Ferries électriques : Autonomie et durabilité, expliquées

Le secteur du transport maritime, longtemps tributaire des ferries à moteur à combustion, fiables mais nuisibles à l'environnement, se trouve à un tournant décisif. Alors que l'industrie s'adapte aux appels à la durabilité, les navires électriques apparaissent comme des alternatives prometteuses.

Ils constituent des exemples mondiaux, depuis les ports animés de l'État de Washington jusqu'aux côtes pittoresques de la Scandinavie. En plus de réduire les émissions, ils redéfinissent les transports publics par voie d'eau du 21e siècle.

Le passage à des ferries alimentés par des batteries est motivé par les défis que posent les navires conventionnels. Les moteurs diesel, qui alimentent depuis longtemps les services de ferry, sont connus pour leurs importantes émissions de gaz à effet de serre, notamment de CO2, de méthane et d'oxyde nitreux. Ces émissions contribuent non seulement au réchauffement climatique, mais aussi à la pollution atmosphérique locale, les oxydes d'azote et de soufre étant particulièrement nocifs pour la santé humaine.

En outre, l'inefficacité de ces moteurs traditionnels entraîne une consommation de carburant et des coûts d'exploitation élevés. La complexité du contrôle des émissions ajoute encore une couche de difficultés, nécessitant souvent l'utilisation de technologies avancées de post-traitement pour répondre aux normes réglementaires. Par conséquent, les bateaux à passagers existants sont confrontés à un besoin croissant de nouvelles solutions plus propres et plus rentables qui répondent aux exigences des systèmes modernes de transport et de transit.

Face aux défis de l'industrie maritime, la propulsion électrique des navires se présente comme une innovation prometteuse. Les avantages sont multiples. Les ferries électriques ont des coûts d'exploitation et de maintenance plus faibles grâce à la conception plus simple des moteurs et à la réduction de l'usure mécanique. Ces économies se répercutent sur l'ensemble de la flotte, car les bateaux électriques nécessitent un entretien moins fréquent et moins coûteux que leurs homologues à moteur à combustion.

Un autre avantage est la tranquillité que la propulsion électrique apporte à l'environnement marin. Ces navires glissent sur l'eau dans un murmure qui contraste fortement avec le rugissement des moteurs diesel. Cela réduit la pollution sonore et améliore l'expérience de voyage. En outre, la redondance intégrée dans les systèmes électriques offre un filet de sécurité et de fiabilité, garantissant que les bateaux restent opérationnels même si une partie du système tombe en panne.

Les ferries électriques présentent des avantages environnementaux évidents, aussi clairs que les eaux vierges qu'ils s'efforcent de protéger. En passant à la propulsion électrique, les bateaux à passagers peuvent réduire de manière significative les émissions de gaz nocifs tels que le NOx et le CO, ainsi que le CO2 et la suie, ce qui a un impact considérable sur l'environnement.

Prenons l'exemple du Puget Sound, où le ferry électrique ne produit que 25 % des émissions de son homologue à moteur diesel. Dans les régions dotées de réseaux électriques propres, les navires à passagers électriques peuvent avoir des émissions de gaz à effet de serre nettement inférieures à celles des moteurs diesel. Cela met en évidence les avantages environnementaux considérables que ces navires peuvent offrir.

En outre, en réduisant le besoin de voitures pour les trajets courts, les ferries électriques contribuent à réduire les embouteillages et l'impact environnemental qui en découle.

Si les avantages environnementaux constituent un attrait majeur, la rentabilité et l'impact économique des ferries électriques sont tout aussi convaincants. Prenons le cas d'un catamaran entièrement électrique qui glisse sur l'eau à un coût unitaire énergétique 21 % moins élevé qu'un ferry diesel traditionnel. Il ne s'agit pas d'un phénomène isolé : dans la plupart des pays européens, les coûts d'exploitation des navires à passagers électriques sont nettement inférieurs à ceux de leurs homologues à moteur diesel. Bien que le prix d'achat initial d'un ferry alimenté par batterie puisse être plus élevé, les coûts d'exploitation et de maintenance à long terme sont clairement inférieurs.

