Mis à jour le dimanche 13 mars 2022 by Olivier Delahaye
Le 3 juin 2015, en partenariat avec Grand Paris Métropole, EDF organisait la deuxième session de son cycle consacré à l’évolution électrique du Grand Paris. Un « Grand Paris Histoires et Futurs » consacré à la lumière. Nous vous proposons ici d’en retrouver, en plusieurs temps, quelques échanges. Deuxième épisode : l’innovation.
La révolution LED est en marche. Les diodes électroluminescentes (en anglais : light-emitting diode, LED) font passer l’incandescence et la fluorescence dans la préhistoire. Préhistoire à la ville « smart », celle qui limite ses consommations d’énergie, celle qui connecte ses objets, ses véhicules, ses bâtiments, celle qui se barde de capteurs et devient source d’informations pour elle-même : la ville informationnelle, éditorialisée. Il y a à peine dix ans, ce n’était pas joué. Architecte et secrétaire général du cluster Lumière de Lyon, Christophe Marty dit : « En 2006, ce que l’on nous annonçait comme une technologie de rupture souffrait encore de manque d’équipements et d’investissements. Il y a trois ans encore un éclairagiste prescripteur pouvait s’attendre à des déconvenues en installant des LED. Mais aujourd’hui, nous y sommes. »
Les LED refont la ville
La technologie LED est mature. Et commence à envahir la ville. Elle offre trois intérêts immédiats : une baisse de la consommation énergétique de par son rendement plus important, une réduction de la pollution lumineuse grâce à la limitation du halo, des économies de maintenance de par sa résistance. « Monter sur un escabeau pour changer une ampoule chez soi n’est pas très conséquent, explique Sandrine Leclercq, chef du département Eco-efficacité et Procédés Industriels (EPI) au sein d’EDF R&D. C’est autre chose lorsque dans une usine il faut stopper un process industriel pour cela. »
Le champ d’application du LiFi se révèle immense : géolocalisation, indicateur de trafic, de pollution, de stationnement, etc.
Le déploiement des LED en permet un autre, celui du LiFi. Leur électronique les rend capables de commutations extrêmement rapides (jusqu’à un milliard de fois par seconde). Dès lors, l’éclairage urbain ne se pense plus seulement comme embellissant ou sécurisant, mais aussi comme véhicule d’informations. « Il a une formidable spécificité, note Bertrand Vanden Abeele, directeur commercial pour la France de Citelum : celui d’irriguer toute la ville. Or, la smartcity se construit à partir des réseaux. » Le champ d’application se révèle immense : géolocalisation, indicateur de trafic, de pollution, de stationnement, etc. Chaque point lumineux devenant un point d’information, un établissement comme Defacto qui gère La Défense y voit un formidable moyen d’améliorer grandement les pertes de signal que l’on rencontre dans le quartier d’affaires, et donc l’appropriation des cheminements sur et sous la dalle. Son directeur des espaces publics et des infrastructures, François Bourvic, l’admet : « Avec le phénomène de masse que génèrent les tours, on a effectivement des difficultés à capter le signal du GPS. Nous sommes en train de résoudre ce problème via des relais bluetooth répandus sur la dalle. Viendra ensuite le déploiement d’un système de géolocalisation et la création d’une application smartphone. Mais si demain nous pouvons utiliser nos 12 000 points lumineux, nous aurons une couverture, y compris indoor, qui sera fantastique. »
Chercher le naturel
La LED ouvre aussi la porte à la diode électroluminescente organique (OLED, de l’anglais : Organic Light-Emitting Diode), dont l’éclairage surfacique « nous permettra d’inventer de nouvelles solutions, d’imaginer de nouvelles réponses, de transformer des sources ponctuelles ou linéaires en sources réparties », dit Christophe Marty. Avec leur capacité à faire des matériaux eux-mêmes des sources lumineuses, les OLED intéressent au premier chef le monde du bâtiment. Chef du groupe R&D thermique habitat chez Saint-Gobain, Ariane Schumacher confirme que « le challenge pour le bâtiment consiste à être capable de composer entre éclairage naturel et éclairage artificiel, et donc à pouvoir intégrer la lumière dans les matériaux d’une part, et d’autre part à utiliser au mieux la lumière solaire. »
C’est une autre tendance qui se dessine, en effet, que celle qui tend vers l’utilisation de la lumière naturelle. « En termes d’innovation technologique, ce qui nous intéresse avant tout, nous éclairagistes, est de chercher à optimiser au mieux la lumière naturelle. Capter ne serait-ce qu’1% de cette lumière suffit à éclairer un local », nous dit Christophe Marty. Source de bien-être et de confort visuel, la lumière naturelle s’est même insinuée dans les traitements reconnus pour lutter contre la dépression saisonnière ou les troubles du sommeil, via la luminothérapie. La relation que nous entretenons avec elle est essentielle à nos rythmes biologiques. La startup Echy, cofondée par Florent Longa est parvenue à développer une solution d’éclairage hybride à partir de lumière naturelle et de LED.
