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La propulsion diesel électrique des méthaniers Gaz de France
Par M. Roger COURTAY, Ingénieur Projets, CHANTIERS de l'ATLANTIQUE


SOMMAIRE

      Les méthaniers commandés par GAZ de FRANCE aux CHANTIERS de l'ATLANTIQUE auront une propulsion de type diesel électrique en rupture avec les installations à vapeur du passé. Cette solution présente des avantages multiples qui sont décrits dans ce document. Ceci a été rendu possible grâce au choix fait par les CHANTIERS d'utiliser la technologie électrique bien maîtrisée et de faire fonctionner les moteurs au gaz uniquement. Ces moteurs de type carbures à gaz pauvre développés par WARTSILA sont bien adaptés à ce type de navire et à cette propulsion.


LA PROPULSION ELECTRIQUE APPLIQUEE AUX METHANIERS


  1. GENERALITES


  2.       Les méthaniers ont été, jusqu'à ce jour, propulsés par des installations à base de chaudières et de turbines à vapeur. Tous les autres navires civils ont abandonné la vapeur pour des installations plus efficaces utilisant des moteurs diesel principalement.
          Depuis une vingtaine d'années, en particulier sur les navires à passagers, la propulsion a évolué progressivement de la vapeur au diesel direct puis à la propulsion électrique avec de multiples variantes pour la génération de puissance et la transmission électrique. Dans le domaine des méthaniers, aucune évolution notable du principe de propulsion n'a été enregistrée, la vapeur restant la règle.
          Le passage au diesel électrique sur les navires commandés début 2002 par GAZ de FRANCE aux CHANTIERS de l'ATLANTIQUE constitue donc une première mondiale et une véritable rupture technologique. Cela a été rendu possible par l'expérience acquise en matière de propulsion électrique sur les navires à passagers, par les développements de moteurs au gaz et par les choix techniques faits par les CHANTIERS.
          Après un examen rapide des alternatives possibles à la vapeur proposées depuis des décennies, nous développons, ci-après, les points essentiels suivants :
    • raisons du choix de l'électrique,
    • schéma de principe de la propulsion,
    • le gaz comme combustible principal,
    • fonctionnement des moteurs au gaz,
    • l'alimentation continue en gaz,
    • les modes de replis au diesel oil,
    • l'élimination du gaz en cas d'excès, aspects économiques,
    • aspects écologiques,
    • plans d'installation,
    • application à différentes puissances propulsives et tailles de navires,
    • les méthaniers du futur.


  3. LES ALTERNATIVES A LA VAPEUR


  4. Ces alternatives ont été largement décrites dans diverses publications depuis 1990.
    Elles se classent en deux catégories principales :
    • celles qui privilégient l'utilisation du fioul lourd (HFO),
    • celles qui privilégient l'utilisation du gaz comme combustible.
    Les différentes solutions font l'objet de nombreuses comparaisons technico-économiques de la part des fournisseurs. Ces comparaisons ont le mérite d'alimenter les discussions mais aboutissent souvent à des conclusions contradictoires. Elles pèchent souvent par une approche limitée à la motorisation alors que celle-ci va de pair avec la conception d'ensemble du navire. Il convient, en particulier, de ne pas oublier les points essentiels suivants :
    • Un méthanier doit répondre à des critères hydrodynamiques et à des équilibres. Une machine plus compacte ne conduit pas systématiquement à des gains équivalents en volume cargaison.
    • Les poids ont leur importance (ARCHIMEDE avait raison !).
    • L'isolation des cuves doit être adaptée aux besoins en gaz de la propulsion.
    • Les coûts des combustibles doivent être ramenés à des choses comparables, c'est à dire à des calories disponibles dans la même référence (pouvoir calorifique inférieur ou supérieur).
    • Stocker du H.F.O. conduit à alourdir globalement le navire et réduit la capacité en cargaison de GNL etc.

