Contacter l'auteur / Contact the author

Recherche dans ce site / Search in this site

 

Les technologies du futur

La maison du futur imaginée par Jacques Tati dans son film "Mon oncle" sorti en 1958. Il met en vedette le personnage rêveur, bohême et un peu naïf de Monsieur Hulot confronté à la domotique de l'habitation que se sont offerts son oncle, M.Arpel (Jean-Pierre Zola) et sa femme (Adrienne Servantie), des nouveaux riches. Le film recevra 15 récompenses en l'espace de 2 ans ! Voici un extrait du film (2 minutes, format .ram).

La domotique (VI)

La domotique ou informatique domestique regroupe l'ensemble des techniques et technologies permettant de superviser, d'automatiser, de programmer et de coordonner les services dans les habitations individuelles et collectives.

Depuis que l'informatique s'est démocratisée à la fin des années 1970, les "experts" en prospective n'ont cessé de nous faire rêver en imaginant à quoi ressemblerait la maison du futur. La NASA, des bureaux d'architectes et des chercheurs ont participé à des concours publics où l'imagination était plus au pouvoir que le réalisme ! Au cinéma, dans "Mon oncle" (1958), Jacques Tati, dont voici la filmographie, s'en est d'ailleurs bien amusé à notre plus grande joie !

Pendant plusieurs décennies la plupart des projets de domotiques étaient grandioses et réservés à des milliardaires capables de s'offrir des prototypes hors de prix, dix écrans-plats tactiles et des kilomètres de fibre optique. Bonne nouvelle, cette époque est révolue !

Banalisation de la domotique

Signe des temps, aujourd'hui nous trouvons normal de disposer d'une télécommande pour ouvrir la porte du garage ou commander à distance un appareil Hi-Fi ou la télévision, de disposer d'une alarme et d'un détecteur de mouvement, d'un programmateur pour préparer le café, d'un détecteur de clarté pour baisser ou lever les stores, d'un simulateur de présence, d'une climatisation automatique, d'éclairage réagissant au bruit ou tactile, d'un WC autonettoyant ou d'un système automatique de recyclage des eaux usées. Plus d'une chambre d'hôtel sont déjà équipées de clés magnétiques et de système vidéo en circuit fermé. Progressivement la domotique pénètre dans nos foyers et se banalise.

Depuis le début des années 2000 environ, la "maison intelligence" a fait son entrée dans les salles d' expositions, sur la table à dessin des architectes et dans les boutiques des électriciens.

En effet, aujourd'hui, tout un chacun peut domotiser son habitation pour un investissement compris entre 5000 € et 20000 € selon qu'il effectue ou non une partie de l'installation et de la programmation lui-même.

Pas besoin de tout acheter à la signature du bon commande pour domotiser votre habitation. L'essentiel est de disposer des éléments clés : un ordinateur équipé du logiciel de contrôle, de la centrale de commande modulaire (les interfaces) et de s'assurer que le câblage soit tiré dans toutes les pièces pouvant être domotisées. En fonction de votre budget il vous suffira ensuite d'acheter les modules et les accessoires pour automatiser certaines fonctions (chauffage, électricité, lumière, musique, vidéo, volets, etc).

La télécommande Logitech Harmony 1000 (350 €). Cette télécommande universelle dispose d'une base de données de 150000 appareils domestiques infrarouges et utilise des ondes Z-Wave. Elle est dédié à la domotique.

Les télécommandes sont déjà sur le marché. Après le modèle Pronto de Pillips, Logitech a sorti en 2006 la télécommande infrarouge Harmony 1000 (voir ci-dessous). Cette télécommande universelle qu'il suffit de connecter à un ordinateur pour les mises à jour, dispose d'une base de données de 150000 appareils domestiques infrarouges. Utilisant des ondes Z-Wave (technologie sans fil à 900 MHz), elle est dédié à la domotique et permet, à condition d’acheter des appareils compatibles, de contrôler l'éclairage, les alarmes, les volets, la climatisation, la TV, le four à micro-onde, le lave vaisselle, etc.

Un peu partout fleurissent des maison-témoins dans lesquelles des architectes nous expliquent comment la domotique va s'intégrer à la maison de demain. 

