Faisons de la route l`énergie de demain

DOSSIER DE PRESSE
Faisons de la route
l’énergie de demain
wattwaybycolas.com
La genèse
de l’innovation
Colas
invente la route solaire
en partenariat avec l’Institut National
de l’Énergie Solaire
Tout commence en 2005
Pour la première fois, des chaussées vont pouvoir
produire de l’électricité tout en conservant leur fonction
de support de la circulation des véhicules. Colas, un
des leaders mondiaux des infrastructures de transport,
a développé en partenariat avec l’Institut National de
l’Énergie Solaire (INES) un concept de revêtement routier
photovoltaïque, Wattway, qu’il s’apprête à commercialiser.
Cette innovation introduit une rupture technologique
majeure, qui s’intègre dans les projets de route
intelligente et de « smart city ».
Au Campus Scientifique et Technique
de Colas, on réfléchit aux nouvelles fonctions
qui pourraient élargir, au-delà de la circulation
des véhicules, l’usage de ces voies routières
qui représentent des dizaines de millions de
kilomètres à la surface du globe. Jean-Luc
Gautier, directeur du Centre d’expertise
du Campus Scientifique et Technique de
Colas, part du constat que « 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 ».
Les dalles photovoltaïques, à la fois très fines et très résistantes,
à forte adhérence et conçues pour durer, sont collées sur le
revêtement existant des routes, autoroutes, pistes cyclables,
parkings, etc., sans travaux de génie civil. Elles supportent la
circulation de véhicules en toute sécurité, tout en produisant
de l’électricité. Pour alimenter un foyer en électricité (hors
chauffage), 20 m² de chaussée Wattway suffisent.
Cette intuition, l’ingénieur la confirme
aussitôt en procédant à de premiers calculs.
Il s’avère rapidement que, sur les routes, les
capteurs photovoltaïques offrent de bonnes
perspectives pour transformer l’énergie
solaire en électricité, à la fois en termes
de rendement énergétique, de faisabilité
technique et d’efficacité économique.
Dans son garage, Jean-Luc Gautier
poursuit ses travaux en solitaire. Pour tester
l’idée, il achète des cellules photoélectriques
et les utilise pour fabriquer un panneau
solaire de 40 cm de côté, capable d’allumer
une centaine de LED. Cette expérience,
réalisée en 2010, montre d’emblée que,
même posés à plat sur le sol, les capteurs
fournissent un rendement convenable.
Les résultats, très positifs, déterminent
le Campus Scientifique et Technique à
engager les premiers travaux, tout en
identifiant les premiers freins technologiques :
omment faire circuler des voitures
C
et des poids lourds sur des cellules
photovoltaïques très fragiles ?
omment assurer la sécurité des véhicules
C
qui rouleraient sur du verre lisse ?
Cette prouesse technique inédite, protégée par deux brevets,
introduit une rupture majeure en conférant à la route une nouvelle
fonction de production locale d’énergie propre et renouvelable,
en complément de son usage traditionnel. Par les services
qu’elle apporte, la route solaire Wattway est un élément constitutif
de la route de cinquième génération et de la « smart city ».
dossier de presse
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La genèse de l’innovation
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Pour répondre à ces deux défis,
Colas constitue une équipe-projet
et propose un partenariat à l’Institut
National de l’Énergie Solaire (INES)
Cet organisme public de recherche
réunit, sur le site de Savoie Technolac, près
de Chambéry, 250 chercheurs du CEA, du
CNRS, du Centre scientifique et technique du
bâtiment (CSTB) et de l’Université de Savoie.
Franck Barruel, alors chef de laboratoire des
systèmes photovoltaïques de l’INES, juge
le projet utopique lorsqu’à l’été 2011 on lui
soumet la proposition de Colas. Aujourd’hui,
il sourit encore de sa première réaction :
« Faire circuler des poids lourds sur des
Le travail avance vite…
… jusqu’à la montée en puissance des
industriels chinois qui cassent les prix sur
le marché mondial du photovoltaïque. De
nombreux constructeurs français font faillite,
y compris celui qui fournissait les panneaux
de silicium amorphe utilisés dans le projet.
capteurs solaires ? C’est un peu comme
demander à une biscotte de résister au
passage d’un 10 tonnes ! ».
Après quelques jours de réflexion, il se
ravise : « Avec nos compétences de pointe
dans ce domaine et notre rôle d’appui aux
entreprises en tant qu’organisme de recherche
public, pourquoi ne pas s’intéresser à cette
idée ?  ». Franck Barruel décide donc de
rencontrer l’équipe-projet sans délai.
