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La propulsion par le vent est-elle la solution pour décarboner le transport maritime ? Depuis quelques années, les concepts fleurissent : kites, ailes rigides, voiliers-cargos, rotors et turbovoiles. Ils misent sur cette énergie renouvelable, facilement disponible en haute mer. Et cela prend. Déjà, une quinzaine de navires marchands sont équipés et ils devraient être trois fois plus d’ici fin 2023. Tour d’horizon des principaux concepts et projets d’une foisonnante filière émergente, où la France n’est pas en reste.

LES KITES

 

 

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© AIRSEAS

(© AIRSEAS)

 

L’aile de kite d’Airseas. C’est l’un des projets les plus aboutis. La société Airseas installée en Loire-Atlantique a équipé le roulier Ville de Bordeaux de Louis Dreyfus Armateurs, de son système de kite Seawing en décembre 2021. L’aile de 500 m2 doit permettre de réaliser des économies de 20% de combustible sur des voyages transatlantiques entre la France et les Etats-Unis, pour livrer des composants d'avions entre Saint-Nazaire et l'usine américaine d'Airbus située à Mobile (Alabama). Le système est stocké dans une cuve et déployé en mer depuis un mât situé à la proue du navire. Parmi ses atouts, Airseas met en avant la simplicité d’installation et de déploiement du système depuis le navire, le faible encombrement, les vents forts captés en altitude par l’aile qui effectue des huit pour plus de traction, ou encore l’absence de gîte. Mi-2022, ce sera au tour d’un grand vraquier de 300 mètres de long de la compagnie japonaise KLine d’être doté d’une aile de 1000 m². Une deuxième a déjà été commandée. Si ces essais sont concluants, l’armement s’est engagé pour un achat de 50 voiles pour équiper sa flotte.

 

 

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© BEYOND THE SEA

(© BEYOND THE SEA)

 

L’aile de kite de Beyond the Sea. Airseas n’est pas seul à travailler sur des kites. Le skipper Yves Parlier a créé Beyond The Sea, une start-up installée à Bordeaux, pour porter le produit SeaKite. Une solution proposée pour la grande plaisance et la marine marchande. Le système est composé d’un kite gonflable de 50 à 200m² (dans un premier temps), d’un mât de lancement, d’une platine de renvoi, de capteurs électronique et d’une KiteBox (treuils et pilote automatique). Beyond The Sea avance une autonomie des économies de carburant de l’ordre de 30 à 50% pour la marine marchande.

 

 

(© SKYSAILS)

 

L’aile de kite SkySails. La société allemande SkySails fondée en 2001 a été pionnière dans l’utilisation d’ailes de kite sur des navires. Elle a commencé à tester le système en mer Baltique avant de d’installer une aile de 160 m² sur le Beluga SkySails (132 mètres de long).

LES VOILES RIGIDES

 

 

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© JIFMAR OFFSHORE SERVICES

(© JIFMAR OFFSHORE SERVICES)

 

Les ailes rigides d’Ayro. Spin-off du cabinet d’architecture navale VPLP, Ayro a conçu le système d’ailes rigides Oceanwings. Ce système, dont de petites versions ont été testées sur le navire laboratoire Energy Observer, équipera Canopée, le roulier vélique d’Alizés (coentreprise du tandem français Jifmar et Zéphyr & Borée) en cours de construction. Le navire transportera des éléments d’Ariane 6 vers le centre spatial de Kourou, en Guyane. Les Oceanwings seront supportées par quatre mâts hauts de 37 mètres, pour un tirant d’air maximal du navire de 50 mètres. Les ailes à double volet offriront chacune une surface de 363 m². Le gréement est autoporté, arisable et entièrement automatisé. Rotatif à 360 degrés, il permet d’adapter l’incidence de l’aile quelle que soit l’allure du bateau. Le réglage de la cambrure permet, quant à lui, de régler la puissance. Dans le cas de Canopée, les voiles fonctionneront la plupart du temps au près grâce au vent apparent auquel s’ajoutera le vent vrai. Ce qui permettra d’atteindre une vitesse de croisière de 16.5 nœuds et d’obtenir une économie de 30% sur la consommation en carburant. En 2021, l’entreprise a annoncé l’implantation de sa première usine sur le port de commerce de Caen-Ouistreham, dont l’activité industrielle commence cette année. Elle a aussi obtenu une approbation de principe de Bureau Veritas pour un design de porte-conteneurs de 2500 EVP avec, entre autres, le bureau d’études SDARI, du conglomérat CSSC (China State Shipbuilding Corporation), afin d’être en mesure, si le projet débouche, de parler directement avec un chantier.

