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Générer et bien gérer son électricité à bord

produire son énergie électriqueTout système capable de produire de l'électricité s'appelle un générateur électrique.
Outre les panneaux photovoltaïques et éoliennes de bord, classiques aujourd'hui, quels sont les autres moyens de produire de l'électricité sans avoir recours à une ressource intermédiaire (de type gaz, fioul, éthanol...)
De même, comment gérer au mieux l'énergie produite ou emmagasinée sur nos bateaux ?


Ils sont de plus en plus nombreux, les propriétaires de bateaux qui installent des panneaux photovoltaïques (environ 2 m2) ou de petites éoliennes pour recharger la ou les batteries de service.
Rappelons, à ce sujet, que ce n'est pas la chaleur des rayons solaires (infra-rouge) qui produit de l'électricité (électrons), mais la luminosité (photons).

Estimer correctement ce que vous consommez...
Consommation en Watt par jour des différents dispositifs électriques à bord :

Type d'appareil

Puissance unitaire
(en Watt)

Nombre d'appareils fonctionnant ensemble

Nombre d'heures
de fonctionnement par jour

Consommation moyenne journalière
(en Watt / heure)

Eclairage instruments

10 W

x

6

60 Wh

Ampoules classiques

80 W

4

4

1.280 Wh

Ampoules à économie d'énergie

15 W

4

4

240 Wh

Réglette fluo

10 W

1

1

10 Wh

Eclairage à LEDs

3 W

4

6

72 Wh

Feux navigation
classiques

20 W

4

6

480 Wh

Feux navigation
à LEDs

3 W

4

6

72 Wh

Projecteur de pont

100 W

1

15 minutes

25 Wh

Projecteur de pont
à LEDs

11 W

1

15 minutes

3 Wh

VHF émission

48 W

1

15 minutes

12 Wh

VHF veille

1,2 W

1

24

29 Wh

Pilote automatique (*)

48 W

1

12

576 Wh

Radar

24 W

1

5

120 Wh

Chargeur Smartphone

10 W

2

2

40 Wh

Sondeur

12 W

1

4

48 Wh

Ordinateur

65 W

1

2

130 Wh

Télévision

60 W

1

4

240 Wh

Réfrigérateur compresseur

60 à 100 W

1

24/ 24

600 à 1000 Wh

Réfrigérateur absorption

110 W

1

24/ 24

2000 à 2640 Wh

Aspirateur

2000 W

1

15 minutes

500 Wh

Petits appareils ménagers

120 W

1

10 minutes

20 Wh

Machine à laver

2500 W

1

1

2.500 Wh

Lave-vaisselle

2500 W

1

1

2.500 Wh

Four classique

2500 W

1

1

2.500 Wh

Climatisation

2500 W

1

10 heures

25.000 Wh

Micro-onde

1800 W

1

6 minutes

180 Wh

Cafetière expresso

1600 W

1

entre 10 et 60 mn

266 à 1.600 Wh

Hydrophore

250 W

1

1

250 Wh

Pompe WC

150 W

1

30 mn

75 Wh

Pompe douche

50 W

1

40 mn

33 Wh


(*) Un pilote automatique va consommer plus ou moins selon 3 paramètres :
- selon sa puissance nominale, en rapport avec la taille et le type de bateau),
- selon les conditions de mer (plus il a à corriger "en contre", plus il utilise d'énergie,
- selon le nombre d'heures d'utilisation.


Additionner la puissance des sources électriques que vous utilisez à bord en adaptant leur temps moyen d'utilisation (selon que vous soyez à quai, en mouillage ou en croisière) vous permet d'estimer de façon précise votre besoin moyen journalier en électricité.

C'est la première étape pour établir la capacité électrique nécessaire en stockage, puis en production.

Exemple
La consommation d'un réfrigérateur trimix (fonctionnant au choix sur secteur, en 12 Volts ou sur gaz butane au propane) selon la technologie d'absorption ; il s'agit d'un modèle 56 Litres TRIMIXTE DOMETIC :
- en 220 V = 1,9 kWh / 24 h,
- en 12 V : 220 Ah / 24 h,
- au Gaz = 320 g / 24 h (par + 25°C).
A ce niveau, c'est le plus gros consommateur électrique du bord et un vide-batteries garanti !

A noter que les modèles équipés d'un compresseur Danfoss de même capacité vendus par Dometic ou Waeco consomment é fois moins d'électricité.

Comment mesurer un courant de fuite ?
Un courant de fuite est comparable à une fuite d'eau sur un circuit hydraulique, il va vider votre batterie, petit à petit, sans que vous vous en rendiez compte !
Il se mesure pourtant facilement à l'aide d'un "multimètre-Ampèremètre" en série ; voici comment :
- mettre le sélecteur du multimètre sur "mA",
- couper le contact du bateau,
- brancher un fil du multimètre sur la borne (-) de la batterie et le deuxième sur la tresse de masse.
La valeur mesurée doit être inférieure à 20 mA.
Si elle est supérieure à 20 mA, il y a fuite électrique et un consommateur est en train de vider la batterie.

Autre test :
- arrêter tous les appareils consommateurs d'électricité et le contact,
- débrancher la cosse de la batterie (+)
- intercaler l'ampèremètre calibré en mA entre cette borne et sa cosse.
Si la mesure n'est pas égale à 0, c'est qu'il existe une fuite, qu'il va falloir identifier en déconnectant électriquement chacun des appareils et supprimer la source de ce débit non maîtrisé..

Signes de décharge d'une batterie
Batterie moteur
L'action sur la clé de contact aboutit à un claquement, et le démarreur n'enclenche pas le mouvement du moteur.

Batterie de servitudes
- baisse de luminosité des lumières de bord, et des feux,
- déformation des voix dans la VHF,
- le pilote automatique ne réagit plus normalement et se bloque,
- mesures erratiques du loch et du sondeur...

Attention !
Une batterie trop faible peut occasionner des dommages aux appareils de bord !
Il est donc conseillé d'éteindre ceux qui ne sont pas vitaux tant que le pack batteries n'est pas rechargé.

L'importance d'une bonne architecture électrique
Compte-tenu de l'importance des pertes en ligne inhérentes en basse tension, il convient de checker et optimiser éventuellement ses circuits électriques DC 12 ou 24 Volts.

Les 2 tableaux suivants vous aideront à choisir les sections de câbles les mieux adaptés compte-tenu de la charge du chaque faisceau :
Tableau d'équivalence Watts / Ampères en 12 Volts
Correspondance Watt / Ampère en 12 Volts
(Diviser par 2 l'ampérage en 24 Volts)

A savoir : La Loi d'Ohm implique que les pertes dues à la résistance d'un câble sont Pc (Watt) = Rc x I², où Rc est la résistance du câble. Cette formule démontre que pour une perte de câble donnée, la section efficace du câble peut être réduite par un facteur de 4 en doublant la tension utimisée.

Section de câble recommandée en mm2
Puissance
Longueur de câble
Voltage Ampérage max
0 à 5 mètres
5 à 10 mètres

12 V
24 V

166 A
83 A

70 mm
35 mm

à éviter

12 V
24 V
48 V

250 A
125 A
62 A

2 x 50 mm
50 mm
35 mm

2 x 70 mm
2 x 50 mm
2 x 35 mm

12 V
24 V
48 V

416 A
208 A
104 A

2 x 90 mm
70 mm
70 mm

à éviter
2 x 70 mm
2 x 70 mm

24 V
48 V

333 A
166 A

2 x 70 mm
2 x 50 mm

2 x 140 mm
2 x 90 mm


Outre les normes techniques et de sécurité (norme ISO 10133) à connaître et à appliquer sans interprètation, quelques éléments sont à prendre en compte :
- utiliser des sections de fil adaptées à l'ampérage transporté, avec une bonne marge en plus,
- ne pas mettre en oeuvre des longueurs de câble inutiles aboutissant à des pertes importantes, les montages avec des boucles mortes passant par la (ou les) timonerie(s) sont autant d'occasion d'ampères perdus pour rien,
- vérifier que l'alternateur est de type isolé (spécification marine) et avec un régulateur adapté au régime moteur, ce qui exclu à priori l'emploi d'un alternateur automobile sur lequel en plus, le retour de courant est assuré par la masse (risque d'électrolyse*),
- enfin, ne pas faire l'économie de coupe-circuits et disjoncteurs bipolaires, si l'on ne veut pas griller l'ensemble de ses appareils en cas d'evènement électrique accidentel (surtension, court-circuit...), ce type de disjoncteur évite que le problème se propage au neutre et à la terre.

