Avec Costa, la croisière entre dans l’ère du GNL

Cap aujourd’hui sur la Finlande, où le chantier Meyer de Turku a lancé la semaine dernière la construction du Costa Smeralda. Issu du projet Excellence, ce paquebot géant sera non seulement l’un des plus gros du monde, mais aussi et surtout l’un des tout premiers équipés d’une propulsion fonctionnant au gaz naturel liquéfié. Filiale du géant américain Carnival Corporation, leader de l’industrie de la croisière, la compagnie italienne Costa et sa branche allemande AIDA seront les premières à exploiter de tels navires.

« La meilleure solution pour réduire les émissions polluantes »

Par rapport à un carburant classique, l’emploi du gaz pour faire fonctionner les moteurs engendre une diminution spectaculaire des émissions polluantes. Selon Neil Palomba, président de Costa Croisières, le dispositif retenu pour les nouveaux paquebots du groupe, entre l’emploi du GNL et des systèmes complémentaires de filtres, permettra « d’éliminer complètement les SOx (oxydes de soufre, ndlr) tout en réduisant de 85% les rejets de NOx (oxydes d’azote), de 95% ceux de particules fines et de 25% les émissions de CO2 (dioxyde de carbone). C’est une avancée très importante pour l’environnement et cela démontre notre engagement dans ce domaine ».

Neil Palomba (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)

Pour Tom Strang, vice-président Maritime Affairs du groupe Carnival Corporation & PLC : « Le GNL est la meilleure solution d’avenir pour réduire les émissions polluantes des navires. C’est la raison pour laquelle nous avons décidé d’opter pour ce type de propulsion et de lancer un vaste plan d’investissement en faveur du GNL. Sept navires ont ainsi été commandés pour différentes marques du groupe aux chantiers Meyer en Allemagne et en Finlande ».

7 navires en commande et des options à suivre

Deux d’entre eux sont destinés à Costa Croisières, le Costa Smeralda, qui sera livré en octobre 2019, et un sistership prévu pour entrer en service au printemps 2021. Longs de 337 mètres pour une largeur de 42 mètres, ils présenteront un tirant d’eau de 8.8 mètres et une jauge de 183.900 GT. Dotés de 2610 cabines, ces mastodontes pourront accueillir jusqu’à 6554 passagers, servis par 1646 membres d’équipage.

Vidéo du Costa Smeralda (© COSTA CROISIERES)

Deux unités dérivées sont destinées à la filiale allemande de Costa, AIDA, qui va disposer du tout premier paquebot de ce programme, l’AIDAnova, mis sur cale le 6 septembre au chantier Meyer Werft de Papenburg. Il en sortira à l’automne 2018 et sera suivi par un jumeau au printemps 2021. Avant cela, le constructeur allemand livrera en 2020 une variante de ce modèle à P&O Cruises, autre marque de Carnival. De son côté, Turku, en plus des deux Costa, réalisera aussi deux paquebots au GNL pour Carnival Cruise Lines, qui les réceptionnera en 2020 et 2022 (la construction du premier débutera l’an prochain). L’ensemble représente un investissement cumulé estimé à plus de 6 milliards d’euros, et ce n’est qu’un début puisque l’armateur confirme que ces commandes fermes sont assorties d’options pour des navires supplémentaires.

Vue du futur AIDAnova (© MEYER WERFT)

Des sections de coque communes produites en Allemagne

Cette nouvelle flotte fonctionnant au gaz aura, pour chaque compagnie, un design et des aménagements spécifiques, précise-t-on chez Carnival. Mais il y aura évidemment, pour bénéficier d’un effet de série, des communalités entre les navires, qui seront bel et bien cousins. Ils partageront notamment la même partie inférieure dédiée à la propulsion. La partie machines et cuves sera intégrée dans une section de coque longue de 140 mètres et comprenant deux modules, produits par le chantier Neptun Werft (filiale de Meyer) à Rostock, là où se trouvent également les usines du motoriste MaK- Caterpillar, chargé de fournir les moteurs et qui coopère avec la société hambourgeoise Marine Services pour la partie cryogénique. Une fois achevées, les sections de coque seront transférées vers Papenburg et Turku, où l’assemblage des paquebots se poursuivra autour de ce grand tronçon métallique.

