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Article : « Les militaires préparent le 'tout électrique' » (page 22)

C'est comme au cinéma : il y a la version longue et la version abrégée. Voici la version longue de l'interview de Michel Amiet (explication : il a fallu couper dans l'article pour qu'il tienne dans le magazine)

IT :
On observe actuellement une nette tendance à l'électrification dans les transports civils. Les militaires suivent-ils cette tendance et, le cas échéant, quels avantages pourront-ils retirer du passage au « tout électrique » ?
 
M.A. :
Le Génie Électrique a dû batailler ferme pour conquérir les ingénieurs militaires. Cela est dû en partie à la sévérité des contraintes qu'ils doivent prendre en compte (chocs, vibrations, accélérations, température...) et aux difficultés de conception qui en résultent. Mais aujourd'hui, le mouvement est vraiment bien enclenché.

Pour les navires de guerre, la propulsion Diesel-électrique est l'objet d'études déjà très avancées sur la base de ce qui se pratique couramment en navigation de croisière. Les avantages sont l'occurrence une meilleure gestion des contraintes mécaniques sur l'arbre de l'hélice, une manoeuvrabilité accrue, une répartition des masses plus aisée ainsi qu'une atténuation de la signature acoustique. Concrètement, la DGA a déjà démarré la construction de son premier navire électrique de transport de chalands de débarquement (NTCD).

Par ailleurs, nous réfléchissons au rôle que tiendra le Génie Électrique en matière de propulsion ou de catapultage sur le prochain porte-avions français. Rien n'est décidé. Je constate en tout cas qu'aux États-Unis, la propulsion navale électrique a bel et bien percé, et cela, il faut le noter, grâce entre autres, au savoir-faire des industriels français ! Jeumont et Alstom, nos partenaires privilégiés dans cette spécialité, sont en effet très réputés au plan international.

Si l'on quitte la marine pour l'aéronautique, on constate que l'électrotechnique y gagne aussi du terrain. Après les commandes de vol, ce sera bientôt au tour des actionneurs de passer de l'hydraulique à l'électricité. L'une des raisons à ce changement est la possibilité de réaliser des moteurs plus compacts. En outre, ces derniers seront plus simples à maintenir en conditions opérationnelles et afficheront des temps de réponse deux fois plus courts.

I.T. :
Quels sont, à votre avis, les principaux défis technologiques à relever pour mener à bien ces projets ?
M.A. :
La percée du Génie Électrique dans l'armement repose en grande partie sur la capacité de nos industriels à mettre au point des actionneurs hors-normes, surtout en matière de couple (moteurs-roues) ou de poussée (actionneurs aéronautiques, vérins de portes de sécurité ou de gouvernail). C'est pourquoi nos programmes de recherche portent à la fois sur les principes de fonctionnement et sur les matériaux.

Pour les vérins de puissance, nous travaillons plus particulièrement sur la piste des actionneurs linéaires multi-entrefers. Cette technologie, sur laquelle nous faisons plancher la société Radio Énergie, a permis d'atteindre plus de dix tonnes de poussée dans un volume quasiment égal à celui d'un vérin hydraulique, ce qui est extraordinaire pour un vérin électrique.

L'amélioration des temps de réponse fait également partie de nos axes de recherche prioritaires. Sur les tourelles des chars Leclerc, par exemple, elle se traduit par la possibilité de tirer en marche, ce qui était interdit avec les systèmes hydrauliques des anciens AMX. Dans le cadre du programme Moloce, mené avec la société Précilec et le LEG(1), nous poursuivons nos efforts dans cette voie en étudiant des moteurs homo-hétéropolaires aux temps de réponse potentiellement réduits de 30%.

Pour certains moteurs spéciaux, nous regardons aussi de près ce que peuvent offrir les aimants à poudres magnétiques liées, tels ceux que fabrique Arelec. Bien que légèrement moins puissants que des modèles frittés, ces aimants ont presque doublé d'induction au cours des dernières années et peuvent être moulés dans une forme quelconque, ce qui procure une incomparable souplesse au concepteur.

