Le magazine Siemens de la recherche et de l'innovation

1. Pictures of the Future
Le Magazine de la Recherche et de l’Innovation | Printemps 2011
www.siemens.com/pof
Les véhicules
électriques
Transports collectifs plus
écologiques : une réponse
aux enjeux des villes
Maladies
cardiovasculaires
La mobilité durable
Des traitements moins invasifs Des systèmes de transport plus sûrs, plus intelligents
grâce aux technologies de pointe et plus écologiques

2. Pictures of the Future | Éditorial Pictures of the Future
Sommaire
D ésormais, les villes rassemblent plus
de la moitié de l’humanité. Et cette
tendance à l’urbanisation croissante n’est
pas prête de s’essouffler. Au point qu’elle
oblige les grandes métropoles à repenser
complètement leur territoire, à l’instar de
Paris et sa région. Le Grand Paris a déjà
une longue histoire puisque la question de
ses rapports avec la région se pose depuis
des siècles. Aujourd’hui, les aménage- Mobilité Pays émergents Mutation
ments contemporains vont dans le sens
d’une amélioration de la continuité du
durable en mouvement démographique
tissu urbain entre Paris et sa banlieue et
des transports de banlieue à banlieue. 104 Scénario 2030 118 Scénario 2023 126 Scénario 2050
C’est en ce début d’année 2011 que Des artères vertes Le vent en poupe Les nouveaux chevaliers du ciel
les débats publics sur le projet de réseau
116 Bus à propulsion hybride 120 Energie solaire 129 Technologies cardiovasculaires
Freiner pour mieux repartir Récolter les fruits du soleil A cœur vaillant…
110 Systèmes ferroviaires efficaces 122 Le système de santé 132 Recherche en neurologie
Un monde en mutation Un copilote à bord
112 Véhicules électriques
en Afrique du Sud
Espérance au Cap
Comprendre le cerveau
135 Maladie d’Alzheimer
Le plein d’énergie ! 124 Energies renouvelables Lutte anti-épidémiologique
Les richesses du désert
Par François Gerin, de transport du Grand Paris se sont Autre grande tendance : le vieillisse- 115 Présent et futur 137 Présent et futur
Directeur général adjoint Siemens France positivement clôturés sur un accord entre ment de la population mondiale. Selon les Le marché des transports tourne 125 Interview : Paul van Son Les multiples conséquences d’une
le gouvernement et la Région Ile-de-France. estimations des Nations Unies, le nombre à plein régime Démontrer la faisabilité démographie en profonde mutation
Le dessein s’annonce ambitieux : faire de la des personnes de plus de 60 ans devrait du projet DESERTEC
116 Voiture de course électrique en Afrique du Nord 138 Technologies dédiées aux séniors
ville et de sa région un modèle de métropole croître de 1,3 milliard d’ici 2050. La France L’électricité entre dans la course Bien chez soi
durable et compétitive. Comment ? En n’échappe pas au phénomène. Près de
investissant près de 32 milliards d’euros 14 millions de Français sont aujourd’hui
d’ici 2025 dans la modernisation des réseaux âgés de plus de 60 ans. Le simple rappel
de transport en commun et dans le maillage de ces chiffres suffit à souligner les enjeux
plus fin de l’Ile-de-France. Désormais que notre système de santé doit affronter
baptisé « Grand Paris Express », le projet, et fait écho à la question de la dépendance
dont les premières mises en service sont des personnes âgées.
prévues d’ici 2020, ambitionne de relier
les 7 pôles d’activités du Grand Paris en Comment accompagner cette mutation
moins d’une demi-heure aux aéroports démographique ? C’est ce que vous pour-
internationaux et gares TGV. rez également découvrir dans les pages
Couverture : Dans le domaine de notre magazine. Siemens s’applique à
ferroviaire, le matériel roulant Comme vous pourrez le lire dans ce répondre à ces défis croissant au travers
de Siemens se distingue par son nouveau numéro de Pictures of the des avancées technologiques : des diag-
efficacité énergétique. Citons à titre Future, Siemens dispose déjà de multiples nostics en amont des maladies liées au
d’exemple les rames modulaires Desiro, solutions telles les bus hybrides ou les vieillissement jusqu’aux solutions pour le
destiné au trafic régional (photo), métros entièrement automatiques. Des maintien des personnes âgées à domicile.
qui reposent sur un châssis solutions qui relèvent le double défi
en aluminium ultraléger avec, d’améliorer la mobilité urbaine tout en Tous ces exemples viennent illustrer la
en option, récupération de l’énergie respectant l’environnement. A n’en pas capacité de Siemens à innover, une force
de freinage, et sont dotés d’une douter, les grandes métropoles verront qui fait de notre groupe un partenaire
électronique de puissance perfectionnée également se multiplier les véhicules privilégié et l’interlocuteur idéal pour
et d’une gestion moteur qui minimise électriques et les stations de recharge des relever les défis de demain.
la consommation d’énergie. batteries. Or, ces technologies font déjà
partie de notre portefeuille d’activités. Je vous en souhaite bonne lecture.
