SolidSail

SolidSail, talvolta denominata Solid Sail o Solidsail Mast Factory (SMAF) in riferimento alla controllata omonima, è una tecnologia di propulsione velica destinata alle navi di grande dimensione, sviluppata dai Chantiers de l'Atlantique a Saint-Nazaire (Francia). Questo sistema innovativo si basa su vele rigide in materiali compositi e un'attrezzatura con boma orientabili, consentendo una propulsione ibrida o principale a vento per navi mercantili e da crociera^[1]. È anche il nome della controllata creata dai Chantiers de l'Atlantique nel 2024.

Lo sviluppo di SolidSail si inserisce nel programma Ecorizon, lanciato nel 2007 dai Chantiers de l'Atlantique e dedicato all'efficienza energetica e ambientale delle navi. Dopo studi preliminari, una prima concept ship a vela denominata Eoseas è presentata nel 2009. Si tratta di un transatlantico pentamarano di 305 metri di lunghezza equipaggiato con cinque alberi che supportano 12440 m² di velatura, capace di navigare unicamente a vela con venti sostenuti^[2][3].

La tecnologia è oggetto di due brevetti depositati nel 2009 (brevetto Eoseas) e nel 2017^[4][5]. Il progetto accelera nel 2014 con l'ottenimento di un finanziamento per la ricerca e sviluppo dall'ADEME nell'ambito del Programma degli Investimenti per il Futuro^[6]. Il progetto è coordinato dall'ingegnere ed ex navigatore Nicolas Abiven^[7].

Tra il 2016 e il 2019, una serie di test condotti in diverse condizioni permette di confermare la validità del concetto. I Chantiers de l'Atlantique si lanciano quindi nello sviluppo di un'attrezzatura adattata, che porta nel 2019 a una soluzione conosciuta con il nome di Solid Sail/AeolDrive^[1].

Il programma di ricerca SOLID SAIL 2.0, condotto tra il 2018 e il 2020 dall'ENSTA Bretagne in collaborazione con i Chantiers de l'Atlantique, G-Sea Design e Multiplast, permette di creare una catena di calcoli fluido-struttura per dimensionare con precisione i compositi e ottimizzare la geometria delle vele. Questo consorzio bretone, riconosciuto dal Pôle Mer Bretagne Atlantique e dal polo EMC2, riunisce quattro partner principali e cinque subappaltatori (Awentech, Capacités SAS, Incidence, Mer Vent, Ocean Data System) per un budget complessivo di 994000 €^[8]. Il programma è cofinanziato dall'Europa (FEDER) e dalla Regione Bretagna. I lavori, coordinati da Alain Nême (ricercatore presso l'ENSTA Bretagne), portano alla creazione di un modello numerico di predizione validato da prove su prototipo in scala 1/5, sia sulla piattaforma MASMECA dell'ENSTA che a Pornichet^[9].

I risultati di questi lavori sono pubblicati nel gennaio 2022 sulla rivista internazionale Ocean Engineering con il titolo « Efficient jib-mainsail fluid-structure interaction modelling – Validations with semi-rigid sails experiments » da Antoine Morvan, Matthieu Sacher, Alain Nême, Jean-Baptiste Leroux e Christian Jochum dell'Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL), e Nicolas Abiven dei Chantiers de l'Atlantique^[10].

Un secondo programma di ricerca, denominato JIB SEA, succede a SOLID SAIL 2.0 e si estende per 18 mesi fino a dicembre 2021. Mira alla messa a punto del modello di progettazione in scala reale tenendo conto di parametri complementari come l'influenza del fiocco sugli sforzi trasmessi dalla randa o l'invecchiamento ai raggi UV^[9]. L'ENSTA Bretagne apporta a questo consorzio un know-how sperimentale e un'esperienza estesa sul tema delle interazioni fluido-struttura, permettendo di modellare i carichi subiti dai pannelli rigidi che formano la vela al fine di prevedere le deformazioni e gli sforzi di propulsione^[9].

La validazione della tecnologia SolidSail si effettua in diverse fasi successive. Un primo prototipo in scala 1/10 di una superficie di 50 m² è testato nel 2016 su una piccola barca a vela di tipo J/80 nella baia di Pornichet^[11]. L'anno successivo, nel 2017, la metà superiore della velatura in scala 1/2 è testata sul monoscafo Imoca di 60 piedi del navigatore Jean Le Cam. Questi test permettono di raggiungere l'85% della capacità di velocità della barca, risultato considerato positivo tenuto conto del peso della vela^[5][11].

