Défense
Propulsion navale : Compacité, consommation et développement de l'électrique

Actualité

Propulsion navale : Compacité, consommation et développement de l'électrique

Défense

Les principaux acteurs de la propulsion navale travaillent actuellement sur l'amélioration des performances, la réduction des émissions polluantes et la compacité des machines. En la matière, la problématique générale des économies d'énergies pourrait bénéficier aux motoristes. Qu'il s'agisse d'initiatives internationales ou nationales, comme le Grenelle de l'Environnement, les politiques environnementales fixent des objectifs et des moyens devant permettre d'importantes avancées technologiques. Ainsi, les énergies nouvelles, comme l'éolien, l'hydrolien ou la pile à combustible, bénéficient de crédits de recherche considérables et, par effet de ricochet, les motoristes espèrent bénéficier des retombées technologiques des développements attendus.

Le BPC Mistral (© : JEAN-LOUIS VENNE)
Le BPC Mistral (© : JEAN-LOUIS VENNE)

Dans le secteur naval, un effort très important a été réalisé, ces dernières années, pour rendre les propulsions moins lourdes et moins encombrantes. On voir, ainsi, de nouveaux navires intégrer de plus en plus de « solutions électriques ». L'objectif est toujours la recherche de flexibilité et l'optimisation de la consommation à certaines allures. De plus, et il ne faut pas s'en cacher, la propulsion électrique bénéficie d'un effet de mode, les flottes militaires s'inspirant du marché civil, comme le secteur de la croisière, qui a basculé sur ce type de motorisation. L'électrique reste, néanmoins, une solution pour grands bâtiments de transport ou logistiques. DCNS, en coopération avec les Chantiers de l'Atlantique (ex-Alstom Marine), l'a notamment intégré aux Bâtiments de Projection et de Commandement (BPC) Mistral et Tonnerre, ainsi que sur les produits dérivés proposés à l'export. De même, des réflexions sont en cours sur la propulsion de la nouvelle flotte de ravitaillement de la Marine nationale, dont la commande (quatre unités souhaitées) interviendra au cours de la prochaine décennie.

Le DDG1000 (© : NORTHROP-GRUMMAN)
Le DDG1000 (© : NORTHROP-GRUMMAN)

Les anglo-saxons franchissent le pas du « tout électrique » sur navire de combat

Sur les unités de combat, seuls les anglo-saxons ont pour le moment franchi le pas de l'électrique. Sous l'impulsion du motoriste britannique Rolls-Royce, la Royal Navy est la première à mettre en oeuvre ce type de propulsion sur les destroyers lance-missiles du type 45. Tête de série de ce programme, qui devrait compter de 6 bâtiments, le HMS Daring, qui a réalisé ses premiers essais en mer en 2007, est équipé de la toute nouvelle turbine WR 21 (2 turbines par bateau), conçue par Rolls et réalisée en partenariat avec DCNS. Le groupe français assemble les machines sur son site d'Indret, près de Nantes, puis les expédie en Grande-Bretagne où BAE les intègre sur les destroyers en construction. Les T45 bénéficient d'une propulsion tout-électrique, un groupe générateur (2 diesels alternateurs Wärsilä) et les turbines à gaz produisant le courant qui alimente les deux moteurs électriques de propulsion, fournis par Converteam. L'ensemble développe 50 MW.
En dehors des T45 britanniques, la solution électrique a aussi été retenue par l'US Navy pour équiper ses futurs destroyers du type DDG1000. Ce gros bâtiment de 14.500 tonnes en charge, prévu pour entrer en service à l'horizon 2014, doit mettre en oeuvre quatre turbines à gaz livrées par Rolls-Royce, soit deux MT 30 et deux « 4500 ». La propulsion est complétée par deux moteurs électriques à induction (Converteam).
Les exemples de propulsion électrique sur les navires de combat sont donc rares. Dans les années à venir, les avancées technologiques devraient permettre de rendre cette option plus accessible. Toutefois, selon les spécialistes, ce marché reste soumis à des problématiques de masse, de volume et de prix.

Propulsion des FREMM (© : DCNS)
Propulsion des FREMM (© : DCNS)

Développement des propulsions hydrides

Par rapport à la propulsion mécanique, l'un des gros avantages de la propulsion électrique réside dans les économies de carburant. Il y a toutefois un bémol. Sur les navires civils, dont les allures sont régulières, ces gains peuvent être facilement mesurés. Il en va tout autrement sur les bâtiments civils, dont les vitesses sont beaucoup plus erratiques. La configuration de la propulsion et l'adaptation de la vitesse au profil d'emploi doivent donc être minutieusement étudiées afin d'éviter les mauvaises surprises. Il n'y aurait, en effet, rien de pire qu'un équipage ne se servant pas du bateau comme prévu lors des études. Devant le manque d'expérience de la propulsion électrique dans la navale militaire, de nombreuses marines s'intéressent aux modes hybrides. Alors que l'Inde et l'Australie réfléchissent au concept pour leurs futures frégates, la France et l'Italie l'ont retenu pour leurs frégates multi-missions. Jusqu'à 16 noeuds, les FREMM s'appuieront sur deux moteurs électriques de propulsion (Jeumont), ce qui permettra au passage de gagner en discrétion acoustique, atout fondamental en matière de lutte anti-sous-marine. Au-delà de 16 noeuds et jusqu'à 27 noeuds, la propulsion basculera sur une turbine à entrainement mécanique direct (LM 2500+G4 de GE et Avio).

