Des batteries plus récentes (en haut) et une meilleure gestion des systèmes tels que les générateurs mobiles (en bas) contribuent à une utilisation efficace de l'énergie
Parce que les combustibles fossiles sont rares et coûteux, l'armée recherche des alternatives aux méthodes actuelles d'approvisionnement en énergie de ses bases et équipements de théâtre d'opérations (TMD). Voyons comment l'industrie stimule l'innovation dans ce domaine
"Depuis 2001, plus de 3 000 soldats et sous-traitants américains en Irak et en Afghanistan ont perdu la vie ou ont été blessés dans des attaques contre des convois d'approvisionnement en carburant et en eau", selon les statistiques du ministère de la Défense.
Cependant, une réduction de 10 % de la consommation de carburant sur cinq ans aurait sauvé la vie et la santé de 35 soldats des convois de transport sur la même période; ces données sont issues d'une étude du cabinet d'audit Deloitte, publiée en 2009. Pour le moment, aucune donnée n'a été fournie pour la période 2009-2014 sur les pertes associées aux colonnes d'alimentation en eau et en combustible.
Auparavant, on estimait qu'il y avait un blessé ou tué dans chacun des 24 convois de carburant. Par exemple, en 2007, rien qu'en Irak et en Afghanistan, l'armée américaine a conduit 6 030 convois de carburant. Cela a conduit à un nouveau projet de loi présenté au Sénat cette année, l'Energy Security Act 2014 du ministère de la Défense, qui vise à aider les opérations militaires à devenir plus économes en énergie et à moins dépendre des combustibles fossiles.
L'objectif n'est pas seulement de faire des économies sur le budget du Pentagone, mais aussi de réduire le besoin de convois de carburant et, à terme, de réduire les risques pour le personnel militaire.
Le département américain de la Défense est actuellement le plus gros consommateur de carburant, nécessitant environ 90 millions de barils de pétrole pour un coût de près de 15 milliards de dollars par an. 75% de ce montant est destiné à couvrir les besoins des forces actives, et d'ici 2025 il est prévu de l'augmenter de 11%.
Collaboration
Non seulement les États-Unis ont accordé une grande attention non seulement à l'efficacité énergétique, mais aussi à ce qu'on appelle « l'énergie intelligente ». En 2012, l'OTAN a créé un groupe de travail pour identifier les solutions d'économie d'énergie les plus prometteuses et lancer des projets multinationaux pour les coordonner. L'OTAN a également envisagé la possibilité d'intégrer le concept d'énergie intelligente dans les documents définissant la stratégie et les normes de l'alliance.
À la suite d'une réunion en mai 2012, la SENT (Smart Energy Team) a été créée et est financée dans le cadre du programme OTAN pour la science au service de la paix et de la sécurité. Le groupe est géré par le Centre lituanien de sécurité énergétique de l'OTAN et le Département conjoint de l'environnement des forces armées suédoises. L'équipe est composée d'experts de huit pays, dont six Alliés (Canada, Allemagne, Lituanie, Pays-Bas, Royaume-Uni et États-Unis) et deux partenaires (Australie et Suède).
« Nous voulons que les soldats et les commandants comprennent que les économies d'énergie ont un impact direct sur la sécurité et la vie des soldats », a déclaré Susan Michaelis, responsable de l'énergie intelligente au siège de l'OTAN. "Cela libère des ressources pour la mission principale de l'OTAN, qui se concentre actuellement sur la protection des convois de carburant."
Elle a ajouté que SENT envisage des accords de normalisation de l'OTAN sur « l'énergie intelligente, qui devraient inclure l'installation de compteurs intelligents dans les camps militaires existants; conception générale des futurs camps; formation et participation d'experts; formation générale incluse dans la formation militaire générale; et un système de récompense pour les officiers qui ont réussi à réduire la consommation de carburant. »
Frais généraux complets
Les militaires des États-Unis et de l'OTAN ont effectué des calculs dits de coût du carburant entièrement chargé (FBCF), qui prennent en compte tous les facteurs opérationnels de la chaîne d'approvisionnement énergétique, y compris les transports, les infrastructures, les ressources humaines, la maintenance, la sécurité et le stockage d'énergie.
Par conséquent, un gallon (3,785 litres) de carburant coûtant jusqu'à 3,50 $ le gallon (77 cents le litre) dans un puits américain (77 cents le litre) peut atteindre plus de 100 $ le gallon (22 $ le litre) après avoir été livré à ligne de front jusqu'au nord-est de l'Afghanistan.
Selon ces calculs, les sources d'énergie alternatives et les solutions énergétiques intelligentes, qui ne peuvent pas être financièrement compétitives dans la vie quotidienne en raison de leurs coûts d'investissement initiaux élevés, sont de plus en plus justifiées sur le champ de bataille.
