Hub d'énergie hydrogène flottant pour le transport maritime validé au Royaume-Uni

L'initiative soutenue par le gouvernement, dirigée par ELIRE Maritime, rapporte que des vaisseaux de grande taille peuvent réalistiquement être alimentés à quai aujourd'hui en utilisant des technologies existantes de l'hydrogène, des batteries, des piles à hydrogène et de l'électricité intégrées dans un système maritime flottant modulaire.

La solution, conçue pour un déploiement rapide dans les ports du monde entier, devrait contribuer à réduire jusqu'à 500 000 t d'émissions de CO₂ à l'échelle mondiale au cours de la prochaine décennie grâce à une infrastructure énergétique propre évolutive capable de fonctionner indépendamment des réseaux portuaires contraints.

« Les ports subissent une pression croissante pour décarboniser tout en faisant face à d'importantes contraintes d'infrastructure », a déclaré Luke Jenkinson, fondateur et PDG d'ELIRE Maritime.

« Le hub de puissance à hydrogène prouve que les ports n'ont pas besoin d'attendre des années pour des mises à niveau du réseau afin de commencer à réduire les émissions. Nous avons validé un système pratique, évolutif et déployable capable de fournir une énergie propre directement là où elle est le plus nécessaire. »

Plateforme flottante

Le hub de puissance à hydrogène intègre trois plateformes flottantes hexagonales modulaires avec une empreinte combinée de 1 200 m², contenant environ 45 MWh de capacité de stockage d'énergie par batterie, des systèmes de piles à hydrogène modulaires, de la génération à hydrogène, de la génération renouvelable à bord et une architecture électrique AC/DC avancée formant le réseau.

En configuration complète, le système validé devrait être capable de fournir 5 MW de puissance propre continue directement aux vaisseaux à quai, suffisamment pour soutenir des navires de croisière de taille moyenne et d'autres grands actifs maritimes nécessitant à la fois des connexions d'alimentation à quai de 6,6 kV et de 11 kV.

De plus, la plateforme devrait fournir environ 91 MWh d'énergie par semaine tout en soutenant des opérations de chargement de vaisseaux répétées sans nécessiter de travaux civils majeurs, de remblaiement de terres ou de renforcement coûteux du réseau.

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Le système utilise environ 7 500 à 8 000 kg d'hydrogène par semaine, stockés dans des conteneurs de stockage à faible pression modulaires compatibles ISO intégrés directement dans l'infrastructure flottante.

La configuration actuelle comporte sept réservoirs d'hydrogène à bord, avec des opérations de ravitaillement prévues environ deux fois par semaine. Cela permet aux ports d'adopter l'hydrogène progressivement sans nécessiter d'infrastructure permanente d'hydrogène durant les phases de déploiement initiales.

Des piles à hydrogène modulaires de 1,3 MW fonctionnent en continu tout au long de la semaine pour charger progressivement les batteries à bord avant de distribuer rapidement l'énergie lors de l'arrivée des vaisseaux à quai.

La solution intègre également une génération solaire à bord capable de contribuer jusqu'à 146 kW d'énergie renouvelable, réduisant ainsi la consommation globale d'hydrogène et améliorant l'efficacité.

Programme de validation

Le programme de validation de six mois a inclus des activités hydrodynamiques, structurelles, électriques et opérationnelles.

Les tests en bassin ont été réalisés par l'Université de Strathclyde et ont validé la stabilité de la plateforme, l'intégrité structurelle, la réponse au mouvement et l'interconnectivité entre plusieurs plateformes dans des états de mer variés.

Triton Anchor Europe a complété l'analyse de mouillage, la validation du système d'ancrage, la révision des achats et la planification de l'installation.

Ricardo UK et Rux Energy UK ont validé les systèmes de conversion hydrogène-énergie, intégrant le stockage d'hydrogène à faible pression modulaire avec des technologies de piles à hydrogène hybrides et des systèmes énergétiques.

Schneider Electric a conçu et validé l'architecture électrique, y compris les systèmes d'onduleurs formant le réseau et les systèmes de stockage d'énergie par batterie capables de fournir une énergie stable de niveau utilitaire sur des réseaux de 50 Hz et 60 Hz.

Le programme a confirmé que le système complet, c'est-à-dire la génération d'hydrogène, le stockage, l'intégration des batteries, l'architecture électrique et l'infrastructure flottante, fonctionne de manière cohérente comme une solution énergétique maritime déployable.

Décarbonisation des ports

Le hub de puissance à hydrogène est censé devenir un élément important dans la décarbonisation des ports et de l'expédition, avec des défis liés à l'électrification à grande échelle des vaisseaux à quai avec une infrastructure terrestre.

Les analyses d'émissions en phase de faisabilité menées par Ricardo UK auraient démontré que le système pourrait réduire les émissions des vaisseaux à quai d'environ 77 % par rapport à la génération diesel conventionnelle à bord, même en tenant compte de la production, du transport, du stockage de l'hydrogène et des pertes opérationnelles.

L'analyse indique qu'il pourrait éliminer environ 47 t d'émissions de CO₂ par vaisseau et par semaine, ce qui équivaut à environ 2 444 t annuellement par vaisseau en fonctionnement actuel, tout en réduisant également de manière significative les émissions de NOx, de SOx et de particules grâce à l'élimination de l'exploitation des moteurs diesel lors des séjours à quai.

Le consortium estime un marché adressable mondial d'environ 62 TWh par an pour des solutions énergétiques maritimes indépendantes du réseau, en particulier dans les ports où le déploiement conventionnel de l'alimentation à quai reste contraint ou économiquement impraticable.

Actuellement, le système alimenté à l'hydrogène est plus coûteux que l'électricité diesel ou du réseau conventionnel, estimé à environ 0,25 à 0,50 £/kWh, par rapport à la puissance à quai conventionnelle d'environ 0,15 à 0,25 £/kWh.

Cependant, le consortium croit que de futures réductions des prix de l'hydrogène, l'échelle de fabrication, la standardisation modulaire et l'optimisation des systèmes pourraient améliorer considérablement la compétitivité commerciale au fil du temps.

Avec la validation terminée, ELIRE Maritime progresse désormais dans des discussions pour des déploiements similaires et à plus grande échelle du Royaume-Uni vers l'Europe et l'Australie.