![\"Large_26_07_2017.png\"](\"\/wp-content\/uploads\/062017\/Large_26_07_2017.png\" "\\"Large_26_07_2017.png\\"")
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Les besoins \u00e9nerg\u00e9tiques de la plan\u00e8te sont cens\u00e9s exploser si l\u2019on se fie aux projections qui tablent sur une population mondiale de 9,7 milliards d\u2019individus en 2050 et \u00e0 la multiplication du PIB par habitant par deux. Mais, bonne nouvelle pour la plan\u00e8te, l\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique devrait elle aussi doubler durant la m\u00eame p\u00e9riode, selon un rapport publi\u00e9 par McKinsey en 2016. Toujours plus de produits, outils et processus innovants voient en effet le jour pour am\u00e9liorer l\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique de nos activit\u00e9s, avec, \u00e0 la cl\u00e9, une diminution de notre impact environnemental et un gain financier de taille.<\/p>\n
Si certains secteurs \u00e9conomiques ont tard\u00e9 \u00e0 le comprendre, la majorit\u00e9 s\u2019accorde aujourd\u2019hui \u00e0 dire que l\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique profite aux affaires. Dans la vente au d\u00e9tail par exemple, une r\u00e9duction de 20% des co\u00fbts \u00e9nerg\u00e9tiques peut \u00e9quivaloir \u00e0 une hausse de 5% des ventes en termes de b\u00e9n\u00e9fices nets. Pr\u00e9sentation de quatre initiatives europ\u00e9ennes, depuis des concepts les plus ambitieux et co\u00fbteux jusqu\u2019\u00e0 des solutions bas\u00e9es sur de simples algorithmes d\u2019apprentissage automatique.
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Les puces en 3D, une technologie qui s\u2019\u00e9chauffe<\/strong><\/p>\n Les trafics de donn\u00e9es depuis et vers le cloud explosent, entra\u00eenant des co\u00fbts \u00e9nerg\u00e9tiques importants. Le centre EcoCloud<\/a> de l\u2019EPFL recherche des solutions pour en limiter l\u2019impact \u00e9cologique.<\/em><\/p>\n Amazon Web Services, l\u2019un des premiers fournisseurs de cloud computing, a augment\u00e9 chaque jour de 2014 sa capacit\u00e9 de stockage autant qu\u2019en une d\u00e9cennie auparavant. Les centres de donn\u00e9es absorbent aujourd\u2019hui environ 3% de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 mondiale. En 2015, ils ont consomm\u00e9 plus de 400 t\u00e9rawattheures, soit davantage que la consommation annuelle en \u00e9lectricit\u00e9 de tout le Royaume-Uni.<\/p>\n EcoCloud, le centre de l\u2019Ecole polytechnique f\u00e9d\u00e9rale de Lausanne (EPFL) d\u00e9di\u00e9 au cloud computing durable, s\u2019est donn\u00e9 pour mission de relever ce d\u00e9fi \u00e9nerg\u00e9tique, et notamment de penser de nouvelles g\u00e9n\u00e9rations de processeurs compatibles avec les innovations en mati\u00e8re de refroidissement, de gestion de l\u2019\u00e9nergie et de stockage de donn\u00e9es, le tout en vue d\u2019am\u00e9liorer l\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des centres de donn\u00e9es.