Mais cela ne dissuade pas les
membres de l’équipe de continuer. « Nous
sommes donc repartis à zéro en 2013,
en adoptant le silicium polycristallin, qui
représente plus de 90 % du marché mondial
des panneaux photovoltaïques », explique
Jean-Luc Gautier. Depuis, l’équipe-projet
utilise des cellules photovoltaïques produites
en France.
Après deux nouvelles années d’activité
intense, les recherches aboutissent en 2015
à un produit prêt à être industrialisé et lancé
sur le marché. Les cellules, encapsulées
dans un substrat, forment des dalles solaires
à haut rendement, résistantes au trafic,
antidérapantes, et qui peuvent se poser
sur tout type d’infrastructure routière (route,
autoroute, parking, piste cyclable, etc.).
Très rapidement, un démonstrateur
de chaussée solaire est installé
sur le site de l’INES
Cette petite « route martyre » est
constituée de panneaux souples de silicium
amorphe que Smac, filiale de Colas
spécialisée dans l’étanchéité et le bardage,
proposait alors à ses clients d’intégrer dans
une solution brevetée de surtoiture.
« Au départ, nous osions à peine
marcher sur cette étrange chaussée »,
se souvient Franck Barruel. Puis les tests
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de roulage, à des vitesses de plus en plus
rapides, avec des véhicules de plus en plus
lourds, montrent que les panneaux résistent.
Si bien que, deux mois après le premier
contact, un contrat de trois ans est signé
entre Colas et l’INES, et un labo commun
est créé, composé d’une équipe de six
personnes qui apprendront à parler le même
langage après s’être formées réciproquement
à leurs univers respectifs.
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La genèse de l’innovation
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La dalle Wattway
et ses applications
De nombreuses applications
Capteurs solaires d’un nouveau genre, les dalles du procédé
Wattway étonnent d’abord par leur extrême finesse (quelques
millimètres d’épaisseur), l’absence de verre et l’impression
de solidité qui s’en dégage. Leur dimension est adaptable
aux routes du monde entier.
De quoi assurer dès aujourd’hui :
En produisant de l’énergie renouvelable,
Wattway est un élément constitutif de la route
du futur, intelligente et environnementale.
l’éclairage public : 1 000 mètres linéaires de
chaussée Wattway permettent d’éclairer une
ville de 5 000 habitants (ADEME) ;
l’alimentation des feux rouges, des
panneaux à messages variables, etc. :
15 m² de dalles Wattway alimentent les feux
d’un carrefour ;
Chaque dalle comprend des cellules de 15 cm de côté
constituant une très fine feuille de silicium polycristallin qui
transforme l’énergie solaire en électricité. Extrêmement
fragiles, les cellules photovoltaïques sont enrobées dans
un substrat multicouches composé de résines et de
polymères, suffisamment translucides pour laisser passer
la lumière du soleil et assez résistants pour supporter la
circulation de poids lourds. Ce « sandwich » composite est
également conçu pour s’adapter aux dilatations thermiques
de la chaussée. Quant à la surface au contact des roues
des véhicules, elle est traitée pour fournir une adhérence
équivalente à celle des enrobés routiers traditionnels.
Et ouvrir la voie à la route intelligente :
estion du trafic en temps réel ;
g
conduite automatique des véhicules ;
recharge dynamique des véhicules
électriques ;
suppression des effets du verglas, etc.
l’énergie pour les foyers alentour : 20 m²
de dalles Wattway, soit 4 mètres linéaires
de voirie, avec 1 000 heures
d’ensoleillement par an, suffisent pour
alimenter un foyer français moyen
(ADEME/CEREN 2014) ;
WATTWAY, ÉLÉMENT CONSTITUTIF DE LA « SMART CITY »
Explosion démographique, réchauffement climatique, pollution, embouteillages, engorgement
des transports publics, traitement des déchets, rareté du foncier : les villes doivent relever
d’importants défis en termes de ressources. C’est en combinant toutes les potentialités des
technologies numériques, des énergies renouvelables, des innovations dans la construction
des bâtiments et des infrastructures publiques que les grandes métropoles élaborent un
nouveau modèle de développement autour du concept de ville intelligente (smart city).
Dans ce mille-feuille parfaitement étanche, l’architecture
électrique est conçue de manière à éviter que la panne
d’une seule cellule mette tout le panneau hors circuit.
Les raccordements électriques peuvent être intégrés sur les
côtés des voies de circulation, dans les caniveaux ou dans
de petites goulottes intégrées aux panneaux. Enfin, des
disjoncteurs électroniques assurent la sécurité du dispositif.
dossier de presse
la recharge des véhicules électriques à
l’arrêt par induction : 100 m² de panneaux
Wattway fournissent l’énergie nécessaire
pour parcourir 100 000 km par an en
véhicule électrique (INES).
