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Hydrogénérateur  Cet article ne cite pas suffisamment ses sources (). Si vous disposez d'ouvrages ou d'articles de référence ou si vous connaissez des sites web de qualité traitant du thème abordé ici, merci de compléter l'article en donnant les références utiles à sa vérifiabilité et en les liant à la section « Notes et références ». En pratique : Quelles sources sont attendues ? Comment ajouter mes sources ? L’hydrogénération désigne l’ensemble des technologies permettant de produire de l’électricité en exploitant l’énergie de l’eau en mouvement. Ces dispositifs convertissent l’énergie cinétique ou potentielle de l’eau en énergie mécanique, qui est ensuite transformée en électricité à l’aide d’un alternateur ou d’un générateur. Utilisée dans des contextes marins ou terrestres, l’hydrogénération constitue une solution durable et renouvelable pour répondre aux besoins énergétiques. Principes de fonctionnementL’hydrogénération repose sur trois étapes principales :
Les différents types d’hydrogénérateurÉnergie marémotriceL’énergie marémotrice utilise les variations du niveau de la mer, causées par les marées, pour produire de l’électricité. Les barrages marémoteurs et les turbines submersibles sont les technologies les plus couramment utilisées.
Énergie des vaguesLes dispositifs d’énergie des vagues captent le mouvement oscillatoire des vagues à la surface de l’eau. Ces systèmes peuvent être sous forme de flotteurs, oscillateurs ou dispositifs sous-marins.
Énergie osmotiqueL’énergie osmotique exploite la différence de salinité entre l’eau douce et l’eau salée pour produire de l’électricité. Une membrane semi-perméable permet de créer une pression osmotique qui actionne une turbine.
Énergie hydro cinétiqueCette forme d’énergie exploite directement les courants d’eau, sans nécessiter de barrages ou infrastructures lourdes. Les systèmes hydro cinétiques incluent des turbines flottantes ou sous-marines.. Hydrogénérateurs pour bateauLes hydrogénérateurs marins, dispositifs permettant de convertir l’énergie cinétique de l’eau en électricité, ont longtemps été une solution prisée pour alimenter les voiliers en énergie. Cependant, en 2024, ces technologies commencent à être perçues comme obsolètes face à des alternatives plus performantes et durables. Les débuts : Des pionniers aux standardisations
L’apogée et l’adoption généralisée
En 2024, les hydrogénérateurs marins sont devenus la principale source d'énergie électrique à bord des voiliers de course au large. Les solutions Watt&Sea permettent de faire face aux besoins quotidiens d'un IMOCA en générant une traînée minime quelques heures par jour (entre deux heures pour les plus sobres, et six heures pour ceux qui privilégient les solutions électriques), pour un poids de huit kilogrammes. Le fait que les hydrogénérateurs soient escamotables est un autre argument pour les compétiteurs qui souhaitent optimiser leurs performances dans les moments critiques. Les autres sources d'énergie (moteur thermique, solaire, éoliennes), même si elles présentent de moins bons compromis poids/encombrement/rendement/fiabilité/autonomie/prix face aux hydrogénérateurs, conservent l'avantage de la redondance (les hydrogénérateurs produisent peu les jours très rares où le bateau n'avance pas, dans le pot au noir par exemple), facteur de sécurité important sur une course autour du monde sans escale et sans assistance. L'utilisation réversible hydrogénérateur/moteur électrique, solution légère, simple, compacte et fiable, déjà mûre dans la voiture électrique avec le freinage régénératif, a déjà été explorée mais nécessitait en 2024 encore des évolutions et des développements (compromis complexes nécessaires au rendement des hélices dans les deux situations, mais aussi poids des batteries de stockage de l'énergie), pour satisfaire les objectifs de sécurité de la classe IMOCA[2]. Le gain de poids de la solution électrique est d'ores et déjà déterminant sur les multicoques de la classe Ocean Fifty. Ceux-ci sont moins amenés