Avec ses projets hybrides, Coprexma accompagne la transition vers des navires plus propres

Juil 4, 2022 / par admin / dans Non classé / Leave a comment

Le bureau d’architecture et d’études navales Coprexma planche sur des solutions opérationnelles pour apporter aujourd’hui des réponses concrètes aux enjeux de transition énergétique du transport maritime. Fort de ses 35 ans d’expertise dans la conception et l’étude de navire professionnels, il s’appuie sur des technologies matures et éprouvées, étape transitoire avant l’indispensable rupture technologique qui permettra de décarboner navires en substituant des énergies propres et renouvelables aux énergies fossiles. Coprexma mise sur l’hybridation et une évolution des pratiques de navigation tout en préparant l’avenir en facilitant le futur déploiement de nouvelles technologies zéro émission qui préserveront notre climat, l’océan et la planète.

Un enjeu de préservation des océans et de la planète qui nous implique collectivement

La transition énergétique et la décarbonation des navires est une préoccupation majeure des chargeurs et des armateurs en quête de solutions pour réduire les émissions polluantes et l’impact des activités sur l’environnement.  Le transport maritime représente environ 3% des émissions de gaz à effet de serre – loin derrière le transport routier – et serait le 6ème plus gros pollueur mondial.  Avec la reprise économique, les émissions de CO2 générées par le secteur maritime en 2021 ont augmenté de 4,9% par rapport à 2020 d’après le cabinet de courtage Simpson Spence Young, alors même que l’Organisation Mondiale Internationale vise un objectif de 70% de réduction d’émission à l’horizon 2050.

Pourtant, la première étude environnementale sur le transport maritime de l’Agence européenne de l’environnement et l’Agence européenne pour la sécurité maritime montre que le secteur a réduit ses émissions de CO2 de l’ordre de 26% depuis les années 1990. C’est aussi le cas pour d’autres émissions nocives telles les oxydes de soufre ou d’azote (NOx SOx). Des résultats encourageants rendus possibles grâce au renouvellement des flottes et à l’amélioration de l’efficacité énergétique des navires. « Il faut encore faire mieux », en conclue Jean-François Ansquer, président de Coprexma.

« Réduire les émissions nocives va de pair avec consommer moins et préserver les ressources naturelles. C’est une nécessité pour la planète mais également un enjeu économique majeur pour la viabilité des entreprises maritimes. C’est d’autant plus urgent que le coût de l’énergie ne cessent d’augmenter et que nombre d’entreprises, en particulier dans la pêche, sont très fragilisées par un gasoil cher.

Réduire l’impact du transport maritime sur le climat et l’environnement nous engage collectivement. Cela implique de déployer de nouvelles technologies mais également de changer les comportements par une conduite plus responsable. Cela pourrait être une opportunité par exemple pour développer le transport collectif en mer et sur nos fleuves. Mieux vaut 200 passagers à bord d’une vedette fluviale ou maritime que 40 pneumatiques 5 passagers dans les eaux des Glénan ! »

IMO Tier 3, NECA, Calanques… objectif zéro émission et contrainte réglementaire

« Le cadre réglementaire contraint aujourd’hui à accélérer les choses, explique l’architecte. L’OMI vise une réduction des émissions de CO2 de 40% d’ici 2030 et cela s’applique pour toutes les flottilles marchandes.

D’autres obligations liées à la réduction des émissions nocives (Nox, SOx, etc.) existent, par exemple, dans les zones NECA (acronyme de Nitrogen Emission Control Area). Elle s’applique depuis le 1^er janvier 2021 à la zone Manche-Mer du Nord, de l’Île vierge jusqu’à Dunkerque pour tous les navires marchands neufs ou motorisés avec des moteurs d’une puissance supérieure à 130 kW. La réglementation impose un niveau de souffre des carburants à 0,5% (contre 3,5 % pour la norme mondiale) et des moteurs marins répondant au standard IMO Tier III avec l’installation d’un système de filtration à réduction catalytique sélective (SCR), comme dans l’industrie automobile. Il est aussi question de faire une zone NECA en Méditerranée.

