Construction Navale

Reportage

Environnement : STX Europe dévoile le paquebot du futur

Il rassemble toutes les innovations et derniers développements en matière de réduction d'énergie et de respect de l'environnement. Elaboré depuis deux ans dans le plus grand secret, le paquebot du futur a été présenté hier par STX Europe. Avec ce nouveau concept, STX veut révolutionner l'approche de la construction et de l'exploitation des navires de croisière. Eoseas et le premier « bébé » du programme de Recherche & Développement ECORIZON, lancé aux chantiers de Saint-Nazaire en 2007. En utilisant au maximum le potentiel des énergies renouvelables et des nouvelles technologies en matière de propulsion et de valorisation des déchets, le concept doit permettre de réduire de moitié la facture énergétique des bateaux. Il s'agit là d'une avancée majeure pour l'industrie de la croisière, le carburant étant le second poste de dépense sur les paquebots. Dans le même temps, le projet doit permettre de réduire significativement, et si possible de stopper totalement, les rejets de gaz à effet de serre.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

Destiné à faire de STX un leader dans le design et la construction de navires plus respectueux de l'environnement, ECORIZON s'appuie sur cinq axes : gestion de l'énergie, réduction des émissions dans l'air, gestion de l'eau à bord, gestion des déchets et éco-conception. Après deux ans de recherches, STX a créé en France un véritable pôle de compétence environnementale dont les travaux bénéficieront à l'ensemble du groupe naval et à ses clients. Eoseas est la traduction des avancées dans les cinq domaines. Son étude a été lancée en coopération avec la société d'architecture nantaise Stirling Design International et le cofinancement du Conseil régional des Pays de la Loire, dans le cadre du projet Design'In.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

La démarche d'éco-conception

Avant de nous attarder sur toutes les avancées présentées sur Eoseas, il convient de rappeler que ce projet s'inscrit dans le cadre du développement de la démarche d'éco-conception, qui permet de prendre en compte l'impact environnemental dès la phase de conception. Pour cela, il faut mesurer l'impact d'un navire sur l'ensemble de son cycle de vie, c'est-à-dire de la construction au démantèlement. Il conviendra par exemple d'étudier les matériaux employés, certains pouvant être recyclés ou valorisés plus facilement que d'autres, lorsque vient l'heure de la démolition. Les procédés de réalisation sont également passés en revue afin d'être plus respectueux de l'environnement. Pour y parvenir, STX et plusieurs autres industriels, comme DCNS, se sont dotés d'outils de simulation destinés à valider les meilleurs choix techniques. Ces décisions, prises pendant la phase d'études, auront des conséquences sur toute la vie du navire. Or, c'est précisément durant la phase d'exploitation d'un bateau que l'impact environnemental est le plus important. D'ores et déjà, la démarche d'éco-conception est une réalité quotidienne pour les constructeurs. « Aujourd'hui, nous sommes en mesure de proposer aux armateurs l'IHM - Inventory of Hazardous Materials, véritable passeport vert décrivant les matériaux potentiellement dangereux ainsi que leur localisation à bord et leur quantité, facilitant ainsi les opérations de recyclage du navire. Nous proposons également, grâce à des outils reconnus, d'estimer l'empreinte environnementale de chaque navire. Cette approche permettra de prendre les meilleures options possibles en terme de design dès la phase de conception », rappellent ainsi les chantiers de Saint-Nazaire.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

L'environnement : Nouveau défi technologique

« L'environnement est le défi technologique du 21ème siècle. On constate une prise de conscience très importante du public mais aussi des industriels sur ces enjeux. En matière d'économie d'énergie, des travaux de R&D ont notamment été portés, ces dernières années, par la raréfaction des ressources et la hausse du prix du pétrole. Le milieu maritime connaît aussi une évolution de la réglementation, avec une limitation des émissions dans les zones sensible. C'est pourquoi nous avons lancé, en 2007, ECORIZON, afin de développer les technologies propres des navires de demain », explique Xavier Leclercq. Pour le directeur technique de STX Europe : « Avec ECORIZON, STX est le premier constructeur naval doté d'un outil global et structuré permettant d'imaginer aujourd'hui les navires de demain. Ce programme capitalise sur des années d'évolutions technologiques. Il garantit une réduction durable de l'empreinte environnementale des navires en assurant leur rentabilité économique. En cela il offre la meilleure réponse aux attentes des armateurs et constitue un avantage concurrentiel pour STX ».