    1. Solutions utilisant du HFO


      • Reliquéfaction :
        Solution consistant à reliquéfier le gaz évaporé et à renvoyer les condensats dans les cuves. La cargaison de GNL chargée est totalement livrée. Cela peut paraître une bonne solution, mais :
        • Les installations de reliquéfaction ne sont pas éprouvées à la mer et leur consommation électrique est importante.
        • La motorisation est à base de moteurs diesel lents efficaces mais lourds.
        • La redondance n'est pas assurée sauf si le navire devient à deux lignes d'arbres.
        • Du HFO doit être utilisé, stocké, traité avec un poids important.
        • La quantité de gaz reliquéfiée reste relativement faible et, paradoxalement, à limites dimensionnelles identiques (déplacement en particulier), le volume initial de la cargaison est plus faible. Le volume livré est aussi plus faible que dans des solutions où le gaz est le seul combustible utilisé.

      • Moteurs diesel bicombustibles
        Il s'agit de moteurs fonctionnant en mode diesel c'est à dire avec une injection de HFO et de gaz. Ceci nécessite que le gaz soit comprimé à 350 bars par des compresseurs adaptés. Cette centrale de compression est importante et consommatrice d'énergie. Les moteurs (lents ou semi rapides) reçoivent du HFO et du gaz, combustibles de natures très différentes exigeant des qualités d'huile différentes. Comme dans le cas de la reliquéfaction, l'utilisation de HFO est une complication.

      • Moteurs différents pour le gaz et le fioul
        On utilise des moteurs dédiés au HFO, d'autres (moteurs ou turbines à gaz) au gaz. Les problèmes de qualités d'huile sont résolus. Cependant, compte tenu des variations de quantités de gaz disponibles entre les voyages en charge et ceux sur ballast, la puissance totale à installer est très supérieure aux besoins d'où un coût très élevé et les complications liées à l'utilisation de HFO.


    2. Solutions utilisant principalement du gaz.


    3. Le gaz évaporé naturellement est utilisé pour la propulsion comme dans les installations à vapeur. Le complément de combustible est apporté en puisant dans la cargaison de GNL pour faire de la vaporisation forcée.
      Le seul combustible est alors le gaz de la cargaison. Un secours par du diesel oil (DO) est assuré, ce combustible propre pouvant cohabiter (huile de graissage en particulier) avec le gaz dans les mêmes moteurs. On peut avoir une transmission directe, les "moteurs" (diesel ou turbines à gaz) étant attelés mécaniquement à la ligne d'arbres ou indirecte au travers d'une liaison électrique comprenant des alternateurs, convertisseurs et moteurs électriques. Nous avons privilégié la transmission électrique parce qu'elle présente de multiples avantages aujourd'hui reconnus et décrits dans la présentation ATMA de 1987. En particulier, elle offre la possibilité d'utiliser des générateurs (turbines à gaz ou moteurs thermiques) à vitesse constante, ce qui simplifie la marche au gaz.

      • Les turbines à gaz et le cycle COGES
        Les turbines à gaz utilisées en mode COGES (Co-Gaz-Electric Steam) sont adaptées au problème mais leur utilisation pour les niveaux de puissance nécessaires sur les méthaniers actuels présente de nombreux inconvénients :
        • Le rendement doit être amélioré par l'addition d'une récupération avec cycle vapeur et condenseur sous vide, ce qui nécessite des installations vapeur importantes et essentielles pour atteindre un rendement comparable à celui des moteurs thermiques qui s'en passent (voir ci-après).
        • Coût élevé : la puissance nécessaire pourrait être fournie par une seule TAG avec sa récupération. Or, il est nécessaire d'assurer une redondance par au minimum deux machines (2x100%).
        Une autre solution serait d'avoir 2 x 50 % avec des machines plus petites mais de plus mauvais rendement propre d'où nécessité d'une récupération plus poussée.
        Nous n'avons pas retenu cette solution qui reste un candidat possible pour les très gros méthaniers.

      • Le diesel électrique et les moteurs au gaz.
        C'est la solution que nous avons retenue pour les nouveaux méthaniers et que nous présentons de façon détaillée ci-après.

