La solution Wattway développée par Colas récupère l’énergie issue du rayonnement solaire auquel la route est exposée et la transforme en électricité. Avec une quarantaine de sites pilotes installés en conditions réelles dans différentes régions du monde, l’entreprise a pu tirer des enseignements sur la technologie et les usages de cette solution ainsi que sur les différents besoins des marchés.
Durant de nombreuses décennies, la route a connu quelques évolutions, mais pas de franche révolution. Depuis quelques années, les choses commencent à bouger dans le domaine de l’infrastructure, aujourd’hui en pleine mutation.
Colas, né en 1929 d’une innovation (l’émulsion de bitume Cold Asphalt), poursuit sa mission de pionnier avec le développement de Wattway, qui permet de récupérer l’énergie issue du rayonnement solaire auquel la route est exposée et de la transformer en électricité verte et renouvelable. Grâce à une quarantaine de sites pilotes Wattway installés en conditions réelles en France et dans d’autres régions du monde, Colas a pu tirer des enseignements sur la technologie et les usages de cette solution ainsi que sur les différents besoins des marchés.
Aujourd’hui, l’entreprise est en mesure de proposer des solutions Wattway pour alimenter des équipements en bord de voirie dans des zones non raccordées au réseau électrique. L’énergie dans la route peut également offrir des services pour renforcer la sécurité et le confort des usagers et bâtir la route de 5e génération.
LA ROUTE SUR LE CHEMIN DE L’INNOVATION
Comparée à la voiture, qui, en un siècle, n’a cessé d’améliorer ses performances en termes de confort, de sécurité et de réduction de CO2, et qui va bénéficier d’un saut technologique avec le véhicule autonome, la route a connu peu d’évolutions technologiques sur la même période.
Certes, la pénibilité du travail sur les chantiers routiers a été considérablement réduite pour les compagnons grâce aux machines et d’importantes améliorations ont été apportées en matière de respect de l’environnement. D’autres progrès ont été accomplis dans les méthodes de travail et dans la structure même des chaussées, sans que l’on puisse pour autant parler de révolution.
Depuis quelques années cependant, les lignes commencent à bouger dans le domaine de la route, et les nouvelles technologies s’immiscent dans l’infrastructure.
En sa qualité de leader et d’expert de la route, Colas, né il y a 90 ans d’une innovation – l’émulsion de bitume Cold Asphalt –, poursuit sa mission de pionnier et travaille au quotidien pour faire évoluer la chaussée. Les sujets sont nombreux : chimie verte, îlots de chaleur, recyclage des matériaux, enrobés phoniques... jusqu’à une innovation de rupture, le revêtement routier photovoltaïque Wattway, qui récupère l’énergie issue du rayonnement solaire auquel la route est exposée. Cette solution confère ainsi à la route une nouvelle fonction de production d’énergie propre et renouvelable.
Depuis la présentation du concept lors de la COP 21, Wattway a été déployé sur une quarantaine de sites pilotes en France et à l’international afin d’être testée en conditions réelles et dans des conditions climatiques et de circulation variées. L’expérimentation sur ces sites contribue également à évaluer la pertinence des usages faits de l’électricité produite, avec pour objectif de proposer des services adaptés aux besoins des usagers de la route.
FONCTIONNEMENT D’UN REVÊTEMENT ROUTIER PHOTOVOLTAÏQUE
Bien que complexe à mettre en œuvre, son principe est simple. Encapsulées dans un substrat multicouche, les cellules photovoltaïques, d’une extrême fragilité (200 μ d’épaisseur), transforment l’énergie solaire en électricité. La résine qui compose la dalle Wattway est suffisamment translucide pour laisser passer la lumière du soleil et assez résistante pour supporter la circulation de tout type de véhicules, y compris des poids lourds (photo 1).
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La surface des dalles a été traitée de telle sorte que, au contact des roues des véhicules, l’adhérence pneu/chaussée soit équivalente à celle des enrobés routiers traditionnels. La résine qui assure l’adhérence doit, elle aussi, être suffisamment transparente pour que le soleil puisse atteindre la cellule photovoltaïque.
Sur le plan électrique, l’architecture est conçue de manière à éviter que la panne d’une seule cellule mette tout le panneau hors circuit. Les raccordements électriques sont intégrés le long des dalles, dans de petits caniveaux dédiés à cet effet. Dernier point important : l’installation électrique est en très basse tension de sécurité (TBTS). Avec ce système qui fonctionne en 60 V en courant continu, la sécurité des biens et des personnes est donc assurée.
Afin d’éprouver les dalles au regard des normes de sécurité, des tests de poinçonnement et de propagation du feu ont été effectués par les pompiers de l’Orne. Il a été mis en évidence que les dalles Wattway permettent de circuler en toute sécurité, même en cas d’accident ou d’incendie.
Depuis le début des tests en conditions réelles (mi-2016) et grâce au retour d’expérience des sites pilotes, une nouvelle génération de dalles plus robustes et avec une performance améliorée de 21 % (144 Wc/m2 à ce jour) a été développée.
CONTRIBUTION DE LA ROUTE AUX DÉFIS D’AUJOURD’HUI
Les nombreux retours d’expérience sur les sites pilotes installés en France métropolitaine, en outre-mer et à l’international ont eu pour principal objectif de confronter la solution Wattway aux conditions réelles d’utilisation. Il s’agissait demettre la technologie à l’épreuve de la résistance physique en installant le dispositif dans des conditions de circulation parfois extrêmes et de confronter les simulations des tests « climat » réalisés en laboratoire aux conditions météorologiques naturelles ainsi qu’à des climats variés selon les sites.