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

Réduire la consommation de moitié et les rejets dans l'air de 50 à 95%

En regroupant sur un navire les différentes évolutions technologiques déjà disponibles ou accessibles à court terme, un concept comme Eoseas doit permettre une réduction de la consommation énergétique de 50%. Les nouveaux modes de propulsion, le recours aux énergies propres et le développement des systèmes de traitement des fumées doivent permettre des avancées substantielles au niveau des rejets dans l'air. Ainsi, d'ici 2015, on estime chez STX que les rejets de dioxyde de carbone (CO2) auront été réduits de 50%, les rejets d'oxyde d'azote (NOx) de 80% et ceux d'oxyde de soufre (SOx) de 95%. Dans ce dernier cas, les rejets de particules pourraient même être totalement éliminés.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

D'immenses voiles pour faire avancer un paquebot de 105.000 tonneaux

Les recherches menées sur ce programme ont déjà nécessité un investissement très lourd, de l'ordre de 7 millions d'euros. Cinq brevets ont été déposés et une dizaine d'autres le seront prochainement. Les ingénieurs ont, en premier lieu, planché sur l'utilisation d'énergies alternatives aux carburants fossiles. La première d'entre elle est, naturellement, celle du vent. En effet, sur les mers et océan du globe, on constate en moyenne des vents à une quinzaine de noeuds, énergie que STX s'emploie à récupérer. Le concept Eoseas consiste donc en un paquebot à voiles. D'une longueur de 305 mètres pour une jauge de 105.000 tonneaux, le navire dispose de 5 grands mâts culminant à 100 mètres de hauteur. Avec une surface de 12.440 m2, la voilure constitue un véritable complément aux moteurs. « La contribution de la voile à la propulsion est réelle. Ce bateau peut même avancer uniquement sous voile, à partir de 30 noeuds de vent. Mais autrement, la contribution est significative puisqu'elle représente 10% de la consommation », souligne Erick Pélerin, responsable du projet ECORIZON. Bien qu'ancestrale, l'utilisation de voiles nécessite pour un navire moderne comme Eoseas un système de manutention très complexe. Considéré comme un « défi technologique » par Erick Pèlerin, la manipulation des voiles semi-rigides a fait l'objet d'importantes recherches, dont le constructeur ne souhaite pas, pour le moment, révéler les détails. L'avènement de la voile sur les grands paquebots est, en tous cas, un pari ambitieux mais technologiquement pertinent. Il y a quand même une restriction à l'emploi de mâts de 100 mètres : Le déploiement des navires dans des ports ou détroits enjambés par des ponts.


Une centrale au GNL sur Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

Centrale innovante au gaz

Bien qu'apportant une contribution significative à la propulsion, les voiles restent néanmoins un équipement de complément, d'autant qu'il existe aussi des zones de pétole (absence totale de vent). Des recherches ont donc porté sur des motorisations plus respectueuses de l'environnement, comme la propulsion électrique, les piles à combustibles ou l'utilisation du gaz naturel liquéfié. Au coeur d'Eoseas, on trouverait une centrale innovante, dotée d'un système avancé de récupération de chaleur. Cette centrale disposerait de générateurs de nouvelle génération, alimentés au gaz naturel et destinés à produire trois formes d'énergie : l'électricité, la chaleur et le froid. Il s'agit là de l'un des principaux « verrous technologiques ». Ce mode de production d'énergie au GNL, pour un grand navire à passagers, devra répondre aux règlementations en vigueur, notamment en matière de sécurité. Dans ce domaine, STX se veut confiant. Il faut dire que le groupe dispose d'une expérience non négligeable, notamment en France, où le chantier de Lorient achève actuellement trois ferries norvégiens dotés d'une propulsion au GNL.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

Gestion du cycle de l'eau

Depuis le Queen Mary 2, en 2003, les chantiers français ont développé avec leurs fournisseurs des systèmes de plus en plus sophistiqués de retraitement. C'est le cas, par exemple, pour les eaux usées. Elles ne sont plus rejetées mais purifiées et réutilisées, par exemple pour le lavage des ponts et équipements. De même, le traitement des eaux de ballast est au coeur de nouveaux procédés. Ceux-ci permettent aujourd'hui d'éviter le transport d'espèces aquatiques dans des zones géographiques d'où elles ne sont pas originaires et où elles pourraient altérer l'écosystème. Sur Eoseas, la gestion du cycle de l'eau passe également par la récupération, sur les ponts supérieurs, des eaux de pluie.

