Le changement climatique est de loin la plus grande menace de l’ère humaine moderne – une crise qui ne fera qu’empirer plus nous hésiterons – avec la culture automobile américaine comme un contributeur majeur aux émissions de gaz à effet de serre du pays. Mais des énergies et des solutions de neutralisation du carbone se profilent déjà à l’horizon et, dans certains pays plus développés comme la Suède, sont déjà en cours de déploiement. Dans son dernier livre, Notre monde habitable, L’analyste scientifique et technologique Marc Shaus, emmène les lecteurs dans une visite fascinante des outils émergents – des «autoroutes intelligentes» au carburéacteur fabriqué à partir de déchets – qui aideront non seulement à freiner le changement climatique, mais peut-être même à inaugurer un nouveau, plus durable et plus viable monde.

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Copyright © 2020 Marc Shaus Tous droits réservés. L’extrait suivant est réimprimé de Notre monde habitable: comment les scientifiques d’aujourd’hui créent la Terre propre de demain par Marc Shaus. Réimprimé avec la permission de Diversion Books.

En ce qui concerne nos pires domaines d’émissions de carbone, le transport et la production d’électricité arrivent facilement en tête de liste. Selon l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA), les transports représentent à eux seuls environ 29% des émissions totales de carbone du pays. Cela représente près d’un tiers des émissions américaines consacrées au déplacement des véhicules. Nous trouvons ce ratio relativement cohérent dans de nombreux autres pays également, étant donné que les chiffres mondiaux citent le transport comme l’une des sources d’émissions les plus élevées. Et à mesure que les pays en développement continuent de se développer, davantage de conducteurs potentiels achèteront des voitures. Comprendre nos problèmes de transport le plus tôt possible devrait donc faire partie de nos priorités absolues.

Les scientifiques ont travaillé de trois manières pour sauver notre secteur des transports: créer des carburants neutres en carbone pour nos véhicules actuels; concevoir de nouvelles améliorations pour les véhicules électriques de nouvelle génération; et le déploiement d’une nouvelle infrastructure pour réduire l’impact de nos déplacements. Les carburants neutres en carbone sont extrêmement prometteurs, mais dépendront également de notre capacité à les faire évoluer vers des niveaux civilisationnels. L’électrification de nos véhicules est plus immédiate, il n’est donc pas surprenant de voir d’énormes quantités de capital et d’innovation partir de là. Et la bonne nouvelle est que même si les véhicules électriques (VE) ont mis du temps à se développer, nous avons à nouveau fait de nouveaux développements révolutionnaires avec des mises à niveau technologiques.

Les nouvelles prouesses techniques des véhicules électriques comprennent des spécifications de véhicules nanotechnologiques pour une légèreté et une durabilité accrues; navigation autonome pour voitures autonomes; la capacité de recharger nos véhicules sans fil ou même en mouvement; les intrants d’énergie renouvelable pour une plus grande indépendance des conducteurs (plus le potentiel de monétiser les véhicules en tant que «centrales électriques virtuelles»); les soi-disant «routes intelligentes» qui peuvent soutenir notre conduite de diverses manières; et plus encore – qui peuvent tous potentiellement réduire les émissions en rendant les véhicules électriques moins chers, plus efficaces et, en fin de compte, plus attrayants pour les conducteurs potentiels.

Selon l’endroit où vous vivez, passer à l’électricité peut toujours être perçu comme élitiste ou inutile. Mais aucun de ces stigmates ne peut survivre plus longtemps. Plus les États déploient des réglementations pro-EV, construisent l’infrastructure de charge nécessaire et offrent des incitations aux acheteurs, plus ces véhicules deviennent une solution à court terme à nos problèmes de transport. De nombreux pays et régions ont déjà des bornes de recharge pour véhicules électriques le long des grandes autoroutes ou ont ces projets en cours de développement. Certaines de ces bornes de recharge ont même la promesse d’être alimentées en énergie renouvelable. S’ils sont financés par des fonds publics, ils pourraient également être gratuits. Plusieurs grandes entreprises mondiales ont également installé des bornes de recharge gratuites pour véhicules électriques dans leurs parkings pour les employés. Ou, bien sûr, pour attirer les clients potentiels vers les parkings avec la promesse d’électrons gratuits.

