Réalisée par l’IFPEN sous maîtrise d’ouvrage de Voies navigables de France (VNF), l’étude « Fluent » (pour FLUvial ENergie Transition) se déroule depuis 2020 sur le bassin Rhône-Saône où elle est en train d’être finalisée, avec des résultats qui vont être consolidés en 2023. A partir de l’année prochaine également, elle va être étendue à d’autres bassins, d’abord la Seine et le Nord-Pas-de-Calais puis Nord-Est, Strasbourg, Sud-Ouest, Champagne-Bourgogne. L’objectif étant d’établir « une feuille de route de la transition énergétique du fluvial pour la période 2030 à 2050 ». Cela signifie identifier les solutions technologiques et les vecteurs énergétiques pertinents pour la transition énergétique du secteur fluvial, élaborer des scénarios prospectifs de verdissement de la flotte, le tout déclinable sur tous les bassins français en fonction de leurs spécificités, besoins, usages (type de bateaux, de flux…).
Un cadre général
Cette étude s’inscrit dans un cadre général d’ordre législatif au niveau européen (règlement EMNR de 2016, directive CANCA de 2014) visant à réduire les émissions du secteur fluvial en matière d’hydrocarbures, d’oxyde d’azote et de particules fines (soit des polluants locaux). En ce qui concerne les gaz à effet de serre (GES), la Déclaration de Mannheim de 2018 (CCNR) prévoit une diminution de -35% d’ici 2035 (par rapport au niveau de 2015). Le paquet européen « Fit for 55 » indique pour les GES -55% à 2030 et -90% en 2050 mais ne vise pas directement le fluvial.
Plusieurs constats ont été dressés avant le lancement de l’étude. Le premier est la longue durée de vie moyenne des bateaux fluviaux (environ 60 ans) qui complexifie les évolutions et rend nécessaire une vision prospective pour répondre aux objectifs d’une navigation la plus « propre » possible en 2050. Un autre est la grande variété actuelle des solutions possibles du mix énergétique : selon la typologie des bateaux, les options du « verdissement » (retrofit, construction neuve…), les technologies de propulsion (thermique conventionnelle, ORC, hybridation, hybride série ou parallèle ou diesel électrique, tout électrique, pile à combustible, hydrogène, méthanol) les carburants ou énergies possibles.
De 2020 à 2030, de premières mesures
Une première étape sur le long chemin d’une navigation « zéro émission » est de favoriser le branchement à l’électricité à quai (pour éviter de faire tourner les groupes électrogènes) des bateaux, ceux-ci passant beaucoup de temps amarrer lors des opérations de transbordement ou d’attente ou de stationnement...
C’est en quelque sorte le premier acte de la transition énergétique du secteur fluvial, qui se met en place sur les différents bassins avec l’objectif d’un déploiement de bornes achevé dans la mesure du possible pour la fin de cette décennie.
Il y a aussi des solutions immédiates comme l’adaptation de la puissance des moteurs pour certains bateaux, l’hybridation, un « éco-pilotage » pour éviter une surconsommation de carburants, et d’autres gestes de « sobriété énergétique », notamment décrits par Entreprises fluviales de France (E2F) dans un plan récemment publié (voir article de NPI).
De premiers enseignements sur Rhône-Saône pour après 2030
La réalisation de l’étude sur le bassin Rhône-Saône, conduite depuis deux ans, compte de nombreuses phases, détaillées ci-dessous, et a permis d'engranger de premiers enseigngements.
-Analyse des cycles et usages (caractérisation des différentes consommations à bord, composition de la flotte, temps de navigation, trajets...).
-Cas d’étude par types de bateaux (automoteur, pousseur, promenade, paquebot), d’architectures (conventionnel, hybride série et parallèle, électrique à batterie, pile à combustible) et par « vecteur énergétique » (GNR, B100, HVO, GTL/BTL, GNC/biogaz, hydrogène, méthanol, électricité), le tout à plusieurs échelles de temps (2020, 2035, 2050). Puis il y a eu une modélisation numérique des résultats et des hypothèses possibles. Cela a notamment permis d’établir la consommation énergétique des bateaux qui ont aussi fait l’objet de mesures réelles dans certains cas. Ce sont des données de base pour les deux analyses suivantes.
-Analyse technico-économique avec une approche TCO (Total Coast of Ownership, coût total de possession) qui a débouché sur de premiers enseignements comme : le fort intérêt à court terme des biocarburants, le gaz permet des économies sur les Opex mais avec un investissement initial plus important, l’hydrogène entraîne une forte hausse du TCO sur le groupe moto-propulsif et sur l’approvisionnement. Ou encore : l’architecture hybride parallèle entraîne un surcoût « raisonnable », l’ORC peut être intéressant à court terme (le gain de consommation compensant le coût de la technologie), l’hybride série entraîne un fort surcoût à cause de la taille des composants électriques. Enfin, l’évolution temporelle a peu d’influence sur la plupart des résultats.
-Analyse du cycle de vie (ACV) pour différents types de bateaux avec différentes architectures et différents « vecteurs énergétiques ». Elle suit une méthodologie normée et a l’intérêt de ne pas seulement prendre en compte l’impact environnemental des bateaux (échappement) mais aussi l’amont énergétique, le cycle de vie des composants. Elle permet de mesurer les émissions de GES et d’avoir une indication sur les polluants locaux (comme les particules fines) émises sur tout le cycle de vie.
A partir de cette étape ACV de l’étude, les résultats doivent encore être consolidés, pour ensuite affiner trois scénarios de composition de la flotte sur le bassin Rhône-Saône.
Il est aussi prévu d’enrichir ces scénarios d’une analyse des masses et encombrements des vecteurs énergétiques rapportée aux familles de bateaux et pour déterminer les conséquences sur les capacités d’emport des différentes options de « verdissement », d’approfondir les modèles d’hybridation avec la recharge de batteries à quai et l’électronique de puissance.
La question de la disponibilité pour la filière fluviale des vecteurs énergétiques innovants est aussi centrale tout comme s’assurer du caractère totalement inoffensif sur le plan environnemental de certains d’entre eux.
Un événement devrait être organisé par VNF au premier semestre 2023 pour diffuser les premiers résultats complets de l’étude qui sera ensuite disponible sur le site web de l’établissement.