Le cœur d'un ferry électrique est sa batterie, qui sert à la fois de source d'énergie et de symbole d'efficacité énergétique. Les batteries lithium-ion sont la norme en raison de leur capacité à stocker et à fournir efficacement de grandes quantités d'électricité. Les batteries au phosphate de fer-lithium gagnent du terrain dans les applications maritimes en raison de leur sécurité et de leur longévité. Cela marque une évolution vers des sources d'énergie plus durables et plus fiables pour les bateaux alimentés par batterie.

La gestion de ces centrales électriques est supervisée par des systèmes de gestion des batteries (BMS) sophistiqués, qui garantissent des performances optimales, la sécurité et la longévité des batteries. Les améliorations de la capacité de recharge rapide changent la donne. Elles permettront aux ferries alimentés par des batteries de rester opérationnels et de prolonger leurs voyages au-delà de ce que l'on croyait possible.

Pour apprécier les capacités et les limites d'un ferry électrique, il faut comprendre son autonomie. Bien que l'autonomie de ces ferries soit généralement inférieure à celle de leurs homologues à moteur à combustion, les progrès réalisés dans le domaine du stockage des batteries permettent d'élargir régulièrement leur champ d'action. Les petits ferries électriques (bien que lents), que l'on voit souvent glisser dans les ports ou sur des itinéraires de courte distance, ont généralement une autonomie de 5 à 30 milles nautiques. Ils sont dotés de batteries d'une capacité de 1 à 2 MWh, ce qui les rend idéaux pour les accostages fréquents et les possibilités de recharge.

Pour les navires de taille moyenne et de plus grande taille (principalement lents), tels que ceux qui relient des îles ou qui empruntent des itinéraires plus longs, l'autonomie peut aller de 20 à plus de 100 milles nautiques. Ces navires ont généralement des capacités de batterie allant de 2 MWh à plus de 10 MWh.

D'autre part, le ferry hydroptère électrique Candela P-12 peut atteindre une autonomie de 50 milles nautiques à une vitesse de service de 25 nœuds. Cela montre le potentiel impressionnant de la technologie moderne des ferries. En soulevant la coque hors de l'eau, le P-12 utilise son énergie pour se propulser vers l'avant plutôt que de labourer l'eau, ce qui améliore l'efficacité énergétique de plus de 80 % par rapport aux navires sans foils.

Malgré l'élan croissant en faveur de l'électrification des flottes de ferries, d'importants défis restent à relever. L'un des principaux obstacles est la mise en place d'une infrastructure de charge robuste dans les ports, un élément essentiel pour assurer le bon fonctionnement des ferries alimentés par des batteries. L'installation de charge peut aller de simples circuits domestiques à des chargeurs rapides plus complexes. En outre, l'accès à une électricité propre et à un réseau solide est essentiel pour soutenir la flotte croissante de navires électriques.

Les ports et les quais ont souvent une capacité électrique limitée, en particulier dans les communautés insulaires éloignées. Cela représente un défi important pour l'adoption généralisée des navires à passagers électriques. En outre, il est essentiel de trouver le bon équilibre entre la taille des batteries et le poids du navire pour maintenir l'efficacité et les performances. Néanmoins, des solutions potentielles émergent. Elles comprennent le développement de réseaux plus puissants, de systèmes hybrides et de technologies de batteries innovantes. Ensemble, elles ouvrent la voie à une transition en douceur vers les flottes électriques. Cependant, plus un navire est économe en énergie, utilisant des batteries de kilowattheures (kWh) plutôt que de mégawattheures (MWh), plus l'électrification est aisée.

Un autre défi de taille est le coût initial élevé des ferries électriques et des mises à niveau des infrastructures associées. Malgré les économies à long terme sur le carburant et la maintenance, l'investissement initial peut être décourageant pour de nombreux opérateurs. Les incitations et les subventions gouvernementales peuvent jouer un rôle essentiel pour compenser ces coûts et encourager l'adoption des ferries électriques. En outre, le secteur du transport maritime est le théâtre de collaborations entre les secteurs public et privé. Ces partenariats financent la recherche et le développement de technologies de propulsion électrique. Ces partenariats sont essentiels pour accélérer l'innovation, réduire les coûts et créer une voie durable pour l'électrification des flottes de ferries.

