25 Novembre 2016  |  Entraînement
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 10/2016

Propulsion en mode hybride

La propulsion électrique ne génère aucune émission et offre un confort d’utilisation remarquable: les navires sont silencieux, vibrent beaucoup moins et sont plus maniables. Son dernier avantage n’est pas le moindre: le mode hybride parallèle représente une solution économique attractive.

Fournisseur des applications de la marine depuis de nombreuses années, Leroy-Somer, associé à la société Mayday Electronics, a mis en œuvre une solution de propulsion à la pointe de la technique hybride pour la marque CNB PRO de Construction Navale Bordeaux (groupe Bénéteau) et son client Nave Va.
La compagnie corse de promenades en mer Nave Va vient de s’équiper d’un nouveau modèle CNB PRO 20 Hybrid. Spécialisée dans la visite de sites protégés, cette société ne considère en rien cette solution comme une option, mais bel et bien comme un devoir vis-à-vis de l’environnement.
En mode basse vitesse, notamment lors de manœuvres au port ou de navigation en zone protégée, le navire passe en motorisation électrique. «Le silence est incroyable», explique Eric Brun, de la société Mayday, qui conçoit et fournit le système de propulsion de ces navires hybrides. La vitesse est de six à huit nœuds, ce qui est parfaitement suffisant.
 
Spécialisée depuis 1998 dans les excursions maritimes au cœur des plus beaux sites de l’ouest et du sud de la Corse, la compagnie Nave Va souhaite inscrire son activité dans une dimension à la fois éthique et durable.
 
Un retour sur investissement rapide
L’hybride parallèle se différencie de l’hybride série, car il permet de dimensionner le moteur électrique en fonction de l’application recherchée, en l’occurrence, dans le cas de Nave Va, pour le mode basse vitesse (six à huit nœuds). Les rendements sont ainsi optimisés: à basse vitesse, le moteur électrique est exploité dans sa plage optimale de fonctionnement. De plus, à autonomie égale, le poids de l’installation est bien inférieur à celui d’une solution traditionnelle. Autre avantage, les moteurs thermiques peuvent être arrêtés lorsque le mode électrique est activé.
Le chantier naval CNB PRO, situé à Bordeaux et appartenant au groupe Bénéteau, voit un avantage décisif aux propulsions hybrides: «Le moteur diesel ne fonctionne pas de manière optimale dans les basses plages de vitesse. Il présente un mauvais rendement et il s’encrasse. Le fait de pouvoir arrêter la propulsion thermique pour passer à la propulsion électrique permet de le préserver. Sa durée de vie peut ainsi être doublée en fonction des applications», explique Pierre Lompech, de CNB PRO.
Pour le navire de Nave Va, cela impliquerait de changer le moteur après seize ans au lieu de huit ans. Concrètement, le remplacement des deux moteurs diesel représente un budget équivalent au prix de la propulsion électrique.
 
La série LSRPM de la gamme Dyneo offre un rendement élevé et une compacité hors du commun.
 
Des gains importants de carburant et d’entretien
«L’utilisation de la propulsion électrique à la place de la propulsion thermique dans les manœuvres portuaires, accostages et trajets à faible vitesse, permet de réduire le temps d’utilisation des moteurs thermiques durant ces phases lors desquelles il sont moins performants. Dans ces cas, des gains importants de carburant et d’entretien sont réalisés. On peut donc facilement économiser 70 l/h de carburant par moteur thermique, soit 140 l/h. Compte tenu du surcoût global de l’installation électrique de propulsion, ceci représente environ 350’000 à 400’000 €, suivant la capacité du parc de batteries et du rythme d’exploitation saisonnière propre à notre client, celui-ci estimant pouvoir amortir ce surcoût en moins de quatre saisons et ainsi allonger la durée de vie de la propulsion thermique en espaçant les périodes d’entretien», précise Pierre Lompech. La propulsion électrique offre aussi une redondance, ce qui est primordial du point de vue sécurité pour les navires à passagers.
 
