RACINE INFO: Titre #19 L’IA et les Énergies Renouvelables : La Découverte de Nouveaux Eléments par l’IA Conduira à des Batteries et Panneaux Solaires Plus Performants

La transition vers les énergies renouvelables est un enjeu majeur pour le futur de notre planète. Pour répondre à la demande croissante d’énergie et réduire notre dépendance aux énergies fossiles, nous devons développer des technologies plus efficaces et plus durables. Les batteries et les panneaux solaires sont deux des technologies clés dans cette transition.

Les batteries sont essentielles pour stocker l’énergie produite par les panneaux solaires et les énergies renouvelables, permettant ainsi de fournir de l’énergie même lorsque le soleil ne brille pas. Les panneaux solaires, quant à eux, convertissent l’énergie solaire en énergie électrique, offrant une source d’énergie propre et renouvelable. Cependant, les batteries et les panneaux solaires ont des limites. Les batteries ont des capacités limitées et des coûts élevés, tandis que les panneaux solaires ont des rendements variables et des coûts de maintenance élevés. Pour améliorer les performances de ces technologies, nous devons développer de nouveaux matériaux et des technologies plus efficaces.

C’est ici que l’intelligence artificielle entre en jeu. L’IA peut analyser de vastes ensembles de données pour identifier des matériaux prometteurs et optimiser les performances des batteries et des panneaux solaires. Grâce à sa capacité à apprendre et à s’adapter, l’IA peut aider à découvrir de nouveaux matériaux et à améliorer les performances de ces technologies.

L’IA dans la découverte de nouveaux éléments

L’intelligence artificielle possède une capacité unique à traiter et analyser des quantités massives de données expérimentales et théoriques. En exploitant cette capacité, les chercheurs peuvent identifier des matériaux prometteurs beaucoup plus rapidement qu’avec les méthodes traditionnelles. Les algorithmes d’apprentissage automatique peuvent être formés sur des bases de données contenant des milliers de composés chimiques pour prédire les propriétés de nouveaux matériaux. Par exemple, des chercheurs de l’Université de Stanford ont utilisé l’IA pour analyser des millions de combinaisons d’éléments dans le tableau périodique et découvrir de nouveaux matériaux pour les batteries lithium-ion. En utilisant des techniques de réseau de neurones, ils ont pu identifier des composés offrant une meilleure stabilité et une capacité de stockage d’énergie accrue. De même, des scientifiques du MIT ont employé l’IA pour découvrir des matériaux pour des panneaux solaires plus efficaces, en analysant des données sur des propriétés optiques et électroniques.
Elle permet également de simuler les interactions à l’échelle atomique, fournissant des informations précieuses sur la structure et le comportement des matériaux. Ces simulations permettent de prédire avec précision comment un nouveau matériau se comportera dans des conditions réelles, réduisant ainsi le besoin d’expérimentations coûteuses et longues.

Analyse de vastes ensembles de données

L’intelligence artificielle peut analyser des milliards de combinaisons possibles entre les éléments du tableau périodique, ce qui permet de découvrir de nouveaux matériaux avec des propriétés inédites. Cette capacité à traiter de grandes quantités de données est essentielle pour identifier les matériaux qui pourraient répondre aux besoins spécifiques des applications énergétiques.

Exemples de découvertes récentes
Des découvertes récentes dans le domaine des batteries et des panneaux solaires montrent l’impact de l’IA dans la découverte de nouveaux matériaux. Par exemple, des chercheurs de l’université de Liverpool ont développé un outil basé sur l’IA qui a déjà mené à la découverte de quatre nouveaux matériaux. Ces matériaux sont essentiels pour le développement des batteries qui offriront une plus grande autonomie aux véhicules électriques. De même, Google DeepMind a utilisé son algorithme GNoME pour générer des millions de structures de cristaux, dont 380 000 sont considérées comme potentiellement réalisables. Ces matériaux pourraient améliorer les performances des batteries et des panneaux solaires.

Aux États-Unis, des chercheurs ont utilisé une IA pour accélérer la recherche de nouveaux matériaux de batterie. Grâce à l’apprentissage automatique et à des algorithmes, ils ont pu étudier 32 millions de combinaisons en seulement 80 heures. Un matériau plus économe en lithium qui pourrait équiper une nouvelle génération de batteries a été découvert. Ce matériau permettrait d’économiser jusqu’à 70 % de lithium.

Avantages de l’IA dans la découverte de nouveaux éléments

L’IA offre plusieurs avantages dans la découverte de nouveaux éléments. Elle permet de :

1. Réduire le temps et les efforts nécessaires pour faire de nouvelles découvertes. L’IA peut analyser des milliards de combinaisons possibles en un temps très court, ce qui réduit considérablement le temps et les efforts nécessaires pour trouver de nouveaux matériaux.
2. Identifier des matériaux prometteurs : L’IA peut identifier des matériaux qui pourraient répondre aux besoins spécifiques des applications énergétiques, ce qui permet de développer des technologies plus efficaces et plus durables.
3. Améliorer les performances des batteries et des panneaux solaires : Les matériaux découverts grâce à l’IA peuvent améliorer les performances des batteries et des panneaux solaires, ce qui permet de fournir de l’énergie de manière plus efficace et plus durable.

