Électrification des remorqueurs : une bonne idée?

Les remorqueurs sont essentiels à l’industrie maritime et sont présents dans les ports et les zones côtières du monde entier. L’un des rôles principaux des remorqueurs est de guider en toute sécurité les grands navires vers ou depuis un site d’amarrage en tirant sur de solides cordes attachées au navire ou en poussant contre la coque du navire. Les plus gros remorqueurs escortent les pétroliers depuis la haute mer jusqu’au port afin de fournir une mesure supplémentaire de sécurité au cas où le navire perdrait sa propulsion ou que son gouvernail tomberait en panne. Ces tâches exigent des remorqueurs qu’ils soient puissants et maniables.¹

Malgré la taille relativement petite des remorqueurs, leurs puissants systèmes de propulsion leur permettent d’exercer une force énorme. Traditionnellement, les remorqueurs utilisent des moteurs diesel en raison de leur puissance et de leur fiabilité. Cependant, ces moteurs rejettent d’importantes quantités de gaz à effet de serre (GES) et d’autres polluants atmosphériques nuisibles à l’environnement. La réduction de la pollution atmosphérique et la décarbonation du transport maritime suscitent un intérêt croissant pour l’électrification.² HaiSea Marine et SAAM Towage sont deux opérateurs canadiens de remorqueurs en tête de file.

Deux types de remorqueurs électriques sont actuellement disponibles : les remorqueurs entièrement électriques et les remorqueurs hybrides. Dans le cas des remorqueurs entièrement électriques, l’énergie provient d’une batterie qui est rechargée en se branchant à quai, comme une voiture électrique. Les remorqueurs entièrement électriques sont souvent équipés d’un générateur embarqué qui peut être utilisé en cas d’urgence. Les limites de l’autonomie de la batterie signifient que les remorqueurs entièrement électriques sont optimaux pour les courtes distances, telles que les opérations portuaires.³ Pour les remorqueurs qui ont besoin d’une plus grande autonomie, les remorqueurs hybrides combinent les moteurs avec la propulsion électrique par batterie, ce qui leur permet d’accéder à l’une ou l’autre forme d’énergie, d’augmenter leur autonomie tout en réduisant la consommation totale de carburant.⁴ Leur utilisation n’est pas limitée par l’autonomie de la batterie aux ports ou aux zones à proximité des ports.⁵

Les remorqueurs électriques permettent de réduire l’empreinte carbone de l’industrie maritime, contribuant ainsi aux efforts mondiaux de lutte contre les changements climatiques, tout en offrant des avantages connexes en matière de réduction du bruit et de la consommation de carburant.

Cas pratique : Le premier remorqueur entièrement électrique de HaiSea

Un partenariat à la pointe de l’innovation maritime, HaiSea Marine, est une coentreprise détenue majoritairement par la Nation Haisla en partenariat avec Seaspan ULC.⁶ L’organisation a fait les manchettes avec le lancement de remorqueurs entièrement électriques en avril 2023.⁷ Cette initiative ne met pas seulement en évidence le progrès technologique, mais souligne également l’engagement de l’organisation envers la réconciliation autochtone et la conscience écologique.

Démontrant son engagement en matière de responsabilité environnementale, HaiSea Marine dispose désormais de trois remorqueurs portuaires électriques ElectRA 2800 et de deux plus grands remorqueurs d’escorte RAstar 4000-DF qui fonctionnent soit au gaz naturel liquéfié (GNL), soit au diesel. L’ElectRA 2800 a une capacité de traction d’environ 70 tonnes, tandis que le remorqueur d’escorte RAstar 4000-DF a une capacité de traction de 100 tonnes et la capacité de générer jusqu’à 200 tonnes de force, ce qui en fait l’un des remorqueurs les plus puissants de la côte ouest du Canada.⁸

Ces remorqueurs joueront un rôle crucial dans la protection du déplacement des navires à travers les écosystèmes marins vulnérables. Les trois petits remorqueurs électriques aideront les méthaniers à rejoindre et à quitter en toute sécurité le poste d’amarrage du terminal de LNG Canada. Les deux plus grands remorqueurs d’escorte accompagneront les méthaniers depuis Triple Islands, près de Prince Rupert, jusqu’au terminal, en passant par le chenal Douglas, et vice-versa.

