Energy Observer

L'Energy Observer est un navire à hydrogène mis à l'eau en avril 2017 dont l'objectif était de réaliser un tour du monde en autonomie énergétique, sans émissions de gaz à effet de serre, ni de particules fines, tout cela avec un bruit réduit. Développé en collaboration avec les ingénieurs du CEA-Liten, l'objectif du navire était de tester l’efficacité d’une chaîne de production énergétique complète reposant sur le couplage de différentes énergies renouvelables[1] avec de l’hydrogène produit à bord à partir de l'eau de mer.

Energy Observer
Autres noms Formule Tag
Type catamaran
Histoire
Chantier naval Canadair Canada
Lancement 1983
Caractéristiques techniques
Longueur 30,50 m
Maître-bau 12,80 m
Déplacement 28 tonnes
Caractéristiques commerciales
Capacité 4 à 10
Carrière
Pavillon  France

Historique

Construit au Canada en 1983 par l'architecte naval Nigel Irens et sous la supervision du navigateur Mike Birch, il est baptisé sous le nom de «Formule Tag». C'est alors le premier voilier à franchir la barre symbolique des 500 milles en 24 heures en 1984[2], pouvant atteindre à la voile la vitesse de 20 nœuds[2].

Le bateau a depuis été rallongé quatre fois pour désormais avoir les dimensions suivantes[3] :

Longueur30,5 m
Largeur12,80 m
Déplacement28 t
Vitesse cible8−10 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. »[4]

Projet

Mission scientifique
Energy Observer suspendu lors de sa mise à l'eau dans le port de Saint-Malo.

Energy Observer se dit laboratoire flottant, en testant un nouveau type d'architecture énergétique[5] avec un système qui allie trois 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 [3] grâce à l'électrolyse de l'eau de mer. Les ingénieurs testent les différentes briques technologiques séparément afin de les faire fonctionner le mieux possible ensemble. L'autonomie énergétique complète est le défi que cherche à relever ce navire expérimental. Chaque année, le navire passe en chantier afin de tirer les enseignements des navigations écoulées et de remplacer ou optimiser les technologies existantes[6].

Mission pédagogique

Au cours de ses escales, l'équipage d'Energy Observer part à la rencontre de porteurs de projets afin de mettre en avant des solutions concrètes pour atteindre les objectifs de développement durable. Ces contenus vidéos sont ensuite partagés sur une plate-forme vidéo dédiée.

Lors de certaines escales, le navire est accompagné par un village événementiel gratuit destiné à l'accueil du grand public pour le sensibiliser au changement climatique, pour expliquer les technologies embarquées et diffuser les contenus documentaires réalisés pendant l'expédition. Lors des escales, le village[7] met en place la réalité virtuelle et des projections à 360 degrés[8].

Équipe

L'expédition est menée par deux hommes, Victorien Erussard, capitaine et fondateur du projet, ancien coureur au large et officier de marine marchande. Mais aussi, Jérome Delafosse, chef d'expédition, scaphandrier professionnel et réalisateur de documentaires[9].

Équipe en mer

L'équipage d'Energy Observer est composé de 4 à 10 personnes selon les navigations. Il réunit plusieurs corps de métiers avec des navigants issus de la course au large ou de la marine marchande, des ingénieurs et une équipe de tournage.

Équipe à terre

L'équipe à terre est répartie entre Paris, Saint-Malo et Grenoble. Elle est chargée 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

Les parrains du projet sont Florence Lambert, directrice du CEA-Liten, et Nicolas Hulot, ancien président de la Fondation pour la nature et l'homme et ancien ministre de l'Écologie[10].

Partenaires

Energy Observer est un projet multipartenaires[3] 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, le ministère de la Transition écologique et solidaire et l'IRENA.

Promotion autour du navire

En France, le navire est nommé le premier ambassadeur des « Objectifs de développement durable » par le ministère de la Transition écologique et solidaire[11],[12]. Il a reçu le haut patronage du président de la République ainsi que le soutien de la Commission européenne, de l’Unesco et Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA)[13].

Energy Observer est une marque déposée par la société Energy Observer[14]. Le projet se diversifie en 2019 avec la création de la société Energy Observer Developments[15].

Technologies embarquées

Le mix énergétique

Conçu en partenariat avec une équipe d'architectes navals et le CEA-Liten de Grenoble, ce navire expérimental qui pèse 30 tonnes est la poursuite du projet du Cea-Liten avec le voilier Zero CO2, 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[16].