(*) Contrairement à ce que pourraient croire les possesseurs de coques plastiques, la partie propulsive de leur bateau est sujette aux risques d'électrolyse.

A savoir
Sur un bateau, les fils électriques rigides sont interdits.
Le passage de câbles électriques en fond de cales, là ou de l'eau peut toujours s'accumuler, est également interdit.

Importance des connexions irréprochables
La triste fin d'un bateau ayant subi un incendie d'origine électrique 80 % des pannes fonctionnelles à bord ont pour origine de mauvaises connexions !
Outre celles provenant d'un mauvais serrage sur les bornes des batteries, de nombreux désordres électriques sont dus à des cosses mal adaptées ou insuffisamment en contact avec les câbles.
Le bon conseil est donc non seulement de veiller à éviter ce type de défaut, mais surtout de souder à l'étain toutes les cosses sur les fils électriques.
Enfin, les cosses doivent être à l'abri de tout contact malencontreux avec des objets métalliques ou parties du bateau, pouvant occasionner une fuite électrique ou un court-circuit.

Rappelons à ce sujet, que la majorité des destructions de bateaux le sont par le feu, et que leur origine est électrique !

Privilégier le 240 V AC ou le 12 / 24 V DC ?
La question, autrement posée est "dois-je passer en priorité par l'alimentation réseau (en direct ou par l'intermédiaire d'un onduleur alimenté par un parc de batteries) ou privilégier l'alimentation de mes appareils en 12 V ou 24 V ?"
Tout dépend déjà du fait que :
- vous soyiez un navigateur ou un sédentaire,
- vous viviez à bord ou de façon occasionnelle,
- vous vous branchiez systématiquement sur une borne de quai ou pratiquiez l'arrét en pleine nature ou le mouillage...

Si votre bateau n'est qu'un "pied à l'eau" ou un house-boat immobile, le problème est réglé d'avance et il faut le considérer comme une maison, d'où; un réseau 240 V pour alimenter l'ensemble de vos besoins électriques avec juste des batteries et un onduleur en secours en cas de panne secteur.

Important !
A l'instar d'une installation à terre, votre circuit 240 V AC doit être protégé en tête de ligne d'un disjoncteur 30 mA correctement calibré (C.a.d correspondant à l'Ampérage maximum utilisé à bord).
Ce dispositif de sécurité incontournable contrôle que ce qui entre par la phase soit identique à ce qui sort par le neutre et s’il détecte une différence, il coupe le circuit.


Si au contraire, vous passez plus de temps à naviguer et que vos escales se font en pleine nature il faut considérer la gestion électrique de votre bateau sous un autre angle !

Tout matériel électrique qui passe par une alimentation munie d'un transformateur consomme de l'énergie inutilement, le plus souvent par perte Joule (échauffement)
Quelques exemples :
Adaptateur 12 V pour ordinateur portable ou tablette - une alimentation d'ordinateur portable ou de tablette, consommant 1,6 A en 238 VAC (soit 380,8 W) ne restitue que 3,42 A en 19 VDC (soit 65 W) la perte est importante = 315 W !
- une alimentation de décodeur TNT, consommant 0,65 A en 238 VAC (soit 154,7 W) ne restitue que 2 A en 12 VDC (soit 24 W) la perte est importante = 130,7 W !
- une alimentation de chargeur de téléphone portable basique, consommant 0,15 A en 238 VAC (soit 35,7 W) ne restitue que 0,55 A en 4,75 VDC (soit 2,61 W) la perte est importante = 33 W !
Et il en est de même pour un téléviseur, et quelques autres appareils électriques...
Par contre, un réfrigérateur à absorption (qui équipe couramment les modèles trimix des bateaux et camping-car) va consommer plus d'énergie qu'un modèle à compresseur forcément en 240 VAC (car rares et très chers en 12/24 VDC).
Pour en revenir aux postes d'utilisation (hors réfrigérateur) il est donc préférable de les brancher en direct sur le pack batteries de service alimenté - lorsqu'on est à quai - par un chargeur évolué.
En navigation ou en sauvage, vous aurez ainsi la plupart de vos appareils qui fonctionneront en direct pour un bien moindre "coût" énergétique.
Adaptateur 12 V pour charger son téléphone portable Les autres (matériel électro-portatif, micro-ondes...) ne solliciteront que bien moins votre onduleur, qui lui aussi "mange" une partie de l'électricité (minimum 4 %) qu'il redresse et dont il élève la tension de 12 VDC à 238 VAC.

Pour les téléphones portables, il existe de petits convertisseurs compacts (pour une dizaine d'euros) se branchant sur une prise allume-cigare et délivrant à travers une prise USB les 5 VDC nécessaires à la recharge.

Pour les ordinateur PC portable/ netbook/ notebook/ tablette, il existe également des alimentations/adaptateurs/chargeurs universelles sur prise allume-cigare 12 V (pour environ 25 €), qui feront l'affaire, puisqu'elles sont fournies avec une série de connecteurs. A noter que certains modèles possèdent une tension de sortie commutable sur plusieurs calibres

Pas mal de décodeurs TNT (terrestre ou satellite) fonctionnent avec un courant entre 10 à 15 VDC.

Il existe des téléviseurs fonctionnant en 12 VDC nominal...

Par contre, pour éviter toute consommation inutile (notamment en veille), il est intéressant d'installer un coupe-circuit dédié par exemple à la télévision, et un autre à la recharge téléphone et/ou ordinateur/tablette.

! Important !
Si la recharge à quai n'est pas sensée poser de problème pour maintenir ses batteries opérationnelles,
en navigation ou au mouillage, il est indispensable d'avoir la certitude de pouvoir combler l'utilisation de ses batteries par des moyens de charge appropriès et cela quelque-soit la météo.
Les différents générateurs utilisables sont :
- des panneaux solaires,
- une éolienne de bord,
- l'alternateur du moteur,
- un groupe électrogène...

Les panneaux photovoltaïques
Installation d'un panneau solaire sur mât à la poupe du navire Un panneau solaire photovoltaïque est un générateur qui transforme l'énergie solaire en énergie électrique.
Cette énergie peut être utilisée immédiatement, mais sa production s'arrête lorsque la luminosité devient insuffisante.

C'est pour cela que, la plupart du temps, les panneaux solaires alimentent des batteries qui stockent l'énergie électrique produite, puis la restituent au fur et à mesure des besoins.

Techniquement, un panneau est constitué d'un grand nombre de cellules (généralement 60 à 96) pouvant faire appel à des technologies différentes : monocristallin, polycristallin, amorphe, double face …, ce qui explique en partie les différences de rendement constatées au m2.

Quelques précisions sur les panneaux mono et polycristallins
Différence entre un panneau polycristalli n et monocristallin- la puissance crête annoncée pour les panneaux PV est donnée pour un ensoleillement d'une puissance rayonnée de 1 kW par m2.
- Les panneaux solaires monocristallins ont un rendement instantané supérieur à celui des polycristallins à surface égale (ce qui peut les faire préférer pour une installation à bord) ; mais ils ont en revanche un coefficient de température plus élevé qui les rend moins performants dans les régions à fortes variations de température ;
- Les panneaux polycristallins présentent eux l'avantage de démarrer leur production plus tôt et de la finir plus tard, ce qui est à prendre en compte également ;
Votre choix entre les deux types de panneau doit donc être guidé par leur positionnement, le type de climat de la zone d’installation.
Quel que soit le type de panneau choisi, soyez attentif à son ratio de performance qui doit idéalement se situer entre 85 et 90 %.
- Les panneaux polycristallins sont moins chers grâce à un coût de production moindre. En effet, ce type de panneau est fabriqué à partir de la fonte de copeaux de silicium, ce qui demande moins de silicium et d’énergie.
- Le polycristallin fonctionne bien en rayonnement diffus ; c’est l'un de ses principaux avantages par rapport au monocristallin ; vous obtiendrez un meilleur rendement au soleil levant ou couchant. Cela rend également ces panneaux plus adaptés aux montages à faible pente ou horizontaux, comme sur l'installation sur les roofs ou marquises de nos bateaux.
- On reconnaît un panneau monocristallin par sa couleur quasiment uniforme tandis que le panneau polycristallin présente différentes teintes.
- Enfin, il n’y a pas de différence notable de vieillissement entre les deux types de cellule.
- Sous l'aspect écologique, par contre, les panneaux polycristallins nécessitent 2 à 3 fois moins d’énergie pour leur construction et produisent moins de déchets. Leur impact écologique est donc moindre.

