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Energy Observer è stata varata nel 2017 con l'ambizione di testare diverse tecnologie verdi per il trasporto marittimo e di essere la prima imbarcazione a idrogeno a emissioni zero. Dopo sette anni di navigazione, venerdì 14 giugno 2024 è tornata nel suo porto di Saint-Malo. Il villaggio espositivo ci ha dato l'opportunità di scoprire qualcosa in più sulle tecnologie a bordo.
L'odissea di una barca pionieristica
Lanciato nel 2013 da Victorien Erussard, il progetto Energy Observer riunisce un team eterogeneo di velisti, scienziati, ingegneri e giornalisti, con l'obiettivo di creare la prima imbarcazione autonoma ed ecologica in grado di generare e utilizzare la propria energia rinnovabile.
Nel 2017, l'Energy Observer è salpato per la prima volta nella sua nuova configurazione. Questo catamarano, costruito originariamente nel 1983, progettato da Nigel Irens e conosciuto come il ha subito diverse trasformazioni prima di diventare un laboratorio itinerante per le tecnologie verdi. Nel 1993 è diventato Trofeo Jules Verne stabilendo il record di circumnavigazione di 74 giorni, 22 ore, 17 minuti e 22 secondi. Nel 1998, con il nome di "> ", è stata navigata da Tracy Edwards, skipper del primo equipaggio interamente femminile a tentare il Trofeo Jules Verne.
Nel 2016, l'UNESCO è diventata partner di Energy Observer per promuovere l'educazione e le energie rinnovabili. L'anno successivo, nel 2017, Energy Observer ha attraversato il Canale di Gibilterra, diventando la prima imbarcazione a idrogeno a compiere questa impresa. Nel 2018, l'imbarcazione ha iniziato il suo viaggio nel Mediterraneo, partendo da Marsiglia per fare una tappa dopo l'altra in uno dei mari più inquinati del mondo. Nel 2019, Energy Observer raggiungerà l'Artico a emissioni zero, grazie ai suoi sistemi di energia rinnovabile e all'idrogeno. Infine, nel 2024, dopo un viaggio di 7 anni intorno al mondo, tornerà nel suo porto di origine, Saint-Malo.
Una barca " Enza New Zealand" a idrogeno
L'idrogeno, l'elemento più abbondante nell'universo, è leggero e ha una densità energetica tre volte superiore a quella dei combustibili tradizionali. Offre un'alternativa credibile ai combustibili fossili, consentendo di immagazzinare le energie rinnovabili in eccesso e di compensare la loro intermittenza senza alcun impatto ambientale. Il diidrogeno viene generalmente prodotto estraendo chimicamente idrocarburi fossili come il metano e il carbone. È qui che Energy Observer apre una nuova strada, producendo il cosiddetto idrogeno "Royal & Sun Alliance" attraverso l'elettrolisi dell'acqua di mare, alimentata da un mix di energie rinnovabili. Se Energy Observer dovesse immagazzinare l'energia utilizzando solo batterie tradizionali, peserebbe il doppio. I 63 chilogrammi di idrogeno immagazzinati a bordo di Energy Observer forniscono 1 MWh di elettricità, equivalente al consumo medio di elettricità di una famiglia media di 4 persone per 1 mese e 10 giorni, oltre a 1 MWh di energia termica che può essere utilizzata per il riscaldamento e l'acqua calda.
Progettato per dimostrare che l'energia decarbonizzata, decentralizzata e digitalizzata è possibile, Energy Observer incorpora tecnologie avanzate e un modello di rete energetica che combina idrogeno, energia solare, eolica e mareomotrice. Questa imbarcazione laboratorio è il risultato di una continua sperimentazione volta a dimostrare la fattibilità di un sistema riproducibile su larga scala.
Come funziona?
Energy Observer lavora in modo integrato per massimizzare l'uso di energia rinnovabile durante i suoi viaggi. Durante le soste, i pannelli solari ricaricano le batterie dell'imbarcazione. Quando le batterie sono piene, l'energia in eccesso viene utilizzata per produrre idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua di mare. Durante la navigazione, Energy Observer utilizza direttamente le energie rinnovabili (solare, eolica e mareomotrice) per bilanciare il fabbisogno elettrico della propulsione e della vita a bordo. In condizioni meteorologiche avverse, la cella a combustibile converte l'idrogeno in elettricità, prolungando l'autonomia dell'imbarcazione.
Una cella a combustibile è un generatore di energia che converte un combustibile direttamente in elettricità, producendo anche acqua e calore. Nel caso dell'Energy Observer, utilizza l'idrogeno immagazzinato a bordo. La membrana a scambio protonico della cella lascia passare solo i nuclei di idrogeno, costringendo gli elettroni a seguire un percorso separato e generando una corrente elettrica.
