[Maritime] Le retour des grands voiliers...

[Thibaud]

... du biocarburant, tel que l'huile de colza, qui ne rejette pas de C02 dans l'atmosphère...

De qui se moque-t-on ?

[energy_isere]

Economies d'énergie : Le premier cargo doté d'une voile géante opérationnel
Mer et Marine 07/02/2008

On pourrait penser qu'un parapente s'est accroché à sa proue sauf que dans ce cas, c'est tout à fait normal. Fin janvier, le tout premier cargo équipé d'une voile géante de Kitesurf a quitté Bremen, en Allemagne, pour rejoindre le Venezuela. Long de 132 mètres, le nouveau cargo, baptisé Beluga SkySails, dispose d'une voilure de 160 m2 destinée à réduire de manière significative sa consommation en carburant. Selon la compagnie allemande Skysails, à l'origine du concept, ce dispositif doit permettre de réduire la facture annuelle en combustible d'un navire de 10 à 35%. « Ce voyage inaugural vers le Venezuela marque le début des essais pendant des périodes de transits réguliers. Dans les prochains mois, nous devrions pouvoir définitivement que notre technologie permet de réduite significativement la consommation et réduit les émissions de gaz », souligne Skysails.
Accrochée à un mât de 15 mètres de haut, la voile géante peut prendre les vents jusqu'à 300 mètres d'altitude. « Ce système présente un intérêt indéniable pour toutes les compagnies du monde, notamment depuis l'augmentation considérable du prix du pétrole », explique Stephan Wrage, qui a créé avec Thomas Meyer la compagnie à Hambourg, en 2001.

http://www.meretmarine.com/article.cfm?id=106805

[Fristi]

Ce premier voyage Brême - Venezuela - Boston - Brême pour le Beluga Skysails avec sa voile en forme de cerf volant, de retour le 13 mars dernier, semble avoir été un succès.



Enerzine.com
19/03/2008 - Un cargo tiré par un cerf volant !!!
http://www.enerzine.com/496/un-cargo-ti ... patif.html

20/03/2008 - Essai concluant pour le Beluga SkySails (cargo à voile)
http://www.enerzine.com/3/4474+essai-co ... oile+.html

[energy_isere]

Selon l'armateur, le recours à la voile "entre 5 minutes et 8 heures par jour a permis d'économiser quotidiennement 2,5 tonnes de carburant et de réduire les coûts de 1 000 dollars", soit environ 20% d'économies de carburant.

20% d' économie de carburant, c'est pas mal !
D' autant que les fioul lourds des bateaux sont trés polluant (beaucoup de Soufre dedans).

[kercoz]

dans la collection de cartes postales ancienne , les "petroliers a voiles " sont assez demandés mais peu courants .

[Lansing]

Vous me permettrez d'émettre quelques réserves sur les chiffres annoncés dans cet article. J'ai du mal à comprendre d'ailleurs comment ils ont pu déterminer cette économie de 1000 dollars par jour, vous noterez au passage qu'il faut plus de trois mille jours de navigation pour amortir les 2 millions d'euros de l'installation, soit environ 10 ans. Sans compter l'aile à 500.000 euros qu'il faudra changer régulièrement.
En effet, comment, sur la traversée d'un bateau neuf n'ayant jamais effectué ce trajet, ont-ils pu déterminer ce gain ?
Je suis marin, et accessoirement kite-surfer, j'utilise une aile de 16 m² pour les vents de 10 à 15 noeuds, mon flotteur fait 1,20m de long et 1,5cm d'épaisseur, le poids du tout, bonhomme compris, avoisine les 85 kg.
J'aimerais qu'on m'explique comment une aile dix fois plus grande peut soulager de 20% la consommation en fuel d'un bateau de 8000 tonnes (moyenne approximative entre le lège et le port en lourd).
Pour vous donner un ordre d'idée, la surface de l'aile correspond à peine à la surface des œuvres mortes (superstructures) du navire par vent arrière.
Mes cours d'architecture navale et de calcul de consos sont loin mais pas suffisamment pour m'empêcher de penser que tout cela est du pipeau.

Patrick

[pragma tic]

Bonjour,

20%, 50%, est-ce réaliste ?
Je serais plus optimiste que Patrick, sous réserve d'introduire un paramètre supplémentaire dont je regrette qu'il ait été bien peu abordé sur ce fil : celui du temps.

