Développement, construction et expérimentation à la pêche d’un démonstrateur de chalutier diesel-électrique de 24m

Bureau MAURIC

Présentation du 04 Février 2016 Journée des Sciences Navales – Ecole Navale

Projet financé par le Commissariat Général à l’Investissement

et accompagné par l’ADEME

Appels à manifestations d’intérêt (AMI) - Investissements d’Avenir

PROGRAMME VEHICULE DU FUTUR : Navires du futur

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Objectifs du projet

Objectifs généraux du projet Développement industriel d’un chalutier innovant :

Constituer un nouveau standard de chalutier de type diesel-électrique, de longueur < à 24m.

Utilisation de technologies disponibles à court terme.

Approche réaliste et concrète, permettant le lancement rapide d’une série de navires génériques.

Etudes d’industrialisation permettant de réduire les coûts des futurs navires à construire sur base ARPEGE.

Construction d’un démonstrateur – échelle 1 : Mettre en œuvre toutes les technologies développées.

Valider l’ergonomie, l’accessibilité, la maintenance.

Démonstration et qualification en conditions réelles d’exploitation : Valider les performances en mer, en condition de pêche.

Convaincre les futurs utilisateurs.

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Objectifs techniques

Axe thématique n°1: Un navire économe Efficience énergétique.

Une Architecture de puissance diesel-électrique

Une Nouvelle forme de carène

Une Alimentation électrique des apparaux de pêche

Une Propulsion optimisée

Une gestion dynamique et un monitoring des consommateurs

Efficience en opération : Traitement / stockage des produits de la pêche.

Axe thématique n°2: Un navire propre Réduction des émissions de CO², Sox, Nox, particules.

Zéro rejets d’eaux usées ou eaux mazouteuses en mer.

Gestion raisonnée des macro-déchets issus de la pêche

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Objectif de gains de consommation énergétique : Senne danoise = -40% Chalut de fonds = -20%

Objectifs techniques

Axe thématique n°3: Un navire sûr Sécurité du navire :

Détection des risques de croche

Protection des zones vie vis-à-vis de l’envahissement

Amélioration des conditions d’évacuation

Confort et ergonomie à bord : Séparation des zones vie / travail

Meilleure régulation température / hygrométrie

Amélioration des conditions de travail

Axe thématique n°4: Un navire intelligent L’intelligence embarquée pour quatre fonctions :

La gestion optimisée de la chaîne énergétique

Une aide à la décision pour la navigation : routage avec fonctions d’optimisation énergétique

Une aide au pilotage par un contrôle du cap automatique

La détection des risques de croche

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Organisation du projet

SOCARENAM

•Pilotage administratif et financier de la coopération. •Construction du démonstrateur. •Coordonne la mise en route du démonstrateur, sa validation lors des essais de qualifications puis son expérimentation. •Coordonne la formation des équipages à l’utilisation du futur démonstrateur.

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•Pilotage technique et scientifique. •Assure la recherche de solutions techniques, les travaux de développement de nouveaux concepts architecturaux de navires, la validation des performances et des objectifs du projet.

ENAG

•Apporte son expertise dans le domaine de l’architecture des systèmes électriques, de gestion de la puissance électrique et le pilotage des consommations. •Assure l’étude et la fourniture des installations de production, de motorisation et de gestion électrique.

IXBLUE •Apporte son expertise dans le domaine de l’acoustique sous-marine et des systèmes de détection •Assure l’étude et la fourniture des installations de détection des risques de croche.

MARINELEC •Apporte son expertise dans le domaine de la gestion de la puissance électrique et le pilotage des consommations. •Assure l’étude et la fourniture des installations de gestion de la consommation électrique.

Présentation du rôle des partenaires

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Planning général du projet

Lancement du projet : T0 = Fin Mars 2013 Signature de la Convention de Projet par le CGI.

Avant-projet et études de différents concepts : Mars – Décembre 2013

Etudes d’industrialisation : Janvier – Juin 2014

Réalisation du démonstrateur : Juillet 2014 – Septembre 2015.