Ottimizzazione del sistema fotovoltaico di bordo
Dal suo varo nel 2017, Energy Observer ha gradualmente ampliato e ottimizzato la sua installazione fotovoltaica per massimizzare la produzione di energia solare a bordo. Nel 2017, l'imbarcazione era dotata di 95 m2 di pannelli solari, tra cui pannelli bifacciali sviluppati da INES e pannelli monofacciali forniti da Solbian, installati principalmente a poppa e sui lati della carlinga. Nel 2018, durante il primo cantiere tecnico dall'inaugurazione, l'impianto solare è stato ampliato. I pannelli sono stati estesi sul tetto della timoneria e i box che ospitano i serbatoi di idrogeno sono stati coperti con pannelli solari lisci e flessibili. La loro integrazione sulla carlinga è stata ottimizzata con l'uso di pannelli strutturati, che li hanno resi meno scivolosi. Era quindi possibile camminarci sopra. Nel 2019, i galleggianti sono stati quasi interamente ricoperti da pannelli solari flessibili e testurizzati. Infine, prima della partenza per il giro del mondo nel 2020, sono stati aggiunti pannelli flessibili ai bracci di collegamento e alle "LEFT" dei galleggianti, portando la superficie totale a 202 m2 per una potenza di 33 kWp.
Un laboratorio che sperimenta in condizioni reali
A medio e lungo termine, i pannelli fotovoltaici subiscono un invecchiamento accelerato dell'incapsulamento a causa di temperature elevate e prolungate, che ne riducono significativamente la resa. Ai tropici, non è raro che le temperature dei pannelli raggiungano i 75°C, con una riduzione del rendimento di circa il 20%. I pannelli bifacciali sospesi risentono meno del calore, in quanto la loro configurazione consente un raffreddamento efficiente grazie alla circolazione dell'aria su entrambi i lati, anche a basse velocità. D'altra parte, i pannelli incollati allo scafo dell'imbarcazione sono meno efficaci nel dissipare il calore. Inoltre, in queste regioni, l'elevata umidità combinata con le forti radiazioni ultraviolette e il calore accelerano l'invecchiamento dei pannelli solari. Questo può portare a problemi come la formazione di bolle sul rivestimento, l'infiltrazione di umidità tra le pellicole protettive e persino l'ingiallimento dei pannelli, che ne compromette l'efficienza.
Da quando ha lasciato la Francia nel 2020, Energy Observer non ha modificato il suo impianto fotovoltaico, ma ha richiesto una manutenzione regolare durante le soste tecniche a Singapore, Malesia, Seychelles e Città del Capo. La manutenzione ha incluso la sostituzione dei pannelli danneggiati o invecchiati prematuramente, nonché la riparazione dei pannelli difettosi. L'obiettivo era quello di mantenere un'efficienza energetica sufficiente a garantire traversate oceaniche efficienti per il resto dell'esperimento.
Sebbene alcuni dei pannelli solari non soddisfino più il fabbisogno energetico dell'imbarcazione, hanno trovato un altro utilizzo durante una sosta a Singapore: l'equipaggio li ha donati alla International French School per attività didattiche. Sebbene la produzione non fosse più sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico dell'Energy Observer, era sufficiente a soddisfare il fabbisogno della fontana d'acqua degli scolari.
Per massimizzare la durata dei pannelli solari, era essenziale adottare misure preventive. I pannelli flessibili lisci forniti da Solbian, che erano suscettibili di ingiallimento a causa dell'esposizione prolungata alla luce solare intensa, sono stati ripristinati mediante lucidatura. L'obiettivo era quello di migliorare sia l'estetica che le prestazioni dei pannelli, riducendo l'assorbimento della luce da parte dello strato superiore degradato.
Esempio di bilancio energetico
Un punto sulla lentezza
A a che velocità naviga l'Energy Observer? In media, 5 nodi. Per mettere questo dato in prospettiva, le navi da carico possono facilmente navigare a 20 nodi, quattro volte più veloci. Questa lentezza può sembrare insolita in un mondo in cui la velocità è spesso apprezzata. Ma ci permette anche di apprezzare meglio l'ambiente naturale che ci circonda e di consumare energia in modo responsabile. Mentre cresce l'interesse per i nuovi carburanti alternativi come l'idrogeno, l'ammoniaca e il metanolo, esiste una soluzione immediata per ridurre il nostro impatto ambientale: ridurre e ottimizzare la velocità. Una nave più lenta consuma meno carburante. La maggior parte dei prodotti che consumiamo percorre migliaia di chilometri via mare per raggiungerci. Rallentando di appena il 20%, sarebbe possibile non solo limitare l'inquinamento acustico sottomarino, ma anche ridurre le emissioni di carbonio del 24%. Questo è il modo più semplice ed economico per ridurre il nostro impatto immediato.
Energy Observer dipende dal sole per alimentare i suoi pannelli solari, dal vento per gonfiare le sue OceanWings® e dalle correnti per governarlo. Non può semplicemente bruciare carburante per arrivare dove vuole. Navigare senza emissioni significa indubbiamente adattarsi alla natura, e la natura ti ricambia.