Une technique amenée à évoluer
«La législation change: la propulsion électrique est en passe d’être obligatoire pour de nombreuses applications, et pas seulement dans les parcs naturels protégés. Nous poussons la motorisation hybride, en particulier la technique hybride parallèle, qui s’adapte très bien aux bateaux en dessous de 30 m. Cela pourrait être généralisé pour les navettes, les liaisons entre deux ports, la navigation fluviale ou la plaisance», conclut Pierre Lompech.
Le navire à passagers livré à Nave Va est équipé de deux moteurs de 800 chevaux, ce qui lui permet d’atteindre une vitesse de vingt nœuds en mode diesel. En mode électrique, la vitesse est de huit nœuds maximum et l’autonomie est de six à huit heures à une vitesse de six nœuds. Effectué avec une alimentation triphasée depuis le quai ou via le groupe électrogène embarqué, le rechargement prend six heures au maximum.
«Le prix de la propulsion électrique pourrait encore baisser. Les batteries prennent beaucoup de place et sont onéreuses, leur coût étant d’environ un euro par watt. Comme la puissance électrique installée est de 125 kW, les batteries représentent quelque chose comme la moitié du coût du système de propulsion. Le reste est constitué des entraînements mécaniques, des deux moteurs et des variateurs. La conformité aux conditions marines est aisée. Les moteurs et les variateurs sont placés en cale sèche, la visserie est en acier inoxydable et il suffit souvent d’une adaptation minimale à l’environnement, comme l’ajout de couches de peinture», explique Eric Brun.
 
L’armoire de commande des moteurs est équipée du variateur Unidrive M.
 
Une gamme adaptée aux applications marines
«Malgré ses avantages, il y a encore très peu d’hybride parallèle, notamment en France. En dehors des bateaux de passagers, nous avons des projets dans la plaisance pour des super yachts ou dans le domaine militaire», constate Eric Brun.
Spécialiste mondial en solutions d’entraînement, Leroy-Somer  dispose d’une gamme adaptée au monde de la marine. «Nous avons choisi le moteur synchrone à aimants permanents série LSRPM de la gamme Dyneo®, de 750 tr/min à 3000 tr/min, en raison de son rendement élevé et de sa compacité hors du commun. Nous avons certes trouvé des moteurs plus compacts, mais avec un dispositif de refroidissement séparé, ce qui complique l’installation dans l’espace limité de la salle des machines. En plus, Leroy-Somer a proposé de ‘’mariniser’’ le moteur, notamment en le dotant d’un carter en aluminium adapté aux contraintes d’environnement», ajoute Eric Brun.
«La fiabilité des solutions Leroy-Somer est aussi un avantage. Le premier navire équipé de moteurs Leroy-Somer sur un système de propulsion Mayday est en exploitation continue depuis avril 2012. Il s’agit du navire Hélios à Marseille, conçu avec l’armateur Icard Maritime, qui totalise plus de 2000 sorties en mer, sans aucun problème. En fait, nous avons fait le choix de moteurs industriels qui sont bien plus mis à l’épreuve dans l’industrie manufacturière que dans la marine. Les moteurs ne sont utilisés que quelques heures par jour, alors qu’ils sont en exploitation 24 heures sur 24 dans certaines usines», conclut Eric Brun.
 
Un marché prioritaire
«La marine est devenue un marché prioritaire pour nous», explique Mathieu Hérieau, «Business Développeur Marché Marine» pour Leroy-Somer. Il précise encore: «Il faut concentrer une puissance maximale dans un espace très limité et nos solutions le permettent grâce à leur rendement et leur compacité». Leroy-Somer a livré des moto-variateurs synchrones à aimants permanents de la gamme Dyneo®, composés de moteurs LSRPM et de variateurs de dernière génération Unidrive M.
Bénéficiant d’une technique brevetée chez Leroy-Somer, la série de moteurs LSRPM dispose d’un rotor à aimants dont la conception innovante permet une augmentation considérable du rendement, avec des niveaux bien supérieurs à ceux requis dans l’industrie, et ceci sur toute la plage de vitesse du moteur.
Cette solution technique permet aussi un gain important en ce qui concerne la taille et le poids du moteur, en comparaison avec une solution asynchrone. La gamme de variateurs universels Unidrive M offre une consommation optimisée, elle est fiable et flexible. Elle permet ainsi de réduire de manière importante les coûts globaux de l’installation et de l’exploitation.
 
Leroy-Somer SA
2557 Studen
Tél.: 032 374 29 29
www.leroy-somer.com


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