Un autre axe fort sur les matériaux est celui qui concerne les électro-actifs dont les piézo-électriques. A ce titre nous développons un actionneur à 3 degrés de liberté avec le LEEI (3).

Les actionneurs mis à part, l'autre grand défi qui se pose à nous est celui des sources d'énergie embarquées. Car il en faudra, et d'excellentes, si l'on veut obtenir de nos moteurs tout ce dont ils seront capables.


IT :
Dans ce domaine, précisément, l'espace Prospective de l'exposition Elec sera pour vous l'occasion de présenter au public des systèmes de stockage à base de supraconducteurs « haute température ». Quelles performances peut-on attendre de ces matériels ?
M.A. :
En pratique, l'énergie accumulée dans la bobine d'un Smes (Superconducting Magnetic Energy Storage System) peut facilement atteindre 100 MJ. Ceci dit, on peut imaginer des systèmes beaucoup plus modestes, de l'ordre du MJ. Tout dépend bien sûr de l'application envisagée : lanceurs électriques, secours, simple « booster »... La puissance disponible, autre caractéristique essentielle, dépend directement de la durée minimale possible des décharges, généralement comprise entre la nanoseconde et la microseconde.

En ce qui nous concerne, avec Nexans et le CRTBT (2), nous réalisons actuellement un démonstrateur de 800 kJ libérables en 1 milliseconde. Un système que je qualifierais de « petit », bien qu'il délivre une puissance moyenne de 800 MW, proche de celle d'une tranche de centrale nucléaire !


IT :
A court terme, sur quelles technologies de stockage énergétique misez-vous le plus pour accompagner la montée en puissance de vos applications ?

M.A. :
Pour des besoins sérieux mais pas trop considérables, par exemple lorsqu'il s'agit de « booster » le moteur-roue d'un véhicule blindé pour l'aider à franchir un obstacle, les supercondensateurs nous paraissent parfaitement appropriés.

Dans ce domaine, nous nous sommes associés à Saft et au Cnam de Paris. Contrairement aux applications civiles, dans lesquelles ces composants sont utilisés individuellement, nous prévoyons toutefois de les insérer dans des montages série-parallèle de façon à accroître l'énergie.

 L'idée est de travailler sous 540 volts au lieu de 12 volts habituellement, tout en disposant d'une capacité de quelques farads. La difficulté est alors de gérer ce montage d'au moins 270 condensateurs en évitant tout déséquilibre de tension. Cette gestion passe par l'utilisation d'une électronique de contrôle et d'asservissement relativement complexe développée pour nos  besoins par le GREEN (4) et le L2ES (5). Un tel système, lorsqu'il sera définitivement au point, nous permettra de multiplier par plus de 30 le couple du moteur-roue de notre véhicule blindé (715 Nm nominaux), et cela pendant 2 secondes.

Dans cette application, l'objectif pourrait aussi être atteint en faisant appel à des alternateurs à volant d'inertie. Nous avons d'ailleurs en cours une étude sur ce sujet avec Auverland et Thales AES.

Là encore, ce type de matériel existe dans le civil, mais nous cherchons à mettre au point des dispositifs trois fois plus compacts. De fait, il faut les faire tourner beaucoup plus vite (jusqu'à 60000 tours/min) pour obtenir la même réserve de puissance (50 kW pendant 2 secondes). D'où de sérieux problèmes de tenue mécanique et de couple gyroscopique : le véhicule tend à se mettre en rotation si l'on n'y prend garde !

Propos recueillis par Jean-Charles Guézel

(1) LEG : Laboratoire d'Électrotechnique de Grenoble
(2) CRTBT : Centre de Recherches sur les Très basses Températures
(3) LEEI  Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle de Toulouse
(4) GREEN  Groupe de Recherches en Electrotechnique et d'Electronique de Nancy
(5) L2ES  Laboratoire en Electronique, Electrotechnique et Systèmes de Belfort-Montbéliard


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