La thématique des énergies renouvelables et des transports recouvre un ensemble varié de domaines tels que la chaîne de production et de distribution, le stockage, le perfectionnement des réseaux ou encore la gestion des trafics aériens et routiers. Impliquée dans la recherche scientifique et dans le développement de systèmes et d’outils innovants, l’école Polytechnique-X met à profit ses compétences afin de relever les défis que représentent ces thématiques et pour proposer de nouveaux procédés plus propres et plus fiables.
Le photovoltaïque est l’un de ces thèmes dans lequel s’engage l’X, comme en témoigne son partenariat avec l’Institut Photovoltaïque d’Ile-de-France (IPVF). Généralement disposés en panneaux, ces systèmes convertissent l’énergie lumineuse issue du rayonnement solaire en énergie électrique. Alors que la puissance mondiale d’électricité produite par cette énergie renouvelable dépasse les 170 gigawatts et croît de manière quasi-exponentielle (de 30 à 40% par année), l’objectif reste aujourd’hui de pouvoir maximiser son rendement tout en réduisant ses coûts.
A cet effet, le laboratoire de Physique des Interfaces et des Couches Minces (LPICM) a développé des techniques qui ont permis de réduire la quantité de silicium utilisée pour concevoir les cellules solaires des panneaux, d'un facteur compris entre 100 et 500. De nouveaux procédés permettant également de produire différentes formes de silicium à partir de plasmas basse température, suscitent d’ores et déjà l’intérêt des industriels et des scientifiques. Le photovoltaïque est une industrie jeune mais prometteuse : on estime que d’ici 2018, la production mondiale dépassera le seuil du téraWatt.
Une autre forme de source d’énergie innovante consiste à exploiter les vibrations mécaniques induites par les fluides, comme l’eau ou le vent. Bien connues du monde industriel, ces vibrations peuvent être la cause de dommages matériels sur des structures sensibles, telles que les plateformes pétrolières ou les centrales nucléaires.
Pour pouvoir faire de cet inconvénient une ressource exploitable, le Laboratoire d’Hydrodynamique de l’X (LadHyX) a décidé d’exploiter les vibrations en les amplifiant afin de produire de l’électricité. Une des applications de ce procédé à l’étude sont les matériaux piézoélectriques, qui ont la particularité de produire un courant électrique sous l’effet d’une déformation mécanique. Ce phénomène est couplé à la capacité d’un circuit électrique d’imposer au matériau une fréquence de battement spécifique afin d’améliorer le transfert énergétique. Si les systèmes piézoélectriques produisent pour le moment de faibles quantités d’électricité, ils pourraient néanmoins constituer une source significative d’énergie qui mérite d’être explorée.
Le domaine des transports n’est pas en reste. La fatigue qui affecte la fiabilité et la durabilité des systèmes, en raison des multiples sollicitations mécaniques, physiques ou chimique, provoque jusque 80% des défaillances des pièces structurelles. Le laboratoire de Mécanique des Solides de l’Ecole Polytechnique (LMS) développe des modèles d’estimation, notamment grâce au critère de Dang Van, pour optimiser leur durée de vie et proposer aux industriels du monde de l’automobile et de l’aéronautique de nouvelles méthodes d’ingénierie.
L’énergie et les transports sont au cœur de la recherche scientifique des laboratoires de l’X, afin de répondre aux défis d’innovation et aux enjeux scientifiques et environnementaux de demain.
