Energy Observer

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Energy Observer vu de face
Energy Observer quelques minutes avant sa mise à l'eau dans le port de Saint-Malo.
Energy Observer suspendu lors de sa mise à l'eau dans le port de Saint-Malo.

Energy-Observer est le premier navire hydrogène autour du monde, mis à l'eau en avril 2017. Développé en collaboration avec les ingénieurs du CEA-Liten, l'objectif du navire est de tester et démontrer l’efficacité d’une chaîne de production énergétique complète reposant sur le couplage de différentes énergies renouvelables[1]. Après sa mise à l'eau, le navire est parti 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]. Il a été nommé le premier ambassadeur des Objectifs de développement durable par le Ministère de la transition écologique et solidaire[3].

Projet[modifier | modifier le code]

Le premier navire hydrogène autour du monde[modifier | modifier le code]

Energy Observer est un projet de navire expérimental et d'expédition qui a pour ambition de promouvoir des solutions concrètes, innovantes et performantes, en faveur de la transition énergétique.

Mission scientifique[modifier | modifier le code]

Energy Observer est un laboratoire flottant, destiné à tester une architecture énergétique innovante en milieu extrême, pour prouver son applicabilité sur terre. Le système énergétique allie 3 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, grâce à l'électrolyse de l'eau de mer. L'objectif est donc de tester et optimiser les différentes briques technologiques séparément, afin de les faire fonctionner le mieux possible ensemble, et de viser l'autonomie énergétique complète. Chaque année, le navire réalise un chantier afin de tirer les enseignements des navigations écoulées et remplacer ou améliorer les technologies embarquées.

Mission pédagogique[modifier | modifier le code]

Au cours de ses escales, l'équipage d'Energy Observer part à la rencontre de solutions concrètes pour la transition écologique afin de produire des contenus audiovisuels.

Lors de certaines escales, le navire est accompagné par un village événementiel gratuit et destiné à l'accueil du public, pour le sensibiliser au changement climatique, pour expliquer les technologies embarquées, et diffuser les contenus documentaires réalisés pendant l'expédition.

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[4]. Les deux Malouins se sont associés pour mener ensemble l’Odyssée pour le Futur d’Energy Observer[5].

Équipe en mer[modifier | modifier le code]

L'équipage d'Energy Observer est composé de 4 à 10 personnes selon les navigations. Il réunit de nombreux corps de métiers avec des navigants issus de la course au large ou de la marine marchande, des ingénieurs, et une équipe de tournage. Deux bordées d'équipage se relayent environ toutes les trois semaines à bord pour permettre un fonctionnement du navire 24h/24, 7 jours sur 7.

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]

Florence Lambert, directrice du CEA-Liten et Nicolas Hulot, ancien président de la Fondation pour la nature et l'homme, et désormais ex Ministre de la Transition écologique et solidaire[6], sont les parrains du bateau.

C'est suite à une visite au CEA en 2015 que Victorien, décidé à mettre à l'honneur le monde scientifique, propose à Florence Lambert de devenir marraine du bateau.

« Energy Observer est le pionnier du monde énergétique de demain »[7] – Florence Lambert.

Ami de longue date avec Nicolas Hulot, Victorien Erussard lui demande de parrainer le bateau et de lui apporter ainsi une légitimité médiatique. La Fondation pour la Nature et l'Homme (FNH) a d'ailleurs attribué à Energy Observer un coup de cœur 2016[8].

« Energy Observer est plus qu’un bateau c’est un démonstrateur et un capteur de solutions . Il dessine un futur déjà présent. Un projet évolutif au long cours qui se veut créer une vague d’énergie positive. Energy Observer est un condénsé d’énergies renouvelables qui donne envie de précipiter la transition énergétique. Je me reconnais dans l’état d’esprit de l’équipe qui est résolument tourné non plus vers un constat mais vers l'innovation »[8] – Nicolas Hulot.

Partenaires[modifier | modifier le code]

Energy Observer est un projet multi-partenaires, 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[4], le Ministère de la Transition écologique et solidaire et l'IRENA.

Catamaran[modifier | modifier le code]

Energy Observer est un ancien bateau de course reconditionné : construit au Canada en 1983 par l'architecte naval Nigel Irens, sous la supervision du navigateur Mike Birch, il est le maxi-catamaran qui a marqué de manière décisive l'évolution des multicoques. Baptisé « Formule Tag », il est le premier voilier à franchir la barre symbolique des 500 milles en 24 heures en 1984[9]. Le bateau a depuis été rallongé quatre fois pour maintenant arborer les dimensions suivantes :

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. »

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 le 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 :

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

  • Solaire photovoltaïque : 143 m2 permettant de produire 23,7 kWc (21 % de rendement)
  • Éolien : 2 éoliennes à axe vertical permettant de produire 1 kWc chacune
  • 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 23,7 kW de solaire PV permettent de produire entre 50 et 150 kWh d'électricité selon la saison et la latitude.

À l’origine, le navire était doté de 120 m2 de panneaux photovoltaïques mais le chantier d’optimisation réalisé entre décembre 2017 et mars 2018 a augmenté cette surface à 143 m2.

Les panneaux photovoltaïques intègrent plusieurs technologies différentes :

  • Conformable (cellules Sunpower) avec ou sans revêtement antidérapant.
  • Bifacial : permettant de produire jusqu’à 30 % d’énergie en plus grâce à la réverbération sur les surfaces blanches et sur la mer. Cette technologie a été réalisée en collaboration avec l’Institut National de l’Energie Solaire à Chambéry[réf. souhaitée]. Elle est installée sur les ailes solaires latérales, l’aile solaire arrière ainsi que sur la verrière de la nacelle centrale.
  • 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, offrant un rendement de 22 % supérieur aux panneaux sur le marché[réf. nécessaire], qui plafonnent pour la plupart à 19 %[De quoi ?].