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3. Mobilité durable | Scénario 2030
Panorama
10 Un copilote à bord
Les besoins en solutions
de mobilité efficaces s’accroissent
à mesure que la population
augmente. Ceci est
particulièrement vrai pour
le transport ferroviaire.
12 Le plein d’énergie !
Les chercheurs chez Siemens
développent des solutions pour
recharger les véhicules électriques
en seulement quelques minutes.
16 L’électricité entre dans la
course
En partenariat avec le groupe
d’ingénierie français Segula Matra
Technologies, les chercheurs chez
Siemens planchent sur un moteur
électrique destiné à équiper la
première monoplace de course.
Des artères vertes
2030
Mahesh Devgan est un journaliste spécialisé
qui s’intéresse aux questions de mobilité Cher Gajendra,
et de pollution de l’air dans les mégapoles
du monde entier. Ses recherches l’ont amené
à New York qui, en 2030, fait figure de modèle
grâce à son réseau multimodal réunissant une
New York 2030. Le système de transport de la ville a
été entièrement modernisé. De nombreux habitants J e suis enfin dans la ville que j’ai toujours rêvé
de visiter. Comme promis, je t’écrirai chaque
jour pour te faire partager ma fascination pour
soirées à discuter des politiques de transport,
cherchant des moyens de rationaliser la circula-
tion et de réduire ainsi la pollution dans nos
sont un modèle de confort, de rapidité et de
sécurité. Au point que rares sont les habitants
qui prennent encore le volant. Les émissions
délaissent désormais leur voiture, ce qui a permis de
offre complète de systèmes de transport New York. Tu sais que l’objectif de mon voyage villes et dans les grandes métropoles du monde polluantes ont par conséquent sensiblement
à la pointe de la technique – taxis et bus
réduire sensiblement les émissions polluantes. Le était de découvrir l’un des systèmes de trans- entier qui souffrent d’une saturation chronique. diminué. Étonnamment, l’économie en a égale-
électriques, lignes de métro optimisées, journaliste indien Mahesh Devgan, qui réalise un sujet port les plus modernes au monde afin d’écrire J’ai fini par trouver une réponse ici. Malgré le ment été fortement stimulée. En effet, l’argent
trains à grande vitesse… sur ce projet exemplaire de mobilité urbaine, écrit à un article pour le Digital Times of Rajasthan. peu d’espace épargné par les structures ur- qui n’est plus englouti dans le budget voiture est
un vieil ami pour lui faire part de ses découvertes. Nous avons passé tous les deux de nombreuses baines, les transports en commun de New York redirigé vers d’autres biens de consommation.
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4. Les premiers bus City Hybrid de Man circulent
Mobilité durable | Scénario 2030 | Bus à propulsion hybride
déjà à Munich. Grâce à la technologie Siemens,
ils consomment 30 % de carburant de moins
que des bus classiques.
Tu te demandes sûrement comment tout Le réseau satellitaire est déployé au moyen de
cela a pu arriver. Eh bien, je vais te révéler ce « pseudolites », qui comprennent des antennes
que j’ai découvert aujourd’hui au travers de radio, des récepteurs et des lignes en fibre de
mes entretiens avec des représentants de la verre.
municipalité. Commençons par le métro, qui Les autorités municipales se sont égale-
m’a amené ce matin jusqu’au siège de la Régie ment penchées sur le trafic routier. L’une
des transports urbains de la ville de New York. des principales modifications concerne l’intro-
Le réseau du métro a 125 ans et accuse parfois duction d’un système de péage par satellite qui
son âge, malgré sa modernisation. Mais tout comptabilise automatiquement le nombre de
ce qui compte, c’est qu’il fonctionne. Les nou- kilomètres parcourus par les voitures et
velles rames tournent comme des horloges, camions et calcule le montant dû par chacun
même à pleine vitesse, et restent agréables d’eux. En plus d’inciter les personnes à utiliser
malgré la chaleur torride qui règne à l’exté- les transports publics, ce système génère des
rieur. Un luxe dont j’aimerais bénéficier en revenus qui sont réinvestis dans la protection
Inde ! Les rames ont toutes fait l’objet d’une du climat et de l’environnement. Ces dernières
rénovation et leur bilan énergétique a été amé- années, l’intégralité de la flotte de bus et de
lioré, notamment grâce à la récupération de taxis a été remplacée par des dizaines de mil-
l’énergie de freinage. Une partie de cette éner- liers de véhicules électriques. L’air est désor-
gie alimente le système de climatisation, mais incroyablement pur !