Dans le Parc Régional des Calanques, le transport marchand de passagers est réglementé afin de protéger cet espace fragile. Seuls les navires autorisés peuvent y naviguer à condition de répondre à un ensemble de règles (réduction du bruit et des émissions polluantes, gestion des déchets…) et privilégient les navires éco-responsables à propulsion hybride. »

De nouvelles énergies encore peu accessibles

Un navire qui ne pollue pas est un navire qui ne consomme pas d’énergie ou utilise une énergie renouvelable et totalement neutre en carbone. Décarboner le transport maritime implique aujourd’hui une véritable rupture technologique afin de substituer au gasoil des énergies propres. En attendant, il existe des solutions transitoires.

La seule énergie totalement propre, disponible et renouvelable, c’est l’énergie du vent. Elle est surtout adaptée pour de longues distances comme en témoignent les nombreux projets de cargos à voile en cours. Cela peut aussi être une énergie complémentaire à travers des tape cul, des kites, etc.

On peut aussi équiper certains navires de batteries 100% électriques, mais l’usage est restreint à de courts trajets pour naviguer sur les lacs, en rade dans les ports, les estuaires et les zones sensibles.

L’hydrogène est prometteur. Mais sa production a un coût très élevé. C’est environ 10€ du kilo (plus ou moins équivalent à 1l de gasoil). Pour alimenter en hydrogène, un navire qui consomme en moyenne 900 litres de gasoil par jour il faut l’équivalent de 6 000 litres de gasoil par semaine soit 1 camion de 4 bouteilles de 1500 litres d’hydrogènes. Sur le plan réglementaire, il est interdit d’embarquer du carburant dont le point éclair (niveau d’inflammation) est inférieur à 43°C, sauf pour les navires de charge soumis à la division 222. Cela réduit dont son utilisation. L’autre frein c’est une chaine d’approvisionnement : les ports français ne seront pas prêts immédiatement. Il faut aussi souligner que pour produire 1 volume d’hydrogène il faut 4 volumes d’énergie autre !

L’utilisation du GNL permet de générer moins de NOx mais cela reste une énergie fossile, soumise, comme l’hydrogène à la même interdiction de stockage à bord en raison de son point éclair < 43°C.

Une conception hybride optimisée en attendant la rupture technologique

En tant qu’architectes, nous apportons une vision globale de la conception d’un navire, prenant en compte la réglementation, l’environnement ainsi que les usages et modes d’exploitation. En tant que bureau d’études techniques, nos ingénieurs et architectes sont en capacité à définir le cycle énergétique d’un navire pour optimiser la production. Enfin, notre expérience et une veille permanente sur les évolutions techniques et technologiques, nous donnent la capacité à innover en matière de conception et d’intégration navale.

Nous travaillons de longue date sur divers projets d’hybridation. Le projet KatEL, pour « catamaran électrique » par exemple, conçu pour répondre à la demande d’un navire zéro émission devant effectuer des liaisons inter-villes est adapté pour la navigation fluviale, les zones marines protégées et les ports. Sérénité et SérénitéMED sont des projets de catamaran de pêche à propulsion hybride diesel-électrique.  NØé est un projet de ferry à passagers propulsé à l’aide de piles à combustible pouvant effectuer des liaisons vers les îles et assurer la continuité des territoires. Des projets avant-gardistes ayant recours à des technologies aujourd’hui plus matures.  Dans notre approche, nous avons à cœur de proposer une conception évolutive qui permettra demain d’accueillir de nouvelles énergies afin d’en faire des navires zéro émission.

