FleetMon dans la recherche : Faisabilité technico-économique de l'ammoniac vert comme carburant pour la flotte maritime

La transparence et une navigation plus verte sont deux de nos objectifs les plus importants chez FleetMon. C'est pourquoi nous soutenons les étudiants, les universités et les institutions dans leurs projets de recherche maritime grâce aux données AIS. Plus de 120 universités font partie de nos partenaires de coopération, dont l'Université d'Oxford. En 2022, Daniel Bundred, un étudiant du département d'ingénierie, nous a contactés et a demandé des données AIS pour son projet sur la décarbonisation du transport maritime mondial.

Explorer la faisabilité de l'ammoniac vert comme carburant pour les vraquiers et les navires frigorifiques

L'OMI s'est fixé pour objectif de réduire de 70 % l'intensité des émissions de CO2 d'ici à 2050, ce qui ne peut être réalisé qu'en utilisant un carburant produisant moins d'émissions du puits à l'hélice que le fioul lourd (HFO) utilisé actuellement. L'ammoniac vert, produit à partir d'eau, d'air et d'électricité renouvelable, a le potentiel pour atteindre cet objectif et a été présélectionné pour remplacer le HFO en raison de sa densité énergétique et de son coût favorables par rapport aux batteries et aux autres carburants verts. Malgré cela, la salle des machines et le stockage du carburant à l'ammoniac nécessitent plus d'espace que le HFO dans le passé. En outre, la construction d'un groupe motopropulseur fonctionnant à l'ammoniac entraîne des coûts supplémentaires et, au moment de l'étude, l'ammoniac vert était plus cher que le HFO par unité d'énergie fournie. 

Utilisation des données AIS par FleetMon

À l'aide des données AIS fournies par FleetMon, une année d'exploitation a été modélisée pour une variété de navires, notamment des ultra grands porte-conteneurs, des petits vraquiers et des méthaniers. Le modèle introduit les caractéristiques du moteur du navire et les données sur la route fournies à une résolution horaire pour 2019. Ces données sont utilisées pour calculer la consommation de carburant du navire en modélisant la puissance nécessaire au navire pour surmonter les forces résistives telles que le frottement de la peau. L'énergie consommée sur l'année a été utilisée pour calculer la consommation de carburant et les voyages les plus énergivores afin de dimensionner les réservoirs de carburant et donc d'estimer la capacité de chargement. Les revenus économiques ont également été modélisés, de sorte que les bénéfices totaux de chaque navire pendant sa durée de vie ont été évalués et comparés à une base de référence HFO. Les prix de l'ammoniac vert devraient baisser de manière significative au cours des 30 prochaines années (et les combustibles fossiles ont augmenté leur coût en 2022). Un autre modèle a donc été développé pour explorer l'effet de la variation des prix du carburant et des taux de fret sur la durée de vie du navire. Il intègre la réaction de l'opérateur aux conditions économiques variables en optimisant la vitesse d'exploitation du navire pour l'année en cours afin de maximiser le profit.

Résultats

Les résultats confirment la faisabilité technique de l'ammoniac comme carburant maritime, la capacité de chargement étant réduite de moins de 5 % pour tous les navires. Et ce, malgré la variabilité de la taille, de la durée moyenne du voyage, de la vitesse d'exploitation et de la demande de puissance auxiliaire observée entre les différents navires. Les résultats soulignent que le coût est le principal obstacle à l'introduction de l'ammoniac vert comme carburant maritime.

Les coûts d'investissement se sont avérés plus élevés en raison de l'équipement supplémentaire nécessaire pour faire fonctionner un moteur à l'ammoniac et du matériel supplémentaire nécessaire pour le stockage du combustible. En fonctionnant à des vitesses plus faibles lorsque le coût du carburant est élevé, les navires ont pu réduire les coûts d'exploitation supplémentaires associés à un carburant plus cher pendant toute leur durée de vie. Toutefois, ces coûts supplémentaires constituent toujours un obstacle important à l'utilisation de l'ammoniac vert comme carburant sans carbone.

Dans l'ensemble, les navires propulsés à l'ammoniac vert ont réalisé des bénéfices totaux sur toute leur durée de vie de l'ordre de 30 à 80 % de ce qu'aurait réalisé un navire équivalent propulsé au HFO. Une mesure économique sera donc nécessaire pour inciter les investisseurs à soutenir les navires sans carbone.

L'étude a également confirmé que l'utilisation de l'ammoniac vert comme carburant maritime peut entraîner une réduction significative des émissions. Les navires fonctionnant à l'ammoniac vert présentent une réduction des émissions de portée 2 sur toute leur durée de vie de l'ordre de 94,8 à 96,7 % par rapport aux navires conventionnels, ce qui est suffisant pour atteindre l'objectif de réduction de l'intensité des émissions fixé par l'OMI pour 2030.

Pourtant, la recherche souligne l'importance des travaux futurs pour mieux comprendre les émissions de N2O des ICE fonctionnant à l'ammoniac. L'étude estime que la majorité des émissions de GES des navires fonctionnant à l'ammoniac pourraient provenir de l'émission de N2O, et l'incertitude de ce chiffre entraîne une incertitude significative dans la réduction du potentiel de réchauffement global (PRG) de l'ammoniac vert comme carburant maritime.

Le tableau ci-dessous présente les huit navires considérés, ainsi que la VAN relative obtenue par le navire fonctionnant à l'ammoniac et la réduction des émissions par rapport au navire original (fonctionnant au HFO). Une fourchette est donnée pour la VAN des navires fonctionnant à l'ammoniac, correspondant à la fourchette des prix verts de l'ammoniac utilisés dans le modèle.

Auteur : Daniel Bundred, Superviseur : Prof. Rene Banares-Alcantara, Université d'Oxford

Vous êtes également en train de rédiger une thèse, ou votre université travaille sur un projet de recherche qui nécessite des données maritimes ? N'hésitez pas à nous envoyer une demande. Nous sommes impatients d'avoir de vos nouvelles !