5 technologies de détection pour optimiser la gestion des données réseau

Dans un contexte de transition mondiale vers les énergies renouvelables et de demande croissante pour une électricité décarbonée, l’inéluctable transformation des réseaux nécessite plus que jamais le concours de l’intelligence numérique.

Les capteurs revêtent ici une importance cruciale. Ils sont « les yeux et les oreilles » du réseau électrique moderne : les données qu’ils recueillent sont indispensables à une gestion fiable, efficace et adaptable des réseaux de demain.

Cinq technologies notables de capteurs de données révolutionnent aujourd’hui les réseaux électriques.

1. Les compteurs intelligents : pour une mesure efficace de l’énergie

Il existe trois types de compteurs intelligents, qui présentent des fonctionnalités distinctes :

• Outre qu’ils mesurent avec précision les consommations électriques, les compteurs intelligents les plus simples sont équipés pour la télémétrie et éliminent le recours aux relevés manuels. Grâce à leur prise en charge des tarifications dynamiques, les consommateurs peuvent faire des économies en reportant certaines consommations sur les heures creuses.
• Les compteurs intelligents intermédiaires comportent des fonctions de communication bidirectionnelle entre consommateurs et gestionnaires réseau. Ils sont capables d’établir des courbes de charge, et de transmettre des données détaillées d’une grande utilité pour une gestion et une exploitation optimale du réseau. Certains modèles peuvent détecter les coupures de courant et alerter les opérateurs afin de minimiser les délais d’intervention. Il existe également des mécanismes de détection et de signalement des manipulations, qui prémunissent les opérateurs contre les fraudes et leur évitent des pertes non techniques potentiellement importantes.
• Les compteurs intelligents avancés prennent en charge des programmes de réponse à la demande, grâce auxquels les gestionnaires de réseau contrôlent et ajustent la demande électrique à distance pendant les pics de consommation. D’usage devenu courant, les dispositifs embarqués de contrôle de la qualité de l’énergie simplifient la détection des variations ou des creux d’intensité. Enfin, ces compteurs sont dotés de capacités de diagnostic de santé et de performance des réseaux de distribution qui peuvent identifier certains dysfonctionnements des installations à basse tension, tels que les arcs électriques ou les courts-circuits, facilitant les mesures de maintenance préventive.

2. Les capteurs de courant pour câbles simples et multiconducteurs

Pour satisfaire les objectifs ambitieux de neutralité carbone, et pour mitiger la hausse et la volatilité des prix de l’électricité, les réseaux doivent impérativement minimiser les déperditions inutiles d’énergie.

D’après Sarah Marie Jordaan, maître de conférences en Énergie, ressources et environnement à l’Université Johns Hopkins, une plus grande efficacité des réseaux à l’échelle mondiale pourrait réduire de 500 millions de tonnes nos émissions de CO2 — soit plus de 1 % des émissions annuelles dans le monde. Mais pour citer le physicien britannique William Thomson, mieux connu sous le nom de Lord Kelvin, « Si vous ne pouvez pas le mesurer, vous ne pouvez pas l’améliorer ».

Des innovations comme les capteurs de courant pour câbles simples et multiconducteurs changent la donne pour les gestionnaires de processus et d’équipements. Ces dispositifs éprouvés peuvent être directement positionnés autour des conducteurs et des feeders, sans interruption du circuit à mesurer. Ils permettent ainsi de mener rapidement des audits sélectifs, et d’élaborer des stratégies concrètes de réduction des consommations pour réaliser jusqu’à 20 % d’économies d’énergie.

3. La récolte d’énergie : puiser de faibles quantités dans l’environnement

La mise en œuvre de capteurs sur des sites isolés ou d’accès difficile peut s’avérer problématique, notamment du fait de la gestion peu durable des batteries et des coûts d’exploitation associés.

Alors que l’Internet des Objets devrait compter 25 milliards d’appareils en 2025, la récolte d’énergie émerge comme une technologie cruciale pour la diffusion de capteurs durables et de solutions connectées.

Le concept de récolte d’énergie repose sur le captage et la conversion de petites quantités d’énergie disponibles dans l’environnement immédiat d’un dispositif, ou dans des sources électriques proches telles que des câbles. La méthode la plus répandue mobilise l’effet photovoltaïque, qui produit de l’électricité à partir de la lumière. Peu coûteuse et aisément adaptable aux applications d’éclairage intérieur, elle répond parfaitement aux besoins des solutions IdO.

L’induction est une autre technologie de récolte d’énergie, fréquemment employée pour les systèmes câblés. Elle assure un fonctionnement autonome des appareils en utilisant l’énergie des câbles ou de leurs terminaisons. Cette approche intéressante du point de vue écologique simplifie la maintenance des capteurs, et prolonge la durée de vie des systèmes.

Avec les dernières avancées de l’électronique embarquée, notamment des processeurs et de la connectivité sans fil basse consommation, ces systèmes ont gagné en efficacité et fermement établi la récolte d’énergie comme une source fiable d’alimentation électrique.

4. L’Edge-to-cloud : une révolution dans les pratiques de maintenance

L’intégration Edge-to-cloud ouvre une nouvelle ère pour la maintenance avec des pratiques plus intelligentes et plus efficaces, tout particulièrement dans le domaine des réseaux électriques.

5. La fibre optique : minimiser les perturbations de service

Lorsque les techniques traditionnelles s’avèrent impraticables ou trop chères, la fibre optique peut être mise en œuvre comme solution d’acquisition de données à distance ou comme réseau de capteurs distribués.

Par comparaison aux capteurs ponctuels, les technologies de détection par fibre optique proposent aux opérateurs réseau une méthode plus précise et plus économique d’acquisition de données.

Les capteurs à fibre optique distribués mesurent en continu l’activité de l’ensemble du réseau électrique, permettant aux opérateurs de localiser rapidement les perturbations réelles ou potentielles et donc de minimiser, voire de prévenir de coûteuses coupures de courant.

Très sensibles aux variations de température et de contraintes mécaniques, les fibres optiques se prêtent à toutes les applications de détection distribuée :

• La Détection de température distribuée (Distributed Temperature Sensing ou DTS) concerne la détection précoce d’anomalies telles que les points chauds ou les goulets d’étranglement thermiques dus à des modifications de l’environnement des câbles. Associée à un algorithme de contrôle thermique, la DTS permet d’évaluer l’état des câbles et l’intensité maximale admissible, et donc de déterminer les plages d’utilisation compatibles avec une exploitation sûre du réseau.
• La Détection acoustique distribuée (Distributed Acoustic Sensing ou DAS) porte sur la détection et la localisation précise des anomalies, mais aussi des interférences de tiers, que celles-ci aient lieu à terre (vols de câbles, fouilles, forages…) ou en mer (lâchers ou dérives d’ancres). Cette écoute permanente des signatures acoustiques est une méthode efficace de contrôle de l’état des câbles.
• La Détection de contraintes distribuée (Distributed Strain Sensing ou DSS) mesure en continu les contraintes mécaniques et les déformations sur toute la longueur du câble. Ceci permet d’évaluer l’état structurel du câble et de s’assurer que celui-ci n’est pas soumis à des contraintes trop importantes (telles que des coudes ou des étirements).

Depuis le début des années 90, Nexans est un pionnier des technologies de détection et de mesure distribuées pour les câbles à haute tension. Notre parcours dans ce domaine a débuté par l’installation du système de détection des températures distribuée (DTS) pour la liaison Skagerrak 3 entre le Danemark et la Norvège ; depuis lors, ces technologies n’ont jamais cessé d’évoluer et de repousser les limites de distance, de précision, d’efficacité et de réduction des coûts.

Avec l’irruption de technologies novatrices, les capteurs jouent un rôle de premier plan dans la révolution des réseaux électriques intelligents. Nous disposons grâce à eux des données indispensables pour assurer la fiabilité, l’efficacité et l’adaptabilité des réseaux électriques de demain.

Nexans réussit le mariage des données et des métiers

Après le modèle d’une économie sans usine qui a été la marque des trente dernières années, de nombreux pays, tels que les Etats-Unis ou la France, redécouvrent les vertus de la production sur son sol. Une occasion unique pour favoriser le développement d’usines de nouvelle génération, adaptées aux nouveaux enjeux économiques, sociaux et environnementaux. Pour Nexans, qui a toujours fait le choix du local for local, c’est l’opportunité de franchir une nouvelle étape en intégrant son modèle de management exigeant à son outil industriel international qui sera en mode 4.0 dès 2026.

Quand on parle de révolution numérique, on pense d’abord à toutes ces informations qui envahissent notre quotidien, semaine après semaine, pour annoncer la sortie d’un smartphone révolutionnaire, d’un nouveau robot domestique ou les progrès fulgurants de l’intelligence artificielle (IA). Ce n’est que récemment que le sujet s’est invité dans le monde professionnel à travers des débats passionnés sur les effets de l’IA sur les métiers et les tâches susceptibles d’être rapidement automatisées, du programmeur au comptable, du médecin à l’avocat.

Paradoxalement, on parle moins de l’industrie, plus rarement sous le feu des projecteurs, alors même que c’est un sujet majeur en termes d’emplois, d’innovation et de création de valeur, mais aussi de souveraineté depuis que les pays européens ont pris conscience de leur dépendance économique et stratégique à l’occasion de la pandémie de Covid-19 et de la confrontation directe entre la Chine et les Etats-Unis. C’est pourtant dans les usines que se joue une partie importante de l’adaptation de nos économies à la nouvelle donne technologique.

