HYBA Étude sur l'hybridation de la flotte de pêche française

Etude de la faisabilité d’une motorisation hybride adaptable à des navires neufs ou en activité

Résumé du projet

L’augmentation du carburant grève la rentabilité des armements de pêche et fait peser des menaces sur la pérennité de certains segments de la flotte. La transition vers une motorisation non carbonée nécessite le développement de solutions techniques innovantes pour la plupart en devenir, et qui nécessiteront soit un renouvellement quasi-complet de la flotte, impossible à ce jour, soit la suppression de la limitation de jauge imposée par la Politique Commune des Pêches. Le projet HYBA vise à offrir une alternative ambitieuse : diminuer la consommation de carburant des navires déjà existants.

Il propose en effet une solution de motorisation hybride adaptable à des navires neufs mais aussi à des navires déjà en activité. La technologie proposée existe déjà dans le domaine automobile. Il s’agit par ce programme de l’adapter à un navire de pêche. Il demande peu de place supplémentaire à bord et limite donc les problèmes d’augmentation de jauge. Par ailleurs, le projet porte également sur l’optimisation du train de pêche. Il est à souligner que le projet est conçu pour être facilement transférable.

Contexte

Il s’agit d’un projet innovant à plusieurs titres. Les technologies de motorisation existent, mais l’Hybridation parallèle, qui consiste à lisser le couple du moteur thermique dans un objectif de réduction de consommation, n’a encore jamais été réalisée sur un navire et encore moins sur un chalutier. Pas plus que n’a été réalisée l’optimisation énergétique des différents consommateurs (par ex. l’hydraulique) avec l’aide de batteries. L’innovation résidera également dans le modèle de supervision énergétique qui sera développé par l’IMT Atlantique ainsi que dans l’optimisation abordée par l’Ecole Navale.

Concernant les engins de pêche « Economes », aujourd’hui, les chaluts et les pratiques ont évolué et il est judicieux de repenser et d’innover sur les chaluts de l’Armement APAK pour les optimiser en termes de sélectivité et de consommation de carburant. L’innovation réside à la fois dans les nouveaux concepts mis en oeuvre pour optimiser le chalut mais aussi dans le couplage de la traction nécessitée par le nouveau chalut optimisé avec la nouvelle motorisation hydride du navire. Des gains sont possibles indépendamment sur la motorisation hybride du navire et sur le train de pêche, et dans leur association optimale. Les chaluts seront optimisés par simulation numérique et comparés par rapport à l’existant, par simulation en phase I puis en mer en phase II. L’innovation portera également sur la corrélation Système de Propulsion / Engin de pêche / actions de pêche. L’adéquation idéale entre le Chalutier et les engins de pêche, dans des conditions très variables, a été très peu étudiée jusqu’à présent.

Objectifs

Optimiser la consommation de carburant de navires existants

Méthodologie

Le projet est prévu en 2 phases : Etude de faisabilité / Réalisation. Seule la phase 1 fait l’objet du présent dossier. L’étude de faisabilité portera sur l’instrumentation et l’analyse énergétique, l’optimisation du chalut et une étude des conséquences en termes de stabilité et d’architecture suite à la nouvelle motorisation. A l’issue de cette phase, plusieurs solutions seront proposées. Celles-ci seront chiffrées et les gains énergétiques évalués. Par ailleurs, les données de consommation énergétique du navire seront bancarisées et valorisées dans la perspective d’une information de la filière ou pour d’autres projets. Au terme de la phase 1, et sous réserve que les gains énergétiques soient réels et les travaux d’adaptation économiquement viables, la phase 2 sera lancée. Celle-ci portera sur le développement et l’intégration des solutions proposées en phase 1.

Résultats

Dans le cas d’un retrofit (passage d’un moteur ABC usé à une hybridation parallèle combinant loi de conjugaison, optimisation énergétique et peak-shaving), les simulations réalisées sur le chalutier Naoned, instrumenté de capteurs et modélisé via le jumeau numérique EcoBoatTwin, ont permis d’estimer des gains de consommation de carburant de 18 à 27% selon les types de pêche (thon, merlu, fonds) pour un état de mer de 4.
Sur les trois dernières années d’exploitation du Naoned, la réduction pondérée de consommation de carburant atteint 22 à 25%.
L’apport intrinsèque estimé de l’hybridation parallèle par rapport à un moteur neuf à régime fixe (avec la coque et l’hélice du Naoned) est de 12 à 14%.

Perspectives

L’optimisation ne s’arrête pas là, des pistes complémentaires peuvent être explorées, telles que :

un co-dimensionnement de la chaine propulsive globale: choix du ratio du réducteur, du moteur thermique et de l’hélice via un plan d’experience (DoE) sur une gamme de composants plus large, permettant l’optimisation de la composition de la chaine propulsif pondéré sur les scénarios grâce à la plateforme EcoBoatTwin
le choix de moteurs thermiques moins dynamiques mais plus efficients ; dans le cas d’une hybridation parallèle, la dynamique étant assurée par le moteur électrique
une loi de pilotage de l’hybridation plus dynamique (cf. Projet en cours avec les étudiants de l’IFP School)
l’intégration de machine learning (IA) pour adapter dynamiquement les points de fonctionnement en navigation.