  5. POURQUOI DU DIESEL - ELECTRIQUE ?


  6.       Les méthaniers sont restés jusqu'à ce jour, des navires propulsés par des turbines à vapeur. Ce n'est pas faute d'avoir vu fleurir des alternatives nombreuses et variées allant de la reliquéfaction avec moteur lent aux moteurs diesel avec injection de gaz comprimé à 350 bars. A cela il y avait plusieurs raisons :
    • qualités de durée, fiabilité reconnues aux installations à turbines aptitude à consommer à la fois du gaz et du fioul lourd,
    • absence d'expérience avec des alternatives capables de répondre à l'ensemble des critères des méthaniers.

    Alors pourquoi le diesel-électrique sur des méthaniers ?

    Nous avons proposé cette solution depuis plus de 10 ans parce qu'il s'agit de l'alternative qui offre le plus d'avantages et fait courir le moins de risques au client.

    • Le plus d'avantages :
      • consommation énergétique réduite de 30% avec une conception simple (absence de récupération sur gaz d'échappement),
      • adaptation à tous les profils de vitesse,
      • ouverture vers les marchés spot,
      • redondance supérieure à la vapeur (4 moteurs au lieu de 2 chaudières),
      • technologie moderne adaptée aux nouveaux équipages et dont le marché est en pleine expansion,
      • pollution divisée au moins par deux,
      • ouverture vers des méthaniers à pods,
      • etc.

    • Le moins de risques :

    • Le principe retenu est, une fois de plus, d'utiliser des équipements individuellement éprouvés en marine ou à terre et de les combiner harmonieusement :
      • la partie transmission électrique (alternateurs, convertisseurs, moteurs électriques) bénéficie d'une quinzaine d'années d'expérience marine avec des schémas identiques, elle n'est donc pas nouvelle,
      • la génération de puissance qui constitue un point crucial pour cette installation utilise des moteurs carbures dont le principe a été largement éprouvé à terre. Ces moteurs bénéficient aujourd'hui des résultats de programmes de recherches tant européens (THERMIE) que nationaux (CEPM) et des technologies les plus avancées de contrôle : rampe commune Gaz et DO pilote, contrôle individuel de la combustion de chaque cylindre qui en font des moteurs efficaces, propres et souples d'utilisation. Ils ont été mis au point en coopération avec WARTSILA, nº1 mondial dans le domaine.


  7. SCHEMA DE PRINCIPE DE LA PROPULSION



          Comme tous les méthaniers construits jusqu'à ce jour, le navire pour GDF a une seule hélice :
    Son entraînement se fait au travers d'un réducteur à 2 entrées et sortie unique.
    L'utilisation d'un réducteur mécanique a été retenue (contrairement aux navires à passagers qui ont des moteurs électriques "lents" à attaque directe) pour deux raisons :
    • permettre d'avoir une redondance des moteurs électriques et de leur alimentation (2 x 50 %) comme sur les navires à vapeur qui ont deux turbines (HP et BP),
    • réduire la taille et les poids de l'ensemble moteurs / réducteur par rapport à un moteur unique à attaque directe qui aurait entraîné une hélice lente ( 110 t / mn au lieu de 150 t / mn sur les navires à passagers).
    Les moteurs électriques "rapides" de type synchrone sont à simple enroulement, la redondance étant assurée par le deuxième moteur identique. La perte éventuelle d'un moteur ou de son convertisseur laisse disponible sur l'hélice la moitié du couple nominal autorisant une vitesse d'environ 70 % de la vitesse nominale.
    Les convertisseurs de fréquence de type synchro convertisseurs sont classiques et largement éprouvés.
    La production électrique est assurée par quatre groupes électrogènes identiques avec moteurs en ligne de type 6L 50 DF fournis par WARTSILA et dont le fonctionnement très particulier est décrit au paragraphe 6. Ces moteurs sont alimentés en gaz à basse pression (5,5 bars relatifs) à partir du gaz prélevé sur la cargaison de GNL :
    • l'évaporation naturelle ou boil-off naturel,
    • la vaporisation forcée.
    Les principes de la production de gaz en fonction des demandes des moteurs tout en respectant les limites de pression des cuves dans les deux cas de marche du navire (en charge et sur ballast) sont décrits au § 7.