<\/p>\n L\u2019efficacit\u00e9 d\u2019un centre de donn\u00e9es d\u00e9pend largement de celle de ses processeurs. Si la capacit\u00e9 des processeurs double tous les deux ans depuis 1965, nous nous heurtons aujourd\u2019hui aux limites de la physique fondamentale: les puces ont presque atteint leur taille minimale. EcoCloud vise entre autres \u00e0 les doter d\u2019un vaste \u00absyst\u00e8me sur une puce\u00bb (SoC) en 3D. Les puces sont habituellement dispos\u00e9es en 2D sur la carte m\u00e8re. Placer les puces \u00e0 la verticale et \u00e0 l\u2019horizontale permet de r\u00e9duire la distance moyenne entre les composants, les rendant 10 fois plus rapides et divisant leurs besoins en \u00e9lectricit\u00e9 par quatre.<\/p>\n Cette configuration produit malheureusement plus de chaleur. Or le refroidissement est d\u00e9j\u00e0 laborieux pour les puces simples: il repr\u00e9sente jusqu\u2019\u00e0 30% de la consommation \u00e9nerg\u00e9tique des anciens centres de donn\u00e9es. Une architecture de processeur en 3D ne peut que compliquer la situation. \u00abLa temp\u00e9rature des cartes m\u00e9moires dispos\u00e9es dans un SoC en 3D se ma\u00eetrise ais\u00e9ment gr\u00e2ce \u00e0 un syst\u00e8me de refroidissement \u00e0 air, explique Thomas Brunschwiler, chercheur chez IBM. Avec une densit\u00e9 de puissance jusqu\u2019\u00e0 dix fois plus \u00e9lev\u00e9e, les c\u0153urs des processeurs produisent bien plus de chaleur, surtout dans un SoC en 3D, et requi\u00e8rent donc des technologies plus sophistiqu\u00e9es.\u00bb<\/p>\n Pour \u00e9viter la surchauffe, les chercheurs d\u2019EcoCloud ont cr\u00e9\u00e9 des microcanaux mesurant 50 \u00e0 100 microns (\u00e9paisseur d\u2019un cheveu humain) avec des techniques de microfabrication de pointe. En faisant circuler un liquide de refroidissement dans ces microcanaux entre les diff\u00e9rentes couches, ils pourraient \u00e9vacuer la chaleur des processeurs.<\/p>\n \u00abSe d\u00e9barrasser des gros \u00e9quipements frigorifiques classiques pourrait faire baisser la consommation d\u2019\u00e9nergie des centres de donn\u00e9es de 30% \u00e0 5% environ. Mais installer un syst\u00e8me de refroidissement par liquide est une meilleure option, car la chaleur \u00e9vacu\u00e9e pourrait \u00eatre achemin\u00e9e vers les maisons dans les r\u00e9gions froides\u00bb, ajoute Thomas Brunschwiler. Le syst\u00e8me de refroidissement \u00e0 deux phases d\u2019EcoCloud serait encore plus efficace, car il utilise \u00e0 la place de l\u2019eau un fluide frigorig\u00e8ne, qui forme des bulles \u00e9vacuant \u00e0 merveille la chaleur. \u00abCette solution permet de dissiper la chaleur \u00e0 un niveau in\u00e9gal\u00e9\u00bb, r\u00e9sume Babak Falsafi, directeur et fondateur d\u2019EcoCloud. Le refroidissement \u00e0 deux phases constitue en outre une approche plus s\u00fbre que le refroidissement \u00e0 eau, puisque le fluide frigorig\u00e8ne n\u2019est pas un conducteur \u00e9lectrique.<\/p>\n Economies de haut vol<\/strong><\/p>\n OptiClimb<\/a> est un nouvel outil permettant aux pilotes d\u2019avion d\u2019\u00e9conomiser du carburant au moment de cabrer l\u2019appareil et ce, gr\u00e2ce aux donn\u00e9es de vols et \u00e0 l\u2019apprentissage automatique.