Dossier : l’énergie électrique sur les plateaux

"L’angoisse du gardien de groupe au moment du penalty", par François Reumont, pour l’AFC

Contre-Champ AFC n°323

Depuis l’annonce de l’interdiction progressive des groupes électrogènes classiques (diesel), et la mise en place de zones entières interdites à la circulation dans la capitale, la question de l’avenir de ces centres névralgiques pour les tournages se pose désormais concrètement. Un comité rassemblant les principales associations professionnelles et prestataires du cinéma a même été créé, sous la houlette de Michel Gomez (délégué général de la mission Paris Cinéma). Comment envisager la suite ? L’AFC vous propose un tour d’horizon des solutions alternatives déjà présentes sur le marché ou en passe de l’être bientôt.

Comme dans le domaine des transports, les solutions se mettent peu à peu en place pour mettre fin aux moteurs thermiques, d’abord avec des unités de puissance nomades réalisées à base d’accumulateurs (lithium-ion actuellement, avec, à venir, d’autres technologies, comme le sodium-ion, le lithium tout métal ou le fluorure-ion). Une solution qui fournit déjà des groupes à batteries allant jusqu’à 20 kVA.
Autre option, continuer à exploiter le moteur thermique mais remplacer le gazole par un carburant "propre". Cette solution existe déjà et permet de conserver des puissances de groupe jusqu’alors hors d’atteinte pour les accumulateurs. Mais les biocarburants – encore non reconnus officiellement par la législation française – ont aussi leurs contreparties.
Troisième voie, les générateurs fonctionnant à partir de bouteilles d’hydrogène sous pression, pouvant, eux, atteindre des puissances élevées (jusqu’à 500 kVA). Des machines coûteuses et plus contraignantes du fait du stockage du gaz.

Les solutions à base d’accumulateurs
C’est l’option qui a pris le plus d’avance actuellement, bénéficiant des énormes avancées techniques et industrielles de l’automobile. La plupart des prestataires de l’audiovisuel proposent depuis déjà plusieurs années des accumulateurs sous forme de valises (ou d’unités d’énergie de 1,5 kWh à 3 kWh), auxquelles se sont ajoutés désormais des "blocs de puissance" sur roulante pouvant atteindre 10 kWh, voire 20 kWh ou plus. C’est la voie choisie par Maluna Lighting avec des unités d’énergie de 1,5 kWh ou 5,5 kWh (en vente et en location), et sa roulante Bamboo de 11 kWh, en location seulement.

Un Bamboo et ses six "babies"
Un Bamboo et ses six "babies"

Etienne Cohet détaille : « Même si Maluna est historiquement plus dans les sources d’éclairage que d’énergie, les récentes décisions de la mairie de Paris nous ont poussés à nous engager résolument sur ce marché. Je trouve ces décisions pertinentes car créer le vide avec des restrictions engendre forcément une nouvelle demande et de nouvelles opportunités commerciales. Notre Bamboo est donc fabriqué en France, avec un esprit d’utilisation la plus simple possible, que ce soit pour les besoins de la régie ou ceux de l’image. » Encore en version prototype, qui tourne depuis le début d’année 2020 essentiellement sur Paris, la première version de série devrait arriver pour la rentrée.

Le Bamboo
Le Bamboo

« C’est une solution qui se veut modulaire et personnalisable selon les projets. On peut, par exemple, y intégrer des cellules grand froid (mises au point par TYVA Energie, partenaire français) pour l’Europe du Nord où nous avons des partenaires, aller vers une solution de recharge additionnelle par panneaux solaires souples (à tendre sur un cadre 4x4, par exemple), ou ajouter des sorties de courant continu de 12 V, 24 V ou 48 V. A terme, on pourrait imaginer de le faire évoluer vers un véhicule électrique, groupe électrogène à batteries, en visant une configuration à 9 ou 12 modules de 12 kWh, et une distribution en triphasé. »

