Forts de leur expérience sur le voilier ZéroCO2, les ingénieurs-chercheurs du CEA, au sein du Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (Liten), ont œuvré à la conception, l'optimisation et l'installation de tout le système énergétique du catamaran Energy Observer.
Pour Florence Lambert, directrice du CEA-Liten et marraine d'Energy Observer, « le Liten, acteur majeur français de la transition énergétique, trouve naturellement sa place comme partenaire technologique dans cette aventure humaine qui démontrera tout le potentiel des énergies renouvelables. »
toutes les énergies du catamaran
Les énergies renouvelables sont par nature intermittentes. Pour que le bateau dispose en permanence d'une énergie adaptée à sa consommation, chacune sera utilisée au mieux et de manière complémentaire. Partant de technologies existantes, tous les éléments énergétiques ont dû être adaptés à l'environnement marin, l'architecture du catamaran et la place disponible.
Autre contrainte de taille, l'importance de conserver une structure légère (plus c'est lourd, plus ça demande de l'énergie). Tout cela sans gêner la vie à bord !
Le solaire
130 m2 de panneaux solaires recouvrent les stabilisateurs, le « pont » et la verrière de l'espace de supervision. Objectif : maximiser la production d'énergie solaire au mètre carré.
A l'Institut national de l'énergie solaire, les panneaux ont été réalisés sur mesure, galbés selon un rayon suffisant pour épouser la forme de la coque. Près des flotteurs et à l'arrière, des ailes ont été ajoutées et équipées de panneaux bifaces qui utilisent la technologie hétérojonction pour recueillir les rayons solaires directs et indirects, par réverbération sur la coque et les flots. Comme toute cette surface doit rester compatible avec le passage des équipiers, elle est recouverte d'un revêtement antidérapant. Les ingénieurs ont aussi adopté la basse tension et toute une connectique spéciale leur permettant de travailler sans risque électrique.
Les batteries
Les batteries Lithium-ions stockent l'énergie à court-terme et alimentent deux réseaux distincts : l'un de 400 V et l'autre de 24 V. Le premier est utilisé pour la gestion des appels de puissance, la propulsion, l'électrolyse et la compression de l'hydrogène ; le second pour la vie à bord et les équipements de contrôle-commande et de sécurité.
L'hydrogène
L'hydrogène est complémentaire aux batteries ; il permet d'embarquer 20 fois plus d'énergie à masse égale. Il sert de stockage d'énergie à long terme avant d'être utilisé comme carburant de la pile. Sur Energy Observer, pour utiliser l'hydrogène comme vecteur d'énergie, il a fallu adapter un dessalinisateur, afin de produire de l'eau douce et pure pour l'électrolyse. Compte tenu du volume limité pour le stockage, des compresseurs mettront sous pression les 60 kg d'hydrogène dans 8 réservoirs montés en 2 grappes de 3 m de long.
La pile à combustible
Une pile à combustible associe de l'hydrogène et de l'oxygène pour former des molécules d'eau ; cette réaction électrochimique génère de l'énergie électrique et thermique. Les équipes ont travaillé sur le design des plaques bipolaires et des assemblages membranes électrodes.
Un système de monitoring et de régulation
Permet de coupler intelligemment, en temps réel, les systèmes de production et de consommation d'énergie.