Le programme 190 couvre la recherche dans les domaines du développement durable, de l’énergie, des risques, des transports, de la construction et de l’aménagement. Le caractère transversal du programme lui confère un rôle stratégique pour le développement de la recherche et de l’innovation au service des politiques de développement durable, ainsi que pour le développement des synergies nécessaires. Ainsi, le programme 190 s’étend sur un large panel de domaines de recherche que sont les nouvelles technologies de l’énergie, le nucléaire, les risques nucléaires et radiologiques, les risques environnementaux, les transports, la construction, l’aménagement, les réseaux et l’aéronautique. Ce dernier domaine de recherche s’inscrit par ailleurs, dans l’initiative 18 « Soutien aux filières stratégiques » du Grand plan d’investissement (GPI) soulignant l’enjeu gouvernemental de placer l’économie française sur une trajectoire d’investissement permettant d’atteindre l’objectif de neutralité carbone en 2050.

La recherche dans le domaine des nouvelles technologies de l'énergie (NTE) est menée par le Commissariat à l’énergie atomique et par l’IFP Energies nouvelles (IFPEN). En 2020, ce dernier a poursuivi ses travaux visant à répondre aux défis de l’efficacité énergétique des transports, de l’amélioration de la performance environnementale des motorisations et de la diversification des sources d’énergie. L’IFPEN va par ailleurs élargir son champ d’action en 2021 en définissant une nouvelle priorité de recherche « climat, environnement et économie circulaire » sur les thématiques du recyclage des plastiques, de la capture et stockage du carbone ou de l’analyse de cycle de vie.

L’IFPEN a contribué à la mise en place de filières industrielles françaises de production de biocarburants avancés.

Dans le domaine de l’électrification, l’année 2020 a vu le lancement du projet européen MODALIS, porté par l'IFPEN, visant à développer une chaîne d’outils numériques permettant de modéliser et de concevoir des systèmes de batteries utilisant de nouveaux matériaux.

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) se positionne comme un accélérateur de la transition énergétique en prônant une approche intégrée du système énergétique qui s’appuie sur les modes de production (énergie nucléaire et énergies renouvelables) et leurs interactions au sein du réseau (stockage, pilotage, conversion). Il développe des briques technologiques du système énergétique, en concentrant ses efforts sur des composants clés pour les besoins nationaux et européens, à court et moyen terme, tout en explorant certaines pistes de plus long terme. Les principales réalisations 2020 sont les suivantes :

• dans le domaine photovoltaïque, le CEA a validé la réalisation d’une cellule à hétérojonction (HET) de troisième génération, avec 25 % de rendement, dans le cadre d’une collaboration avec ENEL ;
• dans le domaine des batteries, le CEA a réalisé les premiers accumulateurs LiIon de troisième génération avec des matériaux à haut taux de nickel à la cathode et moins de cobalt dont les performances sont conformes à la feuille de route de Saft ;
• dans le domaine de la production d’hydrogène, des premiers investissements ont été réalisés dans un atelier pilote capable de conforter la technologie d’électrolyse en phase vapeur à haute température (EHT) et de préfigurer les premières étapes d’une ligne de production ;
• dans le domaine des piles à combustible (PEMFC), le CEA poursuit son accompagnement des industriels (Faurecia, Symbia). Une pile de 87 kW a notamment été testée dans des conditions simulant le fonctionnement de l’automobile ce qui validerait la technologie pour les applications de mobilité.

S’agissant du nucléaire, les principales réalisations du CEA pour l’année 2020 sont les suivantes :