Le mix énergétique[17] est composé de trois sources de production d’énergie renouvelable :

  • Solaire photovoltaïque : avec des panneaux solaires
  • Éolien : 2 éoliennes à axe vertical, des ailes de traction, puis des propulseurs éoliens à axe vertical
  • 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 :

Les panneaux photovoltaïques

Les panneaux solaires permettent de produire entre 50 et 150 kWh d'électricité par jour selon la saison et la latitude et intègrent différentes technologies :

  • Conformable (cellules Sunpower) avec ou sans revêtement anti-dérapant[18].
  • Bifacial : permettant de produire jusqu’à 30% d’énergie en plus grâce à la réverbération sur les surfaces blanches de la coque et sur la mer. Cette technologie a été réalisée en collaboration avec l’Institut national de l’énergie solaire à Chambéry. Elle est installée sur les ailes solaires latérales, l’aile solaire arrière ainsi que sur la verrière de la nacelle centrale[18].
  • 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, avec un rendement proche de 24%, alors que les panneaux conventionnels ont un rendement de l'ordre de 19%[19].

Depuis 2020, le navire a 202 m2 de panneaux solaires pour une puissance de 34kWc[20].

Les éoliennes à axe vertical durant les tours de France et de Méditerranée

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[21].

Les 2 éoliennes fonctionnent au mouillage ou en navigation, de jour comme de nuit. D’une puissance de 1 kWc chacune, ces éoliennes fournissent une énergie d’appoint lorsqu’il n’y a pas de soleil - jusque 5% de l’énergie totale récoltée par le navire, contre 95% pour les 23,7 kWc de panneaux photovoltaïques.

Suite aux divers essais, il s'avère que les deux éoliennes ont un rendement nul du fait de la prise au vent[22].

Propulseurs éoliens pour le tour de l'Europe du Nord

Le , Energy Observer est doté de 2 propulseurs éoliens automatisés à axe vertical. Chaque propulseur est une aile rigide dont la surface modulable peut atteindre 31,5 m2. Les ailes peuvent pivoter à 360 degrés. Elles permettent de réduire la consommation des moteurs électriques[23], et même de les utiliser en tant que générateurs d'énergie[24].

Les moteurs électriques réversible

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.

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 un propulseur éolien par exemple) ou bien lorsqu’il est amarré dans une zone avec un fort courant (sur un fleuve)[18].

À partir de 2020, ces moteurs sont couplés à des hélices à pas variable[20].

Le stockage énergétique à court terme : les batteries

Les batteries Lithium-ion pèsent 1,4 tonne[21] (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.

Le stockage énergétique à long terme : l’hydrogène

Energy Observer utilise l’hydrogène comme moyen de stockage, pour prolonger l’autonomie du bateau la nuit ou lorsque les conditions météorologiques ne sont pas favorables.

L’hydrogène est produit à bord 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. Pour le tour de l'Europe du Nord, grâce aux propulseurs éoliens, il est possible de produire de l'hydrogène pendant la navigation[25].

L’hydrogène est ensuite converti en électricité grâce à la pile à combustible, conçue et fabriquée par le CEA-Liten. En 2020, cette pile est complétée avec une pile développée par Toyota[26].

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). La chaîne hydrogène pèse 2,1 tonnes[21].

Expédition

Energy Observer accomplit actuellement un tour du monde de 6 ans à travers 50 pays et 101 escales[18], qui fait l'objet d'une série documentaire « L’Odyssée pour le futur »[27].

L’équipage a effectué un premier tour de France en 2017 ; en 2018, un tour de Méditerranée ; l'année 2019, le tour d'Europe du Nord a été marqué par la navigation d’Energy Observer jusqu’au Spitzberg[28], dans l'archipel du Svalbard[29]. Pour 2020 et les années suivantes, le projet initial est un tour du monde avec une étape en 2020 aux J.O. de Tokyo[30]. La pandémie du COVID-19 remet en cause ce projet[31]. Le navire traverse l'océan Atlantique puis fait diverses navigations en mer des Caraïbes[32]. L'équipage peut enfin retrouver la terre ferme à Nassau[33] en juillet 2020.

Livre de Bord

Nota bene : Les données de navigation pour Energy Observer sont issues de collecteurs de données[34],[35] du Système d'identification automatique.

2017 : Tour de France

Pour les aspects techniques, le Tour de France permet de fiabiliser les technologies du navire. Pour les aspects pédagogiques, le village itinérant accueille 100 000 visiteurs[36].

Après son baptême à Paris[37], Energy Observer navigue vers Boulogne-sur-Mer et Cherbourg[38].

À Nantes, Energy Observer navigue avec le Jules Verne II (transport en commun à hydrogène)[39]. Le navire produit de l'hydrogène à partir de l'eau de la Loire[40].

Il passe par l'île d'Yeu et La Rochelle, et essaye une aile de traction de 50 m2[41].

L' équipe met en route la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau de mer en naviguant vers Bordeaux[42].