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La capacité de charger sans fil ouvre de nouvelles opportunités surprenantes pour les conducteurs de VE. En tant que tels, les scientifiques travaillent depuis un certain temps au développement de la technologie derrière la recharge sans fil. Les problèmes de désalignement du stationnement ont été un problème continu, ainsi que les composants du logement capables de protéger les conducteurs du rayonnement associé. Mais la R&D s’est poursuivie, les principaux constructeurs automobiles s’associent désormais à plusieurs équipes de recherche sur la charge sans fil à travers le monde. Et heureusement, nous voyons maintenant certaines entreprises déployer cette technologie pour un usage public.

À Long Beach, en Californie, la société de recharge de véhicules électriques sans fil Wave a déjà fourni des zones de recharge spécialisées pour les bus urbains sur les itinéraires de transport en commun. Les tampons sont conçus pour charger les bus pendant que les passagers font la navette entre et sort, ce qui permet d’économiser le temps d’acheminement vers une installation de charge distincte. Les scientifiques ont utilisé une technologie similaire à la façon dont nous chargeons nos téléphones sans cordon, mais avec des fonctionnalités supplémentaires pour amplifier les signaux de charge et corriger le positionnement imprécis.

Une entreprise comme WiTricity, basée dans le Massachusetts à Watertown (issue de scientifiques du MIT), a promis que ses plaquettes se chargeraient dans la neige et le ciment, et même si le stationnement est légèrement désaligné. «Park-and-Charge; c’est aussi simple que cela », se targue le slogan WiTricity. La société s’est associée à des fabricants pour mettre à l’échelle des bornes de recharge prêtes pour le garage pour les véhicules électriques domestiques, éventuellement même au moment où vous lirez ceci (un exemple d’image de bornes de recharge WiTricity fonctionnant dans un garage de stationnement peut également être trouvé dans la première section de photos, à la page 60).

La promesse de la technologie de recharge sans fil pour les véhicules électriques n’est pas simplement de sauver les propriétaires de la difficulté de brancher leur voiture la nuit – la vraie promesse est d’encourager les opérateurs de transport en commun à effectuer une transition de plus en plus facile. Les compagnies de taxi peuvent augmenter la propriété de leur flotte de véhicules électriques si elles savent que les emplacements de bornes de recharge dans les villes les aideront à éviter le réacheminement vers le siège de l’entreprise pour l’électricité. Les véhicules de la flotte de n’importe quelle ville pourraient également utiliser cette technologie. Pensez aussi aux zones d’arrêt des hôpitaux, des écoles et partout ailleurs où les gens sont régulièrement inactifs. Des analyses d’experts montrent que le marché mondial de la recharge sans fil des véhicules électriques passe de 21,8 millions de dollars en 2017 à environ 1,4 milliard de dollars d’ici 2025.

Les ingénieurs ne s’arrêteront pas seulement à la recharge sans fil. Et si nous pouvions éliminer davantage les suppositions de charge en ajoutant des bornes de recharge sans fil pour sélectionner les routes et charger nos véhicules pendant que nous conduisons? Encore une autre technologie qui semble toujours être «dans quelques années», la recharge mobile a également bénéficié de plusieurs nouvelles avancées.

