La transition de l'industrie maritime vers l'énergie atomique et des livraisons plus rapides

Le transport de marchandises avec des cargos et surtout des porte-conteneurs est l'épine dorsale des économies d'aujourd'hui, avec environ 90% des marchandises non en vrac transportées avec eux. Cela s'ajoute au grand nombre de pétroliers et de méthaniers. Malheureusement, en raison de leur utilisation de moteurs diesel, ils sont également responsables d'environ 3,5 % des émissions mondiales de CO2, en plus de 18 à 30 % d'oxyde d'azote et de 9 % d'oxydes de soufre.

Bien que le passage au diesel à faible teneur en soufre (ULSD) et l'utilisation de limitations de vitesse aient réduit certains de ces polluants, l'industrie maritime se voit confrontée à la nécessité de se décarboner afin de respecter les obligations de l'Accord de Paris. Cela signifie essentiellement trouver un moyen de passer des moteurs diesel à une alternative qui a des coûts de carburant comparables ou meilleurs, ne produit pas ou presque pas de polluants et n'affectera pas négativement la logistique.

En tant qu'industrie hautement compétitive et acharnée, cela semble laisser les compagnies maritimes dos à un mur. Pourtant, il se trouve qu'une technologie existante et éprouvée existe déjà et peut être adaptée aux cargos existants.

Étant donné que la plupart des marchandises ne sont pas de type périssable, le principal facteur de motivation derrière les investissements de l'industrie du transport maritime a été de transporter plus de marchandises avec un seul navire. Au cours des dernières décennies de cargos à voile (voiliers à coque de fer) qui ont duré jusqu'au début du XXe siècle, ils ont réussi à rivaliser avec les navires à vapeur de l'époque, principalement en raison de leur coût d'exploitation moins élevé. Le plus grand soi-disant windjammer à avoir survécu à ce jour (Moshulu) a été construit en 1903 en Écosse.

Avec les moteurs à vapeur qui ont rapidement perdu du terrain dans les années 1960 au profit des moteurs diesel, à la fois dans les industries maritime et ferroviaire, les moteurs diesel sont devenus les bêtes de somme du monde moderne, alimentant tout, des camions aux trains en passant par les plus gros porte-conteneurs. À peu près au même moment, les avancées massives dans notre compréhension du monde atomique ont conduit à un certain nombre d'expériences utilisant un réacteur à fission nucléaire en remplacement direct des chaudières à vapeur d'antan.

L'un des premiers cargos à propulsion nucléaire les plus célèbres était le NS Savannah, qui a été lancé en 1959. En tant que navire de démonstration à usage mixte passagers/cargo, il n'était cependant pas censé être rentable. La réglementation beaucoup moins compliquée concernant les moteurs diesel et les bas prix du carburant diesel prenant le pas sur d'autres considérations, l'industrie maritime opterait collectivement pour cette méthode de propulsion.

À l'heure actuelle, le porte-conteneurs russe Sevmorput (lancé en 1986) est le seul cargo à propulsion nucléaire actif au monde. Il est actuellement utilisé pour l'approvisionnement des stations de recherche antarctiques russes, aux côtés de la flotte russe de brise-glaces à propulsion nucléaire.

Les nouveaux brise-glaces du projet 22220 comportent un SMR RITM-200 (petit réacteur modulaire) avec un cycle de ravitaillement de 7 ans, similaire au cycle de combustible pluriannuel du Sevmorput. L'élimination des considérations de ravitaillement est utile dans cet environnement, permettant une capacité de chargement accrue et une logistique simplifiée.

Comme mentionné précédemment, les compagnies maritimes ne s'intéressent pas aux risques lorsqu'elles peuvent les éviter. Avec une échéance au milieu du siècle pour atteindre des émissions proches de zéro, il y a une volonté d'investir dans le changement, mais seulement dans une certaine mesure. C'est là que les propositions radicales - comme dans cet article IEEE Spectrum 2018 sur le passage à l'hydrogène et aux piles à combustible - sont très difficiles à vendre.

Dans cet article, il est souligné qu'un cargo converti, rempli de piles à combustible, de batteries et de réservoirs de stockage d'hydrogène, pourrait théoriquement avoir suffisamment d'énergie électrique pour durer un voyage jusqu'au port suivant. Cela met en évidence un certain nombre de points négatifs, avec la possibilité d'une fuite d'hydrogène conduisant à un cargo échoué, la nécessité de faire le plein d'hydrogène hautement comprimé dans chaque port et une grande quantité d'espace occupé par les réservoirs d'hydrogène comprimé (à parois épaisses). Ce n'est pas non plus un système compatible avec les transmissions turbo-électriques et nécessiterait une modernisation importante des cargos existants.

Un dernier clou dans le cercueil est le manque d'infrastructures de ravitaillement dans les ports du monde entier et le fait qu'à l'heure actuelle, pratiquement tout l'hydrogène est produit à partir de reformage à la vapeur de méthane fossile («gaz naturel») et de sources similaires. Essentiellement, cette transition serait l'une des nombreuses inconnues, des risques élevés, des investissements mondiaux coûteux et des gains incertains au cas où elle se déroulerait comme espéré.

