Un traversier électrique récemment modernisé est le premier au Canada à être entièrement propulsé par un système d’alimentation et de propulsion au lithium-ion à zéro émission ne contenant aucun composant de carburant diesel.

En 2018, PortsToronto a émis une demande d’expression d’intérêt (RFEOI) pour réduire les émissions atmosphériques et sonores de son Marilyn Bell I de 96 pieds, utilisé pour le transport de passagers, de véhicules et de fournitures sur de très courtes distances (trajets de 90 secondes) vers et depuis Aéroport Billy Bishop de Toronto sur l’île de Toronto.

La société d’ingénierie électrique marine Canal Marine & Industrial Inc. (CANAL) basée à St. Catharines a réussi à proposer une option 100 % sans émissions, et a ensuite livré la modernisation complète de l’électrification de l’ancien traversier diesel, de la conception à l’installation. Le navire, qui a été converti du diesel en un navire entièrement électrique au cours d’un radoub de 20 semaines à la cale sèche de Toronto, a été remis en service en décembre et fonctionne maintenant à 100 % sans émissions.

Construit à l’origine par Hike Metal Products à Wheatley, en Ontario, et en service depuis 2010, Marilyn Bell I a déjà été mis à niveau pour fonctionner au biodiesel en 2018 avant que ses générateurs et moteurs diesel ne soient retirés en 2021 pour faire place à une nouvelle alimentation électrique et système de propulsion et une suite de batteries lithium-ion. L’architecte naval du projet est Concept Naval, basé au Québec, et PortsToronto a également engagé des consultants maritimes EYE, basés en Nouvelle-Écosse, pour aider à la mise en œuvre. Désormais alimenté à 100 % par Bullfrog Power, une source d’énergie renouvelable, le traversier n’émet aucune émission de gaz à effet de serre (GES), réduisant les émissions directes de GES de l’aéroport de 530 tonnes métriques par an, selon PortsToronto.

Le projet impliquait la transition complète du Marilyn Bell I vers la solution ZEROe Power and Propulsion de CANAL. « Dans le navire lui-même, nous avons remplacé les moteurs principaux par deux moteurs électriques à induction de 250 kW montés essentiellement au même endroit que les moteurs d’origine », a déclaré Shawn Balding, directeur général de CANAL et chef de projet pour le radoub de Marilyn Bell, ajoutant qu’Allied Marine & L’industriel a assisté au montage des moteurs de propulsion, à l’alignement des arbres et au montage des accouplements Vulkan attachés aux lignes d’arbres existantes. Les propulseurs à nacelle d’azimut existants du navire sont également restés.

(Photo : PortsToronto)

Balding a déclaré que CANAL avait conçu et fabriqué les files d’attente DC. « C’est un système à bus divisé où nous avons un système d’alimentation et de propulsion séparé pour le propulseur avant et un système de propulsion séparé pour le propulseur arrière », a-t-il expliqué. «Essentiellement, chaque alignement CC, à la fois avant et arrière, comporte un convertisseur de réseau pour créer le bus CA pour prendre en charge les charges de service du navire. Il contient le VSD de propulsion pour faire fonctionner le moteur de propulsion. Et, il contient deux DC-DC, chacun connecté à des batteries séparées dans une chaîne de batteries, et les batteries ont été fournies par Corvus et leurs batteries Orca. Il y a 113 kilowattheures par salle de batterie, et il y a une salle de batterie dans chacune des soutes avant et arrière du propulseur.

S’appuyant sur le SSE Corvus Orca Energy de 226 kWh modernisé, le nouveau système d’alimentation et de propulsion prend en charge les opérations existantes du ferry, transportant jusqu’à 15 véhicules de taille normale et 200 passagers à la fois sept jours sur sept, 19 heures par jour et quatre tours voyages (122 mètres dans chaque sens) toutes les heures.

Un autre élément clé du projet était le CANAL Automatic Shore Charging System (ASCS), considéré comme la première solution de recharge automatique pour un navire électrique en Amérique du Nord. La conception innovante permet à la tour sur le quai d’être élevée et abaissée en fonction de la hauteur du lac, qui change avec le flux et le reflux des pluies et de la fonte des neiges, a déclaré Balding. La charge de la batterie démarre automatiquement lorsqu’elle est connectée à la rampe du côté continental et ne prend que cinq minutes pendant le chargement pour recharger la charge. MultiTech a produit la tour et le chargeur panto est de Stemmann-Technik.

