La pile à combustible: Le centre d'innovation de Nordenham présente une propulsion de bateau sans CO2

Coûteuse, lourde, émettrice de CO2 - voilà, en résumé, la facture des propulsions électriques sur les yachts. Pour l'environnement, elles sont, à proprement parler, plus nuisibles que bénéfiques. En même temps, elles obligent généralement les propriétaires à faire des compromis en termes d'autonomie et de vitesse sous moteur. Il n'est donc pas étonnant que cette technique n'ait pas encore réussi à s'imposer.

Deux navigateurs veulent changer cela, tous deux amis depuis 40 ans, tous deux insatisfaits du statu quo. L'impulsion a été donnée par Ralf Brauner, professeur de météorologie et d'informatique à l'université Jade. Il y a deux ans, lors de la Round Denmark Race, il a eu l'impulsion d'aider les sports nautiques à devenir plus durables. Il a trouvé un partenaire génial en la personne de Dieter Sichau, le directeur du centre d'innovation de Nordenham. Ensemble, ils ont lancé un développement qui est aujourd'hui présenté pour la première fois au public.

Entraînement par pile à combustible sans pertes de charge et de conversion

Elle se distingue des approches actuelles de propulsion électrique sur les yachts par le fait qu'elle renonce presque entièrement aux accumulateurs. Au lieu de cela, une pile à combustible fonctionnant à l'hydrogène fournit directement l'énergie nécessaire au moteur.

Il n'y a donc pas de pertes de conversion, comme c'est typiquement le cas lors de la charge et de la décharge des batteries, d'autant plus que l'électricité est produite par un générateur diesel, qui n'atteint lui-même qu'un rendement de 40%.

Pour tester leur système dans la pratique, Brauner, Sichau et d'autres partenaires, dont la fonderie d'hélices SPW, Peter Frisch et le chantier naval et maritime de Cuxhaven, ont transformé un LM 23 vieux de 50 ans. Le diesel Bukh a été retiré avec la boîte de vitesses, l'arbre, le réservoir et la batterie de démarrage. Il est désormais remplacé par un moteur électrique Vetus de 6 kilowatts, très silencieux.

Il est alimenté par une pile à combustible H2 qui fournit 5 kilowatts de courant continu. La pile sera placée plus tard dans l'ancienne armoire à huile, à la descente du planeur à moteur. Elle sera livrée dans les prochaines semaines. Elle est alimentée par une bouteille sous pression remplie jusqu'à 200 bars dans le coffre arrière, qui assure une bonne autonomie de 60 miles nautiques et peut être remplacée en un tour de main.

En outre, le LM dispose d'une pile à combustible au méthanol compacte (Efoy Pro 2800). Elle sert de sauvegarde et charge sinon la batterie de consommation. Avec une puissance de 125 watts, elle peut produire 250 ampères-heures par jour.

L'absence de batteries au lithium assure un bilan carbone supérieur

Le banc de batteries est relativement simple. Outre une batterie de service de 12 volts, la "H2 Innovation" ne dispose que de quatre batteries AGM de Victron de 240 ampères-heures chacune - soit moins d'un kilowatt pour la propulsion. C'est ce qui fait toute la différence. Pour un bateau de cette taille et de ce poids, il serait plus courant d'utiliser 20 à 25 kilowattheures de batteries LiFePo. Mais celles-ci auraient un impact décisif sur le bilan CO2 et l'écobilan.

Pour compenser l'énergie dépensée rien que pour la fabrication, le LM devrait enregistrer 200 à 300 heures de moteur par an pendant au moins cinq ans, soit plus que la plupart des bateaux de propriétaires.

Si l'on se base sur le mix électrique actuel en Allemagne, qui contient toujours une part significative de CO2 provenant de sources d'énergie comme le gaz et le charbon, le planeur à moteur devrait même effectuer plus de 400 heures de fonctionnement par an pour devenir durablement vert en un temps raisonnable. Or, en moyenne, les bateaux appartenant à des particuliers atteignent à peine la moitié de ce chiffre.

Cela signifie qu'une propulsion électrique pour des yachts fonctionnant avec des batteries ne sera jamais neutre pour le climat, car la capacité des accumulateurs d'électricité diminue déjà de manière significative avant même que le seuil de rentabilité écologique ne soit atteint.

Le prototype fait partie d'une solution complète dans laquelle la production d'hydrogène est également décentralisée et neutre en CO2.

À cela s'ajoute le fait que l'infrastructure des ports est loin d'être préparée pour mettre à disposition de plusieurs yachts par ponton suffisamment de courant de charge pour recharger de grandes quantités d'électricité pendant la nuit. C'est aussi pour cette raison que le concept de "H2 Innovation" est bien plus judicieux que les propulsions électriques des chantiers navals de série, qui ne sont de toute façon guère demandées jusqu'à présent.

Le centre d'innovation de Nordenham n'a pas seulement développé le prototype d'un moteur à pile à combustible, il est allé encore plus loin : dans les halls de la Werftstraße 1, où sont également testés des panneaux de fuselage pour Airbus, Dieter Sichau a également installé un électrolyseur à énergie solaire. L'INP produit donc lui-même l'hydrogène pour la LM 23.

La technique, que l'on peut voir derrière le plexiglas, est "modulable à volonté", explique le directeur. Elle peut fournir le combustible pour les cellules pratiquement partout, en fonction des besoins. L'INP produit même l'eau ultrapure pour le processus sur place, et bientôt aussi du méthanol pour la pile à combustible Efoy.

Alimenté en électricité par des panneaux photovoltaïques installés sur le toit, le système n'a pas besoin de sous-stations ni de lignes électriques épaisses comme le bras pour alimenter toute une marina. Un conteneur de 20 pieds suffit pour une station d'électrolyse. "Il faut simplement penser et résoudre la mobilité de manière globale", explique Dieter Sichau. "Alors cela fonctionne !"

Avec Ralf Brauner, il veut maintenant développer la technologie et amener le concept à un stade proche de la production en série. En effet, un tel concept de propulsion ne devient attractif que lorsque son prix se rapproche de celui du moteur diesel établi. Au stade du prototype, ce n'est pas encore le cas.

Rien que la pile à combustible H2 projetée pour la LM 23 dépasse actuellement nettement le coût d'un groupe diesel complet. Sichau est toutefois certain que la technique pourra devenir compétitive avec des quantités plus importantes, d'autant plus que les coûts d'un grand pack d'accumulateurs disparaîtront. Ceux-ci pèsent considérablement sur les concepts de propulsion électrique traditionnels à base de LiFePo (supplément de prix pour les yachts de 45 pieds par rapport au diesel actuellement de ou plus de 100 000 euros).

"En fait, je voulais prendre un peu de recul", dit ce manager entreprenant, qui a déjà dirigé les activités allemandes de Siemens Gamesa et travaillé à des postes à responsabilité pour d'autres acteurs du marché de l'énergie. Il n'en sera rien pour l'instant.

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