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Concevoir un chantier respectueux de l’environnement par le choix des matériaux

Concevoir un chantier respectueux de l’environnement par le choix des matériaux Etude de la piézoélectricité Junquet Clément 2016-2017 Directeur de recherche Gralepois Mathilde Comment concevoir un chantier respectueux de l’environnement (choix des matériaux) ? Etude de la piézoélectricité Directeur de recherche : Clément Junquet Mathilde Gralepois 2016-2017 Avertissement Cette recherche a fait appel à des lectures, enquêtes et interviews. Tout emprunt à des contenus d’interviews, des écrits autres que strictement personnel, toute reproduction et citation, font systématiquement l’objet d’un référencement. L’auteur (les auteurs) de cette recherche a (ont) signé une attestation sur l'honneur de non plagiat. Formation par la recherche et projet de fin d’études EN GENIE DE L’AMENAGEMENT ET DE L’ENVIRONNEMENT La formation au génie de l’aménagement, assurée par le département aménagement de l’Ecole Polytechnique de l’Université de Tours, associe dans le champ de l’urbanisme et de l’aménagement, l’acquisition de connaissances fondamentales, l’acquisition de techniques et de savoir faire, la formation à la pratique professionnelle et la formation par la recherche. Cette dernière ne vise pas à former les seuls futurs élèves désireux de prolonger leur formation par les études doctorales, mais tout en ouvrant à cette voie, elle vise tout d’abord à favoriser la capacité des futurs ingénieurs à :  Accroître leurs compétences en matière de pratique professionnelle par la mobilisation de connaissances et de techniques, dont les fondements et contenus ont été explorés le plus finement possible afin d’en assurer une bonne maîtrise intellectuelle et pratique,  Accroître la capacité des ingénieurs en génie de l’aménagement à innover tant en matière de méthodes que d’outils, mobilisables pour affronter et résoudre les problèmes complexes posés par l’organisation et la gestion des espaces. La formation par la recherche inclut un exercice individuel de recherche, le projet de fin d’études (P.F.E.), situé en dernière année de formation des élèves ingénieurs. Cet exercice correspond à un stage d’une durée minimum de trois mois, en laboratoire de recherche, principalement au sein de l’équipe Ingénierie du Projet d’Aménagement, Paysage et Environnement de l’UMR 6173 CITERES à laquelle appartiennent les enseignants-chercheurs du département aménagement. Le travail de recherche, dont l’objectif de base est d’acquérir une compétence méthodologique en matière de recherche, doit répondre à l’un des deux grands objectifs :  Développer toute ou partie d’une méthode ou d’un outil nouveau permettant le traitement innovant d’un problème d’aménagement  Approfondir les connaissances de base pour mieux affronter une question complexe en matière d’aménagement. Afin de valoriser ce travail de recherche nous avons décidé de mettre en ligne sur la base du Système Universitaire de Documentation (SUDOC), les mémoires à partir de la mention bien. Remerciements Je tiens à exprimer ma reconnaissance à Madame Gralepois, ma tutrice lors de ce projet de fin d’étude, qui m’a aidé à organiser mes idées et à élaborer les plans de ce rapport. Je remercie également mes deux tuteurs de contrat de professionnalisation, Frédéric Tibaudo, conducteur de travaux, et Cyrille Poullain, pour les données et conseils qu’ils m’ont apportés. Sommaire Avertissement ............................................................................................................................ 4 Formation par la recherche et projet de fin d’études ............................................................... 5 Remerciements .......................................................................................................................... 6 Sommaire ................................................................................................................................... 7 Table des modélisations ............................................................................................................. 9 Table des graphiques.................................................................................................................. 9 Table des photographies ............................................................................................................ 9 Table des figures......................................................................................................................... 9 Table des cartographies ........................................................................................................... 10 Table des tableaux .................................................................................................................... 10 Introduction .............................................................................................................................. 11 1. L’important besoin électrique des infrastructures routières ........................................... 17 1.1. L’éclairage public, le premier besoin électrique des infrastructures routières ........ 17 1.1.1. L’éclairage public, nécessaire et imposant ........................................................ 17 1.1.2. L’éclairage public, fort consommateur d’électricité .......................................... 19 1.2.3. Un système mathématique pour une consommation estimée de l’éclairage public………… ..................................................................................................................... 20 1.2. Signalisation routière lumineuse, une partie non négligeable du besoin électrique des infrastructures routières ................................................................................................ 23 1.2.1. L’omniprésence de la signalisation routière lumineuse .................................... 23 1.2.2. L’importante consommation électrique de la signalisation routière lumineuse…….. ................................................................................................................. 26 1.2.3. Un système mathématique pour connaître la consommation électrique de la signalisation routière lumineuse ...................................................................................... 27 1.3. Un système mathématique pour connaitre le besoin électrique des infrastructures routières ............................................................................................................................... 29 2. La faible production électrique du flux de véhicules par la piézoélectricité ................... 31 2.1. La piézoélectricité, vraiment si productive ? ............................................................. 31 2.1.1. La piézoélectricité, énergie renouvelable .......................................................... 31 2.1.2. La faible production piézoélectrique ................................................................. 32 2.2. Le flux de véhicules, fournisseur de piézoélectricité................................................. 34 2.3. Un système mathématique, pour voir la production piézoélectrique du flux de véhicules ............................................................................................................................... 