Avancées dans les panneaux solaires

Les panneaux solaires sont une source d’énergie renouvelable clé, mais leur efficacité peut être limitée par les matériaux utilisés. L’IA ouvre de nouvelles possibilités pour optimiser la conception des panneaux solaires et découvrir des matériaux absorbants solaires plus performants. Un des principaux défis des panneaux solaires est leur efficacité de conversion, c’est-à-dire la capacité à convertir la lumière solaire en électricité. L’IA peut analyser des milliers de composés pour identifier ceux qui ont des propriétés optiques et électroniques optimales pour la conversion d’énergie. Par exemple, des chercheurs ont utilisé des algorithmes de machine learning pour découvrir des pérovskites (minerais photovoltaïque), une classe de matériaux qui a montré un potentiel énorme pour améliorer l’efficacité des cellules solaires. Les pérovskites peuvent être fabriquées à moindre coût et avec une efficacité de conversion élevée, rendant les panneaux solaires plus accessibles et efficaces.
L’intelligence artificielle peut également optimiser la structure des panneaux solaires. En utilisant des simulations basées sur l’IA, les chercheurs peuvent tester différentes configurations de cellules solaires pour maximiser l’absorption de la lumière. Des chercheurs ont utilisé des modèles d’IA pour concevoir des motifs de surface qui augmentent la quantité de lumière capturée par les panneaux solaires, augmentant ainsi leur efficacité.

Des études de cas récentes montrent également comment l’IA peut aider à surveiller et à maintenir les panneaux solaires. Par exemple, l’IA peut analyser les données de performance en temps réel pour détecter les anomalies et prévoir les défaillances, permettant ainsi une maintenance proactive. Cela réduit les temps d’arrêt et optimise la production d’énergie.

Exemples de cas d’étude
Voici quelques exemples de cas d’étude qui montrent l’impact de l’IA sur les panneaux solaires :

SUNIBRAIN : Cette start-up a développé un système de refroidissement automatique des panneaux solaires qui utilise l’IA pour optimiser l’apport et le stockage d’eau de pluie. Ce système peut augmenter la production électrique de jusqu’à 35%.

GOODWE : Cette entreprise a lancé un site web moderne et rénové qui utilise l’IA pour simuler la production électrique et les économies réalisées par les utilisateurs de panneaux solaires.

MON KIT SOLAIRE : Cette entreprise propose des kits solaires spécifiques pour l’autoconsommation avec ou sans batterie, et utilise l’IA pour optimiser la conception et la maintenance de ces installations.

En résumé, l’IA offre de nombreuses possibilités pour améliorer les panneaux solaires, en optimisant leur conception, leur fonctionnement et leur maintenance. Ces avancées technologiques peuvent contribuer à une plus grande efficacité et une plus grande rentabilité des installations solaires.

Impact sur l’industrie et l’environnement

Les avancées permises par l’IA dans la découverte de nouveaux matériaux pour les batteries et les panneaux solaires ont des implications profondes pour l’industrie de l’énergie renouvelable et l’environnement. En réduisant les coûts de production et en augmentant l’efficacité énergétique, ces technologies peuvent accélérer la transition vers des sources d’énergie plus durables.

L’une des principales implications est la réduction des coûts. En découvrant des matériaux plus performants et moins coûteux, l’IA peut rendre les technologies de stockage et de production d’énergie renouvelable plus accessibles. Cela peut stimuler l’adoption de ces technologies à grande échelle, réduisant ainsi la dépendance aux combustibles fossiles et les émissions de gaz à effet de serre. L’augmentation de l’efficacité énergétique est un autre bénéfice majeur. Les matériaux découverts grâce à l’IA peuvent améliorer le rendement des batteries et des panneaux solaires, permettant de tirer le maximum de chaque unité d’énergie capturée ou stockée. Cela se traduit par une utilisation plus efficace des ressources et une réduction de l’empreinte carbone.

De plus, en facilitant la découverte de matériaux moins toxiques et plus durables, l’IA peut contribuer à réduire l’impact environnemental de la production et de l’élimination des batteries et des panneaux solaires. Par exemple, les matériaux alternatifs aux métaux rares et toxiques peuvent rendre les technologies plus écologiques et plus sûres.

Conclusion

L’IA offre un potentiel immense pour révolutionner la découverte de nouveaux éléments pour des batteries et des panneaux solaires plus performants. En permettant une analyse rapide et précise de vastes ensembles de données, l’IA accélère la recherche et la mise au point de matériaux innovants. Les avantages de ces avancées sont multiples, allant de la réduction des coûts à l’augmentation de l’efficacité énergétique, en passant par une moindre empreinte environnementale.

Cependant, la pleine réalisation de ce potentiel dépendra de l’investissement continu dans la recherche et le développement, ainsi que de la collaboration entre les scientifiques, les ingénieurs et les décideurs politiques. Avec une approche concertée, l’IA peut devenir un outil crucial dans notre quête pour un avenir énergétique durable, propulsant la transition vers des sources d’énergie renouvelable à des niveaux encore inexplorés.

Valdy Stanley Belony
Conférencier IA
Responsable de réseaux sociaux au CETINFO
Ambassadeur de ONPASSIVE (Entreprise IA)