 

 

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© MER ET MARINE

(© MER ET MARINE)

 

La voile rigide des Chantiers de l’Atlantique. Dans la course aux concepts français, les Chantiers de l’Atlantique ne sont en reste. Ils ont installé en octobre un démonstrateur à échelle réduite du nouveau système de propulsion vélique pour grands navires Solid Sail sur un mât de 37 mètres de haut, orientable et rétractable, supportant une voile de 550 m². Le système exploite le concept de mât à balestron capable de pivoter à 360 degrés et de s’incliner à 70 degrés pour permettre aux navires qui en seront équipés de passer sous les ponts. Un prototype à l’échelle 1 avec un mât culminant à 95 mètres de haut et supportant une voile SolidSail de 1200 m² est attendu en 2022. Pour ce projet, les Chantiers de l’Atlantique collaborent avec différentes sociétés comme Lorima, Multiplast, CDK technologies, SMM Technologies et Avel Robotics. Le constructeur nazairien qui espère pouvoir atteindre une réduction des émissions de dioxyde de carbone de l’ordre de 40% vise le marché des paquebots à voiles de 200 à 250 mètres. Il a pour cela développé Silenseas, une gamme de navires spécialement conçus pour intégrer le concept AeolDrive/Solid Sail ainsi que des carburants plus respectueux de l’environnement. L’un d’eux, long de 210 mètres pour une largeur de 25, une jauge de 23.000 GT et 150 cabines passagers, est par exemple équipé de trois mâts supportant 4350 m² de voilure pour un tirant d’air de 103 mètres. Le prototype qui va voir le jour au bord de l’estuaire de la Loire sera représentatif des mâts devant équiper un tel bateau. Mais SolidSail et son gréement, baptisé AeolDrive, sont également proposés pour des navires de charge, des discussions étant en cours avec des armateurs au commerce. 

 

 

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© MOL

(© MOL)

 

L’aile rigide de Mitsui O.S.K Lines. L’armateur japonais Mitsui OSK Lines (MOL) s’apprête à installer sa première voile rigide télescopique développée dans le cadre du projet Wind Challenger. Cette voile rigide télescopique de 20 mètres de haut par 8 de large se déploie une fois en mer. Automatique, la voile est équipée de capteurs qui permettent de moduler l’angle et la superficie en fonction de la direction et la force du vent. Le Wind Challenger a été développé par un projet de recherche industrielle conduit par l’Université de Tokyo débuté dès 2009. Il a été rejoint par les chantiers Oshima Shipbuilding et MOL en 2018. Ce système de propulsion auxiliaire sera installé sur un futur vraquier de 235 mètres que le chantier doit livrer à MOL cet automne. Avant cela, le constructeur, situé sur l’île de Kyushu, doit encore tester l’aile télescopique rigide à terre. L’armateur espère réduire de 5 à 8% les émissions du navire qui transportera du charbon pour pour Tohoku Electric Power, un important énergéticien japonais.

 

 

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© WINDSHIP TECHNOLOGY

(© WINDSHIP TECHNOLOGY)

 

Les trois ailes de Windship. La société britannique Windship Technology a obtenu en septembre dernier, une approbation de principe du DNV pour son système d’ailes. Groupées par trois avec des volets amovibles pour optimiser la puissance produite en fonction de l’angle d’incidence avec le vent, ces ailes de 48 mètres de haut ont été conçues pour équiper des vraquiers ou pétroliers de 80.000 tpl. Les ailes sont situées sur une plateforme qui les oriente automatiquement en route pour tirer le meilleur parti du vent. Elles peuvent se lever et s’abaisser pour accéder aux ports et passer sous les ponts ou portiques. Windship Technology défend une approche « holistique » combinant plusieurs inovations pour éliminer les émissions de gaz à effet de serre. Ainsi, au-delà des ailes, le navire est également équipé de grands panneaux solaires, une propulsion diesel-électrique avec un système de capture du carbone pour éviter les émissions, ainsi qu'un logiciel pour suivre de routage météo.

