L’éclairage professionnel bascule vers la high-tech

Quel est le point commun entre un entrepôt, un hôpital et une école ? La moitié au moins de leur consommation d’électricité est due à… l’éclairage ! Bonne nouvelle, il est possible de diviser ces dépenses par quatre grâce à de nouvelles sources lumineuses bardées d’électronique et pilotées par des systèmes d’information de plus en plus intelligents. Lumière sur ce secteur discret pourtant en pleine révolution.

« Il est déjà possible de multiplier par quatre l’efficacité énergétique des systèmes d’éclairage », dévoile Lionel Witkowski, Directeur général de TRILUX France, un des leaders français du secteur. Pour arriver à un tel résultat, toute la filière travaille de concert : producteurs de sources lumineuses, designers de l’électronique embarquée, fabricants de luminaires, développeurs de systèmes de régulation et de GTB (Gestion technique des bâtiments).

Sources lumineuses : vers le tout LED ?

« Un virage conséquent du marché vers la technologie LED est probable à moyen terme », prédit Lionel Witkowski. Une vision qui pourrait paraître surprenante alors que les LEDs représentent aujourd’hui moins de 5 % des sources lumineuses. «Actuellement, la technologie LED répond à la loi de Moore (ndlr : multiplication par deux des performances tous les 18 mois). Il est acquis que l’efficacité des LEDs, qui talonne déjà celle des lampes à décharge, les dépassera rapidement, et largement !», ajoute Lionel Witkowski. Seuls deux freins ralentissent temporairement cette arrivée massive. Tout d’abord, l’absence de normes, qui entrave les échanges techniques entre les acteurs de la filière. Et surtout des prix encore supérieurs aux autres lampes, qui allongent les retours sur investissement.

Parallèlement à la rupture technologique des LEDs, les lampes à décharge continuent leur progression vers une meilleure efficacité énergétique, notamment grâce à la généralisation des ballasts électroniques. « L’arrivée de l’électronique dans les lampes à décharge a permis non seulement d’économiser 20 à 25% d’énergie, mais aussi d’augmenter leur durée de vie », explique Bernard Duval, Directeur technique du Syndicat de l’Eclairage. Cette électronique embarquée est d’autant plus stratégique qu’elle permet littéralement de piloter l’intensité lumineuse, et donc la consommation de chaque lampe, ouvrant ainsi la porte à la régulation de puissance. C’est pourquoi les principaux fabricants de luminaires développent leurs propres composants. Ils sont d’ailleurs très en avance sur la réglementation. En effet, si les ballasts ferromagnétiques seront interdits en 2017, les fabricants ne proposeront plus que des modèles électroniques dès juin 2011.

Luminaires : un investissement rentable

Le couple lampe-ballast ne suffit pourtant pas à obtenir la division par quatre de la consommation. « La conception du luminaire est fondamentale. D’abord l’optique doit correspondre au besoin d’éclairement et aux contraintes des lieux. Nous choisissons donc au sein de notre gamme les modèles adaptés au métier de chaque client, et même à chaque poste de travail. Ensuite, la qualité des matériaux joue un rôle primordial. Nous avons ainsi développé un réflecteur multicouches contenant de l’argent qui augmente jusqu’à 98 % les valeurs de réflexion des optiques », explique Lionel Witkowski. Au final, entre un luminaire low-cost et son équivalent haut de gamme, l’efficacité lumineuse peut varier du simple au double. Les retours sur investissement sont alors atteints en quelques années.

Une autre rentabilité, plus difficile à quantifier, concerne les ressources humaines : «Les industriels par exemple ont bien compris qu’un poste de travail bien éclairé diminue la fatigue visuelle du personnel, et par conséquent les taux de rebus », analyse Lionel Witkowski.

