Du côté des consommateurs de l'Hypersail, on trouve les actionneurs de commande, l'électronique, les systèmes de bord et les treuils. L'objectif de l'Hypersail était d'alimenter tous les consommateurs électriques exclusivement à partir de sources renouvelables : soleil, vent, cinématique – et, dans une moindre mesure, grâce à la force musculaire de l'équipage. Cette dernière reste intégrée au système pour des raisons réglementaires : les règles applicables aux tentatives de records en mer stipulent que certaines manœuvres doivent être effectuées uniquement à la force des bras.
« Afin d’exploiter au mieux l’énergie solaire, nous avons réalisé des simulations : à quel endroit du bateau les panneaux produisent-ils le plus d’énergie et à quel moment de la journée ? », explique Lanzavecchia. Le résultat est surprenant : les panneaux solaires installés à l’extérieur de la coque fournissent davantage d’énergie à midi que ceux montés sur le pont. À cette heure-là, ils sont en effet orientés selon un angle plus favorable par rapport au rayonnement solaire, tandis que les panneaux du pont sont à l’ombre. La configuration optimisée comprend 100 mètres carrés de panneaux solaires, qui développent une puissance de 20,3 kilowatts.
Trois éoliennes exploitent le vent apparent
Sur ses foils, le monocoque devrait atteindre des vitesses comprises entre 30 et 60 nœuds. Cela génère un vent apparent considérable, qui peut également être exploité sur le plan énergétique. Les analyses de Ferrari montrent que trois éoliennes stratégiquement placées entraînent ensemble une perte de rendement de trois pour cent au maximum – un prix modique au regard de la quantité d’énergie qu’elles apportent. D’autant plus que cette énergie peut être directement utilisée pour le contrôle de la stabilité, c’est-à-dire le réglage permanent des foils.
Une idée géniale, mais il y a un petit hic : les éoliennes commerciales sont conçues pour fonctionner jusqu’à 50 nœuds maximum. « Or, nous naviguons à des vitesses pouvant atteindre 60 nœuds. Nous avons donc développé, dans notre soufflerie de Maranello, notre propre éolienne, conçue pour ces conditions extrêmes – pilotable depuis le cockpit et dotée d’un régulateur de vitesse variable », explique Lanzavecchia. Un collecteur d’énergie cinétique est également en cours de développement : une masse à amortissement des vibrations, située à l’intérieur du bateau, transforme les mouvements de roulis et de tangage de la coque en énergie électrique. Un système intelligent qui transforme une source inévitable de pertes en une source de revenus.
Architecture de tension à plusieurs niveaux
L’architecture électrique à plusieurs niveaux embarquée revêt une importance technique capitale : 12/24 volts pour les services de bord, 48 volts pour les systèmes intermédiaires et jusqu’à 800 volts pour les actionneurs haute performance tels que le système hydraulique de la quille basculante. Cette architecture à 800 volts correspond exactement à celle de la Ferrari électrique Luce, qui ne manque pas de susciter la polémique. Le cœur du système est un convertisseur de tension CC/CC – identique à celui de la supercar F80 – qui convertit l’énergie collectée de 48 à 800 volts avec un rendement de 98 % et alimente deux batteries haute tension d’une capacité énergétique de 50 kWh chacune et d’une puissance de sortie de 150 kW. Pour les manœuvres à haute performance, telles que le réglage des grands bras de foil et de la quille basculante, l’énergie est fournie directement à haute tension – sans convertisseur, avec un minimum de pertes.
De nombreux capteurs sont destinés à prévenir les collisions
De nombreux efforts de développement ont également été consacrés à la prévention des collisions avec des objets flottant en mer. Conteneurs maritimes, troncs d’arbres, baleines… Une collision à 40 nœuds ou plus signifierait la fin de la tentative de record et, dans le pire des cas, la destruction du bateau. « Nous combinons caméras, radar et sonar et recourons à une fusion intensive des données des capteurs afin de détecter les objets à temps, tant au-dessus qu’au-dessous de la surface de l’eau. Le système déclenche une alerte suffisamment tôt pour que l’équipage puisse manœuvrer ou que le bateau effectue automatiquement une manœuvre d’évitement », explique Marco Ribigini. Le sonar revêt une importance particulière. Intégré à la quille, il doit fournir des données précises même à grande vitesse et avec l’inclinaison correspondante.
La conclusion peut-être la plus surprenante de la table ronde d’experts YACHT à Maranello : une grande partie des technologies utilisées dans l’Hypersail existe déjà chez Ferrari. Il n’a pas été nécessaire de les développer à partir de zéro. « Pour le contrôle de vol, nous n’avons pas dû partir de zéro », explique Lanzavecchia. « Toute la logique de commande que nous avons développée au fil des ans pour nos véhicules existe déjà et fonctionne également sur notre bateau. Nous avons besoin d’une unité de commande puissante ? Nous l’avons. Des câbles et d’autres appareils de commande ? Nous les avons. Un moteur électrique ? Il est déjà installé dans le Luce. » Les systèmes techniquement sophistiqués qui permettent aux navigateurs de voler au-dessus des océans pendant de longues périodes, de manière stable et sans secousses, sont déjà en place. Au cœur de ce système se trouvent des capteurs qui, par exemple, analysent le profil des vagues devant l’embarcation et déclenchent en temps réel des mouvements de compensation automatiques des volets de trim situés sur les foils.
Un laboratoire d'innovation sur quatre foils
Dix-huit brevets ont déjà été déposés pour Hypersail, et six autres sont en cours d'élaboration. Que recouvrent ces brevets ? Lanzavecchia cite des exemples concrets. Outre le système « winch-by-wire » et les solutions de gestion de l'énergie, ce sont surtout les nouvelles combinaisons de matériaux qui font de Ferrari un pionnier dans ce domaine. Les foils de ce bolide en carbone sont constitués d’un composite hybride de titane et de fibres de carbone. Matteo Lanzavecchia : « Nous avons besoin d’une géométrie extrêmement rigide, légère et précise. »
La raison n'est pas uniquement d'ordre structurel : à partir d'environ 42 nœuds, les foils commencent à caviter. En d'autres termes, des bulles de gaz se forment à la surface du profil et s'effondrent avec une énergie considérable. À la longue, cela détruit le matériau. Les constructeurs de bateaux Hypersail utilisent le titane de deux manières : d’une part, sous la forme d’une structure en sandwich avec du carbone au cœur – c’est la structure de base du foil – et, d’autre part, comme couche de protection externe qui protège le cœur contre l’érosion due à la cavitation. De telles structures composites nécessitent des simulations complexes, non seulement en termes de conception, mais aussi en ce qui concerne le processus de fabrication. Les contrôles aux rayons X sont obligatoires.
En route vers de nouveaux records personnels
Le Ferrari Hypersail devrait sillonner les océans du monde entier pendant des semaines sans faire d'escale. L’objectif : établir de nouveaux records au large. Rarement un bateau de course n’a-t-il suscité autant d’attention avant son lancement. Cette combinaison audacieuse de foils fonctionnera-t-elle comme l’imagine Guillaume Verdier ? Ce concept énergétique innovant permettra-t-il d’alimenter de manière optimale tous les composants hydrauliques ? Et surtout : ce bolide en carbone décollera-t-il réellement – de manière stable, sûre et sur de longues distances ? Si tel est le cas, le Ferrari Hypersail a tout ce qu’il faut pour entrer dans l’histoire, à l’instar des légendaires voitures de course italiennes.
Martin Hager
Rédacteur en chef de YACHT
