Avec la fibre optique, la lumière du jour s’invite dans les pièces aveugles

É lèves à l’École polytechnique Paris, Florent Longa et Quentin Martin-Laval avaient souvent cours dans des salles très sombres. C’est de cette expérience qu’est née, en 2009, l’idée d’Echy (contraction d’« éclairage » et « d’hybride »). Dans le cadre d’un projet scolaire en équipe, ils réfléchissent à un moyen d’acheminer la lumière naturelle à l’intérieur du bâtiment, sans gaspillage d’énergie. Ils imaginent un système, qui après avoir concentré le rayonnement solaire, le transporte par fibre optique jusqu’aux pièces à éclairer.

Sortis d’école, les ingénieurs développent leur technologie avec le soutien de l’École nationale des ponts et chaussées et rejoignent l’Incubateur Descartes à Champs-sur-Marne (77) où leur prototype a été installé cet été. Mi-octobre, un premier bâtiment situé à Vitrolles (13) était équipé d’un système finalisé.
Ce dernier consiste en un panneau-capteur de 3 m ² , équipé de 72 lentilles de Fresnel. Fixé sur un pied motorisé qui permet de suivre la course du soleil pour optimiser la captation de lumière, il se pose en toiture. À chaque lentille est reliée une fibre optique en plastique transparent (PMMA) de 3 mm de diamètre, par laquelle transite la lumière concentrée. « On obtient, ainsi, en sortie de toiture des gaines de 5 cm de diamètre, faciles à tirer et à intégrer avec les autres gaines techniques », résume Florent Longa. Les extrémités des fibres rassemblées derrière un luminaire apportent aux pièces sans ouverture une lumière naturelle. Sachant qu’une fibre de 5 mètres de long fournit 350 lumens - soit la puissance lumineuse d’une lampe à incandescence d’une trentaine de watts - l’utilisateur peut rassembler et répartir les 72 fibres comme il le souhaite pour atteindre 25 000 lumens offerts. Si l’on désire un éclairement de 500 lux (le maximum requis dans un espace de travail), un panneau peut éclairer 50 m ² .

La lumière bleuit quand la fibre est longue

Tout se complique si l’on veut des fibres plus longues, car le trajet de la lumière au travers des fibres ne se fait pas sans perte. Actuellement, la technologie atteint ses limites à 7 mètres. « Au-delà du rendement qui diminue, il y a aussi la qualité de la lumière qui se dégrade, explique l’ingénieur. On perd des longueurs d’onde et la couleur bleuit. »

Autre souci, malgré son nom, Echy n’est pas encore hybride. Il ne fait qu’apporter la lumière naturelle, et c’est à l’utilisateur de gérer ses besoins en éclairage électrique. Les jeunes ingénieurs y travaillent. Cependant, sur le marché, existe déjà un système d’éclairage naturel associé à un luminaire avec des Led intégrées, qui s’allument automatiquement en absence de soleil. Conçu par la société suédoise Parans, pionnière dans les systèmes couplant capteurs de lumière et fibre optique, ce luminaire, encore jamais installé en France, fonctionne avec le système SP3. Commercialisé depuis 2012, le panneau-capteur Parans est plus petit que celui d’Echy (moins de 1 m ² pour 36 lentilles) et restitue moins de lumière (4 200 lumens pour un câble de 5, soit de quoi éclairer moins de 10 m ² à 500 lux). Il peut, en revanche, selon Vincent Maréchal, gérant de La Compagnie du ciel qui distribue en France la marque Parans, acheminer la lumière sur 15 mètres sans dégradation du spectre lumineux.
Qu’il s’agisse d’améliorer le rendement, d’assurer l’hybridation, ou de réduire les coûts de production, les recherches se poursuivent chez ces deux concepteurs. Mais pour que la technologie soit intéressante et adaptée aux grands bâtiments, « Il faudra régler le problème de la longueur des fibres et du phénomène de déperdition, explique Vincent Maréchal. La solution devrait venir des fibres de verre, aujourd’hui trop onéreuses, qui pourront transporter la lumière sur des centaines de mètres sans aucune perte ». À la seule condition, que le soleil brille...