Méthodes et outils d’aide à la conception pour l’assistance à la propulsion éolienne des navires

L'objectif du projet est de développer un simulateur de comportement des navires équipés de systèmes de propulsion éolienne, afin d’une part de déterminer les performances des systèmes (économies de carburant) et d’autre part de vérifier que le navire est toujours conforme aux normes de sécurité fixées par l'Organisation Maritime Internationale (IMO). 

Le transport maritime représente 70% du fret mondial (ITF/OCDE 2019) pour 2.2% des émissions de CO, liées à l’activité humaine (IMO, 2014), ce qui fait de lui le mode de transport de loin le moins carboné (relativement à la masse transportée). D’une part le transport maritime est appelé à tripler d’ici à 2050 (UNCTAD/ONU, 2019), et d’autre part l’'IMO a posé comme objectif une réduction de 50% des émissions de CO, par rapport à 2008 sur la même période. Les émissions de CO, (et autres polluants) sont essentiellement liées à la propulsion au fuel des navires : pour résoudre cette équation, il est nécessaire de développer de nouveaux moyens de propulsion.  

Utiliser l'énergie du vent ?  

Même si l'idée est loin d'être nouvelle, les dimensions des navires de transport actuels imposent des contraintes très différentes de celles du XIXÈME siècle, lorsque la voile fut abandonnée au profit de la machine à vapeur. Il existe déjà de nombreux systèmes sur le marché qui permettent de remplacer une partie de la propulsion des navires de transport par de l'énergie éolienne : voiles souples traditionnelles, voiles rigides (ailes), « cerfs-volants ».. Mais dans la pratique, les armateurs sont peu nombreux à équiper leurs navires de tels dispositifs. Cela s'explique en partie par l'incertitude sur les gains réels en termes d'économies de carburant, mais aussi sur l'influence de ces systèmes sur le comportement du navire, qui doit se conformer aux normes de sécurité. 

Répondre aux incertitudes  

L'objectif de ce projet de thèse est de développer un simulateur pour répondre à ces incertitudes. Le but est d'une part de quantifier les gains apportés par un dispositif de propulsion éolienne sur un navire et un état de mer (vagues et vent) donnés, en termes notamment d'économies de carburant, et d'autre part de vérifier que le navire ainsi équipé est toujours conforme aux exigences de sécurité en mer (stabilité, tenue à la mer, manœuvrabilité) imposées par l’IMO. Un des enjeux majeurs est de maîtriser le couplage entre les différents phénomènes physiques présents, au croisement entre hydrodynamique et aérodynamique. L’ambition à terme est d'aider les armateurs à faire le choix d'utiliser un système de propulsion éolienne, les architectes navals à dimensionner ces systèmes et vérifier la conformité aux normes, et les développeurs de systèmes à prouver leurs concepts. 

Organisme coordinateur : LHEEA  

• Unité de recherche : UMR 6598, Laboratoire de Recherche en Hydrodynamique, Energétique et Environnement Atmosphérique (LHEEA) 

• Pays-De-La-Loire 
• Loire-Atlantique
• Nantes 

• Date de début : Janvier 2019  
• Durée : 36 mois 

Cette thèse est cofinancée par l'ADEME et la Région Pays de la Loire