Industrie 4.0, comment l’industrie se réinvente

Ce n’est bien sûr pas une surprise puisque l’évolution des ateliers a toujours été associée à un saut technologique. Un cycle ouvert par deux révolutions industrielles, entamé par la machine à vapeur et les premières usines, amplifié par l’électricité, la machine-outil et la production de masse, et qui s’est poursuivi, dans les années cinquante, par l’électronique et l’automatisation grâce à la programmation, les machines à commande numérique, les robots industriels et les premiers logiciels de supervision.

La quatrième révolution, qui se développe sous nos yeux, s’inscrit directement dans la poursuite d’une informatisation déjà fortement engagée, mais se distingue par son ampleur. Il s’agit tout d’abord de s’appuyer sur un nouveau socle énergétique avec l’ambition de s’émanciper des énergies fossiles qui ont permis les trois précédentes étapes. Il s’agit ensuite d’utiliser au maximum cette nouvelle ressource que constitue les données de l’entreprise en tirant parti du formidable cocktail technologique arrivé à maturité qui combine des infrastructures à très haut débit (fixe avec la fibre et mobile avec la 5G), l’hébergement et le traitement massif des données (Cloud, Big data, IA), la décentralisation de l’intelligence au niveau des objets (IoT) et la disponibilité de nouveaux modes d’interaction homme-machine (réalité mixte, jumeau numérique, avatar).

Cette avalanche d’innovations permet de repenser de manière globale l’ensemble des activités de l’entreprise en intégrant tous les process des activités de production. A tel point que ceci est devenu une priorité pour de nombreuses puissances industrielles. Ce n’est pas un hasard si c’est l’Allemagne qui dès 2011 a lancé le plan Industry 4.0, premier du genre destiné à maintenir l’excellence de son outil industriel. C’est une préoccupation identique qui pousse la Chine à investir dans des usines du futur à forte valeur ajoutée pour conserver sa puissance industrielle et faire face à une pénurie de main-d’œuvre croissante. Une stratégie que la France a adoptée en 2015, avec l’Alliance Industrie du Futur, qui regroupe 32 000 entreprises rassemblées chaque année à l’occasion du salon Global industrie (Lyon, Mars 2023) au cours duquel les équipes de Nexans se sont distinguées en remportant 2 Golden Tech dans les catégories Concepteur et Maker.

Nexans 4.0 à l’horizon 2025

C’est l’expression d’un engagement qui concerne l’ensemble des équipes du groupe Nexans, avec la perspective d’une intégration numérique globale de toutes les dimensions de l’entreprise et de son écosystème pour simplifier les processus, améliorer la performance et être plus réactif, gagner en productivité et en sécurité, limiter les interventions inutiles, anticiper et prévoir les événements (maintenance prédictive, gestion des stocks, satisfaction clients…).

Pour le groupe Nexans, le changement a commencé fin 2020 à l’occasion d’un partenariat avec Schneider Electric qui dispose d’une solide expérience dans la transformation de son propre parc industriel en privilégiant la fiabilité, la productivité, l’amélioration de la disponibilité grâce à la maintenance prédictive, l’efficacité énergétique et la protection contre les cyberattaques. Cela a débuté par des investissements importants sur les sites pilotes d’Autun en France et de Grimsås en Suède, pour être ensuite déployés à huit usines supplémentaires d’ici fin 2023 avec l’objectif de mettre à niveau l’ensemble des 45 usines du groupe sur quatre continents à fin 2025, au rythme de 12 à 15 sites par an.

Ces changements profonds se traduisent par la mobilisation des données du groupe, devenues la véritable matière première de cette nouvelle révolution industrielle. Alors que la part des données utilisées est passée de 5% à 10% entre 2019 et 2023, l’objectif est d’atteindre les 70% d’ici 2026.

Une mise en œuvre qui assure la connexion des outils de production en utilisant les ressources de l’IoT et de l’IA tout en permettant une prise en main par les collaborateurs grâce au développement de tableaux de bord et d’indicateurs d’aide à la décision, au suivi de la qualité et de la sécurité, en favorisant la réduction des délais d’intervention et de commercialisation.

Une révolution pour quoi faire ou ce qui change sur le terrain

Au quotidien, c’est bien la manière de travailler qui est amenée à changer. Car les changements ne sont pas que techniques même si les usines font désormais une place de plus en plus grande aux machines connectées et aux robots dopés à l’IA, ainsi qu’aux chariots élévateurs à conduite autonome qui parcourent jour et nuit les centres logistiques. Mais c’est sans doute pour les femmes et les hommes que les changements sont les plus spectaculaires, maintenant qu’ils travaillent dans des ateliers envahis par les écrans, les tablettes et les lunettes connectées.

Un sujet sensible, car une grande partie du succès repose sur l’intégration bien comprise entre les hommes et les machines. C’est justement l’objet de ce que certains appellent l’industrie 5.0, qui consiste à compléter et renforcer cette transformation numérique par une collaboration plus efficace entre les humains et les machines pour que la créativité et le bien-être ne soient pas oubliés.

Une dimension prise en compte dès l’origine dans le projet de Nexans :

• Des tableaux de bord en temps réel permettent de suivre le bon fonctionnement des lignes de production, usine par usine et bientôt pour l’ensemble de l’outil industriel du groupe au niveau mondial. La supervision en temps réel de données permet d’augmenter rapidement les performances industrielles, de renforcer le contrôle de la qualité, mais aussi de réduire les consommations d’énergie et de matières premières, avec une réduction 15% des coûts énergétiques.

• Un réseau social d’entreprise permet aux opérateurs d’accéder à des modules vidéo et des tutoriels complétés par un forum de discussion. Un atout lorsqu’il s’agit d’échanger de bonnes pratiques et aller rapidement à la solution en adressant directement une question à la communauté en ligne.

• Les lunettes connectées sont utilisées pour réduire le stress au travail en mettant en relation directe, et à tout moment, experts et opérateurs afin d’aider ces derniers lors de phases de production délicates ou pour résoudre des problèmes urgents de production grâce à la réalité augmentée

C’est tout l’enjeu de cette étape si importante de s’assurer que la numérisation libère les opérateurs des actions répétitives, pour leur permettre de se consacrer à des tâches à plus forte valeur ajoutée. C’est bien sûr un attrait supplémentaire pour convaincre les jeunes générations, digital native, à s’intéresser à ces métiers et l’occasion d’enrichir le poste de travail, de gagner du temps passé sur les machines, en assurant l’évolution des compétences par des programmes de formation adaptés.

Pour tirer toute la puissance de ce nouveau modèle de gestion des outils de production, il s’agit également d’en assurer l’intégration avec les objectifs stratégiques de l’entreprise. Un effort que Nexans entend pousser le plus loin possible en assurant la cohérence entre le plan industrie 4.0 et le modèle de management, E3, qui sert de socle à la transformation du groupe en alimentant les objectifs de performance économique, de vertu environnementale et d’engagement des équipes.

Transformer la pénurie de ressource en avantage concurrentiel

Le cuivre, premier métal travaillé par l’homme à l’aube de la révolution néolithique et qui a été au cœur de la seconde révolution industrielle de l’énergie au début du XXe siècle, est aujourd’hui l’un des piliers de la transition énergétique en cours. Dopé par la généralisation des véhicules électriques, la multiplication des projets de parcs d’éoliennes, la modernisation des réseaux électriques, la rénovation des bâtiments ou les investissements dans les usines du futur, le cuivre est partout. Mais entre la raréfaction de la ressource, les tensions géopolitiques et la préservation de la planète, l’industrie du câble électrique doit se réinventer autour de nouveaux modèles économiques durables.

Nexans se positionne aux avant-postes de cette transformation, par son histoire, son investissement précoce dans le domaine et sa vision stratégique d’un modèle alliant responsabilité et performance.

Le cuivre, de la pénurie annoncée au laboratoire de l’économie circulaire à venir

L’industrie des câbles électriques, qui a déjà connu de nombreuses phases de transformation au cours de sa longue histoire, doit s’adapter à un nouveau défi. La multiplication des projets d’électrification exigés par la transition énergétique entraîne une explosion de la demande en électricité, et donc une augmentation attendue de la consommation de cuivre mondiale qui devrait atteindre les 39 millions de tonnes en 2030 (contre 13 millions en 1995 et 29 millions en 2020). A cela, nous devons simultanément faire face à la raréfaction annoncée de la ressource minière, limitée par une production annuelle de 24 millions de tonnes pour les 5 prochaines années.

Un avant-goût de la pression qui attend les producteurs de câbles a d’ailleurs déjà eu lieu à l’occasion de la pandémie de Covid-19, lorsqu’ils ont dû faire face à une multiplication du prix du cuivre par deux. Une équation qui dépend de l’accès à une ressource de plus en plus disputée et d’un ajustement par les prix qui pèse lourd dans leurs modèles économiques alors que le cuivre peut représenter jusqu’à 70% du coût des câbles.

Nous sommes en fait au début d’un mouvement qui va s’accélérer, car même si moins du tiers des industriels ont engagé une transformation de leurs chaînes de valeur au-delà des cœurs d’usine, ce sont plus de 80% des entreprises françaises qui ont déjà travaillé sur des modèles économiques circulaires (Enquête INEC, « Pivoter vers une industrie circulaire », Dunod, 2022).