  1. LE GAZ COMME COMBUSTIBLE PRINCIPAL


  2.       Pour pouvoir introduire des moteurs thermiques dont le rendement thermique est très supérieur à celui des cycles vapeur, nous avons volontairement rompu avec les errements du passé qui consistaient à vouloir brûler du HFO en complément du gaz d'évaporation. Ne brûlant que du gaz, les problèmes de qualité d'huile disparaissent, il n'y a plus de stockage de HFO ni d'installation de traitement. Plus de soutages car le combustible est la cargaison. Ceci conduit à des gains de poids importants car le GNL a un pouvoir calorifique (calories / tonne) élevé.
    Ce choix conduit à une augmentation du volume de cargaison livrée même si une faible partie (de l'ordre de 1 %) est consommée en plus de la vaporisation naturelle.
    Ce choix est aussi justifié économiquement par une comparaison des dépenses de combustible annuelles. Contrairement aux idées reçues, le prix de la calorie gaz est tout à fait comparable à celui de la calorie HFO et parfois inférieur. Des économies importantes résultent alors de la réduction drastique des calories consommées. Nous donnons au paragraphe 10 le résultat de ces comparaisons basées sur plusieurs comparaisons de navires de différentes puissances et tailles.

  3. FONCTIONNEMENT DES MOTEURS AU GAZ


  4.       Les moteurs utilisés sont des moteurs semi rapides 4 temps de type WARTSILA 50 DF (Dual Fuel). Ces moteurs sont dérivés du moteur 46 dont l'alésage a été porté de 46 à 50 cm pour réduire à 10 % le niveau de convertisseurs par rapport au moteur fioul.
    Les moteurs peuvent fonctionner en mode diesel avec du combustible liquide (diesel oil). Ils sont donc pourvus de tous les équipements classiques correspondants (injecteurs, pompes à injection) pour une marche à 100 % de leur puissance au D.O.
    Ils peuvent aussi fonctionner selon un cycle d'OTTO en mode carburé avec gaz pauvre. Dans ce cas, le mélange air / gaz est comprimé et l'allumage en fin de compression se fait par une petite injection dite pilote de D.O représentant environ 1 % de la consommation d'énergie du moteur.
    Le transfert d'un mode de fonctionnement à l'autre se fait sans réduction de puissance. En mode gaz pauvre, on obtient de bonnes caractéristiques de rendement et de pollution. Cependant, aux plus fortes charges, la fenêtre de richesse air / gaz entre les limites de cognement (allumage anticipé non contrôlé) et de non allumage est très étroite. En conséquence, on doit utiliser un contrôle électronique du débit de gaz et de l'injection pilote pour réguler la combustion cylindre par cylindre.
    Ce contrôle électronique optimise la combustion et les performances de chaque cylindre quelle que soit la qualité du gaz et les conditions ambiantes (pression, température ..).
    Le méthane est un excellent combustible pour les moteurs DF. La principale variation de qualité gaz en cours de voyage est la teneur en azote qui réduit le pouvoir calorifique. Cette teneur peut atteindre 30 % en volume en début de voyage en charge.
    Ceci ne constitue aucun risque pour le moteur qui, avec l'air comburant, consomme déjà ce gaz inerte en grandes quantités. La seule conséquence est une demande d'un volume supérieur du mélange gaz/azote. Des essais réalisés avec de tels mélanges ont montré que cela ne conduit à aucun convertisseur supplémentaire. Les fluctuations en teneur d'azote sont automatiquement réglées par la régulation propre du moteur qui, en fonction de l'appel de puissance, règle les quantités de calories et d'air sans que la richesse du combustible doive être mesurée.
    Une autre caractéristique du gaz susceptible de varier est l'indice de méthane du fait d'une concentration en gaz lourds (C2 - C3...) en fin de voyage sur ballast. Des essais ont été réalisés avec des teneurs extrêmes montrant un bon fonctionnement avec de telles qualités de gaz.
    Les moteurs sont pilotés et contrôlés électroniquement. Toute anomalie lors de la marche au gaz conduit automatiquement à un basculement en mode diesel au D.O sans chute de puissance.
    Le fonctionnement des 4 moteurs en parallèle est classique. Le démarrage et l'arrêt des moteurs et leur couplage au réseau se fait automatiquement en fonction des demandes de puissance.

