Les voies de l éco-conception

Les voies de l éco-conception

Les voies de l éco - conception De ce domaine très vaste, qui embrasse tout le CYCLE DE VIE du produit «navire», nous allons extraire quelques problématiques relatives à la CONCEPTION du navire en vue d améliorer son impact environnemental, et particulièrement: sa consommation d énergie, sa consommation d énergie fossile. BUREAU MAURIC LES VOIES DE L ÉCO-CONCEPTION - JANVIER 2012 2

Les voies de l éco-conception Approche conceptuelle Amélioration de la carène Electrification des navires Propulsion Eolienne 3

Approche conceptuelle Le Navire est un système conçu pour remplir des fonctions objectifs: Mettre en œuvre un système de combat Transporter des containers Transporter des passagers Etc sous un certain nombre de contraintes 4

Approche conceptuelle sous un certain nombre de contraintes:» Economiques» Règlementaires» Techniques. 5

Approche conceptuelle Le Navire est un système de systèmes Navire Système navigation Système propulsion Système électricité Autres systèmes Autres systèmes Autres systèmes 6

Approche conceptuelle Si un système change de manière radicale, par exemple: Propulsion diesel conventionnelle» Propulsion diesel électrique» Propulsion hybride avec batteries, ou PAC» Propulsion d appoint éolienne BUREAU MAURIC Présentation de la navette de Petite Rade électrique 7

Approche conceptuelle Tous les systèmes sont impactés Navire Système navigation Système propulsion Système électricité Autres systèmes Autres systèmes Autres systèmes 8

Approche conceptuelle Ne pas se contenter d adaptations Remonter le nouveau système dans l arborescence de conception au niveau des fonctions objectifs de conception. Au contraire réviser toute la conception autour de ce nouvel objectif de conception 9

Approche conceptuelle! Concevoir pour des fonctions objectifs! Intégrer dans les fonctions objectifs les modifications radicales de systèmes! Considérer le navire comme un tout et pas comme une juxtaposition! Mettre le flotteur au service des fonctions objectifs et non pas l inverse 10

Approche conceptuelle Autre classification possible, le contenu et le contenant Contenu : Systèmes intérieurs Interaction Contenant : géométrie de la forme 11

Approche conceptuelle Contenants : Forme de carène Nombre et forme des appendices Structure et matériau de l enveloppe 12

Contenus: Approche conceptuelle Système propulsif: ligne d arbre, hélice, propulseur azimutal, waterjet.. Génération d énergie mécanique: moteurs de toutes sortes Transformation d énergie: batteries, PAC Energies primaires fossiles ou renouvelables: gas-oil, gaz, énergie chimique, vent, soleil 13

Amélioration de la carène Contenants : Créer des formes de carène de trainée minimum Mais dialectique avec d autres domaines : 14

Amélioration de la carène Trainée minimum Tenue à la mer Simplicité de construction 15

Approche conceptuelle Conclusions : COMPROMIS humain au coup par coup OPTIMISATION mathématique multi objectifs Apparition d un LIEN FORT entre coût immédiat d achat et coût d opération le long du cycle de vie 16

Amélioration de la carène: Formes de carène: Evolution des moyens d étude Codes Navier-Stokes:ICARE, Finemarine,. 1977 1983 2005 Temps t Méthode de Dawson Codes potentiel: REVA,CHERIE,RAPID. Bassin des carènes 17

Amélioration de la carène: Formes de carène: Course à la puissance de calculs: Code potentiel Code RANSE Epoque Maillage Mémoire station de travail (odg) Vitesse de calcul super PC 1985-1990 : 5.10 3 256 ko Qques kflops facettes 2010 5.10 6 mailles 10 Go env. 50 Mflops 18

Amélioration de la carène: Optimisation paramétrique de la carène: Optimisation multi-objectifs, 2 ou 3 en général Choix judicieux des algorithmes utilisés Bataille de temps de calcul car nombreuses variantes 19

Amélioration de la carène: Extrait rapport COCHISE( Sirehna, Mauric et autres..) BUREAU MAURIC LES VOIES DE L ÉCO-CONCEPTION - JANVIER 2012 20

Amélioration de la carène: Nombre et forme des appendices: Alignement des appendices : quilles de roulis. Amélioration du dessin de la chaise Amélioration de l alimentation de l hélice 21

L électrification des navires Contenu: Phénomène le plus important est l électrification des navires L électrification des navires est une tendance de long terme 22

L électrification des navires Diverses formes d électrification Propulsion diesel électrique Propulsion gaz électrique Propulsions électriques hybrides:» Hybrides série: semblable au diesel électrique mais avec batteries en plus» Hybrides parallèle: les 2 moteurs peuvent être couplés sur l arbre d hélice 23

L électrification des navires Inconvénients: Perte de rendement apparente: 10 à 15% liée aux pertes Joule dans la chaine propulsive. Encombrement de l installation Coût élevé Pas si «green» qu il n y paraît: recyclage des batteries.. Capacité de stockage très limitée 24

L électrification des navires Avantages: Gestion globale de tout le navire à partir d une seule énergie : l électricité Perte de rendement apparente compensée par une utilisation des sources dans leur zone de rendement optimum Flexibilité d emploi Redondance augmentée 25

Avantages: Propulsion électrique: Possibilité de fonctionnement en mode ZEV sur batteries ou PAC Evolutivité plus facile 26

Propulsion électrique: Vedette HELIOS- Armement ICARD Maritime 27

L électrification des navires Avenir: Supra-conductivité à haute température Progrès des PAC: nombreux projets( SHYPER ) Progrès des batteries 28

Propulsion éolienne:! Recherche d économie d énergie n est pas un combat nouveau - cf chocs pétroliers! Développement des énergies alternatives dans les années 80! Energie éolienne peut représenter un apport important! Ne peut s adapter qu à certaines exploitations! Esthétique en plus.! Belles réalisations 29

Propulsion éolienne: Voilure souple: Perini Navi, le Maltese Falcon BUREAU MAURIC LES VOIES DE L ÉCO-CONCEPTION - JANVIER 2012 30

Propulsion éolienne: Voilure rigide : un propulseur injustement délaissé: la turbo - voile Le prototype en 1983 et le professeur Malavard, un des inventeurs BUREAU MAURIC LES VOIES DE L ÉCO-CONCEPTION - JANVIER 2012 31

Propulsion éolienne: Voilure rigide : un propulseur injustement délaissé: la turbo - voile L Alcyone( conception Mauric) à l Equipe Cousteau BUREAU MAURIC LES VOIES DE L ÉCO-CONCEPTION - JANVIER 2012 32

Propulsion éolienne: Voilure rigide : un propulseur injustement délaissé: la turbo - voile Une réalisation allemande : l E-ship en 2010 BUREAU MAURIC LES VOIES DE L ÉCO-CONCEPTION - JANVIER 2012 33

Conclusions! Grand foisonnement d idées et de concepts! Les quatre lignes de force développées: " L unité de conception au service d objectifs incluant le système innovant " L optimisation numérique des carènes " L électrification des navires " La propulsion éolienne! La ligne directrice du Grenelle de la mer: diminution de 50% de la consommation d énergies fossiles! Le programme «Navire du futur» 34