Pivoter vers l’économie circulaire pour allier soutenabilité et profitabilité

Recycler et mieux contrôler ses approvisionnements ne suffissent déjà plus à définir une stratégie à la hauteur des enjeux. Car basculer d’une économie linéaire vers une économie circulaire implique un changement profond concernant tous les métiers de l’entreprise afin que le changement de modèle devienne vertueux.

Un bon exemple de l’application de l’approche holistique nécessaire à la mise en place d’une stratégie circulaire profitable est la nouvelle gamme de câbles de réseau de distribution bas carbone en France que vient de lancer Nexans. La prise en compte de chaque étape de la chaîne de valeur et de l’ensemble du cycle de vie d’un câble permettent de réduire les émissions de gaz à effet de serre des câbles basse et moyenne tension de 35% à 50%, selon les produits. Cela demande par exemple, au-delà du cuivre, d’utiliser un aluminium bas carbone et des plastiques recyclés, et de garantir l’utilisation d’énergies renouvelables ou décarbonées lors de la production des câbles.

Pour arriver à un tel résultat, tous les métiers doivent être impliqués comme le souligne Christophe Allain, Global Portfolio Director Non Ferrous Metals de Nexans : « Cette offre inédite illustre l’engagement de nos équipes pour le développement durable, depuis notre centre mondial de R&D Ampacity à Lyon jusque dans nos usines, en passant par les équipes marketing et achats sous oublier bien entendu nos fournisseurs partenaires. »

Une offre indispensable au moment où les clients de Nexans sont eux même en train de pivoter vers une économie durable comme c’est le cas de Schneider qui fait figure de pionnier en la matière en mettant la circularité et plus globalement l’environnement au cœur d’une stratégie déclinée à travers de nombreux programmes : écoconception, recours à des matériaux de meilleure qualité́, produits plus modulaires, connectés et réparables, émergence des modèles « Energy as a Service », décarbonation des chaînes de valeur, usines sans déchets ou encore offres de leasing.

Enfin, au-delà des bénéfices économiques et de la confiance renouvelée des clients clés, le fait de pivoter vers une économie circulaire est également un atout pour le réengagement des équipes de l’entreprise. Car plus le changement est réel et assis sur des objectifs concrets et des résultats mesurés, plus les équipes retrouvent un sens et une motivation à leur engagement.

Exploiter les « mines urbaines » pour transformer la rareté de la ressource en avantage concurrentiel

Nexans, premier fabricant mondial de câbles verticalement intégré, dispose d’un atout lui offrant un accès direct aux cathodes de cuivre des mines. Il s’agit en effet pour le Groupe de maitriser ses approvisionnements en conservant une avance prise, il y a de nombreuses années, par l’intégration de sa propre activité de métallurgie : l’unique fonderie de cuivre restant en France située à Lens, deux en Amérique du Sud au Chili et au Pérou et une méga fonderie à Montréal.

Miser sur les mines urbaines pour transformer notre industrie et entrer dans l’économie circulaire, voilà l’engagement de Nexans. Il est indispensable de mieux récupérer le cuivre et l’aluminium des réseaux électriques des véritables « mines urbaines » que sont nos villes et nos infrastructures où le niveau de collecte peut être amélioré. Pour cela le Groupe s’appuie depuis 2008 sur RecyCâbles, joint-venture entre Nexans et SUEZ.

Au cours de l’année 2022, 14 000 tonnes de câbles usagés ont été transformés à cette occasion au sein des usines du groupe. Une collaboration qui pourrait dans le futur être étendue à d’autres acteurs du recyclage afin de développer une filière circulaire spécifique à l’industrie du câble. A titre d’exemple, les lignes historiques d’Orange vont techniquement être supprimées en 2030. Il sera donc essentiel d’assurer la récupération de l’ensemble de ce réseau de cuivre, afin d’en assurer un recyclage et une réutilisation. D’autres initiatives peuvent être également imaginées auprès de ferrailleurs et de déchetteries, qui sont des éléments essentiels du puzzle, et donc au cœur des enjeux de l’économie circulaire.

Ainsi, maîtriser la chaine de valeur de bout en bout permet d’agir également sur de nombreux paramètres qui, au-delà des délais et des prix de revient, deviennent de véritables gages de qualité et d’engagements environnementaux auxquels sont désormais très sensibles les clients et partenaires de Nexans.

Cela passe aussi par la gestion à long terme des contrats d’approvisionnement comme celui qui vient d’être signé pour cinq ans avec le groupe polonais KGHM pour la fourniture de cathodes de cuivre qui prend désormais en compte le niveau d’émission de carbone abaissé grâce à un transport par voie ferroviaire entre la Pologne et la France, et complété par l’adhésion conjointe au Copper Mark afin de promouvoir une production de cuivre responsable au niveau mondial. Une politique qui a permis aux sites de Lens et de Montréal d’obtenir, en août 2023, le label certifiant d’une production de cuivre responsable.

Mais il reste que pour que l’ensemble de notre économie bascule dans ce nouveau modèle, des pionniers doivent ouvrir la voie en montrant les bénéfices pour la planète ainsi que les avantages pour une nouvelle croissance durable. Si le cuivre est souvent cité comme exemple d’une économie circulaire bien maîtrisée, alors l’industrie des câbles d’énergie se trouve aux avant-postes d’un « Green deal » que l’Union Européenne a commencé à déployer depuis 2019 avec des rendez-vous ambitieux dès 2030 pour l’atteinte de la neutralité carbone des pays de l’Union d’ici 2050.

De nos jours, fortement engagés dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES), les gouvernements du monde entier font pression sur le secteur de la construction et du bâtiment pour qu’il réduise ses émissions carbonées et sa consommation de matières premières.

Et pour cause. Les bâtiments commerciaux et résidentiels sont responsables de presque 40 % des émissions de gaz à effet de serre (GES) et consomment 30 % de l’énergie finale au niveau mondial. La décarbonation du secteur du bâtiment et de la construction est critique pour atteindre l’objectif « zéro émissions nettes » en 2050. Cela nécessite des changements fondamentaux dans la manière de concevoir, construire et exploiter les bâtiments partout dans le monde. Cette évolution demande au secteur de favoriser des matériaux de construction et des pratiques plus compatibles avec l’environnement, d’adopter des stratégies plus efficaces sur le plan des matériaux et de réduire l’utilisation des matières premières.

Des matériaux de construction innovants

Le passage aux matériaux de construction bas carbone innovants est essentiel pour réduire l’impact environnemental du secteur du bâtiment et de la construction. Non seulement le béton est le matériau de construction le plus utilisé, mais il est responsable de 8 % des émissions mondiales de GES.

Une alternative viable au béton traditionnel est la brique bas carbone fabriquée à partir de matériaux recyclés, ou la brique traditionnelle en argile cuite dans un processus bas carbone, utilisant du biogaz provenant des déchets, de la méthanisation de biomasse ou de l’énergie solaire ou éolienne.

Saint-Gobain, par exemple, qui fabrique des matériaux de construction, ouvre la voie des produits bas carbone plus durables. Cette année, cette société d’envergure mondiale a annoncé la production de plaques de plâtre zéro carbone dans son usine modernisée de Fredrikstad, en Norvège. La décarbonation du processus de fabrication a été rendue possible par le passage du gaz naturel à l’hydroélectricité, ce qui évite l’émission annuelle de 23 000 tonnes de CO2. En outre, la société est la première du secteur à produire du verre plat zéro carbone, grâce à l’utilisation exclusive de verre recyclé (calcin) et d’énergie verte issue du biogaz et d’électricité décarbonée.

Les matériaux éco compatibles tels que le chanvre et le lin sont des alternatives viables pour réduire l’impact environnemental du secteur. Cavac Biomatériaux, spécialisée dans l’utilisation industrielle des fibres végétales, fabrique des isolants à partir du chanvre et du lin.

Des stratégies plus efficaces sur le plan des matériaux

Le Rapport sur la situation mondiale 2022 des bâtiments et de la construction prévoit un doublement de la consommation mondiale de matières premières d’ici 2060. D’après ses auteurs, la mise en œuvre de stratégies plus efficaces sur le plan des matériaux comporte un potentiel énorme de réduction des émissions de GES pour le secteur du bâtiment.

De plus, dans les pays du G7, les stratégies d’efficacité matérielle y compris le recyclage des matériaux pourraient réduire les émissions de plus de 80 % d’ici 2050 dans le cycle des matériaux utilisés dans les bâtiments résidentiels. La Fondation Ellen MacArthur estime qu’au niveau mondial, l’économie circulaire réduirait de 38 % d’ici 2050 les émissions de CO2 liées aux matériaux de construction.

Le passeport numérique des produits (DPP) est une initiative cruciale du plan d’action pour une économie circulaire de l’Union Européenne. Cette initiative vise à faire des produits durables la norme dans l’UE en facilitant la transparence tout au long de la chaine de valeur et en favorisant les modèles d’économie circulaire. L’adoption d’un modèle d’économie circulaire dans le secteur du bâtiment et de la construction est cruciale pour atteindre d’importants objectifs de durabilité.

Réduire l’utilisation de matières premières

On estime que les matériaux et les produits de construction consomment 50 % de tous les matériaux extraits de l’écorce terrestre, et que les activités de démolition représentent 50 % de tous les déchets générés. Pour réduire l’empreinte environnementale de ses câbles, Nexans utilise une part croissante de matériaux à faible impact dans toute la chaîne de valeur.