Nous croyons aussi dans des solutions territorialisées. En Bretagne par exemple, nous pourrions bientôt exploiter de manière rentable le surplus d’énergie produite par les éoliennes en mer pour fabriquer de l’hydrogène. Dans les Hauts de France, exploiter la betterave pour faire du biocarburant… En attendant, l’hybridation reste la solution optimale qui offre aussi l’avantage d’être évolutive quand les nouveaux carburants seront disponibles.

Du navire école hybride au roulier hydrogène

Nous avons conçu un navire école avec un montage hybride parallèle, technologie fiable connue dans l’industrie automobile. Ce montage permet de propulser le navire en mode zéro émission grâce à l’interface entre les moteurs et réducteurs. Il reste toutefois limité et ne peut fonctionner que pour à 10% de la puissance du moteur diésel. Le rechargement des batteries se fait sur cette proportion lors de la navigation ou peut également se faire à quai. Cela permet aux futurs marins de se familiariser avec cette technologie et de former à l’apprentissage des manœuvres d’accostage de manière responsable, en mode zéro émission.

Un autre de nos projets de navires écoles est celui d’un catamaran avec un montage hybride électrique consistant dans un groupe qui alimente 2 moteurs électriques. Ils produisent l’énergie nécessaire à la consommation du bord et au fonctionnement des apparaux de pont. Comme pour l’autre navire école, avec cette configuration, le mode zéro émission est réalisable grâce aux batteries qui peuvent être rechargées à quai ou en navigation mais avec une différence majeure : La capacité des batteries retenues pour ce projet permet l’usage à 100% des consommateurs contre 10% en mode parallèle.

Nous avons aussi appliqué le montage hybride électrique à un projet de chalutier hauturier. Un mode diesel-électrique qui a la particularité de pouvoir récupérer de l’énergie lors du filage. Le contrôle de la résistance au freinage permet de récupérer l’énergie produite par les treuils électrique lors de la descente des funes. Cette énergie alimente un parc batterie qui permet au navire d’évoluer en mode zéro émission dans le port ou à quai ou vient s’additionner à la propulsion, contribuant à réduire la consommation de carburant.

Pour le baliseur FINISTERE actuellement en construction au chantier Gléhen, nous avons opté pour un montage hybride hydraulique. L’énergie principale distribuée à bord est hydraulique et alimente la grue, les treuils de mouillage et les propulseurs azimutaux. Le mode zéro émission est réalisable grâce à un parc batterie qui alimente une centrale électrohydraulique parallèle. Pour ce navire, différentes solutions ont été pensées pour réduire les émissions de CO2 et la consommation en énergie énergétique de ce navire. : formes de carène optimisées pour réduire la trainée ; système SCR (Selective Catalytic Reduction) pour le traitement des émissions d’oxydes d’azote Nox ; parc batteries de 117 kWh pour une navigation en mode zéro émission ; éoliennes et panneaux solaires qui contribuent à une alimentation en énergie renouvelable. Ces solutions permettent un fonctionnement plus vertueux de l’action de l’État en mer, dans les zones naturelles particulièrement sensibles : ici les manœuvres réalisées par les Phares et Balises dans le Parc Marin d’Iroise et en baie de Morlaix.

La Perle est une vedette fluvio-maritime à passagers hybride électrique. Lorsque le navire progresse à l’aide de la marée, il n’utilise qu’un seul groupe électrogène. Lorsqu’il progresse à contre-courant, ses deux groupes sont en fonctionnement et rechargent les batteries. Un alternateur est aussi installé sur chaque ligne d’arbre permet aussi de récupérer l’énergie, comme le ferait une hydrolienne, le soir au mouillage sur 2 coffres grâce à la seule force du courant qui peut venir de l’avant comme de l’arrière, cette dernière étant plus efficace.
La vedette sera équipée de deux groupes électrogènes d’une puissance inférieure à 130kW et n’a donc pas d’obligation d’adopter un système SCR. Elle est conçue de manière à évoluer vers une version hydrogène dès que la technologie et les infrastructures seront disponibles.