Fortschrittliche Materialien für miniaturisierte Energy-Harvesting-Systeme

Erwartete Auswirkungen:

Die Hauptauswirkungen dieser Challenge werden sein:

• Eine neue Generation energetisch autonomer Systeme, die neue Dienste ermöglichen, welche das Leben der europäischen Bürger durch Anwendungen in Bereichen wie Point-of-Care-Diagnostik, intelligente nachhaltige Städte usw. verbessern.
• Unterstützung der Nachhaltigkeit beim Energieverbrauch und der Energieproduktion im Einklang mit den Ambitionen von RePowerEU[1] und dem Green Deal[2], und
• Verbesserung der Nachhaltigkeit von IoTs und energetisch autonomen Systemen im Allgemeinen.

Erwartete Ergebnisse:

Ehrgeizige Vorschläge, die im Rahmen dieser Ausschreibung eingereicht werden, werden:

• eine neue Generation fortschrittlicher Materialien für miniaturisierte Energy-Harvesting-Module identifizieren, und
• den TRL 4 für die resultierenden energetisch autonomen Systeme erreichen.

Portfolio-Ansatz

Das Portfolio der ausgewählten Projekte sollte zur Entwicklung einer Vielzahl fortschrittlicher Materialien führen, die in einer Reihe von miniaturisierten Energy-Harvesting-Modulen und finalen integrierten Systemen Anwendung finden.

Um dieses Ziel zu erreichen, werden die folgenden Faktoren die Auswahl der Projekte im Portfolio beeinflussen:

• Phänomene, die zur Energiegewinnung aus der Umgebung genutzt werden (z. B. Solar, thermoelektrisch, piezoelektrisch, nanotribologisch usw.)
• Zusammensetzung der vorgeschlagenen fortschrittlichen Materialien, und
• Anwendungsbereich (z. B. Landwirtschaft, Automobilindustrie, Gesundheitsüberwachung, Wearables, Smart-City-Management, Energiemanagement, industrielle Überwachung usw.).

Die ausgewählten Projekte werden damit beauftragt, Portfolio-Aktivitäten zu leiten und/oder daran teilzunehmen, die sich auf die folgenden Prioritäten konzentrieren:

• Benchmarking zum Vergleich vorgeschlagener Technologien, genutzter Phänomene, verwendeter fortschrittlicher Materialien und Ansätze
• Austausch wissenschaftlicher Überlegungen und Ergebnisse zu den verschiedenen untersuchten physikalischen/chemischen Phänomenen, um das Wissen zu erweitern und neue Entdeckungen auf dem Gebiet mit potenziellen Paradigmenwechseln zu fördern
• Austausch von Erkenntnissen über die Integration der Module, um potenzielle Probleme zu lösen und den Weg zu effektiven, betriebsbereiten, energetisch autonomen Systemen zu ebnen
• Entwicklung eines integrierten Ansatzes mit verschiedenen komplementären Energy-Harvesting-Modulen für spezifische Anwendungsfälle und zur Erhöhung der letztlich gewonnenen Energie, und
• Kommunikation an Zielgruppen wie Unternehmen und Investoren sowie die breite Öffentlichkeit, um das Bewusstsein für das Thema zu schärfen mit dem Ziel, die Einführung dieser radikalen Innovationen zu beschleunigen.

Zielsetzung:

Bewerber dieser Challenge müssen alle folgenden Ziele adressieren:

• Die Identifizierung und Entwicklung innovativer fortschrittlicher Materialien für das Energy Harvesting unter Nutzung neuer physikalischer/chemischer Phänomene, was zu einem radikalen Wandel des Anwendungsspektrums und der Leistung führt, während gleichzeitig die Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen (CRMs) verringert wird
• Die Implementierung der fortschrittlichen Materialien in ein miniaturisiertes Energy-Harvesting-Modul, wie z. B. miniaturisierte Solarzellen, thermoelektrische Generatoren (z. B. TEG), nanotribologische/piezoelektrische Geräte, elektromagnetische Wellen-Harvesting-Geräte, aber nicht darauf beschränkt
• Integration der miniaturisierten Energy-Harvesting-Module in energetisch autonome Systeme (z. B. drahtlose integrierte Sensoren) und
• Benchmarking der Harvesting-Module in einem repräsentativen Anwendungsfall in einer Laborumgebung (TRL 4) mit dem Ziel, signifikante Effizienzverbesserungen in Bezug auf die gewonnene Energie im Vergleich zum Stand der Technik nachzuweisen.

Die Nutzung digitaler Werkzeuge wie KI, um den Prozess der Identifizierung, des Designs, der Herstellung und der Charakterisierung dieser neuen Materialien zu beschleunigen, wird begrüßt.

Alle Vorschläge sollten zudem potenzielle Märkte und die damit verbundenen Auswirkungen ihrer Innovationen identifizieren.