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Projets du pôle : des résultats concrets - Livret N°1
L’ innovation
en actions
De la Recherche et Développement
au déploiement industriel
page
> Harvest
Des hydroliennes innovantes
et vertueuses
> HyCan
Une solution de stockage
d’hydrogène
Les marchés de l’énergie sont en pleine mutation face
à l’augmentation du coût de l’énergie, au besoin de réduire
de manière globale notre consommation et d’augmenter la part
de renouvelables dans le mix énergétique.
Parmi les 234 projets labellisés par le pôle et soutenus par les
fonds publics, 5 projets aboutis ont fait l’objet d’une synthèse
présentée dans ce premier livret. Les prochaines éditions
aborderont d’autres projets créateurs de valeur.
Une offre inédite de monitoring
photovoltaïque
Sommaire
Ces besoins constituent une incitation majeure à l’innovation,
et également une opportunité de développement économique
par l’introduction de nouvelles offres sur les marchés
de l’énergie. Dans son rôle d’ « usine à produits d’avenir »,
Tenerrdis favorise l’émergence et la concrétisation de projets
industriels collaboratifs apportant notamment des réponses
aux enjeux de la transition énergétique.
> Monisol
> Reflex
Des nouvelles fonctions
pour la conduite du réseau
>S
ilvie 2.0
Une nouvelle génération de fours
parmi les leaders du marché
04
08
12
16
20
Harvest
Objectif
Concevoir une hydrolienne (forme d’éolienne
sous-marine) dédiée à l’exploitation de
l’énergie cinétique des courants fluviaux et
estuariens, afin de produire de l’électricité.
Acteurs
LEGI (Laboratoire des Écoulements
Géophysiques et Industriels),
L3SR (Laboratoire Sols, Solides,
Structures, Risques),
G2Elab (Grenoble Génie Électrique), LaMoS
(Laboratoire de Mécanique des Contacts
et des Structures) et EDF.
Financement
Agence Nationale de la Recherche (ANR).
Enjeux
Les hydroliennes, en fournissant une énergie propre
et rentable, s’inscrivent en toute légitimité dans
le mix énergétique de demain. Le marché mondial
des hydroliennes fluviales et estuariennes est estimé
à 12 MdE d’ici 2025. S’il s’agit en France d’un marché
de niche, ce n’est pas le cas à l’export, où sont visés
des projets de masse avec possibilité d’économies
d’échelle.
Le projet vise la création d’un nouveau concept
d’hydrolienne à axe de rotation vertical stabilisé.
Il prend sa source dans une innovation brevetée
en 2004, qui consiste à empiler les turbines
pour former deux colonnes contrarotatives,
permettant ainsi d’exploiter l’énergie sur toute
une colonne d’eau.
5
Harvest
L’innovation réside
dans l’architecture même
du système : empilement
de plusieurs turbines
sur un même axe
pour former une tour,
permettant d’utiliser
la hauteur d’eau disponible.
6
Perspectives
Des hydroliennes innovantes et vertueuses
Le système, qui consiste à empiler des turbines à flux transverse sur
un même axe de rotation, offre notamment les atouts suivants :
• Puissance comprise entre 10 et 100 kW,
• Structure légère favorisant l’exploitation rationnelle
des gisements,
• Impact limité sur l’environnement,
• Dimensions adaptées à la hauteur d’eau disponible,
• Souplesse d’utilisation (fixation au fond des fleuves et estuaires,
ou sur des barges flottantes),
• Pas de génie civil et donc maintenance facile,
• Industrialisation rapide.
Jean-François Simon, PDG d’HydroQuest,
table sur la construction de 300 à 500 machines
par an d’ici 5 ans, essentiellement destinées
à l’export, et prévoit la rentabilité de l’entreprise
d’ici 2015. Ce système bénéficie en effet de
fortes perspectives à l’international, notamment
en Afrique où les villages sont disséminés
le long de grands fleuves et où la production
d’électricité décentralisée revêt tout son sens.
Par ailleurs, le projet « Hydrofluv » mené
par HydroQuest dans le cadre du 15e appel
à projets du Fonds Unique Interministériel,
pousse l’innovation plus loin en préfigurant
une offre de parcs d’hydroliennes
« clé en main » à l’attention des exploitants
hydroélectriques mondiaux.
Enfin, l’exploitation marine de grosses
hydroliennes à axe vertical constitue également
un marché et une voie de développement
supplémentaires pour l’entreprise.