  5. ALIMENTATION EN GAZ


  6.       Le navire fonctionne essentiellement au gaz. Il faut donc adapter en permanence la production à la demande des moteurs en maintenant une pression constante dans le collecteur d'alimentation.
    La demande est variable en fonction de la vitesse navire, le gaz évapore naturellement de la cargaison est également très variable en fonction du chargement des cuves. L'adéquation production / demande est assurée par l'utilisation d'une vaporisation forcée à partir de GNL puisé par des pompes dédiées placées dans les cuves.
    Ceci doit être réalisé en respectant les pressions limites des cuves. La logique et les moyens utilisés sont différents de ceux utilisés sur les navires à vapeur.
    L'ensemble des dispositifs d'alimentation en gaz ainsi que plusieurs autres particularités de ce navire sont protégés par des brevets.

  7. LES MODES DE REPLIS AU DIESEL OIL


  8.       Comme indiqué précédemment, les moteurs type DF peuvent marcher à 100% de leur puissance au gaz avec 1% de D.O. pilote ou à 100% au D.O.
    Cette marche au D.O. est utile pour assurer un secours en cas d'anomalies dans le fonctionnement d'un ou de plusieurs moteurs. Elle permet également la marche du navire en cas d'absence de gaz : navire au convertisseurs, avant ou après travaux sur cuves etc. Le D.O. stocké est donc limité aux besoins estimés pour ces marches en secours, les besoins permanents pour le D.O. pilote étant très faibles.
    Le passage au D.O. est automatique et se fait sur un cycle moteur (2 tours). Il ne concerne que le moteur en défaut. Ce passage se fait également automatiquement en cas de détection gaz dans un compartiment. A noter que les moteurs démarrent en mode diesel au D.O. avec passage automatique et progressif au gaz.

  9. ELIMINATION DU GAZ EN EXCES


  10.       En cas d'excès de production naturelle de gaz par rapport à la demande de la centrale électrique, la pression des cuves monte et déclenche la mise en route d'un incinérateur de gaz, équivalent de la déverse au condenseur sur les navires à vapeur avec cette différence qu'on évite les chaudières et le cycle vapeur.
    La température des gaz rejetés respecte les limites réglementaires.
    L'incinérateur est dimensionné pour brûler l'évaporation maximale attendue.

  11. ASPECTS ECONOMIQUES


  12.       Pour pouvoir comparer des solutions entre elles, il y a plusieurs aspects à examiner :
    • le prix de revient initial,
    • les coûts d'entretien,
    • les dépenses annuelles en combustible,
    • les revenus additionnels éventuels dus aux conséquences sur l'architecture du navire et en particulier sur la capacité marchande.


    • Prix de revient initial :


    • Ce prix de revient dépend de la taille du navire et des puissances installées.
      Les solutions modernes ne sont pas nécessairement plus coûteuses que les solutions traditionnelles car :
      • Les fournisseurs de turbines sont exclusivement asiatiques alors que dans le domaine du diesel électrique, le marché est plus ouvert et en pleine expansion.
      • Les équipements électriques bénéficient de l'expérience, des simplifications et de l'effet de série des navires à passagers.
      • On remplace des tuyaux par des câbles.
      • Etc.
      La seule façon de comparer est de mener en parallèle les deux projets (vapeur et électrique).
      Pour le projet considéré avec une puissance limitée, nous n'avons pas constaté de surcoût. Ceci restera à vérifier sur des plus grosses puissances.

