Horyzontalny Punkt
Kontaktowy
Polska Zachodnia

Globalny problem - miliardy baterii do wymiany każdego dnia

Według prognoz, na świecie będzie działać około 250 miliardów połączonych obiektów, a liczba samych czujników w infrastrukturze sieciowej może osiągnąć astronomiczną wartość 10 bilionów.

Taka skala rozwoju niesie ze sobą dwa potężne zagrożenia:

• kryzys energetyczny - szacuje się, że energia zużywana wyłącznie przez urządzenia IoT zrówna się z całkowitą globalną konsumpcją prądu z czasów obecnych,
• katastrofa ekologiczna - tradycyjne zasilanie bateryjne oznaczałoby konieczność wymiany aż 80 milionów baterii każdego dnia, co wygeneruje gigantyczne ilości toksycznych elektroodpadów.

Rozwiązaniem tego problemu jest energetyczna autonomia - zdolność urządzeń do samodzielnego pozyskiwania i konwertowania energii z otoczenia (tzw. energy harvesting), np. z ciepła, ruchu, wibracji czy fal elektromagnetycznych. Aby to osiągnąć, Unia Europejska potrzebuje radykalnego przełomu w inżynierii materiałowej.

Kontekst strategiczny

Wyzwanie to bezpośrednio wspiera unijną strategię „Advanced Materials for Industrial Leadership” oraz cele programów RePowerEU i Europejskiego Zielonego Ładu. Ma ono na celu wzmocnienie suwerenności i strategicznej autonomii technologicznej UE przy jednoczesnym zachowaniu zasad zrównoważonego rozwoju i bezpieczeństwa.

Cele wyzwania

Wnioskodawcy biorący udział w konkursie muszą obowiązkowo zaadresować cztery kluczowe cele:

1. Odkrycie innowacyjnych materiałów - identyfikacja i rozwój materiałów zaawansowanych wykorzystujących nowe zjawiska fizykochemiczne. Kluczowe jest radykalne ograniczenie zużycia surowców krytycznych (CRM).
2. Miniaturyzacja modułów - implementacja tych materiałów w miniaturowych modułach pozyskiwania energii (np. ogniwa słoneczne nowej generacji, generatory termoelektryczne TEG, urządzenia piezoelektryczne/nanotrybologiczne czy zbierające fale elektromagnetyczne).
3. Integracja systemowa - połączenie modułów z autonomicznymi systemami (np. bezprzewodowymi czujnikami zintegrowanymi).
4. Testy laboratoryjne (TRL 4) - przeprowadzenie analizy porównawczej (benchmarking) w reprezentatywnych warunkach laboratoryjnych, wykazującej znaczący wzrost wydajności w stosunku do obecnego stanu techniki.

Komisja Europejska mocno zachęca do wykorzystania narzędzi cyfrowych oraz sztucznej inteligencji (AI) w celu przyspieszenia procesów identyfikacji, projektowania i modelowania nowych materiałów.

Jakich błędów unikać?

• Koncentracja wyłącznie na inżynierii materiałowej - nowatorstwo samego materiału to za mało. Projekt nie może zakończyć się na jego syntezie - musi prowadzić do stworzenia funkcjonalnego, zintegrowanego systemu zasilającego.
• Zbyt ogólne scenariusze wdrożeniowe - przypadki użycia nie mogą być generyczne. Należy szczegółowo uzasadnić transformacyjny charakter innowacji w konkretnym sektorze.
• Brak konkretnej strategii benchmarkingowej - deklaracje o „zwiększonej wydajności” zostaną odrzucone, jeśli wnioskodawcy nie zdefiniują mierzalnych kryteriów sukcesu w zestawieniu z aktualnym stanem techniki (state of the art).
• EIC finansuje wyłącznie badania o wysokim ryzyku i wysokim zysku (high-risk, high-gain). Niewielkie poprawki wydajności istniejących już układów nie mają szans na finansowanie.

Portfolio

EIC nie szuka jednego uniwersalnego rozwiązania. Wybrane projekty stworzą zróżnicowane portfolio, które ma doprowadzić do rozwoju szerokiej gamy materiałów i technologii.

O wyborze projektów do portfela decydują trzy kluczowe kryteria różnorodności:

• wykorzystywane zjawiska fizyczne i chemiczne - pozyskiwanie energii z różnych źródeł (np. słoneczne, termoelektryczne, piezoelektryczne, nanotrybologiczne itp.),
• skład proponowanych materiałów - zróżnicowanie pod kątem struktury i bazy chemicznej opracowywanych innowacji materiałowych,
• obszary i sektory zastosowań - realne wdrożenia w kluczowych gałęziach gospodarki (np. rolnictwo, motoryzacja, monitoring zdrowia, urządzenia ubieralne/wearables, zarządzanie inteligentnymi miastami, zarządzanie energią, monitoring przemysłowy).

Po wyborze, laureaci zostaną przypisani do konkretnych działań w ramach grup roboczych, realizujących wspólny plan strategiczny:

• bezpośrednie porównywanie proponowanych rozwiązań, wykorzystywanych zjawisk i materiałów zaawansowanych w celu rzetelnej oceny ich wydajności,
• dzielenie się spostrzeżeniami i wynikami badań nad różnymi zjawiskami fizykochemicznymi, co ma stymulować przełomy naukowe i potencjalne zmiany paradygmatów,
• wspólne wypracowywanie metod integracji miniaturowych modułów w celu eliminacji barier technicznych i tworzenia sprawnie działających, autonomicznych systemów,
• projektowanie zintegrowanego podejścia łączącego różne, komplementarne moduły pozyskiwania energii dla konkretnych zastosowań, aby maksymalnie zwiększyć ilość odzyskiwanej energii,
• docieranie do kluczowych grup odbiorców (w tym korporacji, inwestorów oraz opinii publicznej) w celu budowania świadomości i przyspieszenia rynkowego wdrożenia tych radykalnych innowacji.