Essais chantier Septembre – Octobre 2015 : livraison du navire le 16/10/2015 à l’Armement Hagneré

Expérimentation : Novembre 2015 – Avril 2016. DUREE TOTALE DU PROJET = environ 3 ans

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Budget et financements

Récapitulatif des coûts globaux

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Coût global du projet Budget total du projet: 8 168 132 €

Répartition des financements :

Achat du démonstrateur par un Armement partenaire : 2 500 000 €

Aides à l’innovation de l’État : 1 988 049 €

Financement des partenaires : 3 680 083 €

Autres apports :

Apport d’un PME par l’Armateur Associé (Armement Hagneré)

Mise à disposition des engins et matériels de pêche par l’Armateur

Mise en stand-by du navire précédent de l’Armateur Associé

Mise à disposition de 60 à 80 UMS par la DPMA

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Caractéristiques générales

Caractéristiques générales :

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• MAIN DIMENSIONS Length overall : 24.95 m

Max Breadth : 8.5 m

Draught (max) : 3.9 m

• CONSTRUCTION Hull : Steel

Superstructure : Aluminium

• SPEED AND ENDURANCE Max Cont. Speed : > 10 kts

Towing Speed : 2/3 kts

Max Towing Capacity : 8 Tons @ 3kts

• PROPULSION & POWER Propulsion Type : Diesel - Electric

Main engines : 2 x 220kW

Main Thrusters : 2 FPP + 2 rudders

Auxiliary Thrusters : Not Applicable

Main Generators : 2 x 430 kWe

(variable speed)

Electrical Networks : 400V–50Hz

230V–50Hz

24V-DC

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Principales solutions mises en œuvre

Gestion de l’énergie

Gestion de l’énergie intégrée, autour d’une énergie unique : l’électricité

Architecture de puissance diesel-électrique:

Production électrique par groupes électrogènes à vitesse variable :

Réglage du régime de fonctionnement optimum en fonction du taux de charge.

Réseau électrique 440V / 220V, via un bus-DC

Principaux consommateurs électriques :

Propulsion électrique.

Treuils de pêche

Centrale électro-hydraulique

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© ENAG

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Armoire électrique de propulsion Moteurs électriques de propulsion

Groupe électrogène à vitesse variable

Platines de conduite

Gestion de l’énergie

Gestion de l’énergie intégrée, autour d’une énergie unique, l’électricité. Gestion optimisée de la chaîne énergétique:

Pilotage de l’ensemble des consommateurs électriques du bord

Optimisation de la puissance consommée en temps réel :

Pilotage direct des consommateurs pour les systèmes non-essentiels : ventilation, groupe de froid, etc.

Proposition d’actions au patron-pêcheur pour les systèmes essentiels : propulsion, pêche, sécurité, etc.

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Gains de consommation énergétique moyens sur un cycle de fonctionnement, grâce aux GE à vitesse variable + gestion dynamique de l’énergie. :

• Senne danoise = -12% • Chalut de fonds = -11% • Mouillage = -22%

Etudes hydrodynamiques

Optimisation hydrodynamique : Plan des formes novateur pour un chalutier :

Centrage des masses optimisé

Formes avant affinées

Voute arrière modifiée pour une propulsion bi-lignes d’arbres

Réduction de la résistance à l’avancement.

Meilleure tenue à la mer

Appendices optimisés :

Plan mince / Quilles de roulis

Safrans

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Validation hydrodynamique :

• Optimisation hydrodynamique CFD du plan des formes

• Essais en bassin du concept final

• Validation et comparaison avec des chalutiers de référence :

• Puissance propulsive

• Tenue à la mer

• Calculs d’hélices avec comparaison de plusieurs variantes

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Etudes hydrodynamiques

Puissance propulsive : Comparaison avec des chalutiers de référence:

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100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

700,0

9 9,2 9,4 9,6 9,8 10 10,2 10,4 10,6 10,8 11

Puis

sanc

e pr

opul

sive

(kW

)

Vitesse (nds)

Puissance propulsive comparée entre ARPEGE et un panel de chalutiers de référence (kW)