« Notre système consiste en un panneau de capteurs qui suit le soleil tout au long de la journée. Des lentilles de Fresnel concentrent le rayonnement solaire au sein de fibres optiques qui, rassemblées en faisceaux, parviennent jusqu’aux gaines techniques du bâtiment. À leur extrémité, la lumière naturelle est domestiquée par des luminaires designés de manière à la restituer au mieux. Elle est aussi couplée avec un éclairage électrique à base de LED pour continuer à produire un éclairement quand il n’y a plus de soleil. » Utilisant une énergie 100% renouvelable, la solution d’Echy permet ainsi d’éclairer n’importe quel emplacement dans un bâtiment, y compris le plus reculé, tout en offrant cette précieuse qualité de la lumière solaire.
Éclairer la ville avec des poissons
Echy répond donc à sa manière à la problématique énergétique dans laquelle nos mégapoles sont engoncées, voire même à cette contradiction entre leur exigence de frugalité et leur démesure. Sans revenir à la bougie ou à la lampe à huile, certaines innovations tendent aujourd’hui à s’affranchir de l’électricité pour émettre de la lumière. Au Royaume-Uni, des ingénieurs ont ainsi imaginé une lampe fonctionnant à la gravité : grâce à un système de poulie, la GravityLight transforme l’énergie cinétique en lumière.
On ingénierie une solution dans laquelle des bactéries issues du calamar peuvent vivre et se reproduire.
Sandra Rey
Chez la startup française Glowee, on a plutôt recours aux organismes vivants. Sa fondatrice, Sandra Rey, raconte : « Tout a commencé par un concours d’étudiants durant mes années de design. En regardant un reportage à la télévision, j’ai découvert la bioluminescence, autrement dit la capacité de certains organismes vivants à produire de la lumière. Il s’agit de lucioles, de méduses, d’algues, de calamars… En fait, 90% des organismes marins sont en mesure de produire cette réaction régie par des gênes. Et dans un esprit un peu naïf, je me suis dit : et si on éclairait la ville avec des poissons bioluminescents ? » Glowee a donc créé une technologie : « On ingénierie une solution dans laquelle des bactéries issues du calamar peuvent vivre et se reproduire. Puis nous intégrons cette solution dans une coque en résine biodégradable et personnalisable. » Transparent le jour, l’objet bioluminescent s’éclaire à la faveur de la nuit, produisant une lumière douce et froide. « C’est une très bonne alternative à l’éclairage des vitrines commerçantes, mais elle peut aussi intervenir sur l’espace public, pour le mobilier urbain ou les panneaux de signalisation. »
Transgresser pour innover
Qu’une nouvelle technologie lumineuse provienne d’une ancienne étudiante en design prouve qu’il y a tout intérêt à faire bouger les lignes en matière d’innovation. À croiser les savoirs, à multiplier les convergences. Pour Ariane Schumacher : « L’innovation ne doit pas être seulement technique, mais associer toutes sortes de compétences : designers, architectes, sociologues, linguistes… des gens capables d’avoir des visions différentes, qui ne maîtrisent pas forcément ce qu’est un photon ou un lux, mais qui sauront proposer des concepts et des solutions qui porteront le bâtiment vers des choses plus intéressantes et imaginatives. Certains artistes sont capables de proposer des choses nouvelles, pas forcément industrialisables à grande échelle, mais porteuses d’une nouvelle manière de penser. » Aux Pays-Bas, c’est aussi un designer qui a imaginé une piste cyclable fluorescente.
Demain, ce seront peut-être les utilisateurs eux-mêmes qui seront porteurs d’innovation. « Au sein du cluster Lumière, nous pensons que l’innovation ne viendra pas uniquement des technologies, elle viendra aussi des usages, dit Christophe Marty. L’un de nos adhérents, Holî, a créé une lampe Bluetooth multicolore contrôlée par smartphone. On peut télécharger des ambiances lumineuses et les partager avec d’autres utilisateurs. Ainsi, ce n’est pas tant la lumière qui importe, mais la façon dont les usages la transforment. Le croisement des besoins et des savoirs, l’open innovation, voilà la vraie rupture. » De son côté, le philosophe et urbaniste Marc Armengaud rappelle qu’il existait dans les années 1930 à Paris « un lieu unique : l’Office Central Électrique, sponsorisé par tous les grands acteurs de l’électricité, afin de sensibiliser les Parisiens aux usages de l’électroménager. On a alors eu recours à des designers et des architectes géniaux pour en faire, probablement, le lieu le plus moderne de tout Paris. Cela nous interroge aujourd’hui quant aux aspects technologiques de la lumière. Nous emmènent-ils aussi loin ? Saurions-nous créer un espace d’expérimentation aussi formidable qu’à une époque où les enjeux techniques étaient pourtant plus limités ? Saurions-nous mettre en partage et mettre en jeu ces défis ? »
Les LED sont dans le métro
Début 2016, la RATP devrait avoir finalisé son vaste programme de remplacement de ses éclairages traditionnels par des LED. Expérimenté en 2010 à la station de métro Censier-Daubenton, ce déploiement avait été lancé à grande échelle en janvier 2013. Il aura concerné 250 000 points lumineux répartis sur 301 stations de métro et 66 gares de RER. La réduction de consommation d’énergie devrait ainsi atteindre plus de 77 Gwh par an, soit 6 000 tonnes équivalent CO2/an. Autre intérêt pour la régie : une réduction importante des coûts de maintenance, la longévité des LED pouvant aller de 5 à 15 ans, contre 2 pour les anciens tubes fluorescents.