Chez TSF, à la Plaine Saint-Denis, l’équipe a développé en interne des valises type Pellicase d’accumulateurs qui proposent des puissances de 3 ou 5 kW. Ces "valises d’énergie", comme elles sont appelées, peuvent servir par exemple d’alimentation de secours zéro coupure (ou onduleur, la réserve de batterie s’enclenchant immédiatement en cas d’alimentation non régulée). Les CE-5000 peuvent également se jumeler entre elles, ce qui permet d’allumer un 9 kW HMI. Les poids sont de 34 kg pour la valise 3 kW (60/50/30 cm) et 80 kg pour la valise 5 kW.
Valises d'énergie VE-3000 de TSF
Deux unités CE-5000 jumelées
Chez Panavision Alga, le développement des solutions d’alimentation sur batteries grande puissance remonte à 2012. Les deux groupes électrogènes actuellement en location sont le E-Gen 600 et E-Gen 20-25. Le premier est un pack énergie de 80x50x50 cm et d’une capacité de 600 Ah en 12 V. Il est totalement sans maintenance pour l’utilisateur et offre des pointes de puissance de 5 000 W. Sa recharge s’effectue sur secteur en 10 heures et sur un camion groupe (auquel il est souvent associé) en 3 heures.
Le deuxième est un vrai groupe 0 émission, totalement insonorisé, avec une capacité de 20 kW. Il peut être utilisé en mixte secteur + batteries pour une puissante totale de 25 kW, ou une puissance de 20 kW et une recharge de 6 kW/h. Il a une durée de fonctionnement en 2 kW de 15 heures et un temps de charge de 6 heures. Utilisé récemment sur le film Murder Party, de Nicolas Pleskof, photographié par Gilles Porte, AFC, où il a pu être utilisé par des électriciens une journée entière sans branchement.
Enfin, on trouve aussi chez Alga, une solution d’alimentation sous forme de valise (E-Gen 200) de 2 kW, pesant 45 kg et se rechargeant en 4 heures.


Tournage de "Murder Party"
Tournage de "Murder Party"
Photo Grégory Bar


Autre initiative pour les packs de puissance, celle de Régis Prosper (Cartoni France) : « Après avoir travaillé avec Michel Galtier (Colorbox) sur une première gamme, on s’oriente maintenant vers des solutions où la fiabilité, le respect des normes et la sécurité sont au cœur de nos préoccupations », explique-t-il. Par exemple, en travaillant à la définition produit et en distribuant les unités mobiles électriques (UME) de la société allemande Axsol, qui travaille, entre autres, pour l’industrie automobile et l’armée. En vedette : les unités d’énergie Arvey E3 et E5 (de 3 kW et 5 kW respectivement), qui font partie des rares sur le marché à être certifiées aux normes très exigeantes de l’Union européenne. « Axsol est une société qui a acquis une grande expérience en fabriquant des batteries pour Volkswagen et elle propose deux versions de même taille (62/42/58 cm) de packs, mais de poids différents selon la puissance (78 ou 106 kg). Capables de délivrer des puissances de crêtes de 5 kW ou 7,5 kW (pendant 20 secondes), ils permettent donc de faire tourner des HMI ou des projecteurs LEDs un peu costauds. »

Le groupe à batteries Arvey E3
Le groupe à batteries Arvey E3

Cartoni distribue aussi les batteries Vlock 14,4 V à forte capacité (jusqu’à 400 Wh) de la marque coréenne Gen Energy, qui peuvent également, via un bloc coupleur, se transformer en mini-unités d’énergies en 48 V, 500 W. « Next Shot a par exemple décidé d’équiper son département lumière avec ces batteries afin d’éviter l’emploi de batteries de 26 V en V-mount, dangereuses pour le parc matériel et les chargeurs 14 V. Gen Energy développe également un convertisseur alimenté par des batteries de 14 V qui délivre du 220 V alternatif pur sinus. Un seul et même modèle de batterie 14,4 V suffit et peut, avec le coupleur, devenir une solution d’alimentation qui s’adapte à beaucoup de situations. »

« Quoi qu’il en soit », ajoute Régis Prosper, « le principal obstacle à la fabrication et à la mise sur le marché de systèmes reste le coût qu’implique le respect des normes. Le marché de l’audiovisuel est une toute petite niche, du coup fabriquer et surtout homologuer un prototype en vue de toutes petites séries devient vite un casse-tête niveau rentabilité. »

