Un proof of concept (Poc) original est disponible en ce moment sur le site de l’école des Ponts ParisTech à Champs-sur-Marne (Seine-et-Marne).
Derrière ce qui semble être un conteneur classique se dissimule un dispositif inédit : un système de protection solaire sobre et autonome. L’une de ses façades a en effet été équipée d’un brise-soleil constitué de douze ventelles verticales capables de pivoter sur leur axe. L’originalité réside dans l’usage d’un alliage à mémoire de forme, en l’occurrence du nickel et du titane, pour les faire pivoter et contrôler leur position. « Il ne s’agit pas d’un dispositif passif qui serait entièrement dépendant des variations solaires », insiste Emmanuel Viglino, directeur du bureau d’études spécialisé en façades, Arcora. Au contraire, les utilisateurs gardent la main sur l’orientation des ventelles.
Deux fils en alliage à mémoire de forme
« Nous utilisons pour cela un fil de 0,8 mm de diamètre en alliage à mémoire de forme (AMF). Ce fil est mis en œuvre à deux endroit précis ici », détaille Philippe Hannequart, chargé de R&D chez Arcora.
Horizontalement, il est couplé à un ressort afin de faire pivoter les ventelles. Verticalement, un autre fil en AMF pilote trois butées qui vont bloquer la position des ventelles en fonction de trois orientations différentes. « Lorsque nous chauffons le fil horizontal à 80 °C, il entraine un ressort qui fait pivoter les ventelles. Le fil vertical, également chauffé, permet ensuite de choisir la butée à actionner pour bloquer les brise-soleil selon l’orientation souhaitée », reprend-t-il. La température qui déclenche l’effet mémoire de forme dépend de l’alliage. « Par précaution, nous avons choisi un seuil qui ne sera jamais atteint de façon naturelle », ajoute Emmanuel Viglino.
Certes, le dispositif, conçu pour être piloté par une gestion technique centralisée, consomme de l’énergie, mais ces consommations restent minimes puisqu’un élément particulièrement fin permet de mobiliser des ventelles qui pèsent ici une dizaine de kg chacune. « Sur notre prototype, baptisé Héméra, un seul fil actionne six ventelles, soit une soixantaine de kg au total », reprend Philippe Hannequart.
Conteneur autonome en énergie
L’utilisation d’un alliage à mémoire de forme permet donc de réduire les dépenses énergétiques tout en conservant le contrôle complet sur la position des ventelles. « Avec les dispositifs existants de type bilames, la plage de température selon laquelle les métaux se dilatent peut varier d'une dizaine de degrés. Les brise-soleil peuvent donc entrer en action en hiver un jour de grand soleil, alors que les occupants voudraient tirer profit de ces apports gratuits », reprend Emmanuel Viglino.
Afin de rendre le conteneur autonome énergétiquement, son alimentation est assurée par un film polymère photovoltaïque disposé au coeur du vitrage qui compose les ventelles. « La production permet de fournir l’énergie nécessaire pour chauffer les fils en AMF, mais également d’alimenter une pompe à chaleur réversible, son diffuseur d’air, tout cela via le stockage de l’électricité dans une batterie », poursuit le directeur d’Arcora.
Les calculs en Simulation énergétique dynamique (SED) ont montré que pour le containeur installé en Ile-de-France, sans masque et orienté sud, le démonstrateur est complètement autonome sur tous ses usages, entre mars et octobre. Entre novembre et février, les utilisateurs ont six jours d'autonomie dans les périodes les plus critiques, c'est-à-dire, avec une météo défavorable et un usage important de la pompe à chaleur.
« Seul, le système qui utilise l'alliage à mémoire de forme ne consomme que 300 W. Si on considère indépendamment des autres, les ventelles peuvent fonctionner tout l'hiver en parfaite autonomie », détaille Emmanuel Viglino.
A la recherche de partenaires industriels
Mis au point par Arcora, en partenariat avec l’Ecole des Ponts, le laboratoire Navier et le gammiste aluminium Wicona, le prototype résulte d’un brevet déposé en 2020. L’objectif est maintenant de trouver des partenaires industriels afin de proposer une version industrialisée de ce dispositif d’ici deux à trois ans.
