Auteur : Patrick ROTH, directeur du Cluster de la Précision (Bienne) et CEO du Competence Center for Medical Technology (Berne), Suisse, Cluster de la Précision Réalisé lors du 4ème Atelier Microtechniques & Innovation de Minnovarc, les 11 et 12 octobre 2012, Ste-Croix, Suisse Plus d'infos sur www.minnovarc.fr

1. Qu’est-ce que les cleantechs?
A quoi peuvent-elles servir du point de vue de
l’industrie microtechnique?
Pierre Rossel
Chef de projet Minnovarc pour la Suisse
Patrick Roth
Dir. Cluster de la précision

2. Les cleantechs et les mictrotechniques: défi et opportunités
1. Une pression «cleantechs» sur l’ensemble de l’économie
2. Les cleantechs, une opportunité pour les microtechniques
3. Une boussole pour mieux s’y retrouver
4. Le cas des technologies de captage et de récupération d’énergie
5. Des problèmes encore à surmonter
6. Les marchés

3. 1. Une pression «cleantechs» sur l’ensemble de l’économie

4. Les cleantechs = Une pression de plus en plus forte (tendance
émergente à lourde)/1
Pas de définition canonique ou consensuelle, mille définitions!
Dans cette situation, le secteur des microtechniques doit se forger sa
propre perspective de travail, utile à ses entreprises

5. Les cleantechs = Une pression de plus en plus forte
(tendance émergente à lourde)/2
Cadre de référence large à une évolution souhaitable pour toute la
société, soutenue par des technologies et processus aux caractéristiques
«clean» (à voir ce que cela peut vouloir dire plus loin) et devant
impacter de très nombreux domaines*
Plusieurs de ces domaines impliquent des options souhaitables et donc
positive pour des produits et services nouveaux impliquant les MT, et
aussi le cas pour ce qui est de l’évolution des processus industriels
* On le voit bien dans le scénario de sortie du nucléaire prévue pour 2050 proposé par le
Conseil fédéral en Suisse; doivent co-évoluer: la construction (approches passive et active),
l’automobile, les appareils électriques, l’éclairage (attention!), la réglementation vis-à-vis des
énergies renouvelables, mais aussi l’industrie, qui consomme plus de 60 % de l’électricité

6. Flou = danger? Plutôt une nouveauté à apprivoiser
Si le concept paraît encore flou, c’est aussi parce que ce domaine
industriel est encore très en amont de ses possibilités d’expansion,
contrairement aux medtechs, déjà très structurées voire souvent
verrouillées sur des rapports de force ou une mainmise importante des
grandes entreprises du domaine
Saut dans l’inconnu? ==> Il s’agit de mieux comprendre le marché qui est
en train de se former (tendances, risques, leurres et trompe l’œil,
premières leçons, niches et options prometteuses), un effort est nécessaire

7. 2. Les cleantechs, une opportunité pour les microtechniques

8. Les MT dans une logique cleantechs
A la fois secteur industriel qui devra continuer d’évoluer au plan de ses
processus, sous la pression de nouvelles réglementations, à la fois
secteur industriel capable de mettre au point des produits et services à
même de rendre un grand nombre d’activités plus « clean»:
On distinguera donc entre les démarches:
- adaptatives (pour s’aligner sur des contraintes réglementaires) et
- proactives (en vue d’un gain).
Notons que dans certains cas, des démarches proactives, innovantes,
peuvent résoudre des problèmes d’adaptation réglementaires.

9. Un changement de paradigme
On se focalisera ici sur les démarches proactives, les démarches
adaptatives (écologie industrielle) étant pour une autre fois
Un message fort à faire circuler:
Les cleantechs représentent une opportunité, une chance de réel
retour sur investissement, offrant aux microtechniques un rôle influent
dans l’évolution souhaitée vers un monde plus «clean» et donc une
option très ouverte de diversifications industrielles possibles
Domaine d’activité produits et services à haut potentiel!

10. 3. Une boussole pour mieux s’y retrouver !
http://daniel.lemee.free.fr/Dico/boussole.htm

11. Classer, cartographier pour s’y retrouver et prioriser
Réglementer
Réparer, dépolluer
Prévenir MT = effets directs pour un
résultat plus «clean»,
Substituer*
Travailler sur les facteurs * mais aussi un rôle indirect (en
Optimiser*** rendant possibles certaines
évolutions, ré-organisations,
Modifier les comportements, former au innovations sociales ou
changement, communiquer institutionnelles)
Organiser différemment****
Ouvrir, structurer des marchés
Mitiger le potentiel de risque
Améliorer, prendre soin des facteurs hydriques
Combiner des options
* = détails dans les slides qui suivent

12. Substitutions
Pour des énergies plus renouvelables*
Pour des substitutions favorables de procédés ou de composants,
Vers des résultats plus durables (fiabilité)
Vers des produits plus faciles à démanteler, voire à recycler
* Plus renouvelable (pour l’instant: industrie = 65 % de la consommation
électrique du pays) et aussi produite de façon plus décentralisée, car il
peut y avoir des gains indirects si par exemple l’indépendance
énergétique augmente

