Des moteurs écologiques pour un transport maritime durable
Financé en partie par l’UE, le projet Hercules-2 a adopté une approche globale pour aider le secteur des transports maritimes à devenir plus écologique. Ce projet correspond à la phase de suivi du programme de R&D Hercules pour les technologies de gros moteurs, initialement conçu en 2004 par deux grands groupes européens de construction de moteurs. À terme, les technologies Hercules-2 sont destinées à être utilisées à bord de grands navires. Davantage d’options en termes de puissance et de carburant La flexibilité en matière de carburant est devenue une priorité au cours de la dernière décennie avec l’avènement des moteurs bicarburant et la nécessité de passer aux carburants à faible teneur en soufre dans les zones de contrôle des émissions (ECA) ou dans les ports où des réglementations locales sont en vigueur. «L’un des principaux avantages de la flexibilité en matière de carburant réside dans le fait qu’elle permette aux moteurs de navires de basculer de manière transparente entre des carburants conventionnels et des carburants plus respectueux de l’environnement, de composition et de qualité variables», note le professeur Nikolaos Kyrtatos, ingénieur naval à l’Université technique nationale d’Athènes. À l’aide d’installations d’essai perfectionnées comprenant des outils de mesure optiques et des logiciels de calcul de pointe, les chercheurs ont étudié les caractéristiques d’injection et d’allumage de différents carburants destinés aux moteurs diesel à basse et moyenne vitesse. L’accent a été mis sur la combinaison de carburants intrinsèquement plus durables tels que le gaz naturel, le gaz de pétrole liquéfié, le méthanol, le biogaz et l’éther méthylique avec des combustibles plus ordinaires, en l’occurrence des mazouts lourds ou distillés. «Des températures plus élevées étant nécessaires pour améliorer l’efficacité et réduire les émissions, les futurs moteurs devront être fabriqués à partir de matériaux plus durables», note le professeur Kyrtatos. La recherche de nouveaux matériaux s’est concentrée sur des composants comme les pièces moulées, les culasses et les carters de turbines de turbocompresseur qui doivent résister à de fortes charges mécaniques ou thermiques. Les chercheurs se sont penchés sur l’utilisation de matériaux intermétalliques et de fonte afin de créer des composants plus durables. Ces matériaux robustes augmenteront non seulement la résistance à l’usure des composants, mais permettront également au moteur de fonctionner sur une plage de vitesses plus étendue. De nouvelles techniques de commande adaptatives L’accent a été mis sur la combinaison de l’électronique, de la mécanique et des logiciels pour mettre au point un moteur capable de s’adapter de manière optimale à son environnement de fonctionnement. La motivation principale derrière ces nouveaux développements reposait sur le principe suivant: tout paramètre influant sur les performances du moteur ne doit pas se détériorer de plus de 5 % tout au long de sa durée de vie, par rapport à un moteur neuf. Parmi les réalisations du projet figurent un système de lubrification flexible ainsi qu’un système avancé de surveillance de la performance des tribo-systèmes en temps réel. Cela devrait permettre de résoudre le problème du choix et de l’application des huiles lubrifiantes lors du basculement entre les mazouts lourds et les carburants à faible teneur en soufre. Par ailleurs, les chercheurs ont mis au point un nouveau contrôleur non conventionnel qui améliore le fonctionnement du moteur à proximité de la marge de cliquetis. Une bouffée d’air frais Le cœur du projet Hercules-2 consistait à développer des technologies contre la pollution afin d’obtenir des moteurs n’entraînant quasiment aucune émission. Les technologies avancées de post-traitement intégré qui ont été introduites constituent un moyen utile de respecter non seulement les limites ECA, mais également les normes Tier III de l’OMI. Les chercheurs ont combiné une recirculation des gaz d’échappement et une émulsion eau-carburant pour réduire simultanément les oxydes d’azote et les particules. L’intégration des technologies de réduction des émissions de méthane et d’éthane dans les moteurs à quatre temps à mélange pauvre est actuellement à l’étude. De plus, les chercheurs ont mis au point des méthodes améliorées d’injection d’agent de réduction catalytique sélective (RCS) et ont également étudié des catalyseurs robustes pour les opérations RCS pré-turbo. Ce qui a été accompli dans le cadre du projet Hercules-2 devrait accélérer encore davantage la transition du secteur des transports maritimes vers une meilleure efficacité énergétique et une réduction significative de son empreinte environnementale. Cela renforcera également la position des partenaires ayant participé au projet sur le marché.
Mots‑clés
HERCULES-2, moteur, flexibilité en matière de carburant, secteur des transports maritimes, zone de contrôle des émissions (ECA), réduction catalytique sélective (RCS), émissions quasi nulles, tribo-système