à traîner dans les froideurs du grand sud où les déperditions d'énergie des moteurs thermiques deviennent des calories précieuses pour le séchage du matériel et le confort du marin. En 2024, Yannick Bestaven a beaucoup limité le gasoil emporté, le réservant quasiment exclusivement à l'autonomie moteur obligatoire rendue obligatoire par les règles de sécurité de la classe IMOCA. Il utilise l'énergie abondante fournie par ses hydrogénérateurs pour alimenter une soufflante à air chaud pour faire sécher ses vêtements et se réchauffer. Les courses moins longues de la classe Ocean Fifty sont également moins exigeantes en matière de redondance de différentes solutions de production d'énergie. La solution électrique réversible hydrogénérateur/moteur électrique installée en 2020 sur l'Ocean Fifty Primonial allège le voilier en le rapprochant un peu plus de la jauge minimum de 3 200 kg[3]. Dans cette classe où les contraintes de poids sont plus aiguës qu'en IMOCA, la batterie retenue fait 20 kWh et pèse environ 150 kg. Il suffit en moyenne de l'ordre de cinq heures de recharge quotidienne au-delà de quinze nœuds pour compenser la consommation des appareils de bord, la capacité de la batterie assure quatre jours d'autonomie en cas d'avarie d'hydrogénérateur. Un IMOCA équipé pour un tour du monde nécessitait déjà en 2020 plus d'énergie, et l'évolution prévisible des équipements énergivores (comme l'asservissement du réglage des voiles et des foils, gage de performances optimisées avec l'évolution des pilotes auto, mais aussi de sécurité en permettant des manœuvres d'évitement rapides d'OFNI), exige des solutions plus endurantes donc plus lourdes pour les batteries de stockage. Les hydrogénérateurs ne sont pas exempt de défauts:
Les piles à combustibles fonctionnant à l'hydrogène n'ont pas encore d'application commerciales grand public dans le milieu nautique, faute de disponibilité de l'hydrogène, que ce soit sous forme gazeuse comprimée, ou sous forme liquide à très basse température. Sous les deux formes liquides ou gazeuses, le stockage de l'hydrogène sur des longues durées présente encore des défis technologiques qui restent à résoudre. Les modèles commercialisés pour le grand public sont des piles à combustible à méthanol direct (DMFC, de l'anglais direct-methanol fuel cell). Le méthanol permet un stockage plus facile que l'hydrogène, ne nécessitant ni hautes pressions, ni températures basses car il est liquide à température ambiante. La densité énergétique volumique du méthanol est beaucoup plus importante que celle de l'hydrogène, même très fortement comprimé. Il présente néanmoins des contraintes de stockage et de sécurité plus complexes que les carburants courrants: il est très toxique, et les cartouches de méthanol sont toujours interdites dans les avions[4]. Les piles à combustible à méthanol présentent un bilan carbone encore moins favorable que les générateurs thermiques, avec un approvisionnement beaucoup moins aisé et répandu que le diesel par exemple. Les piles à combustible à méthanol sont silencieuses, un avantage non négligeable pour les bateaux de croisière, et les pertes thermiques peuvent être mises à profit en terme de chauffage. Systèmes gravitairesLes systèmes de stockage par pompage-turbinage utilisent l’énergie potentielle de l’eau. L’eau est pompée dans un réservoir en hauteur pour stocker de l’énergie, puis relâchée pour produire de l’électricité.
Applications et avantagesLes technologies d’hydrogénération sont utilisées dans divers contextes :
Avantages communs
Limites
Pionniers et acteurs majeursPionniers historiques
Acteurs contemporains
Perspectives d’avenirLes technologies d’hydrogénération continuent de progresser grâce à des avancées dans les matériaux, les rendements et la réduction des impacts environnementaux. Avec le besoin croissant de sources d’énergie renouvelables, l’hydrogénération pourrait jouer un rôle clé dans la transition énergétique mondiale. Notes et références
Articles connexesLiens externes |
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