l’excédent étant réinjecté dans le réseau Après 250 kilomètres, les chauffeurs
électrique. Les économies ainsi réalisées doivent recharger les batteries de leur taxi. Ils
permettraient même de couvrir les besoins peuvent à cet effet se rendre dans une station
énergétiques d’une petite ville. dédiée ultra-rapide, mais onéreuse, où il leur
Pour compléter le métro, les autorités ont suffira de patienter dix minutes, ou raccorder
construit une boucle souterraine de transport leur véhicule au réseau électrique et en profiter
rapide reliant tous les quartiers de la ville. Les pour faire une pause. L’excédent d’électricité
rames concernées font deux arrêts maximum des batteries peut également être réinjecté
dans chaque arrondissement, ce qui leur per- dans le réseau contre rémunération. Pour les
met de parcourir d’énormes distances en un particuliers, cette source de revenus n’est pas
temps record, bien plus rapidement qu’une négligeable dans la mesure où leur voiture peut
voiture. Ainsi, un trajet de Brooklyn au Bronx généralement être connectée au réseau
ou de Manhattan à l’aéroport dure moins d’un 22 heures par jour. Leurs gains peuvent se
quart d’heure. monter à 1000 $ par an s’ils mettent leur véhi-
Le réseau ferroviaire à haute vitesse est cule à disposition en tant qu’unité de stockage
également remarquable. Depuis l’expansion d’énergie. Les compagnies d’électricité ont en
du réseau longue distance au cours des dix effet besoin d’unités de stockage intermédiaires
dernières années, des trains à grande vitesse pour intégrer des sources d’énergie fluctuantes,
relient New York à de nombreuses zones mé- telles que les parcs solaires ou éoliens. Grâce à
tropolitaines, directement à partir de la gare cette technologie, plusieurs centrales au char-
Grand Central Terminal, qui a été dotée à cette bon obsolètes ont déjà pu être mises hors
fin de nouvelles plateformes souterraines. Ces
trains constituent une excellente alternative
aux liaisons aériennes. Si on tient compte du
trajet jusqu’à l’aéroport, du temps nécessaire à
service autour de la ville.
Je n’ai jamais effectué un trajet en taxi aussi
confortable. Un chauffeur m’a confié que
c’était dû aux moteurs montés sur moyeu,
Freiner pour mieux repartir
l’enregistrement et de l’attente avant l’embar- équipant chacune des quatre roues du taxi Face aux difficultés de circulation dans les grandes villes et à la nécessité d’économiser le carburant, les ingénieurs planchent sur la création
quement, ces bolides du rail à faibles électrique. Cette innovation ouvre de nou-
de transports collectifs plus écologiques. Les bus en particulier peuvent associer leur moteur diesel à une propulsion électrique alimentée par
émissions sont souvent bien plus rapides et velles perspectives en matière de conception
meilleur marché que l’avion. en libérant un espace confortable dans
l’énergie du freinage : avec sa technologie hybride ELFA, Siemens joue aujourd’hui un rôle majeur dans le domaine des bus hybrides.
Il a même fallu revoir à la hausse la l’habitacle.
fréquence des trains, qui étaient systématique- Je vais être obligé de te laisser, je t’écris du
ment complets, pour pouvoir faire face à la
demande croissante. Aujourd’hui, des systèmes
de localisation par satellite enregistrent la
terminal Internet du taxi électrique qui m’a
conduit de Manhattan à South Richmond Hill,
dans Brooklyn, bien plus rapidement que je ne
S i l’environnement avait son mot à dire, le
bon vieux moteur à combustion ne serait
plus utilisé depuis longtemps : la consomma-
Outre l’intérêt écologique, il existe d’autres
avantages à la disparition du moteur à combus-
tion. Alors que la moitié de la population
d’ores et déjà le bus pour se déplacer, et pas
seulement dans les pays en développement, où
la voiture individuelle est un luxe. Même dans
depuis 2003. Tout comme à Stockholm, les
voitures doivent s’acquitter d’un péage, dont le
tarif est majoré pour les véhicules qui consom-
position de chaque train à grande vitesse au le pensais. En 19 minutes seulement, malgré tion effrénée de gazole et de diesel diminue mondiale vit aujourd’hui dans des villes où la un pays industrialisé comme l’Allemagne, les ment le plus. A Munich, en Allemagne, les ca-
mètre près. Des dispositifs intégrés d’aide à la l’heure de pointe ! Je suis invité à dîner chez les réserves de pétrole, le dioxyde de carbone circulation devient de plus en plus dense, le bus représentent près de la moitié des mions ne sont plus autorisés dans le centre, et
conduite permettent de prévoir et d’optimiser mon cousin Ajith, où j’espère déguster un déli- contenu dans les gaz d’échappement nombre de bus en circulation ne cesse de distances parcourues en transports collectifs. il est fort possible qu’à l’avenir de nombreuses
la consommation d’énergie tout en améliorant cieux matar paneer ! Je te ferai part demain de contribue à réchauffer l’atmosphère terrestre, croître. Il faut dire qu’un passager consomme Plus leur population augmente, plus les municipalités mettent en place des réglemen-
la sécurité. Le succès est tel que la ville utilise mes toutes dernières impressions sur cette ville sans oublier que les particules fines et les jusqu’à 30 % de carburant de moins dans un villes aspirent à des moyens de transport pro- tations plus strictes encore.
