Ici, le bateau de service électrique se recharge grâce à la nouvelle solution par induction – en pleine mer et alimenté par une éolienne. Crédit : Vard
Brancher un bateau à une borne de recharge peut s’avérer fastidieux en mer. Mais grâce à une nouvelle prise de recharge magnétique, c’est aussi simple que de mettre une tasse dans un porte-gobelet.
Les connexions électriques craignent l’eau salée, mais une nouvelle prise magnétique rend possible la recharge en pleine mer. Recharger un navire en mer pourrait ainsi devenir aussi simple et courant que recharger une voiture sur l’autoroute.
Les navires offshore alimentés par batterie pourraient ainsi poursuivre leurs opérations sans avoir à parcourir de longues distances jusqu’à un port pour se recharger. Un seul trajet à terre suffirait à vider la batterie pendant le transport.
Nous parlons principalement de navires de service électriques (SOV: Service Operation Vessels) assurant la maintenance des parcs éoliens offshore. Mais on peut également envisager l’utilisation d’autres types de navires, tels que les navires de ravitaillement de l’industrie pétrolière, appelés navires de ravitaillement de plateformes (PSV: Platform Supply Vessels).
Nature implacable et précision méticuleuse
L’installation de stations de recharge en mer représente un défi. Cependant, certaines entreprises, dont Vard, ont déjà entrepris ce projet.
« Les mouvements et l’usure rendent la recharge en mer difficile avec une connexion classique par prise. L’usure mécanique, la corrosion et la maintenance exigeante augmentent les risques et les coûts », explique Håvard Vollset Lien de Vard, qui dirige le vaste projet Ocean Charger.
Exemple de couplage inductif pour le transfert d’énergie à un bateau. Ce système permet au navire de maintenir une distance de sécurité par rapport au chargeur, tout en simplifiant, sécurisant et accélérant le branchement. Crédit : SINTEF Energy
La magie magnétique remplace les prises vulnérables
Nous ne pouvons pas contrôler la météo ni les vagues, mais qu’en est-il de la prise elle-même ? Peut-on trouver une solution plus astucieuse ?
C’est précisément ce sur quoi travaillent les scientifiques et les ingénieurs du projet Ocean Charger.
« Nous avons examiné de nombreuses solutions », déclare Giuseppe Guidi, chercheur principal chez SINTEF.
« Et nous avons testé une solution possible qui fonctionne presque comme un contact électrique classique. Mais nous pouvons éviter tous les problèmes car nous transférons l’énergie par induction en encapsulant la prise elle-même dans des matériaux capables de résister à pratiquement tout. »
En principe, le concept est d’une simplicité magique : les contacts classiques sujets à la corrosion sont remplacés par des champs magnétiques.
La charge sans contact physique avec du métal nu offre une bonne protection contre les éléments corrosifs naturels.
Comme mettre une tasse dans un porte-gobelet
Un serpentin, protégé par un matériau étanche insensible au sel et aux algues, est fixé au câble provenant de la station de recharge (à la manière d’une éolienne). Un serpentin similaire, tout aussi bien protégé, est installé sur le navire.
Les chercheurs de SINTEF ont conçu et testé le composant essentiel du système de charge : la bobine de charge par induction. Le courant y est transféré sans contact physique grâce à un champ magnétique lorsque les bobines sont proches l’une de l’autre.
« Il ne sera pas nécessaire d’être précis lors de l’insertion du bouchon dans l’orifice du récepteur », explique Guidi. « C’est presque comme mettre une tasse dans un porte-gobelet. Elle s’adaptera quelle que soit la façon dont elle est tournée. C’est très simple d’utilisation », dit-il.
Cette nouvelle prise assurera une connexion plus rapide, plus sûre et plus stable, à chaque fois.
Transférer de l’énergie sans fil à la batterie d’un navire peut paraître simple. En pratique, cela nécessite toute une série de solutions techniques fonctionnant de concert, rentables, sûres et pratiques.
L’énergie doit d’abord être convertie du courant alternatif au courant continu, acheminée à haute tension par un câble flexible, puis convertie en courant haute fréquence transmissible par champs magnétiques. À bord, elle doit être captée, reconvertie et stockée en toute sécurité dans la batterie.
Des câbles spéciaux, un système de contrôle intelligent et des composants capables de résister à la haute puissance et aux conditions difficiles sont indispensables au bon fonctionnement de ces étapes. Ce n’est que lorsque tous ces éléments seront réunis que la recharge rapide par couplage magnétique en mer deviendra possible.
Guidi souligne deux axes de travail particuliers de l’équipe. Le premier concerne la conception électromagnétique. Le bobinage de la bobine et les matériaux utilisés sont essentiels pour permettre au système de fournir une puissance élevée sur une surface réduite.
L’autre axe prioritaire concerne le système de contrôle. Un système de gestion intelligent est nécessaire pour minimiser les pertes d’énergie.
Recharge sécurisée quelles que soient les conditions météorologiques
L’objectif était d’atteindre une efficacité équivalente à celle de la charge par contact électrique, tout en bénéficiant de l’avantage considérable d’une absence d’entretien et d’une grande robustesse. Et les concepteurs ont réussi.
« Le génie de la recharge en mer de cette manière réside dans le fait que l’énergie électrique produite localement est utilisée directement pour recharger les navires, ce qui garantit que très peu d’énergie est gaspillée », explique Vollset Lien.
Même en l’absence de vent, la recharge peut être assurée grâce au stockage intermédiaire d’électricité dans une sous-station offshore, ou « hub OSS ».
« La plateforme OSS fonctionne comme un centre de distribution électrique en mer, collectant l’électricité produite par les éoliennes et permettant de recharger directement les navires, sans avoir à se rendre à terre. »
Le génie de cette méthode de recharge en mer réside dans le fait que l’énergie électrique produite localement est utilisée directement pour recharger les navires.
À long terme, le chef de projet Håvard Vollset Lien chez Vard envisage que ce type de solution de recharge puisse être utilisé pour établir une infrastructure de recharge le long de toute la côte norvégienne.
« Peut-être qu’un jour, il deviendra courant de voir des navires de service électriques et des navires côtiers recharger leurs batteries en mer et dans les voies de navigation », dit-il.