ARPEGE - Forme D - CAS A ; avec quilles de roulis

ARPEGE - Forme D - CAS A ; sans quilles de roulis

ARPEGE Forme C_1deg - CAS A ; avec quilles deroulis

ARPEGE Forme C_1deg - CAS A ; sans quilles deroulis

Cayola

Le Précurseur

La Fanette

CHALUTIER Référence 1 – 220 t – bi-lignes d’arbres

CHALUTIER Référence 2 – 320 t – mono-ligne d’arbre

CHALUTIER Référence 3 – 250 t – mono-ligne d’arbre

ARPEGE – Variante D – avec quille de roulis

ARPEGE – Variante D – sans quille de roulis

ARPEGE – Variante C – avec quille de roulis

ARPEGE – Variante C – sans quille de roulis

310 t

Gain sur la puissance propulsive, à déplacement identique :

• À 10.5 nœuds = supérieur à -17% • À 10 nœuds = supérieur à -11%

Etudes hydrodynamiques

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250

320

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

% d'opérabilité sur les critères pondérés (Egmond aan Zee, NL)

Forme A

Forme B

Forme C

Fonction de transfert en roulis

Fonction de transfert en tangage

Critère de confort à la mer : Nbre de jours où il est respecté sur une année

Tenue à la mer : Utilisation d’un code potentiel (Aqua+)

Méthode de comparaison multi-critères et basée sur des « Scatter diagram » représentatifs de la zone de navigation (MAURIC & Hydrocéan)

Comparaison avec des chalutiers de référence:

Une architecture novatrice

Nouveaux principes d’aménagements : Pont de travail au-dessus de la zone de traitement du poisson

Séparation des zones vie et de travail.

Régulation des conditions de température et hygrométrie dans les locaux vie.

Amélioration des niveaux de bruits.

Protection des zones vie en cas d’envahissement et facilité d’évacuation.

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© MAURIC © MAURIC

Une architecture novatrice

Amélioration de la Sécurité Franc-bord augmenté

Stabilité statique et dynamique améliorée

Prise en compte de risques d’avaries

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Une architecture novatrice

Amélioration de l’ergonomie Amélioration des positions de travail

Réduction des risques de chute

Visibilité accrue vers le plan d’eau et les zones de travail.

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Un système de détection des risques de croche

Utilisation d’un sonar Seapix d’Ixblue

Développement d’algorithmes spécifiques permettant la détection de singularités ou d’une remontée brutale fond, qui risquent de constituer un risque de croche. Réduction des risques d’accidents (perte de stabilité)

Réduction des dommages sur le matériel de pêche

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© IXBLUE

Un navire rentable et respectueux de l’environnement

Diversification et polyvalence Permettre le développement d’une filière de chalutiers génériques, adaptés à plusieurs

métiers: Chalut de fonds, Chalut pélagique, Senne danoise.

Amélioration de la qualité des produits de la pêche: Rampe de tri, et conditionnement

Stockage dans une cale centrale en Conteneurs ou Caissettes

Amélioration de la chaîne de froid ; Utilisation de glace liquide

Réduction de l’impact sur l’environnement : Réduction de la consommation de carburant fortement réduite.

Réduction des émissions de CO², Sox, Nox, particules.

Zéro rejets d’eaux usées ou eaux mazouteuses en mer.

Gestion raisonnée des macro-déchets issus de la pêche Meilleure sélectivité : sonar de détection

Stockage des rejets valorisables

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Phase Expérimentation

• Principaux objectifs Évaluer le retour d’expérience du navire sur une période longue (6 mois) :

Recueillir des données chiffrées et objectives

Évaluer le navire sur plusieurs états de mer, plusieurs saisons, diverses espèces pêchées, etc.

Confirmer les modèles théoriques : performances, consommation, cycles d’exploitation, bilan énergétiques, etc.

Comparer ces résultats avec des modèles connus (flotte existante)

Évaluer la capacité de pêche, la qualité du poisson pêché, la sélectivité

Faire un premier bilan d’exploitation sur ½ année

Définir des voies d’amélioration, dans le but d’affiner la définition de futurs chalutiers de série issus du démonstrateur ARPEGE

• Expérimentation en cours…

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Conclusions

Conclusion

• Un projet multidisciplinaire Architecture navale

Hydrodynamique

Gestion de l’énergie

Electronique / Traitement du signal

• Un consortium regroupant bureau d’étude, chantier, équipementiers, armateur

• L’objectif d’un navire plus rentable

• De premiers résultats expérimentaux qui confirment les modèles théoriques

• Une nouvelle architecture de navire pouvant être déclinée sur divers métiers à la pêche

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