Construction Navale

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Où en est le navibus nantais à propulsion hydrogène ?

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Science et Environnement

Mise à l’eau en juin dernier à Nantes, la première navette fluviale fonctionnant à l’hydrogène réalisée en France devrait être bientôt opérationnelle. « Le bateau est en cours de finition. Nous travaillons en particulier sur le logiciel qui gère le dialogue entre les différents systèmes, les piles à combustible, les batteries et les chaînes de propulsion. Il y a également des aspects règlementaires à traiter suite à quelques modifications. C’est en bonne voie et nous espérons pouvoir l’utiliser en février », explique Pierre-François Gérard, chargé de mission auprès de la direction générale de la SEMITAN, la Société d’exploitation des transports publics de Nantes Métropole qui va exploiter ce navibus.

 

 

Première mise à l'eau à Bouin le 23 mai (© : PF GERARD) 

 

Un bateau en aluminium pouvant transporter 25 passagers

Conçu par le bureau d’architecture Ship-ST de Nantes, et réalisé par le chantier Navalu de Bouin, en Vendée, le Jules Verne 2, c’est son nom, mesure 10.4 mètres de long pour 3.8 mètres de large et 0.53 mètre de tirant d’eau. Doté d’une coque catamaran en aluminium, ce Navibus, accessible aux PMR, sera homologué pour transporter jusqu’à 25 passagers et disposera de 10 emplacements pour des vélos. Capable d’atteindre la vitesse de 10 km/h, mais limité dans son usage commercial à 8 km/h, il assurera la liaison entre la station fluviale Petit-Port Facultés et le quartier de Port-Boyer, de l’autre côté de l’Erdre, affluent de la Loire traversant Nantes depuis le nord.

 

Le Jules Verne 2 lors de ses essais sur l'Erdre (© : PF GERARD) 

 

Deux piles à combustible et des batteries

Ce navibus tire son énergie de deux piles à combustible hybridées avec des batteries électrochimiques. Développées par la société française Symbio FCell, les piles, intégrées dans la « toiture » du bateau, génèrent de l’électricité à partir d’hydrogène (H2), les seuls rejets de la réaction chimique étant de l’oxygène et de l’eau. Le Jules Verne 2 ne relâche donc aucune émission polluante et navigue de manière parfaitement silencieuse grâce à ses moteurs électriques. Ceux-ci sont alimentés grâce à l’énergie produite par les piles, avec une puissance motrice électrique de 2 x 5 kW. Mais cette électricité provenant de l’hydrogène sert aussi à recharger les batteries (fournies par l’entreprise E4V du Mans), qui participent aux appels de puissance de la propulsion. Le système de contrôle-commande développé à l’occasion de ce projet permettra une hybridation automatique.

L’enjeu de l’approvisionnement

En dehors du bateau, l’approvisionnement est l’autre grand enjeu du projet. L’hydrogène peut être distribué de différentes manières, notamment sous forme comprimée avec des bouteilles standard à 200 bar, ou en pipeline. Mais il peut aussi être transporté sous forme cryogénique, ce gaz devenant liquide lorsqu’il est refroidi à – 253°C.

Dans le cas du nouveau navibus de Nantes, c’est l’option des bouteilles qui a été retenue, Air Liquide se chargeant de l’approvisionnement. A terme, une unité spéciale d’avitaillement sera installée à Port-Boyer. Une station de compression permettra d’injecter du gaz plus dense dans les réservoirs du bateau. « La pression nominale des bouteilles livrées est de 200 bar. La station permettra de compresser l’hydrogène à 420 bar, de manière à obtenir sur le bateau, en tenant compte de la déperdition de pression lors du transfert vers les réservoirs, une pression utile de 350 bar. Celle-ci correspond au niveau retenu pour les projets de véhicules à hydrogène en France », explique Henri Mora, de la Mission Hydrogène (MH2), co-porteur du projet avec la SEMITAN.

