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Les recherches du CEA sur...

Le catamaran Energy Observer

Publié le 13 avril 2017

Naviguer à travers le monde en totale autonomie énergétique et sans émission de gaz à effet de serre ni de particules fines, c’est le défi que va relever toute l’équipe d’Energy Observer dès 2017. Pour réussir cette prouesse technologique, les ingénieurs-chercheurs du CEA ont développé une véritable architecture énergétique autour de deux éoliennes à axe vertical, d’une aile de traction intelligente, de panneaux photovoltaïques répartis sur 130 m2 et de deux moteurs électriques réversibles en hydrogénérateurs. L’hydrogène est au cœur du projet Energy Observer. Le bateau 
couple différentes sources d’énergies renouvelables pour produire
 son propre hydrogène à partir de l’eau de mer, le stocker à bord et l’utiliser ensuite dans une pile à combustible : une première mondiale ! 

Le CEA : architecte énergétique de ce navire du futur

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. » 


VidéoEnergy Observer : le mix énergétique 100 % renouvelable


toutes les énergies du catamaran

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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.


ReportageEnergy Observer
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Interview croisée

Assemblage d'un empilement d'électrolyseur haute température sur banc d'essais. © P.Avavian/CEA     
Retrouvez l'interview de Victorien Erussard et Florence Lambert dans les Défis du CEA 

VidéoInterview de Didier Bouix, ingénieur et chef de projet Energy Observer

VidéoLes technologies du catamaran Energy Observer


Galerie photo 

Assemblage d'un empilement d'électrolyseur haute température sur banc d'essais. © P.Avavian/CEA
Mise en place des essais du système de supervision de la chaîne énergétique. © CEA

Retrouvez l'intégralité due la galerie photo des technologies d'Energy observer 



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