Tra il 2018 e il 2019, il tre alberi Le Ponant di 88 metri della compagnia Ponant è equipaggiato con un prototipo in scala 1/2 di una superficie di 300 m² sul suo albero di prua durante la sua fermata tecnica a Marsiglia il 25 ottobre 2018. La nave testa questa vela per un anno durante traversate transatlantiche verso i Caraibi e Cuba, in diverse condizioni di esercizio^[4][12]. Jean Emmanuel Sauvée, presidente di Ponant, dichiara: « Quando i Chantiers de l'Atlantique sono venuti a proporci di collaborare con loro su questa tecnologia di vela rigida, siamo stati subito interessati. Le Ponant, la nostra barca a vela storica, all'origine della compagnia, rimane più che mai una nave simbolo della nostra flotta e la propulsione velica è senza dubbio un'energia del futuro »^[4].

Parallelamente, un prototipo in scala 1/5 è installato e testato per due anni su un molo del porto di Pornichet. Questi test permettono di validare i modelli numerici sviluppati dall'ENSTA Bretagne^[13].

Nel febbraio 2022, un prototipo in grandezza naturale è installato sul sito dei Chantiers de l'Atlantique a Saint-Nazaire. Questo dimostratore, del costo di 18 milioni di euro con il 50% di aiuti pubblici, comprende un albero in composito di 66 metri di lunghezza (per un'altezza totale di circa 73 metri) e una vela rigida di 1050 m² composta da dieci pannelli ripiegabili gli uni sugli altri. L'insieme pesa circa 20 tonnellate e costituisce uno degli alberi compositi autoportanti più alti al mondo^[12][14]. L'albero è stato assemblato in meno di sei mesi, permettendo di evidenziare il know-how francese nel campo dei compositi^[14].

Il dimostratore è testato per oltre due anni prima di essere smontato nella notte tra il 24 e il 25 aprile 2024. Viene quindi installato sulla prima nave da carico a vela dell'armatore di Nantes Neoline, la Neoliner Origin, una nave di 136 metri in costruzione nel cantiere RMK Marine in Turchia^[15].

Nel marzo 2022, il sistema SolidSail/AeolDrive riceve un'approvazione di principio (Approval in Principle, AiP) dal Bureau Veritas, società francese di classificazione. Questa convalida è rilasciata in conformità alla regola tecnica NR 206 del Bureau Veritas relativa ai sistemi di propulsione eolica (Wind Propulsion Systems, WPS), pubblicata nel 2021. Frédéric Grizaud, Senior Vice President dei Chantiers de l'Atlantique, sottolinea che « il concetto di Solid Sail è il primo del suo genere, e costituisce la soluzione di propulsione velica più avanzata e innovativa del mercato delle grandi navi »^[16][17].

Nel maggio 2023, i Chantiers de l'Atlantique annunciano la creazione della SolidSail Mast Factory (SMAF), una società dedicata che riunisce sei industriali in parti uguali: Chantiers de l'Atlantique (capofila), Avel Robotics, CDK Technologies, Lorima, Multiplast e SMM Technologies. Questa fabbrica di 4000 m², situata nella zona del Rohu a Lanester (Morbihan), necessita di un investimento di circa 20 milioni di euro finanziato dalle imprese azioniste^[18].

La fabbrica entra progressivamente in fase operativa a partire dalla primavera 2024, con l'arrivo di un robot di lavorazione fornito dalla società savoiarda CRENO in marzo, poi di un secondo robot di drappeggio robotizzato progettato da Fives Machining (Capdenac-Gare, Aveyron) alla fine di luglio 2024. Quest'ultimo utilizza la tecnologia della testa Atlas personalizzata per permettere la fabbricazione in serie di alberi in carbonio di 65 metri di lunghezza per un diametro di circa 3 metri^[19].

Il processo di fabbricazione è notevolmente semplificato rispetto al metodo artigianale iniziale. Solo due semigusci che coprono ciascuno la lunghezza dell'albero sono ora prodotti, contro sei semigusci che formavano tre sezioni in precedenza. Il drappeggio, effettuato al 98% a mano per i primi alberi, è automatizzato al 95% da robot nella SMAF. A regime, la fabbrica dovrebbe produrre da dieci a dodici alberi all'anno, con una riduzione dei costi di produzione del 40% rispetto al prototipo^[20][21].