Croissance
En 2010, le projet Harvest a donné naissance à l’entreprise
HydroQuest, qui commercialise des parcs d’hydroliennes
fluviales et estuariennes à destination des producteurs
d’électricité du monde entier. De nombreuses récompenses
attestent de la pertinence du positionnement d’HydroQuest
et de l’efficacité de son équipement : prix des entreprises
innovantes du ministère de l’Enseignement supérieur et de
la Recherche, 1er prix de l’innovation DERBI et Ernst&Young,
obtention du Label Entreprise Innovante du Pôle Tenerrdis,
lauréat des Espoirs de l’Économie par la CCI Grenoble.
La production industrielle a débuté en 2012 et deux
déploiements sont d’ores et déjà prévus en 2014, avec
l’installation d’hydroliennes estuariennes dans la Gironde,
et d’hydroliennes fluviales dans la Loire, aux environs
d’Orléans.
En 2013, cette jeune entreprise comptait 10 salariés.
11
thèses
9
brevets
1
création de start-up
HydroQuest
10
salariés
Pour en savoir Pour
plus, en savoir plus sur la filière
flashez ce code hydraulique, flashez ce code
7
HyCan
Objectif
Développer une nouvelle offre
de mini-stockage d’hydrogène destinée
à alimenter des piles à hydrogène
de petites puissances (de 1 à 20 W).
Acteurs
Ad-Venta, McPhy Energy, PaxiTech, Boxal,
LEREM et Institut Néel du CNRS.
Financement
Fonds Unique Interministériel (FUI), Conseil
Général de l’Isère et Ville de Grenoble.
Enjeux
Les piles à hydrogène de petite puissance
sont actuellement à un stade de développement
suffisamment avancé pour répondre aux besoins
en alimentation électrique des nombreux objets
nomades qui font partie de notre quotidien.
Le déploiement de ce type de piles passe par une offre
de conditionnement de l’hydrogène appropriée.
Face à ce constat, les partenaires du projet HyCan
se sont associés pour mutualiser leurs compétences
et proposer une solution de mini-stockage d’hydrogène
sous forme de boîtier aérosol :
• Ad-Venta : mise au point d’un micro-détendeur
permettant une diffusion maîtrisée des gaz,
• Boxal : fabrication de canettes d’aluminium
de type aérosol,
• McPhy Energy : production d’hydrures métalliques
capables de stocker de l’hydrogène à basse pression,
• PaxiTech : conception de piles à hydrogène de petite
puissance,
• Institut Néel : recherche de nouveaux hydrures
pouvant stocker de l’hydrogène,
• LEREM : études et essais sur les emballages
métalliques.
9
HyCan
HyCan a permis
la conception
et la fabrication
d’une offre de stockage
d’hydrogène adaptée
aux piles à hydrogène
de petite puissance
pouvant alimenter
10
des objets nomades tels
Perspectives
Une solution de stockage d’hydrogène
Les partenaires du projet HyCan, essentiellement des PME, ont très vite
mis au point une offre commerciale de mini-stockage d’hydrogène gazeux
se traduisant par la création, en 2011, de la joint-venture HyCan
par Ad-Venta, McPhy Energy et PaxiTech. Cette offre comprend
un mini-détendeur breveté par Ad-Venta et des canettes d’aluminium
déclinées sur des volumes allant de 200 à 800 ml pouvant accueillir les
détendeurs par un simple vissage. Afin de valider la mise sur le marché
du stockage HyCan, les partenaires se sont livrés à des expérimentations
permettant de valider la fonctionnalité et la robustesse du système.
Un des tests les plus marquants est l’alimentation des lampes frontales
de coureurs de fond par -20 °C lors de la course nocturne entre St Étienne
et Lyon. Au terme du projet, la société PaxiTech a pu concevoir un produit
« packagé » : un chargeur USB intégrant la pile, le stockage d’hydrogène
et le détendeur.
HyCan a constitué une formidable vitrine
pour les 3 PME du projet, qui s’est concrétisée
par l’implication de ces partenaires au sein
de nouveaux projets de R&D et dans
la mise en œuvre concrète de solutions
énergétiques à base d’hydrogène.
Ainsi, McPhy Energy et PaxiTech collaborent
de nouveau depuis 2013 au sein du projet
européen HYPER sur les applications
nomades de l’hydrogène.
La société Ad-Venta connaît, quant à elle,
une augmentation des prises de contact
d’intégrateurs de solution de stockage
d’énergie portable, comme les fabricants
de drones, et poursuit en parallèle son
développement sur les applications liées
à la mobilité hydrogène.
un outillage à main
autonome, un système
de géolocalisation.
Croissance
joint-venture :
HyCan
Positionné sur un marché émergent, le projet HyCan
a conduit à une visibilité accrue des acteurs de la filière
hydrogène énergie pour des applications nomades.