Des ingénieurs suédois ont testé à l’essai un rail de type voiture à sous à intégrer dans les routes, fournissant de l’énergie aux véhicules électriques lorsqu’ils franchissent le toit. Le projet eRoadArlanda, désormais opérationnel depuis 2017, a équipé les routes d’un rail passant au milieu de chaque voie pour alimenter les véhicules en déplacement. Le rail permet aux voitures et aux camions équipés d’un socle de chargement extensible de se mettre sous tension à des vitesses presque autoroutières. Un capteur de contact sur le bras de charge peut détecter la présence du rail en dessous, puis soit s’abaisser pour consommer de l’énergie, soit se relever automatiquement lorsque le rail n’est plus présent. Les champs magnétiques alternés facilitent un transfert de puissance entre les circuits sans contact, en utilisant une petite bande de fréquence pour un transfert de puissance inductif (IPT). Et apparemment, les véhicules électriques préexistants sans socle de chargement équipé pourraient être équipés d’un.

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La route électronique de la Suède a été un succès relatif jusqu’à présent, ses résultats ne diminuant que par les limites de l’emplacement des bandes de recharge par les ingénieurs. Heureusement, les plaques de route électrisantes ne sont apparemment pas aussi dangereuses que cela en a l’air: les canaux de bande sont suffisamment larges pour que l’eau tombe en cascade et pas si larges pour que les motos soient touchées. Pour vous blesser personnellement, vous auriez besoin d’être à plat contre la route en bloquant quelque chose dans les bandes (ce que, heureusement encore, personne n’a encore tenté de faire).

Plusieurs options de recharge sans fil pour les routes sont actuellement en cours de développement dans divers laboratoires du monde entier. Les tampons de charge dits «dynamiques» seront capables de transférer l’énergie de pad à pad pour les véhicules en mouvement. Mais les ingénieurs conçoivent également des bornes de recharge «semi-dynamiques» à utiliser lorsque les véhicules sont temporairement arrêtés (aux feux rouges et aux zones de chargement, par exemple). Les premiers modèles commerciaux pour les routes électroniques se sont concentrés sur la facturation des conducteurs au watt avec l’identifiant unique d’un pad de véhicule synchronisé via une application, bien que la commercialisation n’ait pas encore commencé.

Le géant international de la technologie Qualcomm a investi massivement dans le développement d’options de charge dynamique des véhicules électriques (DEVC). Sur la base de la technologie de charge des véhicules électriques sans fil Qualcomm Halo (WEVC), la société a développé un système DEVC qui serait capable de charger des véhicules jusqu’à 20 kilowatts tout en roulant à des vitesses d’autoroute (grâce à leur programme de charge FabricEV de Paris).

Tous les nouveaux développements augmentant la fonction et l’attrait des véhicules électriques contribueront à en faire une alternative plus durable aux voitures conventionnelles. Mais de manière réaliste, les véhicules de nouvelle génération – qu’ils soient entièrement électriques, hybrides rechargeables ou simplement à faible teneur en carbone – peuvent tous réduire les émissions de notre secteur des transports grâce à des progrès dans d’autres domaines. La navigation GPS, la vision par ordinateur, l’apprentissage automatique, la connectivité 5G et les analyses basées sur l’IA en temps réel, par exemple, contribueront toutes à commercialiser des véhicules qui peuvent être autonomes – une autre fonctionnalité qui aidera à décarboner notre secteur des transports.

Vous avez probablement entendu parler des voitures sans conducteur, mais pour la plupart des analystes du marché automobile, il semble que les véhicules autonomes (VA) finiront par dominer le marché. En évaluant l’analyse des experts, Project Drawdown estime que les véhicules autonomes captureront probablement une part de marché d’environ 75% des voitures sur la route d’ici 2040.

Les VA peuvent contribuer à décarboner nos secteurs des transports de plusieurs manières. Par exemple, des données accrues associées à des systèmes de véhicules connectés peuvent réduire les collisions, les embouteillages et potentiellement même le nombre de conducteurs sur la route (nous en reparlerons bientôt). La réduction des collisions et des voitures au ralenti peut avoir des implications directes sur l’empreinte de la réparation.