La dernière expérience visait à évaluer la pertinence des usages qui seraient faits de l’électricité produite. L’enseignement tiré est riche car, en termes de besoins, de grandes différences ont été relevées d’un pays à un autre. Selon les cas, la route Wattway peut, par exemple, compléter un mix énergétique dans des zones géographiques particulièrement contraintes, où il est difficile d’installer de grandes infrastructures de production d’énergie renouvelable. C’est le cas notamment au Japon, où les collectivités souhaitent réduire leur dépendance au nucléaire et où les toits des maisons équipés de panneaux solaires ne suffisent pas à fournir assez d’énergie localement (photo 2).
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Dans ce contexte, il est judicieux d’installer des solutions d’autoproduction de taille moyenne (supérieure à 36 m2) sur des sites adaptés, comme des parkings ou des places publiques, pour le compte d’acteurs publics ou privés qui souhaitent optimiser et renforcer leur production d’énergie renouvelable pour une consommation en circuit court. De plus, le prix de l’électricité est très disparate d’un pays à un autre, et ce qui semble cher dans un pays peut être en phase avec les prix du marché dans un autre.
Une route dotée d’un revêtement routier photovoltaïque peut également alimenter des équipements électriques à proximité de la voirie, dans des zones blanches énergétiques ou des zones où le tirage de câbles jusqu’à l’armoire électrique serait trop coûteux (photo 3).
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La nouvelle fonction donnée à la route grâce à Wattway permet d’offrir de nouveaux services aux usagers. Ainsi, dans certains environnements, il peut être intéressant d’optimiser la route en développant une source d’énergie dans l’infrastructure. À l’heure de la transition énergétique et en complément des sources d’énergies renouvelables classiques, la route peut contribuer à relever les défis d’aujourd’hui.
QUELS SERVICES AUX USAGERS À PLUS OU MOINS LONG TERME ?
Grâce à des sites pilotes comme celui de Montpellier (voir encadré), la solution Wattway s’affine et proposera à court terme des installations de petite taille (3, 6, 9 ou 12 dalles), solutions clef en main qui pourront alimenter toute sorte d’équipement électrique à proximité de la voirie, sans raccordement au réseau électrique.
Parmi la quarantaine de site pilotes déployés dans le monde, l’exemple du site pilote de Montpellier montre que, même en zone péri-urbaine, produire de l’énergie grâce à l’infrastructure routière peut s’avérer pertinent. Montpellier Méditerranée Métropole souhaitait installer une caméra pour effectuer un suivi du trafic dans une zone péri-urbaine de l’agglomération. Bien que le réseau électrique soit déployé sur l’ensemble du territoire montpelliérain, le lieu retenu pour une observation optimale de la circulation se trouvait à un kilomètre de l’armoire de raccordement au réseau général d’électricité.
La décision a été prise d’installer la solution Wattway sur une section de piste cyclable, adjacente à la route à surveiller. Grâce à un système de stockage, l’installation, qui compte 12 dalles photovoltaïques, fonctionne en totale autonomie. La caméra, installée en haut d’un mât, peut remplir sa fonction sans être raccordée au réseau électrique et le budget pour la mise en place de ce site pilote est inférieur à ce qu’aurait coûté un tirage de câbles sur une aussi longue distance. Les travaux ont été réalisés en quelques jours seulement. D’un point de vue administratif et financier, la métropole n’a pas d’abonnement à souscrire, ni de facture à payer à un quelconque opérateur.
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Les dalles photovoltaïques circulables seront installées sur la route et reliées à un système de stockage. Le dispositif pourra être monitoré à distance et évoluer dans le temps en fonction des besoins. Si la consommation électrique est amenée à augmenter, il sera possible d’ajouter les dalles nécessaires à l’alimentation énergétique pour le bon fonctionnement de l’usage retenu (borne de recharge pour vélos ou trottinettes électriques, éclairage d’un cheminement piéton, panneau de signalisation dynamique, mobilier urbain, etc.).
Ce type de revêtement peut compléter des offres existantes, comme l’alimentation d’une borne de secours par un panneau solaire installé sur un mât. S’il est déployé sur des pistes cyclables, l’énergie produite pourra inciter les collectivités territoriales à proposer de nouveaux services aux usagers des modes de transport doux, comme le vélo ou la trottinette électrique : mise en place d’une aire de gonflage de pneus pour la sécurité des cyclistes ou d’un mobilier urbain connecté pour le confort des usagers ;
- production d’eau potable pour ravitailler les usagers en chemin, lorsqu’ils sont loin de toute commodité ;
- à proximité d’un site culturel, installation de consignes à la disposition des cyclistes afin qu’ils puissent stocker leurs affaires le temps d’une visite touristique, tout en rechargeant leur vélo électrique grâce à une borne.
À plus long terme, l’énergie produite par la route pourra :
- contribuer au développement de la voiture autonome, qui a besoin de capteurs et de connexions avec son environnement pour se déplacer dans l’espace ;
- recharger des véhicules électriques par le système de l’induction ;
- supprimer le verglas sur la chaussée.
CONCLUSION
Avec Wattway, Colas fait un pas important vers la Smart Road en ajoutant une fonctionnalité à la route grâce à l’intégration d’électronique dans la chaussée. Ainsi, l’entreprise participe à la construction d’une route partagée, communicante et connectée, capable d’accueillir les nouvelles mobilités (photo 5). Fidèle à son ADN, elle continue d’innover avec ses clients pour créer les différents éléments de la route de 5e génération.
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