Les plus à prendre en compte dans le choix de panneaux photovoltaïques
- le traitement anti-sel, pour des raisons bien compréhensibles en zone littorale...
- le traitement anti-PID, le PID étant une charge statique qui se crée entre le cadre en aluminium et les cellules ; au bout de quelques années, ce phénomène aboutit à une diminution de la production ; un traitement chimique initial adapté limite cet effet.

Rendement en situation
On peut espérer 3,5 à 5,5 fois la puissance nominale d'un panneau solaire par jour d'exposition, soit, en France et selon les régions, de 350 à 450 Watts par jour avec un panneau solaire de 100 Watts (c'est-à-dire entre 25 à 30 Ampères par jour envoyés vers les batteries).
Plus le panneau solaire est puissant, plus il délivre d'énergie et plus il sera capable de recharger rapidement une batterie.

Ils sont de plusieurs types :
– rigides,
– semi-flexibles,
– souples.
Le plus souvent, l'énergie qu'ils produisent est affectée à la recharge de la (ou des) batterie(s), mais dans certains cas, elle servira directement à une consommation ou même une propulsion électrique.

A savoir :
Les panneaux photovoltaïques souples ont une moins bonne résistance tant mécanique (rayures) qu'à l'opacification graduelle (suite à l'action des rayons solaires) que leurs homologues rigides qui garantissent généralement une production de 80 % de leurs données initiales, pendant 25 ans.

Les panneaux solaires rigidesInstallation panneaux solaires sur roof
Un choix très large existe dans cette catégorie, puisqu'il s'agit des mêmes modèles exploités à terre pour fournir du courant dans le cadre de centrales photovoltaïques ou d'installations domestiques.
Il faut compter entre 100 et 150 euros par m2 installé.
De très nombreux fournisseurs proposent ce type de panneaux, dont le rapport rendement /surface est amélioré chaque année ou presque.
Attention : il importe d'être attentif à leur qualité de fabrication (corrosion en conditions difficiles) et surtout à la garantie sur le temps du rendement (il ne doit pas chuter de plus de 5 % sur 20 ans !).

La technologie "Back-Contact" permet d'améliorer d'environ 20 % le rendement au m2 installé.
Sur ce type de panneau, les liaisons entre les cellules sont réalisées à l'arrière, ce qui augmente sensiblement la surface de silicium exposée.

Les panneaux solaires semi-rigides
Les cellules sont montées sur une plaque en acier inoxydable ; l'étanchéité est assurée par une couche en résine polyester et une finition en téflon.
Ils permettent la pose sur surface incurvée et offre l'avantage de pouvoir circuler dessus, en prenant quelques précautions, malgré tout.

Exemple de caractéristiques
Modèle / intensité / dimensions / poids
48 W / 3,48 A / 780 x 460 x 5 mm / 3,5 kg
69 W / 5 A / 600 x 890 x 5 mm / 5,4 kg
– boîtier de connexion étanche,
– diode by-pass,
– livré avec 3 m de câble.

Il existe des panneaux dont la puissance nominale peut atteindre 550 W, pour les derniers modèles produits, mais il faut toujours garder en tête, que leurs dimensions (dues au nombre plus important de cellules, par exemple 244) peut être conséquente (2274 mm x 1133 mm) ainsi que leur poids (jusqu'à 50 kg).

à noter
Au moment de la rédaction de cet article, l'installation de panneaux solaires sur un bateau déclaré comme résidence principale ouvrait les droits au même crédit d'impôt que pour du bâti terrestre !
De même, et dans ce cas, ces travaux bénéficiaient d'un taux de TVA bonifié.
Des avantages fiscaux à vérifier avant votre projet d'équipement.

Panneau solaire souple
Plus rare, il permet une installation provisoire, par exemple sur un pont, un bimini ou un taud, mais la puissance délivrée est plus faible (de 7 à 27 W) que celui des modèles ci-dessus évoqués.

Bon à savoir :
Dans des conditions de températures très froides, un panneau photovoltaïque est capable de produire plus que sa puissance nominale car plus la température est basse (à ensolleillement égal) plus la puissance produite est élevée. Corollairement, plus la température augmente et plus la puissance produite par le panneau diminue.
En effet, la puissance crête est indiquée pour une température de 25°C, alors que lors des heures les plus chaudes de l'été, cette température atteint couramment 60-70 °C ; or la perte constatée sur la puissance délivrée étant de -0,4 % par °C (au dessus de 25°C) pour des modules photovoltaïques au silicium cristallin, atteint 10 à 15 %.

Panneau solaire bifacial
Ce dernier type de panneau photovoltaïque peut présenter un intérêt avec un rendement supérieur aux précédents.
La seule condition est de pouvoir bénéficier d'une réverbération solaire, ce qui implique de ne pas les installer sur un roof, mais plutôt en balcon ou sur un portique arrière, là où le reflet sur l'eau sera maximal.
En effet, si le dessus du panneau capte les rayons directs du soleil, son dessous capte le réfléchissement de ces rayons grâce à l'effet "albédo".

Effet "albedo"
Introduit en physique au XVIIIéme siècle par le mathématicien et astronome Jean-Henri Lambert (1728-1777) l'effet "abedo" qualifie une propriété de la lumière réfléchie par un objet : plus sa surface est claire, plus sa capacité à réfléchir le rayonnement est grande et donc plus l'effet "albédo" est élevé.
Sa valeur est comprise entre 0 et 1 : un corps noir parfait, qui absorberait théoriquement toutes les longueurs d'onde sans en réfléchir aucune, aurait un albédo nul, tandis qu'un miroir parfait, qui réfléchirait toutes les longueurs d'onde, sans en absorber une seule, aurait un albédo égal à 1.


Pour revenir à nos panneaux bifaciaux, la quantité de lumière solaire renvoyée dans l'espace peut être de l'ordre de 30 à 35 %, ce qui n'est pas négligeable !

Plusieurs marques en proposent actuellement, avec des puissances allant de 110 W jusqu'à 400 W selon le nombre de cellules.
Pour exemple, grace à l'effet "albédo", un panneau de 400 W pourra donc générer jusqu'à 520 W.
Les prix publics TTC constatés vont de 100 € pour un 110 W à 400 € pour un 400 W nominal.

Comment les fixer
La fixation des panneaux photovoltaïques sur les roofs des bateaux fait souvent peur ; en effet, elle doit être solide, durable et ne pas affaiblir l'intégrité ou l'étanchéïté des oeuvres mortes.

Leur orientation
Sauf à les installer sur les bossoirs, ou sur un mât spécifique (ce qui limite largement la surface d'installation et les soumet à une dangereuse prise au vent en cas de gros orage ou tempête), un positionnement sur rouf leur fera prendre une position à peu près horizontale.
Par contre l'intérêt d'un support articulé dans les 2 axes est de pouvoir optimiser leur orientation, voire de suivre la course du soleil.
A ce sujet, si le rouf est légèrement bombé, il est intéressant de leur donner un petit angle l'un par rapport à l'autre (on installe presque toujours au moins une paire de panneaux.)
Remarque 1 : la façon d'amarrer ou de mouiller selon la positioin du soleil interviendra sur le rendement de vos panneaux ; il faut être un peu logique et ne pas se "poser" à l'ombre en espérant une production fantastique !
Remarque 2 : laissez plusieurs centimètres entre le dessous des panneaux et le rouf ; non seulement cela permettra à vos panneaux photovoltaïques de servir de pare soleil, mais cela facilitera leur ventilation (si vous avez lu les paragraphes précédents, vous aurez compris que des cellules qui s'échauffent produisent moins).

La fixation
3 méthodes existent :
- le boulonnage direct ou sur support,
- la soudure via des supports (délicat),
- le collage direct ou sur supports.

Le boulonnage direct n'a pas notre préférence, car les vieux marins vous le confirmeront "tout trou finit par occasionner une entrée d'eau, ce n'est qu'une question de temps..."

Le soudage de supports adaptés est une solution envisageable pour les bateaux métalliques, avec les précautions d'usage, afin de ne rien brûler côté intérieur (isolation et boiserie ou vaigrage, par exemple) et de bien traiter la tôle qui aura subi un choc thermique intense provoquant sa modification physico-chimique.