également des variantes pour le métro passionnante. Amicalement, Mahesh. oxydes d’azote provoquent une irritation des bus plein que dans une voiture pleine. Une part pres et silencieux. A Londres par exemple, Si c’était le cas, seuls les véhicules très
classique et la boucle de transport rapide. Sebastian Webel voies respiratoires. importante de la population urbaine utilise l’accès des voitures au centre-ville est limité économes en carburant ou fonctionnant à
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5. Mobilité durable | Bus à propulsion hybride
Les sceptiques devraient être bientôt conquis : en e-BRT (environmentally-friendly electrical Bus Rapid Transit), solution 100 % électrique destinée
plus d’économiser le carburant, le City Hybrid est à aux lignes de Bus à Haut Niveau de Service. La recharge s’effectue directement à chaque arrêt en station,
la fois silencieux et particulièrement confortable. le véhicule recevant, par contact électrique, l’énergie nécessaire à son autonomie jusqu’à l’arrêt suivant.
L’UltraCap est capable de stocker une grande
quantité d’énergie dans un espace réduit. Il ne
nécessite en outre pratiquement aucune
maintenance et possède une durée de vie
nettement supérieure à celle des batteries
lithium-ion. Lorsque le supercondensateur est
vide, le moteur diesel prend le relai et entraîne
un générateur électrique afin de l’alimenter à
nouveau. Un bus ainsi équipé peut parcourir
en moyenne 200 m à partir d’un arrêt
avant que l’UltraCap ne soit vidé. Le supercon-
densateur est alors prêt à récupérer
l’intégralité de l’énergie qui sera libérée au
prochain freinage. Répété tout au long de la
journée, ce processus permet des économies
de carburant considérables.
Une meilleure capacité de stockage.
« Cette technologie en série permet de récupé- Par rapport à un bus classique roulant au transports de la ville d’Hambourg prévoit de
rer davantage d’énergie au freinage que les diesel, dont le prix avoisine 250 000 €, il est déployer des bus hybrides Mercedes basés sur
systèmes classiques en parallèle, car les vrai qu’un bus hybride reste plus coûteux. la propulsion ELFA et combinant des batteries
dimensions du moteur électrique peuvent être Manfred Schmidt estime la différence à près avec des piles à combustible. A partir de
plus importantes », explique Manfred Schmidt. de 100 000 €, tout en soulignant que les éco- 2020, les nouveaux bus de Hambourg seront
Un bus produit généralement près de 150 kW nomies d’échelles engendrées par la production tous hybrides.
lors du freinage. Dans le cas d’une hybridation en série devraient diminuer le surcoût de « Limiter les émissions de CO2 dans les
parallèle, le moteur ne peut récupérer que 50 à moitié et le réduire à seulement 20 % du prix centres-villes est une décision politique »,
80 kW car sa taille est limitée par l’espace normal. poursuit Manfred Schmidt. Si la tendance se
disponible. « On perd alors jusqu’à deux tiers Les bus hybrides connaissent un succès poursuit, les camions-poubelles deviendront
de cette précieuse énergie de freinage, et les croissant. Si Pékin parvient à concrétiser son eux aussi de bons candidats à l’hybridation.
effets d’économie sont relativement faibles », projet de remplacer la moitié de ses bus par MAN propose déjà un camion 12 tonnes doté
conclut Manfred Schmidt. des hybrides d’ici 2015, cela suffira à créer une d’un moteur quatre cylindres de 220 ch et d’un
En revanche, un bus doté d’une hybridation énorme demande pour ces véhicules. « L’intérêt moteur électrique 60 kW. Ce véhicule est
en série permet d’économiser jusqu’à un tiers pour les bus hybrides est déjà considérable principalement destiné aux longs trajets de dis-
du carburant, et de diminuer d’autant les dans le monde entier, nous pouvons à peine tribution avec des arrêts fréquents. Quant à
© MAN
émissions de dioxyde de carbone (CO2). Selon faire face aux commandes », se réjouit Manfred l’Allemand Faun, il propose un camion-poubelle
le nombre de montées et d’arrêts sur le trajet, Schmidt. A Nuremberg, Siemens collabore équipé de la technologie ELFA. Le « Roto press
un bus consomme en moyenne entre 40 et avec plusieurs constructeurs : les commandes Dualpower » est actuellement en service
60 litres de diesel pour 100 km. En tablant sur pour ELFA proviennent non seulement de auprès d’une déchetterie de Leipzig.
