Ecoship, le fleuron écologique de la marine française

DCNS, le constructeur de navires militaires, travaille depuis bientôt deux ans à la conception d’un nouveau navire dont la mise en œuvre suit un cahier des charges très précis. Baptisé l’Ecoship, il doit réduire par deux son impact environnemental par rapport à ses prédécesseurs. Présentation du projet.

A la suite de l’avènement du Grenelle de l’Environnement, et des objectifs de réduction des émissions fixés pour 2008, la DCNS a décidé de réfléchir aux moyens de réduire la pollution engendrée par la flotte française chaque année. DCNS a donc lancé une démarche d’éco-conception globale, dont l’Ecoship est le point d’orgue.Navire de demain, l’Ecoship a pour objectif de réduire de moitié l’impact environnemental d’un navire militaire de référence. Mais ce n’est pas tout. L’amortissement du surcoût engendré ne doit pas excéder cinq ans. » Au final, le bilan fait apparaître un gain de 57 % de l’impact environnemental global, et une réduction de la consommation de gazole de 50 %, ce qui permet l’amortissement sur 5 ans des surcoûts liés à l’écoconception « , affirme Philippe Goubaut, architecte d’ensemble pour les bâtiments de surface chez DCNS Ingénierie. Bien sûr, ce navire n’est à l’heure actuelle qu’un concept, mais quelques solutions retenues pour la mise en œuvre d’Ecoship sont déjà appliquées dans des programmes en cours, notamment en ce qui concerne l’optimisation de la consommation et du rendement, le respect des normes en matière de rejets et de déchets et la traçabilité des matériaux entre autres.

Prendre en compte l’impact environnemental global du navire

Une des particularités du travail réalisé par DCNS pour ce projet est la prise en compte de l’impact environnemental à un niveau global. Ainsi, le groupe de recherche a fait le bilan complet de l’impact environnemental du navire vert sur toute sa vie, jusqu’à prendre en compte l’énergie nécessaire pour produire les matériaux mis en œuvre dans la réalisation de ce bâtiment. Yves Pierson, responsable avant-projet chez DCNS Ingénierie, affirme ainsi que » cette démarche est en avance sur les pratiques actuelle d’autres secteurs du transport, qui ne s’attachent qu’au bilan carbone de leur activité. « Au niveau de la conception, quatre axes de recherche ont permis d’aboutir au résultat actuel. Les voici :

Optimisation du flotteur : forme de la carène et matériau structurel ;
Optimisation hydro et aérodynamique ;
Energies propres ;
Optimisation énergétique.

Au niveau de la carène, des études ont été menées pour évaluer la puissance propulsive nécessaire, selon les modèles choisis. Au final, un monocoque nécessite une puissance supplémentaire d’environ 20 % par rapport au catamaran pour une vitesse de propulsion équivalente. La composition de la coque est également le fruit de réflexions prenant en compte le cycle de vie complet du bateau.

L’aluminium plutôt que l’acier

Ainsi, le matériau choisi, l’aluminium, présente un avantage majeur par rapport à l’acier, qui constitue les coques habituelles : en cycle initial, l’énergie nécessaire pour l’extraire est supérieure à celle de l’acier. Cependant, l’aluminium est plus léger et la réduction sensible de la masse de la coque permet le déplacement du navire avec une puissance propulsive moindre. Cet effet sur la consommation de carburant compense largement le surcoût environnemental en cycle initial. De plus, l’aluminium se recycle mieux que l’acier, puisque sa refonte nécessite moins d’énergie. » Au final, le surcoût de la structure aluminium est amorti sur environ 7 ans grâce aux économies de carburant « , précise Philippe Goubaut. Dernier point, au niveau des surfaces de pont. Le choix du catamaran permet à ces surfaces de pont d’être plus grandes. Pour l’Ecoship, ce choix a permis l’aménagement d’une grande aire « aviation », de spots pour des conteneurs et d’une plage arrière de dimension non négligeable.Au niveau hydrodynamique, les efforts ont été faits pour améliorer au maximum la pénétration dans l’eau de la structure. Ainsi, le choix d’étraves droites et fines pour remplacer des éléments d’habitude plus élancés et plus ronds participe à cette volonté de limiter les frottements au maximum. Des recherches portant sur la forme des superstructures ont également permis de réduire considérablement la traînée du navire, et donc d’améliorer son aérodynamisme. Autre innovation, basique mais très efficace, la mise en place de « volets actifs », qui créent une aérodynamique positive : concrètement, ces volets sont ouverts et orientés afin d’utiliser la force du vent pour participer à la propulsion du navire.L’anti-fouling (traitement de la coque pour empêcher les organismes de s’y fixer), lui, est à base de silicone. Le mélange permet de diminuer la résistance bien sûr (et donc la consommation de carburant), et il empêche la fixation des organismes sur la coque, évitant l’usage d’un traitement par empoisonnement, ce qui est meilleur pour la vie aquatique bien évidemment.