Il est prévu que la disponibilité de matières premières importantes continuera à baisser dans les années à venir. Cela concerne par exemple le cuivre, un composant essentiel des câbles et des fils électriques par sa grande conductivité et sa robustesse. L’extraction du cuivre ne pouvant plus répondre à la demande mondiale, 40 % de la production de cuivre s’appuie sur le cuivre recyclé.

Depuis plus de 35 ans, Nexans recycle les rebuts de cuivre et d’aluminium dans le cadre de sa politique de développement durable, pour réduire l’utilisation de matières premières et promouvoir un modèle d’économie circulaire. En 2008, Nexans et SUEZ ont lancé RECYCÂBLES, le leader du recyclage des câbles et des métaux non ferreux en France. Cette coentreprise traite chaque année 36 000 tonnes de câbles, générant 18 000 tonnes de grenaille de métal et 13 000 tonnes de plastique. La combinaison de plusieurs technologies de pointe permet de produire de la grenaille de cuivre pure à 99,9 %.

Aujourd’hui, Nexans utilise jusqu’à 15 % de cuivre recyclé dans sa fabrication de câbles et vise à utiliser de l’aluminium recyclé en 2024. L’emploi de cuivre, d’aluminium et de plastiques recyclés permet aux clients de Nexans de disposer d’un produit durable sans compromis sur la qualité.

Des matériaux de construction compatibles avec l’environnement

Comme il est prévu que la surface de planchers dans le monde double d’ici 2060, il est vital de mettre en œuvre des matériaux de construction et des pratiques efficaces sur le plan énergétique et compatibles avec l’environnement.

Nexans travaille à améliorer l’impact de ses produits en se procurant des composants qui répondent aux orientations de réduction de la consommation d’énergie, établies par les directives de responsabilité sociale des entreprises (RSE) de l’entreprise.

De plus, la R&D de Nexans pour le développement de ses produits vise à protéger l’environnement et la santé humaine en gérant les substances chimiques utilisées dans les processus de fabrication, et en garantissant que tous les nouveaux projets tiennent compte de l’empreinte environnementale du produit final. Par exemple, à partir de 2025, une grande partie des câbles fabriqués dans l’usine Nexans d’Autun, en France, sera exempte d’halogènes afin de réduire les émissions de gaz toxiques en cas d’incendie.

Pour atteindre l’efficacité énergétique et la neutralité carbone des bâtiments, il est nécessaire d’étudier la manière dont les matériaux de construction sont conçus, fabriqués et utilisés. Cela signifie qu’il faut examiner la chaîne de valeur et changer notre manière de créer, utiliser et réutiliser tous les matériaux – du produit lui-même à son emballage et à son transport – afin de réduire l’impact environnemental global du secteur.

La supraconductivité suscite actuellement un vif intérêt et des débats passionnants, alimentés notamment par la recherche sur les supraconducteurs à température et pression ambiante dont la découverte provoquerait une révolution technologique. Les nombreuses questions soulevées par ces travaux rappellent les défis scientifiques que les chercheurs ont dû surmonter lorsqu’ils ont découvert les supraconducteurs à haute température en 1986. Retour sur cette technologie cruciale pour l’industrie du câble, en explorant les avancées récentes, les défis persistants, mais aussi comment Nexans fournit le tout premier système de câbles supraconducteurs au monde intégré à un réseau ferroviaire.

Alors que nous nous dirigeons vers un avenir tout électrique, la nécessité d’augmenter l’approvisionnement en énergie dans les villes devient de plus en plus urgente. Le besoin de résilience est tout aussi important : l’électricité devenant la principale source d’énergie, l’approvisionnement devra être fiable à 100 %. Les temps d’arrêt ne sont pas une option.

Pourquoi les supraconducteurs ?

Les câbles supraconducteurs sont des miracles de connectivité électrique. Ils présentent des qualités uniques qui les rendent parfaitement adaptés aux projets.

Tout d’abord, les câbles supraconducteurs peuvent transporter des courants extraordinairement élevés, bien supérieurs à ceux des câbles classiques en cuivre ou en aluminium. Il est donc possible de transmettre et de distribuer l’électricité à des tensions relativement faibles. En pratique, cela signifie qu’il est moins nécessaire d’installer des sous-stations dans les centres-villes, ce qui représente une économie importante.

Deuxièmement, les supraconducteurs peuvent transmettre une énorme quantité de puissance par rapport à leur taille. Par exemple, un seul câble supraconducteur d’un diamètre de 17 cm seulement peut transmettre 3,2 GW, soit suffisamment pour alimenter une grande ville. Les couloirs pour les câbles supraconducteurs peuvent être aussi étroits qu’un mètre, ce qui signifie qu’ils peuvent être déployés avec un minimum de perturbations.

Enfin, les câbles supraconducteurs ne produisent pas de chaleur et peuvent être entièrement blindés d’un point de vue électromagnétique, ce qui évite toute interférence avec les réseaux d’électricité, de télécommunications et de canalisations qui sillonnent généralement les villes. Bon nombre des contraintes qui régissent l’acheminement des câbles ne s’appliquent pas lorsque des supraconducteurs sont utilisés.

En outre, les supraconducteurs sont incroyablement efficaces. Les câbles supraconducteurs ont une résistance extrêmement faible lorsqu’ils transportent un courant alternatif et aucune résistance lorsque le courant est continu, de sorte que les pertes sont minimes.

Une première pour le rail

Nexans travaille avec la SNCF, la société nationale des chemins de fer français, sur un projet pionnier visant à renforcer l’alimentation électrique de la gare Montparnasse à Paris à l’aide de câbles supraconducteurs.

Montparnasse est l’une des gares les plus fréquentées de France et accueille plus de 50 millions de voyageurs par an. Ce chiffre devrait dépasser les 90 millions d’ici 2030. Pour faire face à cette nouvelle demande, il faudra des trains supplémentaires – et de l’énergie supplémentaire.

Comme pour toute mise à niveau de l’alimentation électrique d’un centre-ville, le grand défi à Montparnasse était de trouver un moyen de mettre en place une nouvelle alimentation électrique sans avoir à creuser les routes environnantes, ce qui peut être un processus long, coûteux et perturbateur.

Heureusement, le chemin de câbles existant entre la gare Montparnasse et la sous-station qui la dessert disposait de conduits de rechange. Malheureusement, il n’y en avait que quatre. L’utilisation de câbles en cuivre classiques pour fournir la puissance requise nécessiterait une douzaine de câbles. Que pouvait-on faire ?

Les câbles supraconducteurs sont la solution. La solution de Nexans n’utilise que deux câbles, chacun d’un diamètre inférieur à 100 mm, afin de pouvoir les enfiler facilement dans les conduits existants. Malgré leurs petites dimensions, chaque câble est capable de transporter 5,3 MW, soit 3500 A à 1500 VDC – une énorme quantité d’énergie électrique.

Ce projet est d’autant plus important qu’il s’agit de la toute première utilisation de câbles supraconducteurs en France et de la première intégration de supraconducteurs dans un réseau ferroviaire dans le monde. La nouvelle alimentation électrique de Montparnasse sera mise en service en 2023.

Que nous réserve l’avenir ?

Le projet Montparnasse souligne l’énorme potentiel des systèmes de câbles supraconducteurs pour renforcer l’alimentation électrique des villes, en particulier lorsque les contraintes de site limitent l’utilisation des câbles classiques en cuivre et en aluminium.

Mis à part le transport ferroviaire, les systèmes de câbles supraconducteurs sont appelés à jouer un rôle de plus en plus important dans la satisfaction de la demande croissante d’électricité. Celle-ci est alimentée par de nouvelles utilisations commerciales – telles que les centres de données – et par de nouvelles sources de consommation domestique, notamment la recharge des véhicules électriques, les pompes à chaleur et la climatisation.

En plus de répondre à la demande accrue d’énergie en vrac, les systèmes supraconducteurs joueront un rôle essentiel dans le renforcement de la résilience des réseaux électriques urbains.

Le projet REG (Resilient Electric Grid) à Chicago, aux Etats-Unis, souligne cette orientation. Nexans a conçu, fabriqué et installé un câble supraconducteur pour le système REG, qui contribue à prévenir les pannes de courant en interconnectant et en partageant la capacité énergétique excédentaire des sous-stations voisines, et en empêchant les courants de défaut élevés.

Nexans est le leader mondial des systèmes de câbles supraconducteurs. Grâce à nos capacités uniques en matière de R&D, d’innovation, de test, de fabrication et de déploiement, nous sommes parfaitement placés pour aider nos clients, partenaires et parties prenantes à se préparer à électrifier l’avenir.

Alors que la demande mondiale d’électricité devrait augmenter de 20 % d’ici à 2030 et que la pression pour passer aux énergies renouvelables se fait de plus en plus forte, la « guerre des courants » est à nouveau d’actualité.

Cette référence renvoie aux années 1880, quand Westinghouse et Edison confrontaient leurs visions respectives de la distribution d’électricité. Mais à l’époque, l’infrastructure de transmission du courant continu (CC) était aussi coûteuse qu’inefficace. C’est donc l’approche de Nikola Tesla, utilisant le courant alternatif (CA), qui a finalement remporté cette bataille, et notre infrastructure électrique est encore aujourd’hui dominée par la technologie du courant alternatif. Mais le vent du changement s’est levé.

