L innovationen actions’

Projets du Pôle : des résultats concrets - livret n°1

> Harvest Des hydroliennes innovantes

et vertueuses

> HyCan Une solution de stockage

d’hydrogène

> Monisol Une offre inédite de monitoring

photovoltaïque

> Reflex Des nouvelles fonctions

pour la conduite du réseau

> Silvie 2.0 Une nouvelle génération de fours

parmi les leaders du marché

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08

12

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20

pageDe la Recherche et Développement au déploiement industriel

Les marchés de l’énergie sont en pleine mutation face à l’augmentation du coût de l’énergie, au besoin de réduire de manière globale notre consommation et d’augmenter la part de renouvelables dans le mix énergétique.

Ces besoins constituent une incitation majeure à l’innovation, et également une opportunité de développement économique par l’introduction de nouvelles offres sur les marchés de l’énergie. Dans son rôle d’ « usine à produits d’avenir », Tenerrdis favorise l’émergence et la concrétisation de projets industriels collaboratifs apportant notamment des réponses aux enjeux de la transition énergétique.

Parmi les 234 projets labellisés par le pôle et soutenus par les fonds publics, 5 projets aboutis ont fait l’objet d’une synthèse présentée dans ce premier livret. Les prochaines éditions aborderont d’autres projets créateurs de valeur.

Som

mai

re

5

EnjeuxLes hydroliennes, en fournissant une énergie propre et rentable, s’inscrivent en toute légitimité dans le mix énergétique de demain. Le marché mondial des hydroliennes fluviales et estuariennes est estimé à 12 MdE d’ici 2025. S’il s’agit en France d’un marché de niche, ce n’est pas le cas à l’export, où sont visés des projets de masse avec possibilité d’économies d’échelle.Le projet vise la création d’un nouveau concept d’hydrolienne à axe de rotation vertical stabilisé. Il prend sa source dans une innovation brevetée en 2004, qui consiste à empiler les turbines pour former deux colonnes contrarotatives, permettant ainsi d’exploiter l’énergie sur toute une colonne d’eau.

HarvestObjectif

Concevoir une hydrolienne (forme d’éolienne sous-marine) dédiée à l’exploitation de

l’énergie cinétique des courants fluviaux et estuariens, afin de produire de l’électricité.

ActeursLEGI (Laboratoire des Écoulements

Géophysiques et Industriels), L3SR (Laboratoire Sols, Solides,

Structures, Risques), G2Elab (Grenoble Génie Électrique), LaMoS

(Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures) et EDF.

FinancementAgence Nationale de la Recherche (ANR).

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76

PerspectivesJean-François Simon, PDG d’HydroQuest, table sur la construction de 300 à 500 machines par an d’ici 5 ans, essentiellement destinées à l’export, et prévoit la rentabilité de l’entreprise d’ici 2015. Ce système bénéficie en effet de fortes perspectives à l’international, notamment en Afrique où les villages sont disséminés le long de grands fleuves et où la production d’électricité décentralisée revêt tout son sens.Par ailleurs, le projet « Hydrofluv » mené par HydroQuest dans le cadre du 15e appel à projets du Fonds Unique Interministériel, pousse l’innovation plus loin en préfigurant une offre de parcs d’hydroliennes « clé en main » à l’attention des exploitants hydroélectriques mondiaux.Enfin, l’exploitation marine de grosses hydroliennes à axe vertical constitue également un marché et une voie de développement supplémentaires pour l’entreprise.

1création de start-up

HydroQuest

10 salariés

11 thèses

9 brevets

Des hydroliennes innovantes et vertueuses

CroissanceEn 2010, le projet Harvest a donné naissance à l’entreprise HydroQuest, qui commercialise des parcs d’hydroliennes fluviales et estuariennes à destination des producteurs d’électricité du monde entier. De nombreuses récompenses attestent de la pertinence du positionnement d’HydroQuest et de l’efficacité de son équipement : prix des entreprises innovantes du ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche, 1er prix de l’innovation DERBI et Ernst&Young, obtention du Label Entreprise Innovante du Pôle Tenerrdis, lauréat des Espoirs de l’Économie par la CCI Grenoble.

La production industrielle a débuté en 2012 et deux déploiements sont d’ores et déjà prévus en 2014, avec l’installation d’hydroliennes estuariennes dans la Gironde, et d’hydroliennes fluviales dans la Loire, aux environs d’Orléans.