tester et comparer plusieurs modèles de bus », environ 60 000 km par an, la consommation MAN, mais aussi de Mercedes, du Belge Van Hool « Les bus hybrides ne sont qu’une étape
Un bus hybride émet jusqu’à 26 tonnes de CO2 déclare Herbert König, le patron de MVG. atteint 30 000 litres de diesel. Mais pour un bus et du géant indien Tata Motors. vers un mode de transport zéro émission »,
de moins par an qu’un bus classique. « Cela permet de soutenir les constructeurs hybride, la consommation tombe à 20 000 litres Partout dans le monde. Wrightbus, un conclut Manfred Schmidt. D’après lui, le
dans le développement de cette nouvelle seulement. Sachant que la combustion d’un li- constructeur de bus d’Irlande du Nord, a véritable objectif reste de circuler dans les
l’électricité seraient autorisés en centre-ville. même principe que celui utilisé pour les technologie. » Partout où les bus hybrides sont tre de diesel produit 2,6 kg de CO2, un bus commandé la technologie Siemens pour des villes sans aucune émission de CO2. Et deux
Mais les bus parcourent 200 à 300 km par jour, voitures hybrides depuis la fin des années en circulation, conducteurs et passagers sont hybride représente une réduction des émissions bus à impériale destinés à Londres. En solutions lui semblent possibles : des bus à bat-
et leur consommation d’énergie est bien supé- 1990. Manfred Schmidt est convaincu que « la enthousiastes : plus de vrombissement du de CO2 de 26 tonnes par an par rapport à un présentant les nouveaux véhicules au mois de terie, qui se rechargeront à leur terminus ou au
rieure à celle d’une voiture électrique. « Une technologie hybride est encore plus pertinente moteur au démarrage, et les à-coups habituels bus classique. mai 2010, le maire de Londres, Boris Johnson, dépôt, ou un modèle hybride combinant une
batterie capable de faire circuler un bus toute pour un bus que pour une voiture ». Non sont remplacés par une agréable sensation Les ingénieurs de Siemens ont même ne s’est pas contenté de vanter l’élégance de batterie et une pile à combustible, cette der-
une journée est extrêmement lourde et seulement un bus circule toute la journée, de glisse. trouvé un moyen de réduire encore la leur design. Il a également salué l’arrivée d’une nière pouvant servir à recharger la batterie en
coûteuse », explique Manfred Schmidt, qui mais il passe 25 à 40 % de son temps à l’arrêt, La technologie Siemens, baptisée ELFA, consommation de diesel. Le système de « technologie verte innovante » et affirmé cours de trajet. Mais Manfred ne saurait dire si
travaille à la Division Drive Technologies de que ce soit au feu rouge ou à l’arrêt de bus : repose sur un système hybride en série. Tandis propulsion comprend en principe deux que les Londoniens pouvaient être fiers de de tels bus seront mis en service, ni à quelle
Siemens Industry à Nuremberg, là où sont dé- autrement dit, il est constamment en train que dans un système d’hybridation parallèle, la machines asynchrones triphasées « couplées » leurs nouveaux bus, à la fois économes et date : « le choix de l’hydrogène ou de
veloppés les systèmes d’entraînement électrique. de freiner et de redémarrer. Grâce à la propulsion est assurée à la fois par le moteur par une boîte de transfert. Mais en utilisant silencieux. l’électricité pour la propulsion dépendra des so-
C’est pourquoi Siemens mise sur le bus technologie hybride, le bus peut utiliser au thermique et le moteur électrique, l’hybride des machines synchrones avec des aimants Selon lui, des centaines de bus de ce type lutions retenues pour la production
hybride. La technologie hybride repose sur la démarrage l’énergie récupérée au freinage, et série consiste à propulser le véhicule unique- permanents, il faut moins d’électricité pour ne tarderont pas à circuler dans les rues de la d’électricité, en termes de technologie et de
combinaison d’un moteur à combustion et ainsi accélérer en silence et sans émission de ment grâce au moteur électrique. Ce dernier générer le champ magnétique actionnant le capitale britannique. Des bus équipés de la localisation ».
d’une propulsion électrique. Mais inutile de gaz d’échappement. tire principalement son énergie d’un supercon- moteur. Cela permet de réduire les pertes, technologie ELFA fonctionnent déjà partout en Jeanne Rubner
chercher à brancher le bus sur une prise pour MVG, la compagnie de transports publics densateur installé sur le toit du bus, l’UltraCap. d’augmenter le rendement et de transmettre Europe : en Espagne, en Belgique, aux
le recharger : son système de stockage de de Munich, fait aujourd’hui rouler deux bus Plus performant qu’une batterie traditionnelle, davantage d’énergie, et ainsi d’économiser Pays-Bas et en Italie. Ils devraient bientôt
l’électricité est alimenté par l’énergie récupé- hybrides dont un City Hybrid de MAN, propulsé l’UltraCap présente une densité de puissance encore 10 % de carburant. En outre, ce système rouler également en Turquie, aux Etats-Unis et
rée lors des phases de freinage. Il s’agit du par une technologie Siemens. « Nous voulons plus élevée et un meilleur rendement. diminue l’usure du moteur. au Brésil. En Allemagne, la société de
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6. Mobilité durable | Systèmes ferroviaires efficaces
E n quittant son domicile de Nuremberg, en
Allemagne, Brigitte Schäfer repense à un
titre qu’elle a lu ce matin dans le journal : « Le
« L’expérience prouve cependant que les
processus informatisés fonctionnent rarement
de manière optimale lorsque les machines im-
de métro, cette technologie est capable de