Régulation : une approche globale de l’éclairage

Ainsi les utilisateurs sont-ils les premiers bénéficiaires de ces éclairages techniquement très efficients. Mais ils en sont aussi le point faible : inutile d’investir dans des luminaires dernier cri si c’est pour laisser la lumière allumée 24h/24 à la puissance maximale ! « En ajustant l’intensité lumineuse en fonction de la lumière du jour, on gagne déjà 20%. Ajoutez la détection de présence, et le gain total peut atteindre 55%. Quelques économies supplémentaires sont aussi possibles en améliorant la réflexion lumineuse des murs, ou l’orientation des bâtiments neufs », détaille Lionel Witkowski.

Capteur de présence compatible DALI, Philips.

Plusieurs approches technologiques permettent cette exploitation intelligente. La plus courante consiste à installer des capteurs de présence et d’intensité lumineuse, reliés à une centrale dédiée pilotant des zones d’éclairage prédéfinies. On trouve également des luminaires totalement autonomes, embarquant leurs propres cellules de détection, ainsi que des règles de fonctionnement prédéterminées. Mais la grande tendance pour les prochaines années réside dans l’intégration totale de l’éclairage dans la GTB (Gestion Technique des Bâtiments). Capteurs et luminaires sont alors mis en réseau (norme DALI - Digital Addressable Lighting Interface), chaque point lumineux pouvant être contrôlé individuellement en fonction des besoins immédiats des utilisateurs. Au menu : interconnexion avec les systèmes de contrôle d’accès du personnel, possibilité pour chacun de gérer l’éclairement de son poste de travail, monitoring en temps réel, maintenance facilitée (détection a distance des lampes hors service par exemple)… Lumineux !

Le marché de l’éclairage hors résidentiel
Estimé à 1,4 milliards d’euros, le marché français du matériel d’éclairage hors résidentiel progresse d’environ 5% par an depuis 10 ans. Emmenées par Philips, qui détient près d’un tiers du marché, quelques dizaines d’entreprises se partagent la fourniture des sources lumineuses (lampes, LEDs), des luminaires, et depuis peu des systèmes de régulation. Seuls 3% des chantiers concernent la rénovation (Source : Syndicat de l’Eclairage).

EAU : UN PROCÉDÉ DE DESSALEMENT À BAS COÛT

Oasys Water a développé une nouvelle solution pour dessaler l'eau. Elle associe les procédés thermique et d'osmose inverse. La société prévoit un pilote en 2011.


Le britannique Oasys Water a développé un nouveau procédé de dessalement de l'eau, rapporte le Technology Review, magazine du Massachusetts institute of technology (MIT). Un pilote est prévu pour 2011 pour un début de commercialisation dans un an.

Réduire les coûts

La technologie Oasys combine osmose inverse et procédé thermique pour réduire les coûts de dessalement. Le principe : d'un côté d'une membrane, se trouve de l'eau de mer. De l'autre, une solution contenant de fortes concentrations de dioxyde de carbone et d'ammonique. L'eau de mer migre vers cette solution. Au passage, la membrane bloque les particules de sel et impuretés. Le mélange obtenu est chauffé. Ammoniaque et CO2 s'évaporent, laissant à disposition une eau dessalée. 

Dix fois moins d'électricité

Selon ses inventeurs, cette technique consomme moins d'énergie que dans le procédé thermique classique. Celui-ci consiste à chauffer l'eau de mer entre 70 et 100°C pour en récupérer le sel. Ici, le mélange (avec le CO2 et l'ammoniaque) n'est chauffé qu'entre 40 et 50°C. De même, toujours selon Oasys, leur procédé est moins énergivore que l'osmose inverse (dix fois moins d'électricité consommée). L'osmose inverse requiert en effet de très fortes pressions pour forcer le passage dans la membrane. Ici, la migration se fait plus "naturellement" grâce aux différences de composition des deux solutions de part et d'autre.