<\/em><\/p>\n Le carburant repr\u00e9sente 30% des co\u00fbts op\u00e9rationnels des compagnies a\u00e9riennes. Rien d\u2019\u00e9tonnant, donc, \u00e0 ce que les constructeurs a\u00e9ronautiques et fabricants de moteurs s\u2019\u00e9chinent \u00e0 rendre leurs produits moins gourmands en carburant. Un changement op\u00e9rationnel relativement simple, mais in\u00e9dit, permet d\u2019acc\u00e9l\u00e9rer encore ces \u00e9conomies.<\/p>\n Lors de la phase de mont\u00e9e, juste apr\u00e8s le d\u00e9collage, les avions gardent une vitesse constante jusqu\u2019\u00e0 atteindre leur altitude de croisi\u00e8re. Lorsque Pierre Jouniaux, ancien pilote, ing\u00e9nieur a\u00e9rospatial et d\u00e9sormais PDG de Safety Line, une soci\u00e9t\u00e9 proposant des solutions pour am\u00e9liorer l\u2019efficacit\u00e9 et la s\u00e9curit\u00e9 du transport a\u00e9rien, s\u2019est aper\u00e7u que la consommation de carburant en mont\u00e9e pouvait varier de 10% entre deux appareils de m\u00eame mod\u00e8le, il s\u2019est lanc\u00e9 dans l\u2019optimisation des proc\u00e9d\u00e9s.<\/p>\n Safety Line s\u2019est associ\u00e9e \u00e0 l\u2019Institut national de recherche en informatique et en automatique (France) pour cr\u00e9er OptiClimb, un outil d\u2019optimisation qui analyse des donn\u00e9es en temps r\u00e9el et historiques sur le mod\u00e8le, le poids et l\u2019\u00e2ge de l\u2019avion, gr\u00e2ce \u00e0 des algorithmes d\u2019apprentissage automatique. En prenant en compte les donn\u00e9es m\u00e9t\u00e9orologiques, OptiClimb d\u00e9finit le profil de mont\u00e9e optimal pour chaque vol et fournit une trajectoire tr\u00e8s pr\u00e9cise. Ne n\u00e9cessitant aucun \u00e9quipement suppl\u00e9mentaire, il est facile \u00e0 installer sur les a\u00e9ronefs en service.<\/p>\n Les avions dans le monde produisent plus de 780 millions de tonnes de CO2, soit 2% des \u00e9missions carbone r\u00e9sultant d\u2019activit\u00e9s humaines. Pendant la mont\u00e9e, les moteurs tournent \u00e0 plein r\u00e9gime et consomment beaucoup de carburant, d\u2019o\u00f9 l\u2019utilit\u00e9 d\u2019OptiClimb. Lors des premiers essais, Transavia France (filiale d\u2019Air France) a vu sa consommation diminuer en moyenne de 5% en mont\u00e9e, soit une \u00e9conomie de 60\u2019000 \u00e0 70\u2019000 \u20ac par an pour un Boeing 747. \u00abJe suis \u00e9tonn\u00e9 que cela n\u2019ait pas \u00e9t\u00e9 fait plus t\u00f4t, confie Tim Coombs, expert \u00e9nerg\u00e9tique de l\u2019Universit\u00e9 de Cambridge. Tous les constructeurs veulent d\u00e9velopper leurs produits de mani\u00e8re \u00e0 optimiser les phases co\u00fbteuses. Il devient donc \u00e9vident d\u2019exploiter les donn\u00e9es propres \u00e0 chaque vol.\u00bb Transport maritime durable<\/strong><\/p>\n Le navire marchand de Terje Lade fonctionne comme une aile d\u2019avion. Le pouvoir du vent l\u2019aide \u00e0 avancer et permet une baisse de la consommation de carburants de 60%.<\/em><\/p>\n Le transport a\u00e9rien se trouve souvent sous le feu des critiques, alors que c\u2019est le fret maritime qui cumule 90% des marchandises achemin\u00e9es sur la plan\u00e8te. Il engendre 2,5% des \u00e9missions de gaz \u00e0 effet de serre mondiales, selon l\u2019Organisation maritime internationale. En outre, le dioxyde de soufre rejet\u00e9 par les navires est en grande partie responsable de l\u2019acidification des oc\u00e9ans. Le commerce maritime est peut-\u00eatre r\u00e9ticent au changement, mais pas les multinationales qui exp\u00e9dient leurs produits et dont beaucoup font de la durabilit\u00e9 une priorit\u00e9. Si ces derni\u00e8res d\u00e9finissent des quotas d\u2019\u00e9missions, le secteur devra s\u2019adapter. Dans cette logique, Terje Lade a imagin\u00e9 un bateau qui ne d\u00e9pend pas de fiouls lourds.