réduire l’espacement entre deux rames de 90 à
100 secondes, ce qui représente une augmen-
(ETCS, European Train Control System). L’ETCS
remplacera à terme les systèmes nationaux sur
les lignes régionales et longue distance, rendant
monde se rétrécit. » Elle se dit que la longueur pliquées sont pilotées pas des hommes », pré- tation de 50 % de la capacité de transport de la superflu le changement de locomotive aux fron-
de son trajet en voiture jusqu’au bureau où elle cise Horst Ernst, responsable de la stratégie de ligne. Déployé dans 21 réseaux de métro dans tières et ouvrant la voie à un trafic transfronta-
est consultante en stratégie d’entreprise, et gestion des produits et du portefeuille de le monde, Trainguard MT est l’automatisme le lier optimisé. Siemens a joué un rôle détermi-
celle de son vol pour Paris, en vue de sa réu- Siemens Rail Automation. C’est la raison pour plus utilisé. Il a notamment été adopté, en nant dans la définition des normes de l’ETCS et
nion de demain, n’en seront pas pour autant laquelle les systèmes d’aide à la conduite pren- combinaison avec ATO, par plusieurs grandes a fourni les équipements de la première ligne
raccourcies. Le train constituerait le moyen de nent peu à peu la relève. Ils sont en mesure villes chinoises, dont Canton et Pékin. régulière (Jüterbog-Halle-Leipzig) en 2005. Avec
transport le plus éco-efficace pour ces deux d’ajuster l’espacement entre les trains, permet- Ce système est également en service dans le 50 millions de kilomètres exploités en 2009,
déplacements. Il permettrait à Brigitte Schäfer tant d’en augmenter le nombre en circulation métro de Nuremberg. Les lignes U2 et U3 sont l’entreprise dispose également de la plus vaste
d’émettre trois fois moins de CO2 dans le pre- sur une même ligne. Ils garantissent par ail- ainsi entièrement automatiques (sans conduc- expérience en la matière.
mier cas et sept fois moins dans le second. leurs un rendement énergétique et une ponc- teur) depuis 2008. Trainguard MT assure à la L’ETCS mémorise l’ensemble des données
Mais, privilégiant le confort et la fiabilité, elle tualité hors pair. société de transport une réactivité et une sou- du trajet, y compris les pentes et la vitesse
n’a aucune envie de rester debout dans des Siemens a ainsi développé ATO (Automatic
wagons bondés ni de subir d’éventuels retards. Train Operation), qui peut être intégré au
D’après les experts, les voyages et déplace- système d’automatisme d’aide à la conduite Les nouvelles technologies accroissent la capacité
ments enregistreront une hausse annuelle Trainguard MT. Avec ATO, le conducteur se ferroviaire de 50 % et réduisent la consommation
d’environ 1,6 % à l’échelle mondiale d’ici 2030, contente d’envoyer un signal pour l’arrêt ou le énergétique de 30 %.
et seuls les systèmes de transport en commun départ et n’intervient qu’en cas de danger. ATO
seront en mesure d’éviter une croissance paral- utilise la configuration de l’itinéraire mémorisée plesse exceptionnelles en cas de pics d’af- maximale autorisée. Le système vérifie en per-
lèle de la consommation d’énergie et des émis- pour gérer de manière optimale l’accélération fluence soudains, grâce à l’ajout de rames sup- manence si le train circule sur la bonne voie et
sions de CO2. La planification en temps réel et le freinage selon les virages afin que de plémentaires en un temps record. Le problème dans la direction prévue. Il contrôle par ailleurs
permettrait de fiabiliser les trajets en train et garantir la ponctualité du train. Il offre une des métros bondés appartient désormais au s'il est adapté à l'itinéraire et s'il respecte les rè-
de les rendre ainsi plus attractifs. Le logiciel réduction de la consommation énergétique passé. gles de circulation, telles que les limitations de
Falko de Siemens Mobility, par exemple, ex- pouvant s’élever à 30 % par rapport à un « Il est relativement simple d’automatiser vitesse au niveau des chantiers et à l’approche
ploite des algorithmes d’optimisation afin de conducteur humain, qui a tendance à trop freiner, une ligne de métro car tous les paramètres des des gares.
générer des horaires, les adapter aux circons- ce qui l’oblige ensuite à accélérer de nouveau. rames sont connus », explique Horst Ernst. L’ETCS comporte plusieurs niveaux. Selon sa
tances et les implémenter en temps réel. Associé à Trainguard MT, le principe des « Mais les choses se compliquent pour le trafic configuration, le système garantit le respect de
Il simule en outre la consommation d’éner- « cantons mobiles » permet de rapprocher sensi- grandes lignes dans la mesure où la composi- la signalisation de voie (niveau 1), permet de
gie et les émissions de CO2 de différents itiné- blement les trains. Avec l’ancien système de tion des trains peut varier au jour le jour. » Les supprimer la signalisation de voie grâce à une
raires. Falko peut coordonner le freinage et signalisation basé sur des « cantons fixes », cantons mobiles n’étant compatibles qu’avec transmission continue des données de signali-
sation (niveau 2) et prend en charge le futur
système de signalisation basé sur des cantons
Un copilote à bord
mobiles (niveau 3). Un train équipé de l’ETCS
pourrait ainsi voyager directement de Nurem-
berg à Athènes sans changement de locomo-
tive, ce qui est actuellement quasiment impos-
sible en raison de la variété des systèmes de
Les systèmes de contrôle logiciels sont désormais incontournables
contrôle utilisés au niveau national. La durée
dans les transports ferroviaires. Dotés d’une formidable capacité des trajets en serait sensiblement réduite.