Il passe par Royan, puis se dirige vers les eaux ibériques en passant par Donastia. Energy Observer contourne la péninsule ibérique avec le passage du détroit de Gibraltar [43] puis arrive à La-Seyne-sur-Mer[44].

Il va ensuite à Marseille où il est amarré au pied du MUCEM[45]. A Monaco, le navire fait une sortie avec SAS Le Prince Albert II et Bertrand Piccard à bord[46].

2018 : Tour de la Méditerranée
Les étapes du Tour de la Méditerranée
n° Destination Du Au Commentaire
Marseille 26/03 28/03 Convoyage vers la Corse [47] : 37 heures de navigation.
13 CorseCalvi 30/03 Pasage à Girolata, puis à la réserve de Scandola.
Ajaccio 05/04 09/04 Rechargement des batteries.
Bonifacio 09/04 10/34 Convoyage vers Cagliari en Sardaigne.
Cagliari 50 heures de convoyage vers la Tunisie.
14 Tunisie Gammarth 19/04 Le 20, il va à Ghar El Mehl et Bizerte pour valoriser l'action locale du WWF (préservation de l'écosystème), puis à l’oasis maritime de Chenin[48].
Sidi Bou Said 24/04 Convoyage vers Malte.
15 Malte La Valette 26/04 04/05 Rencontres avec la ferme Permacole Oasis de Bahrija, le programme apicole BeeAware[49], puis Départ vers la Crète et convoyage vers Israël.
16 Israël

Herzliya et Jaffa

 19/05 28/05 C'est l'occasion de partager avec de nombreux acteurs locaux des objectifs de développement durable[50], notamment la tour solaire d'Ashalim . Le 28 : départ pour Chypre
17 Chypre

Limassol

 30/05 Étape centrée sur la biodiversité locale : espèces invasives, protection de tortues[51].
Grèce

Rhodes

 06/06 08/06 Rechargement des batteries.
18 Grèce

les îles

 08/06 14/06 Energy Observer visite successivement les îles de Tylos, Lipsi et Amaos, qui développent les énergies renouvelables solaires et éoliennes.
19 Grèce Samos 14/06 16/06 Rencontre avec l'association Archipellagos, dédiée à la biodiversité méditerranéenne. Rechargement des batteries à Mykonos.
20 Grèce Athènes 19/06 23/06 Le navire a déjà parcouru plus de 7 000 milles marins[52].
21 Grèce Ithaque 26/06 26/06
22 Albanie[53]Sarande 26/06 27/06 Étape réalisée au moyen de l'électricité fournie par la pile à combustible alimentée par l'hydrogène produit à bord.
23 Monténégro Kotor 29/06 01/07
24 Croatie Zadar 06/07 04/07 Rencontre avec les acteurs locaux du Green Harbors Project. Le navire recharge ses batteries et fait le plein d'hydrogène.
25 Italie Venise 06/07 15/07 Inauguration du nouveau village itinérant qui a accueilli une table ronde dédiée à la mobilité propre. Rencontre avec plusieurs acteurs locaux en liaison avec la transition écologique[54].
26 Italie Bari 18/07 23/07 Pour rejoindre Salerne, Energy Observer traverse le détroit de Messine le .
27 Italie Salerne 29/07 02/08 Le navire fait le plein d'hydrogène.
28 Corse Bastia 06/08 16/08 Le navire a parcouru près de 4000 milles marins. Il refait le plein d'hydrogène. Rencontre les navires de la mission CorSeaCare,
29 FranceSaint Tropez 12/08 16/08 Le maire de Saint Tropez fait part l'intérêt de la mobilité durable pour sa commune[55].
30 EspagneBaléares 18/08 27/08 Miniorque et sa réserve naturelle, Majorque, Ibiza (plein d'hydrogène), Formentera (proyection des Posidonies)[56].
31 EspagneValence 30/08 05/09 Dernière escale officielle du tour de la Méditerranée. Rencontre avec les commissaires au développement durable d'Espagne et de France ainsi que le maire de Valence.
32 TanherTanger 09/09 14/09 Escale technique : maintenance des compresseurs d'hydrogène. Échanges avec des scolaires[57].
33 PortugalLisbonne 17/09 02/10 Participation à Ocean Meeting 2018[58].
FranceSaint Malo 17/10 Pour la Route du Rhum[59], le navire rejoint Saint Malo via La Corogne et Bénodet à cause de la dépression Callum.

2019 : Tour d'Europe du Nord

Sur le plan technique, le Tour d'Europe du Nord permet de valider les propulseurs éoliens. Équipé de ceux-ci, le navire peut produire de l'hydrogène tout en naviguant. Il permet également de valider plusieurs technologies dans des conditions extrêmes.

