Les énergies renouvelables représentent un grand espoir pour répondre à nos besoins énergétiques de demain qui sont un doublement de notre production en énergie sans augmentation du taux de CO2. Cela ne pourra se réaliser qu’en améliorant les technologies de conversion, de transport et de stockage de l’énergie dont un dénominateur commun de leurs performances limitées réside dans l’absence de matériaux performants.
Les matériaux étant essentiels, voire stratégiques, on fera pour chaque secteur de la chaîne allant de la production de l’énergie à son utilisation un état des lieux et des perspectives au niveau des matériaux. Les technologies de conversion – photons-électricité (cellules solaires), mécanique → électricité (éoliennes), chaleur → électricité (thermoélectriques) – ainsi que les technologies de stockage englobant stations de pompage (STEPS), volants tournants et dispositifs électrochimiques (piles à combustible, supercondensateurs et batteries) sont considérées. Quel que soit le secteur considéré, les approches « évolutions » au niveau des matériaux sont similaires avec notamment le passage du matériau massif au matériau nano-architecturé, nano-texturé voire composite, ainsi qu’aux matériaux organiques (molécules, élastomères, polymères). Les matériaux bi-fonctionnels, obtenus par élaboration de particules cœur-couronne ou à gradient de concentration, deviennent très prisés tout autant que les systèmes hybrides du type batteries photorechargeables et autres. Les approches multidisciplinaires et systémiques prenant en compte le cycle de vie du matériau sont enfin reconnues comme essentielles pour réussir la transition énergétique nécessaire pour le futur de notre planète.
