Énergie

Énergies vertes et chauffage

En 2020, l’Office fédéral de l’énergie (OFEN) a lancé un programme d’encouragement à la recherche intitulé Swiss Energy Research for the Energy Transition (SWEET). Celui-ci se décline en quatre défis, et la HEIG-VD s’est notamment attelée au troisième, portant sur les systèmes de chauffage et de refroidissement durable. Avec le consortium DECARB-CH, elle a obtenu un financement de l’OFEN.

Dans le cadre de ce premier appel à projets SWEET, l’Institut de Génie Thermique (IGT) et le Pôle Énergies de la HEIG-VD s’impliquent dans le développement de modèles d’intégration du solaire thermique dans les réseaux de chauffage à distance et dans leur validation au moyen de cas-tests réels. Les chercheuses et chercheurs évaluent notamment le potentiel de cette nouvelle manière de recourir aux énergies renouvelables.

Par ailleurs, les compétences de l’IGT en matière d'analyse et d'optimisation énergétique des procédés industriels sont associées à celles d’autres partenaires du consortium DECARB-CH pour améliorer le potentiel des systèmes de conversion et de revalorisation des énergies renouvelables. L'optimisation de la récupération de chaleur, dans plusieurs secteurs industriels, est évaluée en parallèle.

Deux autres appels à projets SWEET ont été lancés en 2021 dont un au sujet de la résilience des infrastructures énergétiques suisses. La HEIG-VD, par le biais de ses instituts de recherche et du Pôle Énergies, a rejoint d’autres institutions pour répondre à cet appel, se focalisant cette fois-ci sur les réseaux énergétiques et leurs évolutions futures.

Augmenter la circularité du marché de la construction grâce à un nouveau matériau écologique

Dans le cadre du projet EcoAbri, des chercheuses et chercheurs de l’Institut d’Ingénierie du Territoire (INSIT) ont réalisé un test à grande échelle de structures porteuses en shot-earth. Ce nouveau matériau de construction écologique, que l’on peut traduire par « terre projetée » en français, se compose d’un fort pourcentage de terre d’excavation, qui constitue le déchet de la construction le plus répandu.

EcoAbri a permis de montrer que le comportement mécanique de la shot-earth est comparable à celui du béton. Toutefois, la short-earth permet de réduire l’impact écologique de 50 à 100 % (en kg d’équivalent CO2) par rapport au béton. Ce taux varie en fonction de l’application et des caractéristiques de la terre d’excavation.

« Le projet EcoAbri a démontré que la shot-earth est un matériau de construction écologique, durable et rentable. »

Une boussole pour faciliter l’action politique durable des communes

Intégré au Panorama et Observatoire de l’Agenda 2030, le projet de « boussole ODD » accompagne les communes dans le développement, le déploiement et la cohérence de leurs bonnes pratiques durables.

Le projet s’organise autour de deux axes :

• Le développement de la boussole ODD, un outil de pilotage pratique, efficace et rapide pour intégrer les objectifs de développement durable (ODD) de l’Agenda 2030 dans la gestion communale ;
• L’établissement d’un monitoring à partir de cette boussole pour évaluer la durabilité de la gestion communale, permettre un benchmark et élaborer le Panorama national de l’état d’avancement de la mise en œuvre de l’Agenda 2030.

Ce projet national de recherche appliquée d’une durée de trois ans (2020-2022) est porté par deux hautes écoles, vingt communes partenaires et trois partenaires de mise en œuvre. Il est soutenu par Innosuisse. La diffusion de l’outil est prévue dans les pays voisins.

L’innovation au service de la transition énergétique

La HEIG-VD intègre le nouveau NTN Innovation Booster Energy Lab, une entité interinstitutionnelle soutenue par Innosuisse, dont l’objectif est d’encourager l’innovation suisse dans le domaine de l’énergie .

Les NTN Innovation Boosters sont les nouveaux instruments Innosuisse d’encouragement aux projets innovants. Tissant des liens entre les mondes de la recherche, de l’industrie et la société civile, ces programmes de recherche favorisent l’innovation « ouverte » : se mettre ensemble pour développer, expérimenter et concrétiser de nouvelles idées.

