Comment accompagner les chalutiers dans leur transition énergétique ?

L'équipe OSE réalise un audit des profils opérationnels énergétiques et environnementaux d’un chalutier de pêche artisanale pour accélérer leur transition énergétique.

Transition énergétique des bateaux de pêche : le contexte

Le secteur de la pêche, intensif sur le plan énergétique, représente environ 4% des émissions de gaz à effet de serre de la production alimentaire mondiale (Parker, 2018). Au-delà de l’impact climatique, les coûts liés au carburant et aux mises aux normes des systèmes de génération d’énergie constituent une source de préoccupation pour les professionnels du secteur.

En effet, les flottes de navires de pêche se préparent à des régulations environnementales notamment par une mise aux normes à la règlementation IMO Tier III de la Convention MARPOL (entrée en vigueur depuis le 1er janvier 2021). Elle implique, pour l’exploitation des moteurs, la mise en œuvre d’une baisse des émissions des oxydes d’azote (NOx) dans les zones à émissions contrôlées (zone SECA) dont la Manche et la Mer du Nord. Avec en perspective, des coûts d’exploitation majorés par le besoin d’optimisation des systèmes de génération d’énergie à bord des navires. Ce sont les prémices à l’apparition de normes plus contraignantes dans un avenir proche.

Le projet vise donc à accompagner les chalutiers dans leur transition énergétique à travers une réduction des émissions de polluants et/ou de gaz à effet de serre des chalutiers, dans un environnement économique viable. L’objectif est de pouvoir reproduire ce type d’étude sur différentes typologies de navires de pêche.

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Les outils d’analyse, automatisés, fournis à l’issue du projet ainsi que l’étude des systèmes alternatifs de génération et transformation d’énergie permettront une prise de décision éclairée concernant les futurs investissements pour des navires de pêche côtiers.

A l’heure actuelle, pour des raisons de sécurité et en accord avec les normes maritimes en vigueur, seuls les moteurs diesel ou diesel-électrique sont autorisés pour les navires de pêche, dont les chalutiers concernés.

La présente étude pourrait constituer un point d’appui pour faire avancer les discussions et proposer des évolutions de normes et réglementations encadrant et autorisant l’usage de carburants alternatifs pour la pêche dans le cadre de leur transition énergétique.

Consommation bateau de pêche : quelles sont les actions réalisées par OSE ?

A l’aide des données mesurées et des connaissances des experts professionnels des métiers de pêche, une analyse des profils opérationnels du chalutier, de la consommation et des émissions sera réalisée. En pratique, les profils opérationnels sont les profils de consommation typiques en fonction des différentes phases opérationnelles. Par exemple, la consommation typique pendant une phase à faible vitesse avec chalut déployé sera différente de celle d’une phase de retour au port à vitesse relativement élevée.

En parallèle, une étude de faisabilité et rentabilité à la fois économique et environnementale de différents systèmes alternatifs de génération et conversion d’énergie sera proposée. Par exemple, l’intégration de carburants alternatifs pouvant donc laisser place à une transition énergétique hydrogène ou de gaz naturel (via un rétrofit de la motorisation) pourrait faire partie des options étudiées, ainsi que l’optimisation énergétique de bord. Les architectures alternatives de production d’énergie retenues seront confrontées aux profils opérationnels réels afin d’estimer plus précisément les gains en consommation et en émissions.

En résumé, les tâches réalisées par OSE en intelligence artificielle sont les suivantes : réalisation de la maitrise d’œuvre du stockage et le traitement des données, analyse énergétique, analyses statistiques et physiques pour comprendre la consommation et les émissions du navire, automatisation des outils pour rendre l’audit énergétique le plus reproductible possible, dashboard de visualisation, perspectives et propositions d’optimisation.

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Transition énergétique : la solution OSE

La caractérisation de l’usage de ce type de navire mais aussi l’obtention d’une analyse détaillée des différents flux et postes de consommation ainsi que des émissions de polluants et de gaz à effet de serre.

L’avancement du projet

Données mesurées

Les capteurs mesurant la température à l’échappement ainsi que la concentration en Oxyde d’azote (NOx) ont été installés par le CRMT (voir Figure 2). La technologie CEMS relève également les données envoyées par les deux génératrices. Toutes ces données sont centralisées dans le boitier fourni par EODev (voir Figure 1). Les données sont temporairement stockées sur un système embarqué et sont envoyées régulièrement sur un serveur pour un stockage permanent.

technologie d'acquisition de données

Figure 1 : Technologie d’acquisition de données CEMS (CRMT) couplée au boitier de captation, de centralisation et de transmission des données DataMiner (EOdev)

capteurs

Figure 2 : Capteurs (température et NOx) installés par CRMT à l’échappement du navire Phases opérationnelles

Phases opérationnelles

La mesure continue de la position et de la vitesse du navire permettront de séparer les différentes phases opérationnelles de ce dernier telles que les phases de pêche ou les phases de transit (voir Figure 3). A travers l’étude couplée de différentes variables comme la vitesse, la puissance délivrée ainsi que les conditions météos auxquelles le navire est exposé, il sera possible de détecter automatiquement ces phases opérationnelles et de quantifier la consommation et les émissions propres à chacune de ces différentes phases.

chemin parcouru par la fregate III

Figure 3 : Chemin parcouru par la Frégate III lors d’une sortie de pêche. L’échelle de couleurs correspond à la vitesse du navire. Le jaune correspond aux vitesses élevées (transit) et le mauve correspond à une phase à vitesse faible (pêche).

Les niveaux de consommation sont également comparés aux niveaux spécifiés par le motoriste (voir Figure 4). Ces comparaisons ont permis, entre autres, de s’assurer de la cohérence et de la bonne calibration des mesures.

débit de carburant consommé

Figure 4: Débit de carburant consommé. Comparaison entre le débit mesuré par les systèmes embarqués (en rouge) et la consommation indiquée par les spécifications moteur au niveau de charge mesuré (en bleu)

La prochaine étape consiste à caractériser les courbes de performance vitesse-puissance pour les différentes phases.