DE gEOEStRUCtURAS téRMICAS
yVON DELERABLÉE, ANTEA GROUP - ÉRIC ANTOINET, ANTEA GROUP - JULIEN HABERT, CEREMA - NATHALIE POzzI, SySTRA - LIONEL DEMONGODIN, EGIS Las geoestructuras térmicas son cimentaciones llamadas “termo- activas”. Permiten extraer o inyectar energía térmica a nivel del terreno.
Los problemas térmicos y mecánicos de este tipo de cimentación no se abordan en los reglamentos vigentes ( Eurocódigo 7 ), de manera que se han elaborado recomendaciones técnicas con objeto de paliar esas lagunas. En cuanto a la justificación mecánica, se han desarrollado métodos de cálculo compatibles con los métodos habituales. Los aspectos teóricos y de aplicación práctica también se tratan en esas recomendaciones, que tienen como objetivo establecer las mejores prácticas en el campo de las geoestructuras térmicas. m
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WAttWAy :
LE 1 er REVêtEMENt ROUtIER phOtOVOLtAïqUE AU MONDE
AUTEUR : PHILIPPE RAFFIN, DIRECTEUR TECHNIQUE RECHERCHE ET DÉVELOPPEMENT, COLAS
WaTTWay eST UNe iNNOvaTiON FraNçaiSe NÉe aU TerMe De 5 aNNÉeS De reCHerCHeS MeNÉeS Par COLaS, UN LeaDer MONDiaL DeS iNFraSTrUCTUreS De TraNSPOrT, eT L’iNeS, iNSTiTUT NaTiONaL De L’ÉNerGie SOLaire. eN aSSOCiaNT LeS TeCHNiQUeS De La CONSTrUCTiON rOUTière aveC CeLLeS De La PrODUCTiON PHOTOvOLTaïQUe, WaTTWay aPPOrTe UNe NOUveLLe FONCTiON À La rOUTe : FOUrNir De L’ÉLeCTriCiTÉ, ÉNerGie PrOPre eT reNOUveLaBLe.
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ÉNERGIE
types sont réalisés, en laboratoire puis à petite échelle en extérieur. succes-sivement, les aspects thermique ( par circulation de fluide dans la chaussée ), thermoélectrique ( avec des céramiques sensibles à l’effet seebeck ) et piézoé-lectrique sont testés, mais sans obtenir de résultats suffisamment satisfaisants en termes de quantité d’énergie récu-pérable. La voie photovoltaïque n’est pas encore abordée à ce stade.
L’été 2010 marque un tournant fonda-mental : une maquette d’intégration de mini-cellules sur une surface représen-tant une chaussée ( figure 2 ) est
fabri-quée pour amorcer les réflexions dans les domaines suivants :
à Routier : quels matériaux pour-ront se substituer aux cailloux et au bitume pour assurer la transparence de la face supérieure, permettant aux rayons solaires d’atteindre les cellules, tout en maintenant des caractéristiques d’adhérence et de sécurité d’une chaussée classique ? Comment insérer les cellules dans la chaussée ? quid de la résistance mécanique des cellules sous le pas-sage des poids lourds et du main-tien des propriétés d’adhérence ? quelles possibilités de réparation de la chaussée, des dalles ? quid du recyclage de la chaussée et des cellules ?
à Photovoltaïque : quel matériau utiliser pour les cellules ? quelle sera l’influence du « taux d’om-brage» dû au passage des véhi-cules sur les performances énergé-tiques ? quelle sera l’évolution des performances électriques sous l’ef-fet de l’encrassement, des rayures ou de l’usure des cellules ? quelle sera la résistance à l’humidité des cellules ? quel sera l’impact de la température de la chaussée sur les performances énergétiques ? à Ingénierie électrique : quid de la
connexion des cellules entre elles et vers le réseau ? quid de la résis-tance à l’humidité des connexions et du réseau de raccordement ? quid de la sécurité électrique vis-à-vis du vandalisme, ou de l’endom-magement consécutif à un accident de circulation qui viendrait agresser mécaniquement les dalles ? Cette question que se pose jean-Luc
Gautier, Directeur du Centre d’Expertise et de Documentation au sein du Cam-pus scientifique et Technique de Colas, remonte à 2005. Ainsi naît le concept de route solaire : « la route passe 90 % de son temps à regarder le ciel et, quand le soleil brille, elle est exposée à son rayonnement. C’est une surface idéale pour développer des applications énergétiques. »
Dès lors, un projet de recherche est lancé, qui vise à explorer les différentes technologies de récupération d’énergie à partir des routes. Différents
proto-2- Maquette prospective.
3- Route martyre.
4- Démonstra-teur face avant texturée.
2- Prospective model.
3- "Route mar-tyre" test section.
4- Textured front surface demons-trator.
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ÉNERGIE
2012 : L’orientation prise consiste à adapter les dalles qui ont donné satis-faction du point de vue de la tenue mécanique sur la « route martyre » en dotant la face supérieure de propriétés d’adhérence permettant aux usagers, véhicules ou piétons, de se déplacer en toute sécurité, tout en garantis-sant le passage des rayons lumineux jusqu’aux couches de silicium. Le défi est énorme, la surface traditionnelle des dalles étant généralement recouverte d’un revêtement téflonné, totalement antagoniste des caractéristiques d’ad-hésivité recherchées !
De nombreux produits et technologies sont testés, pour aboutir à la sélection d’une résine translucide et de grains de verre d’une granulométrie précise, dont les performances en absorption sont Des pages et des pages de questions,
pour lesquelles aucun début de réponse n’est disponible, et qui seront la feuille de route décrivant les freins à lever pour les 5 années qui suivront dans le cadre du projet de recherche baptisé
« solar road ».
2011 : « solar road » : un projet qui, au-delà de la route, comprend une composante connue dans le groupe Colas : les panneaux photovoltaïques souples en couche mince à base de silicium amorphe, utilisés en toiture des bâtiments à ossature métallique par la filiale smac. mais une expertise scien-tifique externe devait être mobilisée, basée sur le concept d’open innovation, largement répandu en innovation.
Et c’est naturellement que Colas est entré en contact avec les experts de
l’Institut national de l’énergie solaire au sein du CEA Tech qui, après avoir exprimé des doutes sur la faisabilité du projet, se sont très rapidement appro-prié le concept. s’ensuivit la création d’un laboratoire commun Colas-CEA, mutualisant les expertises autour du projet « solar road »
Une « route martyre » à base de pan-neaux souples collés au bitume chaud et soumis à de multiples sollicitations est testée : passage de piétons, circu-lation de véhicules légers puis lourds, freinages, roulage sur des dépôts de terre puis de gravillons ( figure 3 ).
Durant ces premiers essais, les perfor-mances de production électrique sont enregistrées et ne montrent aucune dégradation notable. La faisabilité était donc démontrée.
5- Démonstrateur version cristallin.
6- Tests mécani- ques sous trafic de bus.
7- Principes de connectique.
5- Demonstra-tor, crystalline version.
6- Mechanical tests under bus traffic.
7- Connection techniques.