• En application des décisions prises par le Comité de l’énergie atomique, le plan de mise sous contrôle du projet de réacteur Jules Horowitz (RJH), a été déployé par le CEA au 1er octobre 2020. Il a permis de progresser très sensiblement dans la maîtrise du projet. Le CEA dispose désormais d’une vision globale des enjeux éclairant les principaux risques et d’une approche convergée sur le calendrier de montage qui permettra de disposer d’un réacteur opérationnel et son démarrage, partagé avec les fournisseurs. Le chantier a connu des avancées significatives en 2020 avec (i) la fin de la réalisation du cuvelage de la piscine réacteur qui a permis d’enclencher le montage du bloc pile après un passage en phase de propreté, (ii) le soudage des huit brides primaires, (iii) l’introduction des premiers équipements dans le bâtiment réacteur, notamment les échangeurs primaires principaux, (iv) la fin de réalisation du cuvelage des cellules chaudes ainsi que (v) l’édification du bâtiment montage et magasin (BMM), destiné au montage des dispositifs expérimentaux, et du poste de garde.
• Le CEA a proposé de nouveaux éléments techniques afin de poursuivre l’exploitation du laboratoire d’examen des combustibles actifs (LECA) : un dossier de pérennisation du LECA a été envoyé à l’ASN, en octobre 2019, qui a autorisé, le 10 juillet 2020, l’exploitation du LECA jusqu’au prochain réexamen de sûreté programmé en 2024.
• L’action « réacteur de 4ème génération ASTRID » du programme d’investissement d’avenir (PIA) n°1 s’est terminée fin 2019 et un dossier de bilan a été produit conformément à la convention de 2010 entre l’État et le CEA (diffusion janvier 2020). Le rapport public sur l’évaluation de l’action a été publié en mars 2020.
• Par ailleurs, grâce à ses capacités expérimentales et ses outils de simulation numérique, le CEA a continué de mener des actions de recherche et développement qui contribuent à l’expertise nucléaire du CEA.

Dans le domaine des risques, le programme porte les crédits de l’Institut national de l’environnement industriel et des risques (INERIS) et de l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN).

À l’écoute des besoins issus des politiques publiques, tout comme des besoins de la société et des industriels, la recherche de l’INERIS couvre des activités allant d’une recherche amont (par exemple, comprendre et modéliser les mécanismes à l’origine des phénomènes dangereux) à une recherche finalisée (développer des outils et méthodes pour prévenir leur déclenchement et protéger les populations ou les milieux impactés). Elle s’appuie sur des moyens expérimentaux uniques (laboratoires, essais en grand ou in situ), de la modélisation et des expertises de terrain. L’activité de veille prospective visant à identifier les sujets émergents en termes de risques environnementaux a été renforcée.

La mission d’expert des risques nucléaires et radiologiques, portée par l’IRSN, répond à une finalité permanente, celle de la protection des personnes et de l’environnement face à ces risques.

L’action de l’Institut s’articule autour de deux axes complémentaires : la recherche et l’expertise. L’année 2020 a été marquée par une activité soutenue dans ces domaines combinée à une exigence d’adaptabilité aux conditions sanitaires afin d’assurer le maintien de l’ensemble de ses activités.

Parmi les réalisations, il convient de noter la remise de l’avis de synthèse relatif au réexamen périodique des réacteurs de 900 MWe dans le cadre de leurs 4^es visites décennales (RP4-900). Ce document dresse le bilan de plus de 40 avis réalisés par l’Institut sur ce dossier dans le cadre de son appui technique à l’ASN et illustre, au travers des sujets examinés (vieillissement, gestion des accidents graves, tenues des équipements au séisme…), la nécessité d’asseoir cette expertise sur un socle de connaissances à l’état de l’art, confirmant le bien-fondé, pour l’IRSN, d’un important effort de recherche indissociable de l’expertise et indispensable à l’acquisition et au développement des connaissances. Menée dans un cadre partenarial, à l’échelle nationale, européenne et internationale, l’année 2020 aura vu à cet égard le renouvellement de l’accord-cadre en vigueur avec le Centre national de la recherche scientifique (CNRS) ainsi que celui de l’accord quadripartite qui préfigure pour les années à venir les relations de l’Institut avec le CEA, EDF et Framatome en matière de recherche liée à la sûreté nucléaire et à la radioprotection.

Dans le domaine de la radioprotection, des actions d’envergure ont également été réalisées parmi lesquelles l’engagement du développement d’un nouveau portail national pour la surveillance de l’exposition des travailleurs aux rayonnements ionisants, projet retenu par le Fonds pour la transformation de l’action publique (FTAP). Répondant aux priorités gouvernementales de modernisation et de simplification, ce projet permettra une plus grande transparence des données sur la santé au travail et une meilleure traçabilité de l’exposition des travailleurs aux rayonnements ionisants.

Dans les domaines des transports, de la construction, de l’aménagement et des réseaux, le programme finance deux établissements ayant des activités de recherche : l’Université Gustave Eiffel (établissement public expérimental créé le 1er janvier 2020, à partir de l’ancien Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux (IFSTTAR)). L’Université Gustave Eiffel reprend les missions de l’IFSTTAR et d'autres établissements qui ont intégré cet établissement public expérimental : l’ancienne Université Paris-Est Marne-la-Vallée, l’École d’Architecture de la Ville et des Territoires et trois écoles d’ingénieurs : ESIEE Paris, l’EIVP et l’ENSG (école dépendant de l’Institut national de l’information géographique et forestière).

