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Décarbonation du maritime : développer des moteurs industriels plus économes

Le 19 décembre 2023

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Le transport maritime est un moyen de transport en pleine croissance. C’est également le transport le plus efficient du point de vue des émissions de GES (gCO2/Tonne/km). Pour répondre à l’engagement pris par l'Organisation Maritime Internationale de réduire les émissions de 50% d’ici 2050, une chaire industrielle (MAN Energy Solutions) a été créée à l’initiative de Centrale Nantes pour contribuer à la décarbonation progressive de la propulsion marine et de la production d’électricité en menant des travaux de recherche appliqués.

Réduire la consommation d’énergie des moteurs industriels : c’est l’objet de la chaire MAN ES (MAN Energy Solutions, fabricant de moteurs XXL). "C’est même notre Leitmotiv ! Avec pour corollaire la décarbonation du transport maritime et de la production d’électricité" souligne Xavier Tauzia, professeur à Centrale Nantes.

Les membres de la chaire travaillent en effet sur des moteurs à combustion interne qui peuvent avoir deux applications : navale, pour propulser les navires de grande taille ou terrestre, pour produire de l’électricité sur les territoires non raccordés comme les îles ou dans les pays en voie de développement.

De l'utilisation de carburants alternatifs... à la maximisation des moteurs

Au sein de la chaire, certains travaux sont "génériques", c’est-à-dire indépendants de l’usage qui sera fait du moteur. C’est le cas de la recherche qui porte sur la flexibilité du moteur, dont les composants sont le plus souvent conçus et optimisés pour un niveau de puissance élevé. "Pour réduire la consommation du moteur, on déploie de plus en plus de systèmes hybrides avec des énergies renouvelables, véliques notamment (ndlr : voile). Le manque d’adaptabilité des composants est alors pénalisant." Au sein de la chaire, des ingénieurs et un doctorant travaillent donc sur certains composants comme l’injection de carburant ou la suralimentation en air, pour les rendre plus flexibles.

Les recherches menées sur des carburants alternatifs à base d’huiles végétales sont elles aussi génériques et visent la décarbonation par changement de carburant. "Ils peuvent être décarbonés ou bien neutres en carbone, ce qui signifie que leur utilisation restitue à l’atmosphère du carbone qui y a été prélevé pour fabriquer le carburant." D’autres travaux sont en lien direct avec l’usage auquel un moteur est destiné et les contraintes qui vont avec. La houle par exemple... Quand un navire doit surmonter une vague, son moteur est très sollicité, puis beaucoup moins quand il descend la vague. "En général, dans ces cas-là, la stratégie est d’essayer de maintenir une vitesse constante du moteur. Mais si on veut réduire la consommation d’énergie, il y a mieux à faire". C’est l’objet d’une autre thèse : trouver une stratégie de contrôle du moteur pour maximiser son efficacité en présence de houle. "Cela pourrait avoir un effet sur la durée de vie mais nous ne regardons pas ces aspects au sein de la chaire, en tous les cas pas pour le moment."

"Dans une chaire industrielle, il est naturel de travailler avec des entreprises qui mettront en application les résultats de nos travaux de façon concrète et dans un temps relativement court : c’est un réel partenariat" Xavier TAUZIAT

Pour d’autres travaux, qui ont pour cadre Tahiti, le contexte est tout autre mais l’objectif de réduction de la consommation d’énergie est le même. S’y ajoute toutefois un objectif de stabilité du réseau y compris en cas de brusque perte d'une installation de production. Car comme sur beaucoup de territoires tels que la Corse ou les Antilles, l’électricité est produite par des groupes électrogènes. Ils fonctionnent au diesel et sont de plus en plus couplés aux énergies renouvelables. "Depuis deux ans, nous travaillons sur l’optimisation de ces groupes. Nous avons pour cela modélisé la production d’électricité à Tahiti. Nous optimisons désormais la conception des groupes électrogènes ainsi que leurs stratégies de conduite en fonction de différents scenarii, impliquant notamment un accroissement de la part des renouvelables."

La chaire existe depuis 2018, dans l’objectif d’améliorer les moteurs produits par MAN ES. C’est ce qu’on appelle de la recherche appliquée ! "Dans une chaire industrielle, il est naturel de travailler avec des entreprises qui mettront en application les résultats de nos travaux de façon concrète et dans un temps relativement court : c’est un réel partenariat". Et aussi un engagement dans la durée : créée pour cinq ans, la chaire vient d’être prolongée jusqu’à fin 2024.