L'une de ces maisons, fief de la domotique est occupée par... monsieur Microsoft, Bill Gates en personne, à Medina (voir Google map), en bordure du Lac Washington dans l'Etat du même nom. Les bâtiments s'étendent sur 4600 m2 mais abritent également des salles de réunion, une bibliothèque, une salle de sport,....

Jusqu'en 2012, le centre de recherche "Living Tomorrow" présenta la maison, les bureaux et les industries créatives du futur (automobile, aviation, services, santé, etc) au public et aux chefs d'entreprise. L'exposition qui s'étendit sur 4500 m2 reçu plus de 3 millions de visiteurs en 5 ans. Aujourd'hui Living Tomorrow présente de nouvelles expositions sur l'innovation.

Le standard KNX

Jusqu'il y a peu, la domotique n'était pas standardisée. Encore aujourd'hui, les standards d'interopérabilité sont multiples : X10, Z-Wave, ZygBee, etc. Même chose pour les cartes d'identification à puce qui ne supportent pas encore toutes le format RFID. Cela signifie que si vous achetez une télécommande au standard Z-Wave par exemple, vous ne pourrez plus acheter de produits concurrents ou vous serez contraint d'acheter une nouvelle télécommande compatible avec cet appareil. Si le vendeur de votre matériel Z-Wave ferme ses portes vous aurez peut-être des difficultés pour trouver des pièces de remplacements ou compléter votre installation.

Pendant des années, ces inconvénients ont représenté un obstacle pour Mr. Tout-le-monde et ralentit la pénétration de la domotique grand public.

Heureusement, depuis les années 90' les fabricants ont compris l'intérêt d'utiliser un protocole standard. C'est ainsi qu'est né le protocole KNX aujourd'hui supporté par plus de 260 entreprises à travers le monde. Non seulement cette technologie est reconnue par l'Union européenne (Standard EN 50090 de 2003) mais le protocole est ouvert et donc libre de droit et permet l'interopérabilité entre des matériels de fabrications différentes, rendant le marché plus concurrentiel.

L'ordinateur omniprésent

Tous ces projets s'articulent autour d'un ordinateur central (serveur) qui gère la totalité des fonctions de l'habitation et ce, de manière personnalisée, pièce par pièce ou en fonction des appareils, chacun disposant d'une interface (reliée par câble ou Wi-Fi) reliée à un écran plat pas plus épais qu'un agenda ou qu'un livre.

A lire : Google rachète Nest Labs pour 3.2 milliards de dollars (sur le blog, 2014)

La domotique utilise des interfaces tirant de plus en plus en avantage d'Internet. A droite, un thermostat basse tension de Nest Labs géré depuis un smartphone grâce à une connexion Wi-Fi. Documents Neuville Electricité et Nest.

Dans la propriété de Bill Gates par exemple, le visiteur comme les membres de la famille détiennent une puce électronique qui leur permet d'interagir avec le système central sans devoir passer des commandes directes. Les lumières s'allument devant votre passage, les hauts-parleurs cachés derrière les murs vous distribuent une musique d'ambiance qui vous suit d'une pièce à l'autre et des dizaines d'ordinateurs portables à écran tactile vous permettent de contrôler tous les appareils de l'habitation.

Rumeur ou pas, on a dit que son projet fut dessiné sur un Macintosh, d'autres disent que toutes les liaisons extérieures sont gérées par un système Linux...

Grâce à la domotique et des capteurs omniprésents, l'éclairage intérieur et extérieur est sous contrôle, de même que portes et fenêtres, l'état de stock du réfrigérateur, la température ambiante, la climatisation, la température de l'eau, la musique, les alarmes, la quantité de mazout, etc.

Ailleurs c'est l'univers des écrans interactifs. Ici les fenêtres font office d'écran total, un revêtement de polymères assurant ou non la transmission de la lumière et du rayonnement UV. 

Grâce à des capteurs et un laser fixés au plafond de la salle de bain, ce miroir digital fabriqué par Samsung affiche en quelques secondes la masse graisseuse, le rythme cardiaque et la température du corps.

