Enerzine

Un prototype de bateau fluvial à hydrogène

Partagez l'article

Les carburants écologiques ne sont pas seulement intéressants pour les voitures: l’Université de Birmingham fait naviguer depuis trois ans déjà un bateau fluvial propulsé par une pile à combustible.

Les principes applicables en construction navale sont toutefois différents de ceux valables en construction automobile ou aéronautique: là le poids ne joue pratiquement aucun rôle mais la durée de vie du moteur doit être égale à celle du bateau lui-même. L’accumulateur à hydrure – autrement dit le réservoir à hydrogène – pour cette solution longue durée high-tech est un développement de l’Empa (Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche).

Le bateau fluvial à hydrogène transformé équipé d’un accumulateur à hydrure de l’Empa.

Le bateau est le mode de transport le plus efficient pour les marchandises. Et c’est pourtant précisément là que de nombreux vieux moteurs diesel sont encore en utilisation – sans épuration des gaz d’échappement et sans électronique moderne. Il y a trois ans, l’Université de Birmingham a lancé un projet ambitieux: la transformation à la propulsion par hydrogène d’un vieux bateau fluvial. Son moteur diesel avec son réservoir de fuel ont été enlevés et remplacés par un moteur électrique à haut rendement, une batterie d’accumulateurs électriques pour l’alimentation de pointe et une pile à combustible avec un accumulateur d’hydrogène pour recharger les accumulateurs électriques. En septembre 2007 le bateau «Ross Barlow» est parti pour son premier voyage sur le réseau fluvial britannique qui compte pas moins de 3500 kilomètres. L’année dernière il a effectué son plus long périple: en quatre jours il a parcouru 105 kilomètres en passant par pas moins de 58 écluses – le moment venu de dresser un bilan

Une propulsion de série associée à une technique de stockage de pointe pour l’hydrogène

Pour la transformation de ce bateau en acier d’une longueur de 18 mètres, il s’agissait de déterminer tout d’abord la puissance nécessaire à sa propulsion. Sur la base de l’expérience acquise avec d’autres bateaux fluviaux électriques, la choix s’est porté sur un moteur électrique à aimant permanent de 10 kilowatt. L’énergie nécessaire pour les longs déplacements est fournie par une pile à combustible d’une puissance continue de 1 kilowatt, développée initialement pour l’alimentation sans interruption de réseaux téléphoniques. La puissance de la pile à combustible ne suffit toutefois pas pour propulser le bateau. C’est aussi pourquoi le «Ross Barlow» abrite dans ses cales une batterie tampon de 47 kWh. Pour cette batterie, le choix s’est porté sur des accumulateurs au plomb qui demandent peu d’entretien, sont bon marché et faciles à charger. Ces accumulateurs au plomb sont certes lourds mais le poids ne joue pour ainsi dire aucun rôle en navigation fluviale.

Un prototype de bateau fluvial à hydrogène

[ Module d’accumulateur à hydrure embarqué sur le «Ross Barlow» ]

L’alimentation en hydrogène de la pile à combustible est assurée par un accumulateur à hydrure, développé par l’Empa avec le soutien financier de l’Office fédéral de l’énergie (OFE), qui est capable de stocker 50 kWh d’énergie; cette capacité correspond à 20 bouteilles de gaz sous pression d’une contenance de 10 litre. Le matériau servant au stockage de l’hydrogène est une poudre d’un alliage de titane, zirconium, manganèse, vanadium et fer. Cette poudre métallique, enfermée dans des tubes d’acier hermétiques, est capable de stocker l’hydrogène et de le relâcher lorsqu’on la chauffe. C’est aussi pourquoi chaque module de stockage est placé dans un réservoir d’eau qui peut être chauffé ou refroidi – car lors de la «charge» la poudre métallique dégage de la chaleur. Le bateau est encore équipé de cellules photovoltaïques qui fournissent jusqu’à 320 Watt d’électricité.

Charges et décharges – 100 ans durant

La navigation sur les canaux avec leurs écluses demande une puissance électrique qui varie fortement. Pour ménager la pile à combustible, le moteur tire son électricité des accumulateurs au plomb. Un trajet typique dure de quatre à six heures pour lequel le bateau consomme de 12 à 18 kWh de courant. La pile à combustible fournit en exploitation constante 24 kWh d’énergie par jour. Les systèmes de contrôle et de surveillance électroniques consommant eux aussi de l’énergie, il reste environ 19 kWh pour recharger les accumulateurs tampons. – soit suffisamment d’énergie pour un trajet de six heures par jour.

La durabilité et la fiabilité de l’accumulateur d’hydrogène à hydrure métallique ont tout d’abord été testées en laboratoire. Pour l’exploitation du «Ross Barlow» cela signifie que s’il navigue 650 kilomètres par année sur les canaux anglais, il lui faut s’alimenter 12 fois par année en hydrogène. Dans ce cas, la durée de vie de l’accumulateur à hydrure dépasserait 100 ans – soit bien plus que la durée de vie du bateau lui-même.


