B. UN PROGRAMME FONDAMENTAL POUR RELEVER LE DÉFI DE LA TRANSITION ÉCOLOGIQUE ET ÉNERGÉTIQUE
Le programme 190 contribue au financement de nombreux projets accompagnant le défi de la transition écologique et énergétique.
Votre rapporteure pour avis souhaiterait particulièrement insister sur l'importance de plusieurs d'entre eux, au regard de ces enjeux.
1. La poursuite du développement de projets innovants en faveur de transports durables
a) Rouler à 2 litres aux 100 kilomètres
Les transports sont à l'origine de 27 % des émissions de gaz à effet de serre en France.
Si la voiture électrique est une réponse essentielle à la question de la mobilité durable, votre rapporteure pour avis estime qu'il ne faut pas pour autant négliger d'autres pistes de recherche et souligne à ce titre l'intérêt du projet mené par l'IFPEN pour mettre au point un « véhicule pour tous » ne consommant que 2 litres de carburant aux 100 kilomètres.
Les véhicules particuliers commercialisés en Europe ont d'ores et déjà vu leurs émissions de gaz à effet de serre diminuer de 25 % entre 1997 et 2010.
Pour l'IFPEN, la poursuite de la réduction de consommation pour atteindre 2 litres aux 100 kilomètres passe par la combinaison de différentes technologies visant à :
- l'optimisation énergétique des motorisations diesel et essence ;
- l'intégration progressive des technologies d'électrification du véhicule ;
- le développement des motorisations dédiées à des carburants bas carbone (biocarburants, gaz naturel, etc.) ;
- la réduction des pertes mécaniques et thermiques, au travers notamment de la récupération de l'énergie perdue à l'échappement ;
- l'amélioration de la consommation d'usage via le développement d'outils d'aide à la conduite et d'exploitation de flottes ;
- l'allègement de la masse du véhicule ;
- l'amélioration de l'aérodynamisme ;
- la réduction des frottements.
Source : IFPEN
L'IFPEN espère que cette technologie pourra être commercialisée d'ici 2022.
Ces avancées pourront être appliquées à terme aux poids-lourds afin de réduire également leur consommation et leurs émissions de polluants. L'enjeu est d'autant plus important que les transports routiers représentent 75 % des émissions de gaz à effet de serre du secteur des transports.
Au-delà de l'indéniable bénéfice environnemental de ces recherches, votre rapporteure pour avis tient à souligner que les gains seraient majeurs en termes de compétitivité tant pour l'industrie automobile française que pour l'ensemble de nos entreprises, à l'heure où les hydrocarbures représentent un poste élevé de leurs charges.
b) Imaginer la route de 5e génération
Face à la demande des usagers de pouvoir circuler de façon continue sur un réseau routier sûr et disponible, les gestionnaires de réseaux sont aujourd'hui contraints d'entretenir des infrastructures soumises à des événements climatiques variés et parfois violents, risquant de s'accentuer dans les années à venir.
Dans un contexte de fortes contraintes budgétaires, ces gestionnaires ont de plus en plus de difficultés à assurer une exploitation optimale de leurs réseaux.
Pour relever ce défi majeur, l'IFSTTAR a lancé la démarche « route de 5 e génération ».
La route de 5 e génération propose de développer, au sein de démonstrateurs en vraie nature , une nouvelle génération d'infrastructure conçue, construite et préservée dans une approche « système » qui réunit des technologies capables d'entrer en synergie dans différents contextes.
