SolidSail est une technologie de propulsion vélique destinée aux navires de grande taille, développée par les Chantiers de l'Atlantique à Saint-Nazaire, en Loire-Atlantique. Ce système innovant repose sur des voiles rigides en matériaux composites et un gréement à balestrons inclinables, permettant une propulsion hybride ou principale par le vent pour les navires de commerce et de croisière..
En 2023, les Chantiers de l'Atlantique crée une filiale éponyme : SolidSail Mast Factory (SMAF), basée à Lanester, dans le Morbihan..
À la fin de l'année 2025, un total de cinq unités SolidSail (hors prototypes) avaient été produites et assemblées, notamment sur le plus long voilier jamais construit, lOrient Express Corinthian (), capable, dans des conditions optimales, de naviguer exclusivement grâce à sa propulsion vélique..
Historique
Genèse du projet
L'entreprise Chantiers de l'Atlantique et les sociétés qui l'ont précédée n'avaient plus construit de navires à voile depuis le Vercingétorix en 1902.. La prise de conscience croissante du changement climatique relance l'intérêt pour la propulsion à voile sur les navires de grande taille. Le développement de SolidSail s'inscrit dans le programme Ecorizon, lancé en 2007 par les Chantiers de l'Atlantique et dédié à l'efficience énergétique et environnementale des navires. Après des études préliminaires, un premier à voiles nommé Eoseas est présenté en 2009. Il s'agit d'un paquebot pentamaran de de long équipé de cinq mâts supportant de voilure, capable de naviguer uniquement à la voile par vents soutenus...
vignette|Vue aérienne des Chantiers de l'Atlantique à Saint-Nazaire à l'initiative du projet.
Développement technologique
Entre 2016 et 2019, une série de tests menés dans diverses conditions permet de confirmer la pertinence du concept.. Les Chantiers de l'Atlantique se lancent alors dans le développement d'un gréement adapté, aboutissant en 2019 à une solution connue sous le nom de Solid Sail/AeolDrive.
Le programme de recherche SOLID SAIL 2.0, mené entre 2018 et 2020 par l'ENSTA Bretagne en collaboration avec les Chantiers de l'Atlantique, G-Sea Design et Multiplast, permet de créer une chaîne de calculs fluide-structure pour dimensionner précisément les composites et optimiser la géométrie des voiles. Ce consortium breton, labellisé par le Pôle Mer Bretagne Atlantique et le pôle EMC2, associe quatre partenaires principaux et cinq sous-traitants (Awentech, Capacités SAS, Incidence, Mer Vent, Ocean Data System) pour un budget global de s.. Le programme est co-financé par l'Europe (FEDER) et la Région Bretagne. Les travaux, coordonnés par Alain Nême (maître de conférences à l'ENSTA Bretagne), aboutissent à la création d'un modèle numérique de prédiction validé par des essais sur prototype à l'échelle 1/, tant sur la plateforme MASMECA de l'ENSTA qu'à Pornichet....
Un second programme de recherche, baptisé JIB SEA, succède à SOLID SAIL 2.0 et s'étale sur jusqu'en . Il vise la mise au point du modèle de conception à l'échelle réelle en tenant compte de paramètres complémentaires comme l'influence du foc sur les efforts transitant par la grand-voile ou le vieillissement aux UV. L'ENSTA Bretagne apporte à ce consortium un savoir-faire expérimental et une expertise étendue sur le sujet des interactions fluide-structure, permettant de modéliser les contraintes subies par les panneaux rigides qui forment la voile afin de prédire les déformations et les efforts de propulsion.
Programme de tests
La validation de la technologie SolidSail s'effectue en plusieurs phases. Un premier prototype à l'échelle 1/ d'une surface de est testé en 2016 sur un petit voilier de type J/80 (modèle régulièrement utilisé comme référence dans la recherche.) dans la baie de Pornichet.. L'année suivante, en 2017, la moitié haute de la voilure à l'échelle 1/2 est testée sur le monocoque Imoca de du navigateur Jean Le Cam. Ces essais permettent d'atteindre 85 % de la capacité de vitesse du bateau, résultat considéré comme positif compte tenu du poids de la voile.