Le moteur MaK M46 DF (© CATERPILLAR)

Motorisation duale fournie par MaK-Caterpillar

Les navires seront équipés de quatre moteurs principaux MaK 16 M 46 DF capables de fonctionner aussi bien au GNL qu’au diesel. Un modèle dual fuel qu'exploite déjà Costa puisque l'un des quatre moteurs des AIDAprima et AIDAperla, navires mis en service en 2016 et 2017, est un M 46 DF (les trois autres sont des moteurs classiques Caterpillar 12VM43C). Il fonctionne au gasoil en mer et au GNL pendant les escales, permettant aux deux derniers paquebots d'AIDA de réduire leurs émissions dans les ports.

L'AIDAprima au Havre (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)

Premier avitaillement en GNL de l'AIDAprima au Havre en mai 2016 (© LE HAVRE PORT)

« Cette expérience avec AIDA, qui constituait une première pour des navires de croisière, est concluante mais l'emploi du GNL ne se fait qu'au port. Cette fois, nous allons beaucoup plus loin puisque le gaz sera employé pour l'ensemble des besoins du navire, dont la propulsion. Nous n'avons donc pas l'intention de naviguer au gasoil. Cependant, nous devons pouvoir continuer d'opérer les navires si l'avitaillement en gaz n'est pas possible, sachant que de plus en plus de ports s’équipent mais les services de distribution en GNL ne sont pas encore disponibles partout où nous le souhaiterions. D'où l'intérêt de moteurs dual fuel », note Tom Strang. Cette propulsion duale fonctionnera donc essentiellement au gaz, les moteurs ayant besoin d’un peu de diesel pour l’allumage (de l’ordre de 0.1% de la consommation globale). Cela explique la présence à bord de réserves de gasoil, qui doivent aussi pourvoir servir au système Safe Return To Port (SRTP) permettant au navire, en cas d’avarie sur son système propulsif, de pouvoir revenir vers un port de manière autonome, tout en offrant un minimum de confort à ses passagers.

Deux semaines d’autonomie et une capacité transatlantique

L’autonomie des navires avec un fonctionnement au gaz est donnée à deux semaines pour une consommation totale de 3000 m3 de GNL. Mais il s’agit là d’une configuration avec des itinéraires comprenant des escales quasi-quotidiennes. En navigation non-stop, l’équipe technique de Carnival assure que ces paquebots pourraient traverser l’Atlantique, mais reconnaissent qu’ils ne pourraient guère faire plus. Les repositionnements entre la zone Etats-Unis/Caraïbes et l’Europe seront donc possibles à l’avenir. En revanche, des transits vers d’autres régions du monde plus éloignées poseront la question de la disponibilité des infrastructures d’avitaillement en GNL, les navires ne pouvant par exemple effectuer d’une traite une navigation vers l’Asie avec les réserves dont ils disposeront.

Le ferry GNL Viking Grace (avec ses cuves visibles à l'arrière), livré en 2012 par Turku (© MEYER TURKU)

3600 m3 de GNL répartis en deux cuves

Celles-ci seront constituées de deux cuves cylindriques de type C (avec une pression de fonctionnement de 0.7 bar). Basées sur l’une des technologies de confinement utilisées sur les méthaniers, ces réservoirs équipent le Viking Grace, premier grand ferry doté d’une propulsion GNL, livré par Turku en 2012. Mais à la différence de ce navire, les cuves ne seront pas situées à l’extérieur (sur le pont arrière) mais à l’intérieur. Les AIDAnova et Costa Smeralda, ainsi que les autres navires du programme, disposeront de deux cuves d’une capacité totale de 3600 m3 de GNL. Les réservoirs seront situés dans les cales au sein d’espaces dédiés, alors que les compartiments machines seront sécurisés (conduites à double paroi pour acheminer le gaz, valves de contrôle, systèmes de ventilation…) Les cuves, fabriquées à Rostock, s'appuient sur des technologies certifiées et éprouvées sur de précédentes réalisations de Meyer Werft dans le domaine des navires gaziers.