Quand cela ne suffit pas, dans la salle de bain les ingénieurs ont transformé le miroir en écran d'ordinateur sur lequel peuvent s'afficher diverses données relatives à votre état de santé, vous rappellant au passage de prendre vos médicaments qui d'ailleurs ont été automatiquement recommandés par Internet auprès de votre fournisseur habituel.

Cet écran OLED peut également afficher des données provenant d'Internet comme la météo, les actualités ou des données extraites de votre smartphone, tels que les rendez-vous de la journée, etc.

Dans le salon, un écran-plat géant relié à une station multimédia vous permet non seulement de capter la centaine de chaînes de la télévision numérique mais également de communiquer grâce à des commandes vocales avec votre ordinateur central, d'établir des communications en visio-conférence par Internet ou tout simplement de visionner vos photos ou vos films préférés téléchargés du site du fournisseur en format THX dolby surround.

Tous ces dispositifs nous rappellent des inventions que nous utilisons déjà mais à plus petite échelle : c'est la fonction de la télévision dont les modèles à tube cathodique sont déjà des pièces de musée ou de l'ordinateur équipé d'un écran plat de 22", d'accessoires multimédias et connecté à Internet.

A travers le monde, de nombreux hôtels et des appartements de vacances sont déjà équipés en domotique ("home automation" à l'international), pour ne citer qu'un projet récent et en expansion, Smartflats en Belgique : via Internet , y compris par Wi-Fi, les locataires peuvent par exemple régler le chauffage et passer leur commande auprès du Room service. Petit à petit cette technologie entre dans nos moeurs.

Projets publics

Si les applications de la domotique sont décuplées, centuplées, on arrive finalement à l'échelle des infrastructures publiques pilotées par ordinateur : parkings souterrains, piscines, musées, gares et autres buildings.

Dans le monde des affaires, la technologie peut aussi être sophistiquée. Même les ministères acceptent la construction de bâtiments futuristes telle la "Tour-phare" de La Défense qui devrait voir le jour dans le quartier des affaires de Paris-Neuilly en 2017.

A lire : Les cités du futur

A voir : Regards sur le passé de nos villes (sur le blog)

A gauche et au centre, la "Tour-phare" de La Défense de 300 mètres de hauteur imaginée par Thom Mayne du bureau d'architecture américain Morphosis. Sa construction est estimée à 1 milliard d'euros. Notez la forêt d'éoliennes au sommet de la tour. Les employés, les commerçants et certainement de nombreux touristes devraient prendre possession de la tour en 2017. A droite, la "Cobra Tower" devait être construite au Koweit en 2010. Ce n'est actuellement qu'une vue d'artiste, comme beaucoup de projets ambitieux.

Construite par Morphosis, un bureau d'architecure américain dirigé par Thom Mayne, pour le compte d'Unibail, la tour sera haute de 300 mètres (la Tour Eiffel mesure 324m avec les antennes) et accueillera des bureaux mais également des commerces. La façade sud comportera un système dit de "double peau" qui assurera une ventilation naturelle permettant des consommations énergétiques particulièrement performantes. Le sommet comportera un parc d'éoliennes, alliant ainsi l'ingénierie de pointe à l'écologie.

De l'intérêt de la domotique

Ceci dit, on peut très bien vivre avec les avantages de la domotique sans en subir les inconvénients ou l'hégémonie. Le tout est de se fixer des limites et les moyens de parvenir à ses objectifs.

Certains promoteurs d'une certaine qualité de vie se plaignent déjà que nos villes ressemblent à des couloirs entourés de grattes-ciel propices aux rafales de vents ou que nos appartements ressemblent à de "petites boîtes" enfilées les unes sur les autres comme des cages à lapin sans âme, austères et froides, dont l'épaisseur des murs vous fait regretter de ne pas vivre dans une maison. Ceux-là ne visiteront sans doute jamais la Tour-phare de La Défense et ne franchiront jamais non plus le seuil d'une maison gérée par la domotique.

L'exposition "Living Tomorrow" ou comment sera la maison de demain.

Ces nouveaux bâtiments fruit de la haute technologie représentent un futur encore plus froid que nos résidences habituelles, des lieux gérés par la science et la technologie, où l'initiative humaine n'a plus aucune place, un pas de trop diront les amateurs de nature. Mais qu'ils se rassurent.