La société PaxiTech peut maintenant présenter à ses
clients une solution commerciale de stockage d’hydrogène,
indispensable à l’utilisation des piles que la société fabrique.
Ad-Venta a pu, grâce aux travaux menés sur le mini-détendeur,
développer toute une gamme de nouveaux produits pour
des applications automobile ou pour la protection des piles
à hydrogène.
Si la solution avec un stockage d’hydrogène via les hydrures
métalliques de McPhy Energy n’est pas encore aboutie,
l’acquisition d’équipements et de nouveaux savoir-faire
ont permis à cette entreprise de viser d’autres types
d’applications.
3
PME rhônalpines
1
que l’éclairage outdoor,
un chargeur USB,
1
brevet
Pour en savoir plus sur la filière
hydrogène énergie, flashez ce code
11
Monisol
Objectif
Proposer une solution universelle
pour le monitoring et la sécurité
d’installations photovoltaïques, intégrant
des fonctions de contrôle, de maintenance
avancée et de prévision du productible.
Acteurs
Fleet Technology, Mersen, Webdyn,
SunPower et CEA-INES.
Financement
Fonds Unique Interministériel (FUI),
Conseil Régional Rhône-Alpes
et Conseil Général de Savoie.
Enjeux
Début 2010, les investisseurs souhaitent de plus
en plus maîtriser les revenus générés par leur parc
d’installations photovoltaïques. De nombreuses
solutions de monitoring apparaissent afin de rendre
compte de la production réelle et des éventuelles
défaillances.
Le projet Monisol est né du constat que l’offre
de monitoring provenait très souvent des fabricants
d’onduleurs. Fournissant un maximum d’informations
en local ou par internet, elles restaient coûteuses
et surtout liées à un type de matériel.
En impliquant un agrégateur de données
(Fleet Technology), un fabricant de boîtiers
de jonction (Mersen), un concepteur de solutions
de communication M2M (Webdyn), un exploitant
de centrales photovoltaïques (SunPower) et
des ingénieurs du CEA concevant une nouvelle
méthodologie pour la prévision de production
photovoltaïque, le consortium de Monisol disposait
de l’ensemble des compétences pour concevoir une
solution de monitoring intégrant le rendement prédictif,
la maintenance évoluée (détection et analyse au niveau
le plus fin) et la sécurisation des installations.
13
Monisol
Le projet Monisol a permis
Une offre inédite de monitoring photovoltaïque
la collaboration entre entités
Dans le contexte d’un marché photovoltaïque extrêmement défavorable
depuis 2011, Monisol a permis à la plupart des partenaires de poursuivre
leurs R&D et de concevoir des solutions inédites :
d’univers différents
et complémentaires
dans leurs savoir-faire,
apportant ainsi
une nouvelle approche
du monitoring d’installation
14
Perspectives
photovoltaïque.
• La WebdynSun, boîtier unique mutualisant l’ensemble
des informations provenant des onduleurs, boîtes de jonction
et capteurs d’environnement,
• Des boîtiers de jonction et des cartes électroniques Mersen offrant
un monitoring fin et une sécurisation des chaînes photovoltaïques,
• Une interface gestionnaire de centrales photovoltaïques
par Fleet Technology, capable de donner une vision de l’ensemble
d’un parc, d’effectuer sa maintenance et de suivre la production
d’électricité,
Le projet Monisol a d’ores et déjà abouti
à l’équipement de quelques centrales
photovoltaïques en France et à l’international
(Europe et Asie), ce qui permet aux
entreprises de poursuivre l’évolution
de leur offre sur ce marché.
Malgré tout, le marché du photovoltaïque
ayant connu un fort ralentissement
à l’échelle mondiale, certains partenaires
ont pu valoriser les résultats issus
de Monisol vers des marchés connexes,
tel que le monitoring de consommations
énergétiques de bâtiments, d’énergie
éolienne ou de production de froid.
- À l’intégration des activités de la start-up Greenercos
au sein de Mersen. L’effectif lié aux travaux de la start-up
est ainsi passé de 4 à 11 salariés au sein de Mersen,
-A
u recrutement de 4 collaborateurs au sein de Fleet
Technology qui est également rentré au capital d’Alfiléo pour
la commercialisation de l’interface gestionnaire de centrale,
-À
l’essaimage de SteadySun permettant la création
de 3 emplois à ce jour,
-A
u recrutement de 2 nouveaux ingénieurs R&D chez Webdyn.