Aujourd’hui, plus de 70 % des appareils dans le bâtiment ont besoin de courant continu pour fonctionner. Selon EMerge Alliance, la conversion du courant alternatif en courant continu entraîne un gaspillage d’énergie qui peut s’élever jusqu’à 20 %. Réduire le besoin de conversion peut avoir des implications majeures, en termes d’économies d’énergie et d’impact sur l’environnement. Il est devenu essentiel de réduire, voire d’éliminer, ce besoin de conversion dans les bâtiments.

L’International Energy Agency indique qu’en 2021, le fonctionnement des bâtiments représentait 30 % de la consommation mondiale d’énergie finale et 27 % des émissions totales du secteur de l’énergie. Les gouvernements exercent de plus en plus de pression sur le secteur du bâtiment, avec des directives ambitieuses en matière de performance énergétique, afin de réduire l’empreinte carbone des bâtiments. Des directives telles que « le bâtiment à énergie zéro » (en anglais « Zero-Energy Buildings ») en Europe et aux Etats Unis, œuvrent pour des bâtiments nécessitant peu d’énergie, issue de sources renouvelables, produites sur place ou à proximité.

De telles directives, ainsi que l’intérêt croissant pour l’autoconsommation, le stockage sur batteries et les appareils alimentés en courant continu (éclairage LED, systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, véhicules électriques et tous les équipements à base de composants électroniques), incitent le secteur du bâtiment à passer à la distribution d’électricité en courant continu.

Vers des systèmes de câbles Courant Continu fiables pour les micro-réseaux CC

S’agissant de la distribution d’énergie électrique, on observe une évolution progressive vers le courant continu en raison de l’intérêt croissant pour les micro-réseaux à basse tension (BT) et à moyenne tension (MT). Cette évolution reflète des changements fondamentaux à l’œuvre, dans la manière dont l’électricité est générée, stockée et consommée. Nous sommes aujourd’hui convaincus que les réseaux à courant alternatif et à courant continu coexisteront dans une large mesure.

Cependant, une connaissance experte du comportement du système d’isolation est essentielle pour garantir la fiabilité des câbles BT et des accessoires dans les bâtiments.

En effet, le comportement des systèmes de câbles LVAC est bien connu, mais pas celui des systèmes LVDC.

L’un des axes de travail du centre de R&D de Nexans – AmpaCity, consiste à optimiser le design des câbles. Cette optimisation est réalisée grâce à la compréhension du comportement électrique des systèmes d’isolation sous contrainte, mais aussi des effets sur la rupture, le vieillissement et la corrosion des câbles à courant continu. Nous sommes également engagés à étudier des polymères plus efficaces pour l’isolation des câbles à courant continu, avec un impact environnemental plus faible que les solutions utilisées pour le courant alternatif.

La transformation des bâtiments en plein essor

Comme indiqué précédemment, la production d’électricité se rapproche de la demande. Les installations solaires photovoltaïques sur les toits deviennent de plus en plus courantes. Selon la stratégie de l’UE en matière d’énergie solaire, l’UE rendra obligatoire l’installation de panneaux solaires sur les toits des nouveaux bâtiments publics et commerciaux d’une superficie utile supérieure à 250 m2 d’ici à 2026 et de tous les nouveaux bâtiments résidentiels d’ici 2029. Or, ces panneaux solaires photovoltaïques sont, par défaut, en courant continu. Autres mesures qui se généralisent : le stockage sur batteries destinées à l’alimentation sans interruption (ASI) dans les centres de données, pour assurer la continuité de l’approvisionnement, et le déploiement croissant des systèmes de stockage d’énergie sur batteries (SSEB) pour l’équilibrage du réseau.

Par ailleurs, ces dernières années, nous avons assisté à l’essor du secteur des véhicules électriques (VE), avec un besoin accru de stations de recharge à courant continu dans les bâtiments commerciaux, résidentiels et de bureaux. Avec des politiques mondiales qui encourageant ou imposent le passage aux VE, le marché des chargeurs connaît une croissance rapide, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) estimé à 29 % entre 2023 et 2050.

Distribution locale d’électricité en courant continu

Le déploiement du courant continu dans le bâtiment offre des avantages importants en termes de sécurité, de coûts et de fiabilité des appareils.

Du point de vue de la sécurité, le courant alternatif est intrinsèquement plus dangereux. Il est communément admis que le risque d’électrocution du corps humain par le courant continu est plus faible que par le courant alternatif, car l’impédance totale du corps humain diminue à mesure que la fréquence augmente. Et pour les catégories à forte croissance, comme les chargeurs de VE, l’adoption du courant continu apporte plus de sécurité.

Le secteur des centres de données représente environ 4 % de la consommation mondiale d’électricité et devrait continuer à croître. Il est donc essentiel de décarboner ce secteur. Dans les bâtiments à forte consommation d’énergie, tels que les centres de données alimentés en courant continu, il serait possible de réaliser une économie de 4 à 6 % par rapport aux installations classiques en courant alternatif.

Outre la réduction des pertes électriques liées au transport par câble, il y a la réduction des pertes de conversion entre courant alternatif et courant continu.

L’alimentation en courant continu des appareils prévus à cet effet permet d’éliminer les pertes de puissance dues à la conversion et ainsi d’éviter un gaspillage d’énergie estimé entre 5 et 20 %. En outre, le processus de conversion au niveau des appareils eux-mêmes peut raccourcir leur durée de vie. Par exemple, la distribution de courant continu directement à un luminaire à LED (évitant ainsi la conversion de courant alternatif en courant continu) peut considérablement prolonger sa durée de vie. Enfin, la distribution électrique en courant continu au niveau du bâtiment réduit le coût et l’encombrement des adaptateurs et convertisseurs.

Une transition en cours vers des bâtiments alimentés en courant continu

En conclusion, la distribution d’énergie à courant continu dans les bâtiments se profile à l’horizon, mais le changement prendra du temps. Si les micro-réseaux à courant continu devraient se généraliser, il reste un certain nombre de défis à relever, notamment l’adoption par les professionnels du secteur. La plupart, en effet, ont tendance à privilégier l’alimentation en courant alternatif, dont ils ont une plus longue expérience.

En outre, il faut faire évoluer les normes et les codes du bâtiment portant sur les appareils alimentés en courant continu, mais aussi analyser plus en détail le gain de rentabilité dans le cadre des rénovations et des nouvelles constructions.

Les câbles, qui sont un élément fondamental de l’infrastructure électrique des bâtiments, sont un acteur essentiel de la transition vers des structures alimentées en courant continu. Les bâtiments de demain seront intelligents, connectés, durables et alimentés en courant continu. Nexans s’engage dans cette transformation en fabriquant des systèmes de câbles spécifiques, compatibles avec ces nouvelles infrastructures. En nous appuyant sur nos partenariats stratégiques et en nous impliquant dans des groupes industriels clés, nous contribuons à la transition vers des bâtiments alimentés en courant continu.

Un vent nouveau souffle sur le secteur de la construction. Nous l’avons observé ces deux dernières années ; le secteur que l’on appelait « de la brique et du mortier », s’apprête désormais à opérer une révolution numérique. Le secteur a été généralement assez lent à adopter les nouvelles technologies et ceci a fait stagner la productivité, pendant des dizaines d’années. La numérisation du marché de la construction, qui pèse 7 500 milliards de dollars, se fait attendre depuis longtemps.

D’après une enquête mondiale menée par McKinsey en 2022, auprès de plus de 500 cadres du secteur de la construction, plus de 70% d’entre eux prévoient d’augmenter leurs investissements dans l’innovation et la R&D. À tel point que les sondés placent les outils de conception numériques tels que le BIM (building information modeling), les solutions logicielles et l’automatisation, avant le développement durable.

L’investissement dans l’innovation et la R&D deviendrait le principal facteur de différenciation sur le marché, au cours des trois à cinq années à venir. Cette réalité aura des effets en cascade sur l’ensemble de la chaîne de valeur et sera motivée en partie par le changement climatique et la productivité.

Numérisation du secteur de la construction et du bâtiment

La productivité a depuis longtemps été le nerf de la guerre pour le secteur, notamment avec des projets d’investissement, qui accusent en moyenne 20 mois de retard et dépassent jusqu’à 80% le budget initial. L’industrie dans son ensemble, s’applique à utiliser de plus en plus d’outils numériques, de la conception à la construction jusqu’aux opérations, mais à des niveaux différents, selon la phase en question.

Améliorer la productivité implique de combler le fossé entre les systèmes de gestion des document et des produits, afin de simplifier les tâches des opérateurs et d’accroître leur productivité.

Bien que des progrès aient été enregistrés, il y a encore beaucoup à faire pour améliorer la productivité, notamment en ayant recours aux technologies numériques, tout au long du processus : conception, construction et opérations.

Nombre de réglementations gouvernementales visent à décarboner le secteur et la numérisation joue un rôle crucial, afin de réduire les répercussions environnementales des projets de construction, à l’échelle mondiale.

Électrification des bâtiments

Alors que l’électrification des bâtiments va continuer à se développer et à s’étendre, il est essentiel d’assurer un déploiement efficace des solutions de câblage, pour garantir la sécurité et les gains de productivité. Combler le fossé entre les outils de gestion de la productivité et les systèmes de gestion des documents est un premier pas pour faciliter le travail des électriciens. Par ailleurs, face à une pénurie de main-d’œuvre qualifiée, il est nécessaire d’améliorer la traçabilité et l’accès à l’information.

