Energy Observer

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Energy Observer

Autres noms Formule Tag
Type catamaran
Histoire
Chantier naval Canadair Drapeau du Canada Canada
Lancement 1983
Caractéristiques techniques
Longueur 30,50 m
Maître-bau 12,80 m
Déplacement 28 tonnes
Caractéristiques commerciales
Capacité 4 à 10
Carrière
Pavillon Pavillon national français France

Energy Observer est un navire à hydrogène mis à l'eau en avril 2017, ayant pour objectif de réaliser un tour du monde en autonomie énergétique, sans émissions de gaz à effets de serre, de particules fines, et sans bruit. Développé en collaboration avec les ingénieurs du CEA-Liten, l'objectif du navire est de tester l’efficacité d’une chaîne de production énergétique complète reposant sur le couplage de différentes énergies renouvelables[1] avec de l’hydrogène produit à bord à partir de l'eau de mer.

Après sa mise à l'eau, le navire part pour un tour du monde de six ans (2017-2022) afin d'optimiser ses technologies et de promouvoir des solutions durables pour la transition énergétique [2].

Historique[modifier | modifier le code]

Energy Observer est un ancien bateau de course reconditionné. Construit au Canada en 1983 par l'architecte naval Nigel Irens et sous la supervision du navigateur Mike Birch, il est baptisé sous le nom de « Formule Tag ». C'est alors le premier voilier à franchir la barre symbolique des 500 milles en 24 heures en 1984[3], pouvant atteindre à la voile la vitesse de 20 nœuds[3].

Le bateau a depuis été rallongé quatre fois pour maintenant arborer les dimensions suivantes[4] :

Longueur 30,5 m
Largeur 12,80 m
Déplacement 28 t
Vitesse cible 8−10 nœuds

Selon Victorien Erussard, Energy Observer, c'est une reconversion à double sens : recycler un catamaran de course, léger et fiable, recordman autour du monde et permettre ainsi d'investir dans la recherche et développement, plutôt que dans le composite.[5]

Projet[modifier | modifier le code]

Mission scientifique[modifier | modifier le code]

Energy Observer suspendu lors de sa mise à l'eau dans le port de Saint-Malo.

Energy Observer se dit laboratoire flottant, en testant un nouveau type d'architecture énergétique[6] avec un système qui allie trois sources d'énergies renouvelables (solaire, éolien et hydrolien) et deux formes de stockage (batteries pour le court-terme et hydrogène pour le long terme). Le navire a la particularité de produire l'hydrogène à bord [4], grâce à l'électrolyse de l'eau de mer. Les ingénieurs testent les différentes briques technologiques séparément, afin de les faire fonctionner le mieux possible ensemble. L'autonomie énergétique complète est le défi que cherche à relever ce navire expérimental. Chaque année, le navire réalise un chantier afin de tirer les enseignements des navigations écoulées et remplace ou optimise les technologies existantes[7].

Mission pédagogique[modifier | modifier le code]

Au cours de ses escales, l'équipage d'Energy Observer part à la rencontre de porteurs de projet afin de mettre en avant des solutions concrètes pour la transition écologique via le prisme des objectifs de développement durable. Ces contenus vidéos sont ensuite partagés sur une plate-forme vidéo dédiée.

Lors de certaines escales, le navire est accompagné par un village événementiel gratuit et destiné à l'accueil du grand public, pour le sensibiliser au changement climatique, pour expliquer les technologies embarquées, et diffuser les contenus documentaires réalisés pendant l'expédition. Le village[2] met en œuvre la réalité virtuelle et des projections à 360 degrés[8].

Équipe[modifier | modifier le code]

Cette expédition est menée par Victorien Erussard, capitaine et fondateur du projet, ancien coureur au large et officier de marine marchande, et Jérome Delafosse, chef d'expédition, scaphandrier professionnel et réalisateur de documentaires[9].

Équipe en mer[modifier | modifier le code]

L'équipage d'Energy Observer est composé de 4 à 10 personnes selon les navigations. Il réunit plusieurs corps de métiers avec des navigants issus de la course au large ou de la marine marchande, des ingénieurs, et une équipe de tournage.

Équipe à terre[modifier | modifier le code]

L'équipe à terre est répartie entre Paris, Saint-Malo et Grenoble. Ils sont chargés de la veille technologique et de la recherche et développement des technologies embarquées, de la communication, de la gestion administrative du projet, et des relations avec les partenaires.

