De Delft à Monaco à l’hydrogène liquide
Pour la saison 2025/2026, l’équipe TU Delft Hydro Motion s’est donné pour objectif de construire son premier bateau de course fonctionnant à l’hydrogène liquide (LH₂), afin de participer au Monaco Energy Boat Challenge.
L’équipe étudiante développe des bateaux propulsés par des technologies énergétiques durables et les met à l’épreuve lors de compétitions internationales. Après avoir précédemment travaillé avec de l’hydrogène gazeux, l’équipe s’est tournée vers l’hydrogène liquide en raison de sa densité énergétique plus élevée et de la possibilité qui en résulte de stocker davantage d’énergie dans l’espace limité disponible à bord.
Cette transition a également introduit un nouveau défi technique : l’hydrogène liquide doit être stocké à des températures cryogéniques.
Transporter de l’hydrogène liquide sur la route
Le réservoir d’hydrogène liquide du bateau est refroidi passivement. À mesure que de la chaleur pénètre progressivement dans le réservoir, une partie de l’hydrogène liquide s’évapore et forme du gaz d’évaporation, ou boil-off gas. Cela augmente la pression à l’intérieur du réservoir.
Normalement, l’excès de gaz d’évaporation peut être évacué périodiquement. Pour l’équipe Hydro Motion, la situation était toutefois plus complexe. L’hydrogène liquide n’est pas largement disponible, ce qui signifiait que le bateau devait voyager des Pays-Bas vers Monaco avec l’hydrogène déjà stocké dans le réservoir. L’évacuation d’hydrogène pendant le transport ne peut pas simplement être réalisée n’importe où.
L’équipe a donc développé un système de gestion du boil-off dans lequel un faible débit continu d’hydrogène est dirigé vers une pile à combustible secondaire. Au lieu de simplement rejeter l’hydrogène, la pile à combustible peut le convertir en énergie électrique potentiellement utilisable tout en contribuant à maîtriser l’augmentation de la pression dans le réservoir.
La surveillance de la pression est ainsi devenue un élément important de cette architecture.
Deux points de pression, deux plages de mesure
L’équipe avait besoin de transmetteurs de pression compatibles avec l’hydrogène pouvant être intégrés à son infrastructure de mesure existante. Une sortie analogique était privilégiée afin que les signaux de pression puissent être facilement intégrés à l’électronique déjà développée pour le bateau.
Deux transmetteurs de pression industriels compatibles avec l’hydrogène AGS4200 ont été sélectionnés.
Un AGS4200H01.6AB avec une plage de mesure de 0 à 1,6 bar et une sortie 4–20 mA surveille la pression d’entrée de la petite pile à combustible utilisée pour le boil-off. L’équipe utilise cette mesure pour détecter une pression en dehors de la plage de fonctionnement normale, ce qui peut indiquer un défaut et permettre l’arrêt du système.
Un second AGS4200H0025AB avec une plage de mesure de 0 à 25 bar et une sortie 4–20 mA a été installé à l’entrée de la pile à combustible principale qui propulse le bateau. Il assure la même fonction de surveillance, mais à une pression de fonctionnement plus élevée.
Les deux transmetteurs remplissent donc des fonctions similaires à différents endroits du système hydrogène, avec des plages de mesure adaptées aux conditions de chaque point de mesure.
Intégrés au système hydrogène
Les deux transmetteurs de pression ont été directement intégrés aux conduites d’hydrogène à l’aide de raccords en T et de raccords filetés standardisés.
Côté électrique, les capteurs ont été raccordés à des câbles étanches menant à des boîtiers électroniques hermétiques. À l’intérieur de ces boîtiers, les signaux étaient traités par des circuits imprimés conçus et assemblés par l’équipe Hydro Motion elle-même.
Les signaux 4–20 mA étaient convertis en valeurs de pression par le logiciel, en fonction des caractéristiques des capteurs. Pour le transmetteur installé à l’entrée de la pile à combustible du système de boil-off, l’équipe a également comparé la mesure électronique de pression avec un indicateur de pression mécanique installé sur la même conduite.
Transformer les signaux des capteurs en données exploitables
Lors de la mise en service, l’équipe a constaté de faibles écarts linéaires provenant de sa propre électronique modulaire d’acquisition des capteurs. Ces circuits imprimés étant conçus pour prendre en charge plusieurs standards de capteurs, de tels écarts étaient attendus.
Plutôt que de modifier le transmetteur de pression, l’équipe a ajusté les paramètres de conversion dans le logiciel jusqu’à ce que la mesure électronique corresponde à l’indicateur de pression de référence.
Cela illustre un aspect important de l’intégration d’un système de mesure : la fiabilité des données de pression ne dépend pas uniquement du choix du capteur approprié, mais également de la compréhension de l’ensemble de la chaîne de mesure, de la sortie du capteur jusqu’à l’électronique et au logiciel.
Un accompagnement technique de la sélection à la livraison
La recherche de composants adaptés à un système fonctionnant à l’hydrogène liquide nécessitait de combiner plusieurs exigences : compatibilité avec l’hydrogène, plages de pression appropriées et signal de sortie pouvant être intégré à l’électronique existante de l’équipe.
Althen a accompagné l’équipe Hydro Motion dans l’évaluation des différentes options de capteurs de pression et de leurs fiches techniques afin d’identifier des transmetteurs répondant aux exigences du système. Selon l’équipe, le processus de commande qui a suivi s’est déroulé simplement et les capteurs ont été livrés dans les délais prévus.
En combinant des mesures de pression compatibles avec l’hydrogène à sa propre électronique et à son architecture de commande, l’équipe TU Delft Hydro Motion a pu intégrer la surveillance de la pression à deux points importants de cet ambitieux système de propulsion à hydrogène liquide.
Points forts du projet
- Application : Bateau de course propulsé à l’hydrogène liquide
- Client : TU Delft Hydro Motion Team
- Événement : Monaco Energy Boat Challenge 2026
- Mesure : Surveillance de la pression d’hydrogène
- Capteur 1 : AGS4200H01.6AB
- Plage de pression : 0–1,6 bar
- Capteur 2 : AGS4200H0025AB
- Plage de pression : 0–25 bar
- Sortie : 4–20 mA
- Intégration : Conduites d’hydrogène, électronique sur mesure et logiciel
- Contribution d’Althen : Sélection des capteurs et sponsoring
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Produit utilisé dans cette application
Surveillance de la pression dans les systèmes hydrogène
AGS4200H Hydrogen compatible pressure transducer
- Compatible for use within Hydrogen based environment
- Measuring range: 0 - 0,5 to 0 - 1.500 bar
- ± 0.25% accuracy, optional ± 0.1%