Reste le collage des supports (en effet, le placage des panneaux directement sur le rouf va aboutir à sa surchauffe) sur lesquels seront fixés les panneaux. Ce n'est pas la plus mauvaise solution, tant pour les bateaux métalliques que plastiques, à partir du moment où les surfaces auront été correctement préparées et que la colle est de qualité suffisante (époxy par exemple).

Le passage des câbles
Là encore, si vous pouvez l'éviter, ne percez pas de nouveau trou pour les câbles électriques, l'idéal étant d'utiliser (quitte à les agrandir) ceux déjà existants.
Refaire leur étanchéïté avec soin, notamment en ayant recours à un passe-câble.

Panneaux hybrides photovoltaïques/ thermiques
Le système était dans les tuyaux d'une réflexion collective depuis déjà un moment, puisque nous étions nombreux à avoir constaté :
Le panneau hybride photovoltaïque / thermique de DualSun - qu'un panneau photovoltaïque génère beaucoup plus de chaleur (85 %) que d'électricité (15 % environ) lorsqu'il est exposé à un soleil ardent,
- que le rendement d'un panneau photovoltaïque diminue lorsque sa température augmente.
Mais aucun produit grand public n'était proposé jusqu'à présent.
Ce pas est désormais franchi puisque la société française "DualSun" fabrique et commercialise un panneau solaire hybride (PV / T) qui produit simultanément de l'électricité (photovoltaïque) et de l'eau chaude (solaire thermique).
Initialement destiné aux maisons et bâtiments, cette solution est particulièrement adaptée aux bateaux.
En effet, obtenir de l'eau chaude sanitaire à bord :
- gratuitement,
- sans avoir à faire tourner son moteur,
- sans devoir utiliser un chauffe-eau à gaz ou électrique,
- sans installer sur les roufs un nouveau capteur encombrant, épais et peu esthétique...
... et cela en augmentant le rendement de ses panneaux photovoltaïques, est vraiment un plus pour le plaisancier.

Principe
Intégration d'un échangeur inox au dos d'un panneau photovoltaïque pour le refroidir (comme le radiateur d'une voiture thermique) et récupérer cette chaleur à travers un liquide caloporteur qui alimentera un ballon d'eau chaude sanitaire via un échangeur classique à serpentin.
La circulation de l'eau refroidit les cellules photovoltaïques, ce qui augmente leur rendement électrique jusqu'à 15 % en plein été.

caractéristiques
- panneaux monocristallins de 250 W nominal (60 cellules de 6 pouces), à 310 W,
- puissance thermique de sortie nominale : 912 Wth (*).
- dimensions : 1677 mm sur 990 mm
- épaisseur de cadre : 4 cm
- poids : 31,7 kg (avec liquide)
- raccords circuit échangeur : 1/2 pouce.
(*) bien entendu, la chaleur récupérée dépend (comme sur un panneau thermique classique) d'une part de l'ensoleillement et d'autre part, de la température extérieure.
Prix : 510 € TTC pour le 310 W.

Où se les procurer
Sauf cas particuliers, la société s'appuie sur des installateurs agréés pour distribuer ses panneaux, mais sans doute que les plaisanciers peuvent les obtenir en direct.
DualSun
Pôle de l'Etoile - Technopôle de Château-Gombert
38, rue Frédéric Joliot-Curie
13451 - Marseille Cedex 13
Tel : +33 (0) 4.13.41.53.70


Chargeur / contrôleur de batteries intelligent pour panneaux solaires
PrésentationRégulateur / contrôleur pour panneaux photovoltaïques
Ce type de contrôleur solaire de charge (*) se présente sous la forme d'un boîtier électronique intercalé entre les panneaux photovoltaïques et le groupe batteries.
(*) voir un peu plus loin l'intérêt de la technologie MPPT.

Caractéristiques générales
- Protection contre la surcharge des batteries,
- Protection contre la décharge profonde des batteries,
- Protection contre les court-circuits,
- Protection contre l'inversion de polarité,

Fonctions
- laisse passer le courant du/des panneaux solaires vers la batterie lorsque la batterie est insuffisamment chargée.
- coupe automatiquement le courant produit par le panneau solaire lorsque la batterie est complètement chargée.
- émet un signal lorsque le niveau de la batterie devient trop faible (sur certains modèles).

Spécificités techniques (modèle 12V - 30 A)
- Tension de charge : UA = 13,2 V
- Courant de charge : IA = 9,8 A
- Puissance de charge : PA = 13,2 x 9,8 = 129,36 W.
- Tension de charge : UB = 18,4 V
- Courant de charge : IB = 9,3 A
- Puissance de charge : PB = 18,4 x 9,3 = 171,12 W.
- Plage des températures de fonctionnement : de -20 à + 60 °C.

Prix
10 Ampères : 59 € TTC.
30 Ampères : 149 € TTC.

* existe également en 24 Volts.

Astuce
Il est toujours plus intéressant de brancher ses panneaux photovoltaïques en série (selon les limites indiquées de ces panneaux), plutôt qu'en parallèle, car le régulateur solaire commencera à débiter du courant beaucoup plus tôt et jusqu'à plus tard ; en effet, il est prévu pour démarrer dès que le champ photovoltaïque dépasse de 5 V, la tension de la batterie et pour s'arrêter lorsque celui-ci n'est supérieur que de 1 V à la tension batterie.
Attention cependant de choisir un régulateur solaire capable de gérer cette tension d'entrée sans dommage (par exemple un 150 V / 30 A).


L'éolienne de bord
Le marché propose actuellement des petites éoliennes (d'une puissance comprise entre 40 et 400 W) qui peuvent compléter un dispositif photovoltaïque à l'arrêt, si les conditions le permettent, et en navigation par le simple déplacement du navire (sauf au portant).

Nous avons consacré un dossier aux éoliennes et aux hydroliennes marines que nous vous invitons à consulter.


La pile à combustible
C'est un générateur électrique basé sur une réaction chimique.
Contrairement aux panneaux photovoltaïques (qui ne fonctionnent qu'en journée et par beau temps), et aux éoliennes (qui exigent un vent relativement soutenu pour produire), la pile à combustible est capable de fournir de l'électricité, quelle que soit la météo, été comme hiver.
Les piles à combustibles de la gamme Efoy Les modèles élaborés surveillent l'état de charge du pack-batterie et se mettent à produire dès que celui-ci passe en dessous d'un niveau défini ; une fois la batterie pleine, ils se remettent en veille automatiquement.
Le fonctionnement est relativement silencieux (en tout cas, rien à voir avec un groupe électrogène !)

Combustible
Le combustible, un simple alcool épuré présent dans la nature, est fourni sous forme de recharges de différentes contenances (généralement 5 ou 10 l) offrant une autonomie variable.
Son utilisation ne rejette qu'un peu d'eau et une faible quantité de dioxyde de carbone.

Caractéristiques
Exemple de la gamme "EFOY", de SFC Energy.
Modèle 80 140 210
Puissance maximale 40 W 72 W 105 W
Capacite de charge / jour 80 Ah 140 Ah 210 Ah
Tension nominale 12 V 12 V 12 V
Courant de charge 12 V 3,3 A 6,0 A 8,8 A
Consommation nominale / kWh 0,9 l 0,9 l 0,9 l
Batteries rechargeables 12 V (plomb-acide, plomb-gel, AGM ou LiFePO4)
Poids 7,1 kg 7,8 kg 8,5 kg
Dimensions (L x I x H) 44,3 x 20,2 x 28,8 cm
Temperature de fonctionnement de -20 a + 40 °C

Bon à savoir
- La pile à combustible ne nécessite aucun entretien particulier,
- installation dans un endroit où la température ne monte jamais au dessus de 40° !
- prévoir une amenée d'air de 10 cm minimum de diamètre pour permettre la réaction,
- évacuation grâce à un tuyau d’échappement de 1 cm de diamètre (livré avec la pile) qu’il faut diriger vers l’extérieur de l’habitacle,
- le catalyseur de la pile a une durée estimée de l'ordre de 3000 à 5000 heures,

Prix
Environ de 5000 à 6000 € pour l'appareil selon le modèle (installation non comprise)
37 € pour une recharge de 5 litres, ce qui correspond à environ la production de 5 kWh.


