Dans son récent rapport, le Conseil européen de l’innovation (EIC) insistait sur le développement des technologies de gestion d’énergie thermique dans la mobilité et les datacenters. Quelles sont les mises en œuvre concrètes envisageables dans ces contextes pour les composés thermochimiques, les matériaux solides et les procédés de sorption cités par l’EIC ?

Le dernier rapport technologique, « 2024 EIC Tech Report », publié en décembre 2024, a mis en lumière 34 technologies émergentes et disruptives, sélectionnées par des experts de l’EIC ; elles doivent renforcer la capacité d’innovation et la compétitivité de l’Europe. Parmi les innovations scientifiques au cœur de ces technologies émergentes, les experts ont relevé les potentiels impacts des composés thermochimiques, des matériaux solides et des procédés de sorption pour le stockage d’énergie thermique dans la mobilité et les datacenters.
Nous avons demandé à deux experts du CEA-LITEN (Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux), Pierre Coste, ingénieur chercheur adjoint au chef du Laboratoire des composants et systèmes thermiques (LCST), et Nicolas Lamaison, ingénieur chercheur en thermohydraulique, de nous éclairer sur les possibilités de ces technologies.
« Citer ensemble les mobilités et les datacenters peut paraître étonnant, souligne immédiatement Nicolas Lamaison. Pourtant, ces domaines ont un point commun : il s’agit d’évacuer de la chaleur avec des flux à hautes densités en termes de watt/cm². » Les pistes technologiques pourraient donc être similaires pour ces deux domaines d’application.
Il existe déjà des technologies de stockage et de restitution d’énergie thermique pour des dispositifs de grande dimension. Leur rôle : récupérer et réinjecter des joules thermiques industriels dans des réseaux de chaleur qui assurent le chauffage de bâtiments, par exemple. Néanmoins, ces technologies reposent sur l’inertie thermique, donc sur des volumes de matériaux importants. Déjà mises en œuvre pour la chaleur réutilisable dans les armoires de serveurs informatiques des datacenters, elles ne seraient pas adaptables à la récupération d’énergie thermique d’éléments mobiles.

Thermochimie et matériaux solides pour les mobilités

Dans l’automobile, des recherches sont en cours sur le réemploi de la chaleur des moteurs ou des batteries pour chauffer des habitacles. Mais comment stocker ces énergies pour les utiliser ultérieurement ? « Pour les véhicules, le rapport de l’EIC cite les technologies thermochimiques, par sorption ou d’état solide », analyse Pierre Coste. « Ce sont effectivement des pistes intéressantes, mais chacune nécessite des mises au point spécifiques avant d’être réellement applicable dans ces contextes. »
En effet, le stockage thermochimique (déjà mis en œuvre par le LCST dans des projets il y a quelques années), permet de diminuer le volume, grâce à sa densité énergétique, et de minimiser les pertes thermiques. Le principe consiste à disposer de deux molécules chimiques qui dégagent de la chaleur lorsqu’elles sont mises en contact et qui en absorbent pour se séparer. « Pour adapter cette technique aux mobilités, il faut, par exemple, innover dans les molécules utilisées pour qu’elles mettent en œuvre un maximum d’énergie et optimisent le dispositif en termes d’encombrement, de coûts et de cyclage, car les matériaux doivent rester constants, sans s’altérer. »
Le stockage thermique par matériaux à changement de phase solide-liquide est intéressant pour stocker ou déstocker l’énergie autour d’une température cible. Mais les pertes thermiques sont à prendre en compte. Dans un cas comme dans l’autre, une bonne intégration au véhicule et la préservation des matériaux dans le temps supposent une modélisation et une optimisation des fonctionnements réels.
Quelles applications pour le stockage de chaleur en vue de l’utiliser ultérieurement ? « Cela pourrait être intéressant de stocker la chaleur excédentaire d’une batterie pour la restituer au bon moment, au démarrage, un matin d’hiver, par exemple, pour lui permettre de rester dans ses plages de fonctionnement optimal », conclut Pierre Coste.

De nouvelles pistes de refroidissement pour les datacenters

La problématique des datacenters est un peu différente. Ces lieux exigent un refroidissement qui, pour l’instant, s’effectue essentiellement par ventilation. Or, un flux d’air a une capacité d’absorption calorifique relativement faible et des écarts réduits entre températures d’entrée et de sortie. « Le refroidissement des datacenters par des flux liquides parcourant de fins tuyaux installés au sein même des armoires de serveur est une tendance actuelle, déjà mise en œuvre, car elle entraîne une meilleure efficacité de refroidissement et l’obtention de températures de sortie plus hautes », explique Nicolas Lamaison. Ce dernier juge de plus long terme l’usage de composés thermochimiques ou de matériaux à changement de phase dans ces contextes pour récupérer la chaleur fatale des datacenters. « La première problématique à laquelle il sera possible de répondre à moindre délai et avant même de penser à réutiliser la chaleur fatale est de réduire la consommation d’énergie et d’eau », analyse-t-il. « Néanmoins, recourir à des procédés de sorption, qu’il s’agisse d’absorption ou de désorption, mettant en jeu de différentiels énergétiques est une piste à creuser, en commençant par de la R&D assez fondamentale, très amont, pour la diriger vers une mise en œuvre concrète », conclut-il.

L’EIC en bref
Le Conseil européen de l’innovation (EIC pour European innovation council) est un dispositif majeur du programme-cadre Horizon Europe. Pour renforcer la capacité d’innovation de l’Europe, il la finance avec un budget conséquent de dix milliards d’euros et fournit un soutien stratégique aux chercheurs, entrepreneurs, entreprises, investisseurs et responsables politiques via des prospectives sur les innovations à fort potentiel. Le rapport 2024 de l’EIC (disponible dans son intégralité en ligne) se veut une feuille de route pour l’innovation européenne.