Le président d'Earl Energy, Doug Morehead, a déclaré: "Pour être honnête, lorsque vous commencez à payer 15 $ le gallon, une grande partie de la nouvelle technologie a du sens."
En effet, si un système combiné de stockage d'énergie solaire et de secours n'est pas économique pour la maison et la vie quotidienne, alors il est inestimable lorsqu'il est déployé dans l'armée, surtout lorsque vous le regardez avec tous les composants du FBCF.
En juin 2013, lors de l'exercice NATO Capable Logistician 2013 en Slovaquie, l'armée néerlandaise a fait la démonstration d'une tente recouverte de cellules solaires. L'armée a déjà installé 480 mètres carrés de panneaux solaires à Mazar-i-Sharif en Afghanistan, qui génèrent actuellement 200 kWh. Selon l'expert en énergie de l'armée néerlandaise, le lieutenant-colonel Harm Renes, "l'investissement a déjà porté ses fruits".
En phase avec les tendances
Le département américain de la Défense organise un défi annuel de la technologie de l'énergie pour la défense (DETC) pour rester au courant des dernières tendances en matière d'énergie intelligente et sélectionner celles qui peuvent être avancées pour aider l'armée à réduire considérablement sa dépendance aux combustibles fossiles. Le Pentagone a alloué 9 milliards de dollars à des programmes d'efficacité énergétique pour 2013-2017.
En novembre 2013, Sierra Energy avec sa centrale FastOx a été sélectionnée comme lauréat du concours DETC 2013 organisé dans le cadre de la réunion annuelle de l'énergie de défense.
Le président de Sierra Energy, Mike Hart, a déclaré: « L'armée américaine a toute une direction qui s'occupe de la gestion des déchets et de la réduction de la dépendance aux combustibles fossiles, car cela les rend stratégiquement vulnérables. Une solution capable de générer sa propre énergie a un impact significatif sur plusieurs aspects, notamment une sécurité accrue, une indépendance et une durabilité environnementale. »
« Notre technologie de transformation des déchets en combustible a été identifiée comme une technologie clé en 2009 et, par conséquent, le Centre d'essai des énergies renouvelables du ministère de la Défense l'a inscrite sur sa liste de priorités. Dans certains cas, en traitant 10 tonnes de déchets, on peut générer environ 500 kWh d'électricité sans perturber son approvisionnement. »
Usine FastOx de Sierra Energy
Scories non lixiviables
Cette technologie en un mot. De l'oxygène et de la vapeur sont injectés, chauffant les déchets à 2200°C (pas de combustion); cela permet d'utiliser n'importe quel matériau tant qu'il contient du carbone. Tous les métaux résiduels, les cendres ou les substances inorganiques sont fondus dans un liquide, qui est drainé vers le fond, ce qui permet de récupérer les métaux. Le reste sort sous forme de scories non lessivées qui peuvent être utilisées pour le pavage. Les deux gaz générés (70 % de monoxyde de carbone et 30 % d'hydrogène) sont acheminés vers les piles à combustible, qui ne libèrent que de la chaleur et de l'eau.
"Ce système modulaire peut être déposé dans n'importe quelle zone", a déclaré Hart. Le système est actuellement affiné pour être conditionné dans six à sept conteneurs ISO standard pour un déploiement rapide et facile.
La technologie des piles à combustible sera probablement l'option privilégiée pour remplacer les générateurs diesel sur le terrain, en particulier dans les unités plus petites. L'Institut allemand de technologie chimique Fraunhofer développe une pile à combustible à hydrogène portable pour les forces armées allemandes, capable de produire en silence 2 kW d'électricité. Le système utilise l'énergie solaire pour diviser l'eau en oxygène et en hydrogène.
Cependant, Chris Andrews, chef de projet à la société de production d'électricité indépendante australienne Eniquest, a commenté l'intérêt généralisé pour les systèmes de carburant alternatifs et l'utilisation accrue des énergies renouvelables: la force et la prévisibilité de l'approvisionnement l'emportent sur les avantages de la réduction de l'utilisation des combustibles fossiles. »
Eniquest fournit à l'armée afghane une variété d'alternateurs silencieux et de stations de distribution d'énergie AC et DC. Andrews a fait remarquer: « Les améliorations technologiques, en particulier dans la technologie de stockage d'énergie/batterie qui peuvent rivaliser avec l'énergie spécifique aux combustibles fossiles, seront importantes pour s'éloigner de l'utilisation des combustibles fossiles dans les applications militaires.
Objectifs immédiats
Bien que l'accent puisse être mis sur l'élimination progressive de la dépendance aux combustibles fossiles à moyen et à long terme, l'objectif immédiat est de réduire considérablement son utilisation par diverses méthodes.