Les déchets deviennent une source d'énergie

Alors que les méthodes de recyclage de l'eau devraient encore s'améliorer, un important effort est, aujourd'hui, consenti pour revaloriser les déchets. Emballages, restes alimentaires, boues issues de la purification des eaux usées... Sur le bateau du futur, un procédé de gazéification permettra, grâce au carbone contenu dans les molécules organiques, de créer un gaz de synthèse utilisable par des moteurs conçus à cet effet. Les différents déchets seront transformés en bouillie, qui sera séchées puis transformée en gaz dans un réacteur. Etudié en collaboration avec l'Ecole des Mines de Nantes, ce procédé nécessite toutefois de connaître la valeur de chaque déchet pour obtenir la « bonne recette » afin d'optimiser son efficacité énergétique. Un reste de queue de homard n'a, par exemple, pas la même valeur qu'un morceau de beefsteak.
Selon STX, d'ici 2012, les systèmes développés actuellement permettront de traiter et de valoriser 100 % des déchets produits à bord.


Eoseas : Concept de la double peau (© : TOUS DROITS RESERVES)


Eoseas : Concept de la double peau (© : TOUS DROITS RESERVES)

Panneaux solaires et concept de la « double peau »

Le paquebot du futur aura, bien entendu, recours à l'énergie solaire, tout aussi « propre » que le vent. Sur Eoseas, STX propose quelques 1000 m2 de cellules photovoltaïques, permettant d'assurer la fourniture en électricité nécessaire à l'éclairage des1400 cabines du navire. Ces panneaux sont fixés sur les baies vitrées des ponts promenade. Car, sur les côtés de l'Eoseas, il n'y a pas un traditionnel pont promenade à ciel ouvert et des rangées de cabines avec balcons. En lieu et place, on trouve un nouveau système de « double peau ». Sur chaque pont, de vastes promenades couvertes donnent directement accès aux cabines. Ces ponts sont bordés de baies vitrées pouvant être entrouvertes.


Eoseas : Concept de la double peau (© : TOUS DROITS RESERVES)


Eoseas : Cabine (© : TOUS DROITS RESERVES)


Eoseas : Cabine (© : TOUS DROITS RESERVES)

Assurant une climatisation naturelle, la « double peau » permet de réduire significativement la consommation de l'air conditionné. « La lame d'air circulant dans le pont promenade agit comme un isolant. Le système de ventilation est naturel ou forcé. Quant aux économies, elles sont de l'ordre de 10% l'hiver, en zone tempérée, et de 2% l'été », précise Erick Pèlerin. Le concept est donc très intéressant en matière de gains énergétiques, mais il suppose une évolution de la commercialisation des cabines. Depuis une dizaine d'années, les compagnies vendent en effet à leurs clients la possibilité de disposer de balcons à l'air libre. Sur Eoseas, si une partie des logements, sur l'arrière, disposent encore de balcons extérieurs, l'essentiel des cabines sera situé dans la « double peau ». Des transats sont bien prévus devant les entrées des chambres, mais les espaces seront nettement moins privatifs. A voir, donc, comment la clientèle réagira.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

Optimisation de l'hydrodynamisme

Depuis 2007, STX Europe a mené d'importants travaux sur l'hydrodynamisme des coques. Il s'agit, ainsi, de pénétrer le mieux possible l'élément liquide pour limiter la résistance à l'eau. Durant un an et demi, l'industriel a autofinancé un important programme en bassin d'essais sur l'hydrodynamisme des formes et les modes de propulsion, mené en partenariat avec Converteam. En tout, une vingtaine de configurations ont été testées, avec notamment un travail sur les Pods (moteurs électriques placés dans des nacelles sous la coque). Les ingénieurs ont par exemple testé la configuration à trois propulseurs, qui permet une meilleure redondance du système propulsif et donc une sécurité accrue en cas d'avarie. Suivant les schémas testés, les gains de résistance à l'avancement ont été de 15 à 17%, ce qui est énorme et autorise d'importantes réductions de la consommation en carburant.


Eoseas : Injection d'air (© : TOUS DROITS RESERVES)

Un système d'injection d'air sous la coque, destiné à réduire les frottements, est également envisagé sur l'Eoseas. Ce dispositif, déjà essayé sur une barge à Nantes, permettrait des gains de 10 à 15% sur l'avancement. Toutefois, la « lubrification à l'air » nécessite encore quelques développements pour être fiabilisée. Ces deux prochaines années, STX a prévu des campagnes en bassin, afin de valider les performances du système.
La forme générale de la coque évolue quant à elle largement, avec une étrave droite et l'avènement du « pentamaran » de croisière.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