Comme c’est le cas ici aux États-Unis, la technologie d’électrification des navires a une longueur d’avance sur la réglementation canadienne des navires, et Balding a déclaré que la navigation s’est avérée être un défi aux côtés de COVID-19 et des problèmes de chaîne d’approvisionnement et de tarification connexes, ainsi que de devoir changer d’organisations reconnues. (RO)—l’autorité délégataire d’inspection nommée au nom de Transports Canada—car le projet était déjà en marche. « C’est définitivement un environnement difficile. En fin de compte, cependant, je dirais que cela s’est très bien passé », a déclaré Balding.

Et bien que de nombreux projets de construction et de conversion de navires hybrides et entièrement électriques incluent une aide financière d’une entité gouvernementale, ce n’était pas le cas pour le Marilyn Bell. Au total, la conversion du traversier a coûté environ 3,8 millions de dollars, entièrement payés par PortsToronto au moyen des frais d’améliorations aéroportuaires.

« PortsToronto a fait des investissements continus et importants pour rendre l’aéroport Billy Bishop de Toronto plus propre, plus vert et plus silencieux dans le but de créer un équilibre entre nos opérations commerciales et la communauté environnante », a déclaré Geoffrey Wilson, PDG de PortsToronto, dans un communiqué. «Avec la conversion du Marilyn Bell à l’électricité, nous cochons toutes les cases de notre vision pour cet aéroport et ses opérations. En supprimant tous les composants de carburant du Marilyn Bell et en les remplaçant par des batteries au lithium-ion, nous éliminerons toutes les émissions de GES liées à l’exploitation du traversier – Clean. Nous alimenterons ces batteries lithium-ion avec 100 % Bullfrog Power – Green. Et nous réduirons considérablement le bruit associé aux opérations de ferry – silencieux.

L’IHM dans la timonerie pendant que le navire charge (Photo : CANAL)

De plus en plus, les solutions de propulsion hybrides et tout électriques suscitent de l’intérêt et sont utilisées dans le secteur maritime, en particulier pour les navires tels que les ferries et autres bateaux de travail qui opèrent sur des itinéraires fixes avec des trajets et des temps d’accostage fréquents et relativement courts.

Interrogé sur cette tendance, Balding a déclaré: «Je pense que les gens doivent adopter l’approche que nous avons adoptée ici pour le Marilyn Bell, qui consiste à examiner le système et à voir si zéro émission a du sens. Et, ce qui entre en compte, c’est la quantité de stockage d’énergie dont vous aurez besoin à bord pour rendre le système viable, et le type de temps de charge dont vous aurez besoin.

« Le rapport entre le temps de rampe et le temps de trajet pour n’importe quel itinéraire devient un indicateur très important de la viabilité d’un itinéraire véritablement à zéro émission. Heureusement, celui-ci a très bien fonctionné là où nous étions convaincus que nous pouvions fournir une solution qui fonctionnerait sans aucun diesel à bord.

CANAL devrait bientôt livrer un autre projet ZEROe pour le comté de Skagit dans l’État de Washington avec une nouvelle construction sur leur route de l’île de Guemes. Par rapport au Marilyn Bell I, ce projet fournira plus de deux fois la puissance de propulsion, trois fois la capacité de stockage d’énergie et sera équipé d’un système de recharge automatique à quai plus grand et plus puissant. Le navire aura également un générateur à bord en secours. « Parce qu’il fonctionne sur l’océan, il y a différents facteurs météorologiques qui ont dû être pris en compte, et c’est une course beaucoup plus longue », a déclaré Balding. « Certes, la disponibilité du réseau devient un facteur majeur, et ils n’ont pas de navire de secours pour fonctionner en cas de panne d’électricité sur le continent.

« Nous avons remporté ce contrat en concurrence avec les meilleurs équipementiers de l’industrie », a déclaré Balding. « Travailler avec des organisations pionnières comme PortsToronto et Skagit County nous donne l’opportunité de continuer à adapter et à faire évoluer notre technologie pour répondre aux besoins variés de l’industrie maritime. »

Marilyn Bell I fonctionne maintenant sans émissions. (Photo : CANAL)