Bilan énergétique

Les voiliers de croisière deviennent de plus en plus confortables et leurs équipements de plus en plus nombreux. Or l’électricité du bord standard ne suit pas toujours. Etudions la consommation d’un voilier de croisière de 45 pieds, relativement bien équipé, pour une navigation côtière et hauturière sur le bassin méditerranéen.

Vous trouverez des exemples de consommation dans le pack : Bilan énergétique

Télécharger le pack : Bilan énergétique

Constat

Nous constatons tout de suite une différence entre les 2 tableaux. On s’aperçoit et c’est normal, une consommation bien plus supérieure sur le pack électronique, en mode navigation.

Prenons une moyenne avec une consommation d’environ 300 Amps par 24 H.

Pour connaitre la puissance de notre parc de batteries, nous allons multiplier par 3 la consommation par 24 H. il nous faut donc environ 900 Amps.

Pour cela il nous faudrait 4 batteries de 225 Amps chacune montées en parallèle. Je vous le déconseille fortement. Ne dépassez jamais plus de 2 batteries montées en parallèle. Au-dessus le rendement devient très médiocre voir même nul au-dessus de 4 batteries.

Pour totaliser 900 Amps, il faut le diviser en 2 parcs de batteries de services:

  • 1 Parc service confort : (2 x 225 Amps)
  • 1 Parc service électronique : (2 x 225 Amps)
  • 1 parc moteur : (1 x 100 Amps)
Vous trouverez 3 exemples de schémas électriques en téléchargeant le pack : Bilan énergétique

LA CHARGE

La charge va être un des points les plus importants de notre installation. En règle générale, les voiliers de croisières sont équipés d’alternateur et de répartiteur standard. Ce qui est loin d’être performant puisque dans ces conditions vous ne pouvez charger vos batteries qu’à 70% de leur capacité.

Depuis quelques années il existe des systèmes pour pouvoir recharger vos batteries à 100% de leur capacité et en un temps minimum.

Sommaire :
  • L’alternateur
  • Régulateur électronique
  • Les chargeurs
  • Les panneaux solaires
  • Les éoliennes
  • Les hydro générateurs
  • Les groupes électrogènes
  • la Pile à combustibles

L’alternateur

Sans trop rentrer dans des détails techniques, un alternateur standard possède son propre régulateur à diode qui limite sa tension à 14 volts et chute rapidement d’intensité (ampérage).

De même pour le répartiteur de charge à diode qui absorbe 0.6 volts. Résultat, le voltage arrivant aux batteries ne dépasse guère 13.4 volts ce qui est très insuffisant.

Suivant le type de batterie (Plomb, Plomb-calcium, Gel, AGM spiral), il faut les charger entre 14.40 V et 15 V pour arriver à 100% de leurs charges.

Voici quelques infos de charge pour les différents types de batteries :

  • Plomb Ouvert
    Boost : 14 ,20 V ou 28,40 V
    Floating : 13,20V ou 26,40V
  • Gel / AGM
    Boost : 14,20/14,40 V Max ou 28,40/28,80 V Max
    Floating : 13,70/13,80 V ou 27,40/27,60 V
  • Plomb / Calcium
    Boost : 14,80 V ou 29,60 V
    Floating : 13,70 V ou 27,40 V
  • alternateur
    regulateur-electronique
    repartiteur

    Régulateur électronique

    Nous allons être obligés de modifier notre système de charge :

    L’utilisation d’un régulateur électronique sur l’alternateur est indispensable pour charger correctement les batteries de services. Celui-ci permet de régler la tension de charge en fonction des batteries.

    Pour éviter une chute de tension avec le répartiteur, Il suffit d’installer un répartiteur électronique sans chute de tension.

    Les chargeurs

    Tout comme les alternateurs, nous allons avoir des chargeurs évolués.

    Aujourd’hui 90% des chargeurs destinés à la plaisance travaillent en trois phases :

    • Boost : charge rapide de 0 à 80%
    • Absorption : charge de 80 à 100%
    • Floating : maintien en pleine charge

    Le réglage de la tension se réglera en fonction du type de batteries utilisées (Plomb, Plomb-calcium, Gel, AGM, Spiral).

    En règle générale, la puissance de votre chargeur représentera entre 10 et 20% de la capacité d’un parc de batterie. Si vous n’avez pas de groupe électrogène, un chargeur représentant 10% de la capacité de votre parc suffira. Si vous avez un groupe électrogène, privilégié 20%, toujours dans les soucis d’une charge plus rapide avec un minimum de temps.

    chargeurs-de-batterie
    panneau-solaire-souple

    Les panneaux solaires

    Contrairement aux alternateurs et chargeurs évolués, les panneaux solaires offrent une charge lente et faible.

    Leur rendement dépendra énormément de l’orientation du panneau face au soleil. En navigation il n’est pas évident d’avoir toujours en bonne orientation (zone d’ombre, mauvaise amure…).

    Privilégier les mouillages pour l’utilisation de panneaux solaires.