Cette route répond à plusieurs enjeux :
- elle permet de gérer des informations pour les usagers et les gestionnaires grâce aux systèmes de transport intelligent ;
- elle favorise la gestion des différents modes routiers (véhicules deux roues motorisés, véhicules particuliers, fret, transport en commun) en rapprochant les acteurs de la décision publique et les maîtrises d'oeuvre ;
- elle diagnostique ses points de faiblesse ;
- elle est plus résistante aux effets du changement climatique ;
- elle contient de multiples micro ou nano-capteurs permettant d'informer sur son état de service, le trafic, les risques pour l'usager (gel, humidité, adhérence, accident, ralentissement...) ;
- elle est capable de récupérer de l'énergie pour alimenter ses propres équipements, voire les véhicules ;
- elle est en mesure d 'absorber du CO 2 ;
- elle est construite ou reconstruite avec un prélèvement minimal sur les ressources naturelles non renouvelables telles que les ressources énergétiques fossiles ;
- elle dispose d' interfaces souples avec les autres modes de transport.
Depuis le lancement du projet en 2009, plusieurs démonstrateurs impliquant l'IFSTTAR et ses différents partenaires ont été réalisés, ou sont en cours de développement (démonstrateurs de route qui s'auto-diagnostique, de route solaire, de route résiliente aux aléas climatiques ou encore de route coopérative). Après une première phase de test de ses composants , les premiers « échantillons » de la route de 5 e génération se matérialisent .
Le projet tend à passer d'une approche linéaire de l'innovation - où chaque filière innovait dans son domaine - à une approche plus intégrée visant une synergie entre les différents acteurs de la décision publique, du monde économique et académique. Le concept est d'ailleurs aujourd'hui bien identifié par les maîtres d'ouvrages routiers et la communauté routière.
Votre rapporteure pour avis se réjouit du fait que plusieurs territoires aient manifesté leur souhait d'être associés à ce projet en mettant à disposition de l'IFSTTAR des sites d'expérimentation.
2. L'exploration du concept de ville « intelligente »
En 2050, les villes devraient accueillir 75 % de la population mondiale. Cette urbanisation grandissante menace à la fois la population et l'environnement.
En effet, le cadre de vie des populations urbaines se dégrade sous l'effet de nuisances variées (pollution, bruit, saturation des réseaux...) tandis que les attentes en matière de qualité de vie et de services augmentent.
Il est en outre établi que les territoires urbains contribuent de manière déterminante à l'effet de serre et à la consommation d'énergie fossile.
Votre rapporteure pour avis estime donc que la reconception des villes correspond à un enjeu majeur dans la transition vers des sociétés bas carbone, aux côtés des actions menées dans d'autres domaines (production d'énergie, industrie, motorisation automobile, etc.).
Pour accompagner ces changements devenus nécessaires, l'IFSTTAR participe à l'appel à projets Équipements d'excellence (EQUIPEX) Sense-City qui se concrétise sous la forme d'une « mini-ville » climatique permettant de tester en milieu réaliste des micro et nano-capteurs inventés pour instrumenter et piloter une ville moderne, plus durable et plus humaine.
Le projet part du principe que les micro et nano-capteurs, organes sensoriels des systèmes d'information, peuvent jouer un rôle fondamental dans la connaissance et la maîtrise de l'environnement. Couplés à des modèles physiques et à des outils de représentation de données, ils doivent permettre le développement d'outils d'aide à la décision qui améliorent au quotidien le cadre de vie des populations urbaines (suivi en temps réel du trafic, alertes pollution, gestion de l'eau potable, compteurs électriques intelligents...), tout en offrant sensibilité, richesse des observables, autonomie énergétique et bas coût à grande échelle.
Néanmoins, la ville est un environnement complexe qui présente une multitude de paramètres variables et de facteurs de dégradation des capteurs. Le projet Sense-City fournira un espace de validation de ces micro et nano-capteurs en milieu réaliste , dans un vaste hall climatique mobile reconfigurable de 400 m² unique en Europe , capable d'accueillir des maquettes à échelle réelle ou réduite (au tiers) des principales composantes de la ville, telles que les bâtiments, les infrastructures, les réseaux de distribution et le sous-sol.
En outre, les aménagements de l'espace urbain et les scenarii météorologiques envisagés (canicule, vague de froid, pluie et air pollués) permettront à terme d' étudier la qualité environnementale (air, eaux et sols) des villes, la qualité sanitaire dans les bâtiments, l'efficacité énergétique des bâtiments et des quartiers, ainsi que la qualité et la durabilité des infrastructures et des réseaux urbains.