En 2013, cette jeune entreprise comptait 10 salariés.

Le système, qui consiste à empiler des turbines à flux transverse sur un même axe de rotation, offre notamment les atouts suivants :

• Puissance comprise entre 10 et 100 kW,

• Structure légère favorisant l’exploitation rationnelle des gisements,

• Impact limité sur l’environnement,

• Dimensions adaptées à la hauteur d’eau disponible,

• Souplesse d’utilisation (fixation au fond des fleuves et estuaires, ou sur des barges flottantes),

• Pas de génie civil et donc maintenance facile,

• Industrialisation rapide.

HarvestL’innovation réside

dans l’architecture même

du système : empilement

de plusieurs turbines

sur un même axe

pour former une tour,

permettant d’utiliser

la hauteur d’eau disponible.

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EnjeuxLes piles à hydrogène de petite puissance sont actuellement à un stade de développement suffisamment avancé pour répondre aux besoins en alimentation électrique des nombreux objets nomades qui font partie de notre quotidien.Le déploiement de ce type de piles passe par une offre de conditionnement de l’hydrogène appropriée.Face à ce constat, les partenaires du projet HyCan se sont associés pour mutualiser leurs compétences et proposer une solution de mini-stockage d’hydrogène sous forme de boîtier aérosol :• Ad-Venta : mise au point d’un micro-détendeur

permettant une diffusion maîtrisée des gaz,• Boxal : fabrication de canettes d’aluminium

de type aérosol,• McPhy Energy : production d’hydrures métalliques

capables de stocker de l’hydrogène à basse pression,• PaxiTech : conception de piles à hydrogène de petite

puissance,• Institut Néel : recherche de nouveaux hydrures

pouvant stocker de l’hydrogène,• LEREM : études et essais sur les emballages

métalliques.

HyCanObjectif

Développer une nouvelle offre de mini-stockage d’hydrogène destinée

à alimenter des piles à hydrogène de petites puissances (de 1 à 20 W).

ActeursAd-Venta, McPhy Energy, PaxiTech, Boxal,

LEREM et Institut Néel du CNRS.

FinancementFonds Unique Interministériel (FUI), Conseil

Général de l’Isère et Ville de Grenoble.

10

Pour en savoir plus sur la filière hydrogène énergie, flashez ce code

11

3PME rhônalpines

1joint-venture :

HyCan

1 brevet

HyCanHyCan a permis

la conception

et la fabrication

d’une offre de stockage

d’hydrogène adaptée

aux piles à hydrogène

de petite puissance

pouvant alimenter

des objets nomades tels

que l’éclairage outdoor,

un chargeur USB,

un outillage à main

autonome, un système

de géolocalisation.

CroissancePositionné sur un marché émergent, le projet HyCan a conduit à une visibilité accrue des acteurs de la filière hydrogène énergie pour des applications nomades.

La société PaxiTech peut maintenant présenter à ses clients une solution commerciale de stockage d’hydrogène, indispensable à l’utilisation des piles que la société fabrique.

Ad-Venta a pu, grâce aux travaux menés sur le mini-détendeur, développer toute une gamme de nouveaux produits pour des applications automobile ou pour la protection des piles à hydrogène.

Si la solution avec un stockage d’hydrogène via les hydrures métalliques de McPhy Energy n’est pas encore aboutie, l’acquisition d’équipements et de nouveaux savoir-faire ont permis à cette entreprise de viser d’autres types d’applications.

Les partenaires du projet HyCan, essentiellement des PME, ont très vite mis au point une offre commerciale de mini-stockage d’hydrogène gazeux se traduisant par la création, en 2011, de la joint-venture HyCan par Ad-Venta, McPhy Energy et PaxiTech. Cette offre comprend un mini-détendeur breveté par Ad-Venta et des canettes d’aluminium déclinées sur des volumes allant de 200 à 800 ml pouvant accueillir les détendeurs par un simple vissage. Afin de valider la mise sur le marché du stockage HyCan, les partenaires se sont livrés à des expérimentations permettant de valider la fonctionnalité et la robustesse du système. Un des tests les plus marquants est l’alimentation des lampes frontales de coureurs de fond par -20 °C lors de la course nocturne entre St Étienne et Lyon. Au terme du projet, la société PaxiTech a pu concevoir un produit « packagé » : un chargeur USB intégrant la pile, le stockage d’hydrogène et le détendeur.

