Innovation technologique : quels gains possibles pour mieux réduire le bruit ?

Le Centre d’analyse stratégique a rendu public fin août un rapport de synthèse qui passe en revue les progrès technologiques susceptibles d’intervenir au cours des prochaines décennies dans les secteurs de l’énergie, des transports et du bâtiment. En matière de réduction du bruit, d’importants gains sont à attendre, à plus ou moins long terme.

cas-rapport-bergougnouxLe Centre d’analyse stratégique a rendu public fin août un rapport de synthèse qui passe en revue les progrès technologiques susceptibles d’intervenir au cours des prochaines décennies dans les secteurs de l’énergie, des transports et du bâtiment. En matière de réduction du bruit, d’importants gains sont à attendre, à plus ou moins long terme.

Par lettre en date du 27 avril 2011, le directeur général du Centre d’analyse stratégique, Vincent Chriqui, confiait à Jean Bergougnoux, président d’honneur de la SNCF, directeur général honoraire d’EDF, la mission d’animer une réflexion de prospective technologique sur les secteurs de l’énergie, des transports et du bâtiment. Pour chaque technologie étudiée, elle a tenté d’apprécier à la fois la contribution possible en matière de développement durable et le potentiel de compétitivité de notre pays sur la scène internationale.

Ce document de presque quatre cents pages, rendu public le 28 août 2012 examine pour chaque secteur en quoi l’innovation technologique est susceptible de contribuer à améliorer la situation. Nous avons tiré de ce document les éléments qui font référence à de possibles gains sur le front de la qualité de l'environnement sonore.

Dans le secteur de l’énergie, le recours au courant continu pour le transport de l’électricité sur les réseaux électriques longue distance se traduirait, entre autres, par une réduction du bruit émis par les lignes haute tension. Concernant la production d’électricité d’origine éolienne, pour que la filière se développe, les auteurs rappellent qu’il faudra garantir une bonne insertion environnementale et sociétale avec des niveaux d’impacts, sonores et visuels notamment, minimaux.

En matière de transport terrestre, au chapitre des véhicules particuliers, l’avenir paraît être celui d’un véhicule d’un peu moins de 800 kg, possédant une motorisation hybride thermique-électrique, équipé d’un moteur à 3 cylindres, à performances « limitées » (vitesse maximale de 130-140 km/h) et consommant un biocarburant de deuxième génération. Mais avec les moteurs à 2 et 3 cylindres, les difficultés à surmonter sont alors celles du bruit, des vibrations et de la tenue en température et pression. La pile à combustible, associée au véhicule électrique, constitue une solution de rupture pour ce qui est des polluants (oxydes d’azote, particules, etc.) et des nuisances sonores. Sous réserve d’une production d’hydrogène décarbonée, le véhicule à PAC n’émettra pas de gaz à effet de serre. Air Liquide prévoit à horizon 2020 de fabriquer 50 % de son hydrogène destiné à des applications énergétiques de manière décarbonée (programme Blue Hydrogen). Cependant, son développement rencontre plusieurs difficultés : déploiement d’un réseau de distribution, coût du véhicule et sécurité du stockage mobile de l’hydrogène.

Du côté du transport aérien, les avancées porteront sur la structure de l’avion (fuselage, voilure), sur sa motorisation, sur la gestion des appareils de bord et sur l’environnement de l’avion (technologies de l’information et de la communication, notamment pour la gestion du trafic aérien). Ainsi, à l’horizon 2030, l’avion devrait être davantage électrifié, plus léger (matériaux composites), moins bruyant (moteurs, aérodynamisme, trafic aérien amélioré), moins consommateur d’énergie (nouvelles technologies de moteurs, taxiing via des moteurs électriques) et moins émetteur de polluants (nouveaux moteurs, nouveaux carburants, électrification des appareils). Un travail important devra être effectué sur les moteurs, qui restent la principale source d’émissions de CO2, de NOX et de bruit. Le programme de recherche « Propulsion » du CORAC mené par la Snecma et Safran est partie prenante de cet axe de recherche. À court terme, les innovations porteront principalement sur l’optimisation du cycle primaire de combustion des turbojets classiques. L’objectif : augmenter et mieux contrôler les températures et les pressions au niveau du flux chaud du moteur, utiliser des matériaux plus résistants à ces contraintes, rendre le système de refroidissement plus efficace et optimiser la forme des pales du compresseur. Cela devrait permettre à horizon 2015 de réduire de 5-10 % la consommation de l’appareil (mais aussi ses émissions de CO2, de NOX, et son bruit). À moyen terme, un saut technologique est à prévoir avec le développement de moteurs à taux de dilution (rapport du flux froid massique, à l’extérieur, et du flux chaud massique, au centre du moteur) plus élevé. La traînée aérodynamique est également génératrice de bruit, qu’il est possible de limiter par l’ajout de masques, notamment au niveau de l’empennage et des « protubérances » : les atterrisseurs et les hypersustentateurs. Gains attendus : 5 dB environ.