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.

Les 2 éoliennes fonctionnant 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.

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.

Le navire consomme 7 kW a une vitesse de 5 noeuds (9 km/h), selon l'état de la mer, les courants, le vent.

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 une aile de traction par exemple) ou bien lorsqu’il est amarré dans une zone avec un fort courant (sur un fleuve).

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

Le système de stockage complet pèse 3,5 tonnes : 2,1 tonnes pour la chaîne hydrogène et 1,4 tonne pour la batterie (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, contrairement à Solar Impulse.

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 se dégradent.

L’hydrogène est directement produit à bord, pendant les escales, 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.

L’hydrogène est ensuite converti en électricité grâce à la pile à combustible, conçue et fabriquée par le CEA-Liten.

Les 62 kg d'hydrogène délivrent 948 kWh d'électricité du fait du rendement de 45 % de la pile à combustible et de la densité massique de l'hydrogène qui est de 34 kWh/kg. Stationné dans un port et branché sur le secteur il faut 6,7 jours pour remplir les bouteilles d'hydrogène. Et entre 32 et 96 jours avec les panneaux solaires du bateau selon la saison et la latitude.

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).

Par rapport au navire Planet Solar qui fut le premier bateau à réaliser un tour du monde aux énergies renouvelables en 2009 avec un seul système de production (solaire) et un seul moyen de stockage (batteries), l’hydrogène a permis un gain de poids considérable à bord d’Energy Observer : 90 tonnes pour Planet Solar avec 30 tonnes de batteries, 30 tonnes au total pour Energy Observer, à taille équivalente.

L’expédition Energy Observer est destinée à fiabiliser toutes ces technologies mais aussi à en intégrer d’autres, à la manière d’un laboratoire.

Les optimisations supplémentaires[modifier | modifier le code]

  • Augmentation de la surface de panneaux solaires :

+ 27m2 de panneaux supplémentaires, faisant passer la surface globale de 141 à 168 m2 pour une puissance maximale de 28 kWc. Ces panneaux seront essentiellement des cellules encapsulées dans des panneaux conformables souples et antidérapants, le type même de panneau que l’on pourra disposer sur n’importe quel pont de navire.

  • Optimisation du stockage thermique : Revalorisation de l’intermittence de 3 sources de chaleur en stockable (pile à combustible, électrolyseur et convertisseur) pour atteindre 20 kWh afin de chauffer la nacelle centrale et produire de l’eau chaude. Et donc réduire encore la consommation globale du bord.

Expédition[modifier | modifier le code]

Mise à l'eau et baptême[modifier | modifier le code]

Energy Observer a été mis à l’eau le 14 avril 2017 pour une phase de tests en mer avant son grand départ de Saint-Malo le 26 juin 2017. Il est ensuite parti pour une première escale évènementielle du 6 au 16 juillet à Paris où il a été officiellement baptisé. Cet événement marque le grand départ d’une expédition de six ans, 50 pays et 101 escales prévues de 2017 à 2022 : capitales maritimes, ports historiques, réserves naturelles, écosystèmes menacés et grands événements internationaux[7]. Cette expédition a pour objectif de réconcilier l’écologie et la technologie et de démontrer qu’il est possible de réduire l'impact humain sur l’environnement, sans réduire son confort[1].

En 2017 Tour de France

En 2018 Méditerranée

En 2019 il navigue en Europe du nord

Production de contenus audiovisuels[modifier | modifier le code]

À chaque escale, Energy Observer part à la rencontre d'acteurs locaux qui mettent en place des solutions en faveur de la transition écologique. Ces rencontres seront racontées à travers une série documentaire de 8 × 52 minutes intitulée « L'Odyssée pour le futur », réalisée par Jérôme Delafosse et co-produite avec Energy Observer Productions et la société Memento. La série sera diffusée à l'automne sur Planète+.

Energy Observer prépare actuellement une Websérie dédiée à ces rencontres, intitulée SOLUTIONS, qui a pour but de raconter les innovations à travers le prisme des 17 objectifs de développement durable adoptés par l'ONU et dont Energy Observer est le premier ambassadeur pour la France.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b http://www.ensta-bretagne.fr/index.php/actualite/energy-observer-defi-scientifique-zero-co2/
  2. https://www.ouest-france.fr/bretagne/saint-malo-35400/energy-observer-montre-le-bout-de-son-nez-4448916
  3. « 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)
  4. a et b http://www.energy-observer.org/
  5. ENERGY OBSERVER, « #EOdyssey - Energy Observer, the first hydrogen vessel around the world », (consulté le 6 août 2018)
  6. « Nicolas Hulot », sur Gouvernement.fr (consulté le 6 août 2018)
  7. a et b http://presse.rivacom.fr/fr/newsletter/2610/energy-observer-derniere-ligne-droite-pour-le-bateau-du-futur
  8. a et b « Embarquez à bord d’Energy Observer, l’expédition pour la transition énergétique », Fondation pour la Nature et l'Homme créée par Nicolas Hulot,‎ (lire en ligne, consulté le 12 décembre 2016)
  9. http://www.histoiredeshalfs.com/Histoire%20des%2060%20ORMA/Formule%20TAG.htm