Puissance hybride pour la ligne de front

Les forces armées américaines sont lourdement affectées par les coûts financiers et tactiques du transport du carburant sur le champ de bataille. En juillet, dans un effort pour résoudre le problème, le Corps des Marines des États-Unis déploiera une paire de générateurs diesel couplés à des batteries puissantes pour les troupes de première ligne en Afghanistan. Les systèmes d'alimentation hybrides devraient réduire de 50 à 70 pour cent la quantité de carburant nécessaire pour produire de l'électricité, selon le constructeur, Earl Énergie de Portsmouth, Virginie.

Centrale électrique : Un prototype de générateur électrique hybride de 10 kilowatts.

Les générateurs que les camps militaires américains utilisent actuellement fonctionnent de manière inefficace car ils doivent gérer des pics de demande occasionnels. Vous pouvez avoir une génératrice de 10 kilowatts qui, à tout moment, ne produit que 1,5 kilowatt d'électricité pour satisfaire sa charge, explique Doug Moorehead, président d'Earl Energy. Vous gaspillez donc 8,5 kilowatts d'énergie que vous ne stockez pas pour une utilisation ultérieure, dit-il.

L'hybride diesel-batterie que la société a développé fait fonctionner à la place des générateurs pour de courtes rafales afin de maximiser l'utilisation de l'énergie. Non seulement cela satisfait les besoins énergétiques immédiats d'un camp, mais le système charge également une banque de batteries lithium-ion. Lorsque les batteries sont complètement chargées, le générateur s'éteint et le système commence à tirer l'énergie des batteries à la place. Les générateurs peuvent passer de 24 heures par jour à trois à quatre heures par jour – c'est aussi bien dans certains cas, dit Moorehead.

Les systèmes hybrides qui seront déployés en juillet associeront un générateur diesel de 18 kilowatts, similaire à ceux actuellement utilisés sur le champ de bataille, avec une banque de 40 kilowattheures de batteries lithium-ion. Le système comprendra également un réseau de panneaux solaires photovoltaïques de 10 kilowatts qui réduira encore la consommation de carburant.

L'ensemble du système, y compris le photovoltaïque, se vend à plus de 100 000 $, contre 80 000 à 100 000 $ pour un générateur conventionnel de taille similaire, explique Moorehead. Le coût pour Earl Energy uniquement pour les batteries, qui ont des protections intégrées contre les températures élevées et les conditions de terrain poussiéreuses de l'Afghanistan, est de 750 $ à 1 500 $ par kilowattheure de stockage.

Moorehead estime que le système s'amortira d'ici sept à douze mois, selon le coût du carburant. Des économies plus importantes proviendraient de l'utilisation du système hybride sans le photovoltaïque, qui est coûteux, et l'entreprise développe actuellement un générateur autonome sans l'énergie solaire supplémentaire, dit-il.

L'optimisation de l'efficacité énergétique de l'unité nécessite un cycle profond répété des batteries, les déchargeant à leur pleine capacité avant de les recharger. Les batteries conventionnelles au plomb-acide et au nickel-cadmium perdent rapidement leur capacité de stockage si elles sont soumises à des cycles profonds répétés. La technologie lithium-ion avancée dans les batteries d'Earl Energy leur permet de durer près de 4 000 cycles, soit 18 à 24 mois, selon la société. Moorehead a développé une technologie de batterie lithium-ion pour un fabricant de batteries Systèmes A123 avant de rejoindre Earl Energy.

Le système d'alimentation hybride utilise également un logiciel de gestion de l'énergie qui utilise des algorithmes complexes pour maximiser l'efficacité du générateur. Steven Minnihan, analyste chez Recherche Lux affirme que cette gestion de l'énergie, associée à l'électronique de puissance qui permet au système de basculer rapidement entre l'alimentation du générateur et celle de la batterie, est très importante. Les entreprises parleront assez librement de la chimie des batteries qu'elles utilisent, mais elles sont très discrètes sur les systèmes de gestion de l'énergie et l'électronique de puissance, dit-il. Il devient un élément de plus en plus important de la propriété intellectuelle.

La technologie est compétitive sur le champ de bataille car le transport de carburant diesel vers les lignes de front dans des convois lourdement armés est très coûteux. Moorehead, un ancien Navy SEAL, affirme que les coûts de livraison du carburant transporté vers les lignes de front en Afghanistan varient généralement entre 20 et 40 dollars le gallon.

Réduire la consommation de carburant en première ligne permet d'économiser plus que de l'argent. Ray Mabus, secrétaire de la Marine, a parlé du coût du carburant entièrement grevé lors d'un récent DOE Agence des projets de recherche avancée pour l'énergie Conférence (ARPA-E) à Washington, D.C. Pour chaque 24 convois [de carburant], nous perdons un soldat ou un Marine [qui] est tué ou blessé en gardant ce convoi, a déclaré Mabus. C'est un prix élevé à payer pour le carburant.

Earl Energy espère commencer à augmenter la production de ses systèmes de générateurs à haut rendement. Selon l'entreprise, le nombre de convois de carburant pourrait être divisé par deux si ses dispositifs sont largement déployés.

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