13. Travailler sur les facteurs
Aller vers du: Normalement., à un titre ou à un autre,
toutes ces qualités émergentes devraient
plus petit pouvoir se traduire par des gains
plus léger monétisables
plus rapide
plus simple
plus résistant
plus fiable
plus durable
plus compact
plus modulaire
plus réparable

14. Optimiser
Champ très large, qui vont du lissage et partage des ressources comme
dans les smart grids, à minimiser les pertes et rebuts, ainsi que la matière
première ou le nombre de cycles ou étapes nécessaires pour réaliser des
produits ou des services, en passant par un usage plus parcimonieux de
l’eau, de l’énergie et des moyens logistiques et communicationnels

15. (S’)organiser différemment
Il se peut que les processus, les échanges internes à l’entreprises
doivent être repensés et reconfigurées (écologie industrielle)
pour déboucher sur des combinaisons ou séquences plus «clean»
Il peut aussi être nécessaire d’innover socialement ou de soutenir
de tels processus par des instruments ou équipements faisant
appel aux MT
Il y a aussi de nouveaux modèles d’affaire à mettre au point, de
nouveaux partenariats avec la recherche ou de type publics-privés
avec les gestionnaires d’infrastructures
La technique seule ne peut pas toujours suffire à résoudre des problèmes
ou à ouvrir de nouveaux marchés

16. 4. «Energy harvesting»: la tendance au micro- ou macro-captage d’énergie
Image:BiztechAfrica

17. Les différentes options technologiques de captage
et de récupération d’énergie
Collecte d’énergie existante («harvesting»)
Récupération (d’énergie de toute façon dépensée et jusqu’ici perdue-dissipée)
Génération d’énergie localement et chemin faisant
Co- ou multi-génération (cycle secondaire de production d’énergie associé à
une cycle principal)
Dans ces quatre cas de figure, la question du stockage de l’énergie (batteries ou
autre systèmes) joue un rôle-clé, ainsi que diverses formes de mesure et télémétrie
Dans tous les cas de figure évoqués ici, les MT permettent ces processus ou
jouent un rôle essentiel, faisant la différence. On est donc en présence de
gains d’énergie, le plus souvent monétisables, dans des modèles d’affaire
directs ou indirects, privés ou publics-privés

18. Une logique à matérialiser, une grand nombre de possibilités
De façon générale (en faisant appel à des
théorie), tout ce qui: principes technologiques
également en nombres
• vibre réduits; exemples d’effets:
• chauffe ou induit un
différentiel thermique peut être capté via des - piézoélectrique
• rayonne et/ou aboutir à composants - thermoélectrique
magnétiquement une captation MT, micro- - photovoltaïque (diff.
• coule (fluides gazeux convertissable en systèmes ou principes)
ou liquides) énergie stockable interfaces de - opto-acoustique
• tape (chocs (batteries, super- base - RF
mécaniques) condensateurs, (devices), - radioactif
• concentre (optique) etc.) et utilisable
- électrostatique
• résonne - biomécanique
• se déforme - pyroélectrique
Facilité et coûts inégaux, risques possibles liés aux matériaux utilisés: ce sont des
! technologies en plein développement, tant pour la conversion que le stockage

19. Micro- et macro-captage
Pour le micro-captage d’énergie, les situations «chemin faisant» ou il s’agit de
gagner en autonomie (pour recharger ou même pouvoir se passer de batteries),
sont souvent synonymes de problèmes à résoudre
Pour le macro-captage, le volume et la possibilité de réinjecter de l’énergie ainsi
gagnée dans le réseau sont des objectifs plus importants
De façon générale, les avancées dans le «energy harvesting» ne sont pas
dissociables des avancées dans les questions de stockage, sous ses divers es
formes

20. Pour assumer optimalement tous les termes de cette logique, les MT
sont notamment très utiles:
• pour couvrir un espace ou un réseau de capteurs et le gérer comme un
ensemble cohérent
• Pour développer/améliorer les instruments de mesure
• pour mesurer des flux, détecter des seuils, identifier des anomalies et
transmettre ces informations
• pour mettre au point de processus de productions, des installations de
qualité
• Pour accroître l’efficience énergétique des appareils et instruments

21. Francesco Cottone (2011). NiPS Energy Harvesting Summer School, ESIEE Paris – University of Paris Est , August 1-5, 2011,
http://www.nipslab.org/files/file/nips%20summer%20school%202011/Cottone%20Introduction%20to%20vibration%20harvesting.pdf