Généralement l'ingénieur spécialisé en domotique vous fait grâce du système de câblage très discret mais qui court à travers toute l'habitation, du sol au plafond quand il n'est pas parfois relayé par des systèmes radiofréquence ou infrarouge.

Le Musée d'Art Contemporain (MAC) à Rio de Janeiro, Brésil.

Il est possible d'intégrer les reliefs de cette technologie (câblage et périphériques) dans les faux-plafonds, dans les murs ou dans le sol. Le serveur peut être logé à la cave, au garage ou au grenier. La domotique est généralement transparente pour l'utilisateur qui remarque simplement qu'il y a un peu plus d'écrans tactiles, de détecteurs, de voyants, et d'interfaces dans sa maison.

Mais reconnaissons qu'à l'image de toute innovation, la domotique présente encore quelques défauts de jeunesse qui font que les clients ayant franchit le seuil des maisons du futur en ressortent mitigés, à la fois conquis et réticents. On leur annonce des économies d'énergie et une compatibilité totale alors que parfois le montant des factures ne répondent pas du tout aux attentes du client. Heureusement, grâce au protocole KNX et aux conseils avisés d'électriciens, la domotique devient tous les jours plus accessible et modulaire.

Reste que de manière générale, innovation et haute technologie obligent, la domotique se paye très cher, surtout si vous utilisez des liaisons Wi-Fi (encore 4-5 fois plus cher que des liaisons câblées), bien que dans ce domaine aussi, les prix diminuent.

Certaines habitations "intelligentes et toutes automatiques" se vendent plus de 10 millions d'euros voire dix fois plus cher. La propriété de Bill Gates par exemple avec les 2 ha qui l'entoure est estimé à 125 millions de dollars (auxquels il faut ajouter 1 million de dollars de taxe foncière annuelle), mais la deuxième fortune du monde peut bien s'offrir ce luxe. Le prix de la construction de la Tour-phare de Paris est estimée à 1.35 milliards de dollars (1 milliard d'euros), question de prestige dit-on. C'est bien relatif quand on sait que Paris compte entre 15000 et 30000 SDF qui n'ont même pas le minimum vital.

La sécurité informatique

Comme partout dans l'univers de l'informatique et de la connectique, Murphy n'est jamais très loin pour invalider les idées reçues les plus logiques et déstabiliser les appareils les plus stables ou parasiter les connexions les plus fiables.

La domotique n'est pas non plus sans faille, y compris de sécurité informatique. Installer un réseau et contrôler vos objets connectés à distance doit immédiatement vous faire penser aux risques informatiques et en particulier au risque de piratage si les données transitant sur les lignes ne sont pas sécurisées (cryptées).

Ainsi, si votre réseau Wi-Fi n'est pas protégé, un informaticien malveillant installé à quelques centaines de mètres pourra facilement pirater votre connexion et accéder aux paramètres de votre installation domotique. Il pourra consulter votre programmation et estimer vos heures d'absence afin de planifier un cambriolage par exemple... Y avez-vous pensé en configurant votre installation ?

Les plaques photovoltaïques du futur : souples, transparentes ou humides

Cela fait quelques décennies maintenant que les plaques solaires sont utilisées au quotidien. On les retrouve aussi bien sur le toit des habitations privées que des entreprises, sur les bâtiments publics et différents types de moyens de transports (avion, navires, voiture, bus) sans oublier les systèmes électriques portatifs. Mais dans sa version traditionnelle constituée d'un chassis en aluminium contenant des plaques de silicium, cette technologie est très encombrante, lourde, onéreuse et peu esthétique en raison de la couleur sombre typique des plaques photovoltaïques. Bonne nouvelle, cette technologie a priori high-tech est sur le point de disparaître, supplantée par une invention bien plus géniale. Jugez plutôt.

Après dix ans de recherche et développement, la société 3M annonça en 2011 avoir mis au point non seulement un film photovoltaïque organique flexible mais également transparent comme on le voit ci-dessous à gauche. Cette invention a rapidement fait des émules. Ainsi, en 2013 la startup du MIT Ubiquitous Energy installée dans la Silicon Valley a mis au point un produit équivalent. En 2014, Richard Lunt et ses collègues chimistes de l'Université d'Etat du Michigan (MSU) ont développé un produit similaire et la société Solar Window Technologies installée dans le Maryland travaille sur un produit équivalent adapté aux vitrages des buildings.