L'Energy Lab, l’un des douze premiers NTN Innovation Boosters, est soutenu par Innosuisse à hauteur de CHF 1,5 million pour la période 2021-2024. Composé de plus de 200 partenaires et institutions de recherche suisses, sa mission est de promouvoir les innovations dans le domaine énergétique grâce à des collaborations interdisciplinaires et de stimuler ainsi la transition énergétique.

Sara Eicher, membre du groupe Énergétique du bâtiment et solaire thermique de la HEIG-VD, s’implique activement dans l’Energy Lab. Elle coordonne le Pitch Jury (équipe d’évaluation des idées) et l’Advisory Board, tout en se chargeant de l'acquisition de défis, de l'expansion du réseau et de la gestion des contacts avec les différents membres du consortium. Les Profs Stéphane Citherlet, du Département des Technologies Industrielles (TIN), et Massimiliano Capezzali, du Pôle Énergies, ont par ailleurs participé au Pitch Jury de 2021.

Prise : un système d’alimentation pour générateur d’impulsions répétitives à haute tension

En 2021, le domaine Ingénierie et Architecture de la HES-SO a lancé un appel à projets extraordinaire « Après COVID-19 » doté de CHF 1,65 million pour soutenir 33 projets concrets en collaboration avec des entreprises. Parmi les 6 projets de recherche développés par la HEIG-VD figure un générateur d'impulsions répétitives à haute tension, mis au point par l’Institut d’Énergie et Systèmes Électriques (IESE), en collaboration avec Montena technology SA.

Après de longues années de recherche, les procédés de traitement au champ électrique pulsé arrivent aujourd'hui à maturité. Ils sont utilisés dans de nombreux domaines, comme la médecine et l'oncologie (cancer de la peau, du foie, du pancréas), la biologie (thérapie génique, chocs thermiques sur protéines), l'alimentation (décontamination) ainsi que la dépollution.

Pour fonctionner et être produits à l'échelle industrielle, les générateurs d'impulsions électriques répétitives à haute tension doivent être intégrés à une alimentation électrique de puissance pulsée à haute tension. En effet, ils doivent être capables de générer des impulsions électriques allant jusqu'à plusieurs dizaines de kilovolts chaque milliseconde. Or, un tel système d'alimentation n'existe actuellement pas sur le marché.

Une équipe de recherche de la HEIG-VD collabore avec l'entreprise fribourgeoise Montena technology SA, spécialisée dans les systèmes électromagnétiques, pour combler cette lacune. Ce développement offre l’ opportunité de se positionner sur le marché en pleine expansion des générateurs d'impulsions répétitives. Sa réalisation représente toutefois des défis liés à la combinaison haute tension-haute puissance, au fonctionnement d'un régime impulsionnel rapide ainsi qu'au rendement.

La HEIG-VD a été en mesure d'intégrer un prototype fonctionnel de système d'alimentation aux générateurs d'impulsions répétitives de Montena technology SA pour une tension de plusieurs dizaines de kilovolts.

Les excellents résultats de ce premier prototype ont amené à monter un nouveau projet financé par Innosuisse, qui a commencé en Janvier 2022. Le défi est désormais d’obtenir des impulsions de tension et une puissance moyenne sur la charge 5 à 6 fois plus élevée.

Une deuxième vie pour les batteries usagées de véhicules électriques

L’entreprise Aurora’s Grid a développé le logiciel EMMA de gestion de l’énergie, qui tient compte du vieillissement des batteries Li-ion. Ce logiciel peut être déployé sur des installations couplées à une source d’énergie renouvelable, comme des centrales photovoltaïques, des éoliennes ou des centrales hydroélectriques, et permet de maximiser l’autoconsommation tout en réduisant le vieillissement des batteries. Par ailleurs, il pourrait aussi permettre de réutiliser les batteries Li-ion usagées de véhicules électriques dans des systèmes de stockage d'énergie moins exigeants, tels que les micro-réseaux électriques.

L'objectif principal du projet II-grid a été de valider de façon expérimentale le bénéfice du logiciel EMMA pour former un micro-réseau en îlot en recourant à un service de grid-forming. Ce micro-réseau a été réalisé en couplant des batteries de deuxième vie à un convertisseur électronique de puissance. La modalité grid-forming permet au convertisseur de puissance d’imposer une tension et par conséquent de régler ou de participer au réglage de la fréquence du réseau.