Optimisation énergétique des navires marchands dans le cadre OMI d'une marine de commerce durable en 2050.

par Alexandre Bellot

Projet de thèse en Energétique et génie des procédés

Sous la direction de Chakib Bouallou et de Maroun Nemer.

Thèses en préparation à l'Université Paris sciences et lettres en cotutelle avec World Maritime University , dans le cadre de Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique , en partenariat avec Energétique et Procédés (laboratoire) , CES - Centre Efficacité énergétique des Systèmes (equipe de recherche) et de MINES ParisTech (établissement opérateur d'inscription) depuis le 09-12-2019 .


  • Résumé

    Le transport maritime est indispensable aux échanges et au développement du commerce mondial. Ce secteur représente selon les dernières estimations de l'organisation maritime internationale (OMI : agence spécialisée des nations unies en charge de la réglementation maritime internationale) près de 91.000 unités. Bien que souvent considéré comme le moyen de transport le moins impactant en matière de gaz à effet de serre (t.co2/(t. Transportée*km)), les émissions cumulées de carbone représentent près de 900 millions de tonnes de CO2 équivalents par an. Selon les prédictions de l'OMI, il est probable que ce seuil atteigne près de 17% des émissions mondiales de gas à effet de serre d'ici 2050. Les objectifs ambitieux posés à l'échelle internationale (Accord de Paris de 2015 et Stratégie de Réduction des Émissions de GES de l'OMI en 2018) requièrent l'utilisation de sources d'énergie massivement décarbonées sans pour autant oublier des préoccupations plus générales concernant une exploitation durable des ressources et de l'énergie sur des cycles de vie complets. Si de nombreuses études soulignent l'importance des choix techniques en architecture navale pour atteindre les objectifs internationaux de réduction des gaz à effet de serre, aucune ne propose de méthodologie capable d'identifier des associations « optimales » de technologie et énergie propre à un cas d'étude (modélisation énergétique d'une unité navale). En conséquence, il est très difficile pour les acteurs de la société maritime de fixer des objectifs clairs en matière de transition énergétique : - Architectes navals : Au regard du nombre exponentiel de combinaisons de source d'énergie, vecteur de production, technologie de générateur/propulseur et stratégie de gestion de puissance pour un navire, il est impossible de garantir un design optimal du point de vue des gaz à effet de serre ou d'autres critères environnementaux. - Armateurs : Il est aujourd'hui difficile pour les armateurs d'estimer, optimiser et sécuriser les besoins en produits énergétique de leur flotte dans le contexte d'une régulation GHG. - Sociétés portuaires / Industriels de l'énergie : Les choix armateurials en matière de source d'énergie restant subjectifs, il est difficile d'estimer les marchés prometteurs (secteur de la flotte mondiale) pour chaque type de carburant, ce qui limite le developpement des infrastructures de soutage. - Organisation maritime internationale : Il est aujourd'hui très hasardeux de se risquer à estimer la trajectoire optimale que pourrait prendre les émissions globales de gas à effet de serre et établir un plan de developpement d'une infrastructure maritime adaptée. La thèse présentée ici cherchera à explorer une nouvelle méthode d'assistance au design des systèmes énergétiques en garantissant des solutions optimisées selon les paramètres d'intérêts propres aux acteurs établis à différent niveaux de décision.

  • Titre traduit

    Integrated ship's systems optimization in low carbon IMO's perspectives


  • Résumé

    Shipping is a critical pillar for global trade and economic prosperity. According to latest estimates from the International Maritime Organization (IMO), a United Nations specialized agency in charge of maritime regulation, this industrial activity represents nearly 91,000 units in service. Although seaborne trade is often considered as the least greenhouse gases releasing means of transport (t.co2/(t. transport-km), its emissions account for nearly 900 million tons of CO2 equivalent per year. According to IMO's predictions, this threshold is likely to reach 17% of global greenhouse gas emissions by 2050. Ambitious international targets defined in 2015 Paris Agreement and IMO's 2018 GHG Reduction Strategy (50% GHG emission reduction by 2050) requires now a wide transition from fossil-carbon based fuels to green energy sources considering broader concerns about sustainable use of resources and energy over full product's life cycles. While many studies highlight the importance of technical choices in naval architecture to achieve international greenhouse gas reduction targets, none propose a methodology capable of sorting "optimal" combinations of technology and clean energy sources to propel and energize a naval unit. As a result, it is very difficult for maritime stakeholders to set clear targets toward energy transition: - Naval Architects: Given the exponential number of combinations of energy sources, production vectors, generator/propeller technologies and power management strategies for a ship case study, it is impossible to guarantee optimal design choices in regard of greenhouse gases emissions or other environmental criteria. - Shipowners: Estimate, optimize and secure a fleet's energy need in GHG regulation context remains highly complex and unpredictable. - Port/Energy Companies: As shipowner's energy orders for new buildings remain subjective, it is difficult to sort out market introduction strategies for alternative fuels, which is a limitation for the development of proper bunkering infrastructures. - International Maritime Organization: Estimating optimal trajectory for greenhouse gas emissions cannot be achieved with enough precision for political/legal action (technology roadmaps for energy transition). The thesis will aim at exploring a new method for naval energy systems design to guarantee optimized solutions as per parameters of interest for stakeholders established at different levels of decision.