C’est aussi le point de vue de Rémy Gourmain, de Forus Energy, qui a fabriqué une batterie mobile de 6 kWh (8 kW de puissance) se passant de la technologie lithium, la plus répandue : « Le parcours de l’homologation est effectivement très long et très coûteux pour des petits fabricants comme nous. Pour proposer un bloc de puissance capable de délivrer du 32 A, et rapidement rechargeable (2h30 sur une simple prise 16 A), on a opté pour une architecture basée sur des super-condensateurs au graphène. Cette technologie nous permet, outre sa charge très rapide, de sécuriser la batterie – qui ne peut surchauffer, voire déclencher un départ de feu. Elle est aussi 100 % recyclable car elle ne contient aucune substance toxique et surtout livrable complètement chargée. Ceci à la différence des modèles lithium qui doivent légalement ne pas dépasser 30 % de leur charge pour être transportés. Enfin, elle est donnée pour 1 500 cycles de charge sans perte, ce qui est trois fois plus que la moyenne. ». Un pack nommé Bully7, qui a déjà servi sur plusieurs productions notamment en publicité, est loué exclusivement via la société Telline.

Le Bully 8 kW de Forus Energy en tournage
Le Bully 8 kW de Forus Energy en tournage


Chez le loueur de groupes électrogènes Revolt, le département "Energy Green" met bien en avant dans son catalogue les trois solutions "vertes" (batteries, biocarburants et hydrogène). On y trouve déjà une gamme assez large de packs de batteries allant de 1 à 200 kVA. Fabrice Lefebvre, gérant de la société détaille : « On a décidé de mettre en avant l’énergie verte chez Revolt. Même si nous proposons encore des groupes thermiques à la location (classiques et biocarburants), l’investissement se fait désormais à 100 % sur les centrales de stockage d’énergie. On est notamment en train de mettre au point un groupe sur batteries capable de fournir 260 kWh, avec une puissance de conversion de 135 kVA intégrant une capacité de recharge solaire de 11 kWc (puissance maximale de crête). En parallèle de ce container nous fabriquons un container solaire de 60 kWc qui permet la recharge de ce pack mais aussi des autres packs de notre gamme. »

Groupe électrogène à hydrogène
Groupe électrogène à hydrogène

Les solutions existantes (packs de batteries de 10, 24 ou 42 kVA) sont déjà déployées par le loueur, principalement dans le domaine de l’événementiel, son cœur de marché.

Dernier exemple d’initiative, qui semble des plus innovantes : celle de François Roger (ancien responsable chez Lumex). A la tête d’une start-up baptisée Atohm, il s’est donné pour objectif de mettre au point un véhicule électrique modulaire avec un rack de six à dix unités d’énergie de 10 kWh. François Roger explique : « La grande particularité chez Atohm, c’est qu’on a mis au point des batteries qui n’ont besoin ni de chargeur, ni de régulateur, ni de convertisseur, et enfin, sans onduleur, pour être exploitable. Cela est possible grâce à une architecture électronique spécifique et un logiciel embarqué complexe. Cette technologie nous permet de diminuer le poids et le volume par rapport à une chaîne d’alimentation classique. Nous supprimons également les pertes en ligne dues aux organes d’électronique de puissance (conversions électriques) traditionnels. »

Module Atohm 10 kW
Module Atohm 10 kW

« Elles seront connectables entre elles, pour doubler leur capacité, et rechargeables sur des bornes de véhicules électriques en 2 heures. Chaque batterie pourra délivrer 15 kW en puissance de crête, en triphasé ou en monophasé. L’autre avantage de cette gestion "intelligente" individuelle des cellules lithium-ion, c’est la possibilité d’une gestion et d’une surveillance précise de chaque élément. Par conséquent, on maîtrise bien mieux la charge, et l’équilibre des cellules n’est plus un problème (évitant, par exemple, d’avoir à mettre toutes les cellules au même état de charge préalablement à toute recharge). Les cellules usées ou chaudes sont traitées comme telles en les exploitant dans leurs limites d’usage ou en les éliminant physiquement du système électrique de la batterie. »
Déjà présentées au Micro Salon de l’AFC 2019, ces batteries vont bientôt prendre place à l’intérieur d’un véhicule (en cours de fabrication) qui sera à même d’entrer dans les zones à faible émission telles que décidées par les grandes métropoles. « J’imagine un peu ce véhicule comme une estafette de laitier du 21e siècle qui viendra livrer de l’énergie. La prestation sera d’ailleurs facturée au kWh, avec un abonnement. », affirme François Roger, l’objectif d’Atohm étant de fabriquer une dizaine de véhicules d’ici 2024.