Avec chaque nouveau navire entrant en service, le secteur du transport par voie d'eau se rapproche un peu plus d'un avenir durable. Le navire norvégien MV Ampere, pionnier des ferries alimentés par des batteries, a commencé son voyage en 2015. Il a créé un précédent pour les projets ultérieurs de ferries électriques dans tout le pays. Au Royaume-Uni, la société Wightlink prévoit de mettre en service le premier ferry entièrement électrique pour le transport de marchandises et de passagers dans le Solent d'ici cinq ans.

Ces développements représentent les dernières avancées en matière de technologie maritime, avec des ferries comme le Candela P-12 Shuttle qui ouvre la voie. En rejoignant la flotte, ces navires repoussent les limites du service de ferry. Ils témoignent également de l'engagement de l'industrie maritime à passer à une ère plus propre et plus rentable.

À une époque où la durabilité environnementale et la rentabilité sont primordiales, notre Candela P-12 Shuttle est le premier ferry hydroptère électrique au monde et a émergé pour révolutionner le transport maritime.

Les ferries traditionnels sont pris dans le cercle vicieux de l'inefficacité qui affecte à la fois les coûts d'exploitation et l'impact sur l'environnement. Une forte consommation de carburant entraîne des frais d'exploitation élevés et une augmentation du prix des billets, ce qui dissuade les passagers d'utiliser le ferry et réduit les recettes. Ce cycle est exacerbé par les coûts de maintenance associés aux moteurs à combustion complexes et par les dommages environnementaux causés par les émissions de carbone. En conséquence, les opérateurs sont souvent coincés dans une boucle de dépenses élevées et de faibles rendements, luttant pour équilibrer la durabilité et la rentabilité.

Le Candela P-12 Shuttle offre une solution innovante à ces défis. En tant que ferry à hydrofoils électriques, le P-12 Shuttle combine les avantages de la propulsion électrique avec la technologie des hydrofoils. Les hydrofoils soulèvent la coque hors de l'eau, ce qui réduit considérablement la traînée. Cela permet au P-12 Shuttle de glisser en douceur et de manière efficace, réduisant la consommation d'énergie jusqu'à 80 % par rapport aux ferries traditionnels. Il en résulte des coûts d'exploitation moindres et une réduction considérable des émissions de gaz à effet de serre.

Le système de propulsion du P-12 élimine le besoin de combustibles fossiles. Cela permet de réduire considérablement les coûts de carburant et l'empreinte carbone des opérations de ferry. Le P-12 peut parcourir de plus longues distances avec une seule charge, ce qui permet de résoudre les problèmes d'autonomie qui limitent généralement les bateaux à passagers électriques. En outre, la réduction de la traînée et de l'usure des composants permet de réduire les coûts d'entretien et d'allonger la durée de vie opérationnelle. Par conséquent, le P-12 est un choix à la fois écologique et rentable pour les exploitants de ferries.

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Les passagers à bord de la navette P-12 peuvent profiter d'un voyage plus silencieux et plus doux, sans le bruit et les vibrations des moteurs à combustion traditionnels. La conception avancée du ferry permet également des vitesses plus élevées et des temps de trajet plus courts. Il s'agit donc d'une option plus attrayante pour les navetteurs et les touristes.

Les analyses du cycle de vie montrent que les hydroglisseurs électriques ont un impact environnemental nettement inférieur à celui des solutions à combustible fossile. Une étude de l'Institut royal de technologie KTH, en Suède, confirme ces avantages, en mettant en évidence des réductions substantielles des émissions de CO2. Dennis Olson et Felix Gluunsinger, du KTH, ont constaté que le bateau de plaisance à foils électrique Candela C-8 avait un impact environnemental nettement inférieur en termes de potentiel de réchauffement planétaire et de demande cumulée d'énergie à celui de ses homologues à essence. Ils ont également comparé le Candela P-12 aux ferries à moteur diesel utilisés dans le système de transport public de Stockholm et ont constaté que le modèle électrique pouvait réduire l'impact environnemental de 1 670 tonnes d'équivalent CO2 par an.

Ces résultats soulignent les avantages significatifs qu'offrent les hydroptères électriques par rapport aux navires traditionnels. En privilégiant la propulsion électrique, les opérateurs maritimes peuvent réduire de manière significative leur empreinte environnementale. Cette approche ouvre la voie à un avenir plus propre et plus vert sur l'eau.