La tecnologia SolidSail si basa su una vela semi-rigida costituita da pannelli rettangolari in materiali compositi assemblati tra loro. A differenza delle vele tessili tradizionali, questa concezione permette di raggiungere superfici di velatura molto importanti, fino a 1500 m² per attrezzatura, conservando al contempo la resistenza strutturale necessaria alla navigazione su navi di grande dimensione. Questa opzione permette di superare i limiti per la superficie di vela impiegata, dato che le vele classiche sono molto più fragili oltre una certa soglia^[1].

Le vele SolidSail sono costituite da pannelli in composito (fibra di vetro, carbonio e resina epossidica) incorniciati da stecche in carbonio che formano una struttura rigida. La membrana interna è realizzata in sottile fibra di vetro ed epossidica. Questa costruzione a pannelli permette una piegatura a fisarmonica, facilitando così lo stoccaggio e il dispiegamento della vela. I pannelli sono ripiegabili gli uni sugli altri senza necessitare di azione esterna e senza sbattere, il che è essenziale per la sicurezza su superfici molto grandi^[12].

Questa concezione conferisce a SolidSail una resistenza dieci volte superiore a quella delle vele classiche, con una durata di vita stimata tra 20 e 25 anni, ossia circa cinque volte quella di una vela in tessuto di dimensioni equivalenti^[1][22].

Il sistema SolidSail si appoggia su un'attrezzatura specifica chiamata AeolDrive, sviluppata anch'essa dai Chantiers de l'Atlantique. Questo sistema comprende alberi in composito di carbonio che possono raggiungere da 85 a 100 metri di altezza a seconda delle versioni. L'albero è montato su una boma in acciaio orientabile a 360° che permette di ottimizzare la navigazione qualunque sia l'andatura. Dispone inoltre di una capacità di inclinazione a 70° per ridurre il pescaggio aereo e permettere il passaggio sotto i ponti^[12].

L'attrezzatura è totalmente automatizzata e sicura fino a venti di 40 nodi. Il dispiegamento della vela si effettua in sette minuti, mentre l'ammainamento richiede solo cinque minuti. Con il sistema EolSide, è possibile dissociare la direzione del vento dalla traiettoria della nave, offrendo così una grande flessibilità di navigazione^[12].

I Chantiers de l'Atlantique propongono diverse configurazioni di SolidSail adattate ai diversi tipi di navi. La versione SolidSail 800 offre una superficie di vela di 800 m² per attrezzatura, destinata alla propulsione ausiliaria per navi di dimensioni medie, permettendo una riduzione di carburante di circa 500 tonnellate per attrezzatura e per anno. La versione SolidSail 1500 sviluppa una superficie di 1500 m² per attrezzatura con alberi che possono raggiungere i 100 metri di altezza, destinata alla propulsione principale per navi di circa 120 metri e permettendo una riduzione di carburante di circa 1000 t per attrezzatura e per anno^[1].

Secondo gli studi condotti dai Chantiers de l'Atlantique, il sistema SolidSail permette una riduzione delle emissioni di CO₂ di 7500 tonnellate all'anno e una diminuzione del consumo totale di combustibile del 25% (oltre 2500 tonnellate di carburante all'anno). Nelle zone a vento favorevole come i Caraibi, la riduzione del consumo legata alla propulsione può raggiungere il 60% a percorso equivalente. La nave può navigare a vela fino a 17 nodi, ossia una velocità superiore a quella ottenuta con il solo motore^[12].

A partire da 12 nodi di vento apparente, le prestazioni si equalizzano con quelle di una vela classica in tessuto sintetico dacron. Con poco vento (vento apparente inferiore a 7 nodi), la vela rigida funziona circa il 20% meno bene di una vela tessile, ma questa differenza si annulla rapidamente con l'aumento del vento^[11].

La prima nave commerciale equipaggiata con la tecnologia SolidSail è la Neoliner Origin, una nave da carico ro-ro (RoRo) di 136 metri costruita dal cantiere navale turco RMK Marine per l'armatore francese Neoline. La nave è equipaggiata con due alberi SolidSail di 76 metri di altezza che supportano ciascuno una vela rigida di 1050 m² e un fiocco flessibile, per una superficie totale di velatura di circa 3000 m²^[23].

Lo scafo della nave è varato il 31 gennaio 2025 al cantiere RMK Marine di Tuzla. Le prime prove sotto vela si svolgono nel mar di Marmara nel luglio 2025.