 

 

 

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© ZEPHYR ET BOREE

(© ZEPHYR ET BOREE)

 

L’aile de CWS. La start-up française Computed Wing Sail (CWS) a d’abord travaillé sur un système permettant d’inverser un profil asymétrique, pour créer des « morphing wings » particulièrement adaptées pour la voile. Elle s’est ensuite orientée vers le transport maritime et le système a été modifié pour s’adapter aux préoccupations des clients rencontrés : plus simple, plus robuste, indéformable et sans consommables. L’enveloppe souple et le système complexe d’inversion ont été abandonnés. Le système de CWS permet de déployer une aile asymétrique entièrement rigide de 36 mètres bâbord ou tribord amure, et peut se replier sur lui-même dans une position symétrique qui le rend quasiment indestructible et permet de diviser par 2 le tirant d’air. Un caractéristique importante notamment pour passer sous les portiques portuaires. CWS a été retenu par Zéphyr & Borée qui travaille sur Meltem, un modèle de porte-conteneurs à voile de 185 mètres de long pour 31 mètres de large, d’une capacité de 1821 EVP. Le navire devrait combiner propulsion mécanique et vélique, ne faisant appel qu’à 10% de la puissance moteur si le vent est favorable.

 

 

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© WALLENIUS WILHELMSEN

(© WALLENIUS WILHELMSEN)

 

Les ailes Wallenius Marine. Le groupe norvégien Wallenius Wilhelmsen, un des leaders mondiaux du transport roulier et pionnier dans plusieurs nouveaux types de propulsion comme le GNL ou la pile à combustible, va tester la propulsion vélique. Il veut faire construire un grand roulier de 220 mètres de long par 40 de large pouvant transporter 7000 voitures à travers l’Atlantique à la vitesse de 10 à 12 nœuds en étant propulsé quasi-uniquement à la voile. C’est Wallenius Marine, la filiale suédoise du groupe spécialisé dans le management et la création de design, qui chapeaute ce projet initié il y a plusieurs années et concrétisé en 2020 par le projet Oceanbird qui est cofinancé par le ministère suédois des transports, et associe Wallenius, KTH – une des plus grandes universités techniques suédoises – et la société d’ingénierie maritime SSPA. Le navire a été modélisé avec cinq mâts de 105 mètres pouvant être ramenés à 45 mètres pour passer des ponts ou fortement réduire la voilure. Les voiles, dessinées comme des ailes d’avions, sont orientables automatiquement à 360°, mesurent 80 mètres entièrement déployées et sont composées de métal et de composite. En juillet, Wallenius Marine a été rejoint par le groupe d'ingéniérie marine suédois Alfa Laval, avec qui a été créé la coentreprise AlfaWall Oceanbird pour développer ce premier navire avant de décliner le concept sur des paquebots et des navires de charge.

 

 

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© DELTAMARIN

(© DELTAMARIN)

 

Les ailes BAR Technologies. Le cabinet d’ingénierie britannique BAR Technologies (BARTech) a conçu la technologie d’ailes WindWings qui permettrait de réaliser des économies de carburant « de plus de 30% », selon que l’installation est un refit ou combiné avec une construction neuve avec carène optimisée. Ce système d’abord pensé pour des vraquiers et pétroliers est constitué d’ailes entièrement rétractables et encastrables dans le pont. Elles se présentent sous forme de volets divisés en trois parties qui s'orientent en fonction de la direction du vent qu'ils pourront recevoir à toutes les allures. Le système a reçu une approbation de principe du DNV. BARTech travaille avec le cabinet d'architecture navale finlandais Deltamarin (pour l’optimisation de la carène) et le groupe de négoce Cargill sur un vraquier. 

 

 

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© DSIC

(© DSIC)

 

L’aile DSIC. En Chine aussi, les ailes ont suscité des expérimentations. Dès 2018, les chantiers Dalian Shipbuilding Industry Corporation (DSIC) et la compagnie China Merchants Energy Shipping (CMES) ont testé une technologie de voiles sur un pétrolier VLCC de 300.000 tpl. Le New Vitality a été équipé de deux ailes de 30 mètres de haut et 15 mètres de large.

LA VOILE GONFLABLE

 

 

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© Michelin

(© MICHELIN)

 

La voile gonflable Michelin. Le groupe français Michelin a surpris en juin en révélant avoir développé la voile gonflable Wisamo. Elle est basée sur un concept développé par deux inventeurs Laurent de Kalbermatten, créateur du parapente, et Edouard Kessy, créateur des voiles 3DI, dites BlackSails. Elle est capable de fonctionner à quasiment toutes les allures (300° sur 360°) s’appuyant à la fois sur la propulsion vélique et la portance, sans point de compression puisque sans attache et ne nécessitant que très peu de manœuvre.  Après avoir installé et testé un petit prototype sur le voilier de Michel Desjoyeaux, d'abord sur le lac de Neuchâtel en Suisse et, à partir de février prochain dans les conditions océaniques du golfe de Gascogne, un autre prototype, d'une taille de 100 m2, va équiper le roulier MN Pélican de la Maritime Nantaise. Les essais devraient démarrer fin 2022. Michelin espère que la voile permettra d’économiser 20% de combustible, et donc d’émissions.

