Étude de l'efficacité énergétique des navires : développement et application d'une méthode d'analyse - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Ship energy efficiency study: development and application of an analysis method

Étude de l'efficacité énergétique des navires : développement et application d'une méthode d'analyse

Résumé

The shipping industry is facing three major challenges: climate change, increasing bunker fuel price and tightening international rules on pollution and CO2 emissions. All these challenges can be met by reducing fuel consumption. The energy efficiency of shipping is already very good in comparison with other means of transportation but can still be and must be improved. There exist many technical and operational solutions to that extent. But assessing their true and final impact on fuel consumption is far from easy as ships are complex systems. A first holistic and energetic modelling approach tries to deal with this issue. Based on the first law of thermodynamics, it has made it possible to model a complete and modern cruise carrier. Its fuel consumption and corresponding atmospheric emissions were calculated with a good level of accuracy. The model has also proven to very useful at comparing design alternatives hence showing its capacity to evaluate energy efficiency solutions. A second approach completes the first one. Based this time on the second law, including the concept of exergy, it offers a more detailed and physical description of ships. It can precisely assess energy savings, including the part of thermal energy convertible into work. This innovative approach has required new model developments, including a new model of diesel engine, based on the mean value approach, capable of calculating the complete thermal balance for any engine operating point.
Le transport maritime fait face à trois défis majeurs : le dérèglement climatique, l'augmentation du cours du baril et le durcissement des normes internationales en termes de pollution et d'émission de CO2. Ce triple challenge peut être relevé en réduisant la consommation de fioul. L'efficacité énergétique des navires est déjà très bonne en comparaison des autres moyens de transport mais elle peut et doit encore progresser. Il existe à cet effet de multiples solutions techniques et opérationnelles. Mais évaluer leur impact réel sur les économies finales n'est pas toujours chose aisée étant donnée la complexité des navires. Une première approche globale de modélisation énergétique du navire tente de répondre à cette problématique. Basée sur le premier principe de la thermodynamique, cette approche a permis de modéliser un paquebot. La consommation de fioul et les émissions associées ont été calculées avec un niveau d'exactitude satisfaisant. Le modèle s'est de plus montré très utile dans la comparaison d'alternatives de conception, illustrant ainsi sa capacité à évaluer les solutions d'économie d'énergie. Une deuxième approche vient compléter la première. Basée cette fois-ci sur le second principe et notamment sur le concept d'exergie, cette approche propose une description plus détaillée et physique du navire. Elle permet d'évaluer précisément les gains d'énergie possibles et en particulier la part convertible en travail mécanique. Cette approche novatrice a nécessité le développement de nouveaux modèles et notamment un nouveau modèle de moteur diesel basé sur l'approche moyenne et qui permet de calculer la balance thermique complète et ce sur tout le champ moteur.
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Dates et versions

tel-01001539 , version 1 (04-06-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01001539 , version 1

Citer

Pierre Marty. Étude de l'efficacité énergétique des navires : développement et application d'une méthode d'analyse. Thermique [physics.class-ph]. Ecole Centrale de Nantes (ECN), 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01001539⟩
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