La Neoliner Origin effettua la sua prima traversata transatlantica nell'ottobre 2025, lasciando il porto di Montoir-de-Bretagne il 16 ottobre con destinazione Baltimora via Saint-Pierre-et-Miquelon.

Grazie all'utilizzo delle vele e a un'ottimizzazione idrodinamica dello scafo, la Neoliner Origin mira a una riduzione delle emissioni di CO₂ dell'80% rispetto a una nave convenzionale di dimensioni simili^[24]. La nave può trasportare fino a 5300 tonnellate di merci (1200 metri lineari o 265 container da 20 piedi)^[25].

L'Orient Express Corinthian, sviluppata per Accor dai Chantiers de l'Atlantique, è la prima nave da crociera a utilizzare la tecnologia SolidSail. Di una lunghezza di 220 metri, è equipaggiata con tre alberi di 69 metri in carbonio (per un pescaggio aereo totale di 100 metri) che supportano ciascuno una vela rigida di 1500 m², ossia una superficie totale di velatura di 4500 m². Queste attrezzature con boma inclinabili e rotative permettono di navigare al più vicino al vento e di raggiungere una velocità massima sotto vela di 17 nodi^[26].

La nave conta 54 suite da 45 a 230 m², cinque ristoranti la cui direzione culinaria è firmata dallo chef pluristellato Yannick Alléno, otto bar tra cui uno speakeasy ispirato agli anni 1930, un cabaret da 115 posti, una sala cinematografica, uno studio di registrazione, una spa Guerlain di 500 m² e due piscine. Gli interni sono progettati dall'architetto francese Maxime d'Angeac, direttore artistico di Orient Express, in uno stile ispirato all'Art déco mediterranea che unisce raffinatezza classica francese e tecnologie contemporanee^[27]. L'esterno della nave è progettato da Stirling Design International, studio di architettura stabilito a Nantes^[12].

La nave utilizza una propulsione ibrida che combina l'energia velica e un motore funzionante a gas naturale liquefatto (GNL), con l'ambizione futura di utilizzare idrogeno verde. Questa combinazione permette una riduzione delle emissioni di circa il 40%^[28]. La messa in servizio dell'Orient Express Corinthian è prevista per giugno 2026, con una stagione estiva nel Mediterraneo e nel mare Adriatico, prima di attraversare l'Atlantico in autunno per raggiungere i Caraibi. Una nave gemella, l'Orient Express Olympian, deve essere consegnata nel 2027^[29].

Oltre a queste prime realizzazioni, la tecnologia SolidSail trova applicazioni in diversi segmenti marittimi. Il progetto Silenseas prevede una gamma di transatlantici da crociera di lusso di 85, 120 e 190 metri equipaggiati con questa tecnologia. Studi di retrofit (modernizzazione di navi esistenti) sono in corso per navi da carico medio. La tecnologia interessa anche il settore delle grandi barche a vela da diporto e superyacht, così come quello dei catamarani di grande dimensione^[21].

Lo sviluppo di SolidSail ha beneficiato di un sostegno finanziario importante da parte delle collettività pubbliche. Il progetto del dimostratore in scala reale, del costo di 18 milioni di euro, ha ricevuto aiuti pubblici pari al 50%, in particolare dall'ADEME (Agenzia dell'ambiente e del controllo dell'energia) nell'ambito del programma « Navi del futuro » derivante dal Programma degli Investimenti per il Futuro (PIA), così come dalle regioni Paesi della Loira e Bretagna^[30]. Christelle Morançais, presidente della Regione Paesi della Loira, dichiara a questo proposito: « Questo progetto che la Regione Paesi della Loira è orgogliosa di aver sostenuto è il frutto di un approccio collaborativo esemplare di tutta una filiera della Loira che ambisce a essere in testa nella propulsione velica delle grandi navi »^[31].

Inoltre, Solid Sail/AeolDrive ha beneficiato dei sostegni di fondi FEDER (Fondo europeo di sviluppo regionale) mobilitati dal Pôle Mer Bretagne Atlantique, così come del programma di ricerca e innovazione Orizzonte 2020 dell'Unione europea nell'ambito del progetto LeanShips^[32]. Il bando di progetti « Navi del futuro », lanciato dall'ADEME nell'ambito del PIA, mira a finanziare progetti di ricerca e sviluppo nel campo dell'industria navale che sfocino in realizzazioni industrializzabili^[33].

