L'heure de verité pour MESMA

Citation :

Sous-marins : L'heure de vérité pour le système MESMA

Après plusieurs années de recherches et d'essais, DCNS prépare le premier test grandeur nature de son système de propulsion anaérobie MESMA (*). Entre mai et juin, le sous-marin pakistanais Hamza devrait débuter ses essais mer. Troisième bâtiment du programme Agosta 90B, l'Hamza est aussi le premier à être doté d'un Air Independent System (AIP) du type MESMA. Conçu par DCNS Propulsion, à Nantes-Indret, ce module de 9 mètres de long a été livré en 2001 aux chantiers de Karachi, où le bâtiment, lancé l'été dernier, a été construit en transfert de technologie. Etudié depuis une quinzaine d'année, ce système vise à augmenter les capacités des sous-marins à propulsion non nucléaire. Pour une vitesse de quatre noeuds, les batteries des submersibles classiques ne leur permettent de rester qu'environ trois jours en plongée. Le bâtiment doit ensuite remonter à la surface et ventiler avec son Schnorchel pour recharger ses batteries au moyen de diesels-alternateurs. Durant cette période, le navire est particulièrement vulnérable car beaucoup moins discret. L'AIP vise donc à se passer de l'air consommé par les moteurs pour accroître leur autonomie et passer à un potentiel de deux à trois semaines en plongée. Ce mode de propulsion, qui va donc connaître sa première sortie en mer, ouvre de nouvelles perspectives opérationnelles aux sous-marins classiques, au point de pouvoir bouleverser l'intérêt stratégique d'une flotte de submersibles conventionnels. L'AIP est pour le moment développé par deux pays et sous deux formes différentes. Alors que l'Allemand TKMS a opté pour le principe de la pile à combustible, DCNS a choisi une architecture dérivée de la propulsion nucléaire, l'atome en moins.

Le même principe qu'une chaufferie nucléaire
Faisant tourner un générateur qui alimente une turbine à vapeur, le MESMA fonctionne suivant le même principe que la propulsion nucléaire, la source chaude étant remplacée par du gasoil ou de l'éthanol. « Il s'agit d'une machine à vapeur avec des technologies dérivées du nucléaire », résume un ingénieur. Dans ce schéma, la combustion du carburant crée des gaz à 700 degrés qui vont céder leurs calories à de l'eau. Celle-ci se transforme en vapeur, qui va se détendre dans la turbine, qui fait elle-même tourner les alternateurs. Le comburant, qui ne peut être de l'air, est remplacé par de l'oxygène, servant également à alimenter l'équipage en air respirable. Cet oxygène est stocké dans des bouteilles, sous forme cryogénique, à une température de - 183 degrés. Sous cette forme, un litre de liquide correspond à 850 litres d'oxygène à l'état gazeux. Le carburant alimentant la machine peut, quant à lui, être de deux natures. Pour les sous-marins à double coque, comme l'Hamza, la solution de l'éthanol a été retenue. En revanche, pour les bâtiments à simple coque, comme le Scorpène, le gasoil sera utilisé, ce qui permettra d'ailleurs de ne disposer à bord que d'un seul type de combustible, capable d'alimenter à la fois le MESMA et les diesels-alternateurs (lorsque le navire ne se sert plus de l'AIP). Ce système de propulsion en circuit fermé génère toutefois quelques gaz d'échappement, qu'il faut évacuer du sous-marin. Ces gaz de combustion sont principalement constitués de vapeur, qui se dilue naturellement dans l'eau de mer, mais aussi de CO2. Si le gaz carbonique se dissout relativement bien dans l'élément liquide, les ingénieurs de DCNS ont mis au point un système d'échappement spécial, produisant de très petites bulles. Ce dispositif permet une dissolution plus rapide que la vitesse de remontée des bulles vers la surface. La discrétion acoustique du sous-marin, dont l'appareil propulsif développe une puissance de 200 kW, n'est donc pas obérée.

Un avenir vers les piles à combustible ?
Pour DCNS, les essais mer de l'Hamza sont d'une importance stratégique majeure. Si le système prouve son efficacité et sa fiabilité à bord du sous-marin, le groupe français pourrait disposer d'un argument commercial de poids face aux produits concurrents. Sans attendre ces essais, ce qui peut être considéré comme une preuve de confiance, le Pakistan a récemment commandé deux MESMA supplémentaires pour équiper les deux premiers navires de la série Agosta 90B. Le premier module devrait être installé en 2011, après trois ans de montage à Indret puis d'intégration à Cherbourg. La refonte des Khalid et Saad devrait prendre entre 7 et 8 mois. Un contrat est également attendu du côté de l'Inde, qui a commandé fin 2005 six sous-marins du type Scorpène. Dans ce contexte, les Français cherchent à faire la différence par rapport à leur concurrent allemand. TKMS, qui a vendu son AIP à la Grèce, a directement choisi, contrairement à DCNS, la technologie encore très jeune des piles à combustible. Dans le secteur naval, comme ailleurs, les recherches sur ce système de production d'énergie ont débuté il y a plusieurs années, les ingénieurs devant faire face à de nombreuses difficultés : « Les piles à combustible sont faites pour fonctionner avec de l'air. Or, les membranes de ces piles sont très fragiles en présence d'oxygène, qui est très agressif », explique un ingénieur. L'alimentation par hydrogène pose également des problèmes, ce gaz étant explosif, fugace et énergétique, en somme difficile à maîtriser mais aussi à stocker. Le rechargement des hydrures est un véritable casse-tête, nécessitant une importante logistique, avec notamment une usine à quai. Selon certaines sources, le système nécessiterait, de plus, un temps de rechargement d'une quarantaine d'heures.
Difficultés de stockage et de rechargement, dégradation des membranes... Malgré tous ces problèmes, les spécialistes reconnaissent que l'avenir de la propulsion navale, notamment pour les sous-marins conventionnels, réside sans doute dans les piles à combustibles. Avant même que le MESMA ne soit en service, les ingénieurs de DCNS mènent des recherches sur la technologie fonctionnant à l'air, l'objectif étant de trouver un produit de substitution à l'oxygène.
__________________________________________

(*) Module d'Energie Sous-Marine Anaérobie (MESMA)

Je suis impatient de voir l'impact de ces technologies qui augmentent considérablement le potentiel des sous marins conventionnels.
Pour ma part, je pense que la supériorité des SNA est incontestable de nos jours. Mais avec ces nouvelles technologies, on est en droit de se demander si le cout d'un SNA est justifier ou s'il ne vaut pas mieux avoir plus de SMD.
La question est lancée !

Le SNA sera toujours supérieur au SMD même equipé d'un système de propulsion anaérobie car un sous marin nucléaire peut rester non seulement indifiniment sous l'eau, les seules limites étant la resistance psychologique de l'équipage et les reserves. Un SMD "mesmarisé" peut certes naviguer longtemps sous l'eau mais à faible vitesse, en clair le système MESMA est à mon avis une bonne idée pour les longs transits pour de courtes periodes de combat sous l'eau