Energy Observer est le premier navire à hydrogène autonome en énergie grâce à un mix d'énergies renouvelables et d'hydrogène produit à bord à partir de l'eau de mer. Conçu en collaboration avec les ingénieurs du CEA-Liten et mis à l'eau en , son objectif est de tester l’efficacité d’une chaîne de production énergétique complète reposant sur le couplage de différentes énergies renouvelables, en réalisant un tour du monde en autonomie énergétique, sans émissions directes de gaz à effet de serre, ni de particules fines.
Historique
Energy Observer est construit à partir de la reconversion de la coque du catamaran de course « Formule Tag » construit au Canada en 1983 par l'architecte naval Nigel Irens. À son rachat en 2015, le voilier s'appelait Spirit of Antigua et était en jachère à la suite d'un chavirage en 2010. Il a déjà été rallongé quatre fois et a maintenant une longueur de et une largeur de .
La transformation en navire expérimental porte son poids de 15 à 35 tonnes en raison notamment de l'ajout d'une nacelle centrale moulée dans des formes de trimaran de course. Dans sa première configuration il dispose de de panneaux photovoltaïques et de deux éoliennes de de hauteur en forme de spirales..
Après 16 mois de voyage, un bilan est fait fin 2018, la surface de panneaux solaires est augmentée à et les éoliennes sont remplacées par deux voilures Oceanwings ayant une forme d'ailes autoportées par des mats de , d'une surface de chacune..
Projet
Mission scientifique
thumb|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. 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. 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 techniques existantes..
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 techniques embarquées et diffuser les contenus documentaires réalisés pendant l'expédition. Lors des escales, le village. met en place la réalité virtuelle et des projections à 360 degrés..
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..
Équipe en mer L'équipage d'Energy Observer est composé de 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 techniques embarquées, de la communication, de la gestion administrative du projet et des relations avec les partenaires.
Partenaires Energy Observer est un projet multipartenaires 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 et parrainage vignette|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. 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..
En France, le navire est nommé le premier ambassadeur des « Objectifs de développement durable » par le ministère de la Transition écologique et solidaire... 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)..
Évolution vers le projet de cargo EO2 Energy Observer est une marque déposée en 2014 par la société Energy Observer.. Le projet se diversifie en 2019 avec la création de la société Energy Observer Developments..
En , l'entreprise lance le projet Energy Observer 2, de création d'un cargo capable de transporter s de marchandises avec zéro émission de CO2. Le cargo fonctionnera à l'énergie électrique, sera muni de batteries et de réserves d'hydrogène liquide. Son coût initial est estimé à 80 millions d'euros.. Fin 2024, l'entreprise bénéficie d'une aide européenne de pour concrétiser son objectif de mise en service d'ici 2029..
Techniques embarquées
Le mix énergétique
Conçu en partenariat avec une équipe d'architectes navals et le CEA-Liten de Grenoble, ce navire expérimental qui pèse est la poursuite du projet du Cea-Liten avec le voilier Zéro 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...
Le mix énergétique. est composé de trois sources de production d’énergie renouvelable :
Solaire photovoltaïque : avec des panneaux solaires Éolien : à axe vertical, des ailes de traction, puis des propulseurs éoliens à axe vertical Hydrolien : grâce aux électriques réversibles en générateurs permettant de produire chacun lorsque le bateau est tracté ou amarré dans une zone à fort courant
Et de deux systèmes de stockage :
Batteries lithium-ion : Hydrogène : comprimé à , convertis en électricité grâce à une pile à combustible de
Les panneaux photovoltaïques vignette| Les panneaux solaires permettent de produire entre d'électricité par jour selon la saison et la latitude et intègrent différentes techniques : Conformable (cellules Sunpower) avec ou sans revêtement anti-dérapant. Bifacial : permettant de produire jusqu’à d’énergie en plus grâce à la réverbération sur les surfaces blanches de la coque et sur la mer. Cette technique 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. 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 , alors que les panneaux conventionnels ont un rendement de l'ordre de ..
Depuis 2020, le navire a de panneaux solaires pour une puissance de ..
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.
Les fonctionnent au mouillage ou en navigation, de jour comme de nuit. D’une puissance de chacune, ces éoliennes fournissent une énergie d’appoint lorsqu’il n’y a pas de soleil ― jusque de l’énergie totale récoltée par le navire, contre pour les de panneaux photovoltaïques.
À la suite des divers essais, il s'avère que les deux éoliennes ont un rendement nul du fait de la prise au vent..
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 . Les ailes peuvent pivoter à 360 degrés. Elles permettent de réduire la consommation des moteurs électriques., et même de les utiliser en tant que générateurs d'énergie..
Les moteurs électriques réversible
Les deux moteurs ont chacun une puissance de , soit une puissance totale de (). 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 . 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).
À partir de 2020, ces moteurs sont couplés à des hélices à pas variable.
Le stockage énergétique à court terme : les batteries
Les batteries Lithium-ion pèsent ( contre 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 . Pour le tour de l'Europe du Nord, grâce aux propulseurs éoliens, il est possible de produire de l'hydrogène pendant la navigation..
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..
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 .
Expéditions
Entre 2017 et 2024, Energy Observer accomplit un tour du monde de à travers et 101 escales, qui fait l'objet d'une série documentaire « L’Odyssée pour le futur »..
Le navire effectue un premier tour de France en 2017, un tour de Méditerranée en 2018, puis un tour d'Europe du Nord en 2019 marqué par la navigation jusqu’au Spitzberg. dans l'archipel du Svalbard.
Le projet de tour du monde avec étape aux J.O. de Tokyo en 2020. est remis en cause par la pandémie du Covid-19.. Le navire traverse juste l'océan Atlantique et navigue sans accoster en mer des Caraïbes. jusqu'en , ou il retrouve la terre ferme à Nassau..
En , le navire rejoint l'océan Pacifique en traversant le canal de Panama.. Il atteint Hawaï le puis la Nouvelle Calédonie le ..
Le , Energy Observer arrive à Singapour pour sa étape. Il s'agit de la première étape asiatique du navire.. Le , il est en Thaïlande.. Le , le navire arrive au port de Hô Chi Minh Ville..