Actualité à la Hune

Energy Observer (2/2)

D’Energy Observer aux voiliers de plaisance ?

Pour naviguer «propre», il y a peut-être mieux que les batteries. Sur Energy Observer, on utilise une pile à combustible alimentée par de l’hydrogène… lui-même produit avec de l’électricité issue de flux naturels, grâce à des panneaux solaires, des éoliennes, voire des hydrogénérateurs quand le bateau navigue avec une aile de kite. Victorien Erussard, le skipper malouin de ce navire d’un nouveau genre, et Marin Jarry, son second, nous l’ont fait visiter. Thème de cette deuxième partie de visite : les retombées éventuelles des expérimentations menées à bord d’Energy Observer sur les bateaux de plaisance.
  • Publié le : 28/10/2017 - 00:01

Energy ObserverLe catamaran Energy Observer passe sous le pont Chaban-Delmas, lors de son arrivée à Bordeaux fin septembre 2017. Photo @ Energy Observer/Jérémy Bidon
D’un certain point de vue, donc, les limites techniques du concept sont bien identifiées. Mais elles n’ont pas tant d’importance. Car Energy Observer et Race for Water sont des navires expérimentaux, des démonstrateurs, conçus pour être évolutifs et permettre de tester des technologies peut-être promises, pour certaines d’entre elles, à un bel avenir. C’est sans doute le cas de la pile à combustible. Certes, il faut bien le produire, l’hydrogène – comme nous l’avons vu, cela consomme de l’énergie. Mais ce gaz H2, quelle que soit la manière dont on le produit, sera ou ne sera pas le combustible qui succédera – ou l’un de ceux qui succéderont – aux hydrocarbures fossiles utilisés aujourd’hui. Ainsi, la place de l’hydrogène est l’une des questions les plus importantes qui se posent aujourd’hui en matière de politique énergétique.

La combustion de l’hydrogène dans une pile à combustible ne produit que de l’électricité, de la chaleur, et de l’eau – deux molécules de dihydrogène et une molécule de dioxygène se combinent pour former deux molécules H2O. Pas de CO2, ni aucun autre gaz à effet de serre, pas de particules fines toxiques. Si vous ajoutez à cela une densité massique d’énergie près de trois fois supérieure à celle des hydrocarbures fossiles, et une consommation de matières premières beaucoup plus raisonnable que celle entraînée par la fabrication des batteries, autant dire que ce combustible a de gros atouts !

HydrogèneL’hydrogène est stocké dans 8 bonbonnes de 322 litres, soit au total plus de 2,5 m3 et 62 kg de combustible. C’est plus léger que l’équivalent en hydrocarbures – qui serait environ de 200 litres –, mais aussi bien plus encombrant, même une fois comprimé à 350 bars.Photo @ Sébastien Mainguet
Même si les contraintes de stockage sont réelles. Rappelons ici qu’à une pression de 350 bars, l’encombrement reste plus de dix fois supérieur, à quantité d’énergie stockée égale, à celui d’un hydrocarbure – c'est le problème de la faible densité volumique d’énergie, évoqué plus haut. Sur Energy Observer, pour stocker les 62 kg d’hydrogène à 350 bars, il faut tout de même huit grosses bouteilles de 3 mètres de long, qui occupent au total un volume de 2,5 mètres cubes… Rappelons aussi que, par ailleurs, au-delà d’une certaine concentration, le dihydrogène explose au contact de l’air. Cela exige un bon niveau de sécurisation, avec des réservoirs très robustes et un circuit de ventilation ad hoc, ce que l’on trouve sur le catamaran expérimental mené par Victorien Erussard et Romain Jarry. Et ce n’est pas tout : la nécessité de stocker le combustible sous une forte pression et de manière hautement sécurisée contraint à utiliser des réservoirs eux-mêmes assez lourds. Sur Energy Observer, alors que la densité massique d’énergie du gaz dihydrogène atteint 35 kilowatts-heures par kilogramme – au lieu de 12 kilowatts-heures par kilogramme pour les hydrocarbures –, on tombe à… 1,7 kilowatt-heure par kilogramme si l’on intègre le contenant (autrement dit les réservoirs). Pour la densité volumique d’énergie (à 350 bars), on est à 0,75 kilowatt-heure par litre, ce qui est 13 fois moins qu’avec un hydrocarbure, mais environ 4 fois plus qu’avec une batterie… Autrement dit, une fois stocké à 350 bars dans des réservoirs blindés, l’hydrogène est tout de même 7 fois plus lourd et 13 fois plus volumineux qu’un hydrocarbure, tout en restant 20 fois moins lourd et environ 4 fois moins volumineux qu’une batterie lithium-ion.

Carré Energy ObserverDans la grande nacelle centrale, un design très moderne et plutôt réussi.Photo @ Sébastien Mainguet
C’est donc un enjeu tout à fait considérable que l’ex-Formule Tag, dans sa nouvelle configuration inédite, va contribuer à éclairer. Signalons au passage que sur ce catamaran, la pile à combustible est associée à une «machine à absorption» qui récupère la chaleur générée par la réaction de combustion afin d’assurer directement la climatisation de la cabine (on parle ici de «cogénération électricité/chaleur»). Ce qui ajoute à l’intérêt du système. Il s’agit bien, conclut le skipper Victorien Erussard, de «préfigurer les réseaux énergétiques de demain, à terre comme en mer». Le développement de toutes ces technologies embarquées est d’ailleurs assuré par des ingénieurs du Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (Liten), organisme lié au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA).

Pour ce qui concerne nos voiliers de plaisance, il n’est pas tout à fait certain que l’hydrogène constitue réellement une solution pour stocker de l’électricité produite à partir de panneaux solaires, d’éoliennes ou d’hydrogénérateurs : le bilan énergétique du cycle électricité-H2-électricité (question évoquée dans la première partie de cet article) n'étant pas forcément très bon (autour de 25 ou 30% dans le cas d'Energy Observer), la question n'est pas tranchée. Mais du moins peut-on envisager la possibilité de faire le plein d’hydrogène (pour faire tourner une pile à combustible et un moteur électrique) au lieu de faire le plein de gasoil. Reste à voir dans quelle mesure les contraintes de stockage peuvent être surmontées.

Energy ObserverLe Premier ministre Edouard Philippe et le ministre de la Transition écologique et solidaire, Nicolas Hulot, se penchent sur le logiciel qui gère le réseau d’énergie du bord, à la table à cartes.Photo @ Energy Observer/Jérémy Bidon
Last but not least, au fil de son très long sillage autour du monde, qui devrait se dérouler sur six ans, le catamaran Energy Observer n’accueillera pas seulement des scientifiques et des techniciens chargés d’optimiser le fonctionnement du réseau énergétique du bord : il servira aussi de plate-forme de production d’images pour la réalisation de documentaires consacrés à l’environnement. Jérôme Delafosse, co-initiateur du projet avec le coureur au large Victorien Erussard, est en effet un spécialiste de l’image sous-marine, un plongeur très expérimenté et également réalisateur. Une aventure à suivre de près, donc !
 

Pour en savoir plus :
Energy Observer : www.energy-observer.org/
Race for Water : www.raceforwater.com/
Solar Impulse : www.solarimpulse.com/