Transport écologique : cinq innovations pour guider efficacement la technologie des véhicules

Ça bouge dans l'industrie du transport. De l'hélicoptère hybride aux véhicules classiques aux lignes épurées, voici cinq des tendances en matière d'innovation qui pourraient bien montrer la voie dans le domaine des transports.

  1. Réduction du poids des véhicules
  2. Réduction de la résistance à l'air
  3. Systèmes intégrés
  4. Réutilisation des énergies
  5. Décollage écologique

1. Réduction du poids des véhicules : nouveaux matériaux, bobines intelligentes

Car (JPG)"Simplifiez, puis ajoutez la légèreté", comme aimait à le dire le défunt Colin Chapman, fondateur de Lotus, le célèbre constructeur de véhicules de sport et de course. La philosophie que cet ingénieur britannique appliquait pour dessiner ses voitures de course a été reprise par de nombreux concepteurs modernes, soucieux d'améliorer l'efficacité énergétique. L'idée est de remplacer l'acier par des matériaux plus légers.

La nouvelle BMW i3, voiture urbaine 100 % électrique constitue un exemple récent. Grâce à sa structure en aluminium et sa carrosserie plastique renforcée en fibre de carbone, cette voiture est de 30 à 50 % moins lourde que si elle avait été construite en acier. De conception légère, la structure de l'i3 permet de contrebalancer le poids de la batterie d'alimentation et garantit en même temps que les caractéristiques de conduite (accélération, freinage, braquage...) sont comparables, voire supérieures à celles des voitures classiques.

Norbert Enning et Ulrich Klages, finalistes du Prix de l'inventeur européen 2008, sont eux aussi des innovateurs de renom dans ce domaine. Ils ont développé un système de support intégré à partir d'aluminium permettant d'assurer une stabilité maximale moyennant un poids minimal.

Les nouvelles méthodes de propulsion permettent également de réduire considérablement le poids des véhicules. L'inconvénient des bus et des trams 100 % électriques est qu'ils doivent être équipés d'une batterie très volumineuse et très lourde afin de pouvoir parcourir entièrement leur itinéraire. Cela fait perdre beaucoup d'énergie lors de l'accélération et de la décélération.

Commercialisés sous la marque Primove, les travaux brevetés du constructeur Bombardier Transportation GmbH, proposent une solution à ce problème : la transmission d'énergie par induction - principe déjà utilisé pour recharger les brosses à dent électriques et autres appareils domestiques.

Une bobine à induction située sous la chaussée transporte l'électricité qui crée ainsi un champ magnétique. Le champ induit une tension dans le récepteur de puissance à induction du véhicule (récepteur). Les composants en bordure de voie le long de la bobine d'alimentation ne sont activés que lorsque le véhicule est directement positionné au-dessus. Délestés du poids considérable d'une batterie, les trams ou les bus sont plus légers et peuvent être propulsés avec beaucoup moins d'énergie.

2. Réduction de la résistance à l'air : de la glisse pure sur les voies ferrées

Train (JPG)Auparavant, la question de l'aérodynamisme ferroviaire ne concernait que la partie avant des trains, mais une équipe de chez Bombardier (René Blaschko, Alexander Orellano, Martin Schober et Andreas Tietze) vient de breveter une innovation qui améliore les flux d'air sur toute la longueur du train.

L'invention repose fondée sur un traitement de surface permettant de créer le long des wagons un nombre plus élevé de petites turbulences tourbillonnaires plutôt qu'un petit nombre de grosses turbulences. Cela permet au train de fendre l'air plus rapidement et cela réduit considérablement le bruit de vent généré.

Le confort du passager s'en trouve amélioré et les nuisances sonores pour les populations et les animaux vivant à proximité de la voie ferrée sont réduites.