Il s’agit de concevoir la ville autrement, dans une approche plus intégrée et participative,
en mutualisant les ressources locales (énergie, stationnement, services de proximité…)
avec, notamment, la production délocalisée d’énergies, permettant d’envisager des centres
urbains qui produiraient plus d’énergie qu’ils n’en consommeraient. La route solaire Wattway
constitue l’une des briques de la ville du futur, durable et facile à vivre.
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La dalle Wattway et ses applications
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Et si la route produisait l’énergie
de demain ?
UN AVANTAGE COMPÉTITIF UNIQUE
Innovation majeure, Wattway est aujourd’hui sans équivalent
dans le monde. Avec le procédé Wattway, les dalles solaires
sont posées à même la chaussée existante, sans avoir à
reconstruire la route ou repenser entièrement la structure
routière. Cette spécificité a, bien sûr, un impact positif
considérable sur le coût de l’énergie renouvelable produite.
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La dalle Wattway et ses applications
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Production en série
Wattway est déjà passé du stade
du prototype à celui de l’industrialisation.
Sur l’échelle TRL (Technology Readiness
Level), qui évalue le niveau de maturité d’une
technologie jusqu’à son intégration dans un
système complet et son industrialisation,
Wattway atteint le niveau 7 : « démonstration
dans un environnement opérationnel ».
Deux marchés porteurs
Aujourd’hui réalisée par le FabLab de l’INES,
la fabrication des panneaux photovoltaïques
passera au stade industriel dans un avenir
proche. Colas finalise un partenariat avec
une entreprise qui assurera la migration
d’une production de démonstrateurs vers
une production industrielle d’envergure.
Dès que la fabrication industrielle
sera engagée, le déploiement de Wattway
sur plusieurs kilomètres de chaussée
routière pourra être envisagé et, avec lui,
un développement significatif de l’électricité
solaire dans le mix énergétique en France et
dans de nombreux autres pays.
Dans les zones urbaines, Wattway est
au cœur des enjeux de transition énergétique
et représente une solution pour les « smart
cities » (voir page 7). Cette technologie
L’ÉCHELLE TRL
Conçue initialement par la Nasa et l’ESA pour leurs projets spatiaux,
l’échelle TRL (Technology Readiness Level) mesure l’état d’avancement
d’une technologie en neuf niveaux répartis en trois phases :
solaire de rupture apportera en effet une
énergie renouvelable au plus près des lieux
où la consommation d’électricité est la plus
élevée et où la demande est en croissance
constante.
Dans les régions isolées, où la faible
densité de population rend les coûts de
raccordement au réseau électrique prohibitifs,
la route solaire Wattway permettra de créer
des infrastructures de production d’énergie
locales et pérennes, en circuit court.
Recherche de base et appliquée
1. Observation du principe de base
2. Formulation du concept technologique
3. Preuve expérimentale du concept
Recherche avancée et démonstration technologique
4. Validation des fonctions clés du concept en laboratoire
5. Validation en environnement représentatif
6. Démonstration dans un environnement réel simulé
Qualification
7. Démonstration dans un environnement opérationnel
8. Qualification du système complet dans un environnement opérationnel
9. Validation dans un environnement réel
Commercialisation
La commercialisation de Wattway
est lancée dès maintenant. À ce stade
préindustriel, Wattway est proposé, pour
des sites pilotes de 20 m² à 100 m², à des
partenaires publics (collectivités locales)
et privés (entreprises) souhaitant participer
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au lancement de cette innovation, dans le
cadre de la politique de transition énergétique.
À terme, la technologie Wattway
sera commercialisée autour de 6 €/wattcrête. L’industrialisation devrait permettre
rapidement d’adapter ce prix.
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La dalle Wattway et ses applications
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Colas,
un leader mondial
des infrastructures
de transport
Activités
La Route représente 80 % de l’activité de Colas et comprend :
la construction et l’entretien de routes et
autoroutes, pistes d’aéroport, plateformes
portuaires, industrielles et logistiques,
voiries et aménagements urbains, voies
de transport en commun en site propre
(tramways, bus), pistes cyclables,
circuits automobiles, aménagements
environnementaux (parcs éoliens, bassins
de rétention), etc., ainsi que des activités
de génie civil et, dans certaines régions,
de bâtiment ;
Le groupe Colas est un leader mondial de la construction
et de l’entretien des infrastructures de transport, qui répond
aux enjeux de mobilité, d’urbanisation et d’environnement.