Le module Atohm en configuration "Basecamp"
Le module Atohm en configuration "Basecamp"

Si ce groupe électrogène Atohm semble remplir les besoins de beaucoup de productions (de 20 à 25 kW chaque jour en moyenne), reste que certaines équipes auront toujours besoin d’avoir recours à des solutions de puissances plus conséquentes pour certaines mises en place (de séries de 12 kW ou 18 kW HMI par exemple). Des solutions à batteries sur véhicule encore plus puissantes sont techniquement faisables mais se heurtent encore à des obstacles. Danys Bruyère, de TSF, explique : « Les datacenter sont déjà capables d’amalgamer des quantités de batteries assez inouïes pour assurer la continuité de l’alimentation "H24". On parle là de térawatts. Mais il serait juste impensable de déplacer le poids d’un pack de batteries avec un véhicule électrique pour fournir par exemple les 800 kWh de production d’un groupe diesel moyen de 150 kVA. On peut discuter aussi des disponibilités de points de recharge en un temps acceptable, et enfin, le coût d’un tel groupe. Pour vous donner une idée, un groupe diesel actuel (aux normes de pollution Euro 6 de 150 kVA, livrant 800 kWh en moyenne sur une journée) coûte environ 150 000 € à fabriquer. Selon nos estimations, un groupe électrique capable de délivrer 150 kWh sur une journée (soit six fois moins), c’est déjà plus du double en incluant le véhicule porteur électrique adapté... »

Le cas des biocarburants
Adapter la flotte de groupes actuels pour la rendre compatible avec les biocarburants à huile (B100) est une option séduisante pour respecter les mesures environnementales. François Chennivesse, de Transpalux, témoigne : « Les contraintes économiques sont très fortes sur les productions, et même si on peut techniquement envisager de passer à des solutions sur batteries, il reste que personne ne voudra payer cinq à six fois plus cher l’électricité sur un plateau. Et si tout le monde pensait que la révolution LED allait faire diminuer drastiquement les besoins en énergie sur un tournage, ce n’est pas si évident que ça. Certes beaucoup de films ont réduit la voilure en n’employant que très ponctuellement un groupe de 100 kW et en rassemblant les journées où on ne peut pas s’en passer, mais il y a encore chaque année des productions qui tournent avec quatre gros groupes de 200 kW sur la totalité du plan de travail. Cette famille de groupe n’est donc pas morte. » 

Pourquoi donc ne pas se lancer dans la voie du biocarburant ?
Michael Rousseau, de Lumex, donne son avis : « Même si on peut sans trop d’investissements faire fonctionner les groupes actuels au biocarburant, il y a quand même plusieurs soucis. Le premier, c’est que ces carburants à base d’huile ne sont pas vraiment légaux au sens strict du terme. On reste, en France, encore dans un vide juridique qui n’a pas été levé. Ensuite, il y a pour nous des contraintes de fonctionnement. Démarrer au gazole pour faire chauffer le système, assurer au groupe une charge constante d’au moins 50 %, puis finir au gazole en fin de cycle pour éviter que l’huile ne fige... » Autre point défavorable : les huiles végétales sont produites soit localement (colza), avec une avalanche de produits phytosanitaires, soit en Amazonie ou en Indonésie (huile de palme), ce qui accélère la déforestation. Sans même parler du coût environnemental de leur importation...

