Des technologies compétitives au service du développement durable
Synthèse générale15
Énergie15
Transport36
Bâtiment43
Technologies transverses55
Propositions63
Énergie
Introduction
73
Le nucléaire
75
1 ¤ Les générations de réacteurs : évolutions et révolutions technologiques78
2 ¤ Une question cruciale : la sûreté des installations nucléaires90
3 ¤ Le cycle du combustible99
L'énergie éolienne
121
1 ¤ Différentes technologies éoliennes pour différents marchés122
2 ¤ Les sauts technologiques attendus pour développer une industrie française125
3 ¤ La filière éolienne en France : point de départ127
4 ¤ La filière éolienne en 2030 : une vision d'avenir à laquelle la France peut aspirer129
L'électricité solaire
131
1 ¤ L'énergie solaire photovoltaïque133
2 ¤ Solaire photovoltaïque à concentration141
3 ¤ Solaire thermodynamique à concentration (CSP)143
Les énergies renouvelables marines
149
1 ¤ Développements technologiques150
2 ¤ Aspects systémiques152
3 ¤ Industrie et acteurs français153
L'hydroélectricité
155
1 ¤ L'hydroélectricité dans le contexte énergétique mondial et national156
2 ¤ Les différents types de centrales hydroélectriques et leur contribution à la régulation des systèmes électriques156
3 ¤ Des enjeux très différents d'un pays à l'autre157
4 ¤ Les aspects technologiques158
5 ¤ Industrie et acteurs français159
La géothermie
161
1 ¤ Les puits canadiens164
2 ¤ La géothermie très basse énergie166
3 ¤ La géothermie basse énergie167
4 ¤ La géothermie dans les îles volcaniques169
5 ¤ La géothermie profonde170
Réseaux de chaleur et valorisation énergétique des déchets
173
1 ¤ Progrès sur les composants174
2 ¤ Aspects systémiques176
3 ¤ Industrie et acteurs français177
Conversation de la biomasse en chaleur ou en électricité
179
1 ¤ Éléments de contexte180
2 ¤ Les techniques de production de chaleur et d'électricité à partir de biomasse181
3 ¤ Les voies de progrès technologique183
Carburants alternatifs d'origine biomassique et fossile
187
1 ¤ Contexte188
2 ¤ Les voies de progrès technologique par type de carburant alternatif198
3 ¤ Les voies de progrès transversales et de type « système »208
Les réseaux électriques
213
Réseaux électriques intelligents ou smart grids
219
1 ¤ Définition219
2 ¤ Pour un positionnement stratégique mondial220
3 ¤ État des lieux : quelques éléments de contexte220
4 ¤ Marché des réseaux actuels et en prévision222
5 ¤ Quelques objectifs pour les smart grids en Europe222
6 ¤ Intelligence des réseaux : pour quoi et pour qui ?223
7 ¤ Principaux verrous technologiques227
8 ¤ Protocoles, standards et verrous politiques230
9 ¤ Verrous socioéconomiques230
10 ¤ Besoins de R & D231
11 ¤ Comment développer les smart grids ?232
12 ¤ Questions économiques et financières234
Le stockage stationnaire d'énergie
237
1 ¤ Hydrocarbures liquides ou gazeux : le cas du stockage souterrain du gaz naturel238
2 ¤ Le stockage stationnaire d'électricité239
Les applications industrielles de l'électricité
255
1 ¤ Progrès technologiques sur les composants256
2 ¤ Industrie et acteurs français259
Captage, transport, stockage et valorisation du CO2
261
1 ¤ Le captage, transport, stockage de CO2263
2 ¤ La valorisation du CO2269
Les hydrocarbures non conventionnels
271
1 ¤ Contexte272
2 ¤ Hydrocarbures non conventionnels et hydrocarbures de roche-mère274
3 ¤ La fracturation hydraulique et les interrogations environnementales qu'elle peut susciter278
4 ¤ Analyse en cycle de vie des hydrocarbures non conventionnels280
5 ¤ Avant toute exploration, comprendre le milieu géologique281
6 ¤ La fracturation hydraulique et les techniques associées282
7 ¤ Les questions spécifiques liées à l'utilisation de l'eau285
8 ¤ Aspects législatifs et réglementaires287
9 ¤ Conclusions et recommandations289
Les perspectives technologiques dans le raffinage
293
1 ¤ Conversion des bruts lourds et extra-lourds294
2 ¤ Déséquilibre de la demande gazole/essence294
3 ¤ Désulfuration des fiouls de soute295
4 ¤ Réduction des émissions de gaz à effet de serre296
5 ¤ Biocarburants et raffinerie297
6 ¤ L'industrie française du raffinage297
L'hydrogène
301