de traitement des données, ils garantissent la sécurité, Nous sommes cependant encore loin du
la ponctualité et l’efficacité énergétique des déplacements tout déploiement complet de l’ETCS. L’implémenta-
en optimisant les horaires des trains en temps réel. tion initiale à l’échelle européenne n’est pas
Les cantons mobiles optimisent l’espacement prévue avant 2014. Néanmoins, cette techno-
des rames de métro en Chine (à gauche) logie favorise déjà la sécurité, la fiabilité et par-
l'accélération de plusieurs trains d’une même chaque trajet est subdivisé en tronçons délimi- et à Nuremberg. L’ETCS évitera bientôt fois l’efficacité énergétique des liaisons ferro-
ligne avec une précision telle que l’énergie ré- tés par des balises – de petites plaques équipées le changement de locomotive sur les liaisons viaires. En Espagne, par exemple, le Velaro
injectée dans le réseau par les moteurs élec- de transpondeurs placées le long des voies. Au grandes lignes. exploite la technologie ETCS de Siemens pour
triques en phase de freinage peut être réutili- passage d’un train, les signaux du tronçon pré- parcourir les 650 kilomètres qui séparent
sée pour l’accélération d’autres trains. Les cédent passent automatiquement au rouge. des trains complets, il n’est pas possible, pour le Madrid de Barcelone en moins de trois heures.
unités de stockage temporaire d’énergie, très Une fois que le train a dépassé les balises sui- moment, d’exploiter ce système pour des appli- En Chine, les nouveaux trains à grande vitesse
onéreuses, ne sont ainsi plus indispensables à vantes, libérant ainsi le premier tronçon, le train cations supposant une configuration modula- équipés de l’ETCS affichent quant à eux une
bord des rames ou le long des voies, ce qui se suivant peut alors s’engager sur la voie. ble. « Dans le domaine ferroviaire, les cycles ponctualité de 98 %.
traduit par des économies d’énergie pouvant Grâce aux cantons mobiles, les balises enre- d’innovation sont assez longs. Une fois adop- Ces performances attirent une nouvelle
atteindre 25 %. Le logiciel Falko est déjà utilisé gistrent le passage des trains mais également tée, une technologie doit rester en service pen- clientèle. Brigitte Schäfer a ainsi renoncé à la
par 21 systèmes de transport suburbain et leur vitesse, favorisant la précision du calcul des dant 20 ou 25 ans », commente Horst Ernst. dernière minute à se rendre à Paris en avion,
régional dans le monde, ainsi que sur une distances de sécurité. Le train suivant peut La fin du changement de motrice. L’Europe lui préférant le confort du train pour pouvoir
ligne ferroviaire de transport de minerais en donc simplement ralentir au lieu de marquer est toujours en attente de la généralisation préparer sa réunion.
Australie. un arrêt complet. Mise en œuvre sur un réseau du système européen de contrôle des trains Bernhard Gerl
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7. Gernot Spiegelberg s’apprête à recharger une voiture
Mobilité durable | Véhicules électriques
du laboratoire Siemens, où le processus de charge
est surveillé de près. A droite : le test d’une batterie
liquide dans le cadre du projet EDISON.
Le plein
Les constructeurs automobiles du monde très élevées, de l’ordre de plusieurs centaines (DTU) et son laboratoire de Risø, ainsi que les
entier s’efforcent d’augmenter la puissance de de kilowatts, ce qui veut dire qu’une voiture fournisseurs d’énergie danois Dong Energy et
charge des batteries embarquées dans leurs électrique pourrait être rechargée en quelques Ostkraft, le centre de recherches Eurisco et
véhicules électriques, par exemple en utilisant minutes, exactement comme une voiture dotée IBM. Ce partenariat étudie la possibilité de
d’énergie! un courant triphasé 400 V pouvant aller
jusqu’à 63 A (44 kW). Ce type de solution pour-
rait permettre de charger une batterie de
30 kWh en 45 minutes à peine. « En principe,
d’un moteur à combustion. »
Cependant, le processus soumet les batteries
à de fortes contraintes. Plus la puissance de
charge est élevée, plus le mouvement des
stocker temporairement dans des batteries de
voitures électriques le surplus d’énergie éolienne
que produit régulièrement le Danemark, afin
de pouvoir restituer cette énergie au réseau
la recharge sur prise de courant alternatif électrons et des ions dans la batterie est rapide : par la suite. Siemens est notamment en charge
Recharger la batterie d’un véhicule convient à un usage quotidien », précise Sven on observe une perte de puissance dans les des technologies de charge rapide.
