Voiles cylindriques : jusqu’à 90% de carburant en moins
CoFlow Jet
Un nouveau système à vent développé par la startup CoFlow Jet, ressemblant à un ensemble de piliers de pont placés par erreur sur un cargo, prétend réduire les coûts de carburant des navires jusqu’à 90% en utilisant des cylindres fixes sans aucune pièce mobile.
Face aux pressions croissantes des coûts du carburant et des mandats stricts du gouvernement pour que les compagnies maritimes atteignent la neutralité carbone d’ici 2050, il y a une volonté significative d’améliorer l’efficacité des cargos tout en réduisant leurs émissions. Une approche consiste à revisiter des méthodes historiques et à réintroduire des voiles pour exploiter le vent.
Défis des voiles traditionnelles dans la navigation moderne
À première vue, cette idée semble logique. Les voiles ont été utilisées pour propulser des navires à travers le monde pendant des milliers d’années et ont continué à être utilisées pour le transport commercial jusqu’après la Seconde Guerre mondiale. Cependant, deux problèmes majeurs ont conduit à leur déclin sur le marché du fret, sauf pour des applications très spécifiques et locales.
Intensité de travail des voiles traditionnelles
Tout d’abord, les voiles traditionnelles nécessitent des équipages nombreux. Par exemple, le clipper à thé Cutty Sark de 921 tonnes nécessitait environ 30 marins pour gérer les voiles et les cordages complexes. En revanche, un navire-cargo moderne de 196 000 tonnes n’a besoin que de 13 officiers et marins, dont la plupart se contentent de pousser des boutons plutôt que de manœuvrer des cordages.
Le deuxième problème est que les voiles dépendent entièrement du vent. Si le vent souffle suffisamment fort et dans la bonne direction, tout va bien. Mais s’il souffle trop faiblement, trop fort ou dans la mauvaise direction, c’est problématique. S’il n’y a pas de vent du tout, le navire ne bouge pas.
Avec l’avènement de la puissance à vapeur et diesel, offrant des coûts de main-d’œuvre réduits et une énergie à la demande, les compagnies maritimes ont relégué les voiles à un usage récréatif et exploratoire.
Aujourd’hui, le concept des voiles connaît un renouveau similaire à celui des années 1970, lorsque les compagnies maritimes exploraient des versions modernisées de cette ancienne technologie pour réduire les coûts de carburant. Au lieu des grandes surfaces de toile sur des mâts en bois, de nouveaux systèmes utilisent des cerfs-volants, des éoliennes composites, des structures gonflables, et même la coque du navire comme voiles.
GeCheng Zha, professeur d’ingénierie aérospatiale et directeur du laboratoire d’aérodynamique et de dynamique des fluides computationnelle à l’Université de Miami, utilise une approche inspirée des rotors Flettner développés dans les années 1920 mais avec une modification significative.
Innovation dans la propulsion éolienne
Les rotors Flettner sont de grands cylindres rotatifs qui créent une poussée aérodynamique perpendiculaire au flux d’air qui les entoure. Les cylindres CoFlow Jet de Zha, en revanche, ne tournent pas. Ils aspirent une partie de l’air qui passe au-dessus et à travers eux, puis l’expulsent par une autre partie du cylindre. En aspirant une petite quantité d’air, en la pressurisant avec un impelleur et en la libérant par une sortie, on crée un déséquilibre de pression et génère une poussée considérable le long de la longueur totale des cylindres.
Selon Zha, cela permet d’obtenir un système de propulsion éolienne très efficace capable de fournir 100 % de la poussée nécessaire pour déplacer le navire grâce à son coefficient de portance élevé et à la réduction de la traînée. Contrairement au système Flettner, il n’y a pas de pièces mobiles, et il peut réduire la consommation de carburant de jusqu’à 50 % sur les grands cargos et de 90 % sur les plus petits.
Bien que ces chiffres puissent sembler impressionnants, il est important de se rappeler que tout navire à voile peut atteindre une réduction de 100 % de sa consommation de carburant en mettant ses voiles et en éteignant ses moteurs, selon les conditions de vent. Cependant, un autre avantage de ce système est qu’il peut être installé sur des navires existants, et les cylindres peuvent être rétractés pour faciliter la manœuvre dans les ports.
« Ce qui est ancien redevient nouveau », a déclaré Zha. « Avec les avancées technologiques d’aujourd’hui, la propulsion assistée par le vent est une alternative efficace aux moteurs diesel. L’avantage majeur est son respect de l’environnement – un moyen efficace de décarboniser l’industrie maritime, qui est responsable d’environ 3 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. L’industrie maritime a été résistante au changement en raison de la puissance des moteurs diesel, mais avec la pression croissante, elle devra s’adapter, qu’elle le veuille ou non. »
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