La soluzione Solid Sail/AeolDrive risulta dalla cooperazione di numerose PMI della regione dei Paesi della Loira e della Bretagna che lavorano con i Chantiers de l'Atlantique. I partner bretoni includono Multiplast per la fabbricazione delle vele e pannelli in composito, Avel Robotics per l'automazione e la robotizzazione, SMM Technologies per l'assemblaggio degli alberi, CDK Technologies per i compositi, Lorima per la fabbricazione degli alberi in carbonio, G-Sea Design per l'architettura navale e il design, così come Blew Stoub, Ocean Data System, Pixel sur Mer e Awentech in qualità di subappaltatori^[34].

I partner della Loira comprendono MECA, Wichard, Nov-BLM (fabbricante delle bome in acciaio), Lancelin, Baudin Chateauneuf e PL Marine per l'attrezzatura navale e le attrezzature di manovra. La società italiana Flexon Composites (OneSails) fornisce i fiocchi flessibili in tecnologia 4T FORTE^[35].

Sul piano scientifico e universitario, il progetto è stato condotto in cooperazione con l'IRT Jules Verne, l'Università di Nantes, l'ENSTA Bretagne (Institut de Recherche Dupuy de Lôme) e l'ICAM dell'Ovest^[32]. D-ICE Engineering fornisce i sistemi di routing meteorologico che permettono di ottimizzare le rotte in funzione delle condizioni di vento^[36]. Il gruppo Wichard, proprietario di Lorima, partecipa anche attraverso i suoi marchi di avvolgitori Profurl e Facnor^[7].

Nome della nave	Cliente	Tipo di nave	Stato	Lunghezza della nave	Sito d'installazione	Tipo di attrezzatura SolidSail	Quantità di unità SolidSail	Assemblaggio
Le Ponant✶	Compagnie du Ponant	Goletta a tre alberi	Completato	88 m	Marsiglia	Prototipo	3	2018
			Completato		San Giorgio del Porto, Italia	Prototipo	3	2019-2022
Neoliner Origin	Neoline	Nave da carico a vela	Completato	136 m	Saint-Nazaire	SolidSail 1500	2	2025
Orient Express Corinthian	Accor	Nave da crociera a vela	In fase di completamento	220 m	Saint-Nazaire	SolidSail 1500	3	2025
Orient Express Olympian	Accor◈	Nave da crociera a vela	In inizio di costruzione	220 m	Saint-Nazaire	SolidSail 1500	3	2027
Swap2zero	Compagnie du Ponant	Superyacht a emissioni zero	Ordine non confermato	—	—	—	—	—
Atlas Adventurer	Atlas Ocean Voyagesφ	Nave a vela da crociera	Ordine in attesa di conferma	210 m	Saint-Nazaire o Cina	SolidSail 800	3	2028
Grain de Sail III	Grain de Sail	Portacontainer con propulsione assistita dal vento	Ordine confermato	110 m	Lorient	Modello specifico (4000 m² totali)	3	2027
Nomi Sconosciuti (almeno 2 navi)	MSC	Nave da crociera di classe World	Ordine confermato	334 m	Saint-Nazaire	—	—	prima del 2032
Windcoop	Windcoop	Portacontainer a vela	Annullato per mancanza di finanziamento	91 m	—	—	2	—

^{✶ La nave originale data al 1990. Le prime attrezzature SolidSail (prototipi) sono state ritirate nel 2019}

^{φ Atlas Ocean Voyages ha annunciato la possibilità di ordini supplementari portando a 4 il numero di navi a vela da crociera in totale.}

◈ Accor annuncia anche un'opzione per due navi supplementari SolidSail, ossia una flotta di 4 transatlantici a vela.

SolidSail Mast Factory (SMAF) stima che questo mercato esponenziale della propulsione velica riguardi dal 90 al 95% le navi commerciali. La controllata dichiara anche di voler mantenere questa filiera industriale al massimo in Francia e in Bretagna Sud. Con le prime applicazioni commerciali in servizio dal 2025 e diversi progetti in sviluppo, SolidSail costituisce una delle prime soluzioni funzionali di decarbonizzazione del settore marittimo. I Chantiers de l'Atlantique dichiarano di lavorare per affinare la tecnologia ed esplorare nuove applicazioni, per fare della propulsione velica un'alternativa valida tanto per le navi da crociera quanto per il trasporto di merci. La creazione della controllata SolidSail Mast Factory permette all'azienda di prevedere una produzione industriale su larga scala riducendo al contempo significativamente i costi di fabbricazione^[18][37].

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