Une solution de stockage d’hydrogène

PerspectivesHyCan a constitué une formidable vitrine pour les 3 PME du projet, qui s’est concrétisée par l’implication de ces partenaires au sein de nouveaux projets de R&D et dans la mise en œuvre concrète de solutions énergétiques à base d’hydrogène.Ainsi, McPhy Energy et PaxiTech collaborent de nouveau depuis 2013 au sein du projet européen HYPER sur les applications nomades de l’hydrogène.La société Ad-Venta connaît, quant à elle, une augmentation des prises de contact d’intégrateurs de solution de stockage d’énergie portable, comme les fabricants de drones, et poursuit en parallèle son développement sur les applications liées à la mobilité hydrogène.

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MonisolObjectif

Proposer une solution universelle pour le monitoring et la sécurité

d’installations photovoltaïques, intégrant des fonctions de contrôle, de maintenance

avancée et de prévision du productible.

ActeursFleet Technology, Mersen, Webdyn,

SunPower et CEA-INES.

FinancementFonds Unique Interministériel (FUI),

Conseil Régional Rhône-Alpes et Conseil Général de Savoie.

EnjeuxDébut 2010, les investisseurs souhaitent de plus en plus maîtriser les revenus générés par leur parc d’installations photovoltaïques. De nombreuses solutions de monitoring apparaissent afin de rendre compte de la production réelle et des éventuelles défaillances.Le projet Monisol est né du constat que l’offre de monitoring provenait très souvent des fabricants d’onduleurs. Fournissant un maximum d’informations en local ou par internet, elles restaient coûteuses et surtout liées à un type de matériel.En impliquant un agrégateur de données (Fleet Technology), un fabricant de boîtiers de jonction (Mersen), un concepteur de solutions de communication M2M (Webdyn), un exploitant de centrales photovoltaïques (SunPower) et des ingénieurs du CEA concevant une nouvelle méthodologie pour la prévision de production photovoltaïque, le consortium de Monisol disposait de l’ensemble des compétences pour concevoir une solution de monitoring intégrant le rendement prédictif, la maintenance évoluée (détection et analyse au niveau le plus fin) et la sécurisation des installations.

Pour en savoir plus sur la filière solaire, flashez ce code

1514

MonisolLe projet Monisol a permis

la collaboration entre entités

d’univers différents

et complémentaires

dans leurs savoir-faire,

apportant ainsi

une nouvelle approche

du monitoring d’installation

photovoltaïque.

PerspectivesLe projet Monisol a d’ores et déjà abouti à l’équipement de quelques centrales photovoltaïques en France et à l’international (Europe et Asie), ce qui permet aux entreprises de poursuivre l’évolution de leur offre sur ce marché.Malgré tout, le marché du photovoltaïque ayant connu un fort ralentissement à l’échelle mondiale, certains partenaires ont pu valoriser les résultats issus de Monisol vers des marchés connexes, tel que le monitoring de consommations énergétiques de bâtiments, d’énergie éolienne ou de production de froid. 13

emplois créés

6nouveaux produits

ou services

1création de start-up :

SteadySun

Une offre inédite de monitoring photovoltaïqueDans le contexte d’un marché photovoltaïque extrêmement défavorable depuis 2011, Monisol a permis à la plupart des partenaires de poursuivre leurs R&D et de concevoir des solutions inédites :

• La WebdynSun, boîtier unique mutualisant l’ensemble des informations provenant des onduleurs, boîtes de jonction et capteurs d’environnement,

• Des boîtiers de jonction et des cartes électroniques Mersen offrant un monitoring fin et une sécurisation des chaînes photovoltaïques,

• Une interface gestionnaire de centrales photovoltaïques par Fleet Technology, capable de donner une vision de l’ensemble d’un parc, d’effectuer sa maintenance et de suivre la production d’électricité,

• Un outil de prévision du productible photovoltaïque par SteadySun, start-up essaimée du CEA-INES.

Cet ensemble de produits commerciaux offre un service sur le suivi de production au niveau des onduleurs et des chaînes de modules, et met à disposition des prévisions, des alertes et une comparaison multisites et multicritères des productions photovoltaïques.