Avitaillement via un navire souteur

L’avitaillement, qui se déroulera pour la Méditerranée occidentale dans le port de Barcelone, aura recours, pour des questions de volume et de temps, à un navire de soutage. Celui-ci viendra à couple du paquebot à servir et transfèrera le GNL dans ses cuves, avec une capacité de l’ordre de 1000 m3 par heure. L'objectif est de refaire le "plein" toutes les deux semaines, avec à chaque fois un approvisionnement de 3000 m3. L’ensemble de l’opération, de l’approche du souteur à son départ, doit prendre moins de 10 heures.

Le Cardissa, souteur de GNL de Shell mis en service en août à Rotterdam (© SHELL)

Gagner de la place pour gérer l’encombrement du GNL

Offrant une vitesse de croisière annoncée à 17 nœuds, les futurs paquebots seront équipés de deux pods, moteurs électriques placés dans des nacelles orientables à 360°. Situés sous la coque, ces engins servent à la fois de propulseurs et de gouvernail, avec comme avantage de réduire le bruit et les vibrations, mais aussi l’encombrement des appareils propulsifs traditionnels comprenant des lignes d’arbres. Un espace gagné bien utile dans le cas d’un navire fonctionnant au GNL, puisque pour les mêmes besoins, le volume nécessaire pour les réservoirs de gaz est 1.8 fois supérieur à celui des soutes de carburant traditionnel. « Le stockage du GNL puis la regaseification sont des technologies connues et maîtrisées mais assez volumineuses, ce qui constitue un défi sur un paquebot, où il faut garder le maximum de place pour les passagers », note Malte Poelmann, directeur Sales and Design de Meyer Turku. Quant aux coûts, si la construction d’un navire GNL est plus chère, des gains de l’ordre de 15 à 30% sont attendus sur l’exploitation selon l’emploi des navires.

Un carburant fiable, éprouvé et sûr

La propulsion au GNL dans le secteur maritime s’appuie sur plus de 50 ans d’expérience des chantiers et armateurs avec les méthaniers, ces navires chargés de transporter depuis les zones de production jusqu’aux bassins de consommation le gaz. Ce dernier est refroidi à – 162°C, température à laquelle il se présente sous une forme liquide dont le volume est 600 fois inférieur à celui de son état gazeux. On notera au passage que le GNL offre sur certains points une sécurité accrue par rapport à un carburant classique. Il est ainsi bien moins inflammable, son point de combustion spontanée étant à 580 degrés contre 250 pour le diesel. De plus, les vapeurs produites par le gaz liquéfié (méthane) se diluent facilement dans l’air et ne sont pas explosives dans un milieu non confiné. « C’est une technologie fiable, éprouvée et sûre, très réglementée par le code IGF (pour les navires utilisant du gaz ou un combustible à point éclair bas, ndlr) », souligne Tom Strang. Alors que de nombreux véhicules et maisons utilisent le gaz, qui alimente aussi l’éclairage public dans certaines villes, son développement, hors navires méthaniers, est plus récent dans le domaine maritime.