Les étapes du Tour d'Europe du Nord
Destination Du Au Commentaire
BelgiqueAnvers 18/03 21/03 Le , Energy Observer quitte Saint Malo à destination d'Anvers[60]. Il atteint la destination 3 jours plus tard[61].
Pays-BasAmsterdam 02/04 04/04 Le , le navire passe et salue La Haye avant d'atteindre Amsterdam[62]. Durant cette escale, il est équipé d'une paire de propulseurs éoliens le [63].
AllemagneHambourg 22/04 25/04 Le , Energy Observer quitte le port d'Amsterdam puis navigue vers Hambourg qu'il atteint le [64].
DanemarkCopenhague 13/05 15/05 Energy Observer quitte Hambourg le 13, navigue dans le canal de Kiel et passe à Holtenau. Il continue sa route vers le Danemark, avec une pause face à Ballen île Samsø (entièrement autonome en énergie). Le au soir, Energy Observer atteint Copenhague pour une escale officielle[65].
SuèdeStockholm 20/05 24/05 Le , il se met en route vers la Suède. Le , il passe à Kalmar, navigue ensuite entre les îles de l'archipel de Stockholm qu'il atteint le .
FinlandeHelsinki 04/06 06/06
EstonieTallin 11/06 12/06 Energy Observer arrive à part d'Helsinki le pour naviguer vers Emäsalo, Axalö puis Tallinn.
RussieSaint-Pétersbourg 14/06 16/06
EstonieKunda 21/06 22/06 Energy Observer s'arrête à Kronstadt avant de rejoindre sa destination.
EstonieTallinn 23/06 24/06
EstonieKärdla 25/06 26/06 Energy Observer s'arrête à Kronstadt avant de rejoindre sa destination.
SuèdeVisby 27/06 30/06
SuèdeKalmar 30/06 01/07
SuèdeSimrishamn 03/07 04/07 Sur sa route, Energy Observer salue la forteresse de Kurrholmen (sv).
DanemarkCopenhague 05/07 06/07
NorvègeTromsø 07/07 27/07 Le , le navire est à proximité de Kristiansand et repart le .
NorvègeLongyearbyen 02/08 10/08 Le , Energy Observer navigue à proximité de la pointe sud de l'Île aux Ours. Il atteint le sud du Spitzberg le .
NorvègeTromsø 11/08 18/08 Energy Observer passe par Pyramiden avant de naviguer au sud pour retourner vers les côtes continentales de la Norvège.
NorvègeBodø 26/08 29/08 Durant son escale, le navire fait une excursion vers l’île voisine de Store Hjartøya.
NorvègeRørvik 31/08 02/09
NorvègeÅlesund 04/09 06/09
ÉcossePeterhead 19/09 22/09
ÉcosseAberdeen 27/09 27/09
AngleterreLondres 03/10 Le , Energy Observer arrive à Londres, dernière escale du Tour d'Europe du Nord.
FranceSaint-Malo 14/10 Energy Observer repart pour Saint Malo, via Dunkerque et Cherbourg.

Notes et références
  1. « Energy Observer, le premier bateau propulsé à l'hydrogène des océans », sur https://www.lefigaro.fr/, (consulté le )
  2. « Le plus grand catamaran du monde », sur www.histoiredeshalfs.com (consulté le )
  3. « L’« Energy Observer » baptisé à Paris avant son grand voyage », (consulté le )
  4. Christine Le Hesran, « Energy Observer, l'incroyable bateau du futur fait escale à Bordeaux », sur france3-regions.francetvinfo.fr, (consulté le )
  5. « Energy Observer, le navire à hydrogène autonome, débarque au Nautic », sur www.ecologique-solidaire.gouv.fr, (consulté le )
  6. « Après 16 mois de voyage, le navire écologique Energy Observer tire son premier bilan », sur https://www.geo.fr/, (consulté le )
  7. « Energy Observer montre le bout de son nez », sur https://www.ouest-france.fr//, (consulté le )
  8. « Artefacto signe la visite virtuelle d’Energy Observer », sur www.latribune.fr, (consulté le )
  9. « Energy Observer : « On peut faire le tour du monde sans dégrader la nature » », sur https://usbeketrica.com/,
  10. « Energy Observer a été baptisé à Paris », (consulté le )
  11. « L’« Energy Observer » baptisé à Paris avant son grand voyage », sur https://www.lesechos.fr/, Les Échos, (consulté le )
  12. « 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 ).
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  14. « INPI – Service de recherche marques », sur bases-marques.inpi.fr (consulté le )
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  22. « VIDEO. Plus performant, Energy Observer met le cap sur le Grand Nord depuis Saint-Malo », sur www.ouest-france.fr, (consulté le )
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