Le lien numérique entre produits physiques et documentations liées fait aujourd’hui défaut. C’est notamment souvent le cas pour les produits électriques – les installateurs ont rarement accès à la documentation à jour. De par l’absence de traçabilité, de nombreuses informations se perdent une fois le travail terminé, notamment l’identité de l’installateur.

Tandis que les bâtiments se détourneront progressivement des combustibles fossiles, en faveur des énergies renouvelables, la demande d’électriciens qualifiés augmentera. À quoi s’ajoutera le besoin de recruter des experts en technologie pour gérer l’afflux de systèmes et d’outils numériques, essentiels pour opérer ce changement au sein de l’industrie.

Le fondement de la révolution numérique

À mesure que le secteur du bâtiment progresse dans sa transformation numérique, la modélisation des données du bâtiment (BIM) deviendra de plus en plus la norme et le fondement des projets de construction. Ce lien entre les éléments physiques du bâtiment et le format numérique qui les accompagne (appelé contenu BIM) facilite les processus de travail tout au long du cycle de valeur d’un projet de construction, de la planification à la conception et de la construction à l’exploitation.

Le contenu BIM permet aux architectes, concepteurs et constructeurs d’accéder facilement aux informations essentielles sur les produits, telles que les instructions d’installation, la consommation d’énergie, les écolabels, les coûts d’exploitation et le cycle de vie des produits. Nexans travaille avec des fournisseurs de BIM pour intégrer ses offres afin de faciliter l’installation, la maintenance et la sécurité des câbles électriques.

Alors que les nouvelles technologies telles que les drones, la robotique et l’impression 3D deviennent de plus en plus courantes sur les chantiers, il est essentiel de s’assurer que le BIM constitue le fondement de la stratégie numérique du secteur de la construction. Selon McKinsey, le passage à la BIM 5D, qui combine des modèles physiques en 3D des bâtiments avec des données sur les coûts, la conception et le calendrier, pourrait entraîner une économie de 10% de la valeur du contrat en détectant les conflits, en réduisant la durée de vie du projet et en réduisant potentiellement les coûts des matériaux de 20%.

Passer de l’analogique au numérique

Le passage de la documentation analogique à la documentation numérique et la traçabilité sont des éléments essentiels, afin que le marché des produits de la construction puisse aller encore plus loin. Il s’agira également de réduire la fragmentation de l’industrie, pour assurer plus de productivité, de sécurité et de rentabilité. Ceci est d’autant plus important dans le cadre de l’électrification des bâtiments, afin de fournir des installations sûres et de mener des opérations en toute sécurité.

Grâce à son application basée sur le cloud, Evermark™, Nexans permet à ses clients d’avoir facilement accès aux informations liées aux produits installés, notamment le suivi de la maintenance, les schémas électriques et les données produits. Grâce à l’étiquetage NFC, Evermark™ crée un lien numérique entre les produits physiques et la documentation liée. Ceci assure ainsi une traçabilité totale des installations électriques, tout au long du cycle de vie des produits (phases d’installation, de maintenance et de remplacement). L’application donne un accès immédiat aux informations importantes sur site et hors site, en réduisant ainsi les coûts et le temps dédié, tout en améliorant la productivité.

Les nouvelles technologies sont synonymes de nouvelles opportunités. Il est essentiel d’intégrer progressivement les nouveaux outils numériques, afin d’enregistrer de meilleurs taux de satisfaction client.

Aujourd’hui, un incendie se déclare toutes les 30 secondes en Europe, dont 25 % sont dus à des défaillances électriques, soit 275 000 par an. Aujourd’hui, plus de la moitié de la population mondiale vit dans des zones urbaines et la demande en électricité est en constante augmentation : la sécurité électrique des bâtiments devient donc une priorité essentielle.

Or, pour assurer la sécurité des bâtiments contre les incendies, il convient d’adopter une approche globale du risque et de tester et certifier les câbles électriques avec les composants qui leur sont associés.

Pour mettre en œuvre cette approche, nous devons comprendre comment les variations de la consommation électrique et la hausse des exigences de charge affectent la sécurité incendie des bâtiments, qu’ils soient nouveaux ou anciens. On estime que 25 % des incendies sont causés par des défaillances électriques ou des installations obsolètes ou en surcharge. Ce chiffre est encore plus élevé sur les marchés émergents, où 80 % des incendies de bâtiments sont dus à des câbles non conformes.

La sécurité incendie est une préoccupation grandissante dans le monde entier et nous devons veiller à la sécurité des occupants des bâtiments.

Le câblage électrique est la colonne vertébrale d’un bâtiment. Dans un immeuble de bureaux, il y a généralement plus de 200 kilos de câbles électriques pour 100 mètres carrés. Les câbles sont donc omniprésents et pourtant, ils passent généralement inaperçus. Dans les bâtiments anciens, il n’est pas rare de constater des négligences dans la mise à niveau des câbles et des systèmes électriques obsolètes au moment des mises aux normes de sécurité modernes. Sans compter qu’avec la hausse de la demande en électricité, les installations des bâtiments anciens sont souvent sous-dimensionnées, ce qui renforce encore le risque d’incendies d’origine électrique.

Aujourd’hui, la plupart des bâtiments anciens nécessitent d’importantes rénovations pour que leurs systèmes électriques soient conformes avec la réglementation et capables de supporter les charges requises par l’activité des bureaux, des bâtiments publics et résidentiels.

Nous savons aujourd’hui que pour assurer la sécurité de l’ensemble d’un bâtiment, l’architecture électrique doit être prise en compte dès les premières étapes de la construction. Dans le monde, il arrive encore trop souvent que l’économie soit menacée par des incendies dans des datacenters alors qu’il existe, souvent, des solutions intégrées. Soulignons que les installations photovoltaïques sont, elles aussi, exposées au risque.

La plupart des bâtiments fonctionnent avec plusieurs combustibles. Ils utilisent évidemment de l’électricité pour les systèmes d’éclairage et les appareils électriques, mais ils consomment également des combustibles fossiles tels que le gaz naturel ou le propane pour les systèmes de chauffage. Cette dépendance persistante à l’égard des combustibles fossiles fait des bâtiments l’une des plus grandes sources de pollution qui réchauffe la planète.

Les termes “électrification des bâtiments” et “décarbonation des bâtiments” décrivent tous la transition des combustibles fossiles vers l’utilisation de l’électricité pour le chauffage et la cuisine.

Outre les systèmes de chauffage et de refroidissement utilisant des pompes à chaleur électriques de dernière génération, des bornes de recharge pour véhicules électriques équiperont systématiquement les bâtiments à l’avenir et contribueront à réduire une source majeure d’émissions de carbone dans les économies développées : la mobilité.

L’objectif d’une telle transition : des bâtiments entièrement électriques alimentés par l’énergie solaire, éolienne et d’autres sources d’électricité sans carbone. En d’autres termes, il ne s’agit pas seulement d’augmenter le niveau d’électrification des bâtiments, mais aussi la fiabilité de leurs réseaux électriques.

Les câbles eux-mêmes sont rarement la cause première des incendies, mais ils sont exposés aux risques au niveau de leurs interconnections avec d’autres équipements, en raison de la nature des arcs électriques. Pour assurer la sécurité incendie des bâtiments, il faut donc pleinement comprendre les interactions entre les différents composants.

Aujourd’hui, les organes de normalisation et de certification s’intéressent aux éléments d’isolation de manière individuelle et non aux interactions entre les différents composants électriques, une situation qui doit alerter le secteur. Heureusement, des organes tels que le National Fire Protection Association (NFPA) & Life Safety Ecosystem™ s’attachent à identifier les composants qui doivent fonctionner ensemble pour limiter au maximum le risque d’incendie.

Pour évoluer en ce sens, il faut changer les mentalités au sein du secteur. Une approche globale et systémique permet d’effectuer des tests pour valider la performance globale du système, en se basant sur l’utilisation des composants en conditions réelles.

L’adoption d’une approche systémique pour la certification nécessite la pleine adhésion des fournisseurs. En effet, ceux-ci devront mettre sur le marché des offres de systèmes intégrés, ayant fait l’objet de tests approfondis et répondant aux exigences de performance des clients et des processus d’installation à sécurité intégrée. Il s’agira de mettre en œuvre des produits électriques modulaires et prêts à l’emploi, réduisant le risque d’erreurs d’installation sur site et garantissant la compatibilité des composants.

Nexans s’efforce d’assurer les plus hauts niveaux de sécurité électrique et incendie en veillant à ce que ses câbles et ses fils évitent la propagation du feu, limitent les dégagements de fumée et les émissions dangereuses lors d’un incendie, et maintiennent l’intégrité des systèmes de sécurité incendie. Ces principes sont le fondement des solutions et services Fire Safety de Nexans.

Pour limiter les émissions dangereuses, par exemple, l’offre de Nexans Fire Safety se concentre sur les câbles à faible risque d’incendie (LFH pour Low Fire Hazard) et sur l’abandon de matériaux obsolètes tels que le PVC.

Au-delà de notre offre de produits et solutions innovants répondant aux besoins de sécurité de nos clients, nous nous donnons pour mission de faire évoluer le secteur vers la mise en œuvre de tests de compatibilité et de certification des systèmes. C’est à la fois une opportunité de garantir la sécurité incendie des nouvelles solutions et un besoin de plus en plus urgent.

