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Deux « odyssées » parallèles de navires à propulsion renouvelable

Race for Water

Deux catamarans à propulsion renouvelable suscitent une attention particulière en ce mois d’avril. Ici, « Race for Water » qui a quitté le port de Lorient le 9 avril dernier. (©Race for Water)

Le catamaran « Energy Observer » sera mis à l’eau demain à Saint-Malo, 5 jours après le départ à Lorient du navire « Race for Water ». Après Solar Impulse dans les airs, zoom sur ces deux porte-étendards de la « transition énergétique » qui partagent de nombreuses similitudes.

Energy Observer : une odyssée de 6 ans pour démontrer l’efficacité d’un « smart grid flottant »

Ancien voilier de course ayant notamment remporté le trophée Jules Verne en 1994, le catamaran « Energy Observer » est présenté comme une « Calypso du XXIe siècle ». Durant près de 6 ans, ce navire propulsé grâce à l'hydrogène et aux énergies renouvelables devrait faire 101 escales dans 50 pays pour prouver la viabilité de ses technologies embarquées et sensibiliser le grand public à la préservation de la planète.

Le catamaran de 30,5 m de long est équipé de 130 m2 de panneaux photovoltaïques d’une puissance installée totale de 21 kWc (« kilowatts crête »). Compte tenu du caractère intermittent et variable de leur production, ces panneaux sont couplés à des batteries lithium-ion pouvant stocker jusqu’à 106 kWh d’électricité. Mais c’est sur le vecteur hydrogène que reposera principalement le stockage d’énergie à bord d’Energy Observer.

La production d’hydrogène du navire s’effectuera par électrolyse de l’eau (décomposition des molécules d’eau en oxygène et dihydrogène) à partir des surplus d’électricité générés par les panneaux photovoltaïques et par deux éoliennes à axe verticale (1 kW de puissance chacune). Le catamaran dispose par ailleurs d’un kite « intelligent » qui peut tracter le navire lorsque le vent le permet et permettre aux moteurs électriques de fonctionner en mode « hydrogénérateurs », ce qui fournit également de l’électricité pouvant être dédiée à la production d’hydrogène.

L’hydrogène produit est stocké sous forme comprimé (à 350 bars) au sein de 8 réservoirs. Une pile à combustible permet de restituer de l’électricité à partir de cet hydrogène stocké en fonction des besoins à bord.

Energy Observer
Le catamaran Energy Observer possède deux moteurs électriques à très haut rendement, de 41 kW de puissance unitaire. Il peut voguer à une vitesse de 8 à 10 nœuds(1). (©Energy Observer)

Si les porteurs du projet Energy Observer mettent en avant le caractère innovant de la propulsion à hydrogène de ce navire, celui-ci se distingue aussi par un logiciel de routage embarqué permettant d’optimiser sa route en fonction des conditions de navigation mais aussi des ressources énergétiques disponibles et des besoins à bord (ensoleillement, nébulosité, niveau d’hydrogène, etc.). Le catamaran Energy Observer, qui a nécessité un investissement de près de 5 millions d’euros (pour la R&D et les travaux sur le bateau), est qualifié par ces concepteurs de « smart grid flottant ».

Race for Water : une odyssée de 5 ans pour sensibiliser à la préservation des océans

Le navire « Race for Water » de la fondation suisse du même nom dispose également d’une propulsion mixte solaire-hydrogène-kite et vise principalement à sensibiliser le grand public et les décideurs à la production excessive de déchets plastiques. Lors d’une précédente « odyssée » en 2015, ce navire (alors nommé « Planet Solar ») avait constaté que le nettoyage des plastiques dans les océans était illusoire, au regard de la « soupe de microplastiques qui vogue au gré des gyres(2) océaniques ».

Le catamaran de 35 m de long est reparti le 9 avril de Lorient(3) pour un voyage de 5 ans (« Odissey 2017-2021 ») durant lequel seront mises en valeur les différentes sources d’énergie exploitées à son bord : les 500 m2 de panneaux photovoltaïques (puissance de 100 kWc) installés sur son pont supérieur et sur ses deux ailes amovibles doivent permettre de produire jusqu’à 750 kWh d’électricité par jour lors de « très belles journées ensoleillées ». Cette électricité servira à alimenter directement le moteur du navire (avec une vitesse moyenne de l’ordre de 5 nœuds), à recharger des batteries embarquées (pouvant stocker 754 kWh) mais aussi à produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau, tout comme Energy Observer.

Deux électrolyseurs de 5 kW fournis par la société Swiss Hydrogen permettent en effet aussi de produire de l’hydrogène à bord à partir de l’eau de mer, après désalinisation et purification de celle-ci. L’hydrogène est compressé à 350 bars et stocké dans 25 bouteilles dédiées(4). Deux piles à combustible peuvent convertir cet hydrogène en près de 2 600 kWh d’électricité au total, soit l’équivalent de 6 jours d’autonomie pour la propulsion du navire.

Un « kite » de dernière génération de 40 m2 de surface peut enfin également être déployé à plus de 150 m d’altitude(5) pour tracter le navire (avec une puissance de propulsion pouvant atteindre 200 kW selon Race for Water), ce qui permet, tout comme Energy Observer, de consacrer l’électricité produite par les panneaux solaires à la production d’hydrogène. Le coût total de l’aménagement du navire et de ses unités de production d’énergie s’élève à près de 5 millions d’euros selon la fondation Race for Water.

Race for Water
Race for Water annonce privilégier la production d’hydrogène à d’imposantes batteries embarquées car ces dernières présentent des limites en matière de volume, de poids et de durée de vie. (©Race for Water)

Précisons que Race for Water souhaite accueillir des équipes internationales de chercheurs à bord de son catamaran et effectuer des actions de sensibilisation à l’urgence de la préservation des océans en faisant escale lors de manifestations internationales, comme aux Bermudes de mai à juin 2017 pour la Coupe de l’America, puis à Tokyo lors des Jeux Olympiques en juillet/août 2020 et à l’Exposition universelle de Dubaï d’octobre 2020 à avril 2021.

Race for Water souhaite également promouvoir des solutions innovantes capables de transformer les déchets plastiques en énergie. Une machine pilote développée par la fondation avec la société ETIA devrait être finalisée à l’automne 2017.