Cinq coques pour un navire

L'ensemble des mesures d'économies d'énergie devrait permettre de réduire la puissance propulsive à seulement 20 MW pour un navire de 105.000 tonneaux. Au niveau des lignes, Eoseas marque une rupture avec les designs en vigueur. Il y a quelques années, les ex-Chantiers de l'Atlantique avaient imaginé le Jules Verne, grand paquebot trimaran censé préfigurer les navires du futur. Cette évolution vers le multicoque n'a pas été abandonnée, bien au contraire. Mais, cette fois, le constructeur propose un « pentamaran », c'est-à-dire un bateau à cinq coques. Autour d'une coque centrale à proue droite, Eoseas dispose de quatre grands flotteurs.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES) Avec ses 60 mètres de large, son empâtement est bien supérieur à celui des paquebots actuels, qui est par exemple de 32 mètres pour une unité du type « Panamax » comme le MSC Magnifica (classe Musica), en achèvement à Saint-Nazaire. Cette disposition permettra de loger des espaces pour les passagers sur les flotteurs, dégageant ainsi le pont supérieur, encombré par les mâts. Le navire y gagnera également en stabilité, ce qui permettra d'installer des piscines bien plus vastes. Actuellement, les ponts piscines des paquebots sont, en effet, situés dans les hauts. Cette disposition limite la taille des bassins en raison de l'effet de carène liquide engendré par les mouvements du bateau. En abaissant vers la ligne de flottaison les principaux espaces publics et en élargissant la plateforme, cet inconvénient peut désormais être contourné. L'élargissement de la coque ne facilite en revanche pas l'accès et le logement dans les ports.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

Reprise des ponts ouverts de l'Oasis of the Seas

En matière d'aménagement, l'Eoseas reprend, sur l'arrière, la disposition de ponts ouverts inaugurée avec l'Oasis of the Seas. Tête de série du projet Genesis de Royal Caribbean Cruise Line (RCCL), le plus grand paquebot du monde (225.000 tonneaux, 2700 cabines), sera livré au mois de décembre par les chantiers STX de Turku, en Finlande. Ce paquebot présente plusieurs nouveautés, dont une forme en « U », permettant de disposer au centre du bateau d'un vaste espace à ciel ouvert, entouré de plusieurs étages de cabines. Ce concept est repris sur Eoseas avec, en prime, l'installation d'une vaste piscine grâce à la stabilité offerte par l'importante largeur du navire.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES) De manière générale, Eoseas préfigure une nouvelle approche de la croisière et devient, comme les grands paquebots « resort » mis en service ces dernières années, une véritable destination. « Navire vert », ce bateau, respectueux de l'environnement, est conçu pour permettre aux passagers d'être au plus près de la mer. « Grâce à de vastes ouvertures sur la mer, à des espaces particulièrement étudiés, l'océan sera toujours présent », fait valoir STX Europe. Chez le constructeur, on est convaincu que l'avenir proche est à ce type d'unités. « Ces nouveaux navires respectueux de l'environnement représentent une opportunité énorme. Le business et l'économie qu'ils vont générer sont très importants et si nous ne mettons pas tous les moyens en oeuvre pour concevoir et réaliser ces bateaux du futur, nous regarderons les trains passer », estime Xavier Leclercq.


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Vendre un premier bateau d'ici 3 à 5 ans

Plus qu'un « concept ship » nécessitant encore d'importants et lointains développements pour voir le jour, Eoseas peut déjà être réalisé avec les technologies actuelles, ou en cours de validation. C'est pourquoi STX Europe ambitionne de vendre un premier bateau de ce type dans les 3 à 5 ans. La tête de série de cette première génération n'aura peut être pas exactement le look du projet présenté hier, car il répondra aux contraintes fixées par les armateurs. Mais il intègrera, sans nul doute, les technologies permettant de réduire fortement le bilan énergétique. Pour cela, le constructeur doit convaincre ses clients de l'opportunité économique à se lancer dans un tel projet. Or, les armateurs ne sont pas des philanthropes et apprécient les progrès environnementaux dès lors qu'ils ne se traduisent pas par d'importants surcoûts à la construction. Le chantier doit donc faire la preuve que l'alourdissement de la facture à l'achat sera compensé, en quelques années seulement, par les gains réalisés en exploitation. Ainsi, dans le cas du Pod, le surcoût à la commande est d'environ 30% mais l'investissement est amorti en moins de trois ans. Ensuite, ce n'est que du bénéfice. « Il faut raisonner dans la durée », martèle le directeur technique de STX Europe.
Suivant le programme ECORIZON, les futurs navires verts seront décliné en plusieurs versions. L'Eoseas, de 305 mètres et 105.000 tonneaux, pourrait transporter 3311 passagers (1403 cabines) et 1089 membres d'équipage (555 cabines). Mais, d'ores et déjà, toute une gamme est prévue, allant notamment jusqu'à 130.000 tonneaux. On peut également imaginer des unités plus petites, qui correspondraient bien aux croisières d'exploration, marché en forte croissance ces dernières années.


Eoseas (© : TOUS DROITS RESERVES)

STX FRANCE (Chantiers de Saint-Nazaire)