Navire tout électrique - Évolutions et systèmes de conduite

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.