Propulsion des FM 400 (© : DCNS)
Propulsion des FM 400 (© : DCNS)

Pour sa nouvelle gamme de frégates destinées à l'export, les FM 400, DCNS a également retenu un mode de propulsion originale. Articulée autour de trois lignes d'arbres, le dispositif se veut à la fois simple, fiable et économique. Les deux lignes d'arbres latérales, s'achevant par une hélice, seront entrainées par un moteur diesel semi-lent (au lieu d'un moteur rapide utilisé habituellement sur les frégates). Plus simples et plus robustes, ces équipements que l'on retrouve dans le secteur civil doivent permettre de baisser la consommation des navires. Ils permettront à la frégate d'atteindre la vitesse de 23 noeuds avec une faible consommation. L'autonomie sera conséquente, avec 6500 nautiques franchissables à 15 noeuds. La ligne d'arbres centrale offre, quant à elle, la meilleure tenue au choc, et servira pour les allures les plus discrètes. Equipée non pas d'une hélice mais d'un waterjet, elle est entrainée soit par un moteur diesel rapide (avec une allure maximale de 25 à 26 noeuds), soit par une turbine à gaz permettant à la frégate de marcher à 29 noeuds. DCNS estime que ce nouveau mode de propulsion permettra aux FM 400 d'afficher « une consommation moyenne 30% inférieure à celle des meilleurs bateaux de sa catégorie ».

Pods Inovelis  (© : CONVERTEAM)
Pods Inovelis (© : CONVERTEAM)

Les pods font leur apparition sur les navires militaires

Plus de lignes d'arbres, plus d'appareil à gouverner et la flexibilité de la propulsion électrique... Grâce aux Pods, moteurs électriques placés dans des nacelles orientables sous la coque du bateau, la manoeuvrabilité des plateformes est considérablement améliorée. En y ajoutant les propulseurs d'étrave, le système permet même aux grands navires de se passer de remorqueurs dans les ports. C'est à la fin des années 90 que ce concept est né, en Finlande, avec l'Azipod. Les paquebots géants de la classe Voyager of the Seas, réalisés par Aker Finnyards (ex-Kvaerner Masa-Yards) en ont notamment reçu deux exemplaires, en plus d'une ligne d'arbres centrale. Repris par Alstom et Rolls-Royce (Mermaid), le système a ensuite été installé sur des paquebots construits en France (Millennium, Seven Seas Mariner, Queen Mary 2) avant de faire son apparition sur les navires militaires.
Les BPC Mistral et Tonnerre sont les premiers à en être dotés en France. L'Espagne a également adopté les Pods pour son bâtiment de projection, le Juan Carlos I, et l'a vendu à l'Australie qui a commandé deux unités de ce type. Une solution hybride, avec deux Pods et une ligne d'arbres, avait également été imaginée lors des études concernant le second porte-avions (PA2) de la Marine nationale. En effet, le système permet à la plateforme de virer à plat et de s'orienter plus rapidement face au vent. Après avoir suscité un véritable engouement au début des années 2000, le concept très novateur des Pods a connu quelques déboires sur certains paquebots, pour lesquels les pannes et immobilisations en cale sèche se sont enchaînées. La fiabilité étant parfois remise en cause, le marché s'est tassé. Mais les motoristes souhaitent le relancer, aussi bien dans le domaine civil que dans le secteur militaire. De nouvelles innovations sont mises en avant pour convaincre les clients potentiels. Ainsi, en 2007, DCNS et Converteam ont lancé la gamme Inovelis. Il s'agit d'un Pod reprenant le concept de la pompe-hélice développée pour les sous-marins nucléaires de nouvelle génération. Inovelis, dont la conception doit permettre des gains de puissance, intègre de nouvelles technologies, comme les moteurs à induction et les variateurs électroniques à MLI. Les constructeurs misent également beaucoup sur le développement, peut être plus lointain, des supraconducteurs, qui devraient permettre de réduire les dimensions des Pods. En effet, la taille de ces engins ne leur permet pas, pour le moment, d'être embarqués autrement que sur de grandes unités.

Propulsion - Motorisation de navires | Actualités du secteur