Des groupes au biocarburant B100HU et leur citerne
Des groupes au biocarburant B100HU et leur citerne

Sur ces deux derniers points, Fabrice Lefebvre, de Revolt Energy Green, n’est pas aussi catégorique : « Le problème de l’huile qui se fige a été résolu sur la toute dernière génération de moteurs fabriqués spécialement pour le carburant B100HU (11 à 550 kVA chez Revolt). On démarre donc nos groupes tout à fait normalement, sans se soucier non plus de la charge pour conserver une certaine température. Quant à ce fameux B100HU, il est produit à partir d’huile végétale recyclée, provenant notamment de la restauration – les McDonald’s français fournissant, par exemple, 6 500 tonnes d’huile de friture usagée par an. Il n’y a donc pas de coût environnemental autre que celui du fonctionnement du groupe. »

Pourtant l’avenir des groupes thermiques aux biocarburants reste incertain, ne serait-ce que face aux normes à venir de plus en plus strictes qui devraient les chasser des zones à faible émission (ZFE). Dans une phase transitoire, ou pour des tournages hors des centres-villes, ils peuvent néanmoins continuer à jouer un rôle, notamment grâce à leur puissance.

Les groupes à hydrogène
L’option de la production d’électricité basée sur le principe de la pile à hydrogène repose sur une réaction chimique simple (hydrogène + oxygène transformés en électricité, eau et chaleur). Si l’invention du principe de la pile à combustible date de 1840, ce n’est que depuis la fin des années 1980 que la technologie a permis d’en tirer parti d’abord dans le domaine spatial, puis désormais dans des applications plus proches de nous. Parmi les sociétés à la pointe de la recherche, on trouve notamment H2Sys, une société basée à Belfort. Bertrand Bauchard, directeur commercial, fait le point sur les produits existants : « On propose désormais à la vente une gamme de groupes à hydrogène allant de 600 W mono à 80 kW en triphasé. Ces groupes sont tous très silencieux et n’émettent aucune pollution. Grâce à leur technologie hybride (intégrant des batteries qui se rechargent quand la puissance tirée est inférieure à la production de la pile), ils permettent de fournir des puissances de crête assez fortes (par exemple 8 kW pour le modèle 3 kW mono) pendant des durées de l’ordre de trente minutes. »

Une gamme qui est déjà exploitée par Revolt. Fabrice Lefebvre insiste : « La grande différence avec les groupes à batteries – et les mixtes hydrogène / batteries –, c’est qu’on ne consomme que ce que l’on allume sur le plateau, au contraire des groupes à moteur thermique, qui génèrent des watts dès qu’on lance le moteur, quelle que soit leur charge. Il en résulte non seulement une économie d’énergie très concrète sur la journée, surtout si on a des besoins irréguliers en énergie, mais également une capacité beaucoup plus grande à fournir des crêtes de puissance que les groupes diesel, qui sont malheureusement souvent choisis surdimensionnés pour pouvoir fournir très ponctuellement beaucoup d’électricité. »

Le groupe Boxhy et sa bouteille d’hydrogène
Le groupe Boxhy et sa bouteille d’hydrogène

Et l’alimentation en hydrogène, comment ça marche ?
Bertrand Bauchard répond : « Le prestataire qui loue le groupe fait directement appel à des entreprises gazières (Air Liquide, Linde, Engie...), de façon à ce que les bouteilles d’hydrogène soient livrées au client directement sur site. Elles sont conditionnées soit unitairement, soit en rack, chaque fournisseur de gaz ayant ses propres formules. Pour donner une idée, un rack de dix-huit bouteilles (à 700 bars de pression) offre une capacité de 200 kWh (pour un poids total de 1,8 tonne) . Un périmètre de sécurité doit également être prévu autour du stockage du gaz (norme Atex) qui est de l’ordre de 1 mètre en périmètre des racks. Le coût en hydrogène est d’environ 2,5 € le m3, soit 1,72 € le kWh. »
Si la plupart des applications sont encore majoritairement sédentaires (expositions, concerts, événements), Bertrand Bauchard affirme qu’un véhicule intégrant un groupe à hydrogène et des bouteilles pour une plus grande mobilité est réalisable. « On peut parfaitement envisager un véhicule porteur intégrant le groupe et quatre ou cinq racks de bouteilles, offrant une autonomie de 800 à 1 000 kWh. »

Le groupe Boxhy
Le groupe Boxhy

Danys Bruyère, à la Plaine Saint-Denis, a aussi étudié la question de l’hydrogène. Il nous donne son avis : « C’est tout à fait possible techniquement mais proposer un 22 m3 portant le groupe associé à un semi-remorque chargé de bouteilles, ça ne me semble pas vraiment compatible avec la politique revendiquée de limitation des poids lourds dans la ville. Et puis, comme pour l’électrique, le prix reste un obstacle. », explique-t-il. « Un groupe hydrogène un peu sérieux, avec véhicule porteur, c’est, selon nos estimations, près de 800 000 € de matériel immobilisé... Ça reste pour nous très très cher. »