Florence Lambert, directrice du CEA-Liten et marraine, Victorien Erussard, fondateur et capitaine, Jérôme Delafosse, chef d'expédition, Nicolas Hulot, Ministre de la transition écologique et solidaire et parrain. Le 14 avril 2017 à Saint-Malo à l'occasion de la mise à l'eau d'Energy Observer.

Parrains[modifier | modifier le code]

Les parrains du projet sont Florence Lambert, directrice du CEA-Liten, et Nicolas Hulot, ancien président de la Fondation pour la nature et l'homme et ancien ministre de l'Écologie[10].

Partenaires[modifier | modifier le code]

Energy Observer est un projet multi-partenaires[4], financé grâce au sponsoring et au mécénat. En plus des partenaires financiers, le projet est accompagné par des partenaires technologiques et opérationnels, et soutenu par des partenaires institutionnels tels que l'Union européenne, l'UNESCO, le ministère de la Transition écologique et solidaire et l'IRENA.

Promotion autour du navire[modifier | modifier le code]

En France, le navire est nommé le premier ambassadeur des « Objectifs de développement durable » par le ministère de la Transition écologique et solidaire[11],[12]. Il a reçu le haut patronage du président de la République, ainsi que le soutien de la Commission européenne, de l’Unesco et Agence internationale pour les énergies renouvelables[13].

Energy Observer est une marque déposée par la société Energy observer[14]. Le projet se diversifie en 2019 avec la création de la société Energy Observer developments[15].

Technologies[modifier | modifier le code]

Le mix énergétique[modifier | modifier le code]

Conçu en partenariat avec une équipe d'architectes navals et le CEA Liten de Grenoble, ce navire expérimental qui pèse 30 tonnes est la poursuite du projet du Cea Liten avec le voilier Zero CO2, premier bateau autonome en énergie et sans émission de gaz à effet de serre, ni particules fines, propulsé aux énergies renouvelables et à l’hydrogène[16].

Le mix énergétique[17] est composé de trois sources de production d’énergie renouvelable :

  • Solaire photovoltaïque
  • Éolien : 2 éoliennes à axe vertical, des ailes de traction, puis des propulseurs éoliens à axe vertical
  • Hydrolien : grâce aux 2 moteurs électriques réversibles en générateurs permettant de produire 4 kWc chacun lorsque le bateau est tracté ou amarré dans une zone à fort courant

Et de deux systèmes de stockage :

  • Batteries lithium-ion : 106 kWh
  • Hydrogène : 62 kg comprimé à 365 bars, convertis en électricité grâce à une pile à combustible de 22 kW

Les panneaux photovoltaïques[modifier | modifier le code]

Les panneaux solaires permettent de produire entre 50 et 150 kWh d'électricité selon la saison et la latitude et intègrent différentes technologies :

  • Conformable (cellules Sunpower) avec ou sans revêtement antidérapant[18].
  • Bifacial : permettant de produire jusqu’à 30 % d’énergie en plus grâce à la réverbération sur les surfaces blanches de la coque et sur la mer. Cette technologie a été réalisée en collaboration avec l’Institut national de l’énergie solaire à Chambéry. Elle est installée sur les ailes solaires latérales, l’aile solaire arrière ainsi que sur la verrière de la nacelle centrale[18].
  • L’hétérojonction : les cellules utilisées pour les panneaux bifaciaux ont la particularité de combiner deux types de silicium grâce à l’hétérojonction, contrairement aux cellules classiques qui n’en utilisent qu’un seul. Cette configuration permet de convertir plus efficacement l’énergie solaire en électricité, avec un rendement proche de 24 %, alors que les panneaux conventionnels ont un rendement de l'ordre de 19 %[19].

A partir de 2020, le navire a 202 m² de panneaux solaires pour une puissance de 28,5 kWc[20].

Les éoliennes à axe vertical durant les tours de France et de Méditerranée[modifier | modifier le code]

Les éoliennes d’Energy Observer ont été montées sur un axe vertical, contrairement aux éoliennes traditionnelles dont l’axe est horizontal. Ce format a été choisi car il est plus efficace pour récolter l’énergie de vents changeants et offre notamment un meilleur rendement à de basses vitesses de vent[21].

