Nouvelles vagues

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Sur une route, en face d’un golf et à côté d’un champ verdoyant plein de vaches, dans un petit village du nom de Whetstone, aussi loin de la mer qu’il est possible de l’être en Angleterre, une grange abrite la salle des machines d’un navire.

La région est pétrie d’Histoire: Frank Whittle, l’un des ingénieurs auxquels on doit le moteur à réaction, a mis au point son invention dans une remise avoisinante. Il ne s’agit cependant pas d’une curiosité historique clinquante comme un moteur à vapeur reconstruit par un amateur passionné. La turbine à combustion et le moteur vrombissant qui tournent dans ce coin bucolique du Leicestershire sont à la pointe de la technologie maritime. La propulsion électrique, mise à l’épreuve ici, pourrait être le prochain bond en avant dans la conception de navires, un bond aussi important que celui qui nous a fait passer de la voile à la vapeur au XIXe siècle.

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La spécificité de la salle des machines expérimentale du Leicestershire, c’est de se passer du lien habituel entre le moteur et l’hélice.

Plutôt qu’un arbre de transmission, le système de propulsion entièrement électrique utilise les moteurs du navire (turbine ou diesel) pour brûler du carburant fossile afin de générer de l’électricité qui est acheminée par de gros câbles jusqu’à un moteur électrique qui actionne les hélices.

L’idée de faire fonctionner les navires à l’électricité n’est pas neuve. Il y a presque un siècle, au moment où la propulsion moderne a fait son apparition, on considérait la propulsion électrique comme tout à fait capable de rivaliser avec la propulsion mécanique émergeante. […] Certains bâtiments de guerre à propulsion électrique utilisaient 20% de carburant en moins que leurs homologues conventionnels avec arbre de transmission. Mais ces premiers modèles étaient énormes et peu maniables, aussi l’idée fut-elle abandonnée.

Elle a récemment réapparu aussi rapidement qu’elle avait disparu, grâce à deux innovations liées entre elles: des circuits électroniques dans lesquels on peut faire passer d’énormes quantités de courant et des moteurs électriques plus puissants et plus petits. Ces avancées ont permis aux constructeurs de bateaux de réduire les contraintes de taille et de poids de la propulsion électrique. […]

Voilà pourquoi des flottes à la pointe de la technologie comme celles des États-Unis et du Royaume- Uni sont parmi les premières à avoir adopté avec enthousiasme les navires à propulsion électrique. […] Les radars, les ordinateurs et les systèmes de combat consomment maintenant jusqu’à 30% du carburant brûlé dans les bâtiments de guerre modernes. Et les besoins énergétiques pourraient connaître une forte augmentation. […]

La propulsion électrique peut permettre de faire des économies. Bien que les systèmes à propulsion électrique coûtent plus cher, soient plus volumineux, plus lourds et en théorie moins performants que ceux à propulsion mécanique, ils consomment beaucoup moins de carburant. En effet, les moteurs diesel et les turbines à combustion généralement utilisés sont plus performants lorsqu’ils tournent en permanence presque à plein régime. Si on les ralentit ne serait-ce qu’un peu, on réduit considérablement la quantité d’énergie obtenue par baril de carburant. Cela ne pose pas de problèmes aux bateaux qui déambulent nuit et jour à la même vitesse d’un port à l’autre; leurs moteurs tournent constamment à leur régime le plus productif. Mais dans la Marine, rares sont les navires qui peuvent se le permettre.

Selon certaines estimations, les vaisseaux de la Marine américaine passent 80% de leur temps à vitesse moyenne, ce qui consomme à peine 1/8 de l’énergie requise pour propulser un navire à pleine vitesse. Par contre, cela revient à brûler quasiment autant de carburant que lorsqu’ils avancent beaucoup plus vite. Un système électrique comme celui qui ronronne dans le Leicestershire permettrait de ne démarrer qu’un moteur à la fois et de faire tourner chaque moteur à son meilleur régime.

Ce qui peut paraître surprenant, c’est que nombre de ces avantages s’appliquent aux bateaux de croisière qui posent aux concepteurs les mêmes problèmes que les bâtiments de guerre. Les bateaux de croisière ont des besoins énormes en énergie. D’après Stephen Payne, responsable de la conception du Queen Mary 2, ce bateau de croisière, le plus gros du monde lorsqu’il prend la mer en 2003, équipé d’un système de propulsion électrique, pourrait alimenter en électricité une ville de 700.000 habitants.

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Maintenant que la propulsion électrique est prise au sérieux pour les bateaux, sans parler des voitures et des trains, est-ce qu’elle pourrait défier la pesanteur et révolutionner le transport aérien?

D’une certaine manière, elle le fait déjà. Les fabricants d’avions à réaction civils et militaires collaborent sur des projets visant à augmenter le nombre de systèmes fonctionnant à l’électricité sur leurs appareils, comme le train et les volets d’atterrissage. Ils seraient plus légers et plus sûrs que les systèmes mécaniques et hydrauliques que l’on utilise actuellement et pourraient, selon les besoins, puiser de l’énergie auprès de systèmes secondaires comme les installations vidéos destinées aux passagers. Les jets militaires, pour leur part, ont de gros besoins en énergie pour assurer l’alimentation de leurs radars ou pour brouiller et bloquer ceux de leurs ennemis. Sans parler des lasers aériens qui vont faire leur entrée en piste.

La propulsion électrique pose beaucoup plus de problèmes. Pourtant, certains petits appareils expérimentaux volent déjà grâce à des moteurs électriques qui entraînent leurs hélices. Ils sont généralement alimentés par des accumulateurs au lithium polymère à haute capacité de décharge, qui servent aussi pour les voitures électriques. On peut aussi utiliser des piles à combustible. Boeing procède à des tests sur un avion électrique léger fonctionnant à la fois grâce à des accumulateurs et à une pile à combustible.

Il existe aussi des planeurs équipés de petits moteurs électriques servant de système de propulsion auxiliaire. Il suffit d’une petite quantité de propulsion électrique, judicieusement exercée, pour permettre à un planeur de rester beaucoup plus longtemps en l’air. Et de nombreux appareils, comme les avions télécommandés des aviateurs amateurs, fonctionnent à l’électricité.

Cependant tous ces appareils sont petits et limités dans leurs déplacements. Qu’en est-il des appareils plus grands? Il est impossible de remplacer les réacteurs d’un avion par des moteurs électriques d’abord parce que leur rapport énergie-poids est loin d’être aussi performant; ensuite parce qu’il est impossible de générer et stocker l’énergie nécessaire à un long courrier, étant donné les contraintes de forme et de taille des avions existants. Par contre, une « aile monoplan », un appareil dont le fuselage est une structure plate sans queue à l’image d’une aile géante, pourrait offrir de bien meilleures performances et devenir le principe de base pour les avions de ligne à venir.

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