Tom Strang (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)

Les propulsions au gaz en plein essor

L’essor de la propulsion au GNL date en fait du début des années 2010 et a commencé en Europe du nord. Il s’agissait en effet de trouver une solution à la nouvelle règlementation sur les émissions de SOx, qui s’est traduite par une réduction drastique des rejets à partir du 1er janvier 2015 en Manche, mer du Nord et Baltique. Pour la flotte existante, les armateurs ont souvent opté pour la mise en place de systèmes de lavage des fumées (scrubbers), mais l’intégration de ces dispositifs, très lourds et coûteux, n’était pas techniquement possible pour tous les navires. A défaut, les bateaux ont dû tourner au gasoil, plus coûteux que le fuel lourd, ce qui a dans certains cas entrainé des désarmements ou ventes de navires pour d’autres régions moins contraintes règlementairement, voire des fermetures de lignes, le modèle économique n’étant parfois plus viable. L’option GNL, possible mais peu actée pour des projets de remotorisation, s’est quant à elle assez largement imposée en matière de constructions neuves. Et l’on a depuis vu de nombreux types de navires l’adopter, des cargos aux ferries, en passant par des unités de servitude portuaire. Ainsi, depuis 2014, la flotte de bateaux fonctionnant au GNL (y compris des méthaniers) a doublé, passant de 56 à 112. Quelques 118 autres unités sont aujourd’hui en commande, dont 14 paquebots.

Poursuite du durcissement de la règlementation

En fait, la poursuite du durcissement de la règlementation sur les émissions polluantes accélère le développement de cette technologie. Ainsi, après l’Europe du nord, la Méditerranée verra au 1er janvier 2020 les émissions de SOx des navires réduite à seulement 0.5%, et l’on observe des mesures similaires en Amérique du nord ou encore en Asie. Alors que les effets du réchauffement climatique se font sentir et que les préoccupations environnementales et de santé publique sont de plus en plus fortes, cette tendance va sans nul doute s’amplifier dans les années qui viennent. Le transport maritime, comme les autres industries, devra prendre sa part dans les efforts en faveur de la réduction des gaz à effet de serre, comme le CO2. Et dans le même temps, il va aussi falloir baisser significativement les émissions polluantes nocives pour la santé, par exemple en matière de particules fines.

Une solution bienvenue pour les paquebots

Aujourd’hui, l’industrie de la croisière se conforme à toutes les règlementations environnementales et c’est probablement l’un des secteurs du maritime qui fait le plus d’efforts environnementaux. Mais les grands paquebots, s’ils ne représentent qu’une part infime de la pollution générée par le trafic maritime mondial, sont les bateaux proportionnellement les plus gourmands en énergie, du fait des énormes besoins de leurs infrastructures hôtelières. Et comme ce sont aussi des cibles « faciles » car très médiatiques, ils sont actuellement dans le collimateur de certaines associations environnementales. Si les critiques qui sont faites à la croisière ne sont pas toujours justifiées, et qu’encore une fois la législation est respectée, les paquebots engendrent, c’est un fait, un niveau de pollution atmosphérique qui peut - et doit – être réduit. Car il y a derrière non seulement un enjeu environnemental et sanitaire, mais aussi un risque potentiel, à terme, en matière d’acceptabilité de ces navires toujours plus nombreux par la population.

Dans cette perspective, les compagnies de croisière, dont l’image est très sensible aux évolutions de l’opinion publique, ont avec le GNL une solution durable pour répondre à ce défi. Comme on l’a vu, le gaz et les dispositifs de filtrage associés permettent désormais de réduire significativement, voire dans certains cas totalement ou presque, les émissions polluantes.

Le futur Costa Smeralda (© COSTA CROISIERES)

La question cruciale des capacités d’avitaillement

Toutefois, pour cette industrie, le passage au GNL ne fut pas simple. Contrairement à des navires effectuant des liaisons régulières dans la durée ou travaillant sur des secteurs géographiques précis (comme les ferries, caboteurs ou unités portuaires), les paquebots sont amenés à changer régulièrement de zone d’exploitation. Les armateurs doivent donc avoir la certitude de pouvoir disposer, dans un maximum de régions, des capacités d’avitaillement nécessaires. Ce fut pendant un bon moment la problématique de l’œuf et de la poule, avec d’un côté les autorités portuaires attendant les armateurs pour investir dans leurs infrastructures et, de l’autre, des armateurs qui ne souhaitaient pas s’engager dans de coûteux projets avant d’être sûrs que suffisamment de ports s’équipent.