Par exemple, Nexans a récemment adopté une approche systémique dans son offre de recharge pour véhicules électriques. Nous avons sélectionné des partenaires clés pour construire une solution intégrée, ce qui nous a permis de prouver la viabilité de cette approche.

La création de bâtiments plus sûrs nécessite un changement des mentalités en profondeur. Du côté des clients, la décision d’achat ne devra plus se fonder sur le seul coût des composants, mais aussi intégrer le coût total de possession (TCO ou cost-of-ownership) englobant la gestion des risques d’incendie.

Le secteur doit également encourager la collaboration entre les partenaires clés, pour que l’ensemble des parties prenantes y trouvent leur compte, au-delà de la certification et des normes de performance, avec une participation active des organismes d’assurance.

Dans les années à venir, les nouvelles offres devront adopter une approche axée sur les solutions, afin d’insister sur la valeur ajoutée pour les clients, notamment une meilleure protection contre les incendies, la sécurité et la facilité d’installation.

En outre, les approches intégrées des systèmes de sécurité incendie pour les composants électriques sont en phase avec l’évolution du secteur, avec la modélisation des données du bâtiment (BIM), les jumeaux numériques et les technologies IoT.

Le secteur du bâtiment et de la construction s’appuie de plus en plus sur les nouvelles technologies et solutions pour répondre à ses différents impératifs : une demande croissante de surface au sol, des normes de plus en plus strictes en matière de durabilité et de sécurité, la hausse des coûts et la pénurie de main-d’œuvre qualifiée.

La demande de bâtiments résidentiels, commerciaux, industriels et de haute sécurité étant amenée à augmenter dans les années à venir, des méthodes de construction plus efficaces seront nécessaires. Aujourd’hui, le secteur se tourne entre autres vers l’impression 3D, les drones, la robotique et la construction modulaire.

Au cœur de cette évolution du secteur du bâtiment et de la construction se trouve la demande croissante en électricité, qui devrait augmenter de 20 % d’ici à 2030. Les constructions futures devront tenir compte de cette évolution, qui se traduira par un plus grand nombre de câbles électriques, de connecteurs, de systèmes et de sous-systèmes, mais aussi d’installations et d’opérations plus intelligentes et plus sûres.

L’impression 3D, qui était encore récemment une source de curiosité, est aujourd’hui un outil crédible dans le secteur de la construction. Également connue sous le nom de « fabrication additive », cette technologie est en passe de transformer le secteur, en réduisant considérablement les délais et les coûts de construction. D’autant que les avantages de l’impression 3D ne se limitent pas à la construction sur site, mais permettent aussi de préfabriquer des éléments de construction hors site : une autre application majeure, qui renforce encore son attrait.

L’une des initiatives phares dans ce domaine est la Dubai 3D Printing Strategy, qui prône l’impression 3D pour un quart des bâtiments de Dubaï d’ici 2030. Citons par exemple le complexe de bureaux de 250 mètres carrés abritant le siège de la Dubai Future Foundation (DFF) et la municipalité de Dubaï, réalisé par la société de construction robotique Apis Cor.

Les avantages de l’impression 3D dans le secteur de la construction ont été mis en évidence lors de la conférence Construction Technology ConFex de 2023 :

• Rapidité et efficacité : le processus de fabrication additive couche par couche de l’impression 3D peut réduire considérablement le temps de construction par rapport aux approches classique, permettant d’achever les projets plus rapidement.
• Réduction des coûts : en optimisant l’utilisation des matériaux et en réduisant les besoins en main-d’œuvre, l’impression 3D permet de réduire les coûts de construction.
• Personnalisation : l’impression 3D permet de créer des designs personnalisés et des éléments architecturaux complexes et uniques, difficiles à réaliser avec des méthodes de construction classiques, qui permettent aux architectes et aux concepteurs d’explorer des possibilités de conception innovantes.
• Construction durable : la fabrication additive permet d’utiliser uniquement la quantité de matériaux nécessaire, et donc de limiter le gaspillage, pour plus de durabilité dans la construction.

Toutefois, certains défis restent à relever :

• Limites en matière d’échelle et de dimensions : la mise à l’échelle de l’impression 3D pour des bâtiments ou infrastructures de grande dimension reste une difficulté. Les technologies actuelles ne peuvent pas toujours produire efficacement des structures au-delà d’une certaine taille.
• Intégrité structurelle et assurance qualité : il est essentiel de garantir l’intégrité structurelle et la durabilité à long terme des composants imprimés en 3D. Des tests rigoureux et des processus d’assurance qualité sont nécessaires pour répondre aux normes de sécurité.
• L’intégration de systèmes électriques et d’autres services dans des structures imprimées en 3D nécessite une planification et une coordination minutieuses pour garantir un bon fonctionnement.
• Considérations réglementaires et juridiques : à mesure que l’impression 3D se généralise dans la construction, des cadres réglementaires et des normes juridiques doivent être établis pour répondre aux exigences en matière de sécurité, de responsabilité et de conformité.

La technologie des robots de construction est passée de la science-fiction à la réalité en un temps record. Un rapport de MarketsandMarkets prévoit que le marché des robots de construction atteindra 166,4 millions de dollars d’ici 2023, soit un taux de croissance annuel composé de 16,8 % entre 2018 et 2023. Selon un rapport IDC publié en janvier 2020, la demande de robots de construction augmentera d’environ 25 % par an jusqu’en 2023.

Les robots offrent de nombreuses possibilités : ils peuvent poser des briques, souder, actionner des pelleteuses. Les drones autopilotés sont capables de parcourir et de cartographier les chantiers de construction et d’en surveiller l’avancement. Il est communément admis que les robots dispenseront les ouvriers d’effectuer certaines tâches répétitives et dangereuses, tout en aidant le secteur à relever les défis de la productivité et de la pénurie de main-d’œuvre.

Un exemple : le robot de chantier semi-autonome Jaibot de Hilti. Conçu pour aider les entrepreneurs en mécanique, électricité et plomberie (MEP), Jaibot utilise les données BIM pour localiser et percer des trous pour les installations d’électricité et de plomberie en intérieur.

Certaines technologies, qui n’avaient pas été immédiatement adoptées par le secteur de la construction ces deux dernières années, ont maintenant trouvé leur place. D’un objet de curiosité, elles sont devenues un outil crédible.

Le câblage modulaire, dont les origines remontent au milieu des années 1990, révolutionne le paysage électrique en proposant une technologie plug-and-play au lieu des méthodes d’installation classiques. Il s’agit d’une solution à la fois rapide, sûre et facile pour connecter les circuits depuis le tableau électrique jusqu’au point de connexion final. Le câblage modulaire, initialement utilisé dans les bâtiments de haute sécurité tels que les établissements de santé, est aujourd’hui largement utilisé dans les écoles et les bâtiments publics, où il apporte des solutions à la pénurie de main-d’œuvre et aux impératifs réglementaires.

Au cours des 30 dernières années, le câblage modulaire a gagné en popularité pour devenir une alternative rentable et pratique aux installations électriques classiques. Il offre de nombreux avantages tout au long du processus de construction, depuis la conception et l’exploitation, jusqu’à la fin de vie. Les gouvernements, les constructeurs et les entrepreneurs en électricité ont progressivement acquis une certaine confiance dans la sécurité, la rentabilité et l’efficacité du câblage modulaire, tant dans le cadre des nouvelles constructions que des rénovations.

Pour répondre à la demande croissante de surface au sol, les architectes et les constructeurs s’appuient de plus en plus sur les techniques de la construction modulaire. Selon une étude récente de MarketsandMarkets, le marché mondial de la construction modulaire devrait passer de 91 milliards de dollars en 2022 à 120,4 milliards de dollars en 2027, soit une augmentation de 5,7 % entre 2022 et 2027.

Cette tendance est motivée par le besoin d’approches innovantes et la pénurie constante de main-d’œuvre qualifiée. Le câblage modulaire, au même titre que d’autres sous-ensembles et composants, peut contribuer à améliorer la productivité et les performances, tout en offrant une vision globale des coûts, y compris pour la fin de vie, les déchets et la sécurité. À mesure que le secteur s’oriente vers la préfabrication et la construction hors site, le câblage modulaire progresse, apportant des réponses aux exigences gouvernementales, aux impératifs de réduction des coûts, aux questions de qualité et de sécurité, tout en réduisant les effets sur l’environnement.

Les plus grands défis pour le secteur, à l’avenir, seront le changement des mentalités face aux nouvelles technologies et méthodes de construction, ainsi que l’apparition de critères de mesures plus complets.

Dans ce nouveau contexte, les câbles électriques ne devraient pas être considérés comme une simple marchandise et, à ce titre, être sélectionnés sur d’autres critères que leur seul prix, comme leur modèle, leurs matériaux, leur niveau de sécurité, etc. Ce changement de système de mesure prend en compte la performance, le risque et la durabilité comme des critères essentiels dans l’évaluation globale d’un projet de construction.

En Océanie, Nexans accompagne ses clients dans leur démarche de transition énergétique en leur proposant une solution complète de câblage modulaire. Il s’agit d’une solution efficace et durable pour réduire les déchets électriques sur les sites et les coûts d’installation. Elle englobe également les tableaux électriques, le câblage des couloirs, le câblage intérieur et les accessoires en bout de circuit.

