Le laboratoire Laplace à la pointe dans le développement de transports plus électriques et de technologies vertes

Le Laboratoire plasma et conversion d'énergie, (Laplace - CNRS, Toulouse INP, Université Toulouse III – Paul Sabatier), est spécialisé dans l’étude des mécanismes physiques de conversion d’énergie et des systèmes qui les mettent en œuvre. Parmi les nombreuses thématiques abordées, les enjeux environnementaux et la transition énergétique sont au cœur des travaux de recherche du laboratoire. De l’étude des piles à hydrogène, la conception de moteurs électriques optimisés toujours plus propres, à la purification de cire d’abeille en passant par la conception d’éclairage moins énergivore, les applications sont multiples. Fin 2020, le laboratoire a ainsi été remarqué comme finaliste des Trophées de l’INPI, parmi 8 PME et 2 centres de recherche.  Tour d’horizon de quelques projets emblématiques avec son directeur, Olivier Eichwald.

Quatre. C’est le nombre de créations de start-up issues des travaux de recherches du Laplace ces cinq dernières années. Une moyenne de six dépôts de brevets par an est également au compteur. Créée en 2019, la jeune pousse H2Pulse est une prolongation de la plateforme hydrogène de Toulouse lancée en 2010 par le Laplace, dont la vocation est de réaliser des travaux de recherche sur les utilisations et la production de l’hydrogène et d’accompagner les industriels dans ce domaine. La thématique hydrogène, associée aux véhicules du futur et au passage à une énergie décarbonée, est en effet un sujet clef au laboratoire, en plein essor avec la création à l’horizon 2024, grâce au défi clé regional “Hydrogène vert”, d’un centre d’essai et d’innovation technologique de plus de 10 000 m² sur le site de Toulouse-Francazal. Les trois autres start-up sont dédiées aux calculs d’efficacité énergétique, à l’électronique de puissance et au développement des moteurs électriques de demain. “Nous cherchons à concevoir des systèmes de conversion d’énergie électrique de plus en plus optimisés, miniaturisés et sécurisés, partage Olivier Eichwald, directeur du Laplace. Cette thématique a même conduit en 2019 à la création d’un laboratoire commun avec la société NXP, dans le but d’imaginer une électronique de puissance embarquée performante et fiable pour la mobilité autonome”.

Des designs innovants pour une électronique de puissance nouvelle génération...

Plus spécifiquement, la jeune pousse Power Design Technologies fondée en 2016 regroupe huit collaborateurs qui ont développé un logiciel d’aide à la conception des circuits électroniques. “L’outil PowerForge permet de tester rapidement différentes configurations de composants électroniques, afin de trouver celle qui réalisera la fonction souhaitée d’un convertisseur de puissance avec le meilleur compromis énergie, masse, rendement et coût”, détaille Olivier Eichwald. En outre, le laboratoire s’intéresse à la commande et à la conception innovante de composants électroniques 3D intégrant de nouveaux matériaux, comme le carbure de silicium ou le nitrure de gallium. Des recherches à la pointe au niveau mondial, notamment rendues possibles par les outils de la plateforme nationale 3DPHI localisée au Laplace. Là aussi, les recherches visent à concevoir des structures et technologies d’électronique de puissance au rapport poids-puissance et aux rendements optimaux.   

… à la reproduction du spectre solaire

Ainsi, le développement de convertisseurs de puissance optimisés s’inscrit dans la volonté du Laplace de contribuer à la transition vers une énergie décarbonée, portée par des solutions de transport électriques, hybrides ou à hydrogène. Les deux autres start-up issues du laboratoire, Deeper Pulse et Méso-star, participent aussi à cette démarche avec leurs logiciels respectifs d’optimisation des topologies électromagnétiques - en particulier pour des moteurs électriques nouvelle génération fortement compacts - et de calcul d’efficacité énergétique. Par ailleurs, dans un autre registre, le Laplace est le siège de travaux sur la lumière artificielle. Objectif : reproduire le spectre solaire à base de LEDS peu énergivores, afin d’éclairer des fermes d’exploitations ou des serres urbaines où pousseraient les plantes dans des conditions proches de la nature, tout en limitant l’usage de produits phytosanitaires.

Fleur Olagnier
Journaliste scientifique