Racks de bouteilles d’hydrogène
Racks de bouteilles d’hydrogène

Vers une décentralisation de l’électricité ?
Comme on a pu le constater, la solution miracle n’est pas encore là pour remplacer le diesel. Dès lors, pourquoi ne pas faire évoluer les habitudes de travail sur un plateau et migrer vers des configurations au cas par cas, presque au plan par plan ? Danys Bruyère, de TSF, nous fait partager sa vision des choses : « Le temps du groupe électrogène de 150 kVA pour un tournage, qui sert parfois uniquement pour la régie en début de journée, c’est fini. Je préconise d’évoluer vers des solutions mixtes de grappes de puissances à base de petits groupes qui décentraliseraient la distribution sur un plateau, et qui pourraient le cas échéant être jumelés. Associer plusieurs technologies et savoir localiser la demande d’énergie selon les besoins précis du plateau. Comme on le sait, le cinéma a la particularité de tourner plutôt longtemps, mais avec des besoins très variables selon les décors. C’est très différent des besoins de la retransmission d’événements, comparable à un sprint où il faut assurer coûte que coûte une alimentation énorme pour quelques heures, multipliée par deux pour assurer la continuité en cas de panne. Une utilisation rationalisée de l’énergie est donc, selon moi, bien plus envisageable sur un film, avec une étude préalable. »
Serait-ce le futur rôle du groupiste ? « C’est une possibilité », répond Danys Bruyère. « Ce management de la distribution électrique sera bientôt central. Ça permettrait d’économiser, selon moi, 65 à 70 % de ce qu’on consomme actuellement sur un film. Prévoir et organiser en amont la distribution énergétique pourront donc tout à fait être mis sur le même plan que la sécurité et la surveillance technique dont ils sont actuellement responsables sur un plateau. » 

Glossaire technique :

kW : puissance réelle
C’est la quantité d’énergie qui est convertie en puissance utile. Par conséquent, le kW est appelé puissance réelle ou puissance de travail.

kVA : puissance apparente
Le kVA est une unité de puissance apparente d’un appareil électrique (puissance réelle plus puissance réactive), et indique la consommation électrique d’un appareil. Selon que l’installation soit triphasée ou monophasée, l’équivalence peut varier. En triphasé, le rapport entre kVA et kW est normalement de 1 kVA = 0,8 kW (en appliquant un facteur de puissance assez standardisé, typiquement de 0,8). En revanche, si l’on parle d’installations électriques monophasées, l’équivalence est de 1 à 1, soit 1 kW = 1 kVA.

Le facteur de puissance : une mesure du rendement électrique
Vous pouvez convertir entre kVA et kW si vous connaissez l’efficacité du système électrique. Le rendement électrique est exprimé par un facteur de puissance compris entre 0 et 1 : plus le facteur de puissance est proche de 1, plus le kVA sera efficacement converti en kW utile.

La formule pour convertir les kVA en kW est :
Puissance apparente (kVA) x facteur de puissance (pf) = puissance réelle (kW)
Par exemple, 100 kVA x 0,8 = 80 kW
La formule pour convertir les kW en kVA est :
Puissance réelle (kW)/facteur de puissance (pf) = puissance apparente (kVA)
Par exemple, 100 kW/0,8 = 125 kVA.

Le watt-crête (Wc)
C’est l’unité de mesure de puissance d’un panneau solaire. Il correspond à la délivrance d’une puissance électrique de 1 Watt, sous de bonnes conditions d’ensoleillement et d’orientation. La puissance d’un watt-crête est atteinte à plusieurs conditions :
- un ensoleillement de 1 000 W/m2.
- une température de 25 °C.

Unité Wc et kWc (kilowatt-crête) kWh kVA
Mesure Puissance Quantité Puissance
Utilité Mesurer la puissance d’un panneau ou d’une installation solaire Mesurer la consommation ou la production d’électricité Mesurer la puissance d’un groupe électrogène, d’un compteur électrique