 

 

Un avitaillement très simple pour un plein par semaine

L’avitaillement sera une opération extrêmement simple puisqu’à l’image du gaz naturel ou du GPL, il s’effectuera au moyen d’un pistolet, comme dans une station-service. Cela ne prendra que quelques minutes, une fois seulement par semaine.

Avec de l’hydrogène comprimé à 350 bar, l’autonomie du Jules Verne 2 sera en effet de six jours pour une consommation quotidienne de seulement 1.5 kilo environ.

Station provisoire

Dans un premier temps, en attendant que cette station soit réalisée, le Jules Verne 2 fera le plein avec des bouteilles classiques. Compte tenu de la perte de pression lors du transfert vers les réservoirs, la pression utile ne sera que de 150 bar. « La structure provisoire ne nous offrira que la moitié de l’autonomie du bateau. Nous souhaitons toutefois dès le départ partir sur un avitaillement hebdomadaire. Par conséquent, la première phase d’exploitation verra le Jules Verne 2 naviguer uniquement l’après-midi, six jours par semaine. Dans un second temps, lorsque la station de compression sera installée, il naviguera bien sûr toute la journée », précise Pierre-François Gérard.

 

Opération d'approvisionnement H2 du navibus sur le terrain du CAN, au bord de l'Erdre (© : PF GERARD) 

 

La première étape servira également de phase de rodage, permettant de mieux générer d’éventuels aléas techniques inhérents aux nouveaux bateaux, surtout quand ils sont innovants. Cette période transitoire permettra aussi aux équipages de l’armement Bateaux Nantais, affrété par la Semitan, de bien prendre en main ce nouvel outil, pour lequel les pilotes reçoivent une formation spécifique.

L’installation de la station d’avitaillement définitive devrait être effective dans  quelques mois, les aspects administratifs et les études de génie civil étant en cours en vue de lancer les travaux avant l’été.

7 partenaires réunis en consortium

Lancé il y a cinq ans, ce projet est réalisé par un consortium regroupant 7 partenaires. Il s’agit de la MH2, association créée il y a près de 14 ans pour fédérer les acteurs de la filière hydrogène et soutenir le développement de projets innovants, de la SEMITAN et de Nantes Métropole, ainsi que Ship-ST et Navalu. Le consortium comprend également le Bureau Veritas, qui a travaillé sur l’analyse des risques liés à l’implantation des piles à combustible, l’homologation du navire et la définition d’une base règlementaire ; Matis Technologies pour le conseil et l’ingénierie technique, en particulier le dimensionnement du système énergétique du bateau (pile, batteries, réservoirs) ; ainsi que Polytech Nantes. L’institut de l’Homme et de la Technologie de l’école a travaillé sur une réflexion liée à l’analyse sociétale de l’introduction d’une nouvelle technologie. Les études « approche et terrain », suivies de l’analyse des données collectées, ont été réalisées par l’Université littorale Côte d’Opale section Dunkerque.

Un projet complexe qui a connu un an et demi de retard

Soutenu par l’ADEME et la Région des Pays de la Loire, ce projet constitue donc une première en France et, bien que passionnant aux dires de ses promoteurs, il n’en fut pas moins très complexe. Non seulement sur le plan technique, mais aussi au niveau règlementaire, avec à la clé un glissement de près d’un an et demi par rapport au calendrier initialement fixé.

« Il faut comprendre que c’est le premier bateau fluvial doté de piles à combustible fonctionnant à l’hydrogène. La règlementation dans le fluvial est plus drastique que dans le maritime. Or, nous sommes partis d’une feuille blanche car si dans le maritime il y a déjà des expérimentations avec l’hydrogène à travers le monde, dans le fluvial en France, nous sommes les premiers. C’est totalement nouveau et cela a donc demandé du temps. L’élaboration des textes règlementaires et les questions liées à la sécurité, sur lesquels nous avons travaillé avec la DDTM et les services de l’Etat, les réglages et la mise au point du bateau ont pris plus de temps que prévu. Ce n’est pas rare sur ce genre de projets innovants, sur lesquels on découvre en avançant », explique Henri Mora.  Ce dernier précise que «  les aspects sécuritaires ont accompagné la totalité du projet grâce à la forte implication du SDIS  44 ».