Avantages des remorqueurs électriques

Les remorqueurs électriques réduisent la pollution atmosphérique, la consommation de carburant et le bruit. Bien que HaiSea Marine ait été le premier au Canada à introduire des remorqueurs électriques, SAAM Towage a également acquis deux remorqueurs de même conception, créés par l’architecte naval canadien Robert Allan Limited, pour les utiliser dans le port de Vancouver.

L’électrification réduit les émissions de gaz à effet de serre et les polluants atmosphériques, ce qui garantit la conformité aux normes mondiales. Les remorqueurs hybrides réduisent les émissions de 30 à 60 % par rapport aux remorqueurs conventionnels.⁹ Les remorqueurs entièrement électriques ne produisent aucune émission pendant les voyages. Si l’électricité utilisée pour charger leurs batteries provient de sources entièrement renouvelables (comme le réseau électrique de BC Hydro), ils peuvent constituer une véritable solution zéro émission.

Par exemple, les remorqueurs de la série ElectRA 2800 utilisés par HaiSea et SAAM sont équipés d’une batterie de 5 288 kWh, soit dix fois la taille de la batterie d’une voiture électrique. Ces batteries ont été développées par Corvus Energy dans ses installations de Vancouver, en Colombie-Britannique. Elles sont dimensionnées pour permettre au remorqueur d’effectuer des opérations régulières en utilisant 100 % de l’énergie électrique de la batterie. Cela permet d’éviter la production de particules, d’oxyde de soufre et d’oxyde d’azote. Chaque remorqueur réduit les émissions d’équivalent de dioxyde de carbone d’une quantité comparable à près de 1 000 voitures à essence par an.¹⁰

Au-delà de la réduction des émissions, les remorqueurs électriques contribuent aux objectifs de conservation marine en fonctionnant plus silencieusement, sans les vibrations du moteur produites par les remorqueurs conventionnels. Le bruit constant émanant des opérations maritimes a un impact sur la capacité des espèces marines à communiquer, à trouver de la nourriture et à se reproduire.¹¹ L’électrification des remorqueurs réduit également le bruit pour le bien de l’équipage.

Ces avantages démontrent que l’électrification des remorqueurs permet de réduire l’impact environnemental de l’industrie maritime.

Contraintes des remorqueurs électriques actuels

L’émergence des remorqueurs électriques constitue une évolution prometteuse de la technologie maritime, mais la transition n’est pas des plus aisées.

L’obstacle le plus évident est l’investissement initial requis pour les remorqueurs électriques. Ces navires sont généralement plus chers – 50 % de plus – que leurs homologues traditionnels en raison du coût élevé des systèmes de propulsion électrique.¹² Ces coûts comprennent non seulement le navire lui-même, mais aussi l’infrastructure nécessaire à la recharge et à l’entretien. En outre, l’absence d’adoption généralisée signifie qu’il y a peu d’économies d’échelle permettant de réduire les coûts. Les armateurs doivent évaluer ces coûts initiaux par rapport aux avantages à long terme, tels que les économies d’énergie et la réduction des coûts de carburant.

En outre, la taille et le poids des batteries posent des problèmes de conception. Les batteries doivent être logées sans compromettre la fonctionnalité du remorqueur, y compris l’espace pour l’équipage et les équipements nécessaires. Les concepteurs doivent trouver un équilibre pour accueillir le système de propulsion électrique sans affecter la polyvalence et l’efficacité opérationnelle du remorqueur.

