Des véhicules sous-marins autonomes à énergie solaire pour l’exploration des océans.

En ce qui concerne notre connaissance des océans de la Terre, il est surprenant que nous en sachions peut-être plus sur des planètes lointaines comme Mars que sur les profondeurs de nos mers. En fait, seuls 5 % des fonds marins de la planète ont été correctement cartographiés et explorés. Et lorsqu’il s’agit d’améliorer notre compréhension de l’écosystème marin et d’œuvrer à sa conservation, les innovations technologiques telles que les véhicules sous-marins autonomes (AUV) devraient jouer un rôle essentiel. Cependant, lorsque ces AUV s’aventurent dans l’abîme, un défi de taille se pose : comment pouvons-nous les propulser efficacement ? Comme le suggèrent des recherches récentes, la réponse réside peut-être dans le potentiel inexploité de l’énergie solaire.

L’énergie solaire est-elle une option viable pour les AUV ?

Bref, oui, mais avec quelques réserves. Alors que les océans offrent de nombreuses énergie renouvelable sources telles que l’énergie houlomotrice et marémotrice, celles-ci ont tendance à dépendre de l’emplacement. À énergie durable Pour les AUV en mission longue portée en haute mer, l’énergie solaire se présente comme une solution viable, employant deux méthodes distinctes :

1. Conversion thermique des océans (OTEC) : Cette technique exploite le gradient de température des masses d’eau, dont les couches superficielles sont généralement plus chaudes en raison du rayonnement solaire.
2. Photovoltaïque : La technologie photovoltaïque, similaire à son homologue terrestre, est utilisée avec quelques adaptations pour des applications sous-marines, comme nous l’explorerons prochainement.

Contrairement à ce que l’on pourrait croire, le rayonnement solaire il peut atteindre cinquante mètres de profondeur, en particulier dans la partie verte à bleue du spectre. L’Université de New York l’a déjà fait a publié une étude ce qui souligne ce défi, car les cellules photovoltaïques au silicium utilisées sur terre sont optimisées pour la partie rouge du spectre. De plus, ce type de composant électronique est très sensible au sel et à l’humidité, ainsi qu’aux incrustations biologiques. Et c’est là que l’Université de New York a annoncé de nouveaux développements pour multiplier le potentiel des rovers sous-marins.

Une nouvelle génération de cellules photovoltaïques sous-marines

L’équipe de scientifiques américains a utilisé des lampes LED dans des environnements de laboratoire, simulant diverses longueurs d’onde du spectre. Leurs résultats produisent deux informations principales :

1. Cellules photovoltaïques plus efficaces pour un fonctionnement sous-marin ils incorporent des matériaux tels que le tellurure de cadmium, le phosphure d’indium et de gallium et d’autres variantes avec une plage de réception de lumière plus large que les cellules de silicium traditionnelles. Les cellules pérovskites présentent également des performances supérieures. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires avant que les prototypes commerciaux ne deviennent réalité.
2. Lutte contre l’encrassement biologique c’est désormais réalisable avec les solutions commerciales existantes. Auparavant, l’encrassement biologique affectait jusqu’à la moitié de la surface d’un AUV en 30 jours. Heureusement, il est possible d’appliquer des revêtements transparents et non toxiques sur les panneaux photovoltaïques, atténuant ainsi efficacement ce problème.

Prototypes actuels d’AUV à énergie solaire

Alors que la recherche sur les panneaux solaires pour les AUV en est encore à ses balbutiements, plusieurs prototypes prometteurs ont déjà relevé ces défis de front. Un exemple frappant est le projet PEARL du MIT. En 2021, l’institut a présenté un vaisseau mère flottant équipé de panneaux solaires, agissant comme une station de recharge pour les véhicules sous-marins, dotée d’une connectivité satellite intégrée. Cette approche innovante évite les complexités liées à l’exploitation de la lumière solaire dans les grandes profondeurs océaniques.

Une autre initiative intéressante est le SAUV II, un véhicule à énergie solaire conçu par les États-Unis. Institut Autonome des Systèmes Sous-marins. Semblable à une raie manta, ce prototype possède une impressionnante capacité de profondeur jusqu’à 500 mètres, facilitant une exploration sous-marine en profondeur. Tout comme les mammifères marins comme les dauphins ou les baleines, le SAUV II refait surface pour recharger les batteries lorsque les niveaux d’énergie sont faibles. Fabriqué en fibre de verre, il est équipé d’un ensemble complet d’équipements, notamment des GPS, des altimètres acoustiques, des capteurs de profondeur, des gyroscopes et des systèmes de transmission de données par radio ou par satellite.

En plus de ces exemples, nous avons couvert la recherche sur d’autres AUV. Certains, comme le Tunabot et les méduses robotiques, s’inspirent du monde naturel, imitant les mouvements et les formes de créatures comme le thon et les méduses lunaires. Ce domaine passionnant est connu sous le nom de biomimétisme ou biomimétisme, un sujet que nous avons largement exploré dans les articles précédents. Si vous êtes intrigué, vous pouvez commencer votre voyage avec cet article d’introduction pour en savoir plus sur l’ingénierie biomimétique.

Source:

Images

SAUVII (Wikimedia Commons)