Aujourd'hui toutes ces sociétés espèrent signer des contrats avec le gouvernement afin de lancer la production de ce type de produit à grande échelle et réduire son prix.

En quoi consiste ces plaques solaires transparentes et quels sont leurs avantages ? Selon Nikos Kopidakis du Département américain de l'Energie à Golden, au Colorado (NREL), l'avantage de la chimie organique est de disposer d'une grande variété de matériaux. Le support peut être coloré selon les envies du client ou être transparent. Mais la transparence pénalise généralement le rendement. Aussi, depuis quelques années les ingénieurs chimistes ont résolu le problème en inventant des matériaux organiques à haut rendement.

A gauche, un concentrateur solaire transparent développé en 2014 par Richard Lunt et ses collègues chimistes de l'Université d'Etat du Michigan (MSU). En fait, il s'agit d'un revêtement photovoltaïque transparent appliqué sur un verre. Un produit équivalent a été développé par 3M et des startups américaines. Au centre, un film de graphène capable d'absorber les photons et les couvertir en électricité. A droite, des panneaux solaires générant de l'électricité même quand il pleut. Documents 3M, Ravi P.Silva et al./U.Surrey et Qunwei Tang et al./Ocean U. of China.

Le produit développé par 3M fut présenté en 2011 à l'exposition Ceatec au Japon où le thème était "Smart Living". Un film de 1 m2 exposé en plein Soleil peut générer suffisamment d'énergie pour charger un smartphone ou 7 watts sous 5 volts. Actuellement, à surface égale, le produit de 3M génère environ 20% de l'électricité produite par des plaques solaires traditionnelles au silicium et revient à 50% de leur prix. Précisons que des panneaux solaires photovoltaïques traditionnels placés sur un toit présentent un rendement compris entre 7 et 20%. 3M a commercialisé son produit en 2012.

De son côté Miles Barr, cofondateur d'Ubiquitous Energy a développé un produit qui présente un rendement un peu plus de 10% inférieur à celui du silicium.

Selon Yasuhiro Aoyagi, senior manager de la division des marchés de la construction chez 3M, le nouveau produit est constitué d'un matériau organique photovoltaïque imprimé sur un film. Ce film arrête ou absorbe environ 80% de la lumière et plus de 90% du rayonnement infrarouge; il peut donc également être utilisé comme pare-soleil. Appliqué sur une fenêtre, la différence de température entre l'extérieur et l'intérieur est de 10°C à environ 8 cm de la surface.

Comme le précise Miles Barr, il y a des millions de millions de mètres carrés de surface en verre autour de nous. Comme le précise Kopidakis, les plaques solaires organiques ont un autre avantage sur le silicium, celui-ci exigeant d'abord un traitement de la silice du quartz dans des fourneaux à haute température. Il faut beaucoup moins d'énergie pour produire un revêtement photovoltaïque organique. Il ne faut pas de chambre sous vide ni de température de 300 à 400°C. Le film photovoltaïque est déposé par un processus classique de revêtement à température ambiante. Les structures mises au point par les ingénieurs d'Ubiquitous sont 1000 fois plus fines qu'un cheveu, ce qui offre également un gain de poids très important comparé aux panneaux solaires traditionnels.

Citons également des films de graphène capables de stocker de l'électricité et pouvant donc à terme être une bonne alternative aux plaques photovoltaïques. L'invention mise au point par Ravi P.Silva de l'Université de Surrey et son équipe fut publie dans le journal Advances Science en 2016.

Enfin, le chercheur Qunwei Tang et son équipe de l'Université Ocean de Chine ont mis au point des plaques solaires capables de fournir de l'électricité même quand il pleut. Leur rendement est de 6.5% contre 22% pour des panneaux solaires standards (les chercheurs de l'USW étant parvenus à des records d'efficacité de 34.5% et 40%), ce qui est assez impressionnant. Leurs travaux furent publiés dans le journal Angewandte Chemie en 2016.