1 ¤ L'hydrogène-énergie et les piles à combustible : définitions302
2 ¤ Le champ des applications de l'hydrogène-énergie et des piles à combustible302
3 ¤ Production de l'hydrogène303
4 ¤ Les enjeux d'avenir304
5 ¤ Les paramètres clés306
6 ¤ Verrous et leviers307
7 ¤ Industrie et acteurs français309
Interactions eau et énergie
311
1 ¤ Production d'eau potable et énergie : le dessalement312
2 ¤ Traitement des eaux résiduaires et énergie314
Transport
Introduction319
Le véhicule particulier
321
1 ¤ Contexte323
2 ¤ Types de motorisation323
3 ¤ Le véhicule thermique : d'importants gains apportés par le downsizing du moteur325
4 ¤ Le véhicule hybride thermique-électrique : une variété d'optimisations possibles selon l'usage choisi327
5 ¤ Le véhicule électrique : un avenir étroitement lié aux progrès réalisés sur les batteries329
6 ¤ Allègement et amélioration de l'architecture du véhicule333
7 ¤ Compétitivité de la filière automobile française336
L'aéronautique
339
1 ¤ Contexte340
2 ¤ Des progrès incrémentaux sur la structure de l'avion341
3 ¤ Innovations importantes en matière de propulsion343
4 ¤ L'efficacité énergétique des appareils de bord : des gains faibles mais multiples345
5 ¤ Les technologies de l'information et de la communication : gestion du trafic aérien346
6 ¤ Compétitivité de la filière aéronautique française347
Le secteur maritime et fluvial
349
1 ¤ Contexte350
2 ¤ Structures et revêtements352
3 ¤ Le moteur et la production d'énergie353
4 ¤ Propulsion du navire354
5 ¤ Gestion de l'énergie à bord355
6 ¤ Technologies de l'information et de la communication : sécurité et intelligence à bord355
7 ¤ Compétitivité de la filière navale française356
Le secteur ferroviaire
359
1 ¤ Contexte360
2 ¤ Le transport de voyageurs360
3 ¤ Le transport de fret364
4 ¤ Des mesures communes au fret et aux voyageurs : TIC et nouveaux matériaux368
5 ¤ Compétitivité de la filière ferroviaire française370
Bâtiment
Introduction373
Les enjeux énergétiques liés au bâtiment
375
1 ¤ La place du bâtiment dans la consommation d'énergie et la production de gaz à effet de serre375
2 ¤ Les différents besoins énergétiques des bâtiments et leurs évolutions376
3 ¤ Les normes d'efficacité énergétique377
4 ¤ De l'efficacité énergétique à l'analyse du cycle de vie378
Le contexte d'accroissement de l'efficacité énergétique des bâtiments
379
1 ¤ La structure du parc379
2 ¤ Les critères d'optimisation du seul point de vue du bâtiment381
3 ¤ Des périmètres d'analyse de taille variable381
4 ¤ Les facteurs de variation dans le temps382
Les pistes de progrès technologiques sur les composants
385
1 ¤ L'enveloppe du bâtiment385
2 ¤ Les systèmes de production d'énergie392
3 ¤ Le stockage de chaleur398
4 ¤ La ventilation399
5 ¤ L'éclairage400
6 ¤ L'électroménager et le multimédia403
Les besoins d'innovation dans l'intégration et les systèmes
405
1 ¤ L'évolution des besoins d'énergie dans le bâtiment405
2 ¤ Le besoin d'une approche systémique406
3 ¤ Les innovations en matière d'intégration et d'interconnexion entre les composants408
4 ¤ Industrie et acteurs français410
Les limites de la technologie : les besoins d'innovation dans l'organisation
413
1 ¤ Les contraintes de l'innovation dans le secteur du bâtiment413
2 ¤ Les besoins de structuration des filières414
3 ¤ Les outils de simulation415
4 ¤ Les limites introduites par la réglementation, la normalisation et la documentation technique415
5 ¤ Le modèle économique416
6 ¤ La convergence énergie-transport-bâtiment417
Introduction421
Les techniques de régulation et de contrôle-commande
423
1 ¤ Enjeux du contrôle-commande425
2 ¤ Les perspectives technologiques426
3 ¤ Le marché du contrôle-commande428
La métrologie
429
1 ¤ Les perspectives technologiques430
2 ¤ Enjeux sectoriels432
Les nanotechnologies
437
Le réseau domiciliaire
443
1 ¤ Enjeux sociétaux et économiques444
2 ¤ Les perspectives technologiques444
3 ¤ Le marché du réseau domiciliaire445
Annexes
Annexe 1 - Lettre de mission
449
Annexe 2 - Composition du groupe de travail
451
Annexe 3 - Personnes auditionnées
457
Annexe 4 - Organisation des travaux
465
Bibliographie467