La production hybride
Nombreux sont ceux qui installent une combinaison mixte – éolienne + solaire – afin de toujours avoir une production de courant quelque soit l'état de la météo.
Installation de production électrique hybride photovoltaïque et éoliennes sur l'Ecotroll
Par exemple, un commercial vous dira volontiers qu'avec une éolienne et 4 panneaux de 100 Watts (soit 400 Watts), lors d'une journée ensoleillée d'été et un vent moyen de 25 km/h, la production théorique est de 2600 + 1350 = 3950 Wh/jour.
Mais vous n'aurez pour ainsi dire jamais ce genre de configuration !
A vous de prévoir large...

à noter : la présence indispensable d'un régulateur spécifique pour permettre le branchement mixte de l'éolienne et de panneaux solaires.

Le régulateur / chargeur/ convertisseur
Nous entrons là dans le domaine de la gestion intelligente de l'électricité du bateau.
Existe t-il un régulateur qui sache gérer la charge d'une éolienne et d'un panneau solaire en même temps (et qui ne se fasse pas « leurrer » par les panneaux solaires) ?
Le problème vient plutôt du fait que lorsqu'un régulateur type « shunt » est utilisé (régulation de la tension de charge à la tension de floating), comme c'est le cas pour les régulateurs d'alternateur et certains régulateurs de panneaux solaires ou d'éoliennes "basiques", ceci ne permet pas de recharger les batteries à plus de 80 % de leur capacité.

La tension de « floating » ou « charge d'entretien »
C'est la tension à laquelle on doit maintenir en permanence un accu pour être sûr qu'il soit chargé de façon optimale au moment où; l'on doit s'en servir : 2,25 à 2,28 V par élément (Elt) à 25 °C (rappelons que l'unité de base d'un accu plomb est de 2 V).
Cette valeur doit être corrigée de 0,005 V en + ou en – par degré centigrade, selon les variations de température.
Par exemple, pour une batterie de 12 V : 14,6 V à – 10 °C, 13,6 V à + 25 °C et 13,2 V à + 40 °C.
En effet, lorsque la batterie atteint la tension de 13,8 V, le régulateur coupe les sources d'énergie alors que la batterie n'est souvent chargée qu'à 70 %. Ensuite, la tension de la batterie oscille autour de 13,8 volts et permet d'obtenir un niveau de charge de 80 %, mais au bout d'un temps très long.
Ainsi, même si de l'énergie est produite – par des panneaux solaires ou une éolienne, par exemple – celle-ci ne sera pas emmagasinée par la batterie…
Au contraire, un régulateur de charge optimisé envoie toute l'énergie produite dans la batterie jusqu'à ce que celle-ci atteigne la tension d'absorption (14,1 volts pour une batterie AGM à une température de 25 °C). Ensuite, cette tension est conservée jusqu'à ce que la batterie soit chargée à 100 % avant de passer à la tension de floating.

La technologie MPPT
Quelques explications basiques
La majorité des panneaux solaires sont conçus pour produire, en théorie, un courant ayant une tension nominale de 12 Volts (ou 24 et méme 48 Volts pour certains) mais dans la réalité la plupart produisent un courant dont la tension varie entre 16 Volts et 36 Volts.
Les batteries fonctionnant généralement avec une tension nominale de 12 Volts (entre 10,5 Volts et 12,7 Volts en fonction de son état de charge), lorsqu’elles sont en charge il leur faut de 13,2 Volts à 14,2 Volts pour retrouver leur "pleine" capacité.

La technologie MPPT (« Maximum Power Point Tracking » signifiant « recherche du point de puissance maximale ») de ce type de contrôleur lui donne la capacité d'adapter la tension d'entrée du panneau solaire pour toujours le faire fonctionner au maximum de puissance (courbe de V-A).
Comparé à un contrôleur solaire de charge standard, il permet d'augmenter de 10 % à 30 % l'efficacité des panneaux.

Comment ça marche ?
La recherche du point de puissance maximum (MPPT) est réalisée électroniquement, sans autre dispositif ou système mécanique.
Le contrôleur ou régulateur MPPT mesure et compare en permanence la tension délivrée par le panneau avec celle du parc batterie.
Il calcule alors le niveau de puissance maximum que :
- le panneau peut délivrer à la batterie,
- le pack batteries est capable de recevoir,
A partir de cette puissance estimée, il détermine la tension (voltage) la plus adaptée afin d’emmagasiner le maximum d’Ampères dans la batterie.

Le convertisseur/ onduleur de tension 12/220 VConvertisseur de tension - onduleur Atlas Victron
Tout d'abord il faut savoir qu'il existe des modèles qui font convertisseur/onduleur et d'autres qui y ajoutent la fonction chargeur.
Le choix du convertisseur doit être fait en fonction du maximum de la puissance consommée de tous les appareils qui peuvent être branchés ensemble.

Puissance annoncée et puissance de démarrage
La plupart des appareils électriques, électroniques, ménagers, outillage sont vendus avec une étiquette indiquant la puissance fournie ou la puissance consommée, mais ils n'indiquent que très rarement la puissance nécessaire à la mise en route.
Pourtant, lors de la mise en route d'un appareil électrique, celui-ci appelle fréquemment une surintensité. Celle-ci est généralement absorbée aisément par le convertisseur (capable d'absorber deux fois sa puissance nominale).
Le problème est différent lorsqu'il s'agit de la mise en route d'appareils équipés d'un moteur. Dans ce cas, il s'agit de provoquer une forte impulsion pour lancer le moteur qui correspond à une demande d'intensité pouvant être de 2 à 4 fois la puissance nominale de l'appareil. Mais si le moteur démarre en charge, comme c'est le cas pour un compresseur, un frigo ou un congélateur, cet appel d'intensité peut atteindre 10 à 15 fois la puissance annoncée du moteur.
Carte onduleur Atlas Victron Il est donc important de tenir compte de ces éléments pour choisir le convertisseur adapté.

Dépannage d'un Victron Atlas
Pendant un orage violent, le convertisseur/chargeur Victron se prend une surtension réseau à travers la prise de quai.
Le disjoncteur 30 mA réagit, en protégeant les appareils 220 raccordés à la prise de quai, mais le Victron ne fonctionne plus !
symptômes
- Le circuit 220 V retour du Victron n'est plus alimenté,
- La partie chargeur n'est plus opérationnelle,
- La partie convertisseur ne fonctionne plus,
- l'onduleur et son ventilateur de refroidissement sont en marche sans que l'on puisse les arrêter,
- La continuité des fusibles n'est pas rompue,
- Les voyants habituels de la façade avant, fonctionnent,
- L'inverseur charge-arrêt-auto ne semble plus agir.

Nous soupçonnons dans un premier temps la défaillance du transfo primaire UI 30/10.5 et démontons la platine le supportant.
transfo de sécurité sur onduleur Atlas Victron Il n'a pas l'air d'avoir chauffé, de ce que l'on peut en voir sur l'envers du circuit.
Par contre les 2 relais 12 V E3209 (250 V - 20 A) semblent présenter des traces de chauffe sur l'envers du circuit imprimé. Après démontage, les bobines sont testées et semblent ne pas étre sectionnées...
Nous nous intéressons alors à la résistance carbone en téte de circuit 220 V, d'une valeur de 5,6 MOhms (5 % tolérance). Elle ne présente aucune trace de surchauffe, mais sa continuité est-elle bonne ? Nous allons la tester avec un Ohmètre d'un calibre adapté...

Ces démontages doivent se faire avec les précautions d'usage suivantes :
- coupure de l'alimentation quai,
- coupure de l'alimentation 12 V,
- isolation des conducteurs "+" et "-"
- repérage et mise en place d'un domino entre l'arrivée et le départ 220 V,
- prise de photos de sécurité pour ne pas faire d'erreur au remontage.
- tout dessoudage doit s'effectuer avec l'aide d'une pompe à dessouder, pour éviter la surchauffe du circuit imprimé double-face.

A savoir
Le premier élément côté secteur qui peut avoir "crâmé" est le condensateur de filtrage.
Le mode de défaillance des condensateurs de classe "X", c'est le court-circuit.
Le mode de défaillance des condensateurs de classe "Y" c'est le circuit ouvert.
Cette différence de comportement sur le mode de défaillance, est liée à la sécurité des personnes :
- Un condensateur de classe "X" est prévu pour être connecté entre phase et neutre, comme c'est un anti-parasite, s'il se coupe, son rôle de filtrage s'annule, donc avec un mode de défaillance par court-circuit, il met en action les protections amont lorsqu'il est défaillant. En principe il suffit de le remplacer...
- Un condensateur de classe "Y" est prévu pour être connecté entre phase et terre, comme c'est un anti-parasite, s'il se met en court circuit, il peut électriser une personne (mauvaise liaison à la terre), donc avec un mode de défaillance par coupure, il perd son rôle mais il n'électrise personne.