Vers une généralisation pour les navires neufs ?

La décision de Carnival de se lancer dans l’aventure des paquebots au GNL a donc été cruciale car elle représente un signal très fort et sert de catalyseur au développement de ce type de propulsion. La machine est désormais lancée et, compte tenu de l’essor prévisible du GNL pour d’autres types de navires, les projets de services d’avitaillement fleurissent un peu partout, notamment en Méditerranée, alors que l'Europe du nord développe déjà un bon maillage. Cela va évidemment faciliter les décisions d’investissement des armateurs. Ainsi, Royal Caribbean, MSC et Disney emboitent le pas de Carnival et ont eux aussi commandé leurs premiers paquebots au GNL, certains allant compléter le recours au gaz par d’autres technologies, comme les piles à combustible. Un mouvement en marge duquel les autres opérateurs ne vont pas pouvoir rester. Un responsable de Wärtsilä, l’un des principaux motoristes de paquebots, déclarait d’ailleurs en 2016, lors de la Conférence annuelle Seatrade Global Convention de Fort Lauderdale (Floride), que 80 % des navires de croisière commandés d'ici 2025 seraient probablement alimentés au GNL.

Carnival va s’appuyer sur les infrastructures et services de Shell

Concernant les solutions de soutage, Carnival a choisi de nouer un partenariat avec un grand énergéticien, le groupe anglo-néerlandais Shell, producteur de gaz, transporteur de GNL et exploitant de terminaux méthaniers. « Nous pouvons nous appuyer sur nos implantations dans le monde entier, notamment en Europe du nord et en Méditerranée, et développer des services de soutage selon les besoins des clients. Il y a deux ans, Shell, qui utilise le gaz comme carburant sur ses méthaniers depuis 1964, a décidé de développer une infrastructure d’avitaillement en GNL et nous avons notamment, cet été, inauguré une barge de soutage dans le port de Rotterdam. Il y a aujourd’hui de nombreux projets en Europe, aux Etats-Unis ou encore en Asie, que ce soit en ship-to-ship ou au moyen de camions citernes. Le GNL a trois qualités majeures : il est disponible, abordable et acceptable. C’est le carburant fossile le plus propre, on le trouve dans de nombreux endroits à travers la planète et il est moins cher. Tous ces facteurs le rendent très intéressant pour l’industrie maritime, qui doit se conformer aux nouvelles règlementations sur les émissions polluantes. C’est pourquoi on constate un fort mouvement vers les propulsions au GNL, quel que soit le type de navire. Dragues, navires à passagers, tankers, porte-conteneurs… Tous les segments de l’industrie maritime s’y mettent et plus il y aura de navires fonctionnant au gaz, plus on aura de services de soutage. La croisière est nouvelle dans ce domaine et c’est pourquoi nous avons besoin d’une forte coopération, y compris sur le plan technique, afin de mettre en place des opérations d’avitaillement efficaces et parfaitement sûres », souligne Didier Daems, Business Development Manager Europe de Shell pour le GNL.

Massimo Volta (Rina), Didier Daems (Shell), Malte Poelmann (Meyer Turku) et Tom Strang (© MER ET MARINE - VINCENT GROIZELEAU)

Toute une filière à construire

« Ce qu’il faut comprendre, c’est que ces paquebots seront les premiers au monde à utiliser le GNL pour leur propulsion. Même si nous partons d’une technologie sûre et éprouvée, c’est une grande nouveauté pour des navires de croisière, qui ont leurs spécificités. Il s’agit donc d’une nouvelle filière et d’un projet global, pour lequel il faut concevoir, certifier et réaliser de tels bateaux, construire une chaîne logistique complète et mettre en place les outils de formation adaptés pour les équipages », souligne Tom Strang.