Les 2 éoliennes fonctionnent au mouillage ou en navigation, de jour comme de nuit. D’une puissance de 1 kWc chacune, ces éoliennes fournissaient une énergie d’appoint lorsqu’il n’y avait pas de soleil - jusque 5 % de l’énergie totale récoltée par le navire, contre 95 % pour les 23,7 kWc de panneaux photovoltaïques.

Suite aux divers essais, il s'avère que les deux éoliennes ont un rendement nul du fait de la prise au vent[22].

Propulseurs éoliens pour le tour de l'Europe du Nord[modifier | modifier le code]

Le , Energy Observer est doté de 2 propulseurs éoliens automatisés à axe vertical. Chaque propulseur est une aile rigide dont la surface modulable peut atteindre 31,5 m2. Les ailes peuvent pivoter à 360 degrés. Elles permettent de réduire la consommation des moteurs électriques[23], et même de les utiliser en tant que générateurs d'énergie[24].

Les moteurs électriques réversible[modifier | modifier le code]

Les deux moteurs ont chacun une puissance de 41 kW, soit une puissance totale de 82 kW (115 chevaux). Ces moteurs conçus par Phase Automation sont dotés d’un très haut rendement (97 %), qui contribue à réduire les besoins du navire.

Ils sont réversibles, c’est-à-dire qu’ils peuvent devenir générateur d’électricité, à la manière d’une hydrolienne, pour générer 2 × 4 kWc. Ce mode peut être utilisé lorsque le navire est tracté (par un propulseur éolien par exemple) ou bien lorsqu’il est amarré dans une zone avec un fort courant (sur un fleuve)[18].

A partir de 2020, ces moteurs sont couplés à des hélices à pas variable[20].

Le stockage court terme : les batteries[modifier | modifier le code]

Les batteries Lithium-ion pèsent 1,4 tonne[21]. (75 Wh/kg contre 260 Wh/kg pour l'avion Solar Impulse 2).

Bien que très important, le poids n’est pas le premier élément de choix à bord d’Energy Observer où les ingénieurs ont d’abord choisi l’étanchéité et la solidité du système.

Le stockage long terme : l’hydrogène[modifier | modifier le code]

Energy Observer utilise l’hydrogène comme moyen de stockage, pour prolonger l’autonomie du bateau la nuit ou lorsque les conditions météorologiques ne sont pas favorables.

L’hydrogène est produit à bord grâce à une chaîne de production d’hydrogène complète installée dans les flotteurs du navire, qui permet de désaliniser, purifier, électrolyser, comprimer et enfin stocker l’hydrogène dans 8 réservoirs. Pour le tour de l'Europe du Nord, grâce aux propulseurs éoliens, il est possible de produire de l'hydrogène pendant la navigation[25].

L’hydrogène est ensuite converti en électricité grâce à la pile à combustible, conçue et fabriquée par le CEA-Liten. En 2020, cette pile est remplacée par une pile développée par Toyota[26].

L'ensemble de la chaîne hydrogène (électrolyseur, compresseur, pile à combustible) a un rendement d'environ 30 %, contre 90 % pour la batterie. La batterie est donc utilisée comme système de stockage court terme (alternance jour/nuit), le système à hydrogène sert quant à lui de prolongateur d’autonomie (stockage long terme). La chaîne hydrogène pèse 2,1 tonne[21].

Expédition[modifier | modifier le code]

Energy Observer accomplit actuellement un tour du monde de 6 ans à travers 50 pays et 101 escales[18], qui fait l'objet d'une série documentaire « L’Odyssée pour le futur »[27].

L’équipage a effectué un premier tour de France en 2017 ; en 2018, un tour de Méditerranée ; l'année 2019, le tour d'Europe du Nord a été marqué par la navigation d’Energy Observer jusqu’au Spitzberg[28], dans l'archipel du Svalbard[29].