Derrière le condensateur, et en série avec lui, il y a généralement un petit transfo, dont l'enroulement peut avoir brûlé... il sert généralement à alimenter la ou les cartes électroniques (la carte contrôle pcb en 5 V, pae exemple).

Se faire dépanner
Liste et coordonnées des installateurs agréés Victron en France
https://www.victronenergy.fr/where-to-buy/trusted-installers

Aquitaine CAE Photovoltaïque
Montussan - 33450
Tel : 06 67 89 29 37

L'ALTERNATEURAlternateur 12 Volts Leece Neville utilisé en nautisme
Un alternateur conventionnel est un générateur électrique muni d’un bobinage (le stator) et d’aimants (le rotor).
Lorsque le rotor est mis en rotation via un courant d'excitation, il crée un champ magnétique qui est converti en courant continu régulé électroniquement avant d'aller recharger le pack batteries.

! Attention !
Si votre alternateur de bord tombe en panne, ne faites pas l'erreur de le remplacer par un alternateur automobile, de camion ou de tracteur !
En effet, de nombreuses différences existent dans la réalisation d'un modèle marine par rapport à un modèle routier ;
- le pont de diodes est bipolaire,
- le régulateur est antiparasité,
- le circuit de débit est antiparasité,
- le stator est impregné de résine époxy,
- les bagues collectrices sont dans un compartiment étanche,
- l'aluminium des paliers est traité à alodine,
- les pièces en acier sont zinguées bichromatées,
- il existe une prise tachymètrique,
- un circuit à diodes "Trio" permet l'excitation et la détection par lampe-témoin.

Beaucoup d'inexactitudes ou d'approximations circulent à propos des alternateurs couplés aux moteurs thermiques des bateaux.
La plus courante consiste à penser que l'énergie électrique fournie par ce moyen est gratuite et écologique.
Or un alternateur est un dispositif qui transforme une partie du travail mécanique du villebrequin en énergie électrique, selon la demande.

Pour faire simple et basique, autant un alternateur débitant vers une batterie "en forme" et bien chargée ne prélèvera que très peu d'énergie du moteur (hormis les frottements inhérents aux poulies, courroies, roulements, charbons...), autant dans le cas contraire, il fera chuter de façon sensible le régime moteur et par conséquent le couple fourni à l'hélice pour l'avancement.

C'est d'ailleurs facile à vérifier directement sur l'appareillage de contrôle de son bateau.

Le régulateur électronique
Généralement incorporé à l'alternateur, il ajuste la tension du courant aux besoins de la batterie, ce qui permet à l'alternateur de continuer à tourner sans débiter, même lorsque les batteries sont complètement chargées, leur évitant de chauffer et de se détériorer !

A savoir :
Il existe selon l'architecture électrique des bateaux 2 types de branchement de l'alternateur :
- lorsque la masse est reliée au (-),
- lorsque la masse est isolée du (-).
Dans le premier cas (système américain) il convient d'être certain de la bonne continuité de la masse entre le moteur et le (-) des batteries, pour ne pas subir de pertes tant en charge qu'en décharge.
Par ailleurs, les alternateurs et démarreurs marins sont généralement isolés de la masse pour limiter les risques d'électrolyse (système européen) ; cela implique de ne pas les remplacer par leur équivalent terrestre, mêmes identiques.

De même, il faut savoir qu'il existe des alternateurs auto-excités et d'autres qui ont besoin d'une excitation externe (via une batterie) pour fonctionner.

A savoir également
Certains moteurs sont équipés d'un alternateur/démarreur monobloc (c'est assez courant sur les voiliers, pour une histoire de gain de place) ; ce type d'équipement présente cette particularité d'avoir 2 couples de charbons venant exciter le rotor.
Les problèmes qui en découlent sont :
- 2 fois plus de poussières de charbon qui vont venir encrasser et mettre en panne l'appareil,
- en cas de panne, vous n'avez plus ni démarreur, ni alternateur.
En plus, ces types d'appareils sont moins courants que les appareils dissociés et nous ne pouvons que vous conseiller d'en avoir systématiquement un de rechange à bord, si vous vous lancez dans la grande croisière.

Enfin, le principal inconvénient d'un alternateur est qu’il ne délivre qu’une tension fixe, ce qui n'est pas adapté pour recharger les batteries à 100 %, ce qui comme nous l'avons vu plus haut, nécessite 3 phases de charge avec des valeurs de courant différenciées !

La solution existe cependant avec 2 appareils intermédiaires à installer entre l'alternateur et le pack batteries :
Chargeur d'alternateur Mastervolt - le chargeur d’alternateur
C'est une solution un peu batarde car il ne s’agit pas d’une réelle régulation de l'alternateur mais d’un moyen de leurrer son excitation pour délivrer au parc batteries un cycle de charge en trois paliers.
Autre inconvénient, l’alternateur ainsi équipé a tendance à chauffer et implique de le protéger en montant un intracteur d’air de refroidissement.
Exemple : chargeur d'alternateur Sterling Power, à partir de 415 € (selon ampérage).

- le régulateur d’alternateur.
Régulateur d'alternateur Contrairement au régulateur intégré à certains alternateurs, cet appareil se branche directement sur l'alternateur qu’il va contrôler et faire fonctionner selon les trois cycles de charge (bulk/absorbtion/float) qu’il détermine selon la tension et la température des batteries, comme les chargeurs de quai ou solaires de dernière génération.
Il est toutefois conseillé d'adapter un alternateur conçu pour une charge de travail plus importante, que celle que lui demande le régulateur.
Exemples :
- Régulateur d’alternateur étanche PDARW de Sterling, à partir de 255 €,
- Régulateur Alpha pro III 330 €,
- Régulateur d’alternateur BALMAR, à partir de 586 €.
Ces appareils sont à compléter éventuellement avec des alternateurs marins plus spécifiquement prévus pour cet usage.

Contrôle de charge de l'alternateur
Un ampèremètre de bord classique ou ses successeurs plus modernes permettent de vérifier la bonne charge produite par l'alternateur couplé à son moteur :
- Si tout va bien, au début, l'ampérage est important puis il doit diminuer progressivement.
- Si la valeur du courant indiqué ne baisse pas, cela est le signe que les batteries en charge sont fatiguées (bonnes à changer) ou que le régulateur de charge est défectueux ; il se peut aussi que le soutirage d'électricité à ce moment-là soit égal ou supérieur à la charge envoyée vers le pack batteries.
- si la valeur indiquée ne monte pas, et que l'aiguille reste proche de zéro, peut-être que la courroie patine, est cassée, ou que l'alternateur et/ou son régulateur sont HS.

Dernier conseil
Vérifier régulièrement la tension de votre courroie d'alternateur, car si elle patine, elle va chauffer, s'user et casser.
Et si elle est trop lâche, elle ne rechargera plus vos batteries et risque de vous mettre en mauvaise situation.

Le répartiteur de charge
Sur un bateau lambda, ayant recours au moins à une (ou un parc de) batterie(s) de démarrage d'une part et à une (ou un parc de) batterie(s) de servitude, on est forcément tenté de vouloir capter et stocker toute l'énergie électrique produite à bord avec les différents moyens évoqués plus haut ; dans les faits, à partir d'un seul alternateur (ou d'un chargeur de batterie à simple sortie) ou plus rarement à partir d'un kit générateur photovoltaïque et/ ou éolien.

A ce stade, on est mûr pour acquérir et installer un répartiteur de charge (prévoir entre 95 € pour un 2 voies et 190 € pour un 3 voies) ; mais cela est-il un investissement réellement judicieux ?

Information importante :
Ces répartiteurs sont prévus pour ne fonctionner qu'avec les alternateurs des moteurs !
Si la cosse devant être reliée à l'excitateur de l'alternateur ne l'est pas, le circuit reste ouvert et rien ne se passe.
Ces répartiteurs ne fonctionnent donc pas avec une charge par panneaux photovoltaïque ou par chargeur de quai.
Les distributeurs de ces produits ne le savent pas toujours et vous risquez de les acheter pour rien...