<\/p>\n Inspir\u00e9 de l\u2019a\u00e9rospatial, le Vindskip<\/a> est propuls\u00e9 par le vent. La partie \u00e9merg\u00e9e de la coque en forme de foil sym\u00e9trique g\u00e9n\u00e8re une force a\u00e9rodynamique qui tire le navire vers l\u2019avant. La partie immerg\u00e9e g\u00e9n\u00e8re une force \u00e9quivalente lui permettant de maintenir son cap. Ce principe de compensation, associ\u00e9 au \u00abvent apparent\u00bb (somme vectorielle du vent r\u00e9el et du vent relatif cr\u00e9\u00e9 par le mouvement du bateau), d\u00e9clenche le mouvement vers l\u2019avant \u00e0 la mani\u00e8re des ailes qui soul\u00e8vent l\u2019avion au d\u00e9collage. La coque agit comme une voile et assure la propulsion du navire pendant plus de la moiti\u00e9 du trajet, m\u00eame lorsqu\u2019il ne se trouve plus dans l\u2019axe du vent. La contribution du vent n\u2019\u00e9tant pas constante, un cruise-control prendra le relais avec une propulsion au gaz naturel liqu\u00e9fi\u00e9. Le navire sera donc \u00e9quip\u00e9 d\u2019un double syst\u00e8me de propulsion dynamique. \u00abLa faiblesse des avions et navires est qu\u2019ils ne disposent g\u00e9n\u00e9ralement que d\u2019un syst\u00e8me de propulsion, sans possibilit\u00e9 de l\u2019optimiser selon les situations\u00bb, explique Tim Coombs.<\/p>\n Selon Terje Lade, ce mod\u00e8le pourrait r\u00e9duire la consommation de fioul d\u2019environ 60%, soit une \u00e9conomie annuelle de 2,4 millions de dollars par rapport \u00e0 un transporteur classique, et les \u00e9missions de pr\u00e8s de 80%. Lors de simulations virtuelles en vent de face, le ph\u00e9nom\u00e8ne de tra\u00een\u00e9e du navire — une r\u00e9sistance qui engendre une plus haute demande \u00e9nerg\u00e9tique — s\u2019est r\u00e9v\u00e9l\u00e9 tr\u00e8s faible. La Tesla Model S affiche un coefficient de tra\u00een\u00e9e de 0,24, le meilleur du march\u00e9 automobile. Celui du Vindskip ne d\u00e9passe pas 0,19, une performance \u00e9poustouflante.<\/p>\n Un module de routage permettra enfin de pond\u00e9rer les donn\u00e9es m\u00e9t\u00e9orologiques afin de calculer et choisir l\u2019itin\u00e9raire exploitant au mieux le potentiel \u00e9olien. Le navire devra encore \u00eatre perfectionn\u00e9, notamment quant \u00e0 sa capacit\u00e9 \u00e0 \u00e9voluer dans des conditions de temp\u00eate r\u00e9elles. \u00abLes syst\u00e8mes de donn\u00e9es m\u00e9t\u00e9orologiques en temps r\u00e9el ne cessent de se d\u00e9velopper et les mod\u00e8les m\u00e9t\u00e9orologiques sont de plus en plus sophistiqu\u00e9s\u00bb, d\u00e9clare Tim Coombs. Des solutions en b\u00e9ton pour le b\u00e2timent<\/strong><\/p>\n Un nouvel adjuvant pour b\u00e9ton acc\u00e9l\u00e8re le processus de durcissement et fortifie le produit final. Dans certains cas, les co\u00fbts de construction pourraient \u00eatre divis\u00e9s par deux.