J'ai en effet observé qu'un dogme régnait sur celui-ci : on cherche une économie énergétique en gardant fixe le paramètre temps. Or, si l'on introduit le paramètre temps, et qu'on le pondère faiblement (utopie, bien sûr, à société constante), une économie de carburant de 90% devient non seulement envisageable mais réaliste. (Sous réserve de mettre au point une propulsion voile autonome réelle, même si lente).
Mais bien sûr, pour arriver à cela, la durée du voyage sera, selon les circonstances météorologiques, multipliée par vingt, cent, ou mille... Gardons quand même à l'esprit que les clippers réalisaient 100% d'économie de carburant.

Dans une société qui fonctionne à flux tendus pour réduire le coût du stock, je comprends que cet aspect ne soit pas abordé. Mais la déplétion énergétique nous amènera peut-être à revoir cette question.

Le principe est simple, plus on allonge la durée du voyage, et plus on augmente la probabililité de circonstances météorologiques favorables pendant lesquelles une économie importante est réalisée. Si on accepte d'aller lentement, voir, d'être "fixe" (hypothèse dérive nulle), le reste du temps, on ne navique alors qu'en réalisant une économie énergétique importante. En contrepartie (hélas) de l'augmentation des charges proportionnelles à la durée, comme le salaire de l'équipage.

On en reparlera quand le baril atteindra 1000 dollards ...

[Lansing]

Bonjour,

20%, 50%, est-ce réaliste ?
Je serais plus optimiste que Patrick, sous réserve d'introduire un paramètre supplémentaire dont je regrette qu'il ait été bien peu abordé sur ce fil : celui du temps.
...

Bonjour,
Justement j'ai tenu compte de ce paramètre dans de mon raisonnement, et c'est bien là que le bat blesse, le projet ne peut en aucun cas être rentable, une aile en dacron n'est pas une plaque de tôle qui part à la casse avec le bateau, c'est excessivement fragile et étant donné le poids du bateau donc de l'inertie je ne miserais pas sur plus de 1 ou 2 ans d'utilisation intensive.
A 500.000 euros le bout l'amortissement est impossible à atteindre.
Je pense qu'il faut comprendre ce que signifie 160 m² de voile sur un bateau de 8000 tonnes. Les clippers qui jaugeaient un peu moins de 3000 tonnes en moyenne portaient jusqu'à 4000 m² de voile (le Cutty Sark) alors espérer économiser 20% de carbuarnt avec un tel ratio est stupide.
On connait très bien ce genre d'annonce qui sont en fait des appels de fond pour continuer à faire tourner des jeunes boites.
D'autre part lorsque le pétrole atteindra 1000 dollars le baril on ne pourra plus fabriquer des jouets comme des ailes de kite. On reviendra à la bonne vieille voile avec en plus l'apport des connaissances accumulées depuis un siècle.
On s'apercevra alors que pour utiliser au mieux le rendement d'une voile il faut un voilier.

Patrick

[pragma tic]

Bonjour,

J'avoue partager le scepticisme sur ce cas précis, ce qui m'avait amené à préciser dans mon précédent post : Sous réserve de mettre au point une propulsion voile autonome réelle, même si lente.
Parce que je serais curieux de savoir quelle vitesse ça atteint en pointe, une carène de cargo déplaçant 8000 tonnes, uniquement tractée par une aile de 160m2, même dans des conditions idéales (disons vent arrière 25 noeuds).

Je crois aussi que la voile reviendra sur ... des voiliers.

Je voulais juste profiter de ce fil pour pointer le fait que l'énergie facile a modifié notre rapport au temps, et qu'il faudra nous désintoxiquer sur ce plan, car dès que l'on veut refaire appel à une énergie naturelle comme le vent, le temps redevient un paramètre important, à prendre en compte.

Avec moins d'énergie, il nous faudra accepter de nouveau de différer nos satisfactions ...

[Captainjo]

salut,

un vrai voilier manoeuvrable par un homme seul ( avec assistance hydraulique et électrique ).
le fameux club med d'alain colas :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Phoc%C3%A9a_%28bateau%29

1000 m² pour 75 m, 30 noeud de vitesse de pointe théorique.
les voiles sont en partie sur enrouleurs.
c'est sur avec 100 m² il n'aurait pas été bien vite ! ( surtout avec quelques centaines de tonnes de fret...)
pour esperer faire 15 noeud de vitesse moyenne, il faudrait faire dans le même style une sorte de clipper moderne manoeuvrable par une dizaine d'homme.

