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Solution hybride diesel-électrique

Moins de consommation de carburant sur le lac

Les transports lacustres se préparent à un avenir plus propre grâce à une propulsion combinée de plusieurs moteurs diesel et électriques. Le nouveau bateau à moteur MS Diamant qui navigue sur le lac des Quatre-Cantons consomme un cinquième de carburant en moins qu’avec les seuls moteurs diesel. Cette solution a été développée par la société Shiptec SA à Lucerne, en étroite collaboration avec des spécialistes de Siemens.

Le premier bateau à vapeur a commencé à naviguer sur le lac des Quatre-Cantons il y a plus de 180 ans. Depuis lors, les machines à vapeur ont cédé leur place à d’autres solutions, et seuls cinq bateaux de la Société de navigation du lac des Quatre-Cantons (SGV) utilisent encore la vapeur comme moyen de propulsion. Les 15 autres bateaux fonctionnent au gasoil. En 2006, la SGV avait déjà évalué des propulsions alternatives pour la navigation sur ce lac de Suisse centrale. Les ingénieurs et constructeurs de machines ont poursuivi diverses démarches. «L’orientation de nos réflexions a été rapidement ciblée sur un système hybride diesel-électrique», explique Martin Einsiedler, responsable développement et ingénierie des bateaux chez Shiptec SA, une filiale de la SGV.

Le MS Diamant de la SGV est un nouveau bateau à moteur pour le transport public et les événements privés. Il navigue grâce à une propulsion parallèle dans laquelle des moteurs diesel peuvent être couplés à des moteurs électriques. L'idée est simple: en exploitation normale, deux moteurs diesel suffisent pour entraîner le MS Diamant. Lorsqu’ils sont couplés, les moteurs électriques travaillent comme générateurs et alimentent le bateau en électricité ou rechargent les batteries. En cas de conditions météorologiques difficiles ou de fortes accélérations, les moteurs électriques assistent alors les moteurs diesel d’une puissance relativement faible. «Comparé à une propulsion diesel unique, le bateau consomme moins de carburant et rejette moins de CO2», explique Martin Einsiedler. «La navigation motorisée a la réputation d’être polluante, ce qui est partiellement vrai.» Une propulsion efficace permet aussi de réduire les frais, car le carburant représente environ un tiers des coûts d'exploitation d’un bateau à moteur. Des composants de taille réduite et nécessitant moins de maintenance sont également des arguments réjouissants pour le client.

Du trolleybus au bateau

Shiptec a développé ce nouveau système de propulsion conjointement avec Siemens. Martin Einsiedler motive cette décision: «Siemens Marine Systems à Hambourg avait déjà de l'expérience dans de tels systèmes. L'entreprise dispose d’un portefeuille de produits exhaustif, et les composants Siemens reposent sur des concepts de trolleybus qui ont largement fait leurs preuves en matière de fiabilité.»

Martin Wünsch, le responsable qui a suivi le projet pour Siemens, se montre enthousiaste: «nous avons déjà installé notre système hybride «Siship EcoProp» sur d’autres bateaux, mais la forme et la taille sont uniques en leur genre sur le MS Diamant.» Les deux partenaires soulignent l’excellente collaboration durant le projet. «Nous avons beaucoup appris les uns des autres: Shiptec sur les possibilités techniques, et Siemens sur la dynamique et l'exploitation d'un bateau», souligne Martin Einsiedler.

Vue de la salle des machines du MS Diamant: les moteurs électriques (couleur argentée) permettent de couvrir les pointes de charge, et les moteurs diesel de relativement faible puissance (couleur orange) suffisent pour la propulsion du bateau.

Un système de propulsion entièrement intégré

La production énergétique devant être intégrée à bord dans ce projet, Martin Einsiedler et son équipe ne parlent plus seulement d'un système de propulsion, mais d'un système «énergétique et de propulsion entièrement intégré». Martin Einsiedler souligne encore que tout cela reste parfaitement logique. «Une optimisation de la propulsion seule n’apporte pas grand-chose. On doit évaluer le système dans sa globalité et intégrer toutes les consommations d’électricité présentes sur le bateau.» Le réseau électrique de bord étant alimenté par le système global, les traditionnels générateurs alimentés au gasoil et au rendement très faible deviennent inutiles. Des générateurs sont toutefois installés sur le MS Diamant pour les cas d'urgence et les grandes manifestations à bord. «Lorsque le bateau traverse par exemple une tempête de foehn et doit exécuter des manœuvres avec des sollicitations extrêmes, les générateurs peuvent alors fournir une puissance supplémentaire», explique Martin Einsiedler.