Cette mini-ville placée sous une cloche étanche, projet phare de l'IFSTTAR, sera localisée au coeur du cluster Descartes à Marne-la-Vallée et sa mise en service est prévue pour fin 2015.
3. La recherche de stratégies énergétiques durables
a) Développer les systèmes industriels nucléaires du futur
L'inscription du nucléaire dans une perspective de développement durable implique le développement d'une nouvelle génération de réacteurs : la « quatrième génération », capable d'utiliser directement l'uranium naturel ou appauvri et de produire 50 à 100 fois plus d'électricité avec la même quantité de minerai que les réacteurs nucléaires actuels, en ne produisant quasiment pas de gaz à effet de serre.
Le CEA, dont une partie des ressources provient du programme 190, est chargé de mener pour la France des recherches sur ces systèmes nucléaires innovants qui devront permettre un multirecyclage du plutonium, une optimisation de l'utilisation de la ressource uranium et une minimisation de la radiotoxicité des déchets .
Son effort se concentre principalement sur les technologies de réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium, au travers, notamment, du projet de développement du réacteur de démonstration ASTRID . Les options innovantes étudiées pour ce projet portent sur la mise au point d'un coeur performant à sûreté améliorée, sur une résistance renforcée aux accidents graves et sur une conversion d'énergie optimisée minimisant le risque apporté par le sodium. La première phase de l'avant-projet sommaire concernant ASTRID s'est terminée à la fin de l'année 2012. La deuxième phase devrait se terminer fin 2015 . Une phase d'avant-projet détaillé est prévue ensuite jusqu'à fin 2019 pour permettre, en fonction des décisions qui seront prises à ce moment-là, le début de la construction du démonstrateur industriel.
Parallèlement, parce que les recherches pour les systèmes nucléaires actuels et futurs nécessitent des outils de simulation spécifiques , le CEA développe un parc d'installations expérimentales.
La construction, à Cadarache , du réacteur Jules Horowitz (RJH) en est une illustration fondamentale. Alors que les réacteurs de recherche en Europe datent des années 1960, le RJH constituera, à terme, une installation unique dédiée aux études, sous irradiation, des combustibles et des matériaux pour les différentes générations de réacteurs nucléaires. Il assurera également une part importante de la production européenne de radioéléments pour le secteur médical.
b) Expérimenter des biocarburants de 2e génération
La biomasse est la plus ancienne source d'énergie utilisée dans le monde. Elle exploite l'énergie dégagée par les plantes et les déchets des animaux. Bien utilisée, la biomasse permettrait de réduire la consommation de carburants pétroliers émetteurs de gaz à effet de serre et de réduire les importations d'énergies fossiles.
La première génération de biocarburants, produite à partir de matières premières agricoles, a l'inconvénient d'entrer en concurrence avec d'autres usages (alimentaires ou industriels). Aussi, une deuxième génération , produite à partir des parties non-alimentaires des plantes (rémanents forestiers, résidus agricoles, cultures à croissance rapide, déchets organiques) est en voie de développement.
Le CEA mène des recherches importantes sur la filière thermochimique qui vise à transformer les végétaux en un gaz qui est ensuite converti en carburant - biodiesel pour moteurs de véhicules routiers ou maritimes, biokérosène pour l'aviation (voie BtL - biomass to liquid ) -, dans le cadre notamment du projet Syndièse .
Ce projet a pour objectif de démontrer la faisabilité technique et économique d'une chaîne complète de production BtL, sur un site unique, depuis la collecte de la biomasse jusqu'à la synthèse de carburant, avec introduction d'hydrogène dans le procédé pour optimiser le rendement massique.
Votre rapporteure pour avis souligne tout l'intérêt que présente ce projet, susceptible de constituer une réponse aux défis énergétiques de la France à l'horizon 2020.