Meyer choisi pour son expérience dans le gaz

Côté chantiers, Carnival a choisi de faire confiance au groupe Meyer, historiquement implanté à Papenburg et qui a racheté en 2014 Turku. Que ce soit en Allemagne ou en Finlande, le constructeur familial a une grande expérience des navires de croisière, un segment où il dispute au groupe public Italien Fincantieri la place de leader mondial. Mais il a aussi acquis, dans les deux pays, un vrai savoir-faire dans le domaine du gaz. « Cela fait longtemps que nous travaillons sur le GNL. Nous avons en effet produit dans nos chantiers allemands des méthaniers. Puis Turku a développé le Viking Grace, premier grand ferry à utiliser le GNL pour sa propulsion. Ce navire a été mis en service en 2012 et début 2017 nous avons livré un second navire de ce type pour Tallink, le Megastar. C’est donc naturellement que nous passons maintenant à la croisière. Mais l’adoption du GNL pour un paquebot représente un vrai challenge, en particulier en termes de règlementation », note Malte Poelmann.

Résoudre avec le Rina le casse-tête de la règlementation

Véritables villes flottantes accueillant quelques 8000 passagers et membres d’équipage, des paquebots comme le Costa Smeralda et l’AIDAnova sont soumis à une règlementation extrêmement stricte en matière de sécurité. C’est la société de classification italienne Rina qui a été chargée de veiller à ce que l’emploi du GNL sur ces paquebots réponde à toutes les normes. « Notre mission consiste à vérifier que le projet est sûr pour le navire, les gens qui sont à bord et l’environnement. Carnival a la stratégie, Meyer a la technologie et Shell fournira le carburant. Mais la règlementation est un vrai challenge dans ce projet car l’emploi du GNL dans la croisière est une nouveauté et il existe à travers le monde environ 600 règlementations différentes en matière de la sécurité et de protection de l’environnement. Il y a donc énormément de questions à résoudre et, pour relever ce défi, il a fallu nouer un partenariat très fort entre les différents acteurs », explique Massimo Volta, de Rina.

Allier sécurité et rentabilité

Comme on l’a vu, l’usage du GNL comme carburant marin est régi par le Code international de gestion pour la sécurité applicable aux navires utilisant des gaz ou autres combustibles à faible point éclair. Le Code IGF présente des dispositions obligatoires pour l’agencement, l’installation, le contrôle et la surveillance des machines, des équipements et des systèmes utilisant des carburants à faible point éclair, dont le GNL. Au cours de la conception des navires de Carnival alimentés au gaz, des évaluations des risques ont été menées, ainsi que des analyses des modes de défaillances et de leurs effets, afin de garantir que les dispositions et systèmes atteignent ou dépassent toutes les exigences réglementaires et opérationnelles. Cela, en tenant compte des contraintes commerciales des paquebots dont il faut maintenir la rentabilité et donc la viabilité économique. Il a évidemment fallu faire une multitude de compromis, chaque décision ou choix étant étroitement surveillé par le Rina et l'autorité du pavillon des navires, qui seront immatriculés en Italie.

Une formation spécifique pour les équipages

La sécurité comprend également un important volet lié à la formation. Les officiers et ingénieurs chargés de la propulsion et des installations GNL vont bénéficier d’un programme de formation théorique et de sessions sur simulateurs. Il se déroulera à la CSMART Academy, nouveau centre d’entrainement de Carnival situé à Almere, aux Pays-Bas, où viennent se former chaque année plus de 6000 membres d’équipage du groupe. « La formation du personnel de bord et à terre fait également partie des priorités. Carnival Corporation met actuellement au point une formation sur la sécurité liée au GNL au sein de son centre de formation de pointe, la CSMART Academy, située au sein de l'Arison Maritime Center, à Almere. Carnival Corporation collabore avec Meyer Werft et MaK Caterpillar pour mettre au point une formation spécifique pour les navires, afin que l'ensemble du personnel soit parfaitement prêt pour la livraison de ces navires. Le partenariat avec Shell permet également aux équipes de faire personnellement l'expérience du GNL si nécessaire et d'assister sur le terrain à des opérations d'avitaillement en GNL ou à d'autres activités liées », précise l’armateur.