Les résultats du test en navigation

Lors de sa navigation de 105 kilomètres en quatre jours effectuée l’été dernier, le «Ross Barlow» a consommé 106 kWh – y compris le courant pour l’éclairage et la recharge des téléphones mobiles et des ordinateurs portables de l’équipage. La batterie d’accumulateurs électriques a fourni 71 pour-cent de cette énergie, la pile à combustible 25 pour-cent et les cellules photovoltaïques 4 pour-cent. L’équipage a loué de façon unanime le déplacement pratiquement exempt de bruit du bateau et l’absence de dégagement de gaz d’échappement désagréables lors du passage des écluses. Le bateau à moteur diesel de taille comparable qui accompagnait le «Ross Barlow» a consommé 50 litres de carburant diesel, ce qui correspond à 133 kilogrammes d’émissions de CO2. Les émissions de CO2 du «Ross Barlow» sont elles égales à zéro, à condition toutefois que l’hydrogène soit produit à partir de ressources renouvelables et qu’il soit transporté sans émissions sur les rives du canal pour faire le plein d’hydrogène du bateau.


Partagez l'article

 



                

    Articles connexes

    Poster un Commentaire

    6 Commentaires sur "Un prototype de bateau fluvial à hydrogène"

    Me notifier des
    avatar
    Trier par:   plus récents | plus anciens | plus de votes
    Lionel_fr
    Invité
    Ces chiffres me paraissent bien faibles. Je comprends l’utilité de la plateforme mais les quantités sont plus proches de celles requises par une petite voiture que pour un gros bateau. Une péniche moyenne à Paris a un moteur diesel de 500 chevaux ! puissance voisine de la majorité de camions gros porteurs même si les moteurs sont vriment différents pour la marine. Dans la série des laboratoires flottants, il me semble plus réaliste à court terme de récupérer la chaleur du diésel dans un stirling à cause de la présence d’une source froide) Mais on dirait que personne n’aime le… Lire plus »
    Pnich
    Invité
    J’aurais aime connaitre le cout global de l’installation Reponse a Lionel_fr: Le moteur de 10 kwh reels est un peu court mais devrait suffire en canal pour un bateau de 18m x 3,5m, non charge. Qu’entends tu par « peniche moyenne a Paris » ? Par ex une peniche de 38m x5m chargee pour le transport dispose au maximum d’un moteur Perkins de 350cv (certaines ont encore un Bauduin de 100cv qui leur permet de remonter les fleuves), hors un moteur diesel a un rendement de 30% ce qui signifie par ex pour 100Cv, 33Cv reels soit 25Kw. Quand au moteur Stirling,… Lire plus »
    Dispose
    Invité

    Les péniche moyenne habitable ,l’hydrogéne est possible,mai il ausi possible de navigué en mer et sur terre, voir le site http://www.cataenergie.ch Nouvoté en fixens 2 péniche par un axe transversal,les deux péniche peuvent suivre les mouvement des vagues qui produira de nouvelle source d’énergie renouvelable,l’eau dous,électricité et hydrogéne. Le principal est d’avoir une habitation qui fourni votre énergie,et vous pouvé navigué dans le monde entier, Vous travailer pour payér votre énergie, la le cata-énergiet reaveils pour vous. Tu en connais toi?

    enr100pc
    Invité

    Cher Lionel_fr, il n’y a pas (fort heureusement) que des péniches de 500 ch qui circulent. Une péniche équipé d’un moteur de 75 ch peut embarquer sans problème 60 personnes. Aussi, je crois que pour un usage très répandu, à savoir la croisière fluviale à la journée, cela fonctionnera parfaitement et sera très apprécié lors des manoeuvres et des attentes aux écluses où l’odeur de fioul est vraiment désagréable. Personnellement, je considère que cette solution mérite d’être regardée de près. Cdlt.

    Lionel_fr
    Invité
    Je crois que le rendement de 30% du cycle diesel est le rendement « carnot » , càd le rendement du réservoir à l’arbre. C’est une notion très théorique qui permet de calculer la puissance par litre de fuel (1L=11.6Kwh) Quand un moteur est donné pour 100cv , c’est la puissance réellement disponible au niveau de l’arbre , il n’y a pas de ratio rendement à ajouter , la perte d’énergie provient de la termodynamique interne au moteur (cycle de Carnot) Un moteur de 100cv produit donc bien 74Kw et non pas 25Kw. En lui ajoutant un alternateur , on pourra récupérer… Lire plus »
    Pastilleverte
    Invité

    citation : C’est bizarre que ce moteur n’ait pas encore rencontré de réel succès . Oui, et c’est bizarre que le nucléaire n’essaie pas de développer la fillière « thorium », qui efface pratiquement tous les défauts de la filière uranium (du minerai à la prolifération en passant par les déchéts)

    wpDiscuz