<\/em><\/p>\n La fabrication du b\u00e9ton repr\u00e9sente environ 17% de l\u2019\u00e9nergie utilis\u00e9e pour produire les mat\u00e9riaux de construction, et plus de 5% des \u00e9missions mondiales de CO2. Pourtant, elle a peu \u00e9volu\u00e9 depuis son invention il y a deux si\u00e8cles.<\/p>\n Ne nous y trompons pas, produire du b\u00e9ton de qualit\u00e9 est tout un art. Comme les mati\u00e8res premi\u00e8res utilis\u00e9es ne r\u00e9agissent pas de la m\u00eame mani\u00e8re d\u2019un lot \u00e0 l\u2019autre, un certain nombre d\u2019adjuvants est g\u00e9n\u00e9ralement ajout\u00e9 pour obtenir un bon r\u00e9sultat. Nanogence, une start-up lanc\u00e9e \u00e0 l\u2019EPFL, a d\u00e9velopp\u00e9 un adjuvant garantissant \u00e0 lui seul un b\u00e9ton d\u2019excellente qualit\u00e9.<\/p>\n Le ratio eau\/ciment est d\u00e9terminant pour la solidit\u00e9 du b\u00e9ton. Un ratio trop \u00e9lev\u00e9 entra\u00eene un exc\u00e8s de pores nanoscopiques et le fragilise. L\u2019adjuvant de Nanogence r\u00e9duit la porosit\u00e9 et le risque que le fer pr\u00e9sent dans le b\u00e9ton n\u2019entre en contact avec l\u2019humidit\u00e9. \u00abCe contact est fatal pour le b\u00e9ton et endommage \u00e0 coup s\u00fbr la structure\u00bb, indique Abhishek Kumar, expert en nanomat\u00e9riaux et fondateur de Nanogence.<\/p>\n La start-up suscite d\u00e9j\u00e0 un vif int\u00e9r\u00eat sur le march\u00e9 et devrait lancer sa production en septembre. Lorsque le b\u00e9ton est le principal mat\u00e9riau du projet, l\u2019adjuvant permet aux constructeurs de b\u00e2tir des murs plus fins qui prennent plus rapidement et tiennent plus longtemps. Un avantage qui, selon les estimations du fondateur, r\u00e9duirait de 20 \u00e0 50% les besoins en \u00e9nergie du projet (dont travaux et r\u00e9parations sur site).<\/p>\n Etant donn\u00e9 que plus de 30 milliards de tonnes de b\u00e9ton sont produites chaque ann\u00e9e, un gain en efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique, m\u00eame modeste, pourrait avoir un impact environnemental consid\u00e9rable. Marteen De Groote, directeur de la recherche au Buildings Performance Institute Europe<\/a>, rappelle toutefois que les mat\u00e9riaux de construction ne sont qu\u2019une partie de l\u2019\u00e9quation: \u00abDans le cas de b\u00e2timents d\u00e9pourvus d\u2019efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique, r\u00e9duire les besoins en \u00e9nergie lors de la fabrication peut \u00eatre inutile. Cela concerne plut\u00f4t les b\u00e2timents modernes dont la consommation d\u2019\u00e9nergie est quasi nulle.\u00bb<\/p>\n \u00abLa tendance est \u00e0 la pr\u00e9fabrication en mat\u00e9riaux l\u00e9gers, ajoute-t-il. Nous guettons la r\u00e9action de l\u2019industrie du b\u00e9ton: d\u00e9veloppera-t-elle des produits assembl\u00e9s ou s\u2019en trouvera-t-elle menac\u00e9e?\u00bb Une version de cet article est parue dans le magazine Technologist (no 13).<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/ceybhcik.preview.infomaniak.website\/wp-content\/uploads\/2017\/07\/Large_26_07_2017.png\")
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