Ainsi, elle conduit notamment des travaux de recherche finalisée et d’expertise dans les domaines des transports, des infrastructures, des risques naturels et de la ville pour améliorer les conditions de vie et favoriser un développement durable de nos sociétés.

La crise sanitaire a fortement mobilisé les équipes, demandant notamment une adaptation continue aux restrictions de déplacements et de présence sur site, transformant les usages de travail et induisant des retards conséquents sur certains travaux, notamment expérimentaux ou de terrain. L’année 2020 était aussi l’année de naissance d’une nouvelle université, induisant des surcroîts considérables de redéfinition des processus, notamment au niveau de la gestion et du budget (changements majeurs d’outils) mais plus généralement pour tous les processus présents et différents selon les établissements.

Malgré ces circonstances difficiles, l’université a assuré un excellent niveau d’engagement en termes d’actions et de séminaires de transfert auprès des pouvoirs publics. Ces éléments sont listés dans le bilan 2020 du contrat d’objectifs et de performance de l’établissement. On peut mentionner par exemple les événements suivants :

• Les FUTURES Days (1^er au 3 décembre 2020) dont la thématique portait sur "Sciences et appui aux politiques publiques pour les territoires urbains" ;

• Le séminaire de la Mission Innovation Numérique et Territoire, le 13 mars 2020 ;

• Le séminaire « Impacts du COVID sur la mobilité », le 11 juin 2020 organisé par les départements Aménagement, Mobilités et Environnement (AME) et Santé Sécurité Transport (TS2), avec le Service de la recherche et de l'innovation (MTE/CGDD/SRI), la Direction des infrastructures de transport (MTE/DGITM/DIT) et la Délégation à la sécurité routière (DSR - Ministère de l'Intérieur) ;

• Le séminaire DSR, le 30 juin 2020, avec des échanges entre les chercheurs impliqués dans douze projets financés par la DSR. La présentation des travaux à mi-parcours a permis la fertilisation croisée entre les pairs, la DSR s'étant positionnée en " bailleur-observateur " pour faciliter la concertation ;

• Le séminaire sur les « pollutions », organisé le 2 octobre 2020 avec 9 présentations et 61 participants dont 5 personnes des ministères (ADEME, MTE/CGDD/SRI, MTE/DGEC, MTE/DGITM, MTE/DGPR) ;

• La présentation spécifique organisée le 2 novembre 2020 avec le Service de la recherche et de l'innovation et la Direction générale de la recherche et de l'innovation (MESRI/DGRI) sur l'identification de la demande de recherche des collectivités territoriales : les ateliers de projet en urbanisme entre questions des acteurs territoriaux et problématiques scientifiques ;

• Le colloque « Ruissellement » du 30 novembre au 2 décembre 2020, organisé avec la Société Hydrotechnique de France.

En 2020, le CSTB a poursuivi son implication dans des projets de recherche et développement (R&D) multi-partenariaux, qui associent des acteurs publics et privés. Il contribue au programme PROFEEL, programme d’innovation sur la rénovation énergétique des bâtiments, proposé par la filière de la construction. Cette contribution s’opère au travers de 4 projets de recherche qui font intervenir des partenaires économiques.

De même, l’accélérateur de start-up du CSTB – le CSTB’Lab- a accueilli 13 nouvelles sociétés sélectionnées par un jury. Elles sont accompagnées au plan scientifique et technique par le CSTB, a minima durant un an, pour consolider leurs projets, développer de nouvelles fonctionnalités et services et augmenter la valeur ajoutée de leur offre. Ces start-ups s’ajoutent aux 40 entreprises innovantes ayant déjà bénéficié de l’appui du CSTB’Lab.

Le CSTB participe toujours à l’Institut Efficacity, dédié à la transition énergétique des villes, qui réunit vingt-huit partenaires, industriels et chercheurs.

