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Énergies renouvelables

Renewable energy

Nous assistons à une véritable explosion de l'innovation dans les domaines liés aux énergies renouvelables et à la décarbonation : au sein de l'OEB, les activités liées aux brevets portant sur des technologies à faibles émissions carbone ont dépassé celles associées aux énergies fossiles à l'orée de l'an 2000.

Parmi les énergies renouvelables, citons l'énergie solaire et éolienne, mais aussi les énergies marine, hydroélectrique et géothermique. Quant aux combustibles alternatifs, ils englobent les biocarburants et les combustibles issus des déchets, mais aussi le nucléaire et les technologies de combustion plus efficaces.

Deux secteurs jouissent d'une croissance rapide et continue : la production d'énergie éolienne offshore et les systèmes solaires intelligents.

Les possibilités d'installation d'éoliennes sur de nouveaux sites offshore sont quasiment illimitées et permettront de bénéficier de vitesses de vent plus élevées et homogènes, favorisant ainsi une production d'énergie à grande échelle.

S'ils facilitent l'optimisation des systèmes industriels de grande envergure et des systèmes locaux de plus petite taille, les systèmes solaires intelligents s'intègrent également mieux à un large éventail de véhicules électriques, d'appareils électroménagers et de pompes à chaleur afin de renforcer l'efficacité énergétique des foyers. 

À noter : pour les recherches "smart search" ci-dessous qui génèrent un nombre de résultats particulièrement élevé, vous avez la possibilité d'afficher uniquement les résultats les plus récents ou tous les résultats. Vous souhaitez peut-être en savoir plus sur la fonctionnalité de filtrage d'Espacenet qui rend possible cet affichage. Nous proposons également des formations en ligne sur l'utilisation et l'optimisation d'Espacenet. 

Énergie éolienne offshore

Fondations et supports 

L'un des principaux défis rencontrés par l'éolien offshore a trait à la stabilisation des éoliennes. Différentes structures architectures été développées en fonction de la profondeur, du type de fonds marins et de la structure rocheuse. Il est tout aussi indispensable de faciliter le transport des composants, la construction sur site et la stabilisation initiale.

Structures flottantes

Si l'on tend à privilégier les structures fixes pour les éoliennes proches du littoral, les structures flottantes permettent de produire de l'énergie en eaux bien plus profondes, c'est-à-dire dans de plus vastes régions de l'océan. La stabilisation, l'ancrage et la maintenance de ces structures constituent un véritable défi.

Transmission de l'énergie mécanique

Les pales des éoliennes produisent une énergie mécanique caractérisée par un couple extrêmement élevé mais une faible vitesse qui peut être convertie, à l'aide de boîtes de vitesse, en une vitesse de rotation plus élevée afin d'entraîner des générateurs d'électricité conventionnels. Il existe également des technologies alternatives « à entraînement direct », qui emploient des générateurs de bien plus grande taille entraînés directement par le rotor à faible vitesse afin d'éliminer les pertes mécaniques et de réduire les besoins de maintenance.

Stockage de l'énergie : hydrogène

L'énergie électrique produite par les éoliennes peut être consommée directement ou injectée dans un réseau local ou national. Dans ce deuxième cas, il est toutefois nécessaire de trouver l'équilibre entre la production d'énergies renouvelables, fortement dépendante des conditions météorologiques, et la demande des utilisateurs finaux. Il existe donc un besoin urgent de dispositifs de stockage de l'énergie plus durables et transportables, à l'image des technologies basées sur l'hydrogène.

Système combiné (avec solaire ou hydroélectrique)

Complexes et coûteuses, les structures nécessaires pour produire de l'énergie éolienne offshore peuvent être optimisées en combinant des systèmes de production éoliens et solaires, voire hydroélectriques, selon les exigences locales. 

Tours

Les tours offshore se distinguent nettement des tours onshore en raison de conditions climatiques plus difficiles, d'exigences de maintenance offshore plus spécifiques, d'un besoin de résistance à la corrosion et de la nécessité de les associer à des sous-structures sous-marines. De plus en plus grandes, certaines atteignant voire dépassant les 300 m, ces tours doivent pouvoir s'appuyer sur des technologies dédiées.

Pales de rotor 

La construction et la forme des pales de rotor sont l'un des principaux facteurs de rendement d'une éolienne. Les vitesses du vent plus élevées, les pales plus longues (plus de 100 m) et l'environnement maritime fortement corrosif peuvent nécessiter des modèles de pales différents dont les matériaux, comme les composites thermoplastiques, sont sélectionnés pour leurs propriétés mécaniques et structurelles, mais également pour leur recyclabilité.

