Laboratoire conjoint MAN Energy Solutions - Centrale Nantes

Depuis 2018, Centrale Nantes et MAN Energy Solutions collaborent dans le cadre d’une chaire industrielle puis d'un laboratoire conjoint pour la décarbonation progressive de la propulsion marine et de la production d’électricité.

Après six années de coopération fructueuse dans le cadre d'une chaire industrielle, MAN Energy Solutions et Centrale Nantes ont franchis une nouvelle étape en lançant un laboratoire commun dédié aux innovations technologiques pour les futurs systèmes énergétiques en 2025. Ce partenariat stratégique, d’une durée de cinq ans, vise à développer des solutions concrètes pour rendre les moteurs de forte puissance plus sûrs, plus flexibles et plus performants afin de répondre aux enjeux énergétique et maritime de demain.

Un enjeu stratégique pour les secteurs maritime et production d’électricité nucléaire

Le transport maritime est un pilier essentiel du commerce mondial, mais il doit faire face à des défis environnementaux majeurs. L’Organisation Maritime Internationale (OMI) s’est fixée pour objectif de réduire de 40 % les émissions de CO₂ du secteur d’ici 2030. Cette transition passe par :

  • Améliorer l’efficacité énergétique des moteurs et des systèmes propulsifs
  • Développer et intégrer des carburants alternatifs (hydrogène, ammoniac, biocarburants…)
  • Accélérer l’hybridation et l’électrification des systèmes de propulsion

Le laboratoire commun MAN Energy Solutions – Centrale Nantes s’inscrit dans cette dynamique, pour accélérer la mise au point de solutions technologiques concrètes pour des moteurs plus sûrs, plus flexibles et plus performants.

Des objectifs ambitieux face aux défis énergétiques devant nous

Le laboratoire commun vise à apporter des réponses concrètes directement applicables aux industries maritimes et énergétiques, en s’appuyant sur trois piliers :

1. Optimisation des performances moteurs

Les travaux du laboratoire commun porteront sur l’amélioration des moteurs MAN-Pielstick, en neuf ou en retrofit, afin de réduire leur consommation et leurs émissions, tout en s’adaptant aux nouvelles contraintes opérationnelles et aux carburants émergents. Ils reposent sur une approche combinant simulation avancée et validation expérimentale. L’objectif est d’améliorer les performances des moteurs en phase transitoire (démarrage à froid, variations de charge) et de limiter la pollution à la source.

2. Monitoring et contrôle intelligent

Le laboratoire commun s’attellera également au développement d’innovations en contrôle des systèmes et monitoring, pour un suivi en temps réel des équipements.
Cette collaboration étudiera la mise en place d'un système de suralimentation hybride permettant une meilleure gestion des flux énergétiques entre les constituants des moteurs. D'un autre côté, les équipes traiteront de la problématique de gestion de l'énergie dans des micro-réseaux électriques multi-sources, notamment renouvelables. L'objectif est d’employer des techniques de contrôle avancées pour assurer la continuité de service et optimiser la consommation des moteurs.

3. Innovation en matériaux et procédés de fabrication

Les travaux du laboratoire commun porteront sur le déploiement du procédé de fabrication additive métallique WAAM (technologie dérivée du soudage à l’arc pour empiler des couches de matière) pour la fabrication ou la réparation de composants de moteurs. La fabrication additive doit permettre de mieux maitriser la qualité des composants tout en sécurisant la chaine d’approvisionnement.

Une synergie exemplaire recherche et industrie pour maximiser l’impact

Ce laboratoire s’appuie sur une collaboration étroite entre les équipes académiques et industrielles pour garantir une application rapide des résultats. Cette nouvelle collaboration mobilise trois unités de recherche de Centrale Nantes, 4 ingénieurs de recherche, épaulés par 1 à 2 techniciens, 2 doctorants, le tout supervisé par 3 enseignants-chercheurs de Centrale Nantes aux côtés de 4 à 5 collaborateurs de MAN Energy Solutions.

Cette nouvelle phase de collaboration avec MAN Energy Solutions illustre parfaitement la capacité de Centrale Nantes à accompagner différents secteurs dans leur transition énergétique. Ce laboratoire commun va permettre de croiser les expertises et d’accélérer l’innovation pour une propulsion maritime plus durable. Il réaffirme l’émergence sur notre territoire d’un pôle d’excellence dans ce domaine.

Jean-Baptiste Avrillier, Directeur de Centrale Nantes.

La chaire MAN Energy Solutions - Centrale Nantes : optimiser l’efficacité énergétique des moteurs industriels (2018-2025)

La Chaire MAN Energy Solutions - Centrale Nantes a eu pour but de contribuer à la décarbonation progressive de la propulsion marine et de la production d’électricité en menant des travaux de recherche appliqués à cet enjeu. Cette chaire, d’une durée de 6 ans, a débuté en 2018.
En juillet 2023, la chaire a été renouvelée pour une durée de 18 mois.

Cette chaire représente 6 ans de collaborations entre Centrale Nantes via son laboratoire de recherche le LHEEA et MAN Energy Solutions. 8 équivalents temps plein ont travaillé sur le sujet, dont 3 thèses, et 5 millions d'euros (Centrale Nantes : 2 M€ - MAN Energy Solutions 3 M€) ont été investis.

L’objectif scientifique principal : étudier le fonctionnement des moteurs industriels dans leur environnement afin d’en optimiser l’efficacité énergétique tout en limitant leurs émissions.

Les études menées pendant la Chaire ont porté sur :

  • Des phénomènes particuliers tels que l’injection de carburant, la combustion, les transferts thermiques aux parois, la suralimentation, …
  • Les interactions entre le moteur et son environnement (approche système) que ce soit dans le cadre de la propulsion navale ou dans celui de la production d’électricité, y compris avec hybridation
  • L’utilisation de carburants alternatifs
Il s’agit souvent de travaux pluridisciplinaires, faisant notamment appel à la thermodynamique, la dynamique des fluides compressibles, la combustion, voire l’hydrodynamique, l’électrotechnique ou l’automatique.

Sur le plan technique, la chaire a permis de contribuer au développement de nouveaux composants et de nouvelles stratégies d’optimisation de systèmes complets, le cas échéant avec de nouveaux types de carburants. La plupart des études ont été menées par simulation avec différentes échelles et complétées par des essais expérimentaux, nécessaires pour calibrer des modèles et la validation des résultats. Ces essais ont été effectués sur les bancs d’essais moteur de notre partenaire MAN Energy Solutions et sur un banc d’essais développé à Centrale Nantes pour les systèmes d’injection.
 
Banc d’essais développé à Centrale Nantes pour les systèmes d’injection

Les 3 thèses de doctorat ont permis des investigations plus amont ou plus fondamentales notamment sur l’hybridation du système de suralimentation des moteurs semi-rapides de propulsion navale, les stratégies innovantes de contrôle du système propulsif d’un navire en présence de houle ou l’étude du couplage Energie Renouvelables-Diesel pour la production d’électricité en site isolé.
La décarbonation du transport maritime et de la production électrique est un enjeu sociétal et industriel important pour l’avenir que Centrale Nantes appréhende globalement grâce à des plateformes et à un savoir-faire reconnus en hydrodynamique et en propulsion dans un même laboratoire (LHEEA).
Publié le 20 octobre 2021 Mis à jour le 4 mars 2025