Le CSTB et le CNRS ont signé un accord-cadre de recherche. Les deux organismes associent leur expertise, compétences et savoir-faire autour de 3 thématiques fondamentales pour anticiper le bâtiment et la ville de demain : l’ingénierie, le numérique et les sciences humaines et sociales. Engagé pour une durée de 5 ans, ce partenariat s’inscrit dans une approche globale et transversale de la recherche, pour une vision prospective en phase avec les nouveaux enjeux techniques, économiques et sociétaux de la construction et de l’aménagement. Les travaux engagés dans le cadre de ce partenariat pourront prendre différentes formes : collaborations de recherche à objectifs partagés ; partage de savoirs et de compétences pour faire avancer le débat technique et le dialogue scientifique et promouvoir l’innovation ; organisations communes de conférences, séminaires et colloques ; lancements d’appels à projets communs de type « Projets exploratoires premier soutien » (PEPS) ; actions de recherche et de développement technologique prenant la forme d’un Groupement de recherche (GDR).

Le CSTB a mobilisé l’ensemble de ses compétences pour participer à l’effort de lutte contre la COVID. Les responsables de programme et les équipes de recherche ont été sollicités afin de proposer des projets de recherche ou d'application de résultats de recherche en lien avec la lutte contre la pandémie. Après examen, accompagné d’une phase d’auditions, plusieurs projets d'entre eux ont été retenus. À court terme et pour accompagner le retour au quasi normal, un projet global sur la gestion des établissements recevant du public, que ce soit pour la gestion de flux, la gestion des présences et le pilotage des systèmes de ventilation/climatisation, s’appuyant sur la maquette numérique et sur les capacités de simulation de l’organisme a été mené avec le Conseil départemental des Hauts-de-Seine. Un projet plus ponctuel, concernant l’identification de la présence/absence collective du virus dans une population occupant un bâtiment, au travers de l’analyse de ses eaux usées, a été également engagé. À moyen terme, en anticipation d’une prochaine crise sanitaire, des travaux de recherche ont été lancés sur la circulation des virus dans les espaces bâtis en fonction des usages et de la gestion/traitement de l'air ainsi que des taux d'occupation. Toujours à moyen terme, des travaux de recherche et d’expertise sur la prise en compte des enjeux sanitaires dans la conception et la réalisation des espaces publics (aménagement et agencement, choix de matériaux les plus adaptés pour être facilement nettoyés et résister aux agressions chimiques, etc.) sont en cours de réalisation.

L’action aéronautique du programme 190 participe pleinement du Plan de relance décidé en 2020. La dotation initiale 2020 de cette action qui était de 135 M€ d’AE a été portée par la LFR3 à 300 M€ d’AE, qui ont été intégralement engagés dans l’année.

La feuille de route que l’État s’est fixée dans le cadre du Plan de relance avec les industriels français, dans une démarche partenariale, est structurée autour d’une vingtaine de grandes thématiques, qui couvrent l’intégralité des grands domaines d’excellence de la filière nationale.

Les choix de soutien des projets des industriels sont basés sur la contribution à l’objectif du volet R&D du Plan de relance aéronautique (préparation d’aéronefs décarbonés compétitifs, de toutes tailles, entrant en service dès la fin de la décennie), et à la cohérence, technique et temporelle, au lancement futur des programmes d’aéronefs. La Direction générale de l'aviation civile (DGAC) prend également en compte la maturité technique et financière du contenu proposé et s’assure également de la bonne inclusivité des partenariats de R&D (association aux travaux des acteurs pertinents, notamment petites et moyennes entreprises et entreprises de taille intermédiaire - PME/ETI).

La quasi-totalité du soutien est consacré à des subventions à la recherche, car à ce stade, les industriels n’ont exprimé que très peu de demandes de soutien pour des développements technologiques, au moyen d’avances récupérables.

70% de l’effort de soutien a été consacré en 2020 à des technologies concourant directement à la réduction de consommation ou aux énergies alternatives. Par comparaison, en 2018 et 2019, cette part n’était que de 50%. L’augmentation importante de l’effort de soutien ne s’est donc pas faite au détriment des technologies de la transition écologique, c’est même l’inverse : alors même que le contexte de crise aurait pu amener un souhait de repli de l’industrie sur des sujets moins innovants, c’est une prise de risque supérieure sur des technologies de rupture qui est à l’œuvre.

Par ailleurs, la dynamique de recueil des propositions des PME et ETI de la filière par la DGAC a permis dès cette année la contractualisation de 3 projets menés exclusivement par des PME (en plus des projets de plus grands acteurs dont les PME peuvent être partenaires) et se poursuivra en 2021. In fine, ce sont donc en pratique 33% de la valeur des travaux (près de 270 M€, financés à moitié par les grands groupes) qui reviennent à des entreprises hors grands groupes (Safran, Airbus, Thales, Dassault, ATR).