Les Sun Devils stimulent l'innovation dans la construction durable

​Chaque année, Schneider Electric, une entreprise de solutions énergétiques et d'automatisation numérique, organise un concours étudiant pour élever de nouvelles idées en matière de développement durable appelé Schneider Go Green. En 2023, le concours a demandé aux candidats de conceptualiser une idée qui révolutionnerait la circularité et l'efficacité énergétique des bâtiments.

Hussain Bhavnagarwala, un étudiant qui obtient sa maîtrise en génie mécanique à l'École d'ingénierie de la matière, des transports et de l'énergie, qui fait partie des écoles d'ingénierie Ira A. Fulton de l'Arizona State University, a entendu parler de la concurrence du professeur d'ingénierie mécanique et aérospatiale Patrick Phelan alors qu'il était inscrit à un cours étudiant les propriétés de transfert de chaleur des matériaux. Les études de Bhavnagarwala l'ont inspiré à développer une idée entourant le transfert de chaleur pour améliorer la durabilité des matériaux de construction. Les Sun Devil Sparks visent à augmenter l'efficacité énergétique des bâtiments en conceptualisant un panneau mural qui absorbera la chaleur pendant la journée et la restituera la nuit, refroidissant les espaces intérieurs avec une consommation d'énergie moindre. Graphique par Hayley Hilborn et Erika Gronek, ASU/Midjourney Télécharger l'image complète

"Le transfert de chaleur est l'un de mes sujets préférés", a déclaré Bhavnagarwala. "Mon père, lui-même ingénieur en chauffage, ventilation et climatisation, travaille beaucoup dans ce domaine, et j'ai tendance à avoir beaucoup de discussions avec lui sur les bâtiments "verts". L'efficacité énergétique est très étroitement liée au transfert de chaleur, ce qui m'a motivé à relever ce concours avec un vif intérêt."

En cherchant à s'inscrire à la compétition en ligne, Bhavnagarwala a découvert qu'une équipe ASU - les Sun Devil Sparks - était déjà enregistrée. L'équipe avait été créée par Deanna Chaney, une étudiante de premier cycle de l'ASU Online basée dans le Tennessee. Chaney obtient son baccalauréat en développement durable avec un accent sur l'énergie, les matériaux et la technologie à la School of Sustainability, qui fait partie du College of Global Futures.

Chaney a décidé de s'inscrire au concours puisque le défi de cette année se concentre sur l'innovation de solutions énergétiques durables pour les espaces urbains, ce qui, selon elle, correspond à son "allée académique".

Bhavnagarwala a rejoint l'équipe sur le site Web du concours. Les deux ont ensuite recruté deux coéquipiers: Tosin Clement, un étudiant diplômé en analyse commerciale à l'Université de Louisville, et Sai Saketh Narabathula, un étudiant de l'ASU poursuivant une maîtrise en génie mécanique.

La première phase du concours demandait aux équipes de soumettre une présentation de 10 diapositives conceptualisant leur idée.

Lors de la réflexion sur les moyens d'améliorer la durabilité des bâtiments, l'équipe a commencé par identifier l'un des plus gros consommateurs d'énergie dans la maison : les climatiseurs. Pendant la journée, les climatiseurs consomment de grandes quantités d'énergie pour refroidir les bâtiments, mais cette fonction est moins nécessaire la nuit lorsque les températures se refroidissent.

Cependant, l'isolation de la plupart des bâtiments retient la chaleur même après le coucher du soleil, ce qui rend les intérieurs chauds et nécessite un contrôle climatique continu. Les étudiants ont travaillé pour réduire cette consommation d'énergie évitable en développant un panneau mural qui fonctionne à la fois comme conducteur de chaleur et comme isolant. Le panneau fonctionnera comme isolant pendant la journée et, à la simple pression d'un interrupteur, deviendra conducteur la nuit pour expulser la chaleur retenue à l'extérieur du bâtiment.

Ce type de matériau, une substance qui absorbe et libère de l'énergie thermique lorsqu'il change de phase, est appelé matériau à changement de phase ou PCM. Les PCM font déjà l'objet de recherches pour différentes applications telles que l'utilisation dans les batteries de voiture pour maintenir une température de fonctionnement idéale.