    A titre d’exemple un panneau solaire d’une puissance nominale de 100W va produire dans de bonnes conditions au mouillage :

    • 80% de sa puissance pendant 2 H soit 80W
    • 60% de sa puissance pendant 2 H soit 60W
    • 40% de sa puissance pendant 2 H soit 40W
    • 20% de sa puissance pendant 2H soit 20W

    Au total sur 24H nous avons produit 200W soit 16 Amps. L’utilisation d’un régulateur est obligatoire. Ces produits sont destinés aux petites unités ayant une faible consommation électrique.

    Depuis peu, une nouvelle technologie de panneaux solaires est arrivée. Les nouvelles cellules dite « Back contact ou back crytal » offre un rendement nettement supérieur surtout associé au nouveau régulateur de charge MPPT.

    Suivant des tests réel, un panneau de 100W avec des cellules back contact va produire en moyenne 400W en 24H soit environ 35 Amps jours.

    Télécharger le pdf : Regulateur MPPT Blue SolarTélécharger le pdf : Panneau solaire MXFLEX

    Les éoliennes

    La puissance d’une éolienne dépend exclusivement de la vitesse du vent et de sa puissance. Comme pour les panneaux solaires le rendement en navigation n’est pas son fort, même nul en vent arrière. Privilégier les mouillages venteux pour un rendement correct.

    L’utilisation de silentblocs et d’un régulateur sont nécessaires afin d’éviter toute vibration désagréable et toute surcharge.

    Télécharger le pdf : Eoliènne D400

    eolienne
    hydro-generateurs

    Les hydro générateurs

    Contrairement aux panneaux solaires et éoliennes, les hydro générateurs ne fonctionnent qu’en navigation.

    Ici c’est une hélice immergée au bout d’un cordage qui entraine un alternateur fixé sur votre balcon arrière. La puissance fournie dépend exclusivement de la vitesse de votre voilier.

    C’est à partir d’une vitesse de 5 nœuds que l’on pourra commencer à apprécier sa charge (environ 4 Amps à 5 nds).

    De nouveaux hydro générateurs ont été mis au point pour le Vendée globe challenge 2008/2009.

    Commercialisés maintenant pour la plaisance, leur courbe de puissance est nettement supérieure, avec un démarrage entre 3,5 et 4 nds.

    Télécharger le pdf : Watt & Sea – Hydrogénérateur cruisingTélécharger le pdf : Watt & Sea – brochure 2013/2014

    Les groupes électrogènes

    Le groupe électrogène est un moteur entrainant une génératrice permettant de produire une tension identique à celle du quai (230V à 50Hz).

    Nous avons deux styles de groupe électrogène :

    • Le portatif refroidit par air. Il est réservé aux petites et moyennes unités. Ils sont à l’essence et leur puissance ne dépasse guère 2 KW.
    • Le marin, refroidit par eau de mer comme votre moteur principal. Il est réservé aux moyennes et grosses unités. Puissant, fonctionnant au gas-oil, silencieux, il s’avère être l’élément parfait, mais couteux.
    groupe-electrogenes
    pile-combustible

    Pile à combustible

    C’est un produit d’avenir. Elle a été utilisée par certains concurrents de la mini transat et du Vendée globe challenge. Elle peut produire jusqu’à 130 Amps par jour. Economique, silencieuse, elle fonctionne avec du méthanol (1.3l de méthanol pour 100 Amps produit)
    Quelques points important pour moins consommer :
    Quelques points pour mieux recharger :
    • Mieux isoler son frigo. Les isolations standard sont trop faibles
    • Bien ventiler le compresseur de frigo en évacuant correctement l’air chaud.
    • Boucher l’évacuation au fond du frigo
    • Bonne gestion des ouvertures du frigo
    • Utilisation des ampoules Led dans tout le bateau
    • Utilisez un PC « Ultra low voltage », écran led et disque SSD
    • Modifier les réglages du pilote en diminuant le temps de réponse
    • Installez un contrôleur de batterie pour une meilleure gestion

    Recharger correctement les batteries :

    Voici les infos de charge pour les différents types de batteries :

    • Plomb Ouvert :
      • Boost : 14 ,20 V ou 28,40 V
      • Floating : 13,20V ou 26,40V
    • Gel / AGM :
      • Boost : 14,20/14,40 V Max ou 28,40/28,80 V Max
      • Floating : 13,70/13,80 V ou 27,40/27,60 V
    • Plomb/Calcium :
      • Boost : 14,80 V ou 29,60 V
      • Floating : 13,70 V ou 27,40 V

    L’alternateur :

    • Utiliser un deuxième alternateur avec régulateur électronique
    • Si c’est possible, installer une poulie d’un diamètre plus importante sur le moteur, pour recharger plus vite à bas et moyen régime
    • Utiliser un répartiteur électronique à faible chute de tension

    Le chargeur :

    Utiliser un chargeur à 3 ou 4 phases (Boost, Absorbsion, Floating)

    Les panneaux solaires :

    • Optez pour des cellules « back contact ou back crystal »
    • Utiliser un régulateur MPPT

    L’éolienne :

    • Choisissez la dernière génération, puissante et silencieuse
    • Utilisez un régulateur MPPT
    • L’utilisation de silentblocs peut éviter des vibrations désagréables

    L’hydro générateur :

    • Actuellement « Watt & Sea » à avoir un hydro générateur performant