Vous pouvez lire l'étude complète en suivant ce lien : Analyse comparative du cycle de vie des hydroglisseurs électriques et des alternatives à énergie fossile

L'industrie maritime est en train de tracer sa voie vers un avenir d'innovation et de durabilité. Le potentiel des ferries électriques est immense. Par exemple, les navires E-flexer de la prochaine génération de Stena Line seront des hybrides bicarburants au méthanol. Cela démontre la capacité d'adaptation de l'industrie et son engagement à réduire les émissions. De l'autre côté de l'Atlantique, San Francisco s'apprête à lancer le premier service national de ferry à grande vitesse et à grande capacité sans émissions. Cette initiative établira une nouvelle norme en matière de transport urbain.

Le développement de navires hybrides par des compagnies telles que Brittany Ferries et Isle of Man Steam Packet Company illustre les diverses approches de l'électrification. Ces avancées annoncent un avenir où les ferries alimentés par des batteries joueront un rôle essentiel dans la poussée mondiale en faveur de services maritimes sans émissions.

Les ferries électriques représentent un changement transformateur dans le transport maritime, car ils permettent de réduire l'impact sur l'environnement et les coûts d'exploitation. Grâce aux progrès constants de la technologie des batteries et de l'infrastructure de recharge, ces navires deviendront de plus en plus viables. Ils constituent donc une option intéressante pour les exploitants de ferries et les passagers.

Les ferries électriques sont-ils plus coûteux à exploiter que les ferries diesel ?

Non, ils sont généralement moins chers à exploiter en raison d'une consommation d'énergie plus faible, d'exigences de maintenance réduites et de subventions publiques potentielles.

Quel est l'impact des ferries électriques sur les communautés locales et les ports ?

Les ferries électriques peuvent avoir un impact positif sur les communautés locales et les ports en réduisant la pollution atmosphérique et sonore, en améliorant la qualité de vie et l'expérience des passagers.

Quel type de batterie est utilisé dans les ferries électriques ?

Les ferries électriques utilisent généralement des batteries lithium-ion et lithium-fer-phosphate en raison de leur haute densité énergétique, de leur efficacité et de leur sécurité, gérées par des systèmes sophistiqués pour des performances optimales.

Quels sont les progrès réalisés pour augmenter l'autonomie des ferries électriques ?

Les progrès réalisés en matière de stockage des batteries, d'efficacité et d'infrastructures de recharge rapide dans les ports contribuent à étendre l'autonomie des ferries électriques. Les systèmes hybrides avec des sources d'énergie auxiliaires sont également à l'étude pour améliorer l'autonomie et la flexibilité.

Comment les ferries électriques contribuent-ils à réduire les émissions de gaz à effet de serre ?

Cela dépend en grande partie du degré de "verdure" du réseau. En Suède, l'électricité provient en grande partie des énergies renouvelables, mais ce n'est pas le cas dans tous les pays. Néanmoins, localement, les ferries électriques n'émettent pas de gaz d'échappement et éliminent donc les émissions nocives généralement associées aux moteurs diesel.

Les ferries électriques peuvent-ils parcourir la même distance que les ferries à moteur diesel sans être rechargés ? 

Bien que l'autonomie des ferries électriques soit généralement inférieure à celle des ferries à moteur diesel, les progrès de la technologie des batteries permettent d'augmenter progressivement les distances parcourues, et des infrastructures de recharge rapide sont en cours de développement pour permettre une recharge électronique plus rapide.

Quels sont les principaux obstacles à l'adoption généralisée des ferries électriques ? 

Les coûts d'investissement initiaux élevés, ainsi que le manque d'infrastructures de recharge rapide, constituent des défis majeurs pour la croissance du marché des ferries électriques. En outre, la limitation de l'autonomie par rapport aux ferries conventionnels pose des problèmes de viabilité commerciale.

Quels sont les principaux facteurs qui favorisent l'adoption des ferries électriques ?

Les initiatives et les subventions gouvernementales sont parmi les principaux moteurs de l'adoption des ferries électriques, favorisant la transition vers des solutions de transport maritime plus durables.