3. Systèmes intégrés : l'efficacité par le design

Dans le domaine des brevets, le choix d'une philosophie de conception est une autre tendance-clé ayant une incidence sur l'efficacité énergétique des transports, du moins si l'on considère ce que cela apportera à la société dans le futur. Plutôt que d'améliorer progressivement certaines caractéristiques d'un véhicule aux différents stades de son cycle de vie, les concepteurs ont de plus en plus tendance à redéfinir entièrement la conception des véhicules de façon à les rendre plus efficaces énergétiquement dès leur création.

Aircraft (JPG)Le constructeur européen d'aéronefs Airbus en offre une parfaite illustration. Cette société envisage d'utiliser un brevet obtenu par Klaus Graage de chez DBB (fabricant allemand de piles à combustible) pour remplacer les unités de puissance auxiliaire entraînées par les réacteurs dans les aéronefs par des piles à combustible hydrogène.

Ces piles à combustible formeront un système intégré permettant de tout alimenter en énergie électrique, de la climatisation au système d'alimentation en eau en passant par le système de guidage des roues lors de la circulation au sol.

Ces piles peuvent même remplacer le carburant utilisé pour alimenter les moteurs de l'avion pendant la descente, lorsque la puissance nécessaire est faible. Le design de l'aéronef s'en trouve ainsi considérablement amélioré et l'efficacité énergétique et la réduction des émissions nocives sont placées au cœur des objectifs de conception.


4. Réutilisation de l'énergie : moins de carburant, plus d'air

Le SREC (système de récupération de l'énergie cinétique) est une technique bien établie qui permet de récupérer et de réutiliser l'énergie générée par le freinage d'un véhicule. Ce système est déjà utilisé dans les voitures de course de Formule 1 et au Mans et des constructeurs tels que Volvo sont en train de développer des systèmes comparables pour les voitures de tourisme.

Un autre système moins connu mais tout aussi novateur a été conçu par l'inventeur britannique Thomas Tsoi Hei Ma. Ce dernier a créé un système de régulation d'énergie qui permet de stocker l'énergie générée par l'accélération et la décélération sous forme d'air comprimé dans un réservoir et non sous forme de courant électrique dans une batterie. L'air est alors transféré entre le réservoir et la batterie selon les besoins. Il s'agit d'une solution à la fois propre et légère, faisant partie d'un moteur hybride air-combustion, ce qui réduit la consommation d'énergie et les émissions de dioxyde de carbone.

En outre, cette technologie est convoitée par les géants de l'automobile tels que Peugeot-Citroën en France qui détient plus de 80 brevets dans ce domaine et qui compte lancer d'ici 2016 une gamme de voitures de tourisme hybrides à air comprimé capables de générer des économies de carburant de 45 % par rapport aux véhicules classiques.

5. Décollage écologique : hélicoptères hybrides et avions solaires

L'industrie automobile n'est pas la seule à explorer de nouveaux procédés d'alimentation de véhicules. Un autre brevet détenu par le constructeur d'aéronefs Airbus décrit un moyen novateur d'alimenter les hélicoptères : un moteur électrique vient compléter le moteur principal à combustion pour permettre la commande variable de la vitesse d'un des rotors.

Ce procédé permet d'optimiser la consommation d'énergie selon que l'hélicoptère se trouve en phase de décollage, de vol ou d'atterrissage. Le système stocke également l'excédent d'énergie électrique qui peut alors être libéré selon les besoins.

Il sera peut-être même possible un jour de faire voler un aéronef autour du monde sans la moindre source d'énergie traditionnelle. C'est l'objectif que s'est fixé Solar Impulse, un projet d'avion solaire sur longue distance développé par l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne.

L'équipe de projet a conçu un avion de même envergure que l'Airbus A340 n'utilisant que l'énergie solaire pour charger des batteries lithium-polymère via 11 628 cellules photovoltaïques disposées sur la surface supérieure de l'aile. Les batteries alimentent un moteur de 10 CV et une hélice à deux pales. L'excédent d'énergie est stocké pendant la journée pour que l'avion puisse également voler de nuit. L'avion a déjà effectué des vols d'essai à grande échelle, d'une durée allant jusqu'à 26 heures, et un tour du monde expérimental est prévu pour l'année prochaine.

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