Energy Observer

Mission scientifique

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^[2] 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^[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 techniques 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].

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^[2] 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].

En février 2022, l'entreprise annonce la mise à l'eau à l'horizon 2025 d'un cargo capable de transporter 5 000 tonnes 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 est estimé à 80 millions d'euros^[16].

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 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^[17],[18].

Le mix énergétique^[19] 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 :

• Batteries lithium-ion : 106 kWh
• Hydrogène : 62 kg comprimé à 365 bars, convertis en électricité grâce à une pile à combustible de 22 kW

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 techniques :

• Conformable (cellules Sunpower) avec ou sans revêtement anti-dérapant^{[réf. souhaitée]}.
• 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 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^{[réf. souhaitée]}.
• 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 %^[20].

Depuis 2020, le navire a 202 m² de panneaux solaires pour une puissance de 34 kWc^[21].

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^{[réf. souhaitée]}.

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.

À la suite des 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 18 avril 2019, 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)^{[réf. souhaitée]}.

À partir de 2020, ces moteurs sont couplés à des hélices à pas variable^[21].

Le stockage énergétique à court terme : les batteries

Les batteries Lithium-ion pèsent 1,4 tonne^{[réf. souhaitée]} (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^[26]. En 2020, cette pile est complétée avec une pile développée par Toyota^[27].

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^{[réf. souhaitée]}.

Livre de Bord

Nota bene : Les données de navigation pour Energy Observer sont issues de collecteurs de données^[43],[44] du Système d'identification automatique.

2018 : Tour de la Méditerranée

Davantage d’informations n°, Destination ...

Les étapes du Tour de la Méditerranée

n°	Destination	Du	Au	Commentaire
	Marseille	26/03	28/03	Convoyage vers la Corse : 37 heures de navigation[56].
13	CorseCalvi	30/03		Passage 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[57].
	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[58], 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[59], 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[60].
	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[61].
21	Grèce Ithaque	26/06	26/06
22	Albanie[62] 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[63].
26	Italie Bari	18/07	23/07	Pour rejoindre Salerne, Energy Observer traverse le détroit de Messine le 26 juillet.
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[64].
30	EspagneBaléares	18/08	27/08	Minorque et sa réserve naturelle, Majorque, Ibiza (plein d'hydrogène), Formentera (protection des Posidonies)[65].
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[66].
33	PortugalLisbonne	17/09	02/10	Participation à Ocean Meeting 2018[67].
	FranceSaint Malo	17/10		Pour la Route du Rhum[68], le navire rejoint Saint Malo via La Corogne et Bénodet à cause de la dépression Callum.

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2019 : Tour d'Europe du Nord

Le Tour d'Europe du Nord permet de valider les ailes de propulsion. Équipé de celles-ci, le navire peut produire de l'hydrogène tout en naviguant. Il permet également de valider plusieurs techniques dans des conditions extrêmes.

Davantage d’informations Destination, Du ...

Les étapes du Tour d'Europe du Nord

Destination	Du	Au	Commentaire
BelgiqueAnvers	18/03	21/03	Le 18 mars 2019, Energy Observer quitte Saint Malo à destination d'Anvers[69]. Il atteint la destination 3 jours plus tard[70].
Pays-BasAmsterdam	02/04	04/04	Le 2 avril, le navire passe et salue La Haye avant d'atteindre Amsterdam[71]. Durant cette escale, il est équipé d'une paire de propulseurs éoliens le 18 avril[72].
AllemagneHambourg	22/04	25/04	Le 22 avril, Energy Observer quitte le port d'Amsterdam puis navigue vers Hambourg qu'il atteint le 25 avril[73].
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 15 mai 2019 au soir, Energy Observer atteint Copenhague pour une escale officielle[74].
SuèdeStockholm	20/05	24/05	Le 20 mai, il se met en route vers la Suède. Le 22 mai, il passe à Kalmar, navigue ensuite entre les îles de l'archipel de Stockholm qu'il atteint le 24 mai.
FinlandeHelsinki	04/06	06/06
EstonieTallin	11/06	12/06	Energy Observer arrive à part d'Helsinki le 11 juin 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 10 juillet, le navire est à proximité de Kristiansand et repart le 11 juillet.
NorvègeLongyearbyen	02/08	10/08	Le 6 août, Energy Observer navigue à proximité de la pointe sud de l'Île aux Ours. Il atteint le sud du Spitzberg le 8 août 2019.
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 3 octobre 2019, 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.

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