L'idée et la présentation de l'équipe leur ont valu une place dans la finale nord-américaine du concours, où ils se rendront au siège nord-américain de Schneider Electric dans le Tennessee pour présenter leur idée aux juges.

Un diagramme montrant comment l'idée des étudiants, qu'ils ont surnommée Struct-Spire, fonctionnera pour garder les espaces plus frais. Graphique courtoisie Sun Devil Sparks

Pour expliquer davantage cette idée et assurer des présentations approfondies des étudiants, Schneider a affecté des mentors à chaque équipe pour souligner les défis qui doivent être relevés pour transformer leurs idées en produits commercialement viables.

Les Sun Devil Sparks ont rencontré trois mentors de Schneider : Chris Campbell, un architecte système ; Marissa Ainsworth, responsable de la stratégie de durabilité et de décarbonisation ; et Saeid Golshaeian, directeur de la division automatisation industrielle de Schneider. Après avoir intégré les commentaires de leurs mentors, l'équipe réinvente sa présentation pour la finale en juin.

Chaney étudie la variété d'objectifs de développement durable que l'équipe peut cibler avec son idée. Elle démontrera également la quantité d'énergie que les panneaux muraux permettront d'économiser en étudiant d'autres produits aux fonctions similaires. Les mentors de l'équipe les ont également encouragés à aborder la circularité de leur produit pour établir des moyens de le produire et de l'éliminer de manière durable.

Bhavnagarwala recherche les propriétés techniques nécessaires qui guideront la conception, telles que le matériau le plus efficace à utiliser et l'épaisseur du panneau, pour établir les paramètres de production.

Narabathula apprend à travailler avec Blender, un outil logiciel d'infographie 3D, pour développer une simulation animée du panneau mural pour la présentation de l'équipe.

Bien que les étudiants aient déjà acquis un aperçu du développement de produits grâce à la contribution de leurs mentors Schneider, d'autres opportunités de formation et de croissance professionnelle abondent.

Au cours de leur visite au siège social de Schneider dans le Tennessee, les étudiants visiteront les installations et auront la possibilité d'interviewer pour des stages dans l'entreprise.

Si les étudiants réussissent la finale nord-américaine, ils passeront à la finale internationale et se rendront au siège mondial de Schneider à Paris.

Bien que l'expérience seule soit un bâtisseur de carrière, Bhavnagarwala a déclaré que les antécédents de l'entreprise en matière d'embauche d'étudiants gagnants et de promotion de leur idée de recherche sont une motivation pour les Sun Devil Sparks de donner tout ce qu'ils ont à ce concours.

La compétition est un moment de boucle pour Bhavnagarwala, qui a grandi à côté d'une usine de fabrication Schneider dans sa ville natale de Chennai, en Inde. Il a dit qu'il aimerait poursuivre un emploi dans l'entreprise et éventuellement travailler dans un endroit proche de ses racines.

Chaney, qui est également étudiante à Barrett, The Honors College, a déclaré que le concours était une opportunité pour elle "d'acquérir une expérience concrète en travaillant avec une équipe sur de grandes idées innovantes".

"Je souhaite établir des liens avec des professionnels du développement durable dans le domaine de l'énergie et de la technologie et éventuellement mettre un pied dans la porte pour un futur stage", a-t-elle déclaré. "Je veux mieux me familiariser avec les compétences et les connaissances dans le domaine de la durabilité que je n'ai pas acquises dans mes cours avant d'obtenir mon diplôme, et je pense que ce projet a fait exactement cela."

Phelan, qui est également doyen adjoint des programmes d'études supérieures des écoles Fulton, exprime son enthousiasme pour l'esprit d'innovation des étudiants.

« Le succès de cette équipe étudiante diversifiée en dit long sur les capacités de nos étudiants à s'attaquer aux plus gros problèmes de l'ingénierie », a-t-il déclaré. "Le concept innovant de cette équipe peut aider à tenir la promesse de rendre les bâtiments vraiment durables."

Spécialiste en communication, Ira A. Fulton Schools of Engineering

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