Advanced Materials for Miniaturized Energy Harvesting Systems

Очаквано въздействие:Основните последици от това предизвикателство ще бъдат:Ново поколение енергийно автономни системи, позволяващи нови услуги, които ще подобрят живота на европейските граждани чрез приложения в области като диагностика на местата за полагане на грижи, интелигентни устойчиви градове и др.Подкрепа за устойчивостта на потреблението и производството на енергия в съответствие с амбициите на RePowerEU [1] и Зеления пакт [2], иПодобряване на устойчивостта на интернет на нещата и енергийно автономните системи като цяло. Очакван резултат:Амбициозните предложения, представени в рамките на настоящата покана, ще:набелязване на ново поколение авангардни материали за миниатюрни модули за събиране на енергия, ипостигане на TRL 4 за получените енергийно автономни системи. Подход на портфейлаПортфейлът от избрани проекти следва да доведе до разработването на различни авангардни материали, прилагани към редица миниатюризирани модули за събиране на енергия и крайни интегрирани системи.За да се постигне тази цел, изборът на проекти в портфейла ще се основава на следните фактори:Феномени, използвани за събиране на енергия от околната среда (напр. слънчева, термоелектрическа, пиезоелектрическа, нанотрибологична и т.н.)състав на предложените авангардни материали, иОбласт на приложение (напр. селско стопанство, автомобилостроене, наблюдение на здравето, преносими устройства, интелигентно управление на градовете, управление на енергията, индустриален мониторинг и др.). На избраните проекти ще бъде възложено да ръководят и/или да участват в дейности по портфейла, съсредоточени върху следните приоритети:сравнителен анализ за сравняване на предложени технологии, използвани явления, използвани авангардни материали и подходисподеляне на научни съображения, резултати от различни физични/химични явления, проучени с цел повишаване на знанията и насърчаване на нови разкрития в тази област с потенциални промени в парадигматасподеляне на информация за интегрирането на модулите за решаване на потенциални проблеми и подпомагане на напредъка към осигуряване на ефективни оперативни енергийно автономни системиразработване на интегриран подход с различни допълващи модули за събиране на енергия за конкретни случаи на използване и за подобряване на крайното количество добита енергия, икомуникация с целеви аудитории, като например предприятия, инвеститори, заедно с широката общественост за повишаване на осведомеността по темата с оглед ускоряване на възприемането на тези радикални иновации. Цел:Кандидатите за това предизвикателство трябва да отговарят на всички изброени по-долу цели:Идентифициране и разработване на иновативни авангардни материали за добив на енергия, използване на нови физични/химични явления, водещи до радикална промяна в обхвата на приложение и ефективността, като същевременно се намалява зависимостта от суровини от критично значение (СРМ)Въвеждането на авангардни материали в миниатюрен модул за събиране на енергия, като например, но не само, миниатюрни слънчеви клетки, термоелектрически генератори (напр. TEG), нанотрибологични/пиезоелектрически устройства, устройства за събиране на електромагнитни вълниИнтегриране на миниатюризираните модули за събиране на енергия в енергийно автономни системи (напр. безжични интегрирани сензори) иСравнителен анализ на модулите за добив в представителен случай на употреба в лабораторна среда (TRL 4) с цел да се демонстрират значителни подобрения на ефективността по отношение на добиваната енергия в сравнение с най-съвременните технологии. Насърчава се използването на цифрови инструменти като ИИ за ускоряване на процеса на идентифициране, проектиране, производство и характеризиране на тези нови материали.Във всички предложения следва също така да се определят потенциалните пазари и свързаното с тях въздействие на техните иновации.Обхват:Контекст и обхватЕкспоненциалното нарастване на разработването и внедряването на IoT (интернет на нещата) системи и на свързани обекти (~100 милиарда до 2025 г. и ~250 милиарда до 2030 г.[3],[4]) на свой ред ще увеличи броя на сензорните мрежи, необходими за предоставяне на данни на място, като оценките сочат ~1 трилион до 2025 г. и ~10 трилиона до 2040 г.Последица от такова разширяване е съизмеримото увеличение на потреблението на енергия, съчетано с вредното въздействие върху устойчивостта на околната среда: проучванията сочат общото потребление на електроенергия от интернет на нещата през 2040 г., което понастоящем се равнява на общото световно потребление на енергия. Освен това сензорните мрежи, които обикновено се захранват от батерии, ще доведат до това, че 80 милиона батерии ще трябва да се сменят всеки ден, което ще има верижен ефект върху околната среда като цяло.Смекчаването на въздействието на нарастващия брой такива устройства изисква решения, които ще намалят потреблението на енергия и ще увеличат енергийната автономност на свързаните сензори, като например безжичните сензорни мрежи (WSN), и на системите за интернет на нещата, интегриращи такива сензори.Ето защо това предизвикателство се съсредоточава върху разработването на ново поколение авангардни материали [5], за да се осигурят миниатюризирани интегрирани устройства за събиране на енергия със значително подобрена производителност в сравнение с най-съвременните технологии, които ще доведат до високоефективни енергийно автономни устройства и системи.Това предизвикателство подкрепя амбициите на съобщението на Европейската комисия „Авангардни материали за водещи позиции в промишлеността [6]“, в което се посочва спешната необходимост от стимулиране на разработването на авангардни материали, за да се засили стратегическата автономност на ЕС в стратегически области, като същевременно се обърне внимание на въпросите, свързани с устойчивостта, кръговостта и безопасността.[1] https://commission.europa.eu/topics/energy/repowereu_en[2] https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en[3] https://link.springer.com/chapter/10.1007/9