Sachant que les anciennes générations de répartiteurs de charge automatique utilisaient des diodes qui dispatchaient le courant produit vers chaque parc, selon les priorités établies, peu de notices mettaient en avant le fait que ces diodes faisaient chuter la tension d'environ 0,6 Volt (dû au silicium qui les compose), quelque soit l'intensité qui les traversait...
Dans les faits, une tension de 14,2 V (par exemple en sortie d'alternateur ou du régulateur des panneaux photovoltaïques) se transformait suite à cette perte en un courant d'une tension maximum de 13,6 V aux bornes des batteries.
Or nous avons vu que c'était insuffisant pour assurer une pleine recharge.

Deux solutions restent disponibles pour éviter cet inconvénient important :Répartiteur de charge Uniteck
- Choisir un modèle électronique (utilisant la technologie MosFET***), mais le budget n'est plus le même... (prévoir de 95 € à 500 € selon puissance et nombre de sources et de sorties) et la perte de tension bien que plus faible (de 0,02 V à 0,2 V selon la puissance distribuée) n'est pas nulle.
A noter que les derniers modèles présentent en plus l'avantage d'avoir une consommation électrique beaucoup plus discrète (de l'ordre de 1 à 10 mV pour certains).
- Opter par une surveillance de la charge et basculer mécaniquement d'un parc vers l'autre dés que le premier a atteint la tension maximum, ce qui implique un système de contrôle installé (voir plus bas).

Comment intégrer l'appareil ?
Répartiteur de charge CristecQuelque soit le modèle, la connectique se présente ainsi :
- 1 ou 2 grosses bornes d'entrée,
- 2 ou 3 grosses bornes de sortie,
- 2 petites cosses plates.
> La (ou les) borne(s) d'entrée sont à relier au(x) câble(e)* venant de la borne B+ du (ou des) générateur(s) ; le plus souvent de l'alternateur moteur ou en sortie du régulateur des panneaux photovoltaïques, par exemple.
> Les bornes de sorties sont connectées aux câbles* reliant chaque borne "+" des pack batteries (démarrage et servitude).
> Une des petites cosses va au négatif de la batterie et permet à la partie électronique d'être alimentée (ainsi que la LED de contrôle.
> L'autre cosse plate doit se brancher sur la petite borne (borne de tension de référence) marquée IG ** à l'arrière de l'alternateur ou au bornier de la clef de contact, elle permet d'exciter l'alternateur ; souvent représenté sur le plan des notices par une ligne pointillée.

Répartiteur de charge pour batteries Victron Argo FET Notes : il n'y a pas à brancher de gros câbles négatif sur le répartiteur.
(*) Attention de bien utiliser des sections adaptées et des cosses parfaitement serties.
(**) La connexion IG peut être nécessaire pour démarrer la charge avec des alternateurs modernes, régulés électroniquement.
(***) Se caractérise par une perte de tension extrêmement faible de 0,02 à 0,1 Volt selon la puissance distribuée.

Lequel choisir
Plusieurs marques se disputent ce marché :
- Uniteck (constructeur français),
- Victron,
- Cristec,
- Mastervolt,
- Studer...
... pour les principales.


Le contrôleur de batteries (ou BMS)
Ce type d'accessoire électrique est très utile à bord.
Qu'il s'agisse d'une simple jauge de batterie(s) déportée comme la gamme Scheiber pour 1, 2 ou 3 pack batterie, qui ne vous indiquera seulement les niveaux de tension (V)... pour un budget de 65 à 75 €.
Contrôleur de charge pour batterie Victron BMV 600 Ou de systèmes plus sophistiqués type BMS indiquant :
- Etat de charge (SOC),
- Profondeur de décharge (DOD),
- État de santé (SOH),
- Voltage (en V),
- Ampérage entrant (en A),
- Ampérage sortant (conso électrique en temps réel),
- Capacité restante (en Ah),
- Temps restant d'utilisation possible pour la consommation en cours,
- Alarmes visuelles et/ ou sonore de limite de décharge,
- Température des batteries,
- Liaison informatique avec logiciel d'analyse et de statistiques...
Le tout livré avec des shunts adaptés (100 à 1000 A couramment) aux puissances surveillées.

On retrouvera les mémes marques déjà citées (auxquelles il faut rajouter Nasa) qui développent des répartiteurs de charge, mais selon le nombre de pack batteries monitorées et les applications disponibles, il faudra investir un budget de 130 € à plus de 500 €.


Appareil permettant de régénérer ses piles usagées Le REGENERATEUR de PILES
Beaucoup d'appareils nomades indispensables à bord (GPS, VHF portable, télécommandes diverses, appareillage de mesure...) tirent l'énergie électrique nécessaire à leur fonctionnement au moyen de piles - le plus souvent alcalines, ou salines - car leurs homologues rechargeables (accumulateurs) n'assurent pas le voltage nécessaire à un bon service (1,2 V au lieu de 1,5 V).

Par exemple, une VHF portable équipée d'accus va très vite recevoir mais ne sera plus capable de trouver l'énergie nécessaire plus importante à l'émission...

Une première série de régénérateur de piles alcalines est apparue sur le marché il y a quelques années, distribué par
BIOREVO (photo ci-contre), et c'était déjà un progrès important.

Un petit appareil multi-fonction permet maintenant de :L'Ecovolt, un régénérateur de piles usagées
- tester les piles et les accus, sans avoir recours à un voltmètre,
- recharger les piles rechargeables 1,5 et 9 V (accus normalisés Ni-Cd et Ni-MH, avec si nécessaire une décharge profonde préalable pour éviter l'effet mémoire.
- régénérer environ une vingtaine de fois les piles alcalines ou carbone-zinc à usage unique, dites "jetables".

L'intérêt
- sur un bateau, la place est comptée et le triple usage de cet appareil est un plus, à cet égard.
- moins de piles à produire et moins de déchets à recycler c'est une très bonne nouvelle pour notre environnement et la préservation des ressources.
- qui bouderait en cette période de crise les importantes économies que permet le multi-réemploi des piles dites "jetables".

Notre avis
Le procédé consistant à utiliser un chargeurs mixte d'accus (Alcaline/Nimh/CdNc), capable d'éviter les surtensions permettait déjà d'offrir une seconde vie à nos piles, avec cependant une capacité diminuée.
Cet appareil est donc un bon exemple de dispositif écono-logique...
Outre l'intérêt économique indéniable de cet appareil, autant de piles régénérées, c'est autant de déchets en moins à recycler, et autant de matières premières non extraites, avec leur cortège d'énergie grise épargnée.

Précisions
Nous l'avons testé, pour voir s'il tenait ses promesses, et cela fonctionne vraiment.

Voir l'article contenant un banc d'essai de l'Ecovolt.

Conseils sur le choix, l'utilisation et le remisage des piles et accus
Critères de choix
Tout d'abord, il est indispensable de privilégier le choix de piles étanches à bord.
Inutile de préciser également que ces piles ou accus doivent être capables de délivrer l'ampérage (même minime) nécessaire au bon fonctionnement de vos appareils nomades ; cet ampérage est presque toujours indiqué sur les accus (en mA), mais sur les piles, ce sont les mentions "standard", "forte" ou "extra forte", qui déterminent ces différences de capacité.
Ensuite, autant il n'est pas pénalisant de les remplacer par des accus de même taille pour des appareils tels que les lampes torche, feux à retournement... autant pour des appareils électroniques plus exigeants, leur durée d'utilisation sera très limitée à cause de la différence de voltage initiale des accus (1,2 V contre 1,5 V pour les piles).

Les tests effectués établissent que les piles alcalines de bonne facture durent 3 fois plus longtemps que les piles salines.

Utilisation
Vos appareils nomades, doivent n'être pourvus de leurs piles/accus qu'en période de navigation, faute de quoi ces derniers vont immanquablement couler et endommager ces appareils !
Méfiez-vous, la mesure utile d'une pile doit s'effectuer lorsqu'elle est connectée à son circuit d'utilisation ; en dehors de ce contexte, à vide, elle peut tout à fait afficher un voltage correct qui va chuter immédiatement en service.
Généralement une pile est réputée déchargée et à changer lorsque son voltage est inférieur à 0,75 V, mais certains appareils ne tolèrent pas une telle chute de tension.
A chaque changement de piles ou d'accus, prenez le temps de vérifier de nettoyer les contacts du compartiment dédié de l'appareil et éliminez toute trace d'oxydation ;
il n'est pas non plus inutile de les recouvrir d'un peu de vaseline ou de graisse silicone.

Ne jetez jamais vos piles usagées, confiez les aux bacs de recyclage présent partout à terre.

