Essentiel
Adopter une approche systémique du design
L’inventeur Edwin Land faisait remarquer que celui qui semble avoir une idée nouvelle a tout simplement cessé d’en entretenir une ancienne. Ainsi, l’idée que plus les économies d’énergie sont grandes, plus le coût pour les obtenir est important, laisse lentement la place à la nouvelle constatation que les plus grandes économies d’énergie peuvent être produites par les solutions les moins coûteuses.
Dans sa nouvelle usine de Shanghai, le manufacturier de tapis
Interface Inc. devait faire circuler un liquide au moyen d’un système de pompage comme en ont la plupart des industries. Une première ébauche du système prévoyait l’utilisation de pompes nécessitant une puissance de 95 HP. Mais Jan Schilham, ingénieur chez Interface, proposa deux modifications très simples qui ont permis d’économiser 92% de l’énergie prévue. De plus son système a coûté moins cher à construire, utilise des nouvelles technologies et fonctionne mieux sur bien des aspects!
Schilham a d’abord choisi des plus gros tuyaux, générant moins de résistance que les petits tuyaux utilisés habituellement, et donc requérant beaucoup moins d’énergie de pompage. Le premier designer avait choisi des petits tuyaux parce que, selon les manuels, le coût supplémentaire des gros tuyaux ne pourrait pas être compensé par les économies d’énergie générées. Ce principe de design industriel optimise le rendement des tuyaux eux-mêmes, mais «pessimise» le système dans son ensemble. De son côté, Schilham a optimisé le système entier en calculant non seulement le coût plus élevé des gros tuyaux, mais aussi le moindre coût de l’équipement de pompage nécessaire. En effet, les pompes, les moteurs, les systèmes de contrôle et les éléments électriques pouvaient tous être beaucoup plus petits et plus performants car ils avaient moins de frottement à vaincre. Les économies réalisées pour cet équipement étaient de beaucoup supérieures à l’accroissement du prix des plus gros tuyaux. Grâce au choix des gros tuyaux, Interface a fait des économies sur la construction du système avant même de réaliser des économies d’énergie!
La deuxième modification proposée par Schilham consistait à réduire encore plus la résistance de frottement en utilisant des tuyaux courts et droits plutôt que longs et courbés. C’était possible en planifiant les tuyaux en premier, puis en disposant les différents éléments (réservoirs, chaudières, etc.) qu’ils devaient raccorder. Normalement, les designers placent d’abord (souvent arbitrairement) les outils de production et les relient à l’aide de tuyaux, ce qui les obligent à utiliser des coudes qui augmentent la résistance. Les installateurs de tuyaux sont heureux; ils vendent des tuyaux plus long et plus de joints, de plus, ils travaillent plus longtemps (ils sont payés à l’heure!). Par ailleurs les tuyaux plus courts et plus droits sont plus faciles à isoler, ce qui a permis d’économiser un 70 kilowatts additionnel en diminuant les pertes de chaleur. Ces nouvelles économies ont permis de payer l’isolation en trois mois.
Cet exemple a des implications importantes pour deux raisons. Premièrement, le pompage constitue la principale utilisation des moteurs et consomme les 3/4 de toute l’électricité utilisée dans le secteur industriel. Deuxièmement, l’exemple d’Interface montre comment des changements simples dans l’approche du design industriel peuvent conduire à des économies de ressources prodigieuses et générer un important rendement sur le capital investi.
Adopter des technologies novatrices
L’adoption des technologies de pointe est souvent davantage retardée pour des raisons culturelles que par des barrières techniques ou économiques. L’industrie de l’automobile en fournit un bon exemple. Dans nos automobiles, seulement 15% à 20% de la puissance générée par la combustion de l’essence atteint les roues (le reste est perdu dans le moteur et dans la transmission) et 95% de la force motrice sert à déplacer l’auto et non le conducteur.
En 1993, Amory Lovins et le
Rocky Mountain Institute ont rendu public le concept d’«
hypercar», un véhicule intégrant les meilleures technologies existantes, de façon à réduire de 85% la consommation de carburant et de 90% la quantité de matières premières utilisées.
L’«
hypercar» introduit quatre innovations majeures:
1. L’utilisation de matériaux composites à base de polymères, particulièrement la fibre de carbone, permet de réduire des 2/3 le poids du véhicule tout en assurant la protection des occupants en cas d’accident. L’«
hypercar» peut rebondir sans aucun dommage lors d’une collision effectuée à une vitesse de 10 km/h.
2. Un design aérodynamique et de meilleurs pneus diminuent la résistance de l’air de 70% et le frottement de roulement de 80%. Ensemble, ces innovations peuvent sauver jusqu’au 2/3 du carburant.
3. De 30% à 50% du carburant qui reste peut être économisé par l’utilisation d’un système de propulsion hybride (électricité/carburant). Les roues peuvent être activées par des moteurs électriques dont la puissance est produite par un petit moteur à bord ou mieux, par une pile à combustible. Cette dernière technologie permettra d’utiliser la réaction de l’hydrogène (carburant principal) et de l’oxygène de l’air pour générer un courant électrique et ne rejeter que de l’eau pure et chaude.
4. Une grande partie du matériel traditionnel - de la transmission au différentiel en passant par les contrôles et certaines pièces de la suspension - peuvent être remplacés par des composantes électroniques contrôlées par des logiciels hautement intégrés, personnalisables et évolutifs.
Ensemble, ces technologies rendent possible la fabrication de véhicules de haute performance et non polluants: automobiles, véhicules à vocation utilitaire, camions légers et fourgonnettes. L’«
hypercar» d’Amory Lovins peut rouler à 90 km/h avec la même quantité d’énergie qu’une Lexus utilise pour son système d’air climatisé par une belle journée chaude...
L’économie américaine n’atteint même pas 10% de l’efficacité énergétique que les lois de la physique lui permettraient. La seule énergie perdue en chaleur dans les centrales énergétiques américaines est équivalente à l’énergie totale utilisée par le Japon. Sur le plan de l’efficacité des ressources matérielles, c’est encore pire! Seulement environ 1% de tous les matériaux mobilisés par l’économie américaine est effectivement transformé en produits et encore en usage six mois après la vente. Présentement, les bouteilles de shampoing, les tubes de dentifrices, les contenants de yogourt, les boîtes de jus et autres contenants durent plus longtemps que leur contenu, soit des dizaines, voire des centaines d’années, avant d’être décomposés. La plupart des emballages (qui composent environ 50% du volume des déchets solides) pourraient être fabriqués de nutriments biologiques et donc être compostables, et les autres devraient être recyclables à 100%.
Que de belles occasions d’innover pour remédier à tout ce gaspillage! Et que d’emplois significatifs si chacun a la possibilité de mettre la main à la pâte avec les talents qui lui sont propres!
Enjeux
En 1998, dans un livre intitulé
Factor Four, Amory B. Lovins affirmait qu’il est possible de doubler la richesse de l’humanité tout en diminuant de moitié les ressources utilisées. En effectuant des changements majeurs dans les procédés industriels et en utilisant les bonnes technologies, Lovins croit aujourd’hui possible d’améliorer la productivité des ressources naturelles par un facteur 5, 10 et même 100. Il y a deux principaux moyens d’y parvenir:
- adopter une nouvelle approche de design qui considère un système industriel dans son entier et non pas partie par partie;
- remplacer les anciennes technologies industrielles par des technologies de pointe, particulièrement celles qui s’inspirent de la nature.