Captain'Jo

[FOWLER]

Personnellement, j'ai un peu de mal à croire qu'un petit cerf-volant comme on voit sur les photos, permette 20% d'économie sur le gasoil, je penche pour une magouille pour gagner des points carbone ou un truc du genre.

Un voilier a besoin de beaucoup de voile : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/c ... iod%29.jpg

Celui-ci a coulé en 1907 alors qu'il transportait....du pétrole ! (7 mats, 144 m de long, 15 hommes d'équipage)

[sceptique]

Pou éclaircir un peu les choses voici quelques calculs théoriques sur "un coin de table". Tout d'abord la résistance (hydrodynamique ou aérodynamique) à l'avancement dans un fluide est proportionnelle au carré de la vitesse. La puissance nécessaire varie comme le cube de la vitesse.
Le vent en altitude est beaucoup plus régulier et puissant qu'au niveau du mât d'un bateau. Admettons un vent de 30 noeuds (54 km/h 15 m/s). La voile intercepte donc l'énergie cinétique de l'air sur la surface de la voile
E = 0.5 * m * v²
Considérons le cylindre d'air "stoppé" en 1 seconde de surface 160 m² et de longueur 15 m (distance parcourue en 1 seconde à la vitesse de 15 m/s).
m = rho * S * d (rho : masse volumique de l'air 1.2 kg/m3; S : surface de la voile d : 15 m)
m = 1.2 * 160 * 15 = 1440 kg
E = 0.5 * 1440 * 15 * 15 = 162 000 J
Ceci par seconde, cela donne donc une puissance 162 kW avec un vent relatif de 30 noeuds.

S'il atteint 42 noeuds cette puissance double (364 kW). La force de traction est alors de :
E = F * d
si le bateau se déplace à 10 noeuds (18 km/h 5 m/s) la force de traction est donc de :
F = E / d = 324 000 J / 5 m = 64 800 N = 6.5 "tonnes"
(en langage courant on parle improprement en "tonnes" pour la force de traction. 1 "tonne" = 10 000 N)

La puissance nécessaire d'un cargo lent (10-15 noeuds) de petite taille (8000 tonnes) est de l'ordre du millier de kW.
Le chiffre trouvé par le calcul ci-dessus (150 à 300 kW) pour 20% de la puissance nécessaire me semble donc être, sauf erreur de calcul de ma part, cohérent au niveau de l'ordre de grandeur.

Si d'autres contributeurs peuvent préciser (ou infirmer) ce calcul un peu grossier cela sera, comme d'habitude, le bienvenu.

[pragma tic]

Bonjour,

Sous réserve que j'interprête ta conclusion correctement, une économie de 20% serait réaliste pour 160m2 de voile efficace, mais je suppose de traction dans la bonne direction.

Ce qui m'inspire les réflexions suivantes, dont j'ignore l'incidence sur le plan mécanique.
- la voile fait 160m2, mais est en "forme", (en creux), et n'offre pas 160m2 de surface d'interception du vent. Ce phénomène de creux est aggravé par l'orientation de la voile, qui n'est pas perpendiculaire au vent, mais quasiment oblique ; je doute en conséquence que la surface réelle de cette voile soit de 100m2.
- la traction exercée sur la voile n'est pas horizontale, comme l'avancement du bateau, mais a une composante verticale non négligeable, dont j'imagine qu'elle vient diminuer la traction horizontale totalement utile.
- Le vent n'est que bien rarement dans l'axe arrière du bateau, et ce phénomène est encore aggravé par le fait qu'une voile n'intervient pas sur le vent réel, mais sur le vent apparent (réel plus déplacement) et la transition de réel en apparent intervient tant sur la force que sur la direction du vent. En clair, si 30 noeuds de vent, à 15 degrés de la route à 15 noeuds, l'effet sera (grossièrement) d'un vent apparent de 17,5 noeuds à 22.5 degrés ...
- enfin, le lien nous informait d'un usage de 5 minutes à 8 heures par jour, en moyennant = 4 heures, soit 1/6ème du temps, ce qui impliquerait pour un béotien comme moi que l'économie moyenne doit être 6 fois supérieure à celle de la situation constante ...

J'imagine donc un ordre de grandeur de 10 à 25 nécessaire entre l'économie théorique et la réelle ... mais peut-être me trompe-je ?

[Captainjo]

Ne pas oublier que la portance est plus importance que la trainée pour une voile correctement taillée, sinon on en serait encore à la nef médiévale !

autrement dit, une voile au profil d'aile placée avec un certain angle du vent apparent dévellope plus de poussée que la même voile perpendiculaire au vent, même si en effet sa surface projetée est alors + faible.

De plus le plein vent arrière peut être assez instable, avec des à-coups dans le câble de suspension.

Captain'Jo

[Lansing]

Bonjour,
Tout ce qui a été dit recel une part d'exactitude, les calculs de sceptique sont exacts mais très théoriques car ne s'appliquant pas au cas présent.
Il ne s'agit pas d'une voile ni même à proprement parlé d'une aile mais d'un cerf volant à caisson. Pour parler simplement on peut assimiler ça à un parachute utilisé en chute libre.
Ce système est interdit en kitesurf depuis très longtemps, il ne possède aucune réserve de flottabilité rendant impossible un redécollage en cas de chuté du matériel à l'eau.
En kitesurf conventionnel tel que je le pratique, il y a une zone dans laquelle l'aile ne doit se trouver à aucun prix c'est au ras de l'eau et en face de soit avec le vent dans le dos. C'est la position de traction maximum et l'assurance de se faire catapulter à la moindre rafale.
On utilise une position intermédiaire que l'on pourrait assimiler à une position d'équilibre (à rapprocher de la position que prend un bateau stoppé par rapport au vent). Elle permet un bon rendement, voir une remontée au vent (pas facile) et surtout une dépense minimum d'énergie pour que l'aile ne bouge pas et évite de faire des huit. Ce mouvement étant une perte de traction pouvant diviser par deux la vitesse.
Cette position idéale par vent de travers, par exemple, mettrais l'aile à 45° sur l'avant par rapport à la ligne d'épaule et environ 20 à 30° au-dessus de l'eau.
Ce principe est valable à deux conditions :
- que l'on puisse diriger l'aile, c'est à dire choisir le site et l'azimuth de sa position dans l'espace.
- que l'on puisse réguler la quantité d'air retenu par l'aile, donc sa puissance.
Sans rentrer dans les détails dépendant de chacune des techniques employées, il faut en gros des ailes à 5 fils pour réaliser cela. Deux fils sur chaque "oreille" qui vont permettre d'ouvrir ou fermer un coté à la fois pour diriger l'aile, et un fil qui va permettre d'ouvrir ou fermer les caisson pour réguler la puissance.
En l'absence de ces dispositifs, comme aux débuts du kitesurf, les suspentes sont calées une fois pour toute et l'aile fait des huit auttour d'une position à environ 45° de hauteur.
Deuxième point la vitesse, vu ce qui précède seul les allures portantes sont accessibles au système, c'est à dire, au grand maximum, 140° centré sur l'arrière de l'axe longitudinal du bateau.
La fenêtre de vent. Si l'on prend comme vitesse de croisière moteur 15 noeuds (pour reprendre la même valeur que sceptique) l'aile ne pourra pas être utilisée à moins de 16 ou 17 noeuds, n'oublions pas que nous sommes au portant.
Pour le maximum et compte tenu du système je dirais qu'il doit se situer autour de 30 noeuds, ce qui est déjà considérable compte tenu du poids et de l'inertie du bateau.
Je reste persuadé que les chiffres de gain avancé par Skysails sont totalement fantaisistes. Seuls des bâtiments faisant route avec les alizés aux fesses pourront tirer un bénéfice de ce système.
Mais à 500.000 euros l'aile je me demande si le seul bénéfice n'ira pas exclusivement au constructeur du dispositif. Ne parlons pas des 2 millions d'euros pour le système complet.
La dernière question à se poser, comment ont-ils déterminé le gain et par rapport à quoi sachant que c'était une première traversée ?
Tout ceci n'est qu'un avis personnel. Il nous manque beaucoup de données pour pouvoir juger du bien fondé de ce principe.

Patrick