Avec l’aide des réseaux 5G, les véhicules autonomes pourront échanger des quantités vraiment incroyables de données entre eux et avec des capteurs tiers en temps réel. Pensez-y simplement – pendant que vous conduisez, des quantités déroutantes d’informations seront collectées par les systèmes de capteurs d’un AV: où vous êtes d’un moment à l’autre, les emplacements où les capteurs perçoivent d’autres voitures et objets, votre vitesse, votre trajectoire calculée, le puissance de vitesse dans les temps de freinage, et bien plus encore. Tout cela peut être rapidement évalué et analysé par l’intelligence artificielle – ainsi que communiqué avec d’autres unités faisant de même.

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Deux voitures échangeant les mêmes points de données en temps réel seront essentiellement capables de «voir dans les virages» avec la connaissance de la situation où se trouvent les autres voitures sur la route. Ainsi, outre la réduction du nombre de conducteurs conduisant des voitures sous l’influence ou s’endormant au volant, les applications audiovisuelles offrent plus de sécurité grâce à l’interconnectivité. Nous verrons également une amélioration des embouteillages lorsque les VA seront connectés à un ensemble plus grand et plus intelligent de données de conduite à l’échelle de la ville pour l’optimisation des itinéraires.

La combinaison d’un certain nombre de fonctionnalités futuristes AEV se traduira par de nouvelles possibilités fascinantes pour les conducteurs. Ces options sont un peu plus éloignées, mais considérez les applications audiovisuelles associées à la recharge sans fil, par exemple. Les AEV équipés capables de charger sans fil pourront de manière réaliste utiliser les capacités de navigation GPS pour localiser les stations de charge à proximité. Les stations détectant des AV imminents peuvent alors être en mesure de diffuser des identifiants de commande pour rationaliser le service. Il semble de plus en plus probable que nous verrons un jour où les AEV pourront être envoyés depuis chez eux, localiser une station de charge sans fil, charger sans fil sans conducteur, puis rentrer chez eux. Les systèmes de caméras embarquées pourraient vraisemblablement offrir la possibilité de voir tout ce qui se passe en temps réel. L’avantage, encore une fois, est moins d’augmenter la paresse et plus d’encourager l’utilisation de véhicules électriques pour les particuliers et les propriétaires de flottes.

Pour ces raisons, certains commentateurs de l’industrie voient la possibilité que les futurs services de covoiturage AV réduisent en fait le nombre de personnes qui achètent même une voiture. Après tout, il peut être un jour moins cher d’appeler simplement un AEV à partir d’un service de navette, qui peut avoir une flotte en mouvement à tout moment; acheter un trajet quelque part pour de plus petites sommes d’argent que le carburant, l’assurance et d’éventuels paiements mensuels de voiture; puis envoyez l’AV sur son chemin. Les VA équipés de commandes de recharge pourraient savoir à l’avance si une destination de passager prédéfinie épuisera ses réserves d’énergie et signalera aux opérateurs qu’un voyage de retour vers une station de recharge peut être nécessaire en premier.

Les véhicules sans conducteur ont évidemment subi un revers en 2018 lorsqu’une femme de l’Arizona a été tragiquement frappée et tuée par un Uber autonome. Mais la technologie ne montre aucun signe de perte d’investissement, avec des mises à niveau annuelles rapprochant ces voitures du déploiement commercial. Tesla, par exemple, a déjà fourni aux conducteurs une capacité d’invocation autonome à utiliser dans les parkings (ou n’importe où à moins de 200 pieds, c’est-à-dire). Cela peut sembler faux pour ceux d’entre nous qui ne craignent pas de marcher jusqu’à notre voiture, mais ces modules complémentaires contribueront tous au développement de la technologie au fil du temps.

Certaines villes du monde entier utilisent déjà de plus petits réseaux de services de navette de flotte autonomes pour lancer le bal. L’un de ces services – sans conducteur et entièrement électrique – fonctionne à Lyon, en France, transportant des passagers entre des destinations touristiques déterminées. La ville de New York comprend également un petit complexe de réseau AEV dans l’un des pôles technologiques de la ville.