Le Pyxis Ocean, pionnier de la propulsion éolienne dans le transport maritime.
L’Organisation Maritime Internationale (OMI) a pour objectif de parvenir à réduire à zéro les émissions nettes de Gaz à Effet de Serre (GES) provenant des transports maritimes internationaux avant 2050. Pour ce faire, et alors que l’accent est mis sur l’adoption de biocarburants, de nouvelles technologies plus propres sont en train d’émerger. C’est ainsi que le premier cargo propulsé par le vent, baptisé « Pyxis Ocean » a été lancé, démontrant son efficacité et son impact positifs sur l’environnement au cours de ses premiers mois d’essai.
1 – Une campagne de 6 mois à travers les différentes mers du monde
Le Pyxis Ocean, premier navire de charge au monde à utiliser la propulsion éolienne, a ainsi pris la mer en août 2023 et au cours des six premiers mois d’essai[1], a navigué dans l’océan Indien, l’océan Pacifique, l’Atlantique Nord et Sud, et a franchi le cap Horn et le cap de Bonne-Espérance. Le passage de ces deux caps n’étant pas un hasard puisque ces passages sont connus pour leurs conditions météorologiques extrêmes. Au cours de cette campagne, une batterie de tests a été réalisée pour évaluer les performances et l’efficacité de la technologie de propulsion éolienne Windwings®[2] développée par l’entreprise BAR Technologies.
Ainsi, des essais de propulsion ont été effectués afin d’estimer l’aptitude des voiles à faire naviguer le bateau en ne comptant que sur la force du vent. Ces tests ont notamment permis de mesurer la vitesse et l’accélération du navire dans différentes conditions de vent, ainsi que la quantité de carburant économisée. Des essais supplémentaires de maniabilité ont également été menés pour déterminer la capacité du navire à effectuer des manœuvres dans diverses conditions de vent et de mer. La réactivité du navire aux commandes de direction et de propulsion, ainsi que la stabilité du navire dans différentes conditions a ainsi pu être évaluée. De même, l’efficacité énergétique de la technologie WindWings® a été évaluée en calculant notamment la consommation de carburant du navire dans différentes conditions de vent et de mer. Dans le même temps, la fiabilité et la durabilité de la technologie WindWings® ont été quantifiées par une série de mesures de la résistance des ailes aux conditions météorologiques extrêmes, ainsi que leur capacités à fonctionner de manière fiable pendant de longues périodes. Enfin, la solidité de la technologie WindWings® a également été évaluée afin de valider la capacité du navire à croiser en toute sécurité dans des conditions difficiles de vent et de mer, ainsi que la capacité de l’équipage à utiliser la technologie WindWings® en toutes circonstances.
[1] La campagne de test s’est terminée en mars 2024.
[2] WindWing fait partie d’un projet qui a reçu un financement du programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne.
2 – La technologie WindWings®
Chaque WindWings®, installées sur le Pyxis Ocean, s’apparente à une aile qui permet de capter la puissance du vent et ainsi réduire la consommation de carburant et les émissions de gaz à effet de serre (Figure 1). Une aile WindWings® mesure 37,5 mètres de hauteur.
Ces ailes sont fabriquées à partir de matériaux légers et résistants, tels que la fibre de carbone, pour réduire la masse et la résistance à l’air. Elles peuvent être repliées lorsqu’elles ne sont pas utilisées, ce qui réduit encore la résistance à l’air et améliore l’efficacité énergétique générale du navire.
De la même manière qu’une aile d’avion, une aile WindWings® fonctionne en exploitant la force aérodynamique générée par le vent qui passe dans la structure même de l’aile, qui est conçue pour créer une portance, qui est perpendiculaire à la direction du vent, et une traînée, qui est parallèle à la direction du vent. La portance est ainsi utilisée pour propulser le navire, tandis que la traînée est minimisée au maximum afin de réduire la résistance à l’air.
Figure 1 : Les ailes sont installées verticalement pour capter le vent et propulser le navire vers l’avant, ce qui permet de réduire la puissance du moteur du navire et de voyager à la même vitesse qu’un navire conventionnel en consommant moins de carburant. Un système de feux de circulation indique à l’équipage quand hisser ou affaler les voiles. Une fois hissées, les voiles s’ajustent automatiquement à la configuration optimale grâce à des capteurs qui mesurent en permanence la force et la direction du vent. (source vidéo et images).
Les ailes WindWings® sont équipées de capteurs et d’un système de contrôle automatisé avancé, qui permettent de régler l’angle et l’orientation des ailes en fonction des conditions de vent. Le système de contrôle utilise par ailleurs des systèmes algorithmes permettant d’optimiser la propulsion du navire en fonction de la vitesse et de la direction du vent, ainsi que des caractéristiques du navire lui-même. Une fois activées, les WindWings® ajustent automatiquement leur position en fonction des variations de direction et de force du vent mesurées par un ensemble de capteurs embarqués. Cette capacité de réaction autonome assure ainsi au navire de bénéficier de la meilleure assistance possible des voiles.
3 – Vers une navigation plus durable ?
Cette innovation technologique semble offrir une solution prometteuse pour réduire l’impact environnemental du transport maritime en combinant des principes physiques éprouvés avec des technologies modernes de contrôle et d’optimisation. Néanmoins, des études supplémentaires sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de cette technologie dans différentes conditions météorologiques et pour différents types de navires. En effet, à l’heure actuelle, les WindWings® ne peuvent pas être installées sur tous les types de navires. Elles conviennent, pour le moment, aux vraquiers qui transportent leurs cargaisons dans de grandes cales situées sous le pont. Cela laisse le pont supérieur relativement dégagé, offrant de l’espace pour installer les voiles. Par ailleurs, les premiers voyages ont également mis en lumière des défis logistiques plus larges dans le système maritime mondial. Étant donné que chaque port terminal et quai est différent, la standardisation de cette technologie devra passer par une implication de ces infrastructures pour intégrer la technologie de propulsion assistée par le vent dans le système maritime mondial à plus grande échelle.
Il est important à noter que l’objectif principal des WindWings® n’est pas de remplacer entièrement les moteurs diesel qui propulsent traditionnellement les navires mais sont plutôt destinés à fournir une source de propulsion supplémentaire, réduisant ainsi la consommation de carburant. Selon Cargill (l’affréteur du Pyxis Ocean), avec trois de ces ailes, la consommation de carburant serait réduite de 30 %. Et si le bateau utilise du biocarburant, la réduction pourrait s’élever à 50%. La société BAR Technologies prévoit de poursuivre les essais en mer des voiles WindWings® sur d’autres navires et de commercialiser cette technologie auprès des armateurs et des constructeurs navals.
