'intérieur du vitrage : l'eau étant plus dense, elle absorbe le rayonnement infrarouge qui a une longueur d'onde plus importante," précise Miglena Nikolaeva-Dimitrova, physicienne à l'Académie bulgare des sciences participant au projet.
Différence entre énergie consommée et énergie générée
Les scientifiques impliqués se servent d'un pavillon de quelques dizaines de m² installé en extérieur pour tester l'efficacité de leur système. La température et l'humidité sont mesurées en continu à l'intérieur des fenêtres pour évaluer si de l'énergie peut être produite et utilisée sur la durée et quelles que soient les conditions météo.
"On mesure la température à l'intérieur du vitrage, nous la relevons tous les vingt centimètres sur toute la hauteur de la fenêtre : de cette manière, nous savons comment la chaleur se répartit à l'intérieur," indique Krasimir Zhivachki, assistant technique au sein de la même Académie.
"On évalue aussi l'énergie qui est consommée pour chauffer l'eau à l'intérieur des vitres et celle que le système est capable de générer dans le bâtiment," complète-t-il.
"Une peau qui permet à l'ensemble du bâtiment d'autoréguler sa température"
Cette technologie a été développée à Madrid au sein de l'Université Polytechnique de Madrid. Les chercheurs qui participent au projet ont voulu faire en sorte que leur système de vitrage intelligent avec flux d'eau n'ait pas qu'une fonction d'isolation transparente. Il vise à garantir une certaine performance énergétique en étant capable d'exploiter au maximum la chaleur du soleil pendant l'hiver et d'éviter de générer une chaleur excessive en été.
"Quand la température extérieure est trop basse, on peut interrompre la circulation de l'eau : le soleil chauffe l'eau qui est entre les vitres et la fenêtre devient plus chaude," déclare Juan Antonio Hernández Ramos, professeur d'analyse numérique et de sciences informatiques à l'Université Polytechnique.
"Quand la température extérieure est élevée ou quand la température intérieure est convenable, on peut faire circuler l'eau pour envoyer l'énergie vers d'autres parties du bâtiment," ajoute-t-il.
"Les vitres transparentes réagissent de manière active : elles fonctionnent comme une peau qui permet à l'ensemble du bâtiment d'autoréguler sa température," souligne-t-il.
Prêt pour l'échelle industrielle
Les scientifiques estiment que cette technologie peut aider à la conception des "bâtiments proches du zéro énergie" comme on les appelle.
Ils estiment que leur système est aujourd'hui prêt d'un point de vue technique pour être produit à l'échelle industrielle.
"L'idée, c'est d'avoir des bâtiments qui aient des besoins en énergie réduits au minimum et qui en même temps, produisent de l'énergie thermique, si possible plus que ce qu'ils ne consomment," indique Belén Moreno Santamaría, architecte à l'Université Polytechnique de Madrid.
"C'est notre solution pour maximiser le solde énergétique net des bâtiments," insiste-t-elle.
E-ferry et InDeWag ne sont que deux exemples des milliers d'initiatives menées à travers l'Europe pour avancer dans une même direction : créer une meilleure qualité de vie et parvenir à la neutralité climatique d'ici 2050.