Thomas Blosseville

LES RÉSEAUX D'EAU PILOTABLES À DISTANCE

Hydrelis a sorti une nouvelle gamme de "disjoncteur d'eau". Le but est d'automatiser le pilotage des réseaux d'eau. Dernière nouveauté : le disjoncteur est téléopérable.





Comme le disjoncteur électrique, mais pour l'eau. Hydrelis a conçu un disjoncteur pour contrôler les flux d'eau. Son produitClip-flow est désormais actionnable à distance grâce à une liaison Ethernet ou GPRS.

Des piles au lithium
Principale différence avec son alter ego électrique, Clip-flow sert à piloter l'eau... "et n'aime donc pas l'électricité", souligne Thierry Sartorius, président d'Hydrelis. Pour y remédier, sa société a développé une électronique à ultra faible consommation : "moins qu'une montre à quartz", assure-t-il. "Avec ses piles au lithium, notre disjoncteur d'eau peut fonctionner pendant 10 à 15 ans". 

Fonctions automatiques

L'objectif est de l'associer à une vanne Switch-flow. Elle-aussi conçue par Hydrelis et autonome en énergie. L'idée est d'automatiser certaines fonction pour maitriser la consommation d'eau des bâtiments, collectivités, usines... Exemples de fonction : ouvrir ou fermer la conduite à une heure précise ; limiter le volume jounalier ; alerter en cas de surconsommation...

Thomas Blosseville 

Un dispositif qui produit de l'électricité à partir de la chaleur ou de la lumière

Fujitsu Laboratories a développé un dispositif qui produit de l'électricité à partir de la chaleur ou de la lumière. Destiné à alimenter des capteurs autonomes, il devrait être commercialisé en 2015.

Avec le développement des technologies de l'information, l'utilisation de capteurs, chargés de collecter des informations sur l'état d'un système (voiture, avion, corps humain, etc) et de les envoyer vers une base de données centralisée, se répand de plus en plus. Comme tout appareil électronique, ces capteurs ont besoin d'énergie pour fonctionner. Or, comme ils sont alimentés par des fils électriques, leur multiplication entraînera celle de ces derniers, ce qui peut poser des problèmes d'encombrement. Il est possible de supprimer ces câbles en ayant recours aux technologies de communication sans fil, l'alimentation électrique étant assurée par des batteries. Cependant, ces dernières ont une durée de vie limitée et doivent donc être régulièrement remplacées. Cette opération est coûteuse et n'est pas réalisable lorsque les capteurs sont localisés dans des endroits difficilement accessibles.

Pour résoudre ce problème, la recherche s'oriente vers le développement d'appareils totalement autonomes, qui fonctionnent en récupérant l'énergie ambiante (la chaleur, les vibrations, la lumière, etc.). Celle-ci n'est néanmoins pas toujours accessible en permanence sous une même forme, si bien qu'il est souvent nécessaire de combiner différents systèmes de récupération pour assurer une continuité dans l'alimentation. Ceci entraîne une augmentation du coût des dispositifs.

C'est pourquoi Fujitsu a développé une structure unique (voir figure ci-dessus) capable d'exploiter deux sources d'énergie. Elle est constituée de deux groupes de semi-conducteurs organiques, l'un donneur, l'autre accepteur. Ceux-ci sont reliés entre eux par deux circuits parallèles, l'un permettant de produire de l'électricité par conversion de l'énergie lumineuse, l'autre par l'exploitation d'un gradient thermique. Les deux circuits ne peuvent être sollicités simultanément.

Conversion des vibrations en électricité

Le professeur UENO Toshiyuki de l'Université de Kanazawa a conçu un générateur de petite taille qui produit de l'électricité à partir de vibrations. Selon le chercheur, sa densité de puissance, de 22 mW/cm3, est vingt fois supérieure à celle des générateurs de ce type développés jusqu'à présent.