Les incendies provoqués par les batteries lithium-ion dans les appareils de consommation soulèvent des inquiétudes quant à leur sécurité. Les batteries lithium-ion stockent une grande quantité d’énergie dans un espace réduit, ce qui leur confère une densité énergétique élevée. Toutefois, cela signifie également que si une cellule de batterie est endommagée ou mal chargée, cela peut entraîner une libération importante d’énergie de manière incontrôlée, communément appelée emballement thermique, où les composants internes de la cellule se décomposent et libèrent des gaz qui peuvent s’enflammer s’ils sont exposés à l’oxygène. Dans l’espace confiné d’une cale de navire, cela pourrait être catastrophique.

Heureusement, les concepteurs de la batterie utilisent un système appelé protection passive contre l’emballement thermique d’une seule cellule, ce qui signifie que même si l’une des cellules de la batterie entre en emballement thermique, les dommages ne se propageront pas aux autres cellules. D’autres mesures visant à garantir la sécurité consistent à enseigner au personnel comment manipuler les batteries en toute sécurité et comment identifier et retirer les batteries endommagées.¹³ Les exploitants tiennent à ce que les opérations soient sûres et procèdent à un examen régulier des systèmes afin d’identifier les risques éventuels et d’y répondre.

Perspectives

La priorisation de plusieurs mesures clés favorisera la production d’un plus grand nombre de remorqueurs électriques.

Tout d’abord, il est essentiel de disposer d’une infrastructure de recharge accessible. À mesure que le nombre de navires électriques augmente, les ports doivent être équipés de stations de recharge de grande capacité pour permettre des arrêts rapides et une perturbation minimale des opérations. Les gouvernements et les autorités portuaires peuvent offrir des incitations pour l’installation de stations de recharge.¹⁴ Un exemple est le financement fourni par le gouvernement du Canada pour soutenir l’installation de la technologie d’alimentation à quai pour les navires de croisière et les porte-conteneurs dans les ports canadiens.¹⁵

En outre, les innovations dans le domaine de la technologie des batteries pourraient déboucher sur des solutions à plus forte densité énergétique, ce qui réduirait la taille et le poids des batteries et augmenterait le nombre de navires dans lesquels des systèmes de propulsion entièrement électriques seraient possibles. Les progrès technologiques continus joueront un rôle crucial dans la résolution des limites actuelles des remorqueurs électriques afin de faire de l’électrification de tous les remorqueurs une option plus viable pour l’ensemble de l’industrie maritime.

Conclusion

Les remorqueurs électriques représentent une évolution vers une industrie maritime plus durable. « Les ports se fixant des objectifs de zéro émission à l’avenir, il y aura des opportunités pour les remorqueurs à propulsion électrique », a déclaré Erik van Schaik, chef de produit chez Damen Shipyards.¹⁶ Malgré les défis associés à leur adoption, les avantages à long terme pour l’environnement, les coûts opérationnels et le bien-être de l’équipage en font un investissement qui en vaut la peine. L’investissement de HaiSea dans des remorqueurs électriques à batterie constitue une étude de cas pour l’application de ces technologies. À mesure que la technologie évolue et que les cadres réglementaires s’adaptent, les remorqueurs électriques deviendront probablement de plus en plus courants dans les ports du monde entier.

À propos de l’autrice

Yu Han (Veronica) Guo est une élève de 11e année à l’école York House. Elle a effectué un stage de recherche de trois mois chez Clear Seas en travaillant sur le projet Transport maritime à impact zéro au printemps 2024. Veronica est passionnée par les innovations techniques qui améliorent la durabilité de notre monde.

Bibliographie

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3. Electric and Hybrid Tugboats. (n.d.). Corvus Energy. ↩︎
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15. Hayton, M. (2023). Marine Electrification is the Future: A Tugboat Case Study. In Y. Li, Y. Hu, P. Rigo, F. E. Lefler, & G. Zhao (Eds.), Proceedings of PIANC Smart Rivers 2022 (Vol. 264, pp. 868–879). Springer Nature Singapore. ↩︎
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