Entre 2018 et 2019, le trois-mâts Le Ponant de 88 mètres de la compagnie Ponant est équipé d'un prototype à l'échelle 1/2 d'une surface de sur son mât avant lors de son arrêt technique à Marseille le . Le navire teste cette voile pendant un an lors de traversées transatlantiques vers les Caraïbes et Cuba, dans différentes conditions d'exploitation. Jean Emmanuel Sauvée, président de Ponant, déclare : « Lorsque les Chantiers de l'Atlantique sont venus nous proposer de collaborer avec eux sur cette technologie de voile rigide, nous avons tout de suite été intéressés. Le Ponant, notre voilier historique, à l'origine de la compagnie, reste plus que jamais un navire phare de notre flotte et la propulsion vélique est sans aucun doute une énergie d'avenir ».
Parallèlement, un prototype à l'échelle 1/ est installé et testé pendant deux ans sur une jetée du port de Pornichet. Ces essais permettent de valider les modèles numériques développés par l'ENSTA Bretagne..
Démonstrateur grandeur nature
En , un prototype grandeur nature est installé sur le site des Chantiers de l'Atlantique à Saint-Nazaire. Ce démonstrateur, d'un coût de d'euros dont 50 % d'aides publiques, comprend un mât en composite de 66 mètres de long (pour une hauteur totale d'environ 73 mètres) et une voile rigide de composée de dix panneaux repliables les uns sur les autres. L'ensemble pèse environ 20 tonnes et constitue l'un des plus hauts mâts composites autoportés du monde... Le mât a été assemblé en moins de six mois, permettant de mettre en avant le savoir-faire français dans le domaine des composites.
Le démonstrateur est testé pendant plus de deux ans avant d'être démonté dans la nuit du 24 au . Il est ensuite installé sur le premier cargo à voile de l'armateur nantais Neoline, le Neoliner Origin, un navire de 136 mètres en construction au chantier RMK Marine en Turquie.. gauche|vignette|À droite de l'image, les deux unités SolidSail du Neoliner Origin en position inclinée devant le pont de Saint-Nazaire.
En , le système SolidSail/AeolDrive reçoit une approbation de principe (Approval in Principle, AiP) du Bureau Veritas, société française de classification. Cette validation est délivrée conformément à la règle technique NR 206 du Bureau Veritas relative aux systèmes de propulsion éolienne (Wind Propulsion Systems, WPS), publiée en 2021. Frédéric Grizaud, des Chantiers de l'Atlantique, souligne que « le concept de Solid Sail est le premier de son genre, et constitue la solution de propulsion vélique la plus avancée et innovante du marché des grands navires »...
Industrialisation
vignette|Logo de la SolidSail Mast Factory. En , les Chantiers de l'Atlantique annoncent la création de la SolidSail Mast Factory (SMAF), une société dédiée réunissant six industriels à parts égales : Chantiers de l'Atlantique (chef de file), Avel Robotics, CDK Technologies, Lorima, Multiplast et SMM Technologies. Cette usine de , située dans la zone du Rohu à Lanester (Morbihan), nécessite un investissement d'environ 20 millions d'euros financé par les entreprises actionnaires..
L'usine entre progressivement en phase d'exploitation à partir du printemps 2024, avec l'arrivée d'un robot d'usinage livré par la société savoyarde CRENO en mars, puis d'un second robot de drapage robotisé conçu par Fives Machining (Capdenac-Gare, Aveyron) fin . Ce dernier utilise la technologie de tête Atlas personnalisée pour permettre la fabrication en série de mâts en carbone de 65 mètres de long pour un diamètre d'environ 3 mètres..
