Les batteries sous-marines sont des systèmes de stockage d'énergie électrique autonomes conçus pour fonctionner de manière fiable lorsqu'ils sont entièrement immergés, souvent à une profondeur importante et pendant de longues périodes sans intervention. Contrairement aux solutions adaptées à la surface, les systèmes de batteries sous-marines sont conçus pour résister à la pression hydrostatique, à l'exposition à l'eau de mer et à un accès restreint pour la maintenance.
Cette page présente les fournisseurs de batteries sous-marines et les fournisseurs de packs de batteries sous-marines pour les AUV, les ROV, l'infrastructure des fonds marins et les installations de surveillance fixes.
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Systèmes de batteries avancés pour AUV, UUV et stockage d'énergie sous-marine
Solutions d'imagerie sous-marine et d'alimentation de pointe pour les applications professionnelles exigeantes en matière de prospection
Systèmes de surveillance marine pour navires de surface et sous-marins | Solutions énergétiques avancées pour véhicules sous-marins
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Les batteries sous-marines sont des systèmes de stockage d’énergie électrique autonomes spécialement conçus pour fonctionner de manière fiable lorsqu’ils sont entièrement immergés, souvent à une profondeur importante et pendant de longues périodes sans intervention humaine. Contrairement aux batteries adaptées à une utilisation marine en surface ou près de la surface, les batteries sous-marines sont conçues dès le départ pour tolérer la pression hydrostatique, une exposition prolongée à l’eau de mer et un accès limité pour l’entretien ou le remplacement. Elles fournissent de l’énergie primaire ou auxiliaire aux véhicules sous-marins, aux infrastructures des fonds marins et aux systèmes sous-marins autonomes.
Solutions de batteries sous-marines personnalisées par Denchi
Dans les systèmes ROV, les batteries sous-marines sont couramment utilisées comme sources d’énergie de secours ou complémentaires. Les ROV captifs peuvent s’appuyer sur des batteries embarquées pour permettre une récupération en toute sécurité en cas de perte de l’alimentation ombilicale ou pour alimenter des systèmes critiques lors du lancement et de la récupération. Les ROV hybrides et à ancrage léger peuvent utiliser des batteries pour supporter les charges de pointe, réduire la taille de l’ancrage ou permettre un fonctionnement sans ancrage de courte durée.
Lesvéhicules sous-marins autonomes imposent certaines des exigences les plus strictes aux systèmes de batteries sous-marines. Les batteries déterminent directement la durée de la mission, le rayon d’action, la capacité de la charge utile et la profondeur réalisable. Les AUV de prospection, de cartographie et d’inspection ont besoin d’une alimentation stable pendant de longues missions, tandis que les plates-formes en eaux profondes et de longue durée privilégient la densité énergétique, la fiabilité et la dégradation contrôlée au cours de plusieurs cycles de déploiement.
Les instruments sous-marins fixes et semi-fixes dépendent fortement de l’alimentation par batterie pour un fonctionnement sans surveillance à long terme. Les systèmes de surveillance environnementale, les réseaux de capteurs océanographiques et les nœuds sismiques ou acoustiques peuvent rester déployés pendant des mois ou des années. Dans ces cas, une autodécharge très faible, une longue durée de vie et une fiabilité absolue sont souvent plus importantes que la recharge ou une puissance de sortie élevée.
Les batteries sous-marines sont largement utilisées dans les installations des fonds marins pour alimenter les modules de contrôle, les actionneurs de vannes et l’électronique de surveillance. Elles peuvent servir de sources d’énergie primaires ou de réserves d’urgence qui garantissent un fonctionnement sûr en cas de perte d’énergie en surface. Ces applications sont généralement critiques sur le plan de la sécurité et mettent l’accent sur la fiabilité et la prévisibilité du comportement en cas de défaillance.
Les amarrages, les atterrisseurs et les observatoires fixes dépendent souvent entièrement des systèmes de batteries embarqués. Ces plates-formes privilégient la fourniture d’énergie sur une longue durée, avec une maintenance minimale ou inexistante, souvent dans des endroits profonds ou éloignés. Les systèmes d’alimentation d’urgence et redondants entrent également dans cette catégorie, où la défaillance n’est pas acceptable.
Les batteries tolérantes à la pression sont conçues pour fonctionner à la pression ambiante de l’eau de mer. Les cellules et l’électronique sont généralement immergées dans de l’huile diélectrique et compensées en pression pour égaliser la pression interne et externe. Cette approche élimine la nécessité d’utiliser de lourdes cuves sous pression et permet d’atteindre des profondeurs extrêmes, mais elle impose des contraintes en matière de sélection des composants, de méthodes d’étanchéité et de fiabilité à long terme.
Batteries sous-marines SeaPower de Kraken Robotics
Les batteries sous pression enferment les cellules et l’électronique dans des récipients sous pression rigides qui maintiennent un environnement interne proche de l’atmosphère. Ces boîtiers sont généralement fabriqués à partir de titane, d’acier inoxydable ou d’alliages d’aluminium à haute résistance et reposent sur des stratégies d’étanchéité de précision. Bien que cette approche simplifie la gestion des batteries et la sélection de la chimie, elle augmente la taille, la masse et le coût.
