Les systèmes de production d'énergie autonomes en mer (AOPS) captent l'énergie mécanique des vagues et la convertissent en électricité utilisable pour une grande variété d'applications dans l'océan, telles que l'exploration et la production de pétrole et de gaz en mer, l'extraction de dioxyde de carbone en mer, la recherche océanographique, l'aquaculture et la défense.
Capture de l'énergie océanique de l'ordre du kilowatt
C-Power s'est spécialisée dans le domaine en plein essor de la récupération de l'énergie océanique (Figure 1). Alors que d'autres entreprises développent des systèmes de grande envergure, à l'échelle du mégawatt, C-Power se concentre sur des systèmes distants, à l'échelle du kilowatt, pour les réseaux de communication de données offshore, initialement par le biais d'un projet DARPA appelé WEBS (Wave Energy Buoy Systems).
Le projet WEBS a permis à C-Power de découvrir une opportunité émergente : la production locale d’électricité pour les véhicules sous-marins, les équipements submersibles et les capteurs déployés en haute mer pour la collecte de données environnementales. Auparavant, l’électricité nécessaire à ces applications était produite par des batteries coûteuses, encombrantes et non rechargeables, installées à bord ou alimentées par un câble sous-marin depuis un navire ou un groupe électrogène diesel. Le développement d’AOPS a ouvert la voie à des applications entièrement nouvelles grâce à une source d’énergie autonome, écologique et issue des océans, pouvant également servir de canal de communication.
La nouvelle plateforme AOPS, baptisée SeaRAY, est au cœur de la stratégie à court terme de C-Power, axée sur la production de systèmes d'énergie houlomotrice d'une puissance de 10 W à 1 MW. Pour atteindre ses objectifs à des niveaux de puissance inférieurs, C-Power a conçu la SeaRAY AOPS avec un rapport puissance/poids élevé, grâce à la technologie de conversion de puissance de Vicor Corporation. Sa taille réduite améliore la mobilité et la viabilité commerciale, facilitant la livraison et l'installation de la SeaRAY et permettant des économies considérables sur les coûts d'exploitation.
La conception de SeaRAY permet également des communications à distance et autonomes grâce à la transmission de données en temps réel de l'océan vers le cloud. Auparavant, les systèmes marins étaient limités en termes de volume et de fréquence de collecte de données. L'utilisation des réseaux cellulaires et des communications par satellite pour l'envoi de données en temps réel entre le cloud et SeaRAY permet la collecte et la transmission d'un plus grand volume de données, plus fréquemment (Figure 2).
Capture d'énergie à partir d'une source à variation continue
Le principal défi de conception pour C-Power a consisté à concilier les propriétés complexes de l'énergie des vagues avec les exigences élevées de conversion d'énergie du système SeaRAY. Ces exigences incluaient une plage de rapport d'entrée très large de 30:1, reflétant le caractère imprévisible des vagues. L'équipe de conception de Vicor Power Systems a mis au point un système capable de convertir l'énergie avec un rendement élevé et de recharger les dispositifs de stockage. La solution accepte également les signaux de commande externes de C-Power afin de répondre précisément aux besoins de conversion en temps réel.
Figure 3. SeaRAY utilise des convertisseurs de bus à rapport fixe Vicor BCM® et des modules régulateurs PRM™ avec des convertisseurs multiphases discrets pour convertir l'énergie des vagues et fournir une puissance contrôlée.
SeaRAY convertit les impulsions d'énergie des vagues en un bus CC variable tout en produisant un courant constant pour différents niveaux de puissance. Les topologies de conversion de puissance utilisées dans les modules contribuent à minimiser les interférences électromagnétiques et le bruit émis par SeaRAY, qui pourraient autrement affecter la précision des mesures du capteur.