LES VOILIERS-CARGOS

 

 

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© MICHEL FLOCH

(© MICHEL FLOCH)

 

Le voilier-cargo Grain de Sail. L’entreprise Grain de Sail a commencé modestement avec une goélette en aluminium de 24 mètres de long pouvant embarquer 50 tonnes de marchandises. Ce voilier-cargo construit chez Alumarine transporte depuis 2020 du vin bio vers New-York et revient chargé de chocolat de République dominicaine pour sa chocolaterie. Un succès qui a poussé la société morlaisienne à lancer un projet pour une deuxième goélette, de 52 mètres de long, pour 11 de large, qui devrait pouvoir transporter 300 à 350 tonnes par voyage. Comme son aîné, l’idée est que ce bateau navigue presque exclusivement à la voile pour réduire au maximum les émissions.

 

 

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© PIRIOU

(© PIRIOU)

 

Le cargo à voiles de TOWT. Après une dizaine d’années à affréter des vieux gréements pour transporter des marchandises à la voile qui sont ensuite commercialisées avec le label Anemos, l’entreprise française TOWT (Transoceanic Wind Transport) est en train de concrétiser son projet de développer sa propre flotte de voiliers cargos modernes. Elle a annoncé début janvier avoir signé un contrat avec les chantiers Piriou de Concarneau, pour la construction de premier cargo à voiles livrable au troisième trimestre 2023. Ce sera une goélette de 81 mètres hors-tout, pour 11.9 de large, un tirant d’air de 64 mètres et un tirant d’eau de 6 mètres. Le navire pourra porter 2500 m2 de toile avec deux grand-voiles, deux focs et un génois pour atteindre la vitesse moyenne de 10.5 nœuds avec des pointes espérées à plus de 16 nœuds. La voile sera son moyen principal de propulsion. Le navire sera en mesure de charger 1000 à 1100 tonnes de fret en vrac sur des palettes, ainsi que 135 barriques de 225 litres de vins et spiritueux.

 

 

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© MAURIC

(© NEOLINE)

Le cargo à voiles de Neoline. La jeune compagnie nantaise Neoline lancée en 2015 a l’ambition de développer des lignes commerciales exploitées avec des navires conçus pour utiliser le vent. Prévu pour entrer en service en 2024, le premier Neoliner, conçu par Mauric, sera un navire de 136 mètres de long pour 24 mètres de large capable de transporter 5000 tonnes de fret notamment du matériel roulant ou cargaisons sur remorques, ainsi que 280 conteneurs de 20 pieds (EVP). Sa propulsion principale sera assurée par un grand gréement inclinable (pour pouvoir passer sous les ponts). Les voiles, conjuguées à une réduction de la vitesse commerciale de 15 à 11 nœuds, vont permettre de diminuer de 90% les besoins énergétiques par rapport à un cargo traditionnel de même taille. Le projet a fait appel au groupement d’entreprises ligériennes Neopolia pour construire ses navires. Immatriculé sous pavillon français (RIF), le premier navire de Neoline, dont la commande est espérée prochainement, doit être exploité sur une ligne desservant Saint-Nazaire, Saint-Pierre et Miquelon, Baltimore, Halifax, de nouveau Saint-Pierre et Miquelon et retour à Saint-Nazaire. 

 

 

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© SEAFRET

(© SEAFRET)

 

Le projet Cargo Voile de SeaFret. L’entrepreneur et skipper Daniel Ecalard a lancé avec SeaFret un projet de cargo à voiles pour transporter du fret dans les Caraïbes. Il veut construire un navire avec une capacité d’une centaine de tonnes utilisant des énergies renouvelables pour faire du cabotage des Iles Vierges, au nord, jusqu’aux Grenadines, au sud. L’architecte naval François Lucas a dessiné un navire en aluminium de 35 mètres de long par 9 mètres de large, avec un tirant d’eau n’excédant pas 2.60 mètres pour accéder aux différents ports et quais de la région. La timonerie de ce cargo à voiles a été placée en avant avec une grande plateforme et une cale à l’arrière pour accueillir conteneurs (jusqu’à deux 20 pieds), véhicules (6), marchandises hors gabarit (piscine, éléments bâtis) ou palettes. Armé par trois ou quatre marins, le navire est équipé d’une grue hydraulique de 40 t/m et d’une cale de chargement à l’arrière. Le bateau a aussi été pensé pour être le plus autonome possible et avoir une certaine redondance. Si le vent est absent, il dispose d’un parc de batteries donnant six à huit heures d’autonomie aux moteurs électriques. Cargo Voile a opté pour des pods électriques Rim Driven rétractables. Quatre hydrogénérateurs de puissance de 7 kW sont déployés à la voile, dix panneaux photovoltaïques et deux éoliennes permettent de charger le parc batteries. Et s’ils viennent à faire défaut, des générateurs permettent de fonctionner en diesel-électrique.