CroissanceLe projet Monisol a contribué entre autres :

- À l’intégration des activités de la start-up Greenercos au sein de Mersen. L’effectif lié aux travaux de la start-up est ainsi passé de 4 à 11 salariés au sein de Mersen,

- Au recrutement de 4 collaborateurs au sein de Fleet Technology qui est également rentré au capital d’Alfiléo pour la commercialisation de l’interface gestionnaire de centrale,

- À l’essaimage de SteadySun permettant la création de 3 emplois à ce jour,

- Au recrutement de 2 nouveaux ingénieurs R&D chez Webdyn.

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ReflexObjectif

Développer des matériels et des systèmes électrotechniques,

ainsi que des outils de pilotage et de supervision dédiés, pour mieux intégrer les énergies électriques renouvelables,

décentralisées et intermittentes dans les réseaux de distribution d’électricité.

ActeursEDF, G2Elab et Schneider Electric.

FinancementFonds Unique Interministériel (FUI),

Conseil Général de l’Isère et Grenoble Alpes Métropole.

EnjeuxL’intégration d’électricité d’origine photovoltaïque et éolienne sur les réseaux de distribution fait apparaître de nouvelles problématiques d’exploitation, notamment pour le pilotage de la tension ou le fonctionnement des protections. Le projet Reflex, centré sur le « Smart Grid » depuis 2006, apporte des solutions concrètes sur ce marché, estimé à 73 Md$ en 2020.Le développement des TIC permet aujourd’hui de concevoir un réseau intelligent et d’intégrer des fonctionnalités innovantes en termes de fiabilité, de performance et de rentabilité :• Des capacités accrues de mesures

et de commandes, pour augmenter la flexibilité d’exploitation des réseaux électriques,

• Une production et une consommation d’électricité optimisée, afin d’équilibrer l’offre et la demande d’électricité au plan temporel ou géographique,

• Une sécurité de fonctionnement du réseau assurée, en présence d’électricité photovoltaïque et éolienne.

Pour en savoir plus sur la filière gestion des réseaux et stockage électriques, flashez ce code

1918

ReflexLes travaux conduits ont

donné naissance à plusieurs

équipements innovants

en termes d’observation

du réseau de distribution,

de pilotage et de protection.

Ils permettent d’assurer

une vraie qualité de service

et d’optimiser

les coûts d’investissement

et d’exploitation

des réseaux.

PerspectivesLe projet a permis à Schneider Electric de faire évoluer son offre en prévision de l’équipement du réseau de distribution ERDF, à horizon 2016 - 2017. De nombreux débouchés apparaissent également à l’export : en Inde, où Schneider Electric a déjà remporté un marché de 12M$ au nord de Delhi, aux Pays-Bas, avec la création d’un réseau autocicatrisant en test sur le port de Rotterdam, au Maroc, en Jordanie, en Espagne… Ce projet a également permis aux partenaires, notamment G2Elab, d’asseoir leur assise internationale sur l’automatisation des réseaux de distribution et l’insertion de la production décentralisée. 7

emplois créés

3 nouveaux produits

4 brevets

CroissanceDe 2008 à 2010, la filiale Telecontrol de Schneider Electric a vu son chiffre d’affaires augmenter de 20 %, grâce à l’augmentation des installations photovoltaïques raccordées au réseau et la sortie de l’Array Box. D’autres produits et outils logiciels développés au sein du projet Reflex sont aujourd’hui insérés dans des projets de démonstration à échelle réelle d’un « Smart Grid » (GreenLys, Millener).

Trois produits ont été développés pour améliorer l’exploitation du réseau en présence de production décentralisée :

• Les systèmes Sepam 40 et Flair 200c assurent la protection du réseau : ils détectent les défauts et, dotés de fonctions de localisation, améliorent la gestion du réseau,

• Un système de supervision permet une surveillance des centrales photovoltaïques raccordées au réseau : il s’appuie sur l’Array Box, premier produit issu du projet Reflex en 2008 et renseigne sur la quantité et la qualité d’électricité injectée et sur le suivi détaillé des performances de chaque équipement photovoltaïque.

Les logiciels de conduite du réseau, à partir du centre de conduite du distributeur, vont disposer de nouvelles fonctionnalités :

• Optimisation de la configuration du réseau,

• Réglage de la tension,

• Estimation de l’état de charge et du niveau de tension sur tout le réseau.