Au premier abord, il est surprenant que ce ne soit pas la propulsion qui ait présenté les plus grands défis, mais les nombreux systèmes à bord nécessitant du courant électrique. A l’intérieur du bateau, des systèmes de chauffage, ventilation et climatisation de Siemens Building Technologies procurent une ambiance agréable. L’équipage gère ces systèmes par deux panneaux de commande installés l’un à la caisse et l’autre sur le pont supérieur, tandis que les techniciens peuvent accéder aux commandes et surveiller ces systèmes à distance. «Bien que le chauffage soit assuré grâce à la chaleur dissipée par les moteurs diesel, le refroidissement s’effectue toujours avec l’eau du lac lorsque c’est possible», explique Martin Einsiedler. «L'exploitation des installations ainsi que les capteurs et les appareils destinés à la navigation nécessitent également de l’électricité, mais le plus important consommateur d’énergie reste la cuisine gastronomique prévue pour servir jusqu’à 1100 passagers au maximum.»

Des attentes surpassées en termes de coûts et d’efficacité

La propulsion est tout à fait convaincante. Bien que des optimisations soient encore possibles, le bilan s’avère globalement très positif après les premiers mois d'exploitation du MS Diamant. Les systèmes élaborés de manière redondante sont très fiables et plus économiques que prévu. Shiptec, l'EPFZ ainsi que la société de classification DNV GL, auprès de laquelle Shiptec avait commandé une seconde évaluation, avaient préalablement pronostiqué une réduction de la consommation comprise entre 13 et 18 %. La première saison étant écoulée, on peut d’ores et déjà affirmer que le MS Diamant surpasse ces prévisions. «Nous sommes dans une fourchette de réduction comprise entre 18 et 25 %», se réjouit Martin Einsiedler. Siemens n'avait pas non plus espéré de si bons résultats. «Ces chiffres sont impressionnants», commente Martin Wünsch. «La SGV économise en outre 28 à 36 % sur les coûts de maintenance et d’entretien.»

La Confédération s'intéresse elle aussi aux chiffres d'exploitation du MS Diamant et soutient un projet durant lequel la consommation du bateau sera mesurée et analysée. «Jusqu’à la fin 2019 environ, nous allons mesurer la consommation, les besoins et la distribution de l'énergie», explique Martin Einsiedler. Les données enregistrées seront interprétées régulièrement. Celles-ci se réfèrent plus particulièrement à l’exploitation en mode transports publics. La consommation durant les manifestations privées sur le bateau reste en effet difficile à chiffrer car chaque nouvel événement est totalement différent du précédent.


L’un des bateaux les plus modernes au centre de l'Europe

Le MS Diamant, l’un des bateaux à moteur les plus modernes d'Europe, a été mis en service le 4 mai 2017 sur le lac des Quatre-Cantons en Suisse centrale. Prévu pour accueillir 1100 passagers ou 400 invités en configuration banquet au maximum, ce bateau mesure 63,5 mètres de long et 13,5 mètres de large, et pèse environ 400 tonnes. L'espace Nautilus est doté d’une fenêtre sous-marine permettant l’observation sous la surface de l'eau. La terrasse abaissée, située à la poupe du bateau, permet d’apprécier le voyage sur le lac des Quatre-Cantons pratiquement à la surface de l'eau. Si vous le souhaitez, vous pouvez prendre un bain de pieds rafraîchissant dans l’eau du lac ou alors vous rendre dans la salle de la boussole qui se déplace selon le point cardinal. L’intérieur du bateau convainc par sa variabilité. Une zone du salon sur le pont supérieur peut être abaissée au besoin, créant ainsi un grand salon avec une galerie illuminée par la lumière du soleil qui traverse un grand dôme en verre.

Picture credits: Lorenz Richard Photography