L'une des approches consiste à augmenter l'efficacité des générateurs déjà présents dans les théâtres. Earl Energy a récemment remporté un contrat avec le ministère de la Défense pour son programme Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS), qui pourrait conduire à l'achat d'une cinquantaine d'unités FlexGen. La technologie du système a été précédemment adoptée par le Corps des Marines, qui a testé un prototype de 6 kW en fonctionnement en 2010. Ensuite, il a été annoncé que cette technologie réduirait la consommation de carburant sur le champ de bataille de plus de 80%.
Lors des tests en Afghanistan, le système Earl Energy FlexGen a permis aux générateurs de fonctionner de trois à six heures par jour au lieu de 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.
"C'était le reflet de la façon dont la production d'énergie inefficace sur le champ de bataille est maintenant compensée par toute la technologie dont nous disposons", a déclaré Morehead. « Les réseaux sont conçus pour la production d'électricité de pointe, car les militaires ne devraient jamais être autorisés à manquer de la puissance disponible pour soutenir leurs opérations. Et la même chose, malheureusement, s'applique à un système tel qu'un générateur. Ils travaillent dans cet espace opérationnel 24 heures sur 24, 365 jours par an, qu'ils aient besoin d'énergie ou non. C'est comme une voiture que vous n'éteignez jamais, même lorsque vous ne l'utilisez pas."
Le système hybride FlexGen utilise un générateur diesel automatisé avec des capacités de démarrage et d'arrêt, qui est combiné avec des sources d'énergie renouvelables et un grand dispositif de stockage d'énergie. Le générateur fonctionne à pleine capacité et, lorsqu'il est suralimenté, il charge les batteries. Si les batteries sont suffisamment chargées pour faire face à la consommation d'électricité, le générateur s'arrêtera. Lors des tests en Afghanistan, le système a permis aux générateurs de fonctionner pendant trois à six heures par jour avec un rendement énergétique moyen de plus de 50 %.
Earl Energy est actuellement le principal entrepreneur du Marine Corps et développe le système d'alimentation portable de prochaine génération de 10 kW. La société a vendu 12 systèmes de test; à l'avenir, de nouveaux contrats prévoient l'achat de jusqu'à 50 systèmes FlexGen.
L'approvisionnement énergétique s'améliore
Le ministère britannique de la Défense dispose de Power FOB, un système intelligent de stockage et de gestion de l'énergie qui permet l'introduction de sources renouvelables et de technologies d'économie d'énergie. Le système permet d'économiser jusqu'à 30% de carburant grâce à l'accumulation d'énergie générée par les générateurs diesel et les panneaux solaires, et de la redistribuer au bon moment aux bons consommateurs.
Toutes ces technologies reposent sur des solutions de batteries avancées pour le stockage d'énergie; dans ce cas, les sources d'énergie renouvelables peuvent devenir véritablement déployables.
Morehead a ajouté: « Les besoins quotidiens en kilowattheures du soldat augmentent constamment car il transporte plus de consommateurs d'énergie que jamais auparavant. Le soldat moderne a besoin de 10 fois plus d'énergie qu'il y a 15 ans."
La société britannique Lincad fabrique une gamme de batteries intelligentes Lithium Ion Power Source (LIPS). Son modèle LIPS 5 est devenu le plus réussi du catalogue de l'entreprise; plus de 17 500 unités ont été fournies au ministère britannique de la Défense et à d'autres clients dans le monde. Comme l'a commenté un cadre de l'entreprise: « La première batterie LIPS a été lancée en 2000, pesait environ 3,5 kg et avait une capacité de 12 Ah. Le plus récent LIPS 10 pèse le même poids mais a une capacité de 23 Ah, ce qui réduit considérablement la charge logistique du soldat. »
En plus de fournir des batteries rechargeables durables, Lincad fabrique également une gamme de chargeurs de batterie. Un porte-parole de la société a déclaré: « Ces dernières années, la technologie de stockage de l'énergie solaire s'est développée rapidement et, par conséquent, les solutions de chargeur solaire et de récupération d'énergie de Lincad ont vu le jour. Il était également nécessaire de recharger les téléphones portables à partir des voitures pendant la conduite. Les véhicules produisent déjà de l'électricité à partir de leurs générateurs et cela est mis en œuvre dans le chargeur de véhicule DC Lincad. L'avènement de ces chargeurs signifie que les utilisateurs n'ont pas besoin de transporter beaucoup de batteries. »
Les soldats transportent parfois jusqu'à 10 kg de batteries qui doivent être rechargées, et la grande capacité des batteries et les solutions de charge flexibles réduisent le besoin de retourner à la base, ce qui peut affecter positivement l'accomplissement d'une mission de combat.
