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Planet Solar : un logiciel pour tracer la route
Le bateau solaire Planet Solar a quitté Monaco en septembre dernier pour un premier tour du monde. La réussite du voyage est liée à la meilleure utilisation possible de la météo. Pour y contribuer se trouve à bord un logiciel de routage mis au point à la HEIG-VD.
Faire avancer un bateau solaire de 30 mètres de long et 95 tonnes à la seule énergie du soleil signifie relever un vrai défi : celui de bouger cette masse avec la puissance d’une moto. D’autant plus que sa forme, avec des panneaux solaires qui dépassent de la coque des deux côtés, offre une grande prise au vent et le ralentit lorsque celui-ci souffle de face.
La performance de la chaine énergétique dépend principalement du rendement des 500 m2 de panneaux solaires, du rendement du convertisseur qui stabilise la tension de charge des batteries et du rendement du convertisseur qui alimente les moteurs en courant alternatif. En sachant qu’au départ, les panneaux ne peuvent transformer que 18% de toute l’énergie dardée par le soleil.
Le logiciel de routage mis au point par les professeurs Eric Taillard et Patrick Bailly de la HEIG-VD, ainsi que la modélisation énergétique du professeur Jean-François Affolter permettent d’optimiser la vitesse du bateau, de nuit comme de jour, en fonction de l'énergie disponible fournie par les panneaux solaires ou les batteries ou encore par les deux simultanément. « Cela dépend de l’ensoleillement et de la température extérieure,ainsi que de la force du vent et des courants marins. Même si ces derniers sont assez faibles dans le Pacifique, certains endroits sont traversés de courants croisés que le bateau doit éviter au maximum » explique Eric Taillard.
Dans ces données de base se trouve bien sûr la contrainte principale de l’ensoleillement, puisque 80 à 90% de l’énergie utilisable est fournie entre 10h et 14h, lorsque le soleil est au zénith.
Le trajet idéal
« Notre part de travail consistait donc à concevoir un logiciel capable
de calculer à une vitesse donnée, combien d’énergie est engrangée d’une
part, dépensée d’autre part, dans tous les trajets possibles du bateau
et tous les états de charge de la batterie. Dans ce but, 80 paramètres
sont mesurés en permanence, dont les données de Météo France qui
arrivent pour 4 à 5 jours. Ces calculs permettent de tracer la route
optimale sur des tronçons de quelques kilomètres ».
Dans ces nombreux calculs d’optimisation, le poids a pris une grande
importance. Planet Solar est en effet très lourd, un poids qui n’est pas des plus favorable pour un engin mû à l’énergie solaire, mais résultant de la
volonté du propriétaire de donner à ce bateau une deuxième vie
commerciale, pour la plaisance ou le transport de passagers. Avec ce
handicap, une vitesse de croisière de 12km/heure est optimale, permettant de garantir 3 jours d’autonomie énergétique en cas d'absence de soleil.
L'aventure Planet Solar n’est pas une course contre la montre: elle veut démontrer qu’il est possible de se déplacer sur des milliers de kilomètres sans autre énergie que celle du soleil, en profitant au maximum de l’ensoleillement, de la force du vent et de celle des courants. La vitesse n’est donc pas essentielle. « Sachant que doubler la vitesse signifie augmenter la consommation d’énergie par 8, nous avons privilégié la recherche d’une vitesse très régulière, plutôt que des pointes épuisant le stock d’énergie et aboutissant à l’arrêt du bateau », précise Eric Taillard. Par une modélisation de la chaîne énergétique, nous pouvons gérer et stocker au mieux l’énergie, quand elle arrive petit-à-petit pendant quelques heures par jour, puis plus du tout.
Début mars, Planet Solar effectuait la traversée Miami-Cancun à la
vitesse de 3m/seconde, après avoir traversé le Pacifique avec succès en
26 jours, à une vitesse moyenne de 5,2 km/heure. Un résultat
satisfaisant pour les ingénieurs qui ont travaillé l’équivalent de trois
mois à plein temps sur un an et demi à la modélisation du logiciel de
routage. Un outil qui donne en permanence à l’équipage la route
optimale, lui laissant évidemment le choix de son trajet, en fonction de
la réalité vécue sur le bateau.
Marie-Christine Pasche
Photos Planet Solar et
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