Navire électrique - État de l’art et intégration des composants et systèmes

À l’origine des propulsions mécaniques, un moteur thermique était associé à l’hélice et l’allure du navire était liée à la vitesse de rotation d’un moteur diesel ou d’une turbine à vapeur ou à gaz. Tandis qu’à pleine puissance, le fonctionnement des machines thermiques est satisfaisant, aux vitesses plus faibles imposées par les profils de mission, les moteurs thermiques ne bénéficient pas d’un fonctionnement optimal : mauvais rendement, encrassement… d’où le recours à des solutions modulaires en ce qui concerne la génération de puissance de façon à ajuster la capacité de production au besoin de puissance. Cela n’est envisageable qu’en partant d’un réseau de bord sur lequel le nombre de générateurs (deux, trois, quatre alternateurs) est modulable et c’est ainsi que les propulsions avec des moteurs électriques se sont imposées.

Pour les navires spéciaux de faible tonnage, des propulsions électriques avec moteurs à courant continu et convertisseurs à thyristors ont été utilisés dès le début des années 1960. Puis, à la fin des années 1970, la généralisation du principe de la variation de vitesse avec des machines synchrones et convertisseurs statiques à thyristors de gros calibre a permis d’étendre ces applications à des puissances au-delà de 20 MW par ligne d’arbre.

Aussi, le moteur à courant continu, du fait de ses nombreuses contraintes, a été peu à peu abandonné au profit des machines à courant alternatif.

Ainsi, évoquant des moteurs électriques à fréquence variable et des réseaux à fréquence fixe, on passe naturellement par la création d’une fonction de redressement pour obtenir une tension continue et d’une fonction ondulation pour obtenir la fréquence machine de propulsion.

Du fait de cette double conversion électrique alternatif-continu-alternatif, la question se pose de savoir si une alimentation globale en courant continu ne serait pas plus adaptée.

Les progrès de l’électronique de puissance ont donc remis à jour cet ancien dilemme, distribution continue ou alternative, pour les applications embarquées.

Toutefois, dans les puissances significatives, la production directe d’électricité en courant continu ne peut se faire que par redressement de tensions alternatives.

Piles à combustibles et systèmes solaires doivent attendre leur heure de maturité.

À ce jour, le navire électrique est donc un navire à bord duquel la propulsion et les auxiliaires sont électriques et la distribution en courant alternatif ou en courant continu. Ces deux modes de distribution présentent des avantages et des inconvénients.

Ainsi, pour des navires militaires ou des navires à émission réduite, la distribution en courant continu s’adapte plus aisément au stockage de l’électricité, soit dans des batteries, soit dans des supercondensateurs, soit sous forme électromagnétique, suivant les missions du bâtiment.