LES ROTORS SAILS ET TURBOVOILES

 

 

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© NORSEPOWER

(© NORSEPOWER)

 

Les rotor sails de Norsepower. En Finlande, la société Norsepower connaît un certains succès avec Rotor Sails. C'est une version modernisée du rotor Flettner, un cylindre tournant qui utilise l'effet Magnus pour augmenter la puissance vélique de propulsion du navire. Norsepower a conçu une version qui s’incline pour permettre de passer sous les ponts. La solution est compatible et complémentaire avec les autres sources de propulsion des navires. Elle équipe déjà le SC Connector, un caboteur de l'armement Sea-Cargo, le ferry Copenhagen, de Scandlines, le ferry Viking Grace, de Viking Line, le roulier Estraden et le chimiquier Maersk Pelican. Elle permet de réduire la consommation de carburant et donc les émissions. Les économies dépendent de la route choisie.

 

 

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© ANEMOI

(© ANEMOI)

 

Les rotor sails d’Anemoi. Le britannique Anemoi a aussi conçu des rotor sails qui équipent l’Afros, de Blue Planet Shipping, un vraquier de 199 mètres et 63.000 tpl, datant de 2018. Mi-2022, Anemoi doit profiter d’un passage en cale-sèche du vraquier TR Lady (229 mètres de long, pour 32.3 de large et 82.000 tpl), géré par Tufton, pour installer son système. Les rotor sails seront montées sur des rails afin d’être déplacées sur le pont pour faciliter les opérations portuaires. Anemoi a aussi conçu un système inclinable. La société, qui a signé en 2020 un MoU avec le motorise finlandais Wärtsilä pour les ventes et l’entretien du système, estime qu’il est possible de réduire la consommation et les émissions de 5 à 30%.

 

 

 

Le rotor d’EcoFlettner. La société allemande Eco Flettner a également conçu son sytème de rotor sail. Elle a équipé le caboteur Fehn Pollux (4.200 tpl) de l’allemand Fehn en 2018, avec son rotor de 18 mètres de haut, pour 3 de large. Un autre navire l’Annika Braren de la compagnie Rörd Braren (5.200 tpl) a été à son tour doté du système en 2021.

 

 

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© BOOMSMA SHIPPING BV

(© BOOMSMA SHIPPING BV)

 

La turbovoile d’eConowind. Le système VentiFoil du néerlandais eConowind s’inspire directement de la turbovoile. La technique repose sur l'effet d'aspiration qui alimente un ventilateur à l'intérieur des mâts et qui crée une puissance de propulsion auxiliaire. Les ailes sont automatiquement orientées pour prendre l’angle idéal par rapport au vent et amener le flux d’air vers les ventilateurs. Les navires peuvent ainsi réduire la poussée de l’hélice, économiser du carburant et ainsi diminuer leurs émissions polluantes de l’ordre de 10%. eConowind a développé des options pour permettre de coucher les turbovoiles ou de les déplacer latéralement sur des rails. Elles peuvent aussi être placées sur un conteneur de 40 pieds pour être installées ou retirées très facilement. Deux armements néerlandais testent le système sur des caboteurs : Boomsma Shipping, avec le cargo Frisian Sea (118 mètres de long et 6.477 tpl) et Jan Van Dam Shipping, avec l’Ankie (90  mètres de long, 3.600 tpl).

 

 

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© CRAIN TECHNOLOGIES

(© CRAIN TECHNOLOGIES)

 

La turbovoile de Crain Technologies. Le bureau d’études basé à La Rochelle CRAIN a développé une solution de propulseur éolien basé sur le concept du profil aspiré destiné aux navires de commerce. Ce système est constitué d'une aile épaisse, munie d'un volet arrière et doté d'un système d'aspiration qui permet d'aspirer et d'accélérer l'air autour du profil (aspiration de la couche limite). Cette solution automatisée s’adresse à des navires de commerce de grande taille. Un prototype a été testé sur le port de La Rochelle.

© Un article de la rédaction de Mer et Marine. Reproduction interdite sans consentement du ou des auteurs

 

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