    • Coûts d'entretien :


    • L'expérience seule permettra de faire des comparaisons. L'installation électrique est à entretien réduit compte tenu de l'expérience acquise.
      Seuls les moteurs au gaz pourraient à priori entraîner des surcoûts d'entretien s'ils fonctionnaient au HFO.
      Or, l'expérience en centrale thermique de moteurs au gaz est bonne et l'utilisation du gaz comme combustible unique devrait conduire à une réduction des usures et de l'entretien.

    • Dépenses annuelles en combustible :


      Nous avons comparé les dépenses combustibles annuelles entre la version turbines (gaz + HFO) et diesel électrique (gaz principalement).
      Ces comparaisons ont porté sur plusieurs tailles de navires et sur plusieurs distances. Nous en avons déduit des relations simples pour des navires à membranes à épaisseur d'isolation standard. Ces relations sont peu dépendantes de la taille et de la puissance du navire.
      Le coefficient K en annexe 2 donne le rapport des dépenses totales combustible annuelles entre les propulsions vapeur et diesels-électriques pour le même navire (même capacité, vitesse, niveau d'isolation).
      Ce coefficient dépend des coûts des combustibles gaz et HFO exprimés respectivement en $ / Mill Btu et en $ / tonne.
      Par exemple : pour les prix actuels :
      GNL CIF à 3 $ / Mill Btu
      HFO à l30$/t
      K=l,34
      Pour un prix FOB de 2 $ / Mill Btu
      K= 1,71
      Avec des propulsions efficaces du type diesel électrique, des économies considérables peuvent être attendues allant de 30 à 70 %.
      Pour connaître le gain effectif, il faut calculer la dépense annuelle dans l'un ou l'autre des modes de propulsion.
      Ces gains peuvent aller de 1 Mill $ pour un navire de taille moyenne type G.D.F. (74 000 M3) à 3 Mill de $ / an pour un gros navire de
      145 000 M3.
      Ce résultat est obtenu en utilisant uniquement du gaz injustement considéré comme un combustible "cher" faute d'avoir fait des comparaisons complètes.

    • Revenus additionnels


    • Habituellement, les navires sont définis à partir de certaines limites imposées par l'armateur : longueur, largeur, tirant d'eau, déplacement etc.
      Ce fut le cas pour le navire étudié pour GDF qui avait des limitations strictes, compte tenu des terminaux desservis. Une des retombées du diesel électrique est qu'on évite du stockage de HFO, ce qui conduit à des réductions de poids "morts" importantes.
      Sur des gros navires, le poids de HFO peut atteindre 3 000 t. Potentiellement, un navire à propulsion électrique peut donc recevoir une cargaison supplémentaire équivalente soit environ + 7000 m3 si le poids machine n'est pas accru, ce qui est vérifié avec des installations étudiées correctement. Bien entendu, une partie de cette cargaison servira à la propulsion et le solde dépendra de la durée du trajet. Il sera d'autant plus élevé que le trajet sera court. Il reste positif même sur des trajets longs.
      On peut donc affirmer que, paradoxalement, on consomme uniquement du gaz et on en livre plus. Ceci apporte à l'armateur des revenus additionnels qu'il est possible de valoriser pour chacun des projets, le principal paramètre étant la distance entre terminaux. Dans le cas des méthaniers GDP, nous avons gagné environ 3 % de capacité du fait de l'adoption du diesel électrique.
      D'autres gains comparables ont été obtenus par le choix de l'isolation type CS1.