La gestion de l’information et la conception des bâtiments étant de plus en plus détaillées dès le stade de la conception, le câblage modulaire gagne du terrain. En outre, les difficultés de l’approvisionnement et les coûts des matériaux incitent les professionnels de l’électricité à inclure le câblage modulaire dans leurs appels d’offres et leurs phases de conception.

Les solutions de câblage modulaire sont prometteuses et devraient continuera à gagner en popularité, en raison des avantages qu’elles offrent en termes de réduction des coûts, de fiabilité, de facilité d’installation, de sécurité, de qualité et de durabilité.

Souvent considéré comme une industrie de commodité, le secteur de la construction n’échappe pas à la tendance des nouvelles technologies et de l’innovation. Il a aujourd’hui à sa disposition une multitude d’outils et de solutions qui révolutionnent non seulement les processus, mais aussi les méthodes de travail et la préparation des chantiers. De nombreuses innovations s’avèrent déjà indispensables pour améliorer l’organisation des chantiers, la qualité du travail et l’efficacité des équipes. Les projets sont de plus en plus souvent conçus et réalisés en un temps record.

Développement durable, sécurité accrue sur les chantiers, solutions technologiques permettant de gagner du temps et de l’argent, outils numériques pour construire des structures plus respectueuses de l’environnement… L’innovation est omniprésente dans le secteur de la construction.

Internet des objets et produits connectés : les enjeux pour le futur

En 2030, on estime que le nombre d’objets connectés s’élèverait à 30 milliards dans le monde, dont 244 millions en France, selon l’ADEME (Agence de la transition écologique) et l’Arcep (Autorité de régulation des communications électroniques, des postes et de la distribution de la presse). Cela vaut aussi bien pour les objets de la vie quotidienne que pour les équipements professionnels.

L’Internet des objets (IoT, « Internet of Things » en anglais) est donc un marché au fort potentiel de développement qui laisse entrevoir de belles opportunités tant pour les particuliers que les professionnels. Avec son développement, l’IoT apporte de nouvelles solutions innovantes pour l’électrification. Les industriels pourront gagner en productivité sur leurs installations et les particuliers pourront réduire leur consommation énergétique. Quel que soit le secteur concerné, sa croissance est de 15 à 20 % par an.

Retour sur le concept, les perspectives d’exploitation pour l’électrification et les enjeux de l’Internet des objets.

Mieux comprendre le principe de l’Internet des Objets

L’Internet des Objets (IoT) est un réseau d’appareils connectés comprenant des microprogrammes intégrés, des capteurs et une connectivité permettant de communiquer avec l’internet. Il peut s’agir d’appareils électroménagers, de compteurs électriques ou de tourets.

L’IoT permet à ces produits de base de devenir “intelligents”. Ils peuvent ainsi collecter des données, les traiter localement, les partager en ligne ou avec d’autres appareils pour une analyse plus approfondie. Ils peuvent ensuite prendre des mesures pour améliorer les opérations ou automatiser des tâches.

Le transfert de données en ligne permet de mettre en place un écosystème intelligent, où l’usage des équipements est réfléchi et modulable. On parle alors de Smart Home pour un logement, de Smart City pour une ville, ou de Smart Grid pour un réseau électrique. Avec 35 millions de compteurs intelligents en France, l’électrification est l’un des secteurs les plus numérisés grâce à l’IoT. Celui-ci est d’ailleurs amené à évoluer encore avec l’annonce d’Enedis de déployer 250 000 capteurs sur le réseau en France dans les 5 prochaines années.

Le potentiel d’exploitation offre de nombreuses perspectives. C’est notamment le cas d’un environnement domotique capable d’administrer la consommation énergétique d’un lieu. Afin que la communication demeure effective entre les objets connectés, il est nécessaire de prévoir l’aménagement de dispositifs dédiés. Parmi ceux-ci figurent des modules à ondes radio, des capteurs, des routeurs cellulaires, ainsi que des passerelles. Des équipements indispensables pour gérer les flux de données et faire face aux enjeux de l’Internet des objets.

Les contribution de l’IoT à l’électrification : des solutions innovantes

L’Internet des objets (IoT) offre de nombreuses solutions pour l’électrification en créant de la valeur pour les consommateurs et les entreprises :

• Gestion de la consommation d’énergie : l’IoT peut aider les consommateurs à surveiller leur consommation d’énergie et à la gérer de manière plus efficace en leur permettant de suivre en temps réel leur consommation d’électricité et de gaz. Les appareils intelligents connectés peuvent également être programmés pour éteindre automatiquement lorsqu’ils ne sont pas utilisés, réduisant ainsi les coûts d’énergie.
• Surveillance des équipements : grâce à l’IoT, les entreprises peuvent surveiller à distance leurs équipements, tels que les panneaux solaires et les éoliennes, pour s’assurer qu’ils fonctionnent correctement et optimiser leur production d’énergie.
• Stockage de l’énergie : l’IoT peut jouer un rôle dans la gestion du stockage de l’énergie, en aidant à la surveillance des niveaux de stockage et en optimisant la charge et la décharge des batteries.
• Réduction des coûts : l’IoT aide à réduire les coûts d’exploitation et de maintenance en permettant une maintenance prédictive, en réduisant les temps d’arrêt et en optimisant la supply chain et l’utilisation des ressources.
• Optimisation des réseaux : l’IoT permet d’optimiser les réseaux électriques en surveillant la demande d’énergie en temps réel et en ajustant la production en conséquence. Cela peut favoriser une réduction des coûts de production d’énergie et une optimisation de la distribution de l’énergie.

Les défis et les enjeux des produits connectés

Qu’ils soient d’ordre pratique ou économique, on distingue plusieurs enjeux à l’exploitation de l’Internet des objets.

La communication IoT

Lorsque vous avez des produits répartis partout dans le monde, le premier défi à relever est la connectivité / connexion. Cela passe par les centres-villes jusqu’aux zones les plus isolées, qui sont moins couvertes par les réseaux de télécommunication. Pour relever ce défi et garantir une meilleure évolutivité, Nexans utilise différents protocoles de communication et s’associe à des opérateurs de télécommunications du monde entier.

Il est nécessaire de prévoir l’intégration des composants précédemment évoqués, comme des routeurs ou des capteurs. Le déploiement d’un réseau IoT s’appuie sur trois grands principes :

• la portée des équipements et des produits connectés ;
• la consommation énergétique ;
• les besoins et la capacité de la bande passante.

À l’échelle locale, nationale ou mondiale, il faut donc adapter les moyens disponibles à la complexité de l’infrastructure. D’où l’importance de mettre en place des partenariats entre différents experts, à l’instar de celui entre Nexans et Orange initié en 2020.

La cybersécurité dédiée à l’IoT

Si l’efficacité des systèmes IoT est un enjeu incontournable, la cybersécurité doit toujours être au cœur de tout déploiement IoT. En effet, le développement des produits connectés multiplie le risque d’attaques car ceux-ci collectent des données sensibles et représentent une porte d’accès aux systèmes de l’entreprise, souvent ciblée par les pirates informatiques (“hackers”). Cela peut passer par différents supports tels que les ordinateurs ou les objets connectés eux-mêmes.

Une simple caméra peut constituer une porte d’entrée pour accéder au système core. À titre d’exemple, un casino londonien a été victime d’un vol de données. Les hackers ont exploité les failles d’un thermomètre connecté d’un aquarium, lui-même relié au réseau du casino. Il est donc primordial d’instaurer des protocoles de sécurité rigoureux quant à l’Internet des objets. D’apparence anodine, le moindre équipement peut présenter un risque.

Le business model de l’IoT

Bien qu’il faille considérer la complexité d’intégration, les perspectives de déploiement de l’IoT à grande échelle sont viables. Dans le cadre d’une industrialisation ou d’une exploitation dans la supply chain, l’Internet des objets présente de nombreux avantages :

• des flux de marchandises plus fluides avec suivi et mises à jour en temps réel ;
• un travail collaboratif qui gagne en efficacité entre les différents services ;
• une meilleure organisation dédiée au suivi et au transit des marchandises ;
• une collecte de données rapide et sécuritaire ;
• un contrôle des stocks accrus.

Par ailleurs, le service client se veut plus réactif, notamment dans la gestion des problèmes ou des retards de livraison.

Ultracker : la solution Nexans pour optimiser les flux de la supply chain

Chez Nexans, nous avons développé la solution digitale Ultracker, une solution innovante utilisant le potentiel de données collectées via des capteurs IoT, l’intelligence artificielle et les services d’hébergement cloud.

Cette solution permet à nos clients Installateurs et Utilities

1. d’optimiser leurs « working capital » et les flux logistique
2. de réduire leur impact carbone en favorisant les retours de tourets de câbles vides plus rapidement.
3. de réduire les perte et prévenir les vols de câbles.

Grâce aux capteurs IoT intégrés dans nos tourets de câbles, mais également sur nos flottes logistiques de transport ainsi que nos produits autour du câble, nos clients bénéficient d’une meilleure traçabilité, d’un meilleur contrôle des stocks et d’une surveillance à distance des chantiers. Cela limite le gaspillage des matières premières et des équipements.

L’expertise Nexans dans le domaine de l’IoT et les solutions mises en place avec nos partenaires permettent de gérer le cycle de vie des produits et système de câbles, de leur livraison sur chantier au contrôle de la longueur résiduelle des câbles avant leur enlèvement. L’adoption de la solution Ultracker par un leader européen de la distribution électrique montre que le monitoring des câbles via l’IoT permet d’économiser +1 million d’euros par an.