« Un outil fabuleux de mobilité qui ne rejette aucun polluant »

Même s’il reste encore un peu de travail sur les mises au point et s’il va falloir valider les performances du bateau en conditions réelles d’exploitation, ainsi qu’installer sa station d’avitaillement finale, le Jules Verne 2 sera bientôt officiellement présenté et accueillera ses premiers passagers sur la ligne pour laquelle il a été conçu. L’aboutissement d’une belle aventure qui en appellera sans doute d’autres. « Ce bateau constitue un vrai enjeu dans le cadre des politiques de transition énergétique. C’est en effet un outil fabuleux de mobilité puisqu’il ne rejette aucun polluant grâce à l’hydrogène ».

 

Le Jules Verne 2 avec Energy Observer lors de sa venue à Nantes en septembre dernier (© : MER ET MARINE - VG) 

 

Utiliser les énergies vertes pour la production d’H2

Seule ombre au tableau, le mode de production de l’hydrogène, qui est aujourd’hui fabriqué à 95 % à partir d’énergies fossiles (gaz naturel et pétrole) ou de bois. Cela, via trois procédés : le reformage à la vapeur d’eau, la gazéification du charbon de bois et l’électrolyse de l’eau. Pour que l’hydrogène soit complètement vertueux, l’objectif est aujourd’hui de pouvoir le créer à partir d’énergies renouvelables, comme le solaire, l’éolien ou encore l’hydrolien. Alors qu’un bateau comme Energy Observer démontre la faisabilité technologique d’une telle approche, des initiatives en ce sens ont déjà été lancées à l’étranger pour des applications commerciales. En France, où l’idée fait son chemin, il pourrait être par exemple pertinent d’employer à cet usage l’électricité produite en heures creuses par les futurs champs éoliens offshore. Il y a là une réserve d’énergie considérable qui pourrait servir, par simple électrolyse de l’eau, à produire de grandes quantités d’hydrogène.

Ouvrir la voie à de nouveaux projets

Quoiqu’il en soit, tout le travail, notamment de défrichage règlementaire, conduit avec le nouveau navibus nantais, devrait permettre de faciliter l’émergence de nouveaux projets dans le fluvial, alors que le maritime voit aussi ses premières applications H2. C’est le cas notamment à La Rochelle avec le bus de mer Galilée, inauguré en novembre dernier. La propulsion à l’hydrogène suscite en tous cas de plus en plus d’intérêt, les développements technologiques en cours devant la rendre de plus en plus efficace, accessible et économiquement viable, ce dernier point étant évidemment crucial pour permettre son déploiement autrement que de manière symbolique.

Une unité fluviomaritime en réflexion pour la Loire

A Nantes, après le Jules Verne 2, on réfléchit déjà à la suite. Ce pourrait être un navibus fluviomaritime sur la Loire, traversant la ville et les communes limitrophes baignées par le fleuve. Mais on parle là d’un bateau nettement plus grand, de l’ordre de 150 passagers avec des piles d’une puissance de 200 à 250 kW unitaire afin de pouvoir naviguer contre un fort courant à 6/7 nœuds. Bref, un nouveau challenge technique qui, avant de voir le jour, a encore de nombreuses étapes à franchir. Il faudra notamment que ce projet, qui demeure une entreprise coûteuse, réponde à un véritable besoin au sein du schéma de déplacement urbain de l’agglomération. Puis, si cela est avéré, il faudra déterminer les options techniques et capacités du bateau, mais aussi de tout son environnement, qu’il s’agisse des embarcadères, de leur accessibilité ou encore du ravitaillement.

 

Navibus aujourd'hui exploité sur la Loire au sein du réseau de la SEMITAN (© : MER ET MARINE - VG) 

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