Remisage
En période d'hivernage, tous ces "bâtons énergétiques" sont à retirer de leur compartiment dédié et dans l'idéal, être ramenés à la maison pour être réservés dans une atmosphère sèche et à température modérée pour les piles et faible (4 ou 5°), pour les accus.
En effet, l'humidité inhérente aux bateaux et la chaleur les dégraderont.
De même, il faut éviter de les remiser en vrac, ou au milieu d'éléments métalliques (outils par exemple).
Les accus devront être vérifiés régulièrement et rechargés, si nécessaire. au risque d'accélerer leur auto-décharge.
Les piles subissent un taux d'auto-décharge variable selon leur type et leur qualité :
- environ 5% annuels pour les piles alcalines,
- entre 10 à 15 % annuels pour les piles salines.
Les accus Cadnium-Nickel de bonne qualité peuvent atteindre jusqu'à 1000 cyclages.

Aide sur les résistances pour ceux qui veulent se lancer dans l'auto-dépannage
Une résistance électrique possède 4 caractéristiques principales à prendre en compte :
sa valeur : exprimée en Ohm (symbole ?), indiquée sur le composant lui-même sous forme de chiffres ou d’anneaux de couleur.
sa charge admissible : exprimée en Watt (W), elle représente la puissance électrique que la résistance est capable de dissiper. C’est un paramètre très important à prendre en compte. En effet, si la charge admissible n’est pas adaptée à la puissance qu’elle doit dissiper, la résistance de puissance risque de trop chauffer et de vieillir trop vite ou tout simplement de brûler.
sa tolérance : exprimé en %, cet indicateur fourni par le constructeur représente l’écart maximum de valeur garanti par celui-ci. Par exemple, si une résistance de valeur 100 Ohm a une tolérance de 5 %, la valeur réelle de celle-ci se situe entre 95 et 105 Ohm.
sa matière : le matériau utilisé pour fabriquer la résistance de puissance a une forte influence sur la qualité et la valeur de celle-ci. On distingue généralement trois matériaux principaux. Le carbone pour la fabrication des résistances bon marché que l’on retrouve dans la plupart des appareils électroniques grand public, la résistance métallique généralement de meilleure qualité, apportant une précision plus importante avec une durée de vie plus longue, la résistance bobinée qui permet de dissiper une forte chaleur et permet une charge admissible plus élevée.


Pour déterminer sa valeur, il faut tout d'abord placer la résistance dans le bon sens.
En général, la résistance possède un anneau doré ou argenté, qu'il faut placer à droite.
Dans d'autres cas, c'est l'anneau le plus large qu'il faut placer à droite.

Site où; vous trouverez presque toutes les résistances à un prix convenable : www.selectronic.fr


Forum
Bravo et merci pour cette véritable encyclopédie de la navigation écologique.
J'aime beaucoup cogiter, imaginer autour de la technique. Je suis toujours enthousiasmé par leur évolution.
Une idée m'est venue en dévorant vos articles sur les différentes productions et propulsions électriques. Elle concerne plus particulièrement les bateaux au mouillage dans un courant (marin ou fluvial). Ne pourrait-on utiliser la force du courant sur l'hélice ou turbine pour faire tourner un générateur ou transformer le moteur de propulsion en générateur électrique? On navigue le jour, on recharge les batteries la nuit. Je n'ai jamais rien lu sur ce concept. Aurais-je eu une idée géniale ou utopiste ?

Philippe B.

Réponse
Bien entendu, la solution que vous proposez est valide, il s'agit d'un hydrogénérateur.
Et il en existe déjà dans le commerce, sous différentes formes et puissances.
Nous les évoquons déjà dans notre dossier sur les éoliennes et hydroliennes..
L'intérêt est d'en mettre en oeuvre un modèle suffisamment sensible aux courants les plus faibles pour espérer une production significative.

Vraiment canon votre site, et dire que tout cela est réalisé par des bénévoles !
Votre dossier sur la gestion électrique à bord est plus qu'intéressant ; chacun devrait s'en inspirer pour mettre à niveau l'installation de son bateau et à cette occasion profiter de tous les moyens qui permettent maintenant d'être moins énergivore ou même autonome.

J.C

Bravo pour votre site, j'aimerais que vous m'aidiez à clarifier certains points sur le solaire.
J'ai 2 panneaux solaires 100 W chacun, 1 régulateur mppt 15 A Victron, ma conso serait environ de 900 Wh/Jour, montage parallèle en 12 V, je voudrais mettre 2 batteries pour + d'Ampères, une batterie ou 2 de 100 A serait-elle suffisante ou 2 de 50 A ? C'est là que j'ai besoin de vos conseils, si j'ai bien compris l'addition des A est favorable (il y a plus à boire dans un seau que dans un verre) mais mes panneaux rempliront-ils suffisamment ? De plus, que choisir en batterie ? il fait chaud l'été, je suis en Provence.
Quand je regarde les kits à vendre avec 2 panneaux solaires, la batterie proposée est 100 A
.
D.D
Réponse :
Votre question étant très représentative d'un cas concret de quelqu'un voulant s'équiper en PV pour arriver à une "certaine" autonomie électrique à bord, nous allons y consacrer cette réponse relativement détaillée :
- Tout d'abord sur votre consommation estimée, par expérience - et il suffit de brancher un petit compteur de consommation en amont de votre circuit secteur 220 V en escale pour le vérifier - la conso électrique serait plutôt de 4 à 6 kWh par jour ! (pour mémoire, un frigo trimix à évaporation c'est déjà 2,4 kWh minimum par jour, selon la température ambiante...)
- pour satisfaire ce besoin électrique, il faut donc un ensemble générateur photovoltaïque suffisamment productif en sachant qu'il ne va produire que pendant une partie seulement de ces 24 heures, et cela très peu de temps à puissance maximale, sans méme parler des journées météo non favorables...
- Il existe maintenant couramment des panneaux PV d'une puissance crète de 350 W et méme 430 W (compter environ 1 € du W crète), alors oubliez ceux qui sont en dessous de ces puissances, surtout lorsque la place est malgré tout limitée sur un bateau (ne pas oublier par contre le régulateur de charge adapté à l'ampérage à traiter).
- vient maintenant la question du "réservoir électrique", c'est à dire des batteries ! Il vous faut un minimum de 400 Ah (soit 4800 W en 12 V potentiellement, mais en réalité à peine 3000 W disponibles, pour toujours laisser le minimum de charge permettant à ces accumulateurs de durer un suffisamment de temps). Un montage parallèle de 4 batteries de 100 A, par exemple, est tout à fait satisfaisant !
- Enfin, quel type de batteries choisir ? A l'heure actuelle la réponse reste encore la méme : le meilleur ratio prix/ performances/ durée reste attribué aux batteries LiPO4 (présentées en détails sur la page consacrée de ce site).

... Il est vrai que pour l'instant, les panneaux solaires disponibles ne génèrent (quasi) pas d'électricité à partir des IR (infra-rouge - Ndlr), mais des chercheurs y travaillent... pour que les panneaux convertissent le rayonnement visible et au delà en électricité.
Trouver un matériau qui libèrerait des électrons avec des photons de "basse énergie" comme les IR serait un gros atout, par exemple, l'été, ils fonctionneraient un peu la nuit avec la chaleur accumulée dans les matériaux environnants...

G.R

Réponse :
L'échauffement des cellules photovoltaïques, comme vous le savez certainement, est un facteur important de leur baisse de rendement.
Alors, à notre humble avis, le simple fait de surmonter ce problème serait déjà un progrès majeur, avant de récupérer l'énergie IR extérieure.
C'est un pas qui a été franchi en 2015 par une petite société française qui combine, sur un même panneau, production photovoltaïque et thermique.

Super chouette votre dossier ! Vous avez vraiment fait le tour de toutes les pistes ou dispositifs déjà disponibles pour acquérir l'autonomie électrique à bord.
Cela ouvre d'énormes perspectives, et après en avoir rêvé, je vais me lancer dans cette direction pour notre bateau. Je crois que c'est mûr.
Un grand merci à vous.

A.G

J'ai une coque alu que je dois motoriser. Dois-je mettre un coupe circuit bipolaire ou un unipolaire ?
Le motoriste préconise le dernier cas afin de garder une continuité de la masse entre le moteur et la carène.
Cependant je lis partout qu'il faut un coupe circuit bipolaire.
Qu'elle est la bonne pratique ?

F29

Autres liens connexes
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