Les conceptions hybrides combinent des aspects des approches de tolérance à la pression et de logement sous pression. Par exemple, l’électronique sensible peut être logée dans des cuves sous pression tandis que les piles sous-marines fonctionnent dans des configurations tolérantes à la pression. Ces architectures visent à équilibrer la capacité de profondeur, la facilité de maintenance et la complexité globale du système.
| Chimie | Type de batterie | Caractéristiques principales | Application principale |
| Phosphate de fer lithié (LFP) | Application secondaire | Stabilité thermique élevée, longue durée de vie, densité énergétique modérée. | Stockage d’énergie dans les fonds marins, AUV résidents. |
| Lithium NMC | Secondaire | Densité énergétique élevée, chaîne d’approvisionnement mature, risque thermique plus élevé. | AUV et ROV à haute performance. |
| Lithium polymère (LiPo) | Secondaire | Taux de décharge élevés, facteurs de forme minces et personnalisables. | Coques de véhicules spécialisés et petits AUV. |
| Chlorure de lithium et de thionyle | Primaire | Densité énergétique élevée, autodécharge très faible, non rechargeable. | Capteurs océanographiques à long terme et amarrages. |
| Alcaline | Primaire | Faible coût, facile à obtenir, densité énergétique plus faible. | Capteurs bon marché, déploiements à court terme. |
| Sodium-ion | Émergente | Moins coûteux, matériaux durables, plus lourd que le lithium. | Systèmes d’alimentation électrique à grande échelle pour les fonds marins. |
L’évaluation de la profondeur est une spécification fondamentale pour tout système de batterie sous-marine. La pression hydrostatique augmente d’environ un bar tous les dix mètres de profondeur, imposant des charges mécaniques continues sur les boîtiers, les joints et les composants internes. Les marges de conception doivent tenir compte de la profondeur opérationnelle ainsi que des facteurs de sécurité et de la fatigue au cours de la durée de vie du déploiement.
Les environnements sous-marins sont généralement froids et thermiquement stables, mais les systèmes de batteries submersibles doivent néanmoins gérer la chaleur générée en interne. Les basses températures affectent la chimie des cellules, la résistance interne et la capacité utilisable, ce qui rend la modélisation et la validation thermiques essentielles lors de la conception.
L’eau de mer est très corrosive, en particulier en présence de métaux différents. Les batteries sous-marines nécessitent une sélection rigoureuse des matériaux, une isolation galvanique et des stratégies d’étanchéité robustes pour éviter une dégradation à long terme ou une infiltration d’eau catastrophique.
Les batteries doivent résister au transport, au déploiement, à la récupération et aux vibrations opérationnelles des véhicules ou des machines. La conception mécanique doit tenir compte de la fatigue et des dommages cumulatifs, et pas seulement de la résistance statique.
Pour les déploiements de longue durée, l’encrassement biologique peut affecter les performances thermiques, la flottabilité et les interfaces externes. Bien que les batteries soient souvent moins exposées que les capteurs, l’encrassement influe toujours sur les performances et l’intégration au niveau du système.
Batteries sous-marines rechargeables Li-ion de SubCtech
La technologie des batteries sous-marines repose sur des stratégies de charge et de transfert d’énergie soigneusement conçues pour équilibrer la fiabilité, l’efficacité et la disponibilité opérationnelle. Le choix de la méthode est étroitement lié à la durée du déploiement, à l’accessibilité et à la possibilité de récupération entre les missions.
Le choix d’une approche appropriée en matière de charge et de transfert d’énergie est essentiel pour atteindre l’équilibre souhaité entre l’endurance, la fiabilité et le coût d’exploitation tout au long du cycle de vie du système.
La sécurité est un élément central de la conception des systèmes de batteries en eaux profondes, notamment en raison de leur fonctionnement sans surveillance, de leur accessibilité limitée et de leur intégration potentielle dans des infrastructures critiques en matière de sécurité. La gestion des risques se concentre sur la prévention des défaillances et la garantie d’un comportement prévisible en cas de défaillance.
Une batterie sous-marine bien conçue ne vise pas à éliminer tous les modes de défaillance, mais à faire en sorte que les défaillances soient détectables, contenues et gérées sans compromettre l’ensemble du système.
La logistique du déploiement et de la gestion des systèmes de batteries sous-marines influe considérablement sur les décisions de conception, en particulier pour les applications en eaux profondes ou de longue durée où l’intervention est coûteuse ou peu pratique.
Une planification efficace du déploiement et de la maintenance garantit que les batteries sous-marines offrent des performances prévisibles tout en minimisant le risque opérationnel et le coût du cycle de vie.
La croissance rapide des systèmes sous-marins autonomes et à longue durée de vie stimule la demande de densité énergétique plus élevée, de sécurité améliorée et de systèmes de gestion des batteries (BMS) plus intelligents. L’utilisation croissante de la surveillance numérique de l’état de santé et de la maintenance prédictive permet une meilleure gestion de la durée de vie et une réduction des risques opérationnels. Les progrès de la chimie, des matériaux et de l’intégration des systèmes devraient permettre d’allonger la durée des missions, d’augmenter la profondeur réalisable et de soutenir des plateformes sous-marines plus performantes dans les applications scientifiques, industrielles et offshore.
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