La transition énergétique vers une industrie décarbonée, l’épuisement des ressources naturelles, la destruction des écosystèmes placent les industries extractives et à forte intensivité énergétique au cœur des problématiques de développement durable. Pour répondre de façon plus cohérente à ces enjeux cruciaux, Dassault Systèmes a regroupé ses industries Énergie et procédés et Ressources naturelles au sein de l’industrie Énergie et Matériaux. Son offre s’organise en trois familles de solutions.
La première rassemble les solutions permettant de gérer le cycle de vie des grandes infrastructures : usines chimiques, raffineries, centrales nucléaires bénéficient désormais de solutions garantissant la cohérence des processus métiers. La continuité numérique garantie par la plateforme 3DEXPERIENCE repose sur des solutions de gouvernance, d’ingénierie, de construction, d’exploitation et de démantèlement. Dans cette perspective, EDF, Dassault Systèmes et Capgemini ont signé au mois de juin 2018 un accord pour accompagner la numérisation des activités d’ingénierie nucléaire de l’électricien. Cette collaboration, prévue pour 20 ans, repose sur la plateforme 3DEXPERIENCE qui contribuera à standardiser, harmoniser et moderniser les processus et méthodes d’ingénierie, en concevant les jumeaux numériques des centrales nucléaires, qu’elles soient au stade de la conception, de la construction ou de l’exploitation.
Le second domaine concerne la gestion du cycle de vie des actifs géologiques. Les solutions de Dassault Systèmes permettent d’optimiser le cycle de vie des réserves d’hydrocarbure et des mines, depuis la prospection jusqu’à la fermeture en passant par les différents stades d’exploitation. Le troisième domaine porte sur l’optimisation du cycle de vie des matières (alliages, composites, plastiques, revêtements...) et des formulations chimiques. En accompagnant très en amont la recherche et le développement de nouveaux matériaux, en aidant à leur qualification et à leur formulation et en définissant leurs processus de production. La plateforme s’avère également essentielle pour garantir la conformité, la conservation et la transmission des savoirs.
Par ailleurs, une des stratégies de développement durable consiste à augmenter la part des sources renouvelables dans le mix énergétique. Or, un inconvénient majeur de l’éolien ou du photovoltaïque est de dépendre du vent et de l’ensoleillement, non contrôlables. Il sera donc nécessaire, au fur et à mesure que la part du renouvelable augmentera, de développer de fortes capacités de stockage pour garantir une disponibilité continue de l’électricité. Parallèlement, les véhicules électriques vont se développer massivement. Les gestionnaires de réseau électrique, en échange de tarifs spécifiques avantageux pour l’abonné, utiliseront une partie de la capacité de leurs batteries pour stocker un trop plein de production, ou pour l’utiliser lors des pics de consommation. C’est sans doute là que résidera la véritable révolution de l’énergie électrique. Et des matériaux innovants, durables et abordables en seront la clé.
Produire de l’électricité renouvelable et utiliser les batteries de millions de véhicules électriques pour la stocker et la déstocker apparaîtra bientôt comme une évidence.
Quelle motorisation performante pour les véhicules électriques ?
L’avenir de la mobilité durable passe largement par le développement des véhicules électriques. Quelle technologie retenir pour leur motorisation ? Trois grandes filières existent : pile à combustible, moteur thermique couplé à un générateur électrique, alimentation par une batterie d’accumulateurs. Pour le Dr Menahem Anderman, fondateur de Total Battery Consulting, “les batteries lithium-ion ont toujours constitué la technologie de choix pour les véhicules électriques à batterie (VEB).
Leur haute densité énergétique, leur durée de vie, une plage de température de fonctionnement acceptable rendent la solution très convaincante.” L’autonomie de ces véhicules est la clé. Pour les plus performants, elle approche aujourd’hui 500 kilomètres. Demain, tout l’enjeu est de l’augmenter afin que l’usage des VEB ne se restreigne plus aux métropoles urbaines – augmenter l’autonomie tout en réduisant le temps de recharge car personne ne veut s’arrêter une heure pour recharger sa batterie, même après avoir roulé 1 000 kilomètres. L’amélioration des batteries prend en compte quatre variables : la réduction des coûts, l’augmentation de la densité d’énergie volumétrique, l’amélioration du taux d’acceptation de la charge, tout en respectant les impératifs de durée de vie, de facilité de fabrication et de sécurité, et enfin l’impératif écologique de l’extraction au recyclage.
L’étude de nouveaux matériaux est ici une des voies d’harmonisation de ces contraintes. Dans une batterie lithium-ion, les électrodes contiennent un matériau actif tel que le graphite ou un oxyde métallique mixte, associé à un liant polymère, tandis que l’électrolyte est une formulation complexe de matériaux organiques et organométalliques. Au fur et à mesure des cycles de charge et de décharge, de nombreuses réactions se produisent, qui entraînent une modification de la chimie sous-jacente de la batterie, pouvant à terme provoquer sa défaillance.