Exigences du réseau

Les lignes de transport de courant alternatif haute tension (HVAC) offshore demeurent la méthode la plus couramment utilisée pour amener l'électricité éolienne offshore jusqu'au réseau, mais les pertes propres au courant alternatif peuvent restreindre l'utilité de ces câbles aux distances inférieures à environ 50 km. De leur côté, les lignes de courant continu haute tension (HVDC) enregistrent des pertes moins importantes et supportent des distances plus longues, mais elles nécessitent une conversion CA-CC aux deux bouts et doivent par conséquent faire appel à des postes de conversion offshore. L'intégration au réseau et le transport d'électricité depuis les éoliennes offshore haute puissance, ainsi que les distances potentiellement importantes, nécessitent une attention particulière.

Transport / installation

La fabrication, le transport et l'installation de parcs éoliens offshore de grande envergure, qui accueillent un nombre élevé d'éoliennes, réclament des infrastructures de support complètes : raccordement au réseau, installations de stockage de l'énergie, installations portuaires et de maintenance.

Systèmes solaires intelligents

Les huit premiers concepts de recherche concernent des activités visant à modifier les paramètres ou à mesurer et détecter tout fonctionnement non optimal des dispositifs. Le dernier concept de recherche entend améliorer le rendement de conversion intrinsèque des composants photovoltaïques grâce à des matériaux de pointe.

Gestion de l'énergie

Pour optimiser l'utilisation de l'électricité solaire, bien gérer l'énergie est essentiel. En effet, le business case du fournisseur peut varier considérablement en fonction du volume devant être consommé directement par le consommateur ou l'industrie locale, ainsi que du volume à injecter dans le réseau. En adoptant une démarche de gestion de l'énergie, les fournisseurs peuvent surveiller et maîtriser le volume d'énergie produit par les installations solaires, la conversion de l'énergie transmise par un réseau électrique externe, les dispositifs de stockage chargés par les installations solaires et l'énergie transmise à un réseau électrique externe.

Poursuite du soleil

Les panneaux solaires reçoivent la lumière du soleil, dont l'impact dépend de divers facteurs : orientation verticale et horizontale des panneaux solaires, lumière du soleil directe ou diffuse, zones d'ombre locales, etc. Les performances des panneaux solaires peuvent être optimisées en suivant automatiquement le parcours du soleil dans le ciel.

Réseaux intelligents

Les réseaux intelligents sont généralement basés sur des ressources et énergies renouvelables, sur des infrastructures de comptage avancées (compteurs intelligents, etc.) et sur un système de gestion globale du réseau intégrant la surveillance de la production d'électricité renouvelable disponible et des exigences énergétiques. Les réseaux intelligents peuvent même être utilisés pour planifier la demande d'énergie issue de sources plus traditionnelles (charbon, gaz, etc.) en fonction des prévisions météorologiques (principalement vent et ensoleillement). L'objectif : intégrer les énergies renouvelables aux réseaux locaux et nationaux afin de minimiser la dépendance aux combustibles fossiles.

Production d'énergie

Ce concept de recherche met en lumière les techniques utilisées pour maximiser la production d'énergie d'un système photovoltaïque.

Mouvement des concentrateurs

Ce concept de recherche se focalise sur les installations photovoltaïques dotées d'un concentrateur contrôlé et déplacé de manière à optimiser l'impact de la lumière du soleil et donc la production d'énergie.

Détection des dysfonctionnements

L'identification et la résolution immédiates des dysfonctionnements peuvent avoir un impact important sur les performances globales à long terme des systèmes de panneaux solaires.

Test des installations

De même, dans un souci de maximisation des performances globales, il est indispensable de conduire des tests complets et d'optimiser dès le départ les nouveaux systèmes de panneaux solaires.

Mesure de l'encrassement des dispositifs photovoltaïques

Les efforts actuels de développement des dispositifs photovoltaïques ont pour but d'optimiser leur utilisation dans des environnements particulièrement difficiles, par exemple dans le désert, où l'encrassement dû à l'accumulation de poussière a un impact considérable sur les performances. Mesurer cet encrassement est indispensable pour pouvoir planifier et optimiser les interventions de nettoyage et de maintenance.

Dispositifs photovoltaïques utilisant des matières organiques, inorganiques-organiques ou à base de boîtes quantiques

L'analyse des dépôts de nouveaux brevets indique que le développement de panneaux photovoltaïques « traditionnels » stagne depuis 2013. Mais les avancées dans d'autres domaines de la photovoltaïque semblent illustrer une quête continue de solutions alternatives susceptibles de produire des dispositifs solaires meilleur marché, plus efficaces ou plus robustes, ou des panneaux s'affranchissant de certaines matières premières rares ou coûteuses. Les demandes de recherche suivantes mettent en lumière les principaux développements alternatifs.

  • Dispositifs photovoltaïques utilisant des cellules solaires à colorant

  • Dispositifs photovoltaïques utilisant des matériaux à base de pérovskite

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