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1 - ÉVOLUTIONS

2 - SYSTÈMES DE CONDUITE

| Réf : D5620 v2

Navire tout électrique - Évolutions et systèmes de conduite

Auteur(s) : Paul LETELLIER, Alain BONDU

Date de publication : 10 mai 2012

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RÉSUMÉ

Le transport maritime doit faire face à des contraintes environnementales de plus en plus sévères. Les émissions toxiques provoquées par le carburant des navires sont conséquentes et imposent la mise en place d’énergies moins nocives. Les architectes navals recherchent ainsi à utiliser l’électricité comme solution d’énergie de propulsion. En plus de l’impact environnemental réduit, l’électricité offre entre autres une meilleure implantation des charges utiles, ainsi qu’une souplesse et une efficacité opérationnelles plus importantes. Bien sûr, les navires devront s’adapter au prix d’évolutions technologiques à ces nouveaux systèmes automatisés de conduite et de gestion d’énergie.

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ABSTRACT

All-electric vessels - Evolutions and steering systems

Maritime transportation has to meet increasingly severe environmental constraints. Ship fuel produces a large amount of toxic emissions which require the use of less toxic energies. Naval architects are thus seeking to use electricity as a propulsion energy source. Not only has electricity a limited impact on the environment but it also offers better implementation of the payload as well as increased flexibility and operational efficiency. Evidently, vessels will have to evolve technically in order to adapt to these new automated systems of steering and energy management.

Auteur(s)

  • Paul LETELLIER : Ingénieur de l'École Supérieure d'Électricité - Ingénieur de l'École Navale - Business Development, société JEUMONT Electric

  • Alain BONDU : Ingénieur de l'École Supérieure d'Électricité - Ingénieur conseil, ancien ingénieur systèmes à la société JEUMONT Electric

INTRODUCTION

Le transport maritime doit faire face à des contraintes environnementales de plus en plus sévères. Si les émissions de dioxyde de carbone liées au transport maritime restent inférieures à celles des autres modes de transport (en gramme de CO2 par tonne de port en lourd et km parcouru), les émissions toxiques provoquées par le carburant des navires sont conséquentes (dioxydes de soufre, oxydes d'azote, particules). De récentes études ont montré que la phase d'utilisation est responsable de 80 % de l'impact environnemental du navire sur son cycle de vie, du fait de la consommation de carburant et des émissions. De tels résultats montrent l'impérieuse nécessité de mettre en place des énergies moins nocives, en particulier en zones sensibles.

Différentes voies se présentent :

  • l'utilisation d'énergies alternatives dites propres (piles à combustible) et d'énergies renouvelables (éolien, solaire) ;

  • la mise en place de nouveaux moyens de stockage d'énergie ;

  • l'amélioration du rendement énergétique intrinsèque (architectures hybrides adaptées à des profils de mission variés, réduction des masses embarquées via la supraconductivité) et des rendements des composants (propulseurs de nouvelle génération à haut rendement, auxiliaires performants, etc.) ;

  • une meilleure gestion énergétique via la mise en place d'outils de mesure en temps réel et d'aide à la décision (configuration électrique, lois de commande, « power management system »).

Tous ces axes de recherche orientent fortement les architectes navals et les concepteurs de systèmes énergie-propulsion vers la mise en place de solutions électriques.

En effet, les possibilités offertes par la production et la distribution intégrées de l'énergie électrique à bord d'un navire sont multiples et concernent les principales caractéristiques technico-opérationnelles :

  • un meilleur arrangement architectural au bénéfice des charges utiles et de la stabilité du navire ;

  • en opération, une souplesse, une redondance et une efficacité accrues et un impact environnemental réduit (en route libre comme en approche des côtes) ;

  • pour les navires militaires, une capacité de survie améliorée et une disponibilité de puissance notable favorisant l'adoption de systèmes d'armes avancés.

De plus, ce concept du navire tout électrique s'adapte aisément aux nouvelles formes de bâtiment (monocoque V profond, SWATH, propulseurs en nacelles, etc.).

Ainsi, on peut estimer que les bénéfices à retirer de l'électrification du navire sont si importants que les technologies sous-jacentes doivent être considérées comme un véritable besoin opérationnel.

Certes, la sensibilité à la propulsion électrique des types de navire est très variable et dépend des nombreux critères tels que le profil de mission, le niveau de sécurité requis ou le type d'architecture navale (positionnement dynamique, propulseurs en nacelle) mais la forte volonté politique actuelle (« Grenelle de la mer ») ne peut que renforcer la modernité des solutions électriques.

On note, à ce titre, que les exemples cités dans ce dossier ressortissent plus souvent de la marine militaire que de la marine marchande. La raison en est que la première bénéficie, plus que la seconde, de vitrines technologiques, même si l'on peut trouver maints contre-exemples. Il reste que, de l'avis des auteurs, le concept de navire tout électrique a vocation à pénétrer profondément l'une et l'autre marine.

Le navire tout électrique fait l'objet de trois dossiers :

  • [D 5 610] Propulsion et production d'énergie ;

  • [D 5 615] État de l'art des composants ;

  • [D 5 620] Évolutions et systèmes de conduite.

Les deux premiers dossiers situent le contexte et passent en revue les schémas et les composants. Les sujets ne sont pas indépendants et il faudra se reporter à l'ensemble des trois dossiers.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-d5620


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PELLETIER (J.L.), POMMEREAU (Y.) -   Lithium ion naval energy storage systems.  -  International symposium « Civil or Military All Electric Ship 2005 », Versailles, France, 13-14 oct. 2005.

  • (2) - ASPIN (J.), HAYMAN (S.) -   The hybrid Tug Reality : the business case for green technology.  -  Conference TUGNOLOGY'09- organized by the ABR Company, Amsterdam, The Netherlands.

  • (3) - DROUEN (L.), CHARPENTIER (J.F.), SEMAIL (E.), CLENET (S.) -   Modèle analytique intégrant des effets d'extrémité pour le prédimensionnement des machines à aimants courtes et à grand entrefer.  -  Conférence EF2009, UTC Compiègne, 24-25 sept. 2009.

  • (4) - DROUEN (L.) -   Machines électriques intégrées à des hélices marine – Contribution à une modélisation et conception multi-physique.  -  Mémoire de thèse ENSAM/École Navale le 15 déc. 2010.

  • (5) - VAN BLARCOM (B.) -   Rim- Drive propulsion- improving reliability and maintainability over today's PODS.  -  First International Conference on Technological...

1 Événements

Congrès All Electric Ship

– Electric Propulsion, the effective solution ? London, 5-6 octobre 1995 – (IMarE, Institute of Marine Engineers.

– Le Navire tout électrique civil ou militaire. Paris, 13-14 mars 1997 (SEE).

– AES. Developing benefits for maritime applications. London, 29-30 septembre 1998 (IMarE).

– Le Navire tout électrique civil ou militaire. Paris, 26-27 octobre 2000 (SEE).

– AES 2003, Broadening the horizons. Edinburgh UK, 13-14 février 2003 (IMarEST, Institute of Marine Engineering, Science and Technology and SEE).

– AES 2005, Versailles, 13-14 octobre 2005 (SEE).

HAUT DE PAGE

2 Normes et standards

OTAN Stanag 1008 - Caractéristiques des alimentations à bord des bâtiments des marines du traité de l'Atlantique Nord - -

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3 Réglementation

Bureau Véritas (BV)

Det Norske Veritas (DNV)

Registro Italiano Navale (RINA)

Lloyd's Register of Shipping

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