Des nouvelles fonctions pour la conduite du réseau

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Silvie 2.0Objectif

Mettre au point une nouvelle génération de fours de cristallisation de silicium photovoltaïque de grande capacité, permettant de produire des lingots plus volumineux avec de meilleurs

rendements et à un coût compétitif.

ActeursECM Technologies, Vesuvius,

Mersen et CEA-INES.

FinancementFonds Unique Interministériel (FUI),

Conseil Régional Rhône-Alpes, Conseil Général de l’Isère

et Ville de Grenoble.

EnjeuxLes fours de cristallisation de silicium photovoltaïque représentent un maillon essentiel de la chaîne de fabrication des cellules photovoltaïques, où l’enjeu réside dans la qualité et le volume des lingots produits. Le projet Silvie 2.0 a permis de rassembler des partenaires complémentaires, grâce à une approche intégrée four – creuset – isolant carbone graphique. Chaque étape est ainsi gérée par un spécialiste :• ECM Technologies, équipementier leader du projet,

fabrique des fours pour le silicium photovoltaïque,• Mersen produit les éléments de chauffe en graphite

nécessaires au four d’ECM Technologies,• Vesuvius apporte son expertise sur le creuset :

ce « moule » à usage unique, qui sert à fondre les cailloux de silicium en lingot, constitue une condition sine qua non pour un silicium non pollué, donc de qualité,

• Le CEA-INES met sa plateforme technologique de tests à disposition des partenaires.

En travaillant ensemble à l’optimisation des recettes de cristallisation des lingots de silicium, les partenaires industriels du projet ont pu prendre une avance technologique significative sur un marché très concurrentiel.

Pour en savoir plus, flashez ce code

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CroissanceLa stratégie de diversification d’ECM Technologies dans l’énergie solaire photovoltaïque et les investissements consacrés en R&D depuis le début du projet Silvie 2.0 ont porté leurs fruits en permettant à cette PME de prendre une première commande de 5 fours en Chine dès 2010. Puis ce fut un contrat avec le Kazakhstan portant sur 10 fours, où ECM Technologies s’est positionnée sur le marché des usines clés en main. Grâce à ces résultats, ECM Technologies a pu doubler son chiffre d’affaires et agrandir son site industriel grenoblois, en créant un atelier supplémentaire de 2000 m2 pour la production de 200 fours par an.

Silvie 2.0La création d’un four

à haute capacité vise

la production d’un silicium

de grande qualité,

avec une augmentation des

rendements de production.

Les fours obtenus,

très compétitifs, ont permis

aux partenaires de

se positionner sur la scène

internationale.

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PerspectivesD’importantes commandes de lignes clés en main sont intégrées dans le prévisionnel commercial d’ECM Technologies, avec des projets à l’export (Brésil, Algérie, Arabie Saoudite pour ne citer que quelques pays), à différents stades d’avancement.L’année 2013 a vu par ailleurs la création de la filiale française « ECM Greentech » entièrement dédiée à cette activité.La société est également engagée dans le consortium « PV800 Export », financé par l’ADEME, qui vise à mettre sur pied une filière d’équipementiers français sur la technologie du silicium quasi- monocristallin, issue de la purification sur silicium métallurgique.

3 nouvelles filiales :

en France,ECM Greentech,

en Inde et au Kazakhstan

23 fours nouvelle

génération vendus

10 emplois créés

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Ce projet innovant devait relever plusieurs défis technologiques. L’augmentation du volume des lingots de silicium impose un excellent contrôle des gradients thermiques, via l’intégration de nouveaux éléments de chauffe. Par ailleurs l’augmentation de la largeur du creuset nécessite la révision de la configuration classique des fours afin de réussir l’étape de croissance cristalline, et la modification de l’étape de refroidissement du lingot.

Le consortium du projet a obtenu de très bons résultats sur des lingots de 650 kg (au lieu des 450 kg initialement produits), et a depuis mis au point un process encore plus compétitif permettant de fabriquer des lingots de 800 kg.

La réussite technologique de ce projet ambitieux débouche aujourd’hui sur un succès commercial pour tous les partenaires : cette vitrine technologique des entreprises et du savoir-faire français est devenue un formidable levier de notoriété.

Une nouvelle génération de fours parmi les leaders du marché

Polytec • 19 rue des Berges • CS 90064 • 38024 GrenobleTél. 04 76 51 85 34 • contact@tenerrdis.fr • www.tenerrdis.fr

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