37 3. La production piézoélectrique par flux de véhicules, mauvaise idée pour couvrir le besoin en électricité des infrastructures routières .................................................................. 39 3.1. Un système mathématique pour calculer la réponse de la piézoélectricité face à des besoins spécifiques............................................................................................................... 39 3.2. La création d’une application pour analyser l’impossibilité de couvrir les besoins électriques par la piézoélectricité, mais aussi comme outil de dimensionnement pour le conducteur de travaux ......................................................................................................... 40 3.3. Le décalage horaire entre production et besoins, première incompatibilité ........... 41 3.4. Le faible pourcentage couvert par la piézoélectricité ............................................... 42 Conclusion ................................................................................................................................ 44 Bibliographie ............................................................................................................................ 45 Ouvrage : .............................................................................................................................. 45 Manuel et guide technique .................................................................................................. 45 Webographie et Articles en ligne : ....................................................................................... 45 Table des modélisations Modélisation 1 : Besoin électrique de l’éclairage public ......................................................... 22 Modélisation 2 : Besoin des panneaux de signalisations ......................................................... 28 Modélisation 3 : Besoin des feux de signalisations .................................................................. 28 Modélisation 4 : Besoin électrique des infrastructures routières ........................................... 29 Modélisation 5 : Production piézoélectrique d’un véhicule .................................................... 33 Modélisation 6 : Production piézoélectrique en fonction du flux de véhicule ........................ 38 Modélisation 7 : Bilan entre production et besoin électrique ................................................. 39 Modélisation 8 : Application .................................................................................................... 41 L’ensemble des modélisations est réalisée par Clément JUNQUET. Table des graphiques Graphique 1 : Horaires de lever et coucher de soleil annuel à Orléans .................................. 18 Graphique 2 : Distribution horaire des mobilités automobiles sur une voirie pendant une journée moyenne à Poitiers. .................................................................................................... 35 Graphique 3 : Distribution horaire des déplacements en Belgique Source : Hubert ............. 35 Graphique 4 : Flux de véhicules sur la RD97 ............................................................................ 36 Graphique 5 : Nombre de secondes séparant chaque impulsion piézoélectrique .................. 37 Graphique 6 : Horaire du lever et coucher de soleil avec les premiers flux important ........... 42 Graphique 7 : Flux ayant un besoin d’électricité ..................................................................... 42 Table des photographies Photographie 1 : Dalle photovoltaïque Wattway .................................................................... 13 Photographie 2 : Travaux sur la RD97 ……................................................................................ 15 Photographie 3 : Panneaux lumineux ...................................................................................... 25 Table des figures Figure 1 : Innovation Lumi+ ...................................................................................................... 12 Figure 2 : Représentions du Lux et du Lumen .......................................................................... 19 Figure 3 : Exemple de feux de signalisation ........................................................................... 24 Figure 4 : Exemple de feux de signalisation ............................................................................. 24 Figure 5 : Principe piézoélectrique ........................................................................................... 31 Table des cartographies Cartographie 1 : Tracé de la RD97 ............................................................................................ 16 Table des tableaux Tableau 1 : Lux nécessaires en fonction du type de chemin ................................................... 20 Tableau 2 : Valeur de chacun des types de voirie .................................................................... 21 Tableau 3 : Puissance en Watt de chacun des types de feux de signalisation ........................ 26 Tableau 4 : Différents types des feux de signalisation ............................................................. 27 Tableau 5 : Puissance de chacun des types de panneaux de signalisation .............................. 27 L’ensemble des tableaux est réalisée par Clément JUNQUET. Introduction L’environnement est un enjeu de plus en plus important et pris en compte par les entreprises de travaux publics. En effet, les impacts sur l'environnement d'un chantier de travaux publics sont nombreux. La consommation d'énergie et l’utilisation de matériaux naturels en grandes quantité sont les principaux impacts. Cependant les chantiers de travaux publics ont une production de déchets importante. Enfin, ils agissent sur l'eau et les sols, émettent de la poussière,... Les entreprises de travaux publics sont conscientes de leurs responsabilités, c’est pour cela qu’elles développent des procédés innovants pour préserver l'environnement. Parmi les leaders du marché (Colas, Guintoli, Eiffage), Eurovia réalise de très gros chiffres d’affaires (8,6 milliards d'euros en 2013) et se situe en pole position du marché. En 2015, afin de marquer un fort engagement environnemental, Eurovia a mis au point un label “Excellence Environnement”. Sur ses chantiers, Eurovia s’engage à mettre en place des actions pour de meilleures pratiques (mise en place de bennes pour le recyclage des déchets, réutilisation de matériaux comme de l’enrobé, choix de matériaux « vert »). Parmi les principaux acteurs des chantiers de travaux publics (Chef de chantier, Maitre d’œuvre, Maitre d’ouvrage, Conducteur de travaux), le conducteur de travaux intervient et répond aux demandes de ses clients en établissant des propositions techniques nécessaires à toutes les étapes du chantier. Lors de la conception du chantier il établit, en relation permanente avec le client, les plans et choisit les matériaux. Lors de la phase de réalisation, il est le garant de la bonne conduite et de la sécurité du chantier. Enfin, il est présent lors de la remise du chantier. En tant que premier intermédiaire avec la maitre d’œuvre du projet, le conducteur de travaux peut jouer un rôle important dans le respect de l’environnement dans la gestion du chantier ou encore dans le choix des matériaux. Le conducteur de travaux peut alors, uploads/Science et Technologie/ 2017pfe-s9-junquet-clement.pdf