Colas est implanté dans plus de 50 pays sur les cinq continents,
à travers un réseau décentralisé de plus de 800 unités
d’exploitation de travaux et 2 000 unités de production
de matériaux.
Le Groupe rassemble 60 000 collaborateurs et réalise chaque
année 100 000 chantiers. En 2014, son chiffre d’affaires s’élève
à 12,4 milliards d’euros, dont 47 % à l’international,
et le résultat net part du Groupe atteint 604 millions d’euros.
t, en amont, une importante activité de
e
production et de recyclage de matériaux
de construction (granulats, émulsions
et liants, enrobés, béton prêt à l’emploi,
bitume), autoconsommés ou vendus à
des tiers, à partir d’un réseau international
de 701 carrières et gravières, 128 usines
d’émulsion, 528 centrales d’enrobage,
208 centrales à béton et deux usines de
production de bitume.
Colas est également présent dans des
activités de spécialités : le ferroviaire (Colas
Rail), l’étanchéité (Smac), la vente de
produits raffinés (SRD), la sécurité et la
signalisation routière (Aximum) et le pipeline
(Spac), ce qui lui permet de proposer à ses
clients, publics ou privés, une offre très large.
Une dimension mondiale
À partir d’un socle français, Colas
a progressivement acquis une dimension
mondiale, s’implantant d’abord en Afrique et
aux Antilles dans les années 1930, puis en
Amérique du Nord au début des années 1960,
et, au cours des trois décennies suivantes,
dans l’Océan Indien, dans la plupart
des pays d’Europe, en Asie et en Océanie.
En 2014, Colas réalise 53 %
de son chiffre d’affaires en France, 20 % en
Amérique du Nord, 19 % dans les autres pays
européens et 8 % dans le reste du monde.
Les hommes et les femmes de Colas
Les 60 000 collaborateurs du Groupe
se répartissent à 60 % en France et 40 %
dans les autres pays.
Colas conduit une politique de ressources
humaines qui s’organise autour de cinq axes
principaux :
recrutement ouvert à la diversité,
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s écurité (prévention des accidents
du travail, chartes française et européenne
de sécurité routière),
formation (Colas Campus, Universités Colas),
mobilité et promotion interne,
management décentralisé,
fondé sur le respect et la confiance.
Colas, un leader mondial des infrastructures de transport
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Colas et l’innovation
En ligne avec la stratégie du Groupe,
les grands axes de recherche portent sur :
Fondé en 1929 pour exploiter le brevet d’émulsion de bitume
Cold Asphalt, Colas place l’innovation au cœur de sa
stratégie depuis son origine.
e respect de l’environnement,
L
sous deux formes : – Les économies de ressources avec par
exemple le recyclage des enrobés et
la réduction de l’impact carbone à partir
de solutions de type enrobés tièdes.
La prise en compte des principes de
la chimie verte contribue à proposer des
solutions de substitution de composants
pétroliers par des composés d’origine
végétale ou issus du recyclage
de déchets ménagers ;
Le Groupe est doté d’un réseau technique de dimension
internationale, qui rassemble 2 000 chercheurs, ingénieurs
et techniciens travaillant en synergie étroite avec la filière
exploitation.
Ce réseau est constitué d’un Campus Scientifique et
Technique, premier centre privé mondial de R&D dans le
domaine de la route, situé sur le plateau de Saclay, ainsi
que de 50 laboratoires régionaux et 100 bureaux d’études
techniques dans le monde.
dossier de presse
– La production d’énergie électrique propre
et renouvelable, grâce au procédé
Wattway, revêtement routier photovoltaïque
intégrable sur des chaussées existantes.
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Colas et l’innovation
es performances des revêtements
L
en termes de sécurité, de confort et
de réduction du bruit : revêtements à
forte adhérence, produits de marquage
rétroréfléchissants, liants clairs esthétiques,
revêtements de chaussée acoustiques.
a maîtrise des coûts d’entretien des
L
infrastructures routières, en proposant
des produits durables anti-fissure et des
techniques d’enduits superficiels y compris
sous fort trafic.
a préservation du patrimoine routier,
L
via des technologies d’auscultation à base
d’imagerie.
a gestion de la mobilité, à partir de
L
capteurs intégrés dans les infrastructures.
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CONTACTS PRESSE AGENCE MANIFESTE
[email protected]
01 55 34 99 84 / 06 21 03 08 30
[email protected]
01 55 34 99 82 / 06 50 53 80 03
Conception : Nomen / Photos : Colas - Joachim Bertrand - Phulippe Stroppa / Illustration : José Lozano / Octobre 2015
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