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L’électricité est-elle le vecteur énergie de l’avenir pour la

santé publique ?

Marcel Jufer EPFL

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Electricité - vecteur

Production

Transport

Communication, information, contrôle

Energie

Stockage

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

F F

u

E

Système électrostatique

u

B

F

Système électromagnétique

++ - - +

p

F

Système hydropneumatique

Conversion en travail

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Réversibilité

Electromécanique : générateur –

moteur (30-99%)

Batterie électrochimique (30-85%)

Super-condensateurs (50-98%)

H2 - Pile à combustible,

électrolyse de l’eau

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Stockage - Supercapacités

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Pompage – turbinage - Suisse

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Hongrin – Léman

2*240 MW – 870 m

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Robiei – 1967 - 4*45 MW

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Vianden

1096 MW turbine – 850 MW pompe

Machine 11 – 200 MW

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Electricité – santé

Action directe

Mesures, diagnostic Surveillance, monitoring Rayons X, radiographie, RMN,

IRM Appareillage de stimulation et

prothèses Assistances, robotique

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Système nerveux

Système de communication

électrique

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Cerveau

vs ordinateur

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE De Galvani à …

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Homme – énergie

Cœur - pompe

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Cœur artificiel Ventricule

artificiel

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Cœur artificiel

Veau

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Exosquelette

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Electricité – santé

Action indirecte

Réduction de la pollution Réduction du bruit Rendement élevé de conversion

(peu de pertes)

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Alimentation en énergie

de véhicules électriques

Caténaire et pantographe (train, trolleybus ou tramway)

Conducteurs + charbons au sol (solution métro)

Batteries sur le véhicule Moteur diesel + génératrice Transmission d’énergie sans contact

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Transfert d’énergie sans contact

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

U1

U2

Transformateur sans fer

Basse fréquence (50 Hz)Haute fréquence (50 kHz)

U1

U2

Transfert d’énergie sans contact

Niveau dusol

Bobines fixesdans le sol

Bobine mobile fixée au véhicule

Rendement global de 88 à 95 %

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Stations de transfert d’énergie

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Systèmes de test – 6 et 120 kW

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

~ ~

Réseau 50Hz

Convertisseur haute fréquence

~

Redresseur

Batterie ou super-capacités

Bobine fixe

Bobine mobile

Transfert d’énergie sans contact

Rendementà 120 kW

96.8 % 99 % 98.7 %

94.6 %

Rendement> 90%

AGV (Prototype)

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Générateur HF

Supercaps (option)

Bobine dans ou sur le sol

RedresseurSupercaps et/ou batteries

Bobine sous le véhicule

Cabine

Communication

Contrôle

Communication

Technologie

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Trolleybus

1

2

Super-capacités

Bobine secondaire

Electronique de puissance

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Supercaps

Batteries

Bobine captrice

Bus électrique sans contact

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Trams

30

1

2

Super-capacités

Bobine secondaire

Electronique de puissance

Bobine primaire

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Véhicule automatique - Induct

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Batteries

Moteur-roue

Transmission sans contact

Stations de chargeGuidage automatique

Stockage

Supercaps

Diesel Générateur

Composants

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Supercapacitors

Secondary coil

Power electronicsTorque Motor

Composants originaux

Véhicules

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Swissmetro 1989-2007

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE Suisse-cité

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Réseau reliant les principales villes à une vitesse commerciale de 400 km/h

Deux tunnels unidirectionnels de faible diamètre (5m), sous vide partiel

Sustentation et guidage magnétique sans usure

Propulsion par moteurs linéaires Transmission d’énergie sans contact

Swissmetro

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Bilan

Emission zéro grâce à une chaîne énergétique 100 % électrique

Réduction de la maintenance par l’absence de contacts dans la transmission d’énergie

Souplesse d’exploitation Intégration poussée des composants Possibilité de guidage automatique

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Electricité et santé

Modèle du cerveau Commande par la

pensée Micro-labos implantés Organes artificiels

actifs Exosquelette Réhabilitation

Réduction et contrôle de la pollution

Réduction des nuisances

Réversibilité Sécurité Fiabilité

Action directe Action indirecte

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Merci pour votre attentionMerci pour votre attention

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X

ECOLE POLYTECHNIQUEFEDERALE DE LAUSANNE

Les 4 partenaires du démonstrateur TOSA 2013:ABB: L’équipementier ABB

TPG: L’opérateur

SIG: Le fournisseur d’énergie

OPI: Le coordinateur du projet

Pour un bus électrique sans ligne de contact qui se recharge aux arrêts

Promouvoir la traction électrique pour réduire les émissions locale de CO2

Eviter les inconvénients des batteries lourdes et couteuses

Réduire les coûts d’infrastructure pour l'approvisionnement en énergie et l’impact visuel

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Structure

1

2

3

48

56

7

Technologie

1. Cellule du véhicule

2. Station de recharge:

3. Electronique de puissance

4. Stockage d’énergie sur super-capacités

5. Sécurité (détection d’obstacles, suivi)

6. Propulsion par moteurs-roues

7. Transfert d’énergie (bobines au sol et sous le véhicule)

8. Equipement