Nouveaux matériaux et procédés de fabrication comme tremplin pour la commercialisation de l’énergie marine

Le Département américain de l’énergie (DOE) a publié un rapport de synthèse présentant les idées de plus de 100 participants à l’atelier qui ont analysé le potentiel des nouveaux matériaux et procédés de fabrication pour accélérer la commercialisation de l’énergie marine.

Illustration/NetBuoy de TTI lors d'essais en bassin (Avec l'aimable autorisation de Wave Energy Scotland, l'un des participants à l'atelier WPTO)
Illustration/NetBuoy de TTI lors d’essais en bassin (Avec l’aimable autorisation de Wave Energy Scotland, l’un des participants à l’atelier WPTO)

Les innovateurs d’aujourd’hui créent des matériaux plus solides, plus légers et capables d’exploits plus excitants que jamais, et le domaine de l’énergie marine cherche à exploiter une partie de cette « magie matérielle ».

Mais d’abord, les chercheurs et les développeurs de technologies doivent déterminer quel type de matériaux innovants pourrait le mieux aider cette industrie naissante de l’énergie propre à atteindre le succès commercial.

Les technologies d’énergie marine créent de l’énergie renouvelable à partir du mouvement naturel de l’eau, y compris les vagues, les marées et les courants fluviaux et océaniques. Techniquement, l’énergie marine pourrait fournir 57 % de la production électrique des États-Unis.

Même si seule une petite partie de ce potentiel de ressources est captée, les technologies de l’énergie marine apporteraient une contribution significative aux besoins énergétiques des États-Unis et peut jouer un rôle essentiel dans la réalisation de l’objectif de l’administration Biden d’une économie à zéro émission nette d’ici 2050selon le DOE américain.

Mais avant que ces technologies naissantes puissent rejoindre la lutte contre le changement climatique, elles doivent devenir plus abordables et plus robustes, et de nouveaux matériaux et procédés de fabrication pourraient être un moyen de débloquer la puissance de l’industriedéclare le DOE américain.

« Pour obtenir un succès généralisé, l’industrie de l’énergie marine doit réaliser des réductions de coûts spectaculaires au cours des 10 à 20 prochaines années », a dit Tim Ramseyresponsable du programme d’énergie marine au Water Power Technologies Office (WPTO) de l’US DOE.

Pour explorer ce que les nouveaux matériaux – et les processus de fabrication nécessaires pour fabriquer ces matériaux – pourraient apporter à l’industrie de l’énergie marine, WPTO a réuni des chercheurs et des experts de l’industrie pour partager ce dont ils pourraient avoir besoin pour construire des machines d’énergie marine plus abordables, plus durables et plus efficaces. .

En octobre 2021, ces experts ont participé à un atelier virtuel WPTO pour discuter des investissements futurs potentiels dans la recherche sur les matériaux et la fabrication spécifiquement pour les technologies de l’énergie des vagues et des courants.

Plus de 100 participants ont partagé leurs points de vue sur les lacunes persistantes de la recherche et les efforts que le WPTO devrait envisager de financer à l’avenir. Le WPTO a publié un rapport de synthèse présentant des idées recueillies lors de l’atelier ainsi que des synopsis de neuf études de cas d’experts en énergie marine.

« Notre atelier nous a fourni des connaissances cruciales sur les lacunes et les opportunités de recherche actuelles afin que nous puissions planifier de futurs investissements dans la recherche et le développement pour aider à faire progresser l’énergie marine et soutenir les Américains vivant dans les communautés côtières et insulaires à travers les États-Unis », dit Ramsey.

Matériaux glissants, meilleures résines, matériaux thermoplastiques recyclables, impression 3D… à la rescousse

Depuis 2008, WPTO s’est associé à des membres du milieu universitaire et de l’industrie pour mener des recherches fondamentales sur les matériaux afin d’aider à résoudre des problèmes tels que l’encrassement biologique, lorsque la faune marine, y compris les micro-organismes, les plantes et les mollusques collants, adhère aux dispositifs sous-marins.

Nouveau, matériaux glissants pourrait rendre la tâche plus difficile pour encrassement biologique pour affecter les dispositifs d’énergie marine alors que d’autres nouveaux matériaux, y compris potentiellement plus légers et plus résistants nanomatériauxpourraient durer plus longtemps dans l’océan et protéger les machines immergées de la corrosion.

Des dispositifs plus solides et plus durables nécessiteront probablement moins d’entretien et produiront plus d’énergie au cours de leur durée de vie, ce qui pourrait réduire considérablement les coûts pour l’industrie de l’énergie marine.

« La ténacité de la résine est un gros problème », a dit Ed McCarthychargé de cours en conception et essais composites à l’Université d’Édimbourg, lors de sa présentation en atelier. « Traditionnellement, nous avons hérité d’un système de résines assez fragiles, avec une contrainte à la rupture relativement faible. »

Meilleures résines (types de matériaux plastiques utilisés pour construire des pales pour les turbines marémotrices et autres dispositifs) pourraient améliorer les performances et la durabilité de l’appareilselon le DOE américain.

Par exemple, McCarthy travaille sur une résine en poudre qui pourrait être plus solide, plus légère et plus efficace à fabriquer, selon le US DOE.

D’autres entreprises ont également présenté des inventions passionnantes, notamment lignes d’amarrage synthétiques plus durables (pour attacher les dispositifs d’énergie marine en place), matériaux thermoplastiques recyclables (une résine plus souple, potentiellement plus durable), Méthodes d’impression 3D (également connue sous le nom de fabrication additive), et hydroglisseurs améliorés (qui sont comme des nageoires sous-marines et peuvent réduire la traînée et augmenter la production d’énergie).

Les présentateurs ont également couvert des domaines qui méritent une exploration plus approfondie, comme les plastiques qui peuvent résister à l’eau salée plus longtemps que ceux disponibles aujourd’hui, les matériaux plus résistants et plus flexibles, l’impression 3D de matériaux comme composants en béton pour minimiser les coûts, des solutions pour le biofouling et des matériaux respectueux de l’environnement.

Ces informations contribueront à éclairer les efforts de recherche et développement de WPTO liés aux matériaux et aux processus de fabrication nécessaires pour faire progresser l’énergie marine, contribuant ainsi à fournir les inventions pratiques dont les États-Unis ont besoin pour parvenir à un avenir énergétique 100 % propre.


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