Le choix de la propulsion hybride

L’optimisation du rendement propulsif, lui, tient en quatre points. D’abord, un ensemble intégré hélice/safran qui augmente la performance de propulsion, grâce notamment à des hélices haute performance. Au niveau des moteurs, ces derniers sont des diesels semi-rapides, ayant une meilleure consommation spécifique. Il est également important de souligner le choix fait par l’équipe de recherche d’un mode de propulsion hybride : électrique pour une vitesse allant jusqu’à 11 nœuds et diesel au-delà.Autre innovation : l’injection d’eau dans les moteurs. Un système traite les eaux usées, qui vont ensuite être injectés avec le carburant dans le moteur, grâce à des systèmes très perfectionnés de rampe d’injection. Au final, on obtient une baisse de l’ordre de 50 % des gaz NOx rejetés, et une réduction importante des rejets d’eaux polluées.Autre nouveauté qui peut paraître surprenante : l’installation d’un cerf-volant à l’avant du bateau pour contribuer à économiser du carburant. » L’énergie éolienne reste la plus disponible et la plus simple à utiliser en mer comme moyen de propulsion complémentaire. De plus le cerf-volant présente un certain nombre d’avantages par rapport à une voile classique : il n’encombre pas le navire, ne génère pas d’interférences avec les systèmes de détection et de communication du navire, et n’engendre pas de gîte, comme le ferait une voile classique « , assure Philippe Goubaut. Mais l’efficacité de cet outil est étonnante, puisque le groupe de recherche évalue à 10 % l’économie qu’il permet de réaliser sur le carburant ! Ce système équipe du reste déjà quelques navires de commerce dans le monde mais il reste à en évaluer l’intérêt et les contraintes pour un usage militaire. Le navire est également équipé de panneaux solaires qui fournissent de l’énergie électrique.

Une optimisation énergétique poussée au maximum

La ventilation double flux, procédé utilisé dans le civil terrestre, utilise un échangeur thermique croisant les flux d’air venus de l’extérieur et de l’intérieur pour climatiser le bateau. Ainsi, en été, la consommation en air conditionné diminue, et en hiver le besoin en chauffage est nul ! Aussi, la mise en place d’un débit variable au niveau de la ventilation permet d’ajuster les débits d’air en fonction de la présence des personnels. Il y a, au jour le jour, une réduction du débit global instantané dans le navire.Ainsi, toutes ces innovations diminueront de 57 % la consommation de carburant du bateau, pour une performance égale (l’effet du cerf-volant n’a pas été comptabilisé dans ce bilan). Un projet qui démontre, au delà de l’Ecoship, que des progrès peuvent être réalisés dès maintenant. De plus, au niveau de la performance pure, la réduction de la consommation de carburant peut à terme conduire à un accroissement considérable de l’autonomie des navires. Au niveau de la prospective, les technologies futures, qui ne sont pas encore abouties, permettront d’aller plus loin dans l’éco-conception des navires : les structures high-tech, les piles à combustibles, l’utilisation de supraconducteurs ou encore les pompes-hélices, font partie des pistes explorées.P.T.