13
6
Cet ensemble de produits commerciaux offre un service sur le suivi
de production au niveau des onduleurs et des chaînes de modules,
et met à disposition des prévisions, des alertes et une comparaison
multisites et multicritères des productions photovoltaïques.
Le projet Monisol a contribué entre autres :
SteadySun
emplois créés
• Un outil de prévision du productible photovoltaïque par SteadySun,
start-up essaimée du CEA-INES.
Croissance
1
création de start-up :
nouveaux produits
ou services
Pour en savoir plus sur la filière solaire,
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15
Reflex
Objectif
Développer des matériels
et des systèmes électrotechniques,
ainsi que des outils de pilotage et de
supervision dédiés, pour mieux intégrer
les énergies électriques renouvelables,
décentralisées et intermittentes dans
les réseaux de distribution d’électricité.
Acteurs
EDF, G2Elab et Schneider Electric.
Financement
Fonds Unique Interministériel (FUI),
Conseil Général de l’Isère
et Grenoble Alpes Métropole.
Enjeux
L’intégration d’électricité d’origine photovoltaïque
et éolienne sur les réseaux de distribution fait
apparaître de nouvelles problématiques d’exploitation,
notamment pour le pilotage de la tension ou le
fonctionnement des protections. Le projet Reflex,
centré sur le « Smart Grid » depuis 2006, apporte des
solutions concrètes sur ce marché, estimé à 73 Md$
en 2020.
Le développement des TIC permet aujourd’hui
de concevoir un réseau intelligent et d’intégrer
des fonctionnalités innovantes en termes de fiabilité,
de performance et de rentabilité :
• Des capacités accrues de mesures
et de commandes, pour augmenter la flexibilité
d’exploitation des réseaux électriques,
• Une production et une consommation d’électricité
optimisée, afin d’équilibrer l’offre et la demande
d’électricité au plan temporel ou géographique,
• Une sécurité de fonctionnement du réseau assurée,
en présence d’électricité photovoltaïque et éolienne.
17
Reflex
Les travaux conduits ont
donné naissance à plusieurs
équipements innovants
en termes d’observation
du réseau de distribution,
de pilotage et de protection.
Ils permettent d’assurer
une vraie qualité de service
18
et d’optimiser
les coûts d’investissement
et d’exploitation
des réseaux.
Perspectives
Des nouvelles fonctions pour la conduite
du réseau
Trois produits ont été développés pour améliorer l’exploitation
du réseau en présence de production décentralisée :
•L
es systèmes Sepam 40 et Flair 200c assurent la protection
du réseau : ils détectent les défauts et, dotés de fonctions
de localisation, améliorent la gestion du réseau,
•U
n système de supervision permet une surveillance des centrales
photovoltaïques raccordées au réseau : il s’appuie sur l’Array Box,
premier produit issu du projet Reflex en 2008 et renseigne sur
la quantité et la qualité d’électricité injectée et sur le suivi détaillé
des performances de chaque équipement photovoltaïque.
Le projet a permis à Schneider Electric
de faire évoluer son offre en prévision
de l’équipement du réseau de distribution
ERDF, à horizon 2016 - 2017. De nombreux
débouchés apparaissent également
à l’export : en Inde, où Schneider Electric
a déjà remporté un marché de 12M$ au nord
de Delhi, aux Pays-Bas, avec la création d’un
réseau autocicatrisant en test sur le port
de Rotterdam, au Maroc, en Jordanie,
en Espagne… Ce projet a également
permis aux partenaires, notamment G2Elab,
d’asseoir leur assise internationale sur
l’automatisation des réseaux de distribution
et l’insertion de la production décentralisée.
3
•O
ptimisation de la configuration du réseau,
•R
églage de la tension,
nouveaux
produits
•E
stimation de l’état de charge et du niveau de tension
sur tout le réseau.
De 2008 à 2010, la filiale Telecontrol de Schneider
Electric a vu son chiffre d’affaires augmenter de 20 %,
grâce à l’augmentation des installations photovoltaïques
raccordées au réseau et la sortie de l’Array Box.
D’autres produits et outils logiciels développés au sein
du projet Reflex sont aujourd’hui insérés dans des projets
de démonstration à échelle réelle d’un « Smart Grid »
(GreenLys, Millener).
7
emplois créés
Les logiciels de conduite du réseau, à partir du centre de conduite
du distributeur, vont disposer de nouvelles fonctionnalités :
Croissance
4
brevets
Pour en savoir plus sur la filière gestion
des réseaux et stockage électriques,
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19
Silvie 2.0
Objectif
Mettre au point une nouvelle génération
de fours de cristallisation de silicium
photovoltaïque de grande capacité,
permettant de produire des lingots
plus volumineux avec de meilleurs
rendements et à un coût compétitif.