Concernant le transport maritime et fluvial, l’émergence de nouvelles technologies de stockage d’énergie (batteries Li-ion, supercondensateur, bobine supraconductrice, volants d’inertie, etc.) permettra d’améliorer la situation énergétique du navire à quai, en généralisant par exemple le cold ironing (source de courant électrique disponible dans les ports) qui permet d’économiser du carburant, d’effectuer la maintenance des générateurs de courant situés à bord et de réduire le niveau de bruit du navire. Le stockage d’énergie permet également de faire les manœuvres de port sans utiliser la propulsion principale, donc en diminuant de façon significative la pollution en zone portuaire.

Dans le secteur ferroviaire, pour le transport urbain, une voie possible d’évolution à long terme pourrait être celle du tramway sur viaduc fonctionnant sur le principe du « coin d’huile » : un film d’huile d’environ 2 mm, déposé dans des glissières de guidage, permettrait de surélever le tramway et de le faire avancer par glissement de façon totalement silencieuse et avec une importante économie d’énergie. Pour le transport de longue distance, il pourrait être envisagé à l’horizon 2030 de faire passer la vitesse commerciale des trains sur rail de 320 à 500 km/h, ceci afin de concurrencer l’avion sur les trajets européens de 1000 km. La très haute vitesse pose cependant des problèmes de captation de courant (contact avec la caténaire), de stabilité de la voie, de bruit (principalement aérodynamique), mais également de coûts liés à la consommation énergétique du train. Pour le bruit dynamique du train, la principale source de bruit à haute vitesse, au-delà de l’utilisation de rails spéciaux – le meulage acoustique apporte un gain de 1 à 3 dB –, se pose la question du développement de technologies de neutralisation des ondes sonores. Mais ce contrôle actif reste pour l’instant inefficace en sites ouverts, l’onde sonore irrégulière du train étant très difficile à annihiler en temps réel. Pour le fret, le frein à commande électronique constitue un axe de progrès notable en termes de régularité et de vitesse de roulage, mais aussi sur le plan du bruit, de la sécurité et des coûts de maintenance. Toutefois, le développement d’un tel frein nécessite d’avoir une très bonne connaissance de la tension en temps réel dans des attelages de wagons, ce qui reste très difficile à l’heure actuelle. Par ailleurs, d’un point de vue économique, ces techniques ne produisent leurs effets que si une large partie des flottes est équipée. Par ailleurs, l’utilisation de semelles composites LL et K (testées actuellement par l’UIC) conduirait à réduire le bruit de roulement du train de 8 à 10 dB. Parmi les autres mesures de réduction du bruit envisageables, il faut citer les amortisseurs de roue (1-3 dB), les amortisseurs de voie (1-3 dB) et le meulage « acoustique » des rails (1-3 dB).

Pour le secteur du bâtiment, le rapport précise que les efforts de recherche sur les matériaux devraient notamment porter sur le développement de produits intégrant les différents critères requis pour une bonne enveloppe (acoustique, hydrique, sanitaire et environnementale) et pas uniquement la performance énergétique. On notera les intéressantes propriétés qu’apporte la végétalisation des toitures et, maintenant, des murs : bonne isolation thermique et acoustique, absorption de CO2 et, le cas échéant, dépollution. Au chapitre de la production décentralisée d’électricité, le rapport souligne notamment le caractère aléatoire de l’éolien domestique : « Les maisons sont généralement situées dans des endroits très peu ventés et le vent est d’ailleurs très irrégulier en milieu urbain. De plus, le petit éolien pose un problème d’acceptabilité dans son voisinage, lié à l’esthétique et au bruit ».

Des technologies compétitives au service du développement durable - Rapport de la mission présidée par Jean Bergougnoux - 28 août 2012 - site www.strategie.gouv.fr