Livre de Bord[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « Energy Observer, le premier bateau propulsé à l'hydrogène des océans », sur https://www.lefigaro.fr/, (consulté le 30 octobre 2019)
  2. a et b « Energy Observer montre le bout de son nez », sur https://www.ouest-france.fr//, (consulté le 30 octobre 2019)
  3. a et b « Le plus grand catamaran du monde », sur www.histoiredeshalfs.com (consulté le 19 septembre 2019)
  4. a b et c « L’« Energy Observer » baptisé à Paris avant son grand voyage », (consulté le 4 octobre 2019)
  5. Christine Le Hesran, « Energy Observer, l'incroyable bateau du futur fait escale à Bordeaux », sur france3-regions.francetvinfo.fr, (consulté le 6 novembre 2019)
  6. « Energy Observer, le navire à hydrogène autonome, débarque au Nautic », sur www.ecologique-solidaire.gouv.fr, (consulté le 4 octobre 2019)
  7. « Après 16 mois de voyage, le navire écologique Energy Observer tire son premier bilan », sur https://www.geo.fr/, (consulté le 30 octobre 2019)
  8. « Artefacto signe la visite virtuelle d’Energy Observer », sur www.latribune.fr, (consulté le 12 octobre 2019)
  9. « Energy Observer : « On peut faire le tour du monde sans dégrader la nature » », sur https://usbeketrica.com/,
  10. « Energy Observer a été baptisé à Paris », (consulté le 4 octobre 2019)
  11. « L’« Energy Observer » baptisé à Paris avant son grand voyage », sur https://www.lesechos.fr/, Les Échos, (consulté le 4 octobre 2019)
  12. « Lancement du comité de pilotage de haut niveau des Objectifs du développement durable (ODD) par Brune Poirson et Jean-Baptiste Lemoyne », sur Ministère de la Transition écologique et solidaire (consulté le 3 août 2018).
  13. « Energy Observer, le bateau ambassadeur des Objectifs de développement durable » (consulté le 4 octobre 2019)
  14. « INPI – Service de recherche marques », sur bases-marques.inpi.fr (consulté le 5 octobre 2019)
  15. Nicolas CARNEC, « Création. A Saint-Malo, Energy Observer lance une nouvelle société », sur Ouest-France.fr, (consulté le 5 octobre 2019)
  16. CEA, « Zéro CO2, le premier bateau au monde alimenté par hydrogène », sur CEA/Médiathèque, (consulté le 1er septembre 2019).
  17. « Energy Observer : le succès de la mixité énergétique dans l’Arctique », sur https://www.connaissancedesenergies.org/, (consulté le 30 octobre 2019).
  18. a b c et d Fanny Le Jeune, « Energy Observer, le catamaran de la transition énergétique (1/2) », sur les-smartgrids.fr, (consulté le 4 octobre 2019)
  19. « Hétérojonction : le rendement de conversion monte à près de 24 % », sur www.lechodusolaire.fr, .
  20. a et b Xavier Boivinet, « Avec Energy Observer, Toyota va tester la pile à hydrogène de sa Mirai en mer », (consulté le 13 février 2020)
  21. a b et c Fanny Le Jeune, « Energy Observer, le catamaran de la transition énergétique (2/2) », sur les-smartgrids.fr, .
  22. « VIDEO. Plus performant, Energy Observer met le cap sur le Grand Nord depuis Saint-Malo », sur www.ouest-france.fr, (consulté le 4 octobre 2019)
  23. Rédaction Enerzine, « Le navire Energy Observer s’équipe d’ailes Oceanwings », sur https://www.enerzine.com/, (consulté le 30 octobre 2019)
  24. Rédaction SeaSailSurf, « Energy Observer : Les 2 propulseurs éoliens à axe vertical pour la production d’énergie ont été posées », sur SeaSailSurf.com, (consulté le 4 octobre 2019)
  25. « Le double stockage batteries et hydrogène d’Energy Observer », sur www.energy-observer.org, .
  26. « L’Energy Observer s’équipe d’une pile à combustible dernière génération », sur www.lemondedelenergie.com, (consulté le 7 février 2020)
  27. Jean-Pierre Montanay, « Jérôme Delafosse, Odyssée pour le futur », (consulté le 4 octobre 2019)
  28. « Energy Observer a rallié le Svalbard, en Arctique, grâce aux énergies renouvelables et à l’hydrogène », sur https://voilesetvoiliers.ouest-france.fr/, (consulté le 30 octobre 2019)
  29. « Le premier bateau entièrement autonome en énergie est arrivé dans l’océan Arctique ! », sur https://sciencepost.fr/, (consulté le 10 octobre 2019)