  1. ASPECTS ECOLOGIQUES


  2.       Les rejets atmosphériques des gaz de combustion polluent sous trois formes :
    • Le gaz carbonique avec les effets de serre.
    • Les composés soufrés à l'origine des pluies acides.
    • Les NOX ou oxydes d'azote détruisant la couche d'ozone.
    • Les rejets de gaz carbonique sont fortement réduits (de l'ordre de 50 %) du fait d'un rendement thermique amélioré et donc d'une moindre consommation d'hydrocarbures et aussi parce que la composition chimique du méthane (CH4) comporte proportionnellement moins de carbone que le fioul lourd.
    • Le méthane est un produit propre, sans soufre. Il n'y a donc pas de rejets de produits soufrés.
    • Le mode de combustion dit carburé avec gaz pauvre utilisé pour des moteurs DF réduit d'environ 10 fois les rejets de NOX par rapport à une combustion de type diesel.
    En conséquence, ces rejets sont très faibles et nettement inférieurs (2 à 3 fois) à ceux rejetés par des chaudières qui elles mêmes sont réputées avoir de faibles niveaux de NOX par rapport aux moteurs diesel classiques.
    On peut donc dire qu'il s'agit d'une installation propulsive écologiquement propre.

  3. PLANS D'INSTALLATION


    • Le fond du navire au niveau du plafond de ballast est occupé par un ensemble compact moteurs électriques / réducteur et par les pompes eau de mer.
    • Les moteurs au gaz sont montés sur plate-forme dans 2 compartiments séparés pour assurer une meilleure sécurité et redondance. L'ensemble des convertisseurs / tableaux électriques se trouve à proximité avec un cheminement court et logique des câbles.
    • L'incinérateur se trouve dans le casing. Les chaudières de récupération sur chaque groupe sont dimensionnées pour une faible production, ce navire n'ayant pas de forts besoins de chaleur.
    • Deux chaudières électriques assurent les réchauffages des cuves en cas d'intervention. L'installation occupe un volume comparable à celui d'une installation traditionnelle.


  4. ASPECTS SECURITE


  5.       Ce navire est innovant et il a fallu adapter les règlements existants tout en respectant les grandes règles de sécurité en matière de gaz. Ces adaptations ont été faites par un travail en commun du BUREAU VERITAS, des CHANTIERS et du motoriste WARTSILA.
    Comme pour les navires à turbines, le gaz combustible chemine vers la machine dans des collecteurs à double enveloppe avec ambiance surveillée.
    Les moteurs sont dans deux compartiments séparés, étanches. Toute détection de gaz entraîne le basculement des moteurs en mode DO et, si le taux est trop élevé, un arrêt total des moteurs concernés.
    Les moteurs sont conçus avec des moyens de surveillance propres et des sécurités qui ont été approuvées.

  6. APPLICATIONS A D'AUTRES NAVIRES


  7.       Les principes de la propulsion électrique sont très généraux et s'appliquent à tous types de navires. Le méthanier est une application particulière avec des moteurs adaptés au gaz. Il est également particulier du fait de la présence d'un réducteur et de la production continue de gaz ainsi que de l'incinération directe du gaz en excès.
    Le schéma de principe retenu est totalement transposable à d'autres puissances en jouant sur le dimensionnement de la centrale de production et de la transmission électrique. Nous avons les dimensionnements correspondants jusqu'à 30 MW.

  8. LES METHANIERS DU FUTUR


  9.       Ils seront du type membranes et à propulsion électrique qui remplacera progressivement la vapeur quand les armateurs auront pris conscience des avantages à en tirer et que la démonstration sera complète.
    En fonction des puissances et de la taille des navires, il pourra être fait appel à des turbines à gaz moyennant le retour de la vapeur et des complications qui en résultent (COGES). Cette solution devrait être marginale. Pour les très gros navires actuellement envisagés, deux lignes d'arbres pourraient être retenues pour une redondance totale de la propulsion et aussi parce que cela permettra un gain d'échelle avec des navires plus rapides et plus gros, donc moins de navires pour une chaîne donnée et des économies sur le coût du transport.
    Enfin, les pods devraient faire leur apparition.

  10. CONCLUSION


  11.       La propulsion électrique est un excellent compromis entre les diverses exigences des navires méthaniers. Elle apporte un bond considérable dans les domaines des rendements donc des dépenses combustible et de la pollution. Cette solution est appelée à connaître un grand développement très rapidement.

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