électrique prend aujourd’hui Holthusen, un responsable produit de Siemens cellules, qui se réchauffent, et la hausse de Gérer les batteries. Les équipes de Heike
des heures, et à l’avenir les stations spécialisé dans les infrastructures liées à l’élec- température perturbe les réactions chimiques Barlag et de Sven Holthusen bénéficient à Risø
de charge devront être bien plus tromobilité. Lorsque la vente de véhicules de la batterie. C’est pourquoi des batteries de conditions de test idéales. « Nous pouvons
rapides. Les chercheurs de Siemens électriques passera à une plus grande échelle, classiques d’une capacité de 30 kWh, par tester chaque composant séparément sur un
développent actuellement des d’ici 2014 selon les constructeurs, cette tech- exemple, sont aujourd’hui chargées à 1/3 C par circuit fermé », explique Heike Barlag. Les
bornes qui seront capables de
recharger une batterie facilement,
en quelques minutes à peine.
D ans les laboratoires du Secteur Energy de
Siemens situés à Erlangen et à Fürth, dans
le sud de l’Allemagne, il n’est pas rare de faire
des étincelles. Et lorsqu’un courant de
plusieurs centaines d’ampères traverse les
énormes convertisseurs, condensateurs et
transformateurs montés sur des bancs d’essai,
la plus grande attention est de mise pour pro-
téger non seulement le personnel, mais aussi
les composants à tester.
« Nous travaillons sur des bornes fixes de
recharge pour les batteries de véhicules élec-
triques », explique Heike Barlag, la responsable
des essais. « Ces appareils fonctionnent en
courant continu avec une puissance de 12 à
100 kilowatts (kW). » L’objectif est de mettre
au point une borne de recharge pouvant être
installée sur les aires d’autoroute ou les parkings,
et utilisable de façon simple et sûre par les
conducteurs, comme une station-service élec-
trique. « Nous utilisons des composants que
Siemens produit habituellement pour des ap-
plications industrielles, et nous les adaptons à nologie devrait marquer un tournant dans le heure, soit l’équivalent de 10 kW, pour un chercheurs de Siemens ont déjà intégré le pre-
nos propres besoins », poursuit Heike Barlag. domaine de l’électromobilité. temps de charge s’élevant à 3 heures. mier chargeur 10 kW à un montage d’essai
Mais pourquoi du courant continu, et pas Stocker l’énergie. L’utilisation du courant « Nous travaillons avec des partenaires du fonctionnant avec des batteries lithium-ion et
une prise normale de courant alternatif (CA), alternatif présente aussi des inconvénients non secteur automobile pour raccourcir le temps de un système de gestion de batterie. Le contrôle
comme celles que l’on trouve dans les habita- négligeables. Plus la puissance de sortie des charge des batteries à l’avenir, » poursuit Sven de la communication entre batterie et chargeur
tions ? « Le temps de charge serait bien trop convertisseurs augmente, plus leur taille et leur Holthusen. « Il nous faut des batteries conçues est assuré par un logiciel du laboratoire de
long », répond Heike Barlag avant de démontrer poids sont conséquents, ce qui entraîne une pour des températures élevées, qui présentent Risø. Il est prévu de poursuivre les essais sur un
cette affirmation par un calcul : une prise hausse de la consommation d’énergie pendant des pertes de puissance plus faibles ou de meil- chargeur 90 kW à l’automne 2010 : avec ses
classique délivrant un courant de 230 volts et les trajets et donc des coûts d’utilisation plus leures propriétés de refroidissement. Mais ce 3 C, l’appareil devrait pouvoir charger une
16 ampères fournit une puissance d’environ élevés. C’est pourquoi, au lieu de réaliser la con- type de recherches prend du temps. » En parallèle, batterie de 30 kWh en 20 minutes.
3,7 kW et peut ainsi charger une batterie de version du courant alternatif en courant con- les chercheurs de Siemens travaillent sur l’opti- « Notre but est de trouver les bons algo-
traction de 30 kW en près de 8 heures, soit pen- tinu à bord du véhicule, Siemens suit une piste misation du processus de charge, notamment rithmes pour charger au mieux les batteries en
dant la nuit. Avec cette charge, une voiture différente et cherche à « faire le plein » directe- en participant au projet de recherche danois fonction de leur état », explique Heike Barlag.
électrique moyenne est capable de parcourir ment en courant continu, les équipements EDISON (Electric vehicles in a Distributed and En effet, la vitesse de charge dépend à la fois
jusqu’à 200 km, ce qui est suffisant en usage nécessaires à la conversion AC-DC étant inté- Integrated market using Sustainable energy de la puissance de charge et de l’état de la bat-
urbain. Mais pour effectuer des trajets plus grés à la station de charge. Sven Holthusen and Open Networks). terie, une batterie entièrement déchargée
longs, les automobilistes ont besoin de pouvoir explique l’intérêt de cette solution : « Nous Parmi les autres partenaires du projet EDISON pouvant supporter une plus grande puissance
recharger leur batterie en quelques minutes. pouvons ainsi atteindre des puissances de charge figurent l’Université technique du Danemark que si elle était en partie chargée.
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