Le principe de fonctionnement du dispositif repose sur la propriété de magnétostriction inverse. La magnétostriction est la capacité d'un matériau à se déformer sous l'effet de la variation d'un champ magnétique. Inversement, une déformation du matériau modifie sa susceptibilité magnétique (c'est-à-dire capacité à s'aimanter) et donc le champ magnétique dans lequel il se trouve. Le professeur UENO utilise du galfenol, un alliage de fer et de gallium développé par la marine américaine pour améliorer la sensibilité des sonars, et qui possède cette propriété.

L'appareil développé par le chercheur mesure 2 mm x 3 mm x 12 mm. Il est constitué d'un aimant et de deux bâtonnets parallèles de galfenol, autour desquels est enroulée une bobine de fil conducteur. Une extrémité des deux bâtonnets est fixe, l'autre est attachée à un poids mobile. Lorsque le poids oscille, il exerce alternativement une pression sur un des bâtonnets et une tension sur l'autre, entraînant leur déformation. La variation du champ magnétique qui en résulte induit un courant électrique dans la bobine. Dans les conditions de l'expérience, le professeur a ainsi réussi à obtenir une puissance maximale de 1,56 mW pour une fréquence de vibration de 357 Hz.

Le professeur a choisi d'utiliser le galfenol, une première pour ce genre d'application, du fait de sa ductilité, qui le rend facile à usiner. De plus, sa température de Curie (température au-delà de laquelle il perd son aimantation spontanée) élevée (700°C) permet un fonctionnement dans un grand intervalle de température (-200°C à +200°C). Le dispositif peut donc être utilisé dans des environnements qui subissent de fortes variations de température. Il est ainsi envisageable de l'utiliser par exemple pour alimenter les capteurs de pression à l'intérieur des pneus.

Un brevet unique pour l'Europe ?

La Commission européenne vient de présenter une proposition de façon à créer un brevet unique pour les Etats membres. Pour l’heure, les coûts de validation et de traduction des brevets handicapent considérablement l’Europe par rapport aux Etats-Unis.

La proposition de la Commission européenne permettrait aux Etats membres qui le souhaitent de déposer un brevet avec une seule demande, valable dans tous les pays. Les coûts très importants qu’entraînent actuellement les validations nationales puis les traductions des brevets ont un effet dissuasif sur la recherche européenne.

En effet, pour valider un brevet, l’inventeur doit demander la validation de chaque pays où il souhaite le voir protégé et pour que cette demande soit étudiée, il faut bien entendu que le brevet soit traduit. Un investissement très important que ne peuvent se permettre de réaliser la majorité des concepteurs. A titre d’exemple, à l’heure actuelle, pour valider un brevet européen auprès de 13 Etats membres de l’UE, il faut envisager 18.000 euros dont 10.000 de traduction. Précisément 10 fois plus qu’aux Etats-Unis où un dépôt de brevet revient à 1.850 euros.

La Commission cherche donc à faire avancer ce projet de brevet européen qui ne fait pas l’unanimité. Les problèmes rencontrés concernent notamment les exigences linguistiques de ce brevet. A priori, les brevets examinés pourraient être validés en anglais, en français et en allemand. Pour les inventeurs ne parlant aucune de ces trois langues, les frais de traduction (dans la langue de leur choix) seraient remboursés.

A l'heure actuelle, "seules les riches entreprises peuvent se payer ce luxe", a déclaré Michel Barnier. Le Commissaire européen au Marché intérieur poursuit : "La Commission propose que certains Etats membres puissent avancer sur le brevet unique, et j'espère qu'à terme, tous les Etats membres adhéreront à ce nouveau système. Quoi qu'il en soit, les entreprises ne seront pas discriminées : elles pourront demander un brevet de l'UE aux mêmes conditions, quel que soit leur pays d'origine”, rapporte le site Goodplanet.

