L’efficacité énergétique des navires

L’efficacité énergétique : le premier levier de la Décarbonation Maritime

Réduire la consommation à la source : optimisation hydrodynamique de la coque et pilotage fin de l’énergie consommée à bord.

Face à l’urgence climatique et aux nouvelles exigences environnementales, la filière navale française est pleinement engagée dans la transition écologique de ses flottes. Pour le GICAN et l’ensemble de ses industriels, la décarbonation du transport maritime commence par un principe fondamental : la sobriété.

Atteindre le navire « zéro émission » nécessite avant tout de réduire la consommation d’énergie à la source. Cette quête d’efficacité énergétique repose sur une double approche technologique : repenser l’enveloppe physique du navire pour qu’il fende l’eau avec le moins d’efforts possible, et déployer une intelligence embarquée pour traquer la moindre perte d’énergie.

Réduire à la source : l’excellence hydrodynamique

Le premier défi consiste à diminuer drastiquement la résistance à l’avancement de l’eau et à maximiser le rendement propulsif. Pour y parvenir, l’ingénierie navale repousse les limites de la physique à travers plusieurs leviers majeurs :

• Optimisation de l’architecture et de la carène : Repenser les lignes d’eau et le design global pour minimiser la traînée.
• Innovations d’étrave et d’appendices : Intégration de bulbes profilés et de foils pour soulager les coques.
• Technologies de rupture : Déploiement de systèmes d’injection d’air (lubrification à l’air sous la coque) pour réduire la friction de l’eau.
• Propulsion avancée : Conception et intégration de propulseurs innovants offrant une poussée optimale pour un effort mécanique moindre.

Outre son rôle d’intégrateur de technologies innovantes et décarbonées, le maître d’œuvre a pour mission première de concevoir un navire parfaitement taillé pour son futur programme d’opérations.

Grâce à une vision systémique et à des outils d’optimisation avancés, il orchestre un ensemble de solutions cohérentes. L’objectif est de définir l’architecture globale idéale pour trouver le meilleur équilibre : maximiser l’efficacité du navire en conditions réelles tout en réduisant drastiquement son empreinte environnementale.

Ces optimisations sur-mesure s’appliquent à tous les niveaux du navire :

• Le profil et les dimensions de la carène.
• Les choix technologiques et les systèmes embarqués.
• Les équipements de bord et l’aménagement des espaces.

En définitive, la réussite d’un navire “bas carbone” ne repose pas uniquement sur les briques technologiques qu’il intègre. Elle exige avant tout une réflexion et une exécution rigoureuses du dessin global, afin d’harmoniser parfaitement l’architecture du navire avec ses futures charges, ses usages spécifiques et l’ensemble de ses équipements.

L’optimisation aéro-hydrodynamique rassemble toutes les technologies visant à diminuer la traînée provoquée par la forme des navires, que ce soit au-dessus ou en-dessous de la ligne de flottaison.

Les technologies hydrodynamiques sont souvent des optimisations de la forme de carène, les optimisations aérodynamiques, elles, visent à diminuer la résistance à l’air des navires.

Pour contrer la pression de l’eau et minimiser les frottements sur la coque, l’intégration d’appendices ou de foils permet de surélever partiellement le navire. Ces éléments profilés, à l’image des ailerons ou des bulbes d’étrave, sont spécifiquement conçus pour faire chuter la résistance hydrodynamique. Cela se traduit directement par une navigation plus fluide et une baisse significative de la consommation de carburant.

De leur côté, les propulseurs transversaux (ou thrusters) optimisent grandement le contrôle directionnel. En rendant les manœuvres plus agiles et rapides, ils limitent la durée de sollicitation des moteurs principaux, ce qui s’avère particulièrement économe lors des opérations d’accostage dans les ports ou la navigation en zones congestionnées.

Lubrification de la coque par tapis de microbulles.

L’injection de millions de bulles d’air sous la carène, directement dans la couche limite, constitue une méthode innovante pour diminuer la traînée liée aux frottements de la coque.

Cette technologie est capable de réduire de plus de 80 % le coefficient de frottement localisé sur la paroi. Par conséquent, elle permet non seulement d’optimiser la vitesse des navires, mais aussi de limiter significativement leur consommation de carburant.

Hélices et propulseurs à haut rendement.

Face aux défis écologiques, l’industrie navale se tourne vers des technologies de propulsion novatrices pour transformer la navigation. Parmi ces avancées technologiques figurent notamment les moteurs trochoïdaux et les moteurs à membrane.

Grâce à son architecture rotative unique, le moteur trochoïdal se distingue par un excellent rendement thermodynamique, ce qui contribue à réduire sensiblement la consommation de carburant.

De son côté, le moteur à membrane s’appuie sur un système de membranes souples pour générer le mouvement. Cette conception prometteuse permet non seulement de limiter les déperditions mécaniques, mais aussi de réduire de manière significative les nuisances sonores sous-marines.

La gestion de l’énergie

Il s’agit d’optimiser l’ensemble de l’énergie consommée à bord sur un profil de navire et d’exploitation donné, afin de limiter les consommations.

Sont en particulier visés les forts consommateurs à bord de la charge hôtelière (HVAC, Chaleur) et des auxiliaires de pont (treuils, grues). Les solutions peuvent être notamment :

• L’optimisation des dépenses énergétiques à bord : ampoules, climatisation, chauffage.
• L’efficacité de la gestion climatique et des besoins en énergie non électrogène
• La récupération de chaleur ou de froid pour une utilisation à bord ;
• Le dimensionnement optimal de la puissance et des capacités de génération d’énergie ainsi que la gestion de leurs points de fonctionnement ;
• L’amélioration de l’efficacité des équipements de pont, équipements de pêche et divers apparaux ;

Équipements de bord à haut rendement.

Pilotage centralisé de la consommation énergétique.

Architecture énergétique globale du navire.