Acteurs
ECM Technologies, Vesuvius,
Mersen et CEA-INES.
Financement
Fonds Unique Interministériel (FUI),
Conseil Régional Rhône-Alpes,
Conseil Général de l’Isère
et Ville de Grenoble.
Enjeux
Les fours de cristallisation de silicium photovoltaïque
représentent un maillon essentiel de la chaîne de
fabrication des cellules photovoltaïques, où l’enjeu
réside dans la qualité et le volume des lingots produits.
Le projet Silvie 2.0 a permis de rassembler des
partenaires complémentaires, grâce à une approche
intégrée four – creuset – isolant carbone graphique.
Chaque étape est ainsi gérée par un spécialiste :
• ECM Technologies, équipementier leader du projet,
fabrique des fours pour le silicium photovoltaïque,
• Mersen produit les éléments de chauffe en graphite
nécessaires au four d’ECM Technologies,
• Vesuvius apporte son expertise sur le creuset :
ce « moule » à usage unique, qui sert à fondre
les cailloux de silicium en lingot, constitue une
condition sine qua non pour un silicium non pollué,
donc de qualité,
• Le CEA-INES met sa plateforme technologique
de tests à disposition des partenaires.
En travaillant ensemble à l’optimisation des recettes
de cristallisation des lingots de silicium, les partenaires
industriels du projet ont pu prendre une avance
technologique significative sur un marché très
concurrentiel.
21
Silvie 2.0
La création d’un four
à haute capacité vise
la production d’un silicium
de grande qualité,
avec une augmentation des
rendements de production.
Les fours obtenus,
très compétitifs, ont permis
22
aux partenaires de
se positionner sur la scène
internationale.
Perspectives
Une nouvelle génération de fours parmi
les leaders du marché
Ce projet innovant devait relever plusieurs défis technologiques.
L’augmentation du volume des lingots de silicium impose
un excellent contrôle des gradients thermiques, via l’intégration
de nouveaux éléments de chauffe. Par ailleurs l’augmentation
de la largeur du creuset nécessite la révision de la configuration
classique des fours afin de réussir l’étape de croissance cristalline,
et la modification de l’étape de refroidissement du lingot.
Le consortium du projet a obtenu de très bons résultats sur des
lingots de 650 kg (au lieu des 450 kg initialement produits),
et a depuis mis au point un process encore plus compétitif
permettant de fabriquer des lingots de 800 kg.
D’importantes commandes de lignes clés
en main sont intégrées dans le prévisionnel
commercial d’ECM Technologies,
avec des projets à l’export (Brésil, Algérie,
Arabie Saoudite pour ne citer que quelques
pays), à différents stades d’avancement.
L’année 2013 a vu par ailleurs la création
de la filiale française « ECM Greentech »
entièrement dédiée à cette activité.
La société est également engagée dans
le consortium « PV800 Export »,
financé par l’ADEME, qui vise à mettre
sur pied une filière d’équipementiers français
sur la technologie du silicium quasimonocristallin, issue de la purification
sur silicium métallurgique.
La réussite technologique de ce projet ambitieux débouche
aujourd’hui sur un succès commercial pour tous les partenaires :
cette vitrine technologique des entreprises et du savoir-faire
français est devenue un formidable levier de notoriété.
10
emplois créés
3
nouvelles filiales :
en France,
ECM Greentech,
en Inde
et au Kazakhstan
Croissance
La stratégie de diversification d’ECM Technologies dans
l’énergie solaire photovoltaïque et les investissements
consacrés en R&D depuis le début du projet Silvie 2.0
ont porté leurs fruits en permettant à cette PME
de prendre une première commande de 5 fours en Chine
dès 2010. Puis ce fut un contrat avec le Kazakhstan
portant sur 10 fours, où ECM Technologies s’est
positionnée sur le marché des usines clés en main.
Grâce à ces résultats, ECM Technologies a pu doubler son
chiffre d’affaires et agrandir son site industriel grenoblois,
en créant un atelier supplémentaire de 2000 m2 pour la
production de 200 fours par an.
23
fours nouvelle
génération vendus
Pour en savoirPour
plus,en savoir plus sur la filière
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23
Crédits Photos : EDF-Bruno Conty, EDF-Jean-Luc Petit,
EDF-Julien Goldstein, HydroQuest, PaxiTech, RTE.
Polytec • 19 rue des Berges • CS 90064 • 38024 Grenoble
Tél. 04 76 51 85 34 • [email protected] • www.tenerrdis.fr
@tenerrdis