Avec autant d'avantages, il serait inconcevable que ces nouveaux types de plaques solaires et notamment les transparentes ne soient pas incorporées à l'avenir à tous les vitrages comme les chassis anti-bruits sont aujourd'hui généralisés.

Le biomimétisme

Le biomimétisme consiste à observer la nature, d'en comprendre l'intelligence afin d'en tirer des applications concrètes et durables, notamment en mécanique, en aéronautique, en architecture ou en chimie. L'éventail du vivant nous offre un catalogue tellement diversifié que les idées d'inventions potentielles sont pratiquement illimitées. Quel que soit le champ d'application et le défi technologique, l'homme trouve généralement dans la nature des espèces qui ont déjà résolu ce problème de manière optimale.

Grâce à aux applications du biomimétisme, le Bullitt Center à Seattle est 80% plus efficace qu'une construction classique.

Ainsi l'idée de la pagaie, de la roue, de la rotule, de la visse, du ressort, du harpon, du velcro, de la masse, du levier, du système de ventilation ou de la loupe n'est pas une invention de l'homme. Des organismes aussi primitifs que les méduses, les micro-organismes ciliés, les plantes ou les insectes les exploitent, les uns pour se mouvoir dans l'eau ou déplacer leurs appendices, les autres pour projeter leurs armes urticantes sur leurs proies, pour faciliter la dispersion des graines, pour se battre, pour aérer les galeries souterraines ou pour améliorer leur acuité visuelle.

Même chose pour l'idée de remplacer les structures porteuses pleines par des structures évidées afin de renforcer leur rigidité qui ne fait qu'exploiter un principe que la nature applique depuis des milliards d'années aux structures calcaires y compris à l'ossature et aux végétaux : la structure trabéculaire.

C'est ainsi qu'en étudiant la nature et notamment les caractéristiques du pin d'Orégon ou sapin de Douglas (Pseudotsuga menziesii) qui vit essentiellement en Amérique du Nord et au Canada, des architectes américains ont construit le Centre Bullitt à Seattle, dans l'état de Washington, qui fut inauguré le 22 avril 2013, le "Jour de la Terre". Ce building que l'on voit à droite fut construit par la fondation Bullitt qui lutte pour la protection de l'environnement et la promotion des activités humaines responsables et durables.

Comme le sapin qu'il imite, ce building de 30 mètres de haut et de 4645 m2 est essentiellement constitué de bois, il tire son énergie du Soleil, il est équipé de 26 puis géothermiques et récupère l'eau de pluie. Ses stores se ferment comme une pupille pou réguler la quantité de lumière qui pénètre dans les bureaux. Comme la canopée du sapin qui reçoit le plus de lumière, le toit est couvert de 575 panneaux solaires générant 244 kW, soit 230000 kWh d'énergie chaque année.

Parfaitement adapté aux conditions météorologiques locales, le bâtiment devrait résister 250 ans. Il est 80% plus efficace qu'une construction classique. C'est actuellement le building le plus écologique du monde, et c'est d'autant plus remarquable que les buildings traditionnels consomment près de la moitié de l'énergie que nous produisons. Ce projet a coûté 18.5 millions de dollars.

A voir : Seattle's Bullitt Center: The World's Greenest Office Building

A consulter : The Da Vinci Index, PBEI

On constate que l'étude du biomimétisme impacte de plus en plus la recherche et le développement. Selon une étude publiée en 2010 par le Fermanian Business and Economic Institute (PBEI) de l'Université Point Loma Nazarene de San Diego, la technologie du biomimétisme progresse de manière exponentielle depuis plus d'une décennie, une tendance qui se confirme à travers l'indice De Vinci. Selon le PBEI, l'impact de cette technologie serait de 100 milliards de dollars en 2025.

Alors, comment sera votre maison de demain ? Verte ou domotisée ? Pourquoi pas allier les deux.

Après les appareils domestiques et informatiques, la voiture vient en troisième place parmi les objets les plus fréquemment utilisés. Comment va-t-elle évoluer ? C'est le sujet du prochain chapitre.

Prochain chapitre

La voiture du futur

Page 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 -


Back to:

HOME

Copyright & FAQ