Le processus de fabrication est considérablement simplifié par rapport à la méthode artisanale initiale. Seules deux demi-coquilles faisant chacune la longueur du mât sont désormais produites, contre six demi-coquilles formant trois tronçons auparavant. Le drapage, effectué à 98 % à la main pour les premiers mâts, est automatisé à 95 % par robot dans la SMAF. En rythme de croisière, l'usine devrait produire dix à douze mâts par an, avec une réduction des coûts de production de 40 % par rapport au prototype...
Description technique
Concept général
La technologie SolidSail repose sur une voile semi-rigide constituée de panneaux rectangulaires en matériaux composites assemblés entre eux. Contrairement aux voiles textiles traditionnelles, cette conception permet d'atteindre des surfaces de voilure très importantes, jusqu'à par gréement, tout en conservant la résistance structurelle nécessaire à la navigation sur des navires de grande taille. Cette option permet de repousser les limites pour la surface de voile mise en œuvre, les voiles classiques étant beaucoup plus fragiles au-delà d'un certain seuil.
Structure de la voile
vignette|Schéma du système de propulsion vélique SolidSail.
Les voiles SolidSail sont constituées de panneaux en matériau composite (fibre de verre, carbone et résine époxy).. encadrés par des lattes en carbone formant une structure rigide.. La membrane intérieure est réalisée en fine fibre de verre et époxy.. Cette construction par panneaux permet un pliage en accordéon, facilitant ainsi le stockage et le déploiement de la voile. Les panneaux sont repliables les uns sur les autres sans nécessiter d'action extérieure et sans faseyer, ce qui est essentiel pour la sécurité sur de très grandes surfaces. vignette|Voile SolidSail 1500 en mode "affalée" ou pliée sur le Orient Express Corinthian. Cette conception confère à SolidSail une résistance dix fois supérieure à celle des voiles classiques, sa durée de vie étant estimée à 20 à , soit environ cinq fois celle d'une voile en tissu de dimensions équivalentes..
Gréement AeolDrive
Le système SolidSail s'appuie sur un gréement spécifique appelé AeolDrive, développé également par les Chantiers de l'Atlantique. Ce système comprend des mâts en composite de carbone pouvant atteindre 85 à 100 mètres de hauteur selon les versions. Le mât est monté sur un balestron en acier orientable à 360° permettant d'optimiser la navigation quelle que soit l'allure.. Il dispose également d'une capacité d'inclinaison à 70° pour réduire le tirant d'air et permettre le passage sous les ponts.
vignette|gauche|Le navire à trois mâts SolidSail, à quai aux Chantiers de l'Atlantique.
Le gréement est totalement automatisé et sécurisé jusqu'à des vents de . Le déploiement de la voile s'effectue en sept minutes, tandis que son affalage ne requiert que cinq minutes. Avec le système EolSide, il est possible de dissocier la direction du vent de la trajectoire du navire, offrant ainsi une grande flexibilité de navigation..
Gammes de produits
Les Chantiers de l'Atlantique proposent plusieurs configurations de SolidSail adaptées aux différents types de navires. La version offre une surface de voile de par gréement, destinée à la propulsion auxiliaire pour navires de taille moyenne, permettant une réduction de carburant d'environ par gréement et par an. La version développe une surface de par gréement avec des mâts pouvant atteindre de hauteur, destinée à la propulsion principale pour navires d'environ et permettant une réduction de carburant d'environ s par gréement et par an..
Performances et objectifs environnementaux
Selon les études menées par les Chantiers de l'Atlantique, le système SolidSail permet une réduction des émissions de de s par an et une diminution de la consommation totale en combustible de 25 % (plus de s de fuel par an). Dans les zones à vent favorable comme les Caraïbes, la réduction de la consommation liée à la propulsion peut atteindre 60 % à parcours équivalent. Le navire peut naviguer à la voile jusqu'à , soit une vitesse supérieure à celle obtenue au moteur seul.