Analyse techno-explicite des strategies de conception de navires à faible empreinte carbone: Conséquences environnementales et économiques

Techno-explicit analysis of Net-Zero Ship Design Strategies: Environmental and Economic Consequences

• Auteur / Autrice : Alexandre Bellot
• Direction : Chakib Bouallou, Aykut Ölcer, Maroun Nemer
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
• Date : Inscription en doctorat le 08/04/2019
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres en cotutelle avec World Maritime University
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Energétique et Procédés
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université de Recherche Paris Sciences et Lettres (2015-2019)

Mots clés

Mots clés libres

Gaz à effet de serre

Navire

Marine marchande durable

Energie

Propulsion

Greenhouse gases

Ship

Net-zero shipping

Maritime energy

Ship propulsion

Naval architecture

Résumé

Le transport maritime est indispensable au développement du commerce mondial. Ce secteur représente, selon les dernières estimations de l'Organisation maritime internationale (OMI : agence spécialisée des Nations unies pour la réglementation du transport maritime), près de 91 000 unités. Bien que le transport par navires soit un mode de transport efficace en émissions de carbone (t. CO2/(t. Transportée*km)), ce secteur industriel représente à lui seul près de 3% des émissions mondiales, avec une perspective de croissance de près de 250% d'ici 2050. En réponse aux enjeux climatiques, l'OMI coordonne le cadre réglementaire pour garantir des pratiques neutres en carbone à l'horizon 2050. Un horizon de 30 ans, soit à peu près équivalent à la durée de vie moyenne d'un navire, est donc laissé aux acteurs maritimes pour réaliser une révolution complète de leur relation à l'énergie. De nombreuses études soulignent l'importance des choix techniques en architecture navale pour atteindre les objectifs internationaux de réduction des gaz à effet de serre, combinant dispositifs d'économies d'énergies et carburants alternatifs. La structure même de ce transport est plus rarement évoquée, notamment comment des standards de conception de navire sont imposés aux chantiers par les armateurs de commerce. Les dynamiques de système (économiques, sociales), encourageant la construction de navires de plus en plus dépendants en carburant, est cependant questionnable dans un monde où l'énergie doit être renouvelable, et les recours aux procédés industriels économisés. La thèse suivante s'intéresse aux méthodes de construction de navires neutres en carbone et à leurs besoins en ressources. Ces études considéreront d'une part la conversion des navires modernes grâce à des solutions technologiques (systèmes d'économies d'énergie et conversion aux carburants de synthèse) et des concepts de navires sobres en énergie (navires à voile ou hybrides voiles-moteur). Cette étude se structure autour d'une méthode combinant simulation énergétique et étude de cycle de vie. Finalement, par une analyse systémique centrée sur l'organisation d'un armateur de commerce, la question de la compétitivité économique de chaque stratégie pourra alors être étudiée en parallèle des limites matérielles posées par l'environnement. En résumé, ces études visent à améliorer la compréhension des liens entre le concept de navire et externalités environnementales, et structure économique et choix de concepts de navire. En conclusion, la thèse proposera une réflexion générale sur les trajectoires de réduction de l'impact carbone du transport maritime, ses leviers systémiques et ses conséquences économiques et sociales.

Maritime transport is essential for the development of global commerce. According to the latest estimates from the International Maritime Organization (IMO: specialized agency of the United Nations for the regulation of maritime transport), this sector represents nearly 91,000 units. Although shipping is an efficient mode of transportation in terms of carbon emissions (t. CO2/(t. Transported*km)), this industrial sector alone accounts for almost 3% of global emissions, with a projected growth of nearly 250% by 2050. In response to climate challenges, the IMO coordinates the regulatory framework to ensure carbon-neutral practices by 2050. A horizon of 30 years, roughly equivalent to the average lifespan of a vessel, is thus given to maritime stakeholders to undergo a complete revolution in their approach to energy. Numerous studies highlight the importance of technical choices in naval architecture to achieve international goals for greenhouse gas reduction, combining energy-saving devices and alternative fuels. The structure of this transport is less frequently discussed, particularly how ship design standards are imposed on shipyards by commercial shipowners. The dynamics of the system (economic, social), encouraging the construction of increasingly fuel-dependent ships, are, however, questionable in a world where energy must be renewable, and industrial processes must be economized. The following thesis focuses on methods for constructing carbon-neutral ships and their resource requirements. These studies will consider, on one hand, the conversion of modern vessels through technological solutions (energy-saving systems and conversion to synthetic fuels) and, on the other hand, concepts of energy-efficient ships (sail-powered or hybrid sail-engine vessels). This study is structured around a method combining energy simulation and life cycle analysis. Ultimately, through a systemic analysis centered on the organization of a shipping company, the question of the economic competitiveness of each strategy can be studied in parallel with the material limits imposed by the environment. In summary, these studies aim to enhance understanding of the links between ship concepts and environmental externalities, as well as the economic structure and choice of ship concepts. In conclusion, the thesis will offer a general reflection on trajectories for reducing the carbon impact of maritime transport, its systemic drivers, and its economic and social consequences.