22. 5. Des problèmes encore à surmonter

23. Nous n’en sommes qu’au début
Modèles Les modèles d’affaire et les chaînes de valeur ne sont pas encore à
d’affaire maturité
Partenariats On est encore très en amont et différents apprentissage et
innovants différentes formes de partenariats publics-privés (et pas seulement
le subventionnement direct) devront être expérimentés, des
innovations sociales et/ou organisationnelles avoir lieu
Attention aux Les industries les plus prometteuses ne sont pas encore clairement
leurres identifiées (attention aux espoirs-leurres comme dans le solaire ou la
voiture électrique et peut-être, en partie, les smart grids, tout comme
certaines énergies faussement séduisantes (biocarburants, hydrogène?)
Malgré tout une Mais les MT ont l’opportunité d’être des acteurs participant à la
opportunité pour construction de celles-ci dans un rôle positif, essentiel et donc
les MT plutôt favorable

24. Pour se faire une idée du stade encore jeune de ce domaine
http://cleantechnica.com/2009/01/07/cleantech-
investment-slowdown-predicted-in-2009/
http://www.cnbc.com/id/36119389/Venture_Capital_Deals_in_Clean_
Tech_Hit_Record_In_First_Quarter

25. Très concrètement et immédiatement
Penser diversification à partir de ce qu’on sait déjà faire:
des marchés qu’on connaît, des réseaux de collaborations et des
innovations accessibles pour apprendre et s’ouvrir, augmenter ses
options, se préparer, anticiper des changements de réglementations,
des pressions clean sur des marchés existants qui devront évoluer,
penser projets et partenariats

26. Les marchés/1: les transports et la mobilité
Transports = Plus de 35 % de la consommation énergétique:
. MT pour: une avionique plus légère, des options de energy harvesting
pour les bateaux, renforcer les solutions de mobilité douce
mais surtout (car plus de la moitié de la mobilité est faite trajets «urbains» de
moins de 15 kms); les MT, de toutes sortes de manières peuvent contribuer à:
- rendre plus efficient et «clean» les véhicules à moteur, à toutes les étapes
de leur cycle de vie
- faciliter les schémas de mobilité plus performant (co-voiturage, systèmes
automatiques, semi-automatiques ou partiellement automatiques,
énergie décentralisée et biberonnage, transport camions sur train, etc.)
- aider à optimiser la mobilité individuelle ainsi que la mobilité industrielle,
sans effet de rebond vers le haut et incitations nouvelles
- faciliter les taxations et mesures incitatives et porteuses d’apprentissage,
voire de changements de comportement
- faire évoluer les villes vers des équilibres intelligents

27. Un exemple, le
stationnement intelligent
Mix de TICs et de
microtechniques/(Issy les
Moulineaux (solution
Smartgrains, connecté à la
technologie ParkSense)

28. Les marchés/2: le chaud et le froid
Sous nos latitudes, le chauffage = 2ème poste dans la consommation énergétique
après les transports
Grâce aux TIC et aux MT = plus d’optimisation, plus de récupération et co-
génération, plus de télémétrie et monitoring efficace des solutions à basse
consommation dans la consommation directe, mais aussi la construction «clean»
Mais: les trois quarts de la population du globe vivent dans des zones urbaines où
le problème No 1 est le refroidissement, ici encore les MT peuvent jouer un rôle
fort (les systèmes de refroidissement sont de plus en plus sophistiqués (monitoring,
télémétrie) et complexes, avec des boucles de récupération
Dans les pays du nord comme du sud, la chaîne du froid alimentaire est aussi un
enjeu «clean», où les MT ont leur place

29. Les marchés/3: une productivité industrielle plus «clean»
Dans les pays de l’OCDE, approx. 60 % de la consommation d’électricité est
industrielle, et si l’in ajoute prend en compte l’agriculture il en va de même de
l’eau
Même si la migration vers des procédés plus «clean» ne pourra se faire du jour
au lendemain, il s’agit d’une pression lente inexorable et là encore, les MT ont
un rôle clé, pour:
- mesurer,
- mitiger, combiner, ou optimiser,
- récupérer des énergies le long des processus productifs, ou associés aux
services de leur environnement

30. Les marchés/4: l’enjeu émergent = les technologies
de l’information et de la communication (TICs)
Autrefois une espoir de voir les impacts de la mobilité se réduire, aujourd’hui, plus de
15 % de la facture énergétique dans les pays de l’OCDE, et cette statistique augmente
très vite (surtout avec la tendance dominante chez les fabricants de l’obsolescence
programmée des matériels) et la soif d’images mobiles de l’ensemble de la population
Ici les MT ont le double rôle de bon et de méchant:
- Elles peuvent faciliter des gains dans les équipements, des reports de
consommation favorables dans les activités des consommateurs ou de
l’industrie, des optimisations et des récupération d’énergie dans le
développement des data-centers
- Mais elles contribuent aussi au développement de ces technologies, à leur
diffusion massive (pervasiveness), à l’accroissement des aides de vie et des
nouvelles dépendances qui vont avec; paradoxalement, ce rôle moins positif
peut aussi être source d’innovation et de solutions (mais c’est ce qu’on
appelle l’effet de rebond: les solutions qui incitent à plus de consommation)

31. Questions, suggestions?