Pour le moment, douze Etats membres sont impliqués dans ce projet : le Danemark, l’Estonie, la Finlande, la France, l’Allemagne, la Lituanie, le Luxembourg, les Pays-Bas, la Pologne, la Slovénie, la Suède et le Royaume-Uni. Avec le texte sur le brevet unique, la coopération renforcée est mise en place pour la deuxième fois. Ce système permet à neuf Etats membres ou plus de prendre des dispositions tout en laissant la possibilité aux autres Etats de les rejoindre plus tard.

MESURES SENSORIELLES : ALPHA M.O.S SE POSITIONNE SUR L’ENVIRONNEMENT

Bien implantée dans le secteur de l’agroalimentaire, la société Alpha M.O.S, spécialisée dans les instruments intelligents de mesures sensorielles (nez, langue et œil électroniques), oriente ses applications vers l’environnement, notamment avec le lancement de la « Solution RQ Box Anywhere » (nez électronique pour le contrôle continu des émissions d’odeurs et de polluants gazeux).

Avec l’ambition de se positionner sur le marché de l’environnement, Alpha M.O.S lance la « Solution RQ Box Anywhere » (nez électronique pour le contrôle continu des émissions d’odeurs et de polluants gazeux). La société vient également de signer un contrat majeur en Chine pour l’installation du premier réseau « cleantech » d’analyse en ligne des odeurs et des toxiques industriels.

De l’agroalimentaire à la défense 

Créée en 1993 sur le développement d’instruments intelligents de mesures sensorielles, la société réalise la moitié de son chiffre d’affaires dans le secteur de l’agroalimentaire. Sa dernière innovation, de l’« Iris Visual Analyzer » (le 1er oeil électronique au monde), est d’ailleurs dédiée à l’analyse visuelle et sensorielle de produits agroalimentaires complexes. Mais Alpha M.O.S est également présent sur les marchés de la parfumerie et cosmétique, du secteur pharmaceutique (goût des médicaments) ou encore de la sécurité et de la défense (gaz de combat par exemple). « Pour tous les domaines d’application, le même logiciel est utilisé. Chaque secteur nécessite seulement une phase des d’apprentissage de ses caractéristiques propres  » explique Jean-Claude Mifsud, PDG fondateur d’Alpha M.O.S.

Un positionnement sur le marché de l’environnement 

Pour l’avenir, la société souhaite se positionner fortement sur le marché de l’environnement. Au dernier salon Pollutec, début décembre à Lyon, Alpha M.O.S présentait la « Solution RQ Box Anywhere », basée sur la technologie de nez électronique pour le contrôle continu des émissions d¹odeurs et de polluants gazeux. « L’environnement constitue notre grand axe de développement stratégique. Tiré notamment par la demande des pays émergents en matière de contrôle de la qualité de l’air, ce secteur est voué à supplanter celui de l’agroalimentaire dans notre chiffre d’affaires » annonce Jean-Christophe Mifsud.

Trois filiales à l’étranger 

Parallèlement, Alpha M.O.S poursuit son développement à l’international. Forte de 3 filiales à l’étranger (Etats-Unis, Chine et Japon), avec laboratoire, équipes de vente et support, la société réalise seulement 10 % de son chiffre d’affaires en France. « Nous sommes actuellement engagés, aux Etats-Unis, dans une collaboration avec les autorités pour le contrôle des produits marins après les pollutions issues de la marée noire dans le Golfe du Mexique. Pour l’instant, le montant des contrats passés avec les différents États s’élève à plus d’un million d’euros. Et ça va continuer » indique Jean-Christophe Mifsud.

Vers la normalisation des perceptions sensorielles 

Autre chantier : celui de la normalisation. « Aujourd’hui, il n’existe pas de normes autour des perceptions sensorielles. Comment définit-on ce qu’est un bon café, par exemple ?  » interroge le PDG d’Alpha M.O.S. « Alors que chaque société développe ses propres outils, des efforts sont actuellement réalisés pour standardiser ces perceptions. Ce processus est plutôt avancé dans le secteur des céréales notamment. Au niveau européen aussi, les choses commencent à avancer ».