Bien que l'industrie du transport maritime ait principalement opté pour des combustibles de soute bon marché pour ses cargos, depuis les années 1950, l'utilisation de la propulsion nucléaire est devenue une partie intégrante des forces armées les plus puissantes du monde. Bien qu'un sous-marin diesel soit utile, il ne peut pas rester immergé pendant des jours et doit faire le plein chaque semaine au lieu d'une fois toutes les quelques décennies. De même, les porte-avions de style CATOBAR nécessitent à la fois la puissance et l'élimination du ravitaillement en carburant qui pourrait autrement rendre un conflit plutôt embarrassant lorsque son précieux porte-avions tombe à court de carburant.

S'il était adopté dans un contexte de cargo, et en supposant des réacteurs marins comme ceux utilisés dans les SMR russes RITM avec 20% d'uranium 235 faiblement enrichi (contre> 90% pour certains réacteurs navals américains), la logistique de ravitaillement serait limitée à un seul arrêt de ravitaillement environ une fois tous les sept ans, au cours duquel le carburant serait échangé. Si l'on utilisait un réacteur à sel fondu ou à lit de galets, le ravitaillement pourrait être effectué de manière plus flexible, avec moins de temps consacré au processus.

D'autres avantages de l'utilisation de la propulsion nucléaire sont que, puisque le carburant a une densité de puissance très élevée, aucun réservoir de carburant n'est nécessaire. Au lieu de cela, le réacteur avec une turbine à vapeur pourrait remplacer le moteur diesel de la taille d'un bâtiment dans les porte-conteneurs, comme le Wärtsilä RT-flex96C avec une hauteur de 13,5 mètres et une longueur de 26,5 mètres. Le rétrofit nucléaire combinerait ainsi le moteur et le combustible dans le même espace que le bloc moteur à l'origine, permettant une capacité de chargement accrue.

Étant donné que les réacteurs navals ont été utilisés par divers pays dans divers scénarios depuis les années 1950, les risques et les avantages sont tous deux bien connus, ce qui en fait une quantité aussi connue que les moteurs diesel qu'ils sont sur le point de remplacer.

Ces dernières années, l'utilisation de la propulsion nucléaire a trouvé de nouvelles voix au sein de l'industrie maritime. Comme l'ont noté des personnes de l'industrie, un obstacle majeur est l'absence de législation de l'Organisation maritime internationale (OMI) dans ce domaine, qui, à ce stade, considère principalement la propulsion nucléaire dans le contexte des navires militaires. Cependant, cela pourrait changer rapidement, comme l'a noté Andreas Sohmen-Pao, président de la compagnie maritime BW Group. Selon lui, les avantages de la propulsion nucléaire sont évidents, les faibles coûts d'exploitation étant les plus évidents.

Au lieu d'avoir à faire face aux coûts récurrents de ravitaillement, un cargo à propulsion nucléaire serait effectivement libre après l'investissement initial. En l'absence d'émissions polluantes ou de coûts de carburant à prendre en compte, cela permettrait aux cargos d'aller plus vite, permettant une augmentation de vitesse de 50% dans certains cas. Ou plus simplement, en supposant un temps d'expédition occasionnel de trois semaines pour un porte-conteneurs de la Chine vers les États-Unis, une augmentation de vitesse de 50 % réduirait ce temps d'une semaine complète.

Mis à part l'économie, le fait est que l'industrie du transport maritime doit réduire rapidement son empreinte carbone. En tant qu'industrie averse au risque, tout changement devrait être progressif et bien planifié, avec des solutions immédiates probablement bien accueillies par rapport aux bouleversements révolutionnaires. Ici, une technologie solide et éprouvée comme la propulsion nucléaire pourrait fournir exactement ce qu'il faut. Ces faits ont été reconnus par la société britannique de classification maritime Lloyd's Register lorsqu'elle a réécrit ses règles après les commentaires de ses membres. Lloyd's a déclaré qu'il s'attend à "voir des navires nucléaires sur des routes commerciales spécifiques plus tôt que ce que beaucoup de gens prévoient actuellement".

Selon la façon dont les choses se déroulent, nous pourrions voir une industrie du transport maritime qui non seulement parvient à se décarboner en un temps record, mais rend également les routes maritimes plus rapides et plus fiables qu'auparavant. Avec des cargos libres de voyager aussi vite que la météo et le trafic local le permettent, commander un widget de l'autre côté du monde pourrait prendre beaucoup moins de temps, le tout sans la culpabilité de l'impact environnemental que la navigation a aujourd'hui.

Ensuite, il y a l'autre type de «navigation», sous la forme de navires de croisière, qui sont également loin d'être propres, surtout lorsqu'ils tournent au ralenti dans les ports. Partir en croisière peut sembler un peu moins décadent si ces navires ne